高考化学大一轮复习教案 第十二章 第1讲《原子结构与性质》.docx
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高考化学大一轮复习教案第十二章第1讲《原子结构与性质》
第1讲 原子结构与性质
[考纲解读] 1.能规范书写常见元素（1～36号）原子核外电子的电子排布式和电子排布图。
2.运用原子核外电子跃迁等解释某些实际问题。
3.用电离能、电负性等解释元素的某些性质。
4.掌握周期表各区、周期、族的原子核外电子排布规律及元素性质的递变规律。
考点一 原子核外电子排布原理
1．能层、能级与原子轨道
（1）能层（n）：
在多电子原子中，核外电子的________是不同的，按照电子的________差异将其分成不同能层。
通常用K、L、M、N……表示，能量依次升高。
（2）能级：
同一能层里的电子的________也可能不同，又将其分成不同的能级，通常用____________等表示，同一能层里，各能级的能量按__________的顺序升高，即：
________________________。
（3）原子轨道：
电子云轮廓图给出了电子在__________________的区域。
这种电子云轮廓图称为原子轨道。
原子轨道
轨道形状
轨道个数
s
p
特别提醒 第一能层（K），只有s能级；第二能层（L），有s、p两种能级，p能级上有三个原子轨道px、py、pz，它们具有相同的能量；第三能层（M），有s、p、d三种能级。
2．原子核外电子排布的原理
（1）能量最低原理：
即：
电子尽先占有能量低的轨道，然后进入能量高的轨道，使整个原子的能量处于最低状态。
如图为构造原理示意图，亦即基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序图：
（2）泡利原理
一个原子轨道最多容纳____个电子，并且____________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__________________，并且____________相同。
洪特规则特例：
当能量相同的原子轨道在________（p6、d10、f14）、________（p3、d5、f7）和________（p0、d0、f0）状态时，体系的能量最低，如：
24Cr的电子排布式为
1s22s22p63s23p63d54s1。
特别提醒 基态原子：
处于最低能量的原子。
当基态原子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。
电子从激发态跃迁回基态时，释放一定频率的光子，这是产生原子光谱的原因。
1．完成下表，理解能层、能级及其最多容纳电子数的关系
能层
一
二
三
四
五
…
符号
K
L
M
N
O
…
能级
1s
2s
2p
3s
3p
3d
4s
4p
4d
4f
5s
…
…
最多容纳电子数
…
…
…
特别提醒
（1）任一能层的能级总是从s能级开始，而且能级数等于该能层序数；
（2）以s、p、d、f……排序的各能级可容纳的最多电子数依次为1、3、5、7……的二倍；（3）构造原理中存在着能级交错现象；（4）我们一定要记住前四周期的能级排布（1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p）。
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
N
Cl
Ca
Fe
Cu
特别提醒 当出现d轨道时，虽然电子按ns，（n－1）d，np顺序填序，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。
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__________。
4．请用核外电子排布的相关规则解释Fe3＋较Fe2＋更稳定的原因？
特别提醒 由于能级交错，3d轨道的能量比4s轨道的能量高，排电子时是先排4s轨道再排3d轨道，而失电子时，却先失4s轨道上的电子。
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）原子结构与周期表的关系（完成下列表格）
周期
能层数
每周期第一个元素
每周期最后一个元素
原子序数
基态原子的电子排布式
原子序数
基态原子的电子排布式
二
2
3
[He]2s1
10
1s22s22p6
三
3
11
四
4
19
五
5
37
[Kr]5s1
54
1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6
六
6
55
[Xe]6s1
86
1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s26p6
（2）原子构型与族的关系
①对主族元素：
主族元素的族序数＝原子的______________________________________。
