原子结构与元素的性质高考总复习.docx

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原子结构与元素的性质高考总复习

原子结构与元素的性质

知识点一、原子结构与元素周期表的关系

1.原子核外电子排布与周期的划分

（1）填写下表

周期

外围电子排布

各周期增加的能级

元素种数

ⅠA族

0族

最外层最多容纳电子数

一

1s1

1s2

二

2s1

2s22p6

2s、2p

三

3s1

3s23p6

3s、3p

四

4s1

4s24p6

4s、3d、4p

五

5s1

5s25p6

5s、4d、5p

六

6s1

6s26p6

6s、4f、5d、6p

七

7s1

7s、5f、6d（未完）

……

（2）观察分析上表，讨论原子核外电子排布与周期划分的关系

①元素周期系形成的原因：

元素原子核外电子排布发生周期性的变化。

②元素周期系的形成过程

③元素周期系的特点：

每一周期（除第一周期外）从碱金属元素开始，到稀有气体元素结束，外围电子排布从ns1递增至ns2np6；元素周期系的周期不是单调的，而是随周期序号的递增逐渐增多，同时，金属元素的数目也逐渐增多。

2.原子核外电子排布与族的划分

（1）将下列各主族元素的价电子数、价电子排布式填入表中

族数

ⅠA

ⅡA

ⅢA

ⅣA

ⅤA

ⅥA

ⅦA

价电子排布式

ns1

ns2

ns2np1

ns2np2

ns2np3

ns2np4

ns2np5

列数

价电子数

（2）以第四周期副族元素为例，填写下表

副族元素

21Sc

22Ti

23V

24Cr

25Mn

29Cu

30Zn

族数

ⅢB

ⅣB

ⅤB

ⅥB

ⅦB

ⅠB

ⅡB

价电子排布式

3d14s2

3d24s2

3d34s2

3d54s1

3d54s2

3d104s1

3d104s2

价电子数目

（3）依据上述表格，讨论族的划分与原子核外电子排布的关系

①同主族元素原子的价层电子排布完全相同，价电子全部排布在ns或nsnp轨道上。

价电子数与族序数相同。

②稀有气体的价电子排布为1s2或ns2np6。

③过渡元素（副族和Ⅷ族）同一纵行原子的价层电子排布基本相同。

价电子排布为（n－1）d1～10ns1～2，ⅢB～ⅦB族的价电子数与族序数相同，第ⅠB、ⅡB族和第Ⅷ族不相同。

（1）最外层电子排布与周期表的关系

①原子的电子层数＝能级中最高能层序数＝周期序数。

②主族元素原子的最外层电子数＝主族元素原子的价电子数＝主族序数。

（2）对价电子认识的误区提醒

①价电子不一定是最外层电子，只有主族元素的价电子才是最外层电子。

对于过渡元素还包括部分内层电子。

②元素的价电子数不一定等于其所在族的族序数，这只对主族元素成立，对部分过渡元素是不成立的。

③同一族元素的价电子排布不一定相同，如过渡元素中的镧系元素和锕系元素就不相同，在第Ⅷ族中部分元素的价电子排布也不相同。

例1

　价电子排布式为5s25p3的主族元素是（　　）

A.第五周期ⅢA族B.51号元素

C.非金属元素D.Te

【考点】原子结构与元素周期表的关系

【题点】价电子与元素周期表的关系

答案　B

解析　5s25p3，5指的是电子层数，即属于第五周期，价电子指的是最外层电子数，主族元素所在族序数等于最外层电子数，即属于第ⅤA族元素，按照核外电子排布的规律，推出此元素是锑（Sb），B正确。

例2

　某元素的原子序数为29，试问：

（1）此元素原子的电子总数是________个。

（2）它有________个电子层，有________个能级。

（3）它的价电子排布式是________________。

（4）它属于第________周期________族。

（5）它有________个未成对电子。

【考点】原子结构与元素周期表的综合

【题点】原子结构与元素周期表的综合

答案　

（1）29　

（2）4　7　（3）3d104s1　（4）四　ⅠB　（5）1

解析　解答该题需掌握原子核外电子排布与元素周期表的关系和原子核外电子排布的规律。

根据核外电子排布原理，该元素的电子排布式应为1s22s22p63s23p63d104s1，共有29个电子，故为Cu元素。

从核外电子排布式中可以得出n＝4，有四个电子层，所以为第四周期元素，价电子排布式为3d104s1，所以在ⅠB族。

价电子的电子排布图为

，所以有1个未成对电子。

知识点二、元素周期表的分区

1.根据核外电子的排布分区

按电子排布式中最后填入电子的能级符号可将元素周期表分为s、p、d、f4个区，而ⅠB、ⅡB族这2个纵行的元素的核外电子因先填满了（n－1）d能级而后再填充ns能级而得名ds区。

