版高考化学大一轮复习第十一章物质结构与性质第1讲原子结构与性质学案Word格式文档下载.docx
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（3）洪特规则
当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，且自旋状态相同。
如2p3的电子排布为
或
洪特规则特例：
当能量相同的原子轨道在全满（p6、d10、f14）、半满（p3、d5、f7）和全空（p0、d0、f0）状态时，体系的能量最低，如：
24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1。
②在书写简化的电子排布式时，并不是所有的都是[X]＋价电子排布式（注：
X代表上一周期稀有气体元素符号）。
3．基态、激发态及光谱示意图
1．（RJ选修3·
P124改编）下列各原子或离子的电子排布式错误的是（ ）
A．K＋ 1s22s22p63s23p6B．F 1s22s22p5
C．S2－ 1s22s22p63s23p4D．Ar 1s22s22p63s23p6
答案 C
2．（RJ选修3·
P127改编）写出第9、17、35号元素原子的电子排布式。
答案 9号：
1s22s22p5或[He]2s22p5
17号：
1s22s22p63s23p5或[Ne]3s23p5
35号：
1s22s22p63s23p63d104s24p5或[Ar]3d104s24p5
3．（溯源题）
（1）Co基态原子核外电子排布式为________。
（2017·
课标全国Ⅲ，35节选）
（2）Zn2＋基态核外电子排布式为________。
[2016·
江苏化学，21A
（1）]
（3）Cr3＋基态核外电子排布式为________。
[2015·
江苏化学，21A
（1）节选]
（4）N的基态原子核外电子排布式为________；
Cu的基态原子最外层有________个电子。
安徽理综，25
（2）]
（5）Si元素基态原子的电子排布式是________。
四川理综，8
（1）]
答案
（1）[Ar]3d74s2或1s22s22p63s23p63d74s2
（2）1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10
（3）1s22s22p63s23p63d3或[Ar]3d3
（4）1s22s22p3 1
（5）1s22s22p63s23p2或[Ne]3s23p2
探源：
该高考题组源于教材RJ选修3P12“学与问”，考查的是核外电子排布式的书写。
题组一 电子排布式、排布图的书写与判断
1．写出下列原子的电子排布式与简化电子排布式
原子
电子排布式
简化电子排布式
N
1s22s22p3
[He]2s22p3
Cl
1s22s22p63s23p5
[Ne]3s23p5
Ca
1s22s22p63s23p64s2
[Ar]4s2
Fe
1s22s22p63s23p63d64s2
[Ar]3d64s2
Cu
1s22s22p63s23p63d104s1
[Ar]3d104s1
As
1s22s22p63s23p63d104s24p3
[Ar]3d104s24p3
2.气态电中性基态原子的原子核外电子排布发生如下变化，吸收能量最多的是（ ）
A．1s22s22p63s23p2→1s22s22p63s23p1
B．1s22s22p63s23p3→1s22s22p63s23p2
C．1s22s22p63s23p4→1s22s22p63s23p3
D．1s22s22p63s23p63d104s24p2→1s22s22p63s23p63d104s24p1
解析 np3处于半充满状态，结构稳定，失去一个电子吸收的能量多。
答案 B
3．下列电子排布图所表示的元素原子中，其能量处于最低状态的是________。
解析 ①、④不符合能量最低原理；
②不符合洪特规则。
答案 ③⑤
【反思归纳】
“两原理，一规则”的正确理解
（1）原子核外电子排布符合能量最低原理、洪特规则、泡利原理，若违背其一，则电子能量不处于最低状态。
易误警示 在写基态原子的电子排布图时，常出现以下错误：
（2）半充满、全充满状态的原子结构稳定
如ns2、np3、np6；
nd5、nd10
Cr：
3d54s1 Mn：
3d54s2 Cu：
3d104s1 Zn：
3d104s2
（3）当出现d轨道时，虽然电子按ns、（n－1）d、np的顺序填充，但在书写时，仍把（n－1）d放在ns前。
题组二 规范使用化学用语
4．按要求填空：
（1）质量数为37的氯原子符号为________。
（2）S2－的结构示意图________。
（3）氮原子的电子式________，N2的电子式________，NH
的电子式________。
（4）磷原子的核外电子排布式_____________________________________，
价电子排布式__________________________________________________，
价电子排布图__________________________________________________。
（5）按要求用三种化学用语表示基态铁原子和三价铁离子。
答案
（1）
Cl
（2）
（5）
5.A、B、C、D、E、F代表6种元素。
请填空：
（1）A元素基态原子的最外层有2个未成对电子，次外层有2个电子，其元素符号为____________；
