通用版高考化学微一轮复习原子结构与性质学案20180510269

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第35讲　原子结构与性质 考纲要求 ‎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.了解元素电离能的含义，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。 ‎ 考点一　原子核外电子排布 ‎1．能层与能级 ‎(1)能层：根据多电子原子的核外电子的能量不同，可以将核外电子分成不同的能层。‎ ‎(2)能级：多电子原子的同一能层中电子能量也不同，又分为不同的能级：s、p、d、f……‎ ‎2．原子轨道——电子在原子核外的一个空间运动状态 ‎ ‎3．基态原子核外电子排布的三个原理 ‎(1)能量最低原理：电子尽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。‎ 构造原理示意图：‎ ‎(2)泡利原理 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。‎ 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、激发态原子和原子光谱 ‎(1)基态原子：处于最低能量的原子。‎ ‎(2)激发态原子：当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。‎ ‎(3)基态、激发态及光谱示意图 ‎【多维思考】‎ ‎1．基态铜原子的简化电子排布式为[Ar]4s23d9对吗？若不对，请纠正并说明理由。‎ 提示：不对，根据洪特规则特例，应为[Ar]3d104s1。‎ ‎2．请用核外电子排布的相关规则解释Fe3＋较Fe2＋更稳定的原因。‎ 提示：26Fe价层电子的电子排布式为3d64s2，Fe3＋价层电子的电子排布式为3d5，Fe2＋价层电子的电子排布式为3d6。根据洪特规则特例，3d5处于半充满状态，更稳定。 ‎ ‎　基态原子核外电子排布的表示方法 ‎(1)电子排布式：能直观地反映核外电子的能层、能级和各能级上的电子数，但不能表示原子核的情况，也不能表示各个电子的运动状态。‎ ‎(2)电子排布图：能反映各轨道的能量的高低，各轨道上的电子分布情况及自旋方向。‎ ‎(3)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。‎ 考向一　基态原子核外电子排布表示方法、能量状态 ‎ ‎1．下列关于钠元素的几种表达式错误的是(　　)‎ 解析：Na的简化电子排布式为[Ne]3s1。‎ 答案：D ‎2．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________。‎ 解析：①不符合能量最低原理；②不符合洪特规则；④不符合能量最低原理。‎ 答案：③⑤‎ ‎【题后悟道】　基态原子核外电子排布的表示方法 表示方法 举例(以Cl为例)‎ 原子结构示意图 电子式  电子排布式 ‎1s22s22p63s23p5或[Ne]3s23p5‎ 电子排布图 价电子排布式 ‎3s23p5‎ 考向二　 根据基态原子核外电子排布推断元素 ‎ ‎3．(2019·江西宿迁中学高三摸底试卷)某元素的原子最外电子层排布是6s26p4，该元素或其化合物不可能具有的性质是(　　)‎ A．该元素单质可能是导体 B．该元素的最高化合价呈＋6价 C．该元素能与氢气反应生成气态氢化物 D．基态该原子的价电子排布图为 解析：原子最外电子层排布是6s26p4，为Po元素，为金属单质，具有导电性；最外层电子数为6，最高化合价为＋6价；位于周期表第六周期第ⅥA族，金属性较强，在化学反应中易失去电子，难以得到电子，不能形成氢化物；基态该原子的价电子排布图正确。‎ 答案：C ‎4．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。‎ 解析：(1)A元素基态原子次外层有2个电子，故次外层为K层，由题意可写出其电子排布图为 或 ‎，元素符号为C或O。‎ ‎(2)B－、C＋的电子层结构都与Ar相同，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，则其原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，为26号元素铁。‎ ‎(4)依题意写出电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1，该元素为29号元素Cu。‎ ‎(5)s能级最多只能容纳2个电子，即n＝2，元素F的原子最外层电子排布式为2s22p3，是N元素，2p能级能量最高。‎ 答案：(1)C或O　(2)Cl　K ‎(3)Fe　1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2‎ ‎(4)Cu　1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1‎ ‎(5)2　2p ‎【题后悟道】　书写核外电子排布式注意事项 ‎(1)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，而失电子时，却先失4s轨道上的电子，如Fe3＋：1s22s22p63s23p63d5。‎ ‎(2)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。如Cu的电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1，简化电子排布式：[Ar]3d104s1，外围电子排布式：3d104s1。‎ 考点二　原子结构与元素周期表 ‎1．元素周期表的分区 ‎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 外围电子排布 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～ⅦA族、0族 ns2np1～6(除氦外)‎ 通常是最外层电子参与反应 d区 ⅢB～ⅦB族(除镧系、锕系外)、Ⅷ族 ‎(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、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 ‎【多维思考】‎ 元素周期表前四周期中 ‎(1)外围电子层有2个未成对电子的是________(填元素符号，下同)；有3个未成对电子的是________。