专题12.1 原子结构与性质（教学案）-高考化学一轮复习（原卷版）.doc

专题12.1 原子结构与性质 一、原子核外电子排布原理1能层、能级与原子轨道(1)能层(n)：在多电子原子中，核外电子的能量是不同的，按照电子的能量差异将其分成不同能层。通常用K、L、M、N、O、P、Q表示相应的第一、二、三、四、五、六、七能层，能量依次升高。(2)能级：同一能层里的电子的能量也可能不同，又将其分成不同的能级，通常用s、p、d、f等表示，同一能层里，各能级的能量按s、p、d、f的顺序升高，即E(s)<E(p)<E(d)<E(f)。(3)原子轨道：表示电子在原子核外的一个空间运动状态。电子云轮廓图给出了电子在核外经常出现的区域，这种电子云轮廓图也就是原子轨道的形象化描述。原子轨道轨道形状轨道个数s球形1p纺缍形32.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。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。(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。3原子(离子)核外电子排布式(图)的书写(1)核外电子排布式：按电子排入各能层中各能级的先后顺序，用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数的式子。如Cu：1s22s22p63s23p63d104s1，其简化电子排布式为：Ar3d104s1。(2)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。来源:学。科。网Z。X。X。K(3)电子排布图(轨道表示式)：用方框表示原子轨道，用“”或“”表示自旋方向不同的电子，按排入各能层中的各能级的先后顺序和在轨道中的排布情况书写。如：S： 。核外电子排布图能直观地反映出原子的核外电子的自旋情况以及成对电子对数和未成对的单电子数。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)原子光谱：当电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，释放一定频率的光子，这是产生原子发射光谱的原因。不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。二、元素性质的递变规律1原子结构与元素在周期表中的位置关系(1)原子结构与周期表的关系来源:学§科§网Z§X§X§K周期来源:Z|xx|k.Com能层数每周期第一种元素每周期最后一种元素来源:Z&xx&k.Com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二23He2s110三311Ne3s118四419Ar4s136五537Kr5s1541s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6六655Xe6s1861s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s26p6注意：能层数电子层数周期数价电子数主族序数(2)周期表的分区与原子的价电子排布的关系分区元素分布外围电子排布s区ns12p区ns2np16(He除外)d区(n1)d19ns12(除钯外)ds区(n1)d10ns12f区(n2)f014(n1)d02ns22.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)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I，单位kJ·mol1。(2)规律同周期：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。同族元素：从上至下第一电离能逐渐减小。同种原子：逐级电离能越来越大(即I1<I2<I3)。(3)应用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。判断元素的化合价(I1、I2表示各级电离能)：如果某元素的In1In，则该元素的常见化合价为n。如钠元素I2I1，所以钠原子的最外层电子数为1，其化合价为 1。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。判断原子的核外电子排布特点：同周期元素从左向右，元素的第一电离能并不是逐渐增大的，当元素的核外电子排布是全空、半充满和全充满状态时，第一电离能就会反常的大。4电负性(1)含义：不同元素的原子在化合物中吸引键合电子能力的标度。元素的电负性越大，表示其原子在化合物中吸引键合电子的能力越强。(2)标准：以最活泼的非金属氟的电负性为4.0和锂的电负性为1.0作为相对标准，计算得出其他元素的电负性(稀有气体元素未计)。(3)变化规律金属元素的电负性一般小于1.8，非金属元素的电负性一般大于1.8，而位于非金属三角区边界的“类金属”(如锗、锑等)的电负性则在1.8左右，它们既有金属性又有非金属性。在元素周期表中，同周期从左至右，元素的电负性逐渐增大，同主族从上至下，元素的电负性逐渐减小。(4)应用高频考点一原子核外电子排布原理例1.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元素的原子的最外层电子排布式为nsnnpn1，则n_；原子中能量最高的是_电子。