高中化学选修三第一章原子结构与性质讲义及习题含复习资料.doc

精品文档第一章 原子结构与性质1、能级与能层2、原子轨道3、原子核外电子排布规律1构造原理：随着核电荷数递增，大多数元素的电中性基态原子的电子按以下图顺序填入核外电子运动轨道能级，叫做构造原理。能级交错：由构造原理可知，电子先进入4s轨道，后进入3d轨道，这种现象叫能级交错。PS：构造原理并非4s能级比3d能级能量低，而是指这样顺序填充电子可以使整个原子的能量最低。2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。3泡利不相容原理：一个轨道里最多只能容纳两个电子，且电旋方向相反用“表示，这个原理称为泡利原理。4洪特规那么：当电子排布在同一能级的不同轨道能量相同时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同，这个规那么叫洪特规那么。比方，p3的轨道式为，而不是。洪特规那么特例：当p、d、f轨道填充的电子数为全空、半充满或全充满时，原子处于较稳定的状态。即p0、d0、f0、p3、d5、f7、p6、d10、f14时，是较稳定状态。前36号元素中，全空状态的有4Be 2s22p0、12Mg 3s23p0、20Ca 4s23d0；半充满状态的有：7N 2s22p3、15P 3s23p3、24Cr 3d54s1、25Mn 3d54s2、33As 4s24p3；全充满状态的有10Ne 2s22p6、18Ar 3s23p6、29Cu 3d104s1、30Zn 3d104s2、36Kr 4s24p6。4、基态原子核外电子排布的表示方法1电子排布式用数字在能级符号的右上角说明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式，例如K：1s22s22p63s23p64s1。为了防止电子排布式书写过于繁琐，把内层电子到达稀有气体元素原子结构的局部以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示，例如K：Ar4s1。2电子排布图(轨道表示式)每个方框或圆圈代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子。如基态硫原子的轨道表示式为二、原子结构与元素周期表1、原子的电子构型与周期的关系1每周期第一种元素的最外层电子的排布式为ns1。每周期结尾元素的最外层电子排布式除He为1s2外，其余为ns2np6。He核外只有2个电子，只有1个s轨道，还未出现p轨道，所以第一周期结尾元素的电子排布跟其他周期不同。2一个能级组最多所容纳的电子数等于一个周期所包含的元素种类。但一个能级组不一定全部是能量相同的能级，而是能量相近的能级。2、元素周期表的分区分区元素分布外围电子排布元素性质特点s区A族、A族及He元素ns12除氢、氦外都是活泼金属元素；通常是最外层电子参与反响p区AA族、0族除氦外ns2np16通常是最外层电子参与反响d区BB族、(除镧系、锕系外)(n-1)d19ns12d轨道可以不同程度地参与化学键的形成ds区B族、B族(n-1)d10ns12金属元素f区镧系、锕系(n-2)f014(n-1)d02 ns2镧系元素化学性质相近、锕系元素化学性质相近根据核外电子排布，可确定：分区各区元素化学性质及原子最外层电子排布特点假设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A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)。三、元素周期律1、电离能、电负性1电离能是指气态原子或离子失去1个电子时所需要的最低能量，第一电离能是指电中性基态原子失去1个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量。第一电离能数值越小，原子越容易失去1个电子。在同一周期的元素中，碱金属(或第A族)第一电离能最小，稀有气体(或0族)第一电离能最大，从左到右总体呈现增大趋势。同主族元素，从上到下，第一电离能逐渐减小。同一原子的第二电离能比第一电离能要大。2元素的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。以氟的电负性为，锂的电负性为作为相对标准,得出了各元素的电负性。电负性的大小也可以作为判断金属性和非金属性强弱的尺度，金属的电负性一般小于，非金属的电负性一般大于，而位于非金属三角区边界的“类金属的电负性在左右。