（2）B元素的负一价离子和C元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同，B的元素符号为________，C的元素符号为________；
（3）D元素的正三价离子的3d能级为半充满，D的元素符号为________，其基态原子的电子排布式为____________________________________________；
（4）E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子，E的元素符号为________，其基态原子的电子排布式为____________________。
（5）F元素的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋1，则n＝________；
原子中能量最高的是________电子。
解析
（1）A元素基态原子次外层有2个电子，故次外层为K层，A元素有2个电子层，由题意可写出其电子排布图为：
，则该元素核外有6个电子，为碳元素，其元素符号为C，另外氧原子同样也符合要求，其电子排布图为：
（2）B－、C＋的电子层结构都与Ar相同，即核外都有18个电子，则B为17号元素Cl，C为19号元素K。
（3）D元素原子失去2个4s电子和1个3d电子后变成＋3价离子，其原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2即为26号元素铁。
（4）根据题意要求，首先写出电子排布式：
1s22s22p63s23p63d104s1，该元素为29号元素Cu。
（5）s能级只有1个原子轨道，故最多只能容纳2个电子，即n＝2，所以元素F的原子的最外层电子排布式为2s22p3，由此可知F是N元素；
根据核外电子排布的能量最低原理，可知氮原子的核外电子中的2p能级能量最高。
答案
（1）C或O
（2）Cl K
（3）Fe 1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2
（4）Cu 1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1
（5）2 2p
【解题指导】
为了书写和学术交流的方便，采用国际统一的符号来表示各个元素。
它们有各自不同的侧重点：
（1）结构示意图：
能直观地反映核内的质子数和核外的电子层数及各层上的电子数。
（2）核组成式：
如
O，侧重于表示原子核的结构，它能告诉我们该原子核内的质子数和核外电子数以及质量数，但不能反映核外电子的排布情况。
（3）电子排布式：
能直观地反映核外电子的能层、能级和各能级上的电子数，但不能表示原子核的情况，也不能表示各个电子的运动状态。
（4）电子排布图：
能反映各轨道的能量的高低，各轨道上的电子分布情况及自旋方向。
（5）价电子排布式：
如Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，价电子排布式为3d64s2。
价电子排布式能反映基态原子的能层数和参与成键的电子数以及最外层电子数。
考点二 原子结构与元素性质
★★☆ 难度：
★★☆）
1．原子结构与周期表的关系
（1）原子结构与周期表的关系（完成下列表格）
周
期
能
层
数
每周期第一种元素
每周期最后一种元素
序数
基态原子的简
化电子排布式
基态原子的
二
2
[He]2s1
10
1s22s22p6
三
11
[Ne]3s1
18
1s22s22p63s23p6
四
4
19
[Ar]4s1
36
3d104s24p6
五
5
37
[Kr]5s1
54
1s22s22p63s23p63d10
4s24p64d105s25p6
六
6
55
[Xe]6s1
86
1s22s22p63s23p63d104s24p6
4d104f145s25p65d106s26p6
（2）每族元素的价层电子排布特点
①主族
主族
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
排布特点
ns1
ns2
ns2np1
ns2np2
ⅤA
ⅥA
ⅦA
ns2np3
ns2np4
ns2np5
②0族：
He：
1s2；
其他ns2np6。
③过渡元素（副族和第Ⅷ族）：
（n－1）d1～10ns1～2。
（3）元素周期表的分区
①根据核外电子排布分区
②各区元素化学性质及原子最外层电子排布特点
分区
元素分布
外围电子排布
元素性质特点
s区
ⅠA族、ⅡA族
ns1～2
除氢外都是活泼金属元素；
通常是最外层电子参与反应
p区
ⅢA族～ⅦA族、0族
ns2np1～6（He除外）
d区
ⅢB族～ⅦB族、Ⅷ族（除镧系、锕系外）
（n－1）d1～9ns1～2（除钯外）
d轨道可以不同程度地参与化学键的形成
ds区
ⅠB族、ⅡB族
（n－1）d10ns1～2
金属元素
f区
镧系、锕系
（n－2）f0～14（n－1）d0～2ns2
镧系元素化学性质相近，锕系元素化学性质相近
③根据元素金属性与非金属性可将元素周期表分为金属元素区和非金属元素区（如下图），处于金属与非金属交界线（又称梯形线）附近的非金属元素具有一定的金属性，又称为半金属或准金属，但不能叫两性非金属。
（1）①能层数＝电子层数＝周期数
②主族序数＝价电子数
（2）对于主族元素，价电子层就是最外电子层，而对于过渡元素原子不仅仅是最外电子层，如Fe的价电子层排布为3d64s2。
