2020届高考化学一轮复习原子结构与性质学案

2020届高考化学一轮复习原子结构与性质学案

第32讲　原子结构与性质 考纲要求 名师点拨 ‎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：①前四周期元素中基本原子核外电子排布式的书写以及根据电子排布式的特点进行元素推断；②运用电离能、电负性解释推测某些元素的性质；③结合元素周期律及元素周期表以推断题的形式考查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2020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 　)‎ ‎1．能层、能级的符号和最多所能容纳的电子数 能层 一 二 三 四 五 六 七 能层 符号 ‎ K ‎ L ‎ M ‎ N ‎ O P Q 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 ‎2n2‎ ‎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)泡利不相容原理 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；29Cu的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。‎ ‎4．基态原子核外电子排布的表示方法 表示方法 举例(以硫原子为例)‎ 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。‎ 　)‎ ‎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)1s22s22p63s23s23p10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(　√　)‎ ‎(15)某元素原子核外电子总数是最外层电子数的5倍，则其最高正价为＋7(　√　)‎ ‎(16)第4周期元素中，锰元素价电子层中未成对电子数最多(　×　)‎ ‎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：　 　。‎ ‎(5)基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p2，有2个未成对电子。‎ ‎(6)镍元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2,3d能级上的未成对电子数为2。‎ ‎(7)写出基态As原子的核外电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3。‎ ‎(8)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电子云形象化描述。在基态‎14C原子中，核外存在2对自旋相反的电子。‎ ‎(9)P原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p3或[Ne]3s23p3。‎ ‎(10)基态Fe原子核外有4个未成对电子。Fe3＋的电子排布式为[Ar]3d5或1522s22p63s23p63d5。‎ ‎(11)31Ga基态原子的核外电子排布是[Ar]3d104s24p1或1s22s22p63s23p63d104s24p1。‎ ‎1．(2019·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．(2019·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E4sO>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。(　×　)‎ ‎(14)钠元素的第一、第二电离能分别小于镁元素的第一、第二电离能。(　×　)‎ ‎(15)第2周期主族元素的原子半径随核电荷数增大依次减小。(　√　)‎ ‎(16)元素的电负性越大，非金属性越强，第一电离能也越大。(　×　)‎ ‎2．(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。‎ ‎(4)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？‎ 提示：IA族　＋1价 ‎1．(2019·新题预选)电负性的大小可以作为判断元素金属性和非金属性强弱的尺度。下列关于电负性的变化规律正确的是(　A　)‎ A．同周期从左到右，主族元素的电负性逐渐变大 B．同主族从上到下，元素的电负性逐渐变大 C．电负性越大，元素的金属性越强 D．电负性越小，元素的非金属性越强 ‎2．(2019·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。‎ ‎3．(2019·河北邢台期末)某元素X的逐级电离能如图所示，下列说法正确的是(　D　)‎ A．X元素的常见价态为＋4价 B．X不可能为金属元素 C．X一定为第五周期元素 D．X与氧气反应时最可能生成的阳离子为X3＋‎ ‎[解析]　由图可知，第三电离能和第四电离能间的差距最大，所以该原子最外层有3个电子，所以在化合物中通常显＋3价，故A错误；第ⅢA族既有金属元素也有非金属元素，根据已知条件无法确定是否是金属元素，故B错误；根据已知条件无法确定其所处周期，故C错误；该主族元素最外层有3个电子，在反应中容易失去电子，所以与氧气反应时最可能生成的阳离子为X3＋，故D正确。‎ ‎4．(2019·经典习题选萃)‎ ‎(1)用“>”或“<”填空。‎ 电负性：NaN>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。‎ ‎(3)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]　(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。‎ ‎(3)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。‎ ‎5．(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：A1s1、B2s22p2。‎ ‎(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)。‎ ‎6．(2016·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。‎ ‎7．(2019·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

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