高频考点二、元素性质的递变规律例2(1)第一电离能介于B、N之间的第二周期元素有_种。(2)依据第二周期元素第一电离能的变化规律，参照如图B、F元素的位置，用小黑点标出C、N、O三种元素的相对位置。(3)原子的第一电离能是指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，O、S、Se原子的第一电离能由大到小的顺序为_。【变式探究】根据下列五种元素的第一至第四电离能数据(单位：kJ·mol1)，回答下列各题：元素代号I1I2I3I4Q2 0804 0006 1009 400R5004 6006 9009 500S7401 5007 70010 500T5801 8002 70011 600U4203 1004 4005 900(1)在周期表中，最可能处于同一族的是_。AQ和RBS和TCT和UDR和TER和U(2)下列离子的氧化性最弱的是_。AS2BR2CT3DU(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次电离能飞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_。1【2016年高考新课标卷】化学选修3：物质结构与性质（15分）砷化镓（GaAs）是优良的半导体材料，可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等。回答下列问题：（1）写出基态As原子的核外电子排布式_。（2）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”）2【2016年高考海南卷】（14分）M是第四周期元素，最外层只有1个电子，次外层的所有原子轨道均充满电子。元素Y的负一价离子的最外层电子数与次外层的相同。回答下列问题：（2）元素Y基态原子的核外电子排布式为_，其同周期元素中，第一电离能最大的是_（写元素符号）。元素Y的含氧酸中，酸性最强的是_（写化学式）。3【2016年高考江苏卷】物质结构与性质 Zn(CN)42-在水溶液中与HCHO发生如下反应：4HCHO+Zn(CN)42-+4H+4H2O=Zn(H2O)42+4HOCH2CN（1）Zn2+基态核外电子排布式为_。（2）1 mol HCHO分子中含有键的数目为_mol。4【2016年高考上海卷】（本题共12分）NaCN超标的电镀废水可用两段氧化法处理：（1）NaCN与NaClO反应，生成NaOCN和NaCl（2）NaOCN与NaClO反应，生成Na2CO3、CO2、NaCl和N2已知HCN（Ki=6.3×10-10）有剧毒；HCN、HOCN中N元素的化合价相同。完成下列填空：（5）上述反应涉及到的元素中，氯原子核外电子能量最高的电子亚层是_；H、C、N、O、Na的原子半径从小到大的顺序为_。（6）HCN是直线型分子，HCN是_分子（选填“极性”或“非极性”）。HClO的电子式为_。5【2016年高考四川卷】（13分）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电子的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）R基态原子的电子排布式是 ，X和Y中电负性较大的是 （填元素符号）。（2）X的氢化物的沸点低于与其组成相似的M的氢化物，其原因是_。6【2016年高考新课标卷】化学选修3：物质结构与性质（15分）锗（Ge）是典型的半导体元素，在电子、材料等领域应用广泛。回答下列问题：来源:学_科_网（1）基态Ge原子的核外电子排布式为Ar_，有_个未成对电子。（2）Ge与C是同族元素，C原子之间可以形成双键、叁键，但Ge原子之间难以形成双键或叁键。从原子结构角度分析，原因是_。（4）光催化还原CO2制备CH4反应中，带状纳米Zn2GeO4是该反应的良好催化剂。Zn、Ge、O电负性由大至小的顺序是_。7【2016年高考新课标卷】化学-选修3：物质结构与性质（15分）东晋华阳国志南中志卷四中已有关于白铜的记载，云南镍白铜（铜镍合金）闻名中外，曾主要用于造币，亦可用于制作仿银饰品。回答下列问题：（1）镍元素基态原子的电子排布式为_，3d能级上的未成对的电子数为_。（3）单质铜及镍都是由_键形成的晶体：元素铜与镍的第二电离能分别为：ICu=1959kJ/mol，INi=1753kJ/mol，ICu>INi的原因是_。1【2015新课标卷理综化学】化学选修3：物质结构与性质碳及其化合物广泛存在于自然界中，回答下列问题：（1）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。在基态原子中，核外存在 对自旋相反的电子。2【2015新课标卷理综化学】化学选修3：物质结构与性质(15分）A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元索，A2-和B+具有相同的电子构型；C、 D为同周期元索，C核外电子总数是最外层电子数的3倍；D元素最外层有一个未成对电子。回答下列问题： （1)四种元素中电负性最大的是 (填元素符号），其中C原子的核外电子排布式为_。 3【2015山东理综化学】（12分）化学-物质结构与性质氟在自然界中常以CaF2的形式存在。（1）下列关于CaF2的表述正确的是_。