2019届一轮复习人教版第36讲原子结构与性质学案
第36讲 原子结构与性质
考纲要求
学法点拨
1.了解原子核外电子的运动状态、能级分布和排布原理，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其简单应用。
4．了解电负性的概念，并能用以说明元素的某些性质。
高考对本讲知识的考查主要有三个方面：前四周期元素核外电子排布式的书写与推断；运用电离能、电负性解释推断某些元素的性质；原子结构与性质的应用。考查题型为非选择题，分数约为3～6分。预计2019年高考将会稳中有变，可能与元素周期律、元素周期表的知识或元素及其化合物的知识相结合进行考查。注意本部分考查内容的规律性强，因此命题空间广阔，考查方式也会向多方位、多层次发展。
考点一 原子核外电子的排布及其表示方法
Z
1．能层、能级的符号和所能容纳的最多电子数
能层
一
二
三
四
五
能层符合
__K__
__L__
__M__
__N__
__O__
能级符号
__1S__
__2S__
__2P__
__3S__
__3P__
__3d__
__4S__
__4P__
__4d__
4f
5s 5p……
轨道数
1
1
3
1
3
5
1
3
5
7
……
最多
电子数
2
__2__
__6__
__2__
__6__
__10__
__2__
__6__
__10__
14
……
2
__8__
__18__
__32__
50
2．原子轨道的形状与能量的关系
原子轨道
3．基态原子核外电子排布的三个原理
(1)能量最低原理：电子总是先占有__能量低__的轨道，然后依次进入__能量较高__
的轨道，使整个原子的能量处于__最低状态__。即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。如图为构造原理示意图：
(2)泡利原理
在一个原子轨道中，最多只能容纳__2个__电子，并且这两个电子的自旋状态__相反__。如2s轨道上的电子排布为，不能表示为。
(3)洪特规则
当电子排布在同一能级的不同的轨道时，基态原子中的电子总是优先__单独__占据一个轨道，并且自旋状态__相同__。如2p3的电子排布为，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的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1。
4．基态原子核外电子排布的表示方法
表示方法
举例
电子排布式
S：__1s22s22p63s23p4__
简化电子排布式
[Ne]3s23p4
电子排布图
(轨道表达式)
注意空轨道不能省略
外围(价层)电子排布式
3s23p4
特别提醒：要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。
5．原子状态与原子光谱
(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
6．基态原子电子排布式的书写方法
(1)知道原子序数书写核外电子排布式的方法。
①常规方法：常根据构造原理(1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p)，各能级最多容纳的电子数及能量最低原理，依次由低能级向高能级排列，如31号元素镓，首先排满1s2，依次2s2、2p6、3s2、3p6、4s2、3d10最后4p1。
②原子序数大于18的方法：如31号元素，我们也可以用31－18＝13，然后在[Ar]的基础上再填充13个电子，如[Ar]3d104s24p1。
(2)知道元素名称书写核外电子排布式的方法。
①前三周期主族元素可以根据最外层电子数书写，如S的最外层电子数为6，其排布式为[Ne]3s23p4。
②第四周期的元素，要熟记元素名称，然后从K开始数，数到几，就可以写成“[Ar]＋几个电子”。如Fe，从钾开始数到铁为8，其排布式为[Ar]3d64s2；Se，从钾开始数到Se为16，其排布式为[Ar]3d104s24p4。
(3)注意事项。
基态原子失电子生成金属阳离子时，应先失去最外层上的电子，如Fe原子核外电子排布式为[Ar]3d64s2，失电子变为Fe2＋，失去的不是能量高的3d轨道上的电子，而是能量低的4s轨道上的电子。所以Fe2＋的基态核外电子排布式正确的为[Ar]3d6，其他[Ar]3d44s2、[Ar]3d54s1均错误。
X
1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
(1)2s能级和2p能级所具有的原子轨道数目之比为1∶3( √ )
(2)能量关系：1s<2s<3p<3d<4s( × )
(3)基态氮原子最外层有2个未成对电子( × )
(4)1～36号元素中，基态原子未成对电子数最多的是Cr元素( √ )
(5)基态Zn原子的电子排布式为[Ar]4s23d10( × )