它们既有金属性，又有非金属性。3电负性的应用判断元素的金属性和非金属性及其强弱金属的电负性一般小于，非金属的电负性一般大于，而位于非金属三角区边界的“类金属(如锗、锑等)的电负性那么在左右，它们既有金属性，又有非金属性。金属元素的电负性越小，金属元素越活泼；非金属元素的电负性越大，非金属元素越活泼。同周期自左到右，电负性逐渐增大，同主族自上而下，电负性逐渐减小。2、原子结构与元素性质的递变规律性质同周期从左往右同主族自上而下1能层数电子层数相同从1递增到6或72最外层电子数从1递增到8第一周期例外相同3原子半径减小增大4金属性原子失电子能力减弱增强5非金属性原子得电子能力增强减弱6电负性增强减弱7第一电离能增大的趋势减小8单质复原性减弱增强9单质氧化性增强减弱10最高价氧化物对应水化物的酸碱性碱性减弱，酸性增强碱性增强、酸性减弱11非金属形成气态氢化物的难易程度由难到易由易到难12气态氢化物的稳定性增强减弱13主要化合价最高正价从+1递增到+7O、F除外，最低负价从-4递增到-1相同14离子半径r阴离子减小，r阳离子减小。r(阴)>r(阳)增大 3、对角线规那么在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素的有些性质是相似的，如第一章 原子结构与性质第一节 原子结构考查点一能层、能级、构造原理1以下说法中正确的选项是()。A同一原子中，1s、2s、3s电子的能量逐渐减小B同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多C能量高的电子在离核近的区域运动，能量低的电子在离核远的区域运动D各能层含有的能级数为n(n为能层序数)解析同一原子中能层序数越大，能量越高，离核越远，A、C项均错误；在同一能级中，其轨道数是一定的，不管其在哪一能层中，B项错误；D项正确。答案D2以下说法中正确的选项是()。A1s22s12p1表示的是激发态原子的电子排布B3p2表示3p能级有两个轨道C同一原子中，3d轨道的能量小于4s轨道的能量D同一原子中，2p、3p、4p电子的能量逐渐减小解析A项中1个2s电子被激发到2p能级上，表示的是激发态原子，正确；B项中3p2表示3p能级上填充2个电子，错误；C项中由于能级交错，3d轨道的能量大于4s轨道的能量，错误；D项，同一原子中电子层数越大，能量也就越高，离核越远，故2p、3p、4p电子的能量增大，错误；应选A。答案A3比拟以下多电子原子的能级的能量上下(1)2s_3s (2)2s_3d(3)3p_3s (4)4f_6f解析相同能层上不同能级的能量上下：ns<np<nd<nf，不同能层上符号相同的能级的能量上下：1s<2s<3s<4s答案(1)< (2)< (3)> (4)<考查点二核外电子排布规律4主族元素原子失去最外层电子形成阳离子，主族元素的原子得到电子填充在最外层形成阴离子。以下各原子或离子的电子排布式错误的选项是()。ACa2：1s22s22p63s23p6 BO2：1s22s22p4CCl：1s22s22p63s23p6 DAr：1s22s22p63s23p6解析此题主要考查根据构造原理来书写电子排布式，氧原子的电子排布式为1s22s22p4，故O2的电子排布式应为1s22s22p6，B错，A、C、D均正确。答案B5铁位于元素周期表第四周期族，原子序数为26，那么Fe2的结构示意图为()。A. B.C. D.解析根据轨道能量顺序图，电子首先进入能量低的原子轨道，铁原子中的电子在填满K层和L层及3s、3p原子轨道后，接着在4s原子轨道上填2个电子，然后在3d原子轨道上填6个电子，那么铁元素的基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，即铁原子的结构示意图是。从FeFe2，Fe原子首先失去的是最外层4s原子轨道上的电子，而不是失去3d原子轨道上的电子。所以，Fe2的电子排布式为1s22s22p63s23p63d6，Fe2的结构示意图为。“最外层不超过8个电子，次外层不超过18个电子，倒数第三层不超过32个电子是针对原子而言的，不适用于离子。应选C。答案C6写出具有以下电子排布的原子的核电荷数、名称、元素符号及元素周期表中的位置。(1)1s22s22p63s23p4；(2)1s22s22p63s23p63d104s24p65s2；(3)1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p66s1解析此题的突破口是各原子的电子排布式，根据电子层数和最外层电子数确定原子在元素周期表中的位置。