2022年高考化学二轮复习讲义第1讲 原子结构与性质（教案）.doc

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1、第1课时必备知识原子结构与性质知识清单基本概念能层；能级；原子轨道；基态和激发态；原子光谱；电子排布图(或轨道表示式)；电离能；电负性基本规律能量最低原理；泡利原理；洪特规则；电离能的变化规律及应用；电负性的变化规律及应用知识点1原子核外电子排布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表示，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，又可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。(3)原子轨道原子半径就是指电子在原子核外的一个空间

2、运动状态，即电子在核外经常出现的区域，其中电子云轮廓图就是这种区域的描述，故这种电子云轮廓图就是原子轨道形象化的描述。原子轨道轨道形状轨道数目s球形1p哑铃形(或纺锤形)3d5f7 第一能层(K)只有s能级，有1个原子轨道；第二能层(L)有s、p两种能级，有4个原子轨道；第三能层(M)有s、p、d三种能级，有9个原子轨道，其中同一能级的不同原子轨道具有相同的能量。2基态原子核外电子排布的三个规律(1)能量最低原理：电子总是尽先占有能量最低的原子轨道，然后依次进入能量较高的原子轨道，使整个原子的能量处于最低状态。其中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。其构造原理示意图如下

3、： 由构造原理可知，从第三能层开始，不同能层的能级出现交错现象，如E(3d)E(4s)、E(4f)E(5p)、E(4f)E(6s)等，即E(ns)E(n2)fE(n1)dE(np)，其中n表示能层数。(2)泡利原理：每个原子轨道里最多只能容纳2个电子，且自旋状态相反。例如，2s2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1个轨道，且自旋状态相同。例如，2p3的电子排布为2p,，不能表示为 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，例

4、如：24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1。3基态原子(离子)核外电子排布式的表示方法(1)核外电子排布式按电子排入各能层中不同能级的先后顺序，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。例如，Cu：1s22s22p63s23p63d104s1，其简化电子排布式为：Ar3d104s1。(2)价电子排布式表示原子核外价层电子排布的式子。例如，基态Fe原子的电子排布式为Ar3d64s2，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。(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

5、的电子，表示核外电子排入各能层中不同能级的先后顺序和在轨道中的排布情况书写的图形(或式子)。例如，基态S原子： ，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原子状态与原子光谱(1)基态和激发态基态原子：处于最低能量的原子。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通关1 (易错排查)判断正误(1)铁元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23

6、p64s23d6()(2)Cr的基态原子的简化电子排布式为Ar3d44s2()(3)基态原子电子能量的高低顺序为E(1s)E(2s)E(2px)E(2py)E(2pz)()(4)电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了能量最低原则()(5)磷元素基态原子的电子排布图为答案(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(6)×通关2 (人教选修3·P12，6题改编)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()答案C通关3 (1)(2020·天津卷·13(1)Fe、Co、Ni在周

7、期表中的位置为_，基态Fe原子的电子排布式为_。(2)(2020·全国卷·35(1)基态Fe2与Fe3离子中未成对的电子数之比为_。(3)(2020·全国卷·35(1)基态Ti原子的核外电子排布式为_。 答案(1)第四周期第族1s22s22p63s23p63d64s2或Ar3d64s2(2)45(3)1s22s22p63s23p63d24s2或Ar3d24s2通关4 (1)2019·全国卷，35(2)Fe成为阳离子时首先失去_轨道电子，Sm的价层电子排布式为4f66s2，Sm3的价层电子排布式为_。(2)2019·全国卷，35(1)在

8、周期表中，与Li的化学性质最相似的邻族元素是_，该元素基态原子核外M层电子的自旋状态_(填“相同”或“相反”)。(3)2019·江苏卷，21A(1)Cu2O广泛应用于太阳能电池领域。以CuSO4、NaOH和抗坏血酸为原料，可制备Cu2O。其中Cu2基态核外电子排布式为_。解析(1)Fe为26号元素，Fe原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，若Fe原子失去1个电子，则使4s轨道为半充满状态，能量较低，故首先失去4s轨道电子；Sm的价层电子排布式为4f66s2，先失去能量较高的6s上的2个电子，再失去4f上的1个电子形成Sm3稳定状态，所以Sm3的价层电子排布式