(6)基态硅原子的电子排布图为
( × )
(7)同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多( × )
(8)电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了能量最低原理( × )
(9)2s和3s轨道形状均为球形对称，能量也相同( × )
(10)p能级能量一定比s能级的能量高( × )
(11)某原子M层上的电子数一定比L层上的电子数多。( × )
(12)磷元素基态原子的电子排布图为
( × )
(13)Cr原子有6个未成对的电子( √ )
(14)原子光谱是因为电子的跃迁引起的( √ )
2．按要求填空。
(1)氧原子的核外电子排布式：__1s22s22p4__。
(2)硫原子的价电子排布式：__3s23p4__。
(3)氮原子的电子排布图：____。
(4)Br－的结构示意图：____。
题组一 原子核外电子排布与表示方法
1．(2018·山西太原检测)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( D )
A．
B．
C．
D．
2．(2018·试题调研)下列说法错误的是( A )
A．ns电子的能量不一定高于(n－1)p电子的能量
B．6C的电子排布式1s22s22p违反了洪特规则
C．电子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原理
D．电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了泡利原理
[解析] 各能级能量的大小顺序为1s2s2p3s3p4s3d4p5s……，ns电子的能量一定高于(n－1)p电子的能量，A项错误，对于C原子来说，2p能级有3个能量相同的原子轨道，最后2个电子应以自旋状态相同的方式分布在两个不同的2p轨道上，违反了洪特规，则B正确，根据轨道能量高低顺序可知E4s
__D，C与E的第一电离能的大小关系是C__>__E。(填“>”“<”或“＝”)
[解析] 由A、E最外层电子排布为ns1可知为第ⅠA族元素，因A为非金属元素，则A为氢元素；B、D同族，最外层电子排布为ns2np4
，则为氧元素和硫元素，结合其他信息可推知C为铝元素，E为钾元素。
7．(1)(2018·河北石家庄检测)化学作为一门基础自然科学，在材料科学、生命科学、能源科学等诸多领域发挥着重要作用。
①高温超导材料钇钡铜氧的化学式为YBaCu3O7，其中的Cu以罕见的Cu3＋形式存在。Cu在元素周期表中的位置为__第四周期第ⅠB族__，基态Cu3＋的核外电子排布式为__1s22s22p63s23p63d8或[Ar]3d8__。
②磁性材料在生活和科学技术中应用广泛。研究表明，若构成化合物的阳离子有未成对电子时，则该化合物具有磁性。下列物质适合作录音磁带磁粉原料的为__B__(填选项字母)。
A．V2O5 B．CrO2
C．PbO D．ZnO
(2)(2018·河南中原名校仿真模拟联考)物质的结构决定物质的性质。请回答下列涉及物质结构和性质的问题：
①第二周期中，元素的第一电离能处于B与N之间的元素有__③__种。
②某元素位于第四周期第Ⅷ族，其基态原子的未成对电子数与基态碳原子的未成对电子数相同，则其基态原子的价层电子排布式为__3d84s2__。
[解析] (1)①据元素周期表得，铜在周期表中位于第四周期第ⅠB族；铜是29号元素，故Cu3＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d8或[Ar]3d8。②＋4价Cr核外有未成对电子，故有磁性。
(2)①同一周期元素中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第ⅡA族、第ⅤA族元素第一电离能大于相邻元素，根据电离能的变化规律，第一电离能介于B、N之间的第二周期元素有Be、C、O三种元素。②元素位于第四周期第Ⅷ族，其基态原子的未成对电子数与基态碳原子的未成对电子数相同，基态碳原子的电子排布式为1s22s22p2，未成对电子数为2，则该元素为Ni，其基态原子的价层电子排布式为3d84s2。
萃取精华：
熟记3种最外层电子的排布特征
(1)最外层有3个未成对电子的为ns2np3,1～36号元素分别为N、P、As。
(2)最外层有2个未成对电子的可能是ns2np2或ns2np4。短周期元素分别为C、Si和O、S。
(3)最外层有一个未成对电子的可能是ns1、ns2np1、(n－1)d5ns1、(n－1)d10ns1。第四周期有K、Ga、Cr、Cu。
考点二 原子结构、周期表、周期律三者的关系
Z
1．原子结构与元素在周期表中位置的关系
(1)原子结构与周期表的关系
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
周期
二
2
3
