全国通用版版高考化学大一轮复习第45讲原子结构与性质优选学案Word下载.docx

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，不能表示为

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的基态原子电子排布式为__1s22s22p63s23p63d54s1__，而不是1s22s22p63s23p63d44s2。

3．电子跃迁与原子光谱

（1）原子的状态

①基态原子：

处于__最低能量__的原子。

②激发态原子：

基态原子的电子吸收能量后，从__低能级__跃迁到__高能级__状态的原子。

（2）原子光谱：

不同元素的原子发生电子跃迁时会__吸收__或__释放__不同的光，用光谱仪记录下来便得到原子光谱。

利用原子光谱的特征谱线可以鉴定元素，称为光谱分析。

（3）基态、激发态及光谱示意图

能层、能级、原子轨道和容纳电子数之间的关系

能层（n）

能级

最多容纳电子数

序数

符号

原子轨道数

各能级

各能层

…

2n2

1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×

”。

（1）p能级能量一定比s能级的能量高。

（　×

　）

（2）磷元素基态原子的电子排布图为

（3）同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多。

（4）电子排布式（22Ti）1s22s22p63s23p10违反了能量最低原则。

（5）1s22s12p1表示的是激发态原子的电子排布。

（　√　）

2．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

__1s22s22p3__

__[He]2s22p3__

__1s22s22p63s23p5__

__[Ne]3s23p5__

__1s22s22p63s23p64s2__

__[Ar]4s2__

__1s22s22p63s23p63d64s2__

__[Ar]3d64s2__

__1s22s22p63s23p63d104s1__

__[Ar]3d104s1__

__1s22s22p63s23p63d104s24p3__

__[Ar]3d104s24p3__

（1）当出现d轨道时，虽然电子按ns、（n－1）d、np的顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把（n－1）d放在ns前，如Fe：

1s22s22p63s23p63d64s2，正确，Fe：

1s22s22p63s23p64s23d6错误。

（2）注意比较原子核外电子排布式、简化电子排布式、原子外围电子排布式的区别与联系。

如Cu的电子排布式：

1s22s22p63s23p63d104s1；

简化电子排布式：

[Ar]3d104s1；

外围电子排布式：

3d104s1。

（3）在写基态原子的电子排布图时，常出现以下错误：

　核外电子排布的表示方法

表示方法

含义

举例

原子或离子结构示意图

表示核外电子分层排布和核内质子数　

电子式　

表示原子最外层电子数目　

核外电子排布式　

表示每个能级上排布的电子数

S2－：

1s22s22p63s23p6

电子排布图（轨道表示式）　　

表示每个原子轨道中电子的运动状态

价层电子排布式或排布图　

表示价层电子的排布

Fe：

3d64s2

[例1]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__C或O__。

（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__Cl__，C的元素符号为__K__。

（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__Fe__，其基态原子的电子排布式为__1s22s22p63s23p63d64s2{或[Ar]3d64s2}__。

（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__C

u__，其基态原子的电子排布式为__1s22s22p63s23p63d104s1{或[Ar]3d104s1}__。

（5）原子序数小于36的元素D和F，在周期表中既处于同一周期又位于同一族，且原子序数F比D大2。

F的基态原子外围电子（价电子）排布式为__3d84s2__，D2＋的未成对电子数是__4__。

[例1]X、Y、Z、W是短周期元素，X元素原子的最外层未达到8电子稳定结构，工业上通过分离液态空气获得其单质；

Y元素原子最外电子层上s、p电子数相等；

Z元素＋2价阳离子的核外电子排布与氖原子相同；

W元素原子的M层有1个未成对的p电子。

下列有关这些元素性质的说法一定正确的是（　　）

A．X元素的氢化物的水溶液显碱性

B．Z元素的离子半径大于W元素的离子半径

C．Z元素的单质在一定条件下能与X元素的单质反应

D．Y元素最高价氧化物的晶体具有很高的熔点和沸点

[答题送检]来自阅卷名师报告

错误

致错原因

扣分

Y元素可能为C或Si，无法确定

－3

[解析]X、Y、Z、W是短周期元素，由“X元素原子的最外层未达到8电子稳定结构，工业上通过分离液态空气获得其单质”知，X为N或O元素，由“Y元素原子最外电子层上s、p电子数相等”知，Y为C或Si元素，由“Z元素＋2价阳离子的核外电子排布与氖原子相同”知，Z为Mg元素，由“W元素原子的M层有1个未成对的p电子”知，W为Al或Cl元素。