答案(1)核电荷数16硫S第三周期A族(2)核电荷数38锶Sr第五周期A族(3)核电荷数55铯Cs第六周期A族考查点三原子光谱、电子云与原子轨道7以下电子排布式是基态原子的电子排布的是()。1s12s11s22s12p11s22s22p63s2 1s22s22p63s23p1A B C D解析根据构造原理，核外电子的排布总是首先占据能量较低的轨道，当能量较低轨道填满后再进入能量较高的轨道，此时整个原子能量最低，处于基态。中1s轨道未填满就进入2s轨道属于激发态，中2s轨道未填满就进入2p轨道也属于激发态。只有属于基态原子的电子排布。答案D8以下有关电子云和原子轨道的说法中正确的选项是()。A原子核外的电子像云雾一样笼罩在原子核周围，故称电子云Bs能级原子轨道呈球形，处于该轨道上的电子只能在球壳内运动Cp能级原子轨道呈哑铃状，随着能层的增加，p能级原子轨道也在增多Dp能级原子轨道与s能级原子轨道的平均半径都随能层序数的增大而增大解析电子云表示电子在核外某一区域出现的概率，故A项错误；原子轨道是电子出现概率为90%的电子云空间，只是说明电子在这一空间区域内出现的时机大，在此空间区域外出现的时机少，故B项错误；无论能层序数n如何变化，每个p能级都有3个原子轨道且相互垂直，故C项错误；电子的能量越高，电子在离核更远的区域出现的时机越大，电子云将向更大的空间扩展，原子轨道半径会逐渐增大。答案D9X元素原子的最外层电子排布式为nsnnpn1，试答复以下问题：(1)电子排布式中的n_；原子中能量最高的是_电子，其电子云在空间有_方向，呈现_形。(2)X元素的名称是_；它的氢化物的电子式是_。解析(1)根据构造原理，先填满ns能级，而s能级只有1个原子轨道，故最多只能容纳2个电子，即n2，所以X元素原子的最外层电子排布式为2s22p3，由此可知X是氮元素；根据电子排布的能量最低原理，可知氮原子的核外电子中的2p能级能量最高，p电子云呈现哑铃形，在空间伸展为三种互相垂直的方向。(2)X是氮元素，那么其氢化物的分子式为NH3，所以其电子式是答案(1)22p(写成np也可以)三种互相垂直的哑铃(2)氮考查点四综合应用10短周期的三种主族元素A、B、C，原子序数依次减小。A元素的2p能级上有3个未成对电子；B元素原子的最外电子层上的电子数是其电子层数的2倍；A、B、C三原子的核外电子层数之和是5。请答复：(1)三种元素的元素符号分别为：A_，B_，C_。(2)A与C形成的化合物的分子式是_，写出该化合物与A的最高价氧化物对应水化物发生反响的化学方程式。解析A元素原子的2p能级上有3个未成对电子，即A的电子排布式为1s22s22p3，是氮元素；B元素原子的最外电子层上的电子数是其电子层数的2倍，可得出该元素为碳元素，核外电子排布式为1s22s22p2；由三种元素原子核外电子层数之和为5，可以推出C元素只有一个电子层，且为主族元素，所以C只能为氢元素。答案(1)NCH(2)NH3NH3HNO3=NH4NO311有A、B、C、D、E 5种元素，它们的核电荷数依次增大，且都小于20。其中A为非金属元素，A和E属同一族，它们原子的最外层电子排布式为ns1。B和D也属同一族，它们原子最外层的p能级电子数是s能级电子数的两倍，C原子最外层上电子数等于D原子最外层上电子数的一半。请答复以下问题：(1)A是_，B是_，C是_，D是_，E是_。(2)由这5种元素组成的一种化合物是(写化学式)_。写出该物质的一种主要用途：_。(3)写出C元素基态原子的电子排布式：_。(4)用电子排布图表示D元素原子的最外层电子排布：_。解析B和D属同一族，它们原子最外层的p能级电子数是s能级电子数的两倍，所以可得B、D的最外层电子排布式为ns2np4，所以B为氧元素、D为硫元素；而A和E属同一族，它们原子的最外层电子排布式为ns1，所以A为氢元素，E为钾元素；C原子最外层上电子数等于D原子最外层上电子数的一半，所以C的最外层电子排布式为ns2np1，即C为铝元素。答案(1)HOAlSK(写元素名称也可)(2)KAl(SO4)2·12H2O净水剂(3)1s22s22p63s23p1(4) ,12. X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42。X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。X跟Y可形成化合物X2Y3，Z元素可以形成负一价离子。请答复以下问题：1X元素原子基态时的电子排布式为，该元素的符号是。2Y元素原子的价层电子的电子排布图为，该元素的名称是。