5个区的位置关系如下图所示。

2.根据元素的金属性和非金属性分区

根据原子结构特征判断元素在元素周期表的位置

电子排布式

价电子排布式

例3

　（2018·扶余市第一中学期末）根据电子排布的特点，Cu在周期表属于（　　）

A.ds区B.p区C.d区D.s区

【考点】元素周期表的分区

【题点】元素周期表的分区及应用

答案　A

解析　铜为29号元素，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。

按照构造原理，价层电子排布式应为3d94s2，当3d接近半满或全满时，能量最低，最稳定，所以Cu的4s2上的一个电子将填充在3d上，故Cu在元素周期表中属于ds区。

例4

　具有以下结构的原子一定属于p区元素的是（　　）

①最外层有3个电子的原子　②最外层电子排布式为ns2的原子　③最外层有3个未成对电子的原子　④最外层电子形成全满结构的原子

A.②③B.①③C.②④D.①④

【考点】元素周期表的分区

【题点】元素周期表分区的应用

答案　B

解析　最外层有3个电子的原子，其最外层电子排布式为ns2np1，只能是第ⅢA族元素的原子，①正确；最外层电子排布式为ns2的原子，既可能是第ⅡA族元素的原子，也可能是过渡元素的原子，还可能是He原子，②错误；最外层有3个未成对电子的原子，其最外层电子排布式一定为ns2np3，位于第ⅤA族，③正确；最外层电子形成全满结构的原子，包括ns2、ns2np6等结构的原子及钯原子，可能位于多个区，④错误。

