2018届一轮复习鲁科版原子结构与性质教案

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2018届一轮复习鲁科版原子结构与性质教案

第12章 物质结构与性质(选考)‎ 第1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| 基态原子的核外电子排布 ‎[基础知识自查]‎ ‎1.电子层、能级和原子轨道 电子层 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电子层数(n)的增大而增大。‎ ‎(3)能量关系 ‎3.基态原子的核外电子排布原则 ‎(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。‎ 基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序:‎ ‎(2)泡利不相容原理: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价电子轨道表示式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 ‎ [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,电子占据的最高电子层符号为________,该电子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________,其价层轨道表示式为________________。‎ ‎(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4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________,价电子轨道表示式________________。‎ ‎(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,价电子轨道表示式________________。‎ ‎(4)Co的外围电子排布式________________,外围轨道表示式________________。‎ ‎[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__________;其价层轨道表示式为__________________________。‎ ‎(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,核外轨道表示式为________。‎ ‎[解析] (1)A元素基态原子的轨道表示式由题意可写成:‎ ‎,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  ‎ ‎(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的价电子轨道表示式: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(  )‎ 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 ‎[基础知识自查]‎ ‎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、0族 ns1~2‎ 除氢、氦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:气态原子或气态离子失去一个电子所需要的最小能量叫做电离能。‎ ‎(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:从上至下第一电离能逐渐减小。‎ ‎③同种元素的逐级电离能逐渐增大,即I1Cl>Br>I F>Cl>Br>I ‎[考点多维探究]‎ 角度1 原子结构与元素周期表的关系 ‎1.某元素X的原子核外电子排布式为[Ar]3d64s2,则元素X位于________周期________族________区,其外围轨道表示式为__________________________,‎ X3+的核外电子排布式为________,从原子结构的角度解释X3+比X2+稳定的理由是_____________________________________________________________。‎ ‎[答案] 第4 Ⅷ d  [Ar]3d5 X3+的3d轨道为半充满状态,能量低稳定 ‎2.(2017·信阳模拟)A、B、C三种短周期元素,它们的原子序数依次增大。A元素原子的核外p电子数比s电子数少1;B元素原子核外有4种能级,且全部充满电子;C元素的主族序数与周期数的差为4。 ‎ ‎ (1)A的基态原子中能量最高的电子,其电子云在空间有________个方向,原子轨道呈________形。‎ ‎(2)某同学推断B基态原子的核外电子排布为该同学所画的轨道表示式违背了________________________。‎ ‎(3)C位于________族________区,价电子排布式为________。‎ ‎[解析] 根据题意可知A为N,B为Mg,C为Cl。‎ ‎[答案] (1)3 哑铃 (2)泡利不相容原理 (3)ⅦA p 3s23p5‎ 角度2 元素周期律(电离能、电负性、原子半径)‎ ‎3.(高考组合题)(1)(2016·全国乙卷)Zn、Ge、O电负性由大至小的顺序是________。‎ ‎(2)(2016·全国甲卷)元素铜与镍的第二电离能分别为:ICu=1 958 kJ·mol-1、INi=1 753 kJ·mol-1,ICu>INi的原因是____________________________________。‎ ‎(3)(2016·全国丙卷)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”)‎ ‎(4)(2013·全国卷Ⅱ)F、K、Fe、Ni四种元素中第一电离能最小的是________(填元素符号)。‎ ‎(5)(2013·浙江高考)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 I1‎ I2‎ I3‎ I4‎ ‎……‎ Im/(kJ·mol-1)‎ ‎578‎ ‎1 817‎ ‎2 745‎ ‎11 578‎ 则该元素是________(填写元素符号)。‎ ‎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________。‎ 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 ‎[解析] (5)I4≫I3,所以该元素原子最外层有3个电子,为Al。Ge是ⅣA族元素,最高价氯化物分子式是GeCl4,Ge位于金属与非金属交界处,可作半导体材料。