3化合物X2Y3在稀硫酸溶液中可被金属锌复原为XZ3，产物还有ZnSO4和H2O，该反响的化学方程式是_。解析1X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，那么X是第四周期第A族元素，即X为As，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3。,2Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子，且As跟Y可形成化合物As2Y3，可推知Y为O；又因为X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42，可得到Z为H。,3X2Y3为As2O3，XZ3为AsH3，那么As2O3与稀硫酸和Zn反响的化学方程式为As2O36Zn6H2SO4=2AsH36ZnSO43H2O。答案11s22s22p63s23p63d104s24p3As3As2O36Zn6H2SO4=2AsH36ZnSO43H第二节 原子结构与元素的性质考查点一原子结构与元素周期表1元素周期表中，非金属元素存在的区域为()。A只有s区 B只有p区Cs区、d区和ds区 Ds区和p区解析非金属元素除H元素在s区外，其余的均在p区。答案D2闪烁着银白色光泽的金属钛(22Ti)因具有密度小、强度大、无磁性等优良的机械性能，被广泛的应用于军事、医学等领域，号称“崛起的第三金属。钛有48Ti、49Ti、50Ti等同位素，以下关于金属钛的表达中不正确的选项是()。A上述钛原子中，中子数不可能为22B钛元素在周期表中处于第四周期C钛的不同同位素在周期表中处于不同的位置D钛元素是d区的过渡元素解析题给三种同位素原子中，中子数最小为26，故A选项正确；Ti位于第四周期B族，属于d区元素，故B、D选项正确；同种元素的不同同位素在周期表中的位置相同，C选项错误。答案C考查点二元素周期律的应用3以下各组元素性质的递变情况错误的选项是()。ALi、Be、B原子的最外层电子数依次增多BP、S、Cl元素的最高化合价依次升高CN、O、F电负性依次增大DNa、K、Rb第一电离能逐渐增大解析同周期元素的电负性从左至右逐渐增大，故C项正确；同主族元素的第一电离能从上至下逐渐减小，故D项错误。答案D4以下表达中正确的选项是()。A同一周期中，A族元素的原子半径最大BA族元素的原子，其半径越大，越容易得到电子C室温时，0族元素的单质都是气体D同一周期中，碱金属元素的第一电离能最大解析同一周期中，A族元素的原子半径最小，A项错误；同一主族中，原子半径越大，越难得电子，B项错误；C项正确；同一周期中，碱金属元素的第一电离能最小，D项错误。答案C5以下各元素，最易形成离子化合物的组合是()。第三周期第一电离能最小的元素外围电子构型为2s22p6的原子2p能级为半满的元素电负性最大的元素A B C D解析为Na元素，为活泼非金属元素F，故易形成离子键，应选D。答案D6现有四种元素的基态原子的电子排布式如下：1s22s22p63s23p41s22s22p63s23p31s22s22p31s22s22p5那么以下有关比拟中正确的选项是()。A第一电离能：>>>B原子半径：>>>C电负性：>>>D最高正化合价：>>解析由电子排布式可知：为S，为P，为N，为F。根据元素周期、律可知：第一电离能为>>>，A项正确；原子半径应是最大，最小，B项不正确；电负性应是最大，最小，C项不正确；F无正价，、最高正化合价为5价，的最高正化合价为6价，D项不正确。答案A考查点三微粒半径大小比拟7An、B(n1)、Cn、D(n1)有相同的电子层结构，那么原子半径由大到小的顺序是AC>D>B>A BA>B>C>DCD>C>A>B DA>B>D>C解析A、B、C、D四种元素的相对位置DCABZ，根据原子半径大小变化规律可知A>B>D>C。答案D8a、b、c、d是四种短周期元素。a、b、d同周期，c、d同主族。a的原子结构示意图为，b与c形成的化合物的电子式为。以下说法中正确的选项是A原子半径：a>c>d>bB电负性：a>b>d>cC原子序数：d>a>c>bD最高价含氧酸的酸性：c>d>a解析由a的原子结构示意图分析得，a应为硅元素，位于第三周期；因为a、b、d同周期，b元素显1价，故b应为Na；又因c显3价，那么c应为氮或磷，但d为第三周期元素，且c与d同主族，故d应为磷，c应为氮元素。将a、b、c、d四种元素代入分析即可解答。答案D考查点四综合应用9如下图为元素周期表的大致框架(1)在如下图元素周期表中画出金属元素与非金属元素的分界线(2)鉴于NaH的存在，有人建议可把氢元素归到A族。