9、为4f5。(2)根据元素周期表和对角线规则可知，与锂化学性质相似的是镁，镁的最外层电子数是2，占据3s轨道，据泡利原理可知，3s轨道上排布的2个电子的自旋方向相反。(3)Cu位于第四周期IB族，其价电子排布式为3d104s1，因此Cu2基态核外电子排布式为Ar3d9或1s22s22p63s23p63d9。答案(1)4s4f5(2)Mg相反(3)Ar3d9或1s22s22p63s23p63d9通关5 (深度思考)请根据下列要求填空：(1)A元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子，其元素符号为_；其价电子排布图为_。(2)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

10、态原子的电子排布式为_。(3)E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子且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_。(4)F元素的原子最外层电子排布式为nsnnpn2，则n_；原子中能量最高的是_电子，核外电子排布图为_。答案(1)N (2)Fe1s22s22p63s23p63d64s2(或Ar3d64s2)(3)Cu1s22s22p63s23p63d104s1(或Ar3d104s1)(4)22p 知识点2原子结构与元素的性质一、原子结构与元素周期表的关系1原子结构与周期的关系周期电子层(能层)数每周期第一种元素每周期最后一种元素原子序数价电子排布式原子序数价电子排布

11、式二232s1102s22p6三3113s1183s23p6四4194s1364s24p6五5375s1545s25p6六6556s1866s26p6七7877s11187s27p62.原子结构与族的关系主族AAAA价电子排布特点ns1ns2ns2np1ns2np2主族AAA价电子排布特点ns2np3ns2np4ns2np5 主族序数价电子数(最外层电子数)；0族：He为1s2；其他均为ns2np6；过渡元素(副族和第族)：(n1)d110ns12。3元素周期表的分区与价电子排布的关系(1)元素周期表的分区(2)各区元素原子价电子排布及性质特点分区元素分布价电子排布元素性质特点s区A族、A族n

12、s12除氢外都是活泼金属元素；最外层电子参与反应p区A族A族、0族ns2np16(He除外)最外层电子参与反应d区B族B族、族(除镧系、锕系外)(n1)d19ns12(除Pd外)d轨道可以不同程度地参与反应ds区B族、B族(n1)d10ns12金属元素f区镧系、锕系(n2)f014(n1)d02ns2同系列元素化学性质相近 对于主族元素，价电子就是最外层电子，而对于过渡元素原子不仅仅是最外电子层。例如，Fe的价电子层排布式为3d64s2。二、原子结构与元素性质的关系1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

13、大。2电离能(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要的最低能量，符号为I1，单位为kJ·mol1。(2)基本规律元素第一电离能的周期性变化同周期从左到右，第一电离能呈增大的趋势，稀有气体的第一电离能最大，碱金属的第一电离能最小；同主族从上到下，第一电离能逐渐减小。元素第一电离能的变化图示 同周期主族元素，第A族元素(ns2np0)的np轨道处于全空状态，第A族元素(ns2np3)的np轨道处于半充满状态，均比较稳定，故第A族元素的第一电离能大于同周期相邻的第A族，第A族元素的第一电离能大于同周期第A族元素的第一电离能。例如，第一电离能：MgAl，PS。

14、(3)电离能的应用判断元素金属性的强弱：第一电离能越小，金属越容易失去电子，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。例如，钠元素的I2I1，故钠元素的化合价为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，有一定的规律性。当电离能的变化出现突变时，电子层数就可能发生变化。反映元素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，当元素原子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。3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大

15、小。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)电负性的应用4元素性质的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。通关1 (易错排查)判断正误

16、(1)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()(2)N、O、F四种元素第一电离能从大到小的顺序是N>O>F()(3)3价阳离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5的元素在周期表中位于第四周期第族()(4)价电子排布式为4s24p3的元素位于第四周期A族，是p区元素()(5)元素的电负性越大，非金属性越强，第一电离能也越大()答案(1)×(2)×(3)(4)(5)×通关2 (人教选修3·P24，2题改编)下列四种元素的基态原子的电子排布式如下：1s22s22p63s23p41s22s22p63s23p31s22