②对副族元素：
次外层电子数多于8个而少于18个的一些元素，它们除了能失去________的电子外，还能失去__________上的一部分电子。
例如元素钪[Ar]3d14s2，总共可以失去三个电子，钪为ⅢB族元素。
所以，失去的（或参加反应的）电子总数，就等于该元素所在的族数。
除第Ⅷ族元素外，大多数元素所在族的族序数等于（n－1）d＋ns（n为最外层）的电子数。
归纳总结
（1）周期的序号等于能层数。
（2）每一周期都是从活泼碱金属开始逐渐过渡到活泼的非金属，最后以惰性气体结束。
（3）主族元素所在族的序数等于该元素原子的价电子数，等于最外层电子数。
（4）ⅢB～ⅦB族元素原子的价电子数目与族序数相同。
（3）元素周期表的分区
①根据核外电子排布
a．分区
b．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族及He元素
ns1～2
除氢、氦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（除氦外）
ns2np1～6
通常是最外层电子参与反应
d区
ⅢB族～ⅦB族、Ⅷ族（除镧系、锕系外）
（n－1）d1～9ns1～2
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
c.若已知元素的外围电子排布，可直接判断该元素在周期表中的位置。
如：
某元素的外围电子排布为4s24p4，由此可知，该元素位于p区，为第四周期ⅥA族元素。
即最大能层为其周期数，最外层电子数为其族序数，但应注意过渡元素（副族与第Ⅷ族）的最大能层为其周期数，外围电子数应为其纵列数而不是其族序数（镧系、锕系除外）。
②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。
2．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____；同主族元素从上到下，原子半径逐渐____。
（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________，符号：
____，单位：
________________。
②规律
a．同周期：
第一种元素的第一电离能____，最后一种元素的第一电离能____，总体呈现______________的变化趋势。
b．同族元素：
从上至下第一电离能________。
c．同种原子：
逐级电离能越来越____（即I1____I2____I3…）。
（3）电负性
①含义：
元素的原子在化合物中________________能力的标度。
元素的电负性越大，表示其原子在化合物中____________的能力越____。
②标准：
以最活泼的非金属氟的电负性为____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（稀有气体未计）。
③变化规律
金属元素的电负性一般________，非金属元素的电负性
一般__________，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。
在元素周期表中，同周期从左至右，元素的电负性逐渐________，同主族从上至下，元素的电负性逐渐________。
5．某元素的原子序数为29，试问：
（1）写出该元素的名称及
元素符号。
（2）画出该元素原子的电子排布式。
（3）它有多少个能层？
有多少个能级？
（4）它的价电子构型是什么？
（5）它属于第几周期？
第几族？
主族还是副族？
属于哪一个分区？
（6）它有多少个未成对电子？
6．同周期内不同元素的第一电离能I1随着原子序数的增大而增大，但个别元素的I1出现反常现象。
下列关系正确的是（ ）
A．I1（氮）>I1（氧）B．I1（氟）C．I1（镁）．I1（钙）>I1（镁）
表示原子结构的常用化学用语
到目前为止，我们学过的表示原子
结构的化学用语有多种，它们各有不同的侧重点。
（1）原子结构示意图只能表示核外电子的分层排布和原子核内的质子数，如
。
（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，并不能反映核外电子的排布情况。
（3）电子排布式：
如O原子的电子排布式为1s22s22p4，它能告诉我们氧原子核外的电子分为2个电子层，3个能级，并不能告诉我们原子核的情况，也不能告诉我们它的各个电子的运动状态。
（4）电子排布图：
如这个式子，对氧原子核外电子排
布的
情况表达得就更加详细。
（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。
【例1】 按要求用三种化学用语表示基态铁原子和三价铁离子，并回答问题。
Fe
Fe3＋
原子（或离子）结构示意图
电子排布式
电子排布图
（1）铁原子最外层电子数为________，铁在发生化学反应时，参加反应的电子可能是________________________________________________________________________。