‎ ‎[答案] (1)O>Ge>Zn ‎(2)铜失去的是全充满的3d10电子,镍失去的是4s1电子 ‎(3)大于 小于 ‎(4)K ‎(5)①Al ‎②1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2 GeCl4 CD ‎4.根据表中所列五种元素的第一至第四电离能数据(单位:kJ·mol-1),回答下列问题: ‎ 元素代号 I1‎ I2‎ I3‎ I4‎ Q ‎2 080‎ ‎4 000‎ ‎6 100‎ ‎9 400‎ R ‎500‎ ‎4 600‎ ‎6 900‎ ‎9 500‎ S ‎740‎ ‎1 500‎ ‎7 700‎ ‎10 500‎ T ‎580‎ ‎1 800‎ ‎2 700‎ ‎11 600‎ U ‎420‎ ‎3 100‎ ‎4 400‎ ‎5 900‎ ‎(1)在元素周期表中,最可能处于同一族的是________(填字母,下同)。‎ A.Q和R   B.S和T    ‎ C.T和U D.R和T ‎ ‎ E.R和U ‎(2)下列离子的氧化性最弱的是________。‎ A.S2+ B.R2+  ‎ C.T3+ D.U+‎ ‎(3)下列元素中,化学性质和物理性质最像Q元素的是________。‎ A.硼 B.铍 ‎ C.氦 D.氢 ‎(4)每种元素都出现相邻两个电离能的数据相差较大的情况,这一事实从一个侧面说明:__________________________________________________________‎ ‎______________________________________________________________,‎ 如果U元素是短周期元素,你估计它的第2次电离能突跃数据将发生在失去第________个电子时。‎ ‎(5)如果R、S、T是同周期的三种主族元素,则它们的原子序数由小到大的顺序是________________,其中________元素的第一电离能异常高的原因是______________________________________________________________‎ ‎______________________________________________________________。‎ ‎[解析] (1)由表中数据可确定R与U的最外层有一个电子,最可能处于同一族。‎ ‎(2)还原性越强,越易失电子,电离能越小,相应离子的氧化性越弱。‎ ‎(3)Q的四级电离能没有突变,属于性质稳定的稀有气体元素。‎ ‎(4)相邻两个电离能数据相差较大,说明各层电子能量不同,电子是分层排布的。‎ ‎[答案] (1)E (2)D (3)C ‎(4)电子分层排布,各电子层能量不同 10‎ ‎(5)RI1(Na),但活泼性Na>Mg。‎ ‎(2)第2、3、4周期的同周期主族元素,ⅡA族(ns2np0)和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族和ⅥA族元素,如第一电离能Mg>Al,P>S。‎ ‎(3)同一周期中0族元素的I1最大,但非金属性和金属性均很弱。‎ ‎(4)不能将电负性1.8作为划分金属和非金属的绝对标准。‎ ‎(5)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。‎ ‎(6)同周期稀有气体元素的第一电离能最大,但电负性不是最小。‎ 角度3 “位—构—性”的综合判断 ‎6.(2017·双鸭山模拟)现有属于前四周期的A、B、C、D、E、F、G七种元素,原子序数依次增大。A元素的价电子构型为nsnnpn+1;C元素为最活泼的非金属元素;D元素核外有三个电子层,最外层电子数是核外电子总数的1/6;E元素正三价离子的3d轨道为半充满状态;F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;G元素与A元素位于同一主族,其某种氧化物有剧毒。 ‎ ‎ (1)A元素的第一电离能________(填“<”“>”或“=”)B元素的第一电离能,A、B、C三种元素的电负性由小到大的顺序为________________(用元素符号表示)。‎ ‎(2)D元素原子的价电子排布式是________。‎ ‎(3)C元素的轨道表示式为_______________________________________;‎ E3+的离子符号为________。‎ ‎(4)F元素位于元素周期表的________区,其基态原子的电子排布式为______________________________________________________________。‎ ‎(5)G元素可能的性质________。‎ A.其单质可作为半导体材料 B.其电负性大于磷 C.其原子半径大于锗 D.其第一电离能小于硒 ‎(6)活泼性:D________Al(填“>”或“<”,下同),I1(Mg)________I1(Al),其原因是______________________________________________________________‎ ‎______________________________________________________________。‎ ‎[解析] A元素的价电子构型为nsnnpn+1‎ ‎,则A是N;C元素为最活泼的非金属元素,则C是F,那么B是O;D元素核外有三个电子层,最外层电子数是核外电子总数的1/6,则D是Mg;E元素正三价离子的3d轨道为半充满状态,则E是Fe;F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,则F是Cu;G元素与A元素位于同一主族,其某种氧化物有剧毒,则G是As。(1)由于N的最外层电子处于半充满的稳定状态,失去电子比O难,所以元素的第一电离能A>B;一般情况下同一周期的元素,原子序数越大,元素的电负性越大。所以A、B、C三种元素的电负性由小到大的顺序为NAl,I1(Mg)>I1(Al),因为Mg的3p轨道处于全空,比较稳定,而Al的3p轨道只有一个电子,不稳定,故活泼性Mg>Al,而第一电离能则是I1(Mg)>I1(Al)。‎ ‎[答案] (1)> N > 镁原子的3p轨道处于全空,比较稳定,而铝原子3p轨道只有一个电子,不稳定 ‎7.(2017·青岛模拟)已知:A~F都是周期表中前四周期的元素,它们的原子序数依次增大。其中A、C原子的L层有2个未成对电子。D与E同主族,D的二价阳离子与C的阴离子具有相同的电子层结构。F3+的M层3d轨道电子为半充满状态。请根据以上信息,回答下列问题:‎ ‎(1)A、B、C的电负性由小到大的顺序为________________(用元素符号表示)。‎ ‎(2)D元素的原子核外共有________种不同运动状态的电子、________种不同能级的电子。‎ ‎(3)写出E的基态原子的电子排布式:__________________________。‎ ‎[解析] 根据题意可知A为C,B为N,C为O,D为Mg,E为Ca,F为Fe。‎ ‎[答案] (1)CP>Na Na (5)氮 氮的2p轨道为半充满状态,能量低较稳定,难失去电子
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