[He]2s1
10
1s22s22p6
三
3
11
__[Ne]3s1__
__18__
__1s22s22p63s23p6__
四
4
19
__[Ar]4s1__
__36__
__1s22s22p63s23p63d104s24p6__
五
5
37
[Kr]5s1
54
1s22s22p63s23p63d10
4s24p64d105s25p6
六
6
55
[Xe]6s1
86
1s22s22p63s23p63d10
4s24p64d104f145s25p6
5d106s26p6
(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__
主族
ⅤA
ⅥA
ⅦA
排布特点
__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(Pd除外)。
(3)元素周期表的分区。
①周期表的分区。
②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
价电子排布
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__
(除He外)
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
(Pd除外)
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
③元素的分布：非金属在元素周期表中主要集中在右上角三角区内，处于非金属三角区与金属接近的边缘的元素常被称为__半金属__或__准金属__，但不能叫两性非金属。
2．元素周期律：
(1)电离能、电负性。
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的__最低能量__。符号__I1__，单位__KJ·mol－1__。
②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。
③判断元素电负性大小的标准。
以氟的电负性为4.0和锂的电负性为1.0作为相对标准。电负性没有单位，且均为正值。在元素周期表中氟的电负性数值最大，铯的电负性数值最小，为0.7(放射性元素除外)。
(2)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、
最高正价＝__主族序数__(O、
F除外)；最低负价由__－4→－1__
F除外)；非金属最低负价＝__主族序数－8__
原子得、失电子能力
得电子能力__逐渐增强__
失电力能力__逐渐减弱__
得电力能力__逐渐减弱__
失电子能力__逐渐增强__
元素的第
一电离能
__增大的趋势__
__逐渐减小__
元素的电负性
__逐渐增大__
__逐渐减小__
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__
(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。
特别提醒：一个原子的逐级电离能逐渐增大的原因：
随着电子的逐个失去，阳离子所带的正电荷数越来越大，再要失去一个电子需克服的电性吸引力也越来越大，消耗的能量越来越多。
X
1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
(1)价电子排布为4s24p3的元素位于第四周期第ⅤA族，是p区元素( √ )
(2)价电子排布为5s25p1的元素位于第五周期第IA族，是s区元素( × )
(3)B和N相比，电负性较大的是N( √ )
(4)C、N、O、F四种元素第一电离能从大到小的顺序是N>O>F>C( × )
(5)正三价阳离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5的元素在周期表中位于Ⅷ族( √ )
(6)s区元素全部是金属元素( × )
(7)元素的电负性越大，非金属性越强，第一电离能也越大( × )
(8)电负性大的元素非金属性强( √ )
(9)主族元素的电负性越大，元素原子的第一电离能一定越大( × )
(10)在元素周期表中，同周期元素电负性从左到右越来越大( √ )
(11)金属元素电负性一定小于非金属元素电负性。( √ )
(12)在形成化合物时，电负性越小的元素越容易显示正价。( √ )
(13)第一电离能O>N。( × )
2．已知某主族元素的逐级电离能为I1＝500 kJ/mol、I2＝4 600 kJ/mol，I3＝6 900 kJ/mol，I4＝9 500 kJ/mol，可推知该元素可能在哪一族？最高化合价可能为多少？
答案：IA族 ＋1价
3．(1)根据前四周期元素原子核外电子排布特点，回答下列问题：
①外围电子层有2个未成对电子的有__C、Si、Ge、O、S、Se、Ti、Ni__；有3个未成对电子的有__N、P、As、V、Co__。