但根据氢元素最高正化合价与最低负化合价的绝对值相等，可把氢元素归到元素周期表中的_族。(3)现有甲、乙两种元素，甲元素原子核外3p能级上有5个电子，乙元素的焰色反响呈黄色。在如下图的元素周期表中，将甲、乙两元素的元素符号填在甲、乙两元素在元素周期表中的相应位置。甲元素与硫元素相比拟，非金属性较强的是_(填名称)，写出可以验证该结论的一个化学方程式：_。81Tl铊6s26p1(4)2021年8月2日，CCTV1?焦点访谈?栏目中报道了“铊中毒事件，铊再次成为公众关注的焦点。铊的相关信息如右图卡片中所示。以下表达不正确的选项是()。A铊在元素周期表中的位置是第六周期A族B铊原子的中子数为20481123C6s26p1表示铊原子有6个电子层，最外电子层中有3个电子D铊的金属性比铝的强E铊元素是p区元素解析(1)在周期表中沿着B、Si、As、Te、At和Al、Ge、Sb、Po划一条折线，即为金属元素和非金属元素的分界线。(2)首先要灵活接受信息，有人建议可把氢元素归到A族，是因为NaH中的H与X(F、Cl、Br、I)有相似之处，即最低化合价相等。当氢元素最高正化合价与最低负化合价的绝对值相等时，可认为氢元素处在周期表中的A族。(3)甲元素原子核外3p轨道上有5个电子，即该元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p5，由此可知甲为Cl元素；乙元素的焰色反响呈黄色，说明乙元素是Na元素。甲位于周期表中第三周期A族，乙位于周期表中第三周期A族。因为同一周期时，元素的非金属性随着核电荷数的递增而增强，所以氯、硫相比，非金属较强的是氯元素。例如，Cl2可以与H2S发生置换反响：H2SCl2=2HClS。(4)根据铊的原子序数为81，可推知该元素位于第六周期A族，与Al同主族，且位于Al元素的下方，属于p区元素，A选项错误，C、D选项正确；204.4是铊元素的相对原子质量，不是质量数，故B选项错误。答案(1)如以下图所示(2)A(3)如以下图所示氯H2SCl2=2HClS(4)AB10第三周期元素X、Y、Z的各级电离能数据如下表：I/(kJ·mol1)I1I2I3I4 X7381 4517 73310 540Y4964 5626 9129 540Z5771 8172 74511 578请答复：X、Y、Z 三种元素的元素符号分别为_、_、_；常见化合价分别为_、_、_；电负性由小到大的顺序是_。解析应用电离能的数值来推断元素，主要是通过电离能判断稳定化合价，再通过化合价来判断元素。如：Y4964 5626 9129 540可以推断出Y元素1价稳定，进而推断为Na。答案MgNaAl2价1价3价NaMgAl11W、X、Y、Z是周期表前36号元素中的四种常见元素，其原子序数一次增大。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_(“大或“小)(3)Y的最高价氧化物对应水化物的浓溶液与Z的单质反响的化学方程式是_。解析首先推出题中几种元素，W、Y的氧化物是导致酸雨的主要物质，在结合原子序数的大小可知，W是氮元素，Y是硫元素，X的基态原子核外有7个原子轨道填充了电子，根据基态原子核外电子所遵循的原那么，可以写出电子排布式为：1s22s22p63s23p1，X为铝元素，Z能够形成红色的Z2O和黑色的ZO两种氧化物，推知Z为铜元素，两种氧化物分别为Cu2O和CuO。答案(1)二VA弱(2)1s22s22p63s23p4大(3)Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O12电离能是指由蒸气状态的孤立原子移去电子形成阳离子需要的能量。从中性原子中移去第一个电子所需的能量为第一电离能(I1)，移去第二个电子所需要的能量为第二电离能(I2)，依次类推。现有5种元素A，B，C，D，E，其中I1I3分裂下表，根据表中数据判断其中的金属元素有_，稀有气体元素有_，最活泼的金属是_，显二价的金属是_。附表各元素的电离能元素I1/eVI2/eVI3/eVABCDE解析从电离能的定义知，电离能数值越小，反映出电子越易失去，由题给电离能数据可知：B，C，D第一电离能很小，说明B，C，D易失电子，所以B，C，D为金属。E元素的各级电离能都很大，说明E原子很难失电子，所以稀有气体为E。B元素的第一电离能最小，所以最活泼的金属应是B。D的I1和I2相差不大，而I2与I3相差很大，说明D有两个电子易失去，所以显二价的金属是D。答案BCDEB