2．对角线规则
在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素的有些性质是相似的，如
3．元素周期律
（1）原子半径
①影响因素
②变化规律
元素周期表中的同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐减小；
同主族元素从上到下，原子半径逐渐增大。
（2）电离能
①第一电离能：
气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量，符号I1，单位kJ·
mol－1。
②规律
a．同周期元素：
第一种元素的第一电离能最小，最后一种元素的第一电离能最大，总体呈现从左至右逐渐增大的变化趋势。
b．同族元素：
从上至下第一电离能逐渐减小。
c．同种原子：
逐级电离能越来越大（即I1<
I2<
I3…）。
（3）电负性
①含义：
元素的原子在化合物中吸引键合电子能力的标度。
元素的电负性越大，表示其原子在化合物中吸引键合电子的能力越强。
②标准：
以最活泼的非金属氟的电负性为4.0和锂的电负性为1.0作为相对标准，计算得出其他元素的电负性（稀有气体元素未计）。
③变化规律
金属元素的电负性一般小于1.8，非金属元素的电负性一般大于1.8，而位于非金属三角区边界的“类金属”（如锗、锑等）的电负性则在1.8左右，它们既有金属性又有非金属性。
在元素周期表中，同周期从左至右，元素的电负性逐渐增大，同主族从上至下，元素的电负性逐渐减小。
（1）第二、三、四周期的同周期主族元素，第ⅡA族（ns2np0）和第ⅤA族（ns2np3），因p轨道处于全空或半充满状态，比较稳定，所以其第一电离能大于同周期相邻的第ⅢA族和第ⅥA族元素的，如第一电离能：
Mg＞Al，P＞S。
（2）①金属活动性顺序与元素相应的电离能大小顺序不完全一致，故不能根据金属活动性顺序表判断电离能的大小。
②不能将电负性1.8作为划分金属和非金属的绝对标准。
③共价化合物中，两种元素电负性差值越大，它们形成共价键的极性就越强。
④同周期元素，从左到右，非金属性越来越强，电负性越来越大，第一电离能总体呈增大趋势。
P246改编）A、B、C、D都是短周期元素。
A的原子核外有两个电子层，最外层已达到饱和。
B位于A元素的下一周期，最外层的电子数是A最外层电子数的1/2。
C的离子带有两个单位正电荷，它的核外电子排布与A元素原子相同。
D与C属同一周期，D原子的最外层电子数比A的最外层电子数少1。
（1）根据上述事实判断：
A是________，B是________，C是________，D是________（用元素符号填空）。
（2）C原子的核外电子排布式为________；
D离子的核外电子排布式为________。
（3）B位于第________周期________族，它的最高价氧化物的化学式是________，最高价氧化物的水化物是一种________酸。
答案
（1）Ne Si Mg Cl
（2）1s22s22p63s2或[Ne]3s2 1s22s22p63s23p6
（3）三 ⅣA SiO2 弱
2．（LK选修3·
P28改编题）下表列出了九种元素在元素周期表中的位置。
（1）这九种元素电负性最大的是________，第一电离能最小的元素是________，最不活泼的是________（均用元素符号填空）。
（2）这九种元素中最外层电子排布为4s1的元素为________（用元素符号填空）。
（3）c、d、e三种元素第一电离能由大到小的顺序是________，电负性由大到小的顺序是________（均用元素符号填空）。
（4）写出d元素原子的轨道表示式__________________________________，
i元素原子基态电子排布式______________________________________。
解析
（1）九种元素中电负性最大的是F，第一电离能最小的是K，最不活泼的是Ne。
（2）最外层电子排布为4s1的元素为K和Cu。
（3）c、d、e三种元素分别为Si、P、S，第一电离能P＞S＞Si，电负性S＞P＞Si。
（4）d的轨道表示式为
，i元素为Ga，电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1。
答案
（1）F K Ne
（2）K和Cu
（3）P＞S＞Si S＞P＞Si
1s22s22p63s23p63d104s24p1（或[Ar]3d104s24p1）
3．（溯源题）
（1）[2017·
课标全国Ⅱ，35
（1）
（2）]我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐（N5）6（H3O）3（NH4）4Cl（用R代表）。
回答下列问题：
①氮原子价层电子的轨道表达式（电子排布图）为________。
②元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量称作第一电子亲和能（E1）。
第二周期部分元素的E1变化趋势如图（a）所示，其中除氮元素外，其他元素的E1自左而右依次增大的原因是__________________________
________________________________________________________________；
氮元素的E1呈现异常的原因是____________________________________