‎ ‎(2)周期数与未成对电子数相等的元素有________。‎ ‎(3)未成对电子数最多的元素是________，其价电子排布式为________。‎ 提示：(1)C、Si、Ge、O、S、Se、Ti、Ni　N、P、As、V、Co ‎(2)H、C、O、P、Fe ‎(3)Cr　3d54s1‎ 考向　原子结构与元素周期表 ‎ ‎1．某元素＋3价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，则该元素在周期表中的位置为(　　)‎ A．ⅤB族　　　　　　 B.ⅢB族 C．Ⅷ族 D.ⅤA族 解析：由离子的电子排布式可推出原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，价电子排布式为3d64s2，共有8个价电子，为Ⅷ族。‎ 答案：C ‎2．下列有关元素周期表分区的说法正确的是(　　)‎ A．s区全部是金属元素 B．p区全部是非金属元素 C．d区内元素原子的价电子排布必为(n－1)d1～10ns2‎ D．除ds区外，以最后填入电子的轨道能级符号作为区的符号 解析：A项，H为非金属元素；B项，p区左下角元素为金属元素；C项，d区内Cr为3d54s1。‎ 答案：D 考点三　原子结构与元素的性质 ‎1．原子半径 ‎(1) ‎(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。‎ ‎2．电离能 ‎(1)含义 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最低能量，符号I1，单位kJ·mol－1。‎ ‎(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，总体呈现从左至右逐渐增大的变化趋势(但同周期的ⅡA族大于ⅢA族，ⅤA族大于ⅥA族)。‎ ‎②同族元素：从上至下第一电离能逐渐变小。‎ ‎③同种原子：逐级电离能越来越大(即I1N。(　　)‎ 答案：(1)√　(2)×　(3)√　(4)√　(5)×‎ ‎　电离能的应用 ‎(1)判断元素金属性的强弱：‎ 电离能越小，金属原子越容易失去电子，金属性越强；反之越弱。‎ ‎(2)判断元素的化合价：‎ 如果某元素的In＋1≫In，则该元素的常见化合价为＋n。‎ ‎(3)判断核外电子的分层排布情况：‎ 多电子原子中，元素的各级电离能逐级增大，当电离能的变化出现突变时，电子层数就可能发生变化。‎ 考向一　电离能 ‎ ‎1．下列说法中正确的是(　　)‎ A．第三周期所含元素中钠的第一电离能最小 B．铝的第一电离能比镁的第一电离能大 C．在所有元素中，氟的第一电离能最大 D．钾的第一电离能比镁的第一电离能大 解析：同周期中碱金属元素的第一电离能最小，稀有气体元素的最大，A正确，C不正确；由于Mg的外围电子排布式为3s2，而Al的外围电子排布式为3s23p1，故铝的第一电离能小于镁的；D中钾比镁更易失电子，钾的第一电离能小于镁。‎ 答案：A ‎2．下表列出了某短周期元素R的各级电离能数据(用I1、I2……表示，单位为kJ·mol－1)。‎ I1‎ I2‎ I3‎ I4‎ ‎……‎ R ‎740‎ ‎1 500‎ ‎7 700‎ ‎10 500‎ ‎……‎ 下列关于元素R的判断中一定正确的是(　　)‎ A．R的最高正价为＋3价 B．R元素位于元素周期表中第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：由表中数据I3≫I2知其最高正价为＋2价，R元素位于ⅡA族，最外层有2个电子，R不一定是Be元素。‎ 答案：B 考向二　电负性 ‎ ‎3．已知33As、34Se、35Br位于同一周期，下列关系正确的是(　　)‎ A．电负性：As>Cl>P B．热稳定性：HCl>HBr>AsH3‎ C．第一电离能：Br>Se>As D．酸性：H3AsO4>H2SO4>H3PO4‎ 解析：电负性Cl＞P＞As，A错误；非金属性越强，气态氢化物的热稳定性越强，B正确；第一电离能应为Br＞As＞Se，C错误；非金属性越强，对应最高价含氧酸的酸性越强，故酸性H2SO4＞H3PO4＞H3AsO4，D错误。‎ 答案：B ‎4．下列有关微粒性质的排列顺序中，错误的是(　　)‎ A．元素的电负性：P＜O＜F B．元素的第一电离能：C＜N＜O C．离子半径：O2－＞Na＋＞Mg2＋‎ D．原子的未成对电子数：Mn＞Si＞Cl 解析：得电子能力P＜O＜F，所以元素的电负性P＜O＜F，A正确；N的电子排布式：1s22s22p3，p轨道处于半充满状态，N的第一电离能最大，B错误；离子半径：O2－＞Na＋＞Mg2＋，C正确；Mn、Si、Cl原子的未成对电子数分别为5、2、1，D正确。‎ 答案：B ‎【技法归纳】　电离能、电负性应用注意事项 ‎(1)金属活动性顺序与元素相应的电离能大小顺序不完全一致，故不能根据金属活动性顺序表判断电离能的大小。‎ ‎(2)不能将电负性1.8作为划分金属和非金属的绝对标准。‎ ‎(3)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。 ‎ ‎　(2019·高考全国卷Ⅰ节选)钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。回答下列问题：‎ ‎(1)元素K的焰色反应呈紫红色，其中紫色对应的辐射波长为________nm(填标号)。‎ A．404.4　　 B.553.5‎ C．589.2 D．670.8 E．766.5‎ ‎(2)基态K原子中，核外电子占据最高能层的符号是________，占据该能层电子的电子云轮廓图形状为________________。K和Cr属于同一周期，且核外最外层电子构型相同，但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低，原因是________________。‎ 解析：(1)紫色波长400 nm～435 nm，因此选项A正确；(2)K位于第四周期ⅠA族，电子占据最高能层是第四层，即N层，最后一个电子填充在s能级上，电子云轮廓图为球形；K的原子半径大于Cr的半径，且价电子数较少，金属键较弱，因此K的熔点、沸点比Cr低。‎ 答案：(1)A　(2)N　球形　K的原子半径较大且价电子数较少，金属键较弱