学习小结：

核外电子排布与元素周期表的关系

知识点三、微粒半径的大小比较

1.比较判断下列各组微粒半径的大小，并说明原因。

（1）Ba>Sr，同族元素，电子的能层数越多，半径越大。

（2）Ca>Sc，同周期元素，电荷数越大，半径越小。

（3）S2－>S，同一元素，电子数越多，半径越大。

（4）Na＋>Al3＋，具有相同的电子层结构的离子，核电荷数越大，半径越小。

（5）Pb2＋>Sn2＋，同族元素的离子，所带电荷相同，电子层数越多，半径越大。

（6）Fe2＋>Fe3＋，同一元素的离子，电子数越少，正电荷数越高，半径越小。

2.微粒半径大小的判断方法规律。

（1）同周期元素的原子半径、最高价阳离子半径、最低价阴离子半径：

随着核电荷数增多，都依次减小（稀有气体除外）。

（2）同主族元素的原子半径、相同价态阳离子半径和阴离子半径：

随着核电荷数增多，都依次增大。

（3）核外电子排布（即电子层结构）相同的离子半径：

随核电荷数增多，半径依次减小。

（4）同种元素形成的粒子半径：

阳离子<中性原子<阴离子，且阳离子价态越高，半径越小。

如：

Fe3＋

（5）核电荷数和电子数都不同的粒子，一般要找参考物。

如比较Al3＋和S2－，可找出与Al3＋电子数相同，与S2－同一主族的元素O2－来比较，因为Al3＋

“三看”比较微粒半径的大小

“一看”电子的能层数：

当电子的能层数不同时，能层数越多，半径越大。

“二看”核电荷数：

当电子的能层数相同时，核电荷数越大，半径越小。

“三看”核外电子数：

当电子的能层数和核电荷数均相同时，核外电子数越多，半径越大。

例5

　下列原子半径大小顺序正确的是（　　）

①1s22s22p3　②1s22s22p63s23p3　③1s22s22p5　④1s22s22p63s23p2

A.③＞④＞②＞①B.④＞③＞②＞①

C.④＞③＞①＞②D.④＞②＞①＞③

【考点】微粒半径的大小与比较

【题点】原子半径的大小与比较

答案　D

解析　由核外电子排布式可知，①、②、③、④四种元素分别是N、P、F、Si，结合原子半径的递变规律可知，大小顺序为④＞②＞①＞③。

例6

　下列化合物中阴离子半径和阳离子半径之比最大的是（　　）

A.LiIB.NaBr

C.KClD.CsF

【考点】微粒半径的大小与比较

【题点】离子半径的大小与比较

答案　A

解析　碱金属离子半径：

r（Li＋）

r（F－）

知识点四、元素的电离能

1.元素第一电离能的概念与意义

（1）概念：

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叫做第一电离能，符号：

I1。

②逐级电离能：

气态基态一价正离子再失去一个电子成为气态基态二价正离子所需的最低能量叫做第二电离能，第三电离能和第四、第五电离能依此类推。

由于原子失去电子形成离子后，若再失去电子会更加困难，因此同一原子的各级电离能之间存在如下关系：

（2）意义：

可以衡量元素的原子失去一个电子的难易程度。

第一电离能数值越小，原子越容易失去一个电子；第一电离能数值越大，原子越难失去一个电子。

2.元素第一电离能变化规律

（1）第一电离能的变化趋势如下图所示：

（2）观察分析上图，总结元素第一电离能的变化规律

①对同一周期的元素而言，从左到右，元素的第一电离能在总体上呈现从小到大的变化趋势，表示元素原子越来越难失去电子。

②同主族元素，自上而下第一电离能逐渐减小，表明自上而下原子越来越易失去电子。

③具有全充满、半充满及全空的电子构型的元素稳定性较高，其电离能数值较大。

如稀有气体的电离能在同周期元素中最大，N为半充满、Mg为全充满状态，其电离能均比同周期相邻元素大。

3.电离能的应用

（1）根据电离能数据，确定元素原子核外电子的排布及元素的化合价。

如Li：

I1≪I2

（2）判断元素的金属性、非金属性强弱：

I1越大，元素的非金属性越强；I1越小，元素的金属性越强。

电离能的变化规律

（1）电离能数值的大小主要取决于原子的核电荷数、原子半径及原子的电子构型。

（2）第一电离能的变化规律

例7

　下列有关电离能的说法，正确的是（　　）

A.第一电离能越大的原子失电子的能力越强

B.第一电离能是元素的原子失去核外第一个电子需要的能量

C.同一周期中，主族元素原子第一电离能从左到右越来越大

D.可通过一种元素各级电离能的数值，判断元素可能的化合价

【考点】元素的电离能

【题点】元素第一电离能的概念及递变规律

答案　D

解析　①第一电离能是气态电中性原子失去核外第一个电子需要的能量；②元素原子的第一电离能越大，表示该元素的原子越难失去电子；③从总的变化趋势上看，同一周期中元素的第一电离能从左到右逐渐增大，但有反常，如I1（N）>I1（O）。

