（江苏专版）2020版高考化学一轮复习专题九第三十二讲原子结构与性质学案（含解析）.docx

原子结构与性质江苏考纲要求1认识原子核外电子的运动状态，了解电子云、电子层(能层)、原子轨道(能级)的含义。2了解多电子原子核外电子分层排布遵循的原理，能用电子排布式表示136号元素的原子和离子的基态核外电子排布。3了解主族元素第一离能、电负性等性质的周期性变化规律，能根据元素电负性说明元素的金属性和非金属性的周期性变化规律。 原子核外电子排布原理教材基础自热身1原子核外电子的运动特征(1)电子层：原子核外电子是分层排布的，根据电子的能量差异，可将核外电子分成不同的能层。各能层(n)最多容纳的电子数为 。(2)能级：在多电子原子中，同一能层的电子，能量也可能不同，不同能量的电子分成不同的能级。能级数等于_能层序数_。(3)能层与能级的关系能层(n)一二三四五六七符 号KLMNOPQ能级(l)1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s最多容纳的电子数226261026101422818322n2电子离核远近近远电子能量高低低高(4)原子轨道形状及能量关系原 子 轨 道2基态原子的核外电子排布规律(1)能量最低原理电子尽可能地先占有能量低的轨道，然后进入能量高的轨道，使整个原子的能量处于最低状态。如图为构造原理示意图，亦即基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序图：注意绝大多数元素的原子核外电子排布遵循构造原理示意图。所有电子排布规则都需满足能量最低原理。(2)泡利不相容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。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，且自旋状态相同。如2p3的电子排布为洪特规则特例：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，如：24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1。3原子状态与原子光谱(1)原子状态基态原子：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，用光谱仪记录各种元素原子的吸收光谱或发射光谱总称为原子光谱。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4电子排布式和电子排布图(或轨道表达式)以硫原子为例电子排布式1s22s22p63s23p4简化电子排布式Ne3s23p4电子排布图(或轨道表示式)价电子排布式3s23p4知能深化扫盲点核外电子排布式的表示方法1“两原理，一规则”的正确理解(1)原子核外电子排布符合能量最低原理、洪特规则、泡利原理，若违背其一，则原子能量不处于最低状态。在写基态原子的电子排布图时，常出现以下错误：(2)能量相同的原子轨道处于半充满、全充满状态的原子结构稳定，即ns2、np3、np6等处于相对稳定结构状态。如Cr：3d54s1、Mn：3d54s2、Cu：3d104s1、Zn：3d104s2。(3)当出现d轨道时，虽然电子按ns、(n1)d、np的顺序填充，但在书写时，仍把(n1)d放在ns前。(4)在书写简化的电子排布式时，并不是所有的都是X价电子排布式(注：X代表上一周期稀有气体元素符号)。(5)当原子失去电子形成离子时先失去最外层上的电子，再失去次外层上的电子，如FeAr3d64s2Fe2Ar3d6Fe3Ar3d5。2熟记3种最外层电子的特征排布(1)最外层有3个未成对电子的为ns2np3,136号元素中分别为N、P、As。(2)最外层有2个未成对电子的可能是ns2np2或ns2np4。短周期元素中分别为C、Si和O、S。(3)最外层有一个单电子的可能是ns1、ns2np1、(n1)d5ns1、(n1)d10ns1。第四周期中有K、Ga(镓)、Cr(3d54s1)、Cu(3d104s1)。写出下列原子的电子排布式与简化电子排布式：原子电子排布式简化电子排布式N1s22s22p3He2s22p3ClCaFeCuAs答案：从左到右：1s22s22p63s23p5Ne3s23p51s22s22p63s23p64s2Ar4s21s22s22p63s23p63d64s2Ar3d64s21s22s22p63s23p63d104s1Ar3d104s11s22s22p63s23p63d104s24p3Ar3d104s24p3题点全练过高考题点一根据核外电子排布，正确理解电子能量状态1下列轨道表示式能表示氮原子的