17、s22p31s22s22p5则下列有关的比较中正确的是()A第一电离能：>>>B原子半径：>>>C电负性：>>>D最高正化合价：>>答案A通关3 (1)2020·全国卷，35(2)Li及其周期表中相邻元素的第一电离能(I1)如表所示。I1(Li)>I1(Na)，原因是_。 I1(Be)>I1(B)>I1(Li)，原因是_。 I1/(kJ·mol1)Li520Na496Be900Mg738B801Al578(2)2020·全国卷，35(3)CaTiO3的组成元素的电负性大小顺序是_。

18、(3)2020·全国卷，35(1)H、B、N中，原子半径最大的是_，根据对角线规则，B的一些化学性质与元素_的相似。 (4)2020·全国卷，35(3)NH3BH3分子中，与N原子相连的H呈正电性(H)，与B原子相连的H呈负电性(H)，电负性大小顺序是_。(5)2020·江苏卷，21A(2)C、N、O元素的第一电离能由大到小的顺序为_。解析(1)Na与Li同族，Na的电子层数多，原子半径大，易失电子，所以Li的第一电离能大于Na；Li、Be、B同周期，核电荷数依次增加，Be的核外电子排布式为1s22s2，属于全满稳定结构，第一电离能最大；与Li相比，B的核电荷数较

19、大，原子半径较小，较难失去电子，第一电离能较大，所以第一电离能从大到小的顺序为Be>B>Li。(2)根据O、Ti、Ca三种元素在周期表中的位置，易得出其电负性大小顺序为O>Ti>Ca。(3)氢元素为第一周期元素，原子半径最小，B、N同为第二周期元素，根据“左大右小”可知，原子半径：B>N，故原子半径最大的为B。B为第二周期第A族元素，与其处于对角线上的元素应为第三周期第A族元素，即硅元素。(4)NH3BH3分子中，根据与N原子相连的H呈正电性，说明电负性：N>H；根据与B原子相连的H呈负电性，说明电负性：B<H。则电负性的大小顺序为N>H>

20、B。(5)N的最外层电子排布为2s22p3，p轨道中的电子为半满的稳定状态，很难失去电子，故N的第一电离能比相邻的O要大，C原子半径大于O原子，相对于O而言，C原子易失去电子，则C原子的第一电离能小于O。答案(1)Na与Li同族，Na电子层数多，原子半径大，易失电子Li、Be、B同周期，核电荷数依次增加。Be为1s22s2全满稳定结构，第一电离能最大。与Li相比，B核电荷数大，原子半径小，较难失去电子，第一电离能较大(2)O>Ti>Ca(3)BSi(硅)(4)N>H>B(5)N>O>C通关4 (1)2019·全国卷，35(1)下列状态的镁中，电离最

21、外层一个电子所需能量最大的是_(填标号)。ANeBNeCNe DNe(2)2019·全国卷，35(3)比较离子半径：F_O2(填“大于”“等于”或“小于”)。(3)2019·全国卷，35(4)NH4H2PO4中，电负性最高的元素是_。解析(1)Ne3s2属于基态Mg原子，失去一个电子变为基态Mg；Ne3s13p1属于激发态Mg原子，失去一个电子所需能量低于基态Mg原子；Ne3p1属于激发态Mg，失去一个电子所需能量低于基态Mg；Ne3s1属于基态的Mg，由于第二电离能高于其第一电离能，故再失去一个电子所需能量高于基态Mg原子失去一个电子所需能量；综上所述，电离最外层一个电子

22、所需能量最大的是Ne3s1。(2)F和O2的核外电子排布相同，核电荷数越大，则半径越小，故离子半径：F<O2。(3)根据元素周期表中元素电负性的变化规律，可知NH4H2PO4中含有的四种元素电负性最大的是O。答案(1)A(2)小于(3)O通关5 (1)2018·全国卷，35(2)Li与H具有相同的电子构型，r(Li)小于r(H)，原因是_。(2)2018·全国卷，35(2)黄铜是人类最早使用的合金之一，主要由Zn和Cu组成。第一电离能I1(Zn)_ I1(Cu) (填“大于”或“小于”)，原因是_。解析(1)Li与H具有相同的电子构型，Li的核电荷数大于H，Li的原子