（2）请你通过比较、归纳，分别说出3种不同化学用语所能反映的粒子结构信息。
【例2】 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。
元素周期律与元素推断
1．元素周期律所描述内容汇总（0族除外）
项目
同周期（从左→右）
同主族（从上→下）
原子核外电子排布
电子层数相同，最外层电子数逐渐增多，1→7（第一周期1→2）
最外层电子数相同，电子层数递增
原子半径
逐渐____（0族除外）
逐渐增大
元素主要化合价
最高正价由（＋1→＋7）最低负价由－4→－1
最高正价＝________，非金属最低负价＝_______
原子得、失电子能力
得电子能力逐渐增强，失电子能力逐渐减弱
得电子能力逐渐减弱，失电子能力逐渐增强
元素的第一电离能
第一电离能呈____的趋势
第一电离能逐渐_______
元素的电负性
电负性逐渐____
电负性逐渐__________
元素金属性、非金属性
金属性逐渐____非金属性逐渐____
金属性逐渐____非金属性逐渐____
单质氧化性、还原性
氧化性逐渐____还原性逐渐____
氧化性逐渐
还原性逐渐
最高价氧化物对应水化物的酸碱性
碱性逐渐____酸性逐渐____
碱性逐渐____酸性逐渐____
非金属气,态氢化物,的稳定性
生成由__到__稳定性逐渐____
生成由__到__稳定性逐渐____
2.元素周期律与元素推断的关系
在试题中，通常用元素周期律的某项内容，来推断出元素名称，然后再考查该元素的其他性质。
【例3】
元素代号
I1
I2
I3
I4
Q
2080
4000
6100
9400
R
500
4600
6900
9500
S
740
1500
7700
10500
T
580
1800
2700
11600
U
420
3100
4400
5900
（1）在周期表中，最可能处于同一族的是________。
A．Q和RB．S和TC．T和UD．R和T
E．R和U
（2）电解它们的熔融氯化物，以下过程最可能正确的是_____________________________。
A．Q2＋＋2e－―→Q
B．R2＋＋2e－―→R
C．S3＋＋3e－―→S
D．T3＋＋3e－―→T
（3）它们的氯化物的化学式，最可能正确的是____________________________________。
A．QCl2B．RClC．SCl3D．TCl
（4）S元素最可能是________。
A．s区元素B．稀有气体元素
C．p区元素D．准金属
（5）下列元素中，化学性质和物理性质最像Q元素的是________。
A．氦（1s2）B．铍（1s22s2）
C．锂（1s22s1）D．氢（1s1）
高考题组一 原子的核外电子排布
1．（2009·上海，2）以下表示氦原子结构的化学用语中，对电子运动状态描述最详尽的是
（ ）
A．∶HeB.
C．1s2D.
2．（2010·上海，2改编）下列有关物质结构的表述正确的是（ ）
A．次氯酸的电子式H
B．二氧化硅的分子式SiO2
C．乙烯的结构简式CH2===CH2
D．钠离子的结构示意图
3．[2010·福建理综－30
（2）]原子序数小于36的元素Q和T，在周期表中既处于同一周期又位于同一族，且原子序数T比Q多2。
T的基态原子外围电子（价电子）排布式为________，Q2＋的未成对电子数是________。
4．[2010·课标全国卷一41
（1）]W（O）元素的L层
电子排布式为________。
5．[2010·江苏－21A
（2）节选]Cu＋基态核外电子排布式为______________。
6．[2010·海南，19
（1）]Ni原子的核外电子排布式为____________________________________。
7．[2011·福建理综－30
（1）改编]氮元素可以形成多种化合物。
基态氮原子的价电子排布式是________________________________________________________________________。
8．[2011·山东理综－32
（1）改编]氧是地壳中含量最多的元素。
氧元素基态原子核外未成对电子数为________个。
高考题组二 原子结构与元素性质
9．（2009·安徽理综，25改编）W、X、Y、Z是周期表前36号元素中的四种常见元素，其原子序数依次增大。
W、Y的氧化物是导致酸雨的主要物质，X的基态原子核外有7个原子轨道填充了电子，Z能形成红色（或砖红色）的Z2O和黑色的ZO两种氧化物。
（1）W位于元素周期表第________周期第________族。
W的气态氢化物稳定性比H2O（g）________（填“强”或“弱”）。
（2）Y的基态原子核外电子排布式是________________，Y的第一电离能比X的________（填“大”或“小”）。
（3）Y的最高价氧化物对应水化物的浓溶液与Z的单质反应的化学方程式是