A项，H2O呈中性，错误；

B项，Mg2＋半径比Cl－小，错误；

C项，镁与N2、O2都能反应，正确；

D项，CO2为分子晶体，熔、沸点较低，错误。

[答案]C

1．下列有关物质结构的表述正确的是（　C　）

A．次氯酸的电子式为

B．二氧化硅的分子式为SiO2

C．硫原子的最外层电子排布式为3s23p4

D．钠离子的结构示意图为

1．完成下列填空。

（1）（2017·

全国卷Ⅰ节选）①元素K的焰色反应呈紫色，其中紫色对应的辐射波长为__A__nm（填字母）。

A．404.4　B．553.5　C．589.2　D．670.8　E．766.5

②基态K原子中，核外电子占据最高能层的符号是__N__，占据该能层电子的电子云轮廓图形状为__球形__。

（2）（2017·

全国卷Ⅱ节选）氮原子价电子的轨道表达式（电子排布图）为___

___。

（3）（2016·

全国卷乙）基态Ge原子的电子排布式为[Ar]__3d104s24p2__，有__2__个未成对电子。

（4）Cr3＋基态核外电子排布式为__1s22s22p63s23p63d3{或[Ar]3d3}__。

（5）钒（23V）在元素周期表中的位置为__第四周期ⅤB族__，其价层电子排布图为___

（6）处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用__电子云__形象化描述。

在基态14C原子中，核外存在__2__对自旋相反的电子。

（7）Mg原子核外电子排布式为__1s22s22p63s2__；

Ca原子最外层电子的能量__高于__（填“低于”“高于”或“等于”）Mg原子最外层电子的能量。

考点二　原子结构与元素性质

1．原子结构与周期表的关系

（1）原子结构与周期的关系

周期

元素

种数

每周期第一个元素

每周期最后一个元素

最大容

量电子

基态原子的电子排布式

一

1s1

1s2

二

[He]2s1

__1s22s22p6__

__8__

三

__11__

[Ne]3s1

__1s22s22p63s23p6__

四

__[Ar]4s1__

1s22s22p63s23p63d104s24p6

__18__

五

[Kr]5s1

__54__

1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6

六

[Xe]6s1

1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s26p6

七

未满

[Rn]7s1

未完

每周期第一种元素的最外层电子的排布式为　ns1　。

每周期结尾元素的最外层电子排布式除He为1s2外，其余为__ns2np6__。

氦原子核外只有2个电子，只有1个s轨道，还未出现p轨道，所以第一周期结尾元素的电子排布跟其他周期不同。

（2）每族元素的价电子排布特点

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）元素周期表的分区与价电子排布的关系

周期表的分区

2．元素周期律

（1）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：

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__从左到右增大__的变化趋势。

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ⅢA和ⅥA族元素，如第一电离能：

Mg__>

__Al，P__>

__S。

b．同族元素：

从上至下第一电离能__逐渐减小__。

c．同种原子：

随着电子的逐个失去，阳离子所带的正电荷数越来越__多__，再失去电子需克服的电性引力越来越__大__，消耗的能量越来越__多__，逐级电离能越来越__大__（即I1__<

__I2__<

__I3……）。

（2）电负性

①含义

用来描述不同元素的原子对__键合电子__吸引力的大小。

电负性越大的原子，对键合电子的吸引力__越大__。

②标准

以氟的电负性为__4.0__和锂的电负性为__1.0__作为标准，得出了各元素的电负性。

③规律

同一周期，从左至右，电负性逐渐__增大__，同一主族，从上至下，电负性逐渐__减小__。

（3）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，如图：

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、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