23、核对外层电子的吸引能力大于H，故有r(Li)小于r(H)。(2)基态Zn原子的核外电子排布式为Ar3d104s2，4s轨道处于全充满的稳定结构，较难失去电子；基态Cu原子的核外电子排布式为Ar3d104s1，4s轨道只有1个电子，较易失去电子，故第一电离能：I1(Zn)大于I1(Cu)。答案(1)Li核电荷数较大(2)大于 Zn核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子训练(五十一)原子结构与性质1(2021·山东实验中学检测)下列各微粒的电子排布式或电子排布图不符合能量最低原理的是()B 基态Fe原子核外电子排布式为ls22s22p63s23p63d64s2，失去4s轨道的2个电子变成

24、Fe2，故基态Fe2核外电子排布式为ls22s22p63s23p63d6，A正确；根据“洪特规则”特例，Cu原子的3d轨道处于全充满状态时具有最低能量，则基态Cu原子核外电子排布式为ls22s22p6 3s23p63d104s1，B错误；基态F原子的价电子排布式为2s22p5，价电子排布图为，C正确；基态Na的核外电子排布式为2s22p6，价电子排布图为，D正确。2(2021·天津静海区四校联考)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原子处于基态时能量最低，A项Be原子的2s轨道未排满电子，2p轨道排布1个电子，应为激发态Be原子，错误；B项N原子核外电子排

25、布不符合洪特规则，错误；C项B原子的2s轨道未排满电子，2p轨道排布2个电子，应为激发态B原子，错误；D项碳原子的1s和2s轨道全部排满电子后，2p轨道排布2个电子，核外电子排布符合能量最低原理，应是基态碳原子，正确。3(2021·山东临沂期中)今年来我国科学家发现了一系列铁系超导材料，其中一类为Fe­Nd­B­N组成的化合物。下列说法正确的是()AB元素位于元素周期表的d区B基态Fe原子核外电子占据的轨道总数为13CNd的价层电子排布式为4f46s2，则Nd2价层电子排布式为4f26s2D氮硼烷(NH3·BH3)中N、B原子均采取sp3杂化D

26、基态B原子核外电子排布式为1s22s22p1，则B元素位于元素周期表的p区，A错误；基态Fe原子核外电子排布式为ls22s22p63s23p63d64s2，1s、2s、3s和4s均有1个轨道，2p和3p各有3个轨道，3d有5个轨道，故占据的轨道总数为42×3515，B错误；Nd的价层电子排布式为4f46s2，失去6s轨道的2个电子变成Nd2，则Nd2价层电子排布式为4f4，C错误；氮硼烷(NH3·BH3)中N原子与B原子之间存在配位键，N和B原子均形成4个键，故N、B原子均采取sp3杂化，D正确。4(2021·天津塘沽一中检测)下列说法中正确的是()A铝的第一电离

27、能比镁的第一电离能大B同一主族元素从上到下电负性逐渐变大C镁原子由1s22s22p63s21s22s22p63p2时，原子释放能量，由基态转化成激发态D最外层电子数是核外电子总数的原子和最外层电子排布式为4s24p5的原子是同种元素原子D基态Mg、Al原子的价电子排布分别为3s2、3s23p1，Mg的3s轨道全充满，其第一电离能大于Al，A错误；同主族元素从上到下，原子半径逐渐增大，电负性逐渐减小，B错误；镁原子由1s22s22p63s21s22s22p63p2时，由基态转化成激发态，原子需要吸收能量，C错误；最外层电子数是核外电子总数的原子和最外层电子排布式为4s24p5的原子核外排布均为A

28、r3d104s24p5，均为Br原子，D正确。5(2020·山东等级模拟考)某元素基态原子4s轨道上有1个电子，则该基态原子价电子排布不可能是()A3p64s1B4s1C3d54s1 D3d104s1答案A6(1)(2018·全国卷，35(1)下列Li原子电子排布图表示的状态中，能量最低和最高的分别为_、_(填标号)。(2)2018·全国卷，35(1)基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为_，基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为_形。(3)2018·海南卷，19­(1)黄铜矿是主要的炼铜原料，CuFeS2是其中铜的主要存在形式，