②未成对电子数与周期数相等的元素有__H、C、O、P、Fe__。
(2)根据4s24p4回答问题：
该元素位于__p__区，为第__四__周期__ⅥA__族，是__硒__元素(填名称)。
(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__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。
题组一 电离能的判断及其应用
1．(2018·山东泰安检测)某短周期元素R的各级电离能数据(用I1、I2……表示，单位为kJ·mol－1)如下表所示。
I1
I2
I3
I4
……
740
1 500
7 700
10 500
……
下列关于元素R的判断中一定正确的是( B )
A．R的最高正价为＋3价
B．R元素位于元素周其表中第ⅡA族
C．R元素的原子最外层共有4个电子
D．R元素基态原子的电子排布式为1s22s2
[解析] 从R元素的各级电离能可以看出，I2与I3差别很大，因此该元素原子最外层有2个电子，C错误；R为第ⅡA族元素，B正确；最高正价为＋2价，A错误；可能为Be或Mg，D错误。
2．(2017·河北衡水模拟)元素周期表中电负性最大的元素是__F__，次之的是__O__；第一电离能最大的是__He__，第一电离能最小的短周期元素是__Na__。
[解析] 元素电负性与其非金属性的递变规律一致，故电负性最大的元素是F，次之的是O；稀有气体原子难失去电子，结合同一族从上至下原子失电子能力增强，可知He
的第一电离能最大，短周期元素中Na失电子能力最强，第一电离能最小。
3．(2018·山西重点中学联考)已知A、B、C、D、E五种元素的原子序数依次增大，其中A原子所处的周期数、族序数都与其原子序数相等；B原子核外电子有6种不同的运动状态，s轨道电子数是p轨道电子数的两倍；D原子最外层电子数是是内层电子数的3倍；E的＋1价阳离子的核外有3层电子且各层均处于全满状态。
(1)写出A、B的价电子排布式：A__1s1__、B__2s22p2__。
(2)写出C、D的价电子轨道表示式(电子排布图)：C____、D____，
D原子核外未成对电子数为__2__。
(3)E元素基态原子的核外电子排布式为__1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1__。
(4)B、C、D三种元素的第一电离能由小到大的顺序为
__CI1(O)，I1(Mg)>I1(Al)。
题组二 电负性及其应用
4．(2018·经典习题选萃)(1)用“>”或“<”填空。
电负性：Na__<__Mg__<__Al，C__<__N__<__O__<__F，Zn__<__Ge__<__O。
(2)现有四种元素的基态原子的电子排布式如下：
①1s22s22p63s23p4；②1s22s22p63s23p3；③1s22s22p3；
④1s22s22p5。则第一电离能：__F>N>P>S__，原子半径：
__P>S>N>F__，电负性：__F>N>S>P__，最高正化合价：
__S>N＝P>F__。
[解析] (1)同周期从左到右，元素电负性递增；同主族从上到下，元素电负性递减。
(2)据电子排布式可知①～④号元素分别为S、P、N、F。
5．(2018·芜湖检测)一般认为：如果两个成键原子间的电负性差值大于1.7，原子之间通常形成离子键；如果两个成键原子间的电负性差值小于1.7，通常形成共价键。下表是某些元素的电负性值：
元素符号
Li
Be
B
C
O
F
Na
Al
Si
P
S
Cl
电负性值
1.0
1.5
2.0
2.5
3.5
4.0
0.9
1.5
1.8
2.1
2.5
3.0
(1)根据对角线规则，Be、Al的最高价氧化物对应水化物的性质相似，它们都具有__两__性，其中Be(OH)2显示这种性质的离子方程式是__Be(OH)2＋2H＋===Be2＋＋2H2O、Be(OH)2＋2OH－===BeO＋2H2O__。
(2)通过分析电负性值的变化规律，确定Mg的电负性值的最小范围为__0.9～1.5__。
(3)请归纳元素的电负性和金属性、非金属性的关系是__非金属性越强，电负性越大；金属性越强，电负性越小__。
(4)从电负性角度，判断AlCl3是离子化合物还是共价化合物，说出理由并写出判断的方法__Al和Cl的电负性差值为1.5<1.7，所以形成共价键，为共价化合物。将氯化铝加热到熔融态，进行导电性实验，如果不导电，说明是共价化合物__。
萃取精华：
电负性的应用
题组三 元素“位、构、性”之间的综合判断
6．(2018·山东青岛模拟)已知：A～F都是周期表中前4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__C__(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__N
查看更多