例8

　元素X的各级电离能数据如下：

I/kJ·mol－1

578

1817

2745

11578

14831

18378

则元素X的常见价态是（　　）

A.＋1B.＋2C.＋3D.＋6

答案　C

解析　对比表中电离能数据可知，I1、I2、I3数值相对较小，至I4数值突然增大，说明元素X的原子中，有3个电子容易失去，因此，该元素的常见化合价为＋3。

方法规律

元素的各级电离能逐渐增大并且会有突跃，一般第一次突跃前的电离能所对应的电子是最外层电子，对于金属元素来说，该类电子的个数就是该元素的最高正化合价。

学习小结：

1.微粒半径大小是电子的能层数和核电荷数共同作用的结果，电子的能层数增多，使微粒半径增大，核电荷数增多，微粒半径减小。

2.元素的第一电离能的大小反映了原子失去电子的难易程度。

一般情况下，第一电离能越小，越易失电子，金属性越强，非金属性越弱；第一电离能越大，越难失电子，金属性越弱，非金属性越强（提醒：

元素为全充满、半充满及全空电子构型的具有特殊性）。

知识点五、元素的电负性

1.电负性的有关概念与意义

（1）键合电子与电负性：

元素相互化合时，原子中用于形成化学键的电子称为键合电子。

电负性用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。

（2）电负性的意义：

电负性越大的原子，对键合电子的吸引力越大。

（3）电负性大小的标准：

以氟的电负性为4.0作为相对标准。

2.电负性的变化规律

随原子序数的递增，元素的电负性呈周期性变化。

（1）同周期，自左到右，元素的电负性逐渐增大，元素的非金属性逐渐增强、金属性逐渐减弱。

（2）同主族，自上到下，元素的电负性逐渐减小，元素的金属性逐渐增强、非金属性逐渐减弱。

3.电负性的应用

（1）判断元素的金属性和非金属性及其强弱

①金属的电负性一般小于1.8，非金属的电负性一般大于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。

②金属元素的电负性越小，金属元素越活泼；非金属元素的电负性越大，非金属元素越活泼。

（2）判断元素的化合价

①电负性数值小的元素在化合物中吸引电子的能力弱，元素的化合价为正值。

②电负性数值大的元素在化合物中吸收电子的能力强，元素的化合价为负值。

电负性、第一电离能与金属性和非金属性的关系

注　①稀有气体电离能为同周期中最大。

②第一电离能：

ⅡA>ⅢA，ⅤA>ⅥA。

③比较电负性大小时，不考虑稀有气体元素。

例9

　下列有关电负性的说法中，不正确的是（　　）

A.元素的电负性越大，原子在化合物中吸引电子的能力越强

B.主族元素的电负性越大，元素原子的第一电离能一定越大

C.在元素周期表中，元素电负性从左到右呈递增的趋势

D.形成化合物时，电负性越小的元素越容易显正价

【考点】元素的电负性

【题点】元素的电负性的综合

答案　B

解析　本题考查的是对电负性的理解。

B中，元素的电负性与第一电离能的变化有不同之处，如电负性：

O>N，第一电离能为O

例10

　一般认为如果两个成键元素的电负性相差大于1.7，它们通常形成离子键；如果两个成键元素的电负性相差小于1.7，它们通常形成共价键。

查阅下列元素的电负性数值，判断下列化合物①NaF　②AlCl3　③NO　④MgO　⑤BeCl2　⑥CO2中

（1）属于共价化合物的是______________________________________________________。

（2）属于离子化合物的是______________________________________________________。

元素

电负性

1.5

2.0

1.5

2.5

3.0

4.0

1.0

1.2

3.0

0.9

3.5

2.1

2.5

1.8

【考点】元素的电负性

【题点】元素的电负性的应用

答案　

（1）②③⑤⑥　

（2）①④

解析　根据表格中的数据分别分析上述各化合物中两种元素的电负性的差值与1.7做比较，得出结论。

方法规律——根据电负性的相对大小判断化学键的类型

（1）如果两个成键元素原子间的电负性差值大于1.7，它们之间通常形成离子键。

（2）如果两个成键元素原子间的电负性差值小于1.7，它们之间通常形成共价键。

知识点六、元素的对角线规则

1.观察Li-Mg、Be-Al、B-Si在周期表中的位置，思考为什么它们的性质具有相似性？

答案　这可以由元素的电负性得到解释：

Li、Mg的电负性分别为1.0、1.2；Be、Al的电负性分别为1.5、1.5；B、Si的电负性分别为2.0、1.8。

它们的电负性接近，说明它们对键合电子的吸引力相当，从而表现出相似的性质。

2.试写出Mg在空气中燃烧的化学方程式：

（已知Mg与O2、N2、CO2都能反应）

2Mg＋O2

2MgO、3Mg＋N2

Mg3N2、2Mg＋CO2

2MgO＋C。

3.试设计实验证明BeCl2是共价化合物。

答案　将BeCl2加热到熔融状态，不能导电则证明BeCl2是共价化合物。

元素的对角线规则

（1）在元素周期表中，某些主族元素与其右下方的主族元素（如图）的有些性质是相似的（如硼和硅的含氧酸盐都能形成玻璃，且互熔），被称为“对角线规则”。

（2）处于“对角线”位置的元素，它们的性质具有相似性的根本原因是由于它们的电负性接近，说明它们对键合电子的吸引力相当，因而表现出相似的性质。

例11

　仔细观察下图，回答下列问题：

（1）B的原子结构示意图为______，B元素位于元素周期表的第______周期_______族。

（2）铍的最高价氧化物的水化物是________化合物（填“酸性”“碱性”或“两性”），证明这一结论的有关离子方程式是___________________________________________________