d区

ⅢB族～ⅦB族、Ⅷ族（除镧系、锕系外）

（n－1）d1～9

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）d0～2

ns2

镧系元素化学性质相近，锕系元素化学性质相近

（1）1～36号元素中，原子最外层有3个未成对电子的元素为N、P、As。

（2）价电子排布为4s24p3的元素位于第四周期第ⅤA族，是p区元素。

（　√　）

（3）电负性差值大于1.7时，一般形成离子键，小于1.7时，一般形成共价键。

（4）根据元素周期律，氮与氧、镁与铝相比，都是后者的第一电离能大。

（5）同一周期第一电离能越大，电负性越强。

2．下列关于元素第一电离能的说法不正确的是（　B　）

A．钾元素的第一电离能小于钠元素的第一电离能，故钾的活泼性强于钠

B．因同周期主族元素的原子半径从左到右逐渐减小，故第一电离能依次增大

C．最外层电子排布为ns2np6（若只有K层时为1s2）的原子，第一电离能较大

D．对于同一元素而言，原子的电离能：

I1<

I2<

I3<

……

3．第四周期中，未成对电子数最多的元素是__铬__（填名称）。

（1）它位于第__ⅥB__族。

（2）核外电子排布式是__1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1__。

（3）它有__4__个能层，__7__个能级，__24__种运动状态不同的电子。

（4）价电子排布式为__3d54s1__，价电子排布图为：

__。

（5）属于__d__区。

一　原子结构与元素性质的递变规律

项目

同周期（从左→右）

同主族（从上→下）

原子核外电子排布

能层数相同，最外层电子数逐渐增多

最外层电子数相同，能层数递增

原子半径

逐渐减小（0族除外）

逐渐增大

元素主要化合价

最高正价由＋1→＋7（O、F除外），最低负价由－4→－1

最高正价＝主族序数（O、F除外），非金属最低负价＝主族序数－8

第一电离能

增大的趋势

逐渐减小

电负性

减小的趋势

元素金属性、非金属性

金属性逐渐减弱；

非金属性逐渐增强

金属性逐渐增强；

非金属性逐渐减弱

[例1]现有四种元素的基态原子的电子排布式：

①1s22s22p63s23p4　②1s22s22p63s23p3　③1s22s22p3　④1s22s22p5。

则下列有关比较中正确的是（　A　）

A．第一电离能：

④>

③>

②>

①B．原子半径：

①

C．电负性：

①D．最高正化合价：

③＝②>

二　电离能、电负性的应用

1．电离能的四个应用

（1）判断元素金属性的强弱

电离能越小，金属越容易失去电子，金属性越强；

反之越弱。

（2）判断元素的化合价

如果某元素的In＋1≫In，则该元素的常见化合价为＋n，如钠元素I2≫I1，所以钠元素的化合价为＋1。

（3）判断核外电子的分层排布情况

多电子原子中，元素的各级电离能逐渐增大，有一定的规律性。

当电离能的变化出现突跃时，电子层数就可能发生变化。

（4）反映元素原子的核外电子排布特点

同周期元素从左向右，元素的第一电离能并不是逐渐增大的，当元素原子的最外层电子排布是全空、半充满和全充满状态时，第一电离能就会反常得大。

2．电负性的四个应用

（1）确定元素类型（电负性>

1.8，为非金属元素；

电负性<

1.8，为金属元素）。

（2）确定化学键类型（一般两成键元素电负性差值>

1.7，为离子键；

两成键元素电负性差值<

1.7，为共价键）。

（3）判断元素价态正、负（化合物中电负性大的元素呈现负价，电负性小的元素呈现正价）。

（4）电负性是判断元素金属性和非金属性强弱的重要参数之一（表征原子得电子能力强弱）。

[例2]（2017·

全国卷Ⅱ节选）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__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__；

氮元素的E1呈现异常的原因是__N原子的2p轨道为半充满状态，具有额外稳定性，故不易结合一个电子__。

[例1]①N、Al、Si、Zn四种元素中，有一种元素的电离能数据如下：

电离能

I/（kJ·

mol－1）

578

1817

2745

11578

（1）则该元素是______（填元素符号）。

（2）基态锗（Ge）原子的电子排布式是__________________。

Ge的最高价氯化物分子式是______。

该元素可能的性质或应用有______（填字母）。

A．是一种活泼的金属元素

B．其电负性大于硫

C．其单质可作为半导体材料

D．其最高价氯化物的沸点低于其溴化物的沸点

（1）

有考生错填“Si”，未仔细分析I3、I4

－1

（2）第3空

考生出现多选了A或少选D，未掌握分子沸点可根据相对分子质量比较

[解析]I4≫I3，所以该元素最外层有3个电子，为Al。

Ge是第ⅣA族元素，最高价氯化物分子式是GeCl4，Ge位于金属和非金属交界处，可作半导体材料。

[答案]

（1）Al　

（2）1s22s22p63s23p63d104s24p2{或[Ar]3d104s24p2}　GeCl4　CD

1．（2017·

海南卷）（双选）下列叙述正确的有（　AD　）

A．某元素原子核外电子总数是最外层电子数的5倍，则其最高化合价为＋7

B．钠元素的第一、第二电离能分别小于镁元素的第一、第二电离能

C．高氯酸的酸性与氧化性均大于次氯酸的酸性与氧化性

D．邻羟基苯甲醛的熔点低于对羟基苯甲醛的熔点

解析A项，根据原子核外电子总数是最外层电子数的5倍，进行讨论，最外层电子数分别为1、2、3、4、5、6、7、8，则核外电子总数分别为5、10、15、20、25、30、35、40，再根据核外电子排布规律可得只有最外层电子数为7，核外电子总数为35的Br原子符合，其最高化合价为＋7，正确；

B项，Na的第一电离能小于Mg，而Na的第二电离能大于Mg，错误；

C项，高氯酸是酸性最强的无机含氧酸，次氯酸是弱酸，故高氯酸的酸性比次氯酸强，但次氯酸的氧化性比高氯酸强，错误；

D项，邻羟基苯甲醛易形成分子内氢键，而对羟基苯甲醛易形成分子间氢键，所以邻羟基苯甲醛的熔点低于对羟基苯甲醛，正确。

（1）Zn、Ge、O电负性由大到小的顺序是__O>

Ge>

Zn__。

（2）（2016·

全国卷甲）元素铜与镍的第二电离能分别为ICu＝1958kJ·

mol－1、INi＝1753kJ·

mol－1，ICu>

INi的原因是__铜失去的是全充满的3d10上的电子，镍失去的是4s1电子__。

（3）第一电离能：

Si__<

__S（用“>

”或“<

”填空）。

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