______________________________________________________________。
（2）（2016·
全国卷Ⅲ）砷化镓（GaAs）是优良的半导体材料，可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等。
①写出基态As原子的核外电子排布式________。
②根据元素周期律，原子半径Ga________As，第一电离能Ga________As（填“大于”或“小于”）。
（3）[2015·
课标Ⅱ，37
（1）]A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素，A2－和
B＋具有相同的电子构型；
C、D为同周期元素，C核外电子总数是最外层电子数的3倍；
D元素最外层有一个未成对电子。
四种元素中电负性最大的是________（填元素符号），其中C原子的核外电子排布式为________。
答案
（1）
②同周期元素随核电荷数依次增大，原子半径逐渐变小，故结合一个电子释放出的能量依次增大 N的p能级处于半充满状态，具有稳定性，故不易结合一个电子
（2）①[Ar]3d104s24p3 ②大于 小于
（3）O 1s22s22p63s23p3或[Ne]3s23p3
本高考题组分别源于教材RJ选修3P18“图1－21元素的第一电离能的周期性变化”及P19“图1－23电负性的周期性变化”，分别考查了元素第一电离能和电负性的周期性变化及ⅤA族元素第一电离能的特殊性。
题组一 元素周期律的准确判断
1．下列四种元素的基态原子的电子排布式如下：
①1s22s22p63s23p4 ②1s22s22p63s23p3
③1s22s22p3 ④1s22s22p5
则下列有关的比较中正确的是（ ）
A．第一电离能：
④＞③＞②＞①
B．原子半径：
C．电负性：
D．最高正化合价：
④＞③＝②＞①
解析 由电子排布式可知：
①为S，②为P，③为N，④为F。
第一电离能为④＞③＞②＞①，A正确；
B不正确，原子半径应是②最大，④最小；
C不正确，电负性：
④最大，②最小；
D不正确，F无正价，最高正价：
①＞②＝③。
答案 A
2．A元素的阳离子与B元素的阴离子具有相同的电子层结构，有关两元素的下列叙述：
①原子半径A＜B，②离子半径A＞B，③原子序数A＞B，④原子最外层电子数A＜B，⑤A的正价与B的负价绝对值一定相等，⑥A的电负性小于B的电负性，⑦A的第一电离能大于B的第一电离能。
其中正确的是（ ）
A．①②⑦B．③④⑥
C．③⑤D．③④⑤⑥⑦
解析 A元素的阳离子与B元素的阴离子具有相同的电子层结构，则A在B的下一周期。
①错误，因A原子半径大于同一主族的上一周期元素原子的半径，该原子的半径又大于同一周期的B原子的半径，所以原子半径A＞B；
因原子序数A＞B，则离子半径A＜B，②错误；
A的正价与B的负价绝对值不一定相等，⑤错误；
A的第一电离能小于B的第一电离能，因为A为金属，B为非金属，⑦错误。
题组二 元素的电离能与电负性及元素推断
3．（2017·
沈阳调研）已知A、B、C、D、E都是元素周期表中前36号的元素，它们的原子序数依次增大。
A原子基态时最外层电子数是其内层电子总数的2倍，B原子基态时s电子数与p电子数相等，C在元素周期表的各元素中电负性最大，D的基态原子核外有6个能级且全部充满电子，E原子基态时未成对电子数是同周期元素中最多的。
（1）基态E原子的价电子排布式为__________________，E在________区。
（2）A、B、C的电负性大小顺序（填元素符号，下同）________，第一电离能大小顺序为________。
（3）D的核外电子排布式为________，价电子排布图为________。
解析 由题意可知A为C，B为O，C为F，D为Ca，E为Cr。
（1）铬原子的价电子排布式为3d54s1,在d区。
（2）根据同周期电负性和第一电离能的递变性可知答案。
（3）价电子数为2，价电子排布图为
答案
（1）3d54s1 d
（2）F＞O＞C F＞O＞C
（3）1s22s22p63s23p64s2或[Ar]4s2
题组三 原子结构与元素性质的综合应用
4．根据信息回答下列问题：
A．第一电离能I1是指气态原子X（g）处于基态时，失去一个电子成为气态阳离子X＋（g）所需的最低能量。
下图是部分元素原子的第一电离能I1随原子序数变化的曲线图（其中12号至17号元素的有关数据缺失）。
B．不同元素的原子在分子内吸引电子的能力大小可用数值表示，该数值称为电负性。
一般认为：
如果两个成键原子间的电负性差值大于1.7，原子之间通常形成离子键，如果两个成键原子间的电负性差值小于1.7，通常形成共价键。
下表是某些元素的电负性值。
元素
符号
Li
Be
B
C
O
F
Na
Al
Si
P
S
电负
性值
1.0
1.5
2.0
2.5
3.5
4.0
0.9
1.8
2.1
3.0
（1）认真分析信息A图中同周期元素第一电离能的变化规律，推断第三周期Na～Ar这几种元素中，Al的第一电离能的大小范围为________＜Al＜________（填元素符号）。
（2）信息A图中第一电离能最小的元素在周期表中的位置是________周期________族。
（3）根据对角线规则，Be、Al元素最高
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