_________________________________________________________________________。

（3）根据周期律知识，硼酸酸性比碳酸______________，理由是_____________________

_________________________________________________________________________。

（4）根据Mg在空气中的燃烧情况，Li在空气中燃烧生成的产物为_____（用化学式表示）。

【考点】元素的对角线规则

【题点】元素的对角线规则及其应用

答案　

（1）

　二　ⅢA

（2）两性　Be（OH）2＋2OH－===BeO

＋2H2O，Be（OH）2＋2H＋===Be2＋＋2H2O

（3）弱　硼的非金属性比碳弱

（4）Li2O、Li3N

解析　

（1）B是5号元素，原子结构示意图为

。

（2）Be（OH）2与Al（OH）3的化学性质相似，但差别在于Be的化合价是＋2价。

（3）B比C的非金属性弱。

（4）Mg在空气中与O2、CO2、N2反应得MgO、Mg3N2，将Li与Mg类比得答案。

学习小结：

原子结构与元素的性质

随堂练习：

1．下列说法中正确的是（）

A．处于最低能量的原子叫做基态原子B．3p2表示3p能级有两个轨道

C．同一原子中，1s、2s、3s电子的能量逐渐减小

D．同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多

2．下列有关认识正确的是（）

A．各能级的原子轨道数按s、p、d、f的顺序分别为1、3、5、7

B．各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束

C．各能层含有的能级数为n－1

D．各能层含有的电子数为2n2

3．下列各组原子中，彼此化学性质一定相似的是（）

A．原子核外电子排布式为1s2的X原子与原子核外电子排布式为1s22s2的Y原子

B．原子核外M层上仅有两个电子的X原子与原子核外N层上仅有两个电子的Y原子

C．2p轨道上只有2个电子的X原子与3p轨道上只有2个电子的Y原子

D．最外层都只有一个电子的X、Y原子

4．具有下列电子排布式的原子中，半径最大的是（）

A．1s22s22p63s23p1B．1s22s22p3

C．1s22s22p5D．1s22s22p63s23p4

5．下列说法正确的是（）

A．第二周期元素的第一电离能随原子序数递增依次增大

B．卤族元素中氟的电负性最大

C．CO2、SO2都是直线形的非极性分子

D．CH2＝CH2分子中共有四个σ键和一个π键

6．电子构型为[Ar]3d54s2的元素是（）

A．稀有气体B．过渡元素C．主族元素D．卤族元素

7．下列轨道表示式所表示的元素原子中，其能量处于最低状态的是（）

课后作业：

一、选择题

1．在短周期元素中，原子最外层只有1个电子或2个电子的元素是（　　）

A．金属元素B．稀有气体元素

C．非金属元素D．无法确定

2．元素的性质呈现周期性变化的根本原因是（　　）

A．原子半径呈周期性变化

B．元素的化合价呈周期性变化

C．第一电离能呈周期性变化

D．元素原子的核外电子排布呈周期性变化

3．下列元素电负性大小的比较错误的是（　　）

A．H＞LiB．As＜P

C．Si＞CD．Ca＜Al

4．有关核电荷数为1～18的元素，下列叙述中正确的是（　　）

A．最外层只有1个电子的元素一定是金属元素

B．最外层只有2个电子的元素一定是金属元素

C．原子核外各层电子数相等的元素一定是金属元素

D．核电荷数为17的元素的原子易失去1个电子达到稳定结构

5．已知某元素的＋2价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p6，则该元素在周期表中的位置正确的是（　　）

A．第三周期ⅣA族，p区B．第四周期ⅡB族，s区

C．第四周期Ⅷ族，d区D．第四周期ⅡA族，s区

6．下列说法中正确的是（　　）

A．所有非金属元素都分布在p区

B．最外层电子数为2的元素都分布在s区

C．元素周期表中ⅢB族到ⅡB族10个纵行的元素都是金属元素

D．同一主族元素从上到下，金属性呈周期性变化

7．具有下列最外层电子排布的基态原子，其相应的元素一定属于主族元素的是（　　）

A．ns1B．ns2

C．ns2np6D．ns2np2

8．已知某元素＋3价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，该元素在周期表中的位置是（　　）

A．第三周期第Ⅷ族B．第三周期第ⅤB族

C．第四周期第Ⅷ族D．第四周期第ⅤB族

9．X和Y是原子序数大于4的短周期元素，Xm＋和Yn－两种离子的电子排布式相同，下列说法中正确的是（　　）

A．X的原子半径比Y小，Xm＋的离子半径比Yn－大

B．Xm＋和Yn－的电子所占用的原子轨道的类型和数目都相同

C．电负性X>Y

D．第一电离能X>Y

10．下列各元素，最易形成离子化合物的是（　　）

①第三周期第一电离能最小的元素　②外围电子排布为2s22p6的原子　③2p亚层为半满的元素　④电负性最大的元素

A．①②B．③④

C．②③D．①④

11．下列叙述中

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