高考化学人教版一轮复习文档选修3 物质结构与性质 教师用书 第1节 原子结构与性质 含答案.docx

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高考化学人教版一轮复习文档选修3物质结构与性质教师用书第1节原子结构与性质含答案

选修3　物质结构与性质

第一节　原子结构与性质

考纲定位

1.了解原子核外电子的运动状态、排布原理和能级分布，能正确书写1～36号元素原子核外电子、价电子的电子排布式和轨道表达式。

2.了解电离能的含义，并能用以说明元素的某些性质。

3.了解电子在原子轨道之间的跃迁及简单应用。

4.了解电负性的概念，并能用以说明元素的某些性质。

考点1|原子核外电子排布

[基础知识整合]

1．能层、能级和原子轨道

能层

K

L

M

N

能级

1s

2s、2p

3s、3p、3d

4s、4p、4d、4f

原子轨道数目

1

1＋3＝4

1＋3＋5＝9

1＋3＋5＋7＝16

最多容纳电子数目

2

8

18

32

2.原子轨道的形状、数目及能量关系

（1）轨道形状

（2）s、p、d、f能级上原子轨道数目依次为1、3、5、7，其中npx、npy、npz三个原子轨道在三维空间相互垂直，各能级的原子轨道半径随能层数（n）的增大而增大。

（3）能量关系

3．原子核外电子排布规律

（1）能量最低原理：

原子的电子排布遵循构造原理，能使整个原子的能量处于最低状态，简称能量最低原理。

构造原理：

原子的核外电子在填充原子轨道时，随着原子核电荷数的递增，原子核每增加一个质子，原子核外便增加一个电子，这个电子大多是按着能级的能量由低到高的顺序依次填充的，填满一个能级再填一个新能级，这种规律称为构造原理。

构造原理示意图：

（2）泡利原理：

在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，且它们的自旋状态相反。

（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。

注：

洪特规则特例：

当能量相同的原子轨道在全充满（p6、d10、f14）、半充满（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。

4．电子的跃迁与原子光谱

（1）电子的跃迁

①基态―→激发态：

当基态原子的电子吸收能量后，电子会从低能级跃迁到较高能级，变成激发态原子。

②激发态―→基态：

激发态原子的电子从较高能级跃迁到较低能级时会释放出能量。

（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。

包括吸收光谱和发射光谱。

用原子光谱的特征谱线可以鉴定元素，称为光谱分析。

[应用体验]

写出下列原子或离子的①电子排布式②价电子排布图③电子占的原子轨道数④未成对电子数。

（1）N：

①________②________③________④________。

（2）Cl：

①________②________③________④________。

（3）Fe2＋：

①________②________③________④________。

（4）Cu：

①________②________③________④________。

（5）Se：

①________②________③________④________。

（6）Br－：

①________②________③________④________。

[提示]　

（1）①1s22s22p3　③5　④3

（2）①1s22s22p63s23p5或[Ne]3s23p5

[考点多维探究]

角度1　核外电子排布的表示

1．（高考组合题）

（1）（2016·全国乙卷）基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar]________，有________个未成对电子。

（2）（2016·全国甲卷）镍元素基态原子的电子排布式为________，3d能级上的未成对电子数为________。

（3）（2015·全国卷Ⅰ）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________形象化描述。

在基态14C原子中，核外存在________对自旋相反的电子。

（4）（2014·全国卷Ⅰ）基态Fe原子有________个未成对电子。

Fe3＋的电子排布式为________。

（5）（2013·全国卷Ⅰ）基态Si原子中，电子占据的最高能层符号为________，该能层具有的原子轨道数为______、电子数为________。

（6）（2012·全国卷）Se原子序数为________，其核外M层电子的排布式为________。

（7）（2016·江苏高考）Zn2＋基态核外电子排布式为________。

（8）（2015·海南高考）钒在元素周期表中的位置为________，其价层电子排布图为________________。

（9）（2015·上海高考）Mg原子核外电子排布式为________；Ca原子最外层电子的能量________Mg原子最外层电子的能量（选填“低于”、“高于”或“等于”）。