29、其中有关元素基态原子或离子的价层电子排布图正确的是_。(4)2018·江苏卷，21A(2)臭氧(O3)在Fe(H2O)62催化下能将烟气中的SO2、NOx分别氧化为SO和NO，NOx也可在其他条件下被还原为N2，则Fe2基态核外电子排布式为_。解析(1)D选项表示基态，为能量最低状态；A、B、C选项均表示激发态，但C选项被激发的电子处于高能级的电子数多，为能量最高状态。(3)CuFeS2中铁原子的价电子排布式为3d64s2，铜原子的价电子排布式为3d104s1，则：A二价铁离子是铁原子失去最外层2个电子形成的阳离子，3d轨道有一个成对电子，4s轨道为空轨道，故A错误；B铜原子价电子为

30、3d104s1 ，轨道表示式不符合，故B错误；C三价铁离子是铁原子失去4s两个电子和3d一个电子，3d轨道上各有一个电子为稳定结构，故C正确；D亚铜离子是失去4s轨道一个电子形成的阳离子，轨道表示式正确，故D正确。答案(1)DC(2)哑铃(或纺锤)(3)CD(4)Ar3d6或1s22s22p63s23p63d67(2021·山东德州调研)X、Y、Z、W四种短周期元素在元素周期表中的相对位置如图所示。其中元素Z的基态原子价电子层排布为nsn1npn1，下列说法正确的是()XWYZAY、Z、W三种元素的最高正价依次递增BX、Z都是第A族元素：电负性：WXZC氢化物稳定性ZYWD对应的简单

31、离子半径：WXZB元素Z的基态原子价电子排布为nsn1npn1，np轨道排布电子说明ns轨道全充满，则有n12，n3，从而推知Z价电子排布为3s23p3，Z是P元素，从而推知X是O、Z是S、W是F。W是F元素，无最高正价，A错误；F、Cl都是第A族元素，三者元素的电负性：F>O>S，B正确；元素的电负性：F>S>P，则氢化物的稳定性：HF>H2S>PH3，C错误；电子层数越多，离子半径越大，故离子半径：S2>O2>F，D错误。8(2021·山东烟台联考)现有属于前四周期的A、B、C、D、E、F、G七种元素，原子序数依次增大。A元素的价电

32、子构型为nsnnpn1；C元素为最活泼的非金属元素；D元素核外有三个电子层，最外层电子数是核外电子总数的1/6；E元素3价离子的3d轨道为半充满状态；F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；G元素与A元素位于同一主族，其某种氧化物有剧毒。(1)A元素的第一电离能_(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_(用元素符号表示)。(2)D元素原子的价电子排布式是_。(3)C元素的电子排布图为_；E3的离子符号为_。(4)F元素位于元素周期表的_区，其基态原子的电子排布式为_。(5)G元素可能的性质_。A其单质可作为半导体材料B其电负

33、性大于磷C其原子半径大于锗D其第一电离能小于硒(6)I1(Mg)_I1(Al) (填“”或“”)，其原因是_。解析A元素的价电子构型为nsnnpn1，则A是N；C元素为最活泼的非金属元素，则C是F，那么B是O；D元素核外有三个电子层，最外层电子数是核外电子总数的1/6，则D是Mg；E元素3价离子的3d轨道为半充满状态，则E是Fe；F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，则F是Cu；G元素与A元素位于同一主族，其某种氧化物有剧毒，则G是As。(1)由于N的最外层电子处于半充满的稳定状态，失去电子比O难，所以元素的第一电离能AB；一般情况下同一周期的主族元素，原子序数越大

34、，元素的电负性越大，所以A、B、C三种元素的电负性由小到大的顺序为NOF。(4)F是Cu，Cu位于元素周期表的ds区，其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或Ar3d104s1。(5)G为As，位于金属与非金属的分界线处，其单质为半导体，其电负性小于磷，原子半径小于锗，第一电离能大于硒。(6)元素D为Mg，活泼性MgAl，I1(Mg)I1(Al)，因为Mg的3s轨道处于全满状态，3p轨道处于全空状态，比较稳定，而Al的3p轨道只有一个电子，不稳定，故活泼性MgAl，而第一电离能则是I1(Mg)I1(Al)。答案(1)NOF(2)3s2(4)ds1s22s22p63s23p63d104s1或Ar3d104s1(5)A(6)镁原子的3s轨道处于全满状态，3p轨道处于全空状态，比较稳定，而铝原子3p轨道只有一个电子，不稳定