aCa2与F间仅存在静电吸引作用bF的离子半径小于Cl，则CaF2的熔点高于CaCl2c阴阳离子比为2：1的物质，均与CaF2晶体构型相同dCaF2中的化学键为离子键，因此CaF2在熔融状态下能导电4【2015福建理综化学】 化学-物质结构与性质（13分）科学家正在研究温室气体CH4和CO2的转化和利用。（1）CH4和CO2所含的三种元素电负性从小到大的顺序为_。（3）在Ni基催化剂作用下，CH4和CO2反应可获得化工原料CO和H2.基态Ni原子的电子排布式为_，该元素位于元素周期表的第_族。5【2015海南化学】选修3物质结构与性质19（6分）下列物质的结构或性质与氢键无关的是 A乙醚的沸点 B乙醇在水中的溶解度C氢化镁的晶格能 DDNA的双螺旋结构19（14分）钒（23V）是我国的丰产元素，广泛用于催化及钢铁工业。回答下列问题：（1）钒在元素周期表中的位置为 ，其价层电子排布图为 。6【2015江苏化学】物质结构与性质下列反应曾用于检测司机是否酒后驾驶：2Cr2O723CH3CH2OH16H13H2O4Cr(H2O)633CH3COOH（1）Cr3基态核外电子排布式为_；配合物Cr(H2O)63中，与Cr3形成配位键的原子是_(填元素符号)。1(1)(2014·安徽)S的基态原子核外有_个未成对电子；Si 的基态原子核外电子排布式为_。(2)(2014·浙江)31Ga基态原子的核外电子排布式是_。(3)(2014·福建)基态硼原子的电子排布式为_。(4)(2014·江苏)Cu基态核外电子排布式为_。(5)(2014·新课标)前四期元素中e的最外层只有1个电子，但次外层有18个电子，e的价层电子轨道示意图为_。(6)(2014·四川)XY2是红棕色气体；X与氢元素可形成XH3；Y基态原子的电子排布式是_。(7)(2014·新课标)基态 Fe 原子有_个未成对电子，Fe3的电子排布式为_2(1)(2014·新课标)N、O、S 中第一电离能最大的是_(填元素符号)。(2)(2014·四川)镁所在周期中第一电离能最大的主族元素是_。(3)(2014·安徽)第一电离能：Si_S(用“”或“”填空)。3(1)(2013·课标，37节选)基态Si原子中，电子占据的最高能层符号为_，该能层具有的原子轨道数为_、电子数为_。(2)(2013·课标，37节选)Ni2的价层电子排布图为_。(3)(2012·课标，37节选)Se原子序数为_，其核外M层电子的排布式为_。(4)(2013·福建，30 节选)基态铜原子的核外电子排布式为_。(5)(2012·江苏化学，21A 节选)Mn2基态的电子排布式可表示为_。1已知某2价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d9，该元素在周期表中所属的族是 ()AABBCDB2下列离子中，外层d轨道达半充满状态的是 ()AFe3BCr3CCo3DCu3下列关于价电子构型为3s23p4的粒子描述正确的是 ()A它的元素符号为OB它的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4C可以与H2化合生成液态化合物D其电子排布图为： 4下列各组原子中，彼此化学性质一定相似的是 ()A原子核外电子排布式为1s2的X原子与原子核外电子排布式为1s22s2的Y原子B原子核外M层上仅有两个电子的X原子与原子核外N层上仅有两个电子的Y原子C2p轨道上有三个未成对的电子的X原子与3p轨道上有三个未成对的电子的Y原子D最外层都只有一个电子的X、Y原子5下列各项叙述中，正确的是 ()AN、P、As的电负性随原子序数的增大而增大B价电子排布为4s24p3的元素位于第四周期第VA族，是p区元素C2p和3p轨道形状均为哑铃形，能量也相等D氮原子的最外层电子排布图：6下列各项叙述中，正确的是 ()A镁原子由1s22s22p63s21s22s22p63p2时，原子释放能量，由基态转化成激发态B价电子排布式为5s25p1的元素位于第五周期第IA族，是s区元素C所有原子任一能层的s电子云轮廓图都是球形，但球的半径大小不同D24Cr原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d44s27下列各组元素中，电负性依次减小的是 ()AK、Na、AlBO、Cl、HCAs、P、HDO、S、Cl8美国“海狼”号潜艇上的核反应堆内使用了液体铝钠合金作载热介质，下列关于Al、Na原子结构的分析中正确的是 ()A原子半径：Al>NaB第一电离能：Al>NaC电负性：Na> AlD基态原子未成对电子数：Na>Al9以下有关原子结构及元素周期律的叙述正确的是 ()A同周期元素(除0族元素外)从左到右，原子半径逐渐减小B第A族元素铯的两种同位素137Cs比138Cs多4个质子C第A族元素从上到下，其氢化物的稳定性逐渐增强D若M和R2的核外电子层结构相同，则原子序数：R>M10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该元素价电子轨道中有2个未成对电子11(1)以下列出的是一些原子的2p能级和3d能级中电子排布的情况。试判断，违反了泡利原理的是_，违反了洪特规则的是_。(2)某元素的激发态(不稳定状态)原子的电子排布式为1s22s22p63s13p33d2，则该元素基态原子的电子排布式为_；其最高价氧化物对应水化物的化学式是_。(3)用符号“>”“<”或“”表示下列各项关系。第一电离能：Na_Mg，Mg_Ca。电负性：O_F，F_Cl。能量高低：ns_(n1)s，ns_np。主族序数_价电子数_元素最高正化合价。