[答案]　

（1）3d104s24p2　2

（2）[Ar]3d84s2或1s22s22p63s23p63d84s2　2

（3）电子云　2

（4）4　[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5

（5）M　9　4

（6）34　3s23p63d10　（7）[Ar]3d10或1s22s22p63s23p63d10

（8）第四周期ⅤB族　

（9）1s22s22p63s2　高于

2．完成下列化学用语

（1）Cr原子的核外电子排布式________，外围电子排布式________，原子结构示意图________，价电子排布图________________。

（2）Cu2＋的核外电子排布式________，离子结构示意图________。

（3）As的核外电子排布式________，原子结构示意图________价，价电子排布图________________。

（4）Co的外围电子排布式________________，外围电子排布图________________。

[答案]　

（1）1s22s22p63s23p63d54s1　3d54s1　

描述核外电子排布的两种化学用语

（1）电子排布式

注意：

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，1s22s22p63s23p64s23d6错误。

角度2　根据核外电子的排布特点推断元素

3．

（1）A元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子，其元素符号为__________；其价层电子排布图为_____________________________。

（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离子的结构示意图为________。

（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________，其原子的结构示意图为________。

（4）E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子且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＋2，则n＝________；原子中能量最高的是________电子，核外电子排布图为________。

[解析]　

（1）A元素基态原子的电子排布图由题意可写成：

则该元素核外有7个电子，为氮元素，其元素符号为N。

（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26号元素铁。

（4）E元素的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1故E为Cu。

（5）F最外层电子排布式为2s22p4。

[答案]　

（1）N　

（2）Cl　

（3）Fe　1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2

（4）Cu　[Ar]3d104s1

（5）2　2p　

4．（2016·四川高考改编）M、R、X、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素，Z是一种过渡元素。

M基态原子L层中p轨道电子数是s轨道电子数的2倍，R是同周期元素中最活泼的金属元素，X和M形成的一种化合物是引起酸雨的主要大气污染物，Z的基态原子4s和3d轨道半充满。

请回答下列问题：

（1）写出M、R的价电子排布式：

M________、R________。

（2）写出X、Y的价电子排布图：

X________、Y________。

（3）写出Z的核外电子排布式________，Z的核外未成对电子数为________。

[解析]　根据题目给出的M、R和X的信息确定，M是氧元素，R是钠元素，X是硫元素。

根据M、R、X、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素确定Y是氯元素。

根据Z的基态原子4s和3d轨道半充满，则Z元素原子的核外有24个电子，它是铬元素。

[答案]　

（1）2s22p4　3s1

（3）[Ar]3d54s1　6

根据电子排布推断元素的思维模板

分析题意―→确定元素―→完成题中问题

角度3　电子跃迁与原子光谱

5．下列原子的电子跃迁能释放光能形成发射光谱的是（　　）

【导学号：

95812282】

A．1s22s22p63s2―→1s22s22p63p2

B．1s22s22p33s1―→1s22s22p4

C．1s22s2―→1s22s12p1

D．1s22s22p―→1s22s22p

B　[A项，吸收光能，形成吸收光谱；B项，由激发态→基态，释放光能，形成发射光谱；C项，形成吸收光谱；D项，2px与2py能量相同，不属于电子跃迁。

]

6．从电子跃迁的角度指出焰色反应呈现不同颜色光的原理是_________________________________________________________________

_________________________________________________________________。

[答案]　吸收能量后，电子从激发态向基态发生跃迁，跃迁时以不同颜色光的形式释放出不同能量

基态、激发态及光谱示意图

考点2|原子结构与元素的性质

[基础知识整合]

1．元素周期表的结构与性质特点

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

p区

ⅢA族～ⅦA族、0族

ns2np1～6（He除外）

最外层电子参与反应（0族元素一般不考虑）

d区

ⅢB族～ⅦB族、Ⅷ族

（n－1）d1～9ns1～2（Pd除外）

d轨道也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

2.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。

3．电离能

（1）定义：

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。

（2）规律

①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，总体呈现从左至右增大的变化趋势。

②同族元素：