________________________________________________________________________。
10．[2010·山东理综，32
（2）]CH4中共用电子对偏向C，SiH4中共用电子对偏向H，则C、Si、H的电负性由大到小的顺序为________________________________________
________。
11．[2011·新课标全国卷－37
（2）]基态B原子的电子排布式为____________；B和N
相比，电负性较大的是____________，BN中B元素的化合价为__________。
12．[2011·福建理综－30
（2）]C、N、O三种元素第一电离能从大到小的顺序是______________。
课时规范训练
教材习题回扣
1．（选修3P24－1）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．（选修3P24－2）X、Y、Z三种元素的原
子，其最外层电子排布分别为ns1、3s23p1和2s22p4，由这三种元素组成的化合物的化学式可能是（ ）
A．XYZ2B．X2YZ3C．X2YZ2D．XYZ3
3．（选修3P24－3）下列说法中，不符合ⅦA族元素性质特征的是（ ）
A．从上到下原子半径逐渐减小
B．易形成－1价离子
C．从上到下单质的氧化性逐渐减弱
D．从上到下氢化物的稳定性依次减弱
4．（选修3P24－4）下列说法中，正确的是（ ）
A．在周期表里，主族元素所在的族序数等于原子核外电子数
B．在周期表里，元素所在的周期数等于原子核外电子层数
C．最外层电子数为8的都是稀有气体元素的原子
D．元素的原子序数越大，其原子半径也越大
5．（选修5P24－6）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________。
（2）C的离子的核外电子排布式为________________；D原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。
能力提升训练
1．图1和图2分别是1s电子的概率分布图和原子轨道图。
下列有关认识正确的是（ ）
A．图1中的每个小黑点表示1个电子
B．图2表示1s电子只能在球体内出现
C．图2表明1s轨道呈圆形，有无数对称轴
D．图1中的小黑点表示某一时刻，电子在核外所处的位置
2．以下对核外电子运动状况描述正确的是（ ）
A．能层序数越大，s轨道的半径越大
B．电子的运动和行星相似，围绕着原子核在固定的轨道上高速旋转
C．能量低的电子只能在s轨道上运动，能量高的电子总在f轨道上运动
D．同一元素的原子中，在同一能级上运动的电子，其运动状态相同
3．下列关于钠元素的几种表达式错误的是（ ）
A．Na＋的电子排布图：
B．Na＋的结构示意图：
C．Na的电子排布式：
1s22s22p63s1
D．Na的简化电子排布式：
[Na]3s1
4．下列电子排布图能表示基态氮原子的核外电子排布的是（ ）
5．X、Y两种元素可形成X2Y3型化合物，则X和Y原子最外层的电子排布可能是
（ ）
A．X：
2s22p3 Y：
2s22p4
B．X：
3s23p1 Y：
3s23p5
C．X：
3s23p2 Y：
3s23p4
D．X：
3s2 Y：
2s22p3
6．对Na、Mg、Al的有关性质的叙述正确的是（ ）
A．碱性：
NaOHB．第一电离能：
NaC．电负性：
Na>Mg>Al
D．还原性：
Na>Mg>Al
7．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AB；③原子序数A>B；④原子最外层电子数A其中正确的组合是（ ）
A．①②⑦B．③④⑥C．③⑤D．③④⑤⑥⑦
8．2006年10月16日美国与俄罗斯宣布，两国科学家合作成功合成了118号超重元素。
对118号元素下列叙述合理的是（ ）
A．它的最外层电子数是8
B．它外围电子排布式是8s28p6
C．它是活泼的金属元素
D．它的中子数是118
9．下列各组原子，彼此性质一定相似的是（ ）
A．价电子排布为1s2与2s2的元素
B．M层上有两个电子与N层上有两个电子的元素
C．2p上有一个未成对电子与3p上有一个未成对电子的元素
D．L层的p轨道上有一个空轨道和M层的p轨道上有一个空轨道的元素
10．下表中元素均为中学化学中常见短周期元素，根据表中信息，下列说法不正确的是
（ ）
元素代号
X
Y
Z
W
N
原子半径/nm
0.186
0.074
0.102
0.099
0.160
主要化合价
＋1
－2
－2、＋6
＋7、－1
＋2
A.X与W形成的化合物是共价化合物
B．常温下单质与水反应速率：
X>N
C．最高价氧化物对应水化物酸性：
W>Z
D．X和Y的单质在一定条件下反应可生成一种淡黄色的固体化合物
11.以下有关元素性质的说法不正确的是（ ）
A．具有下列电子排布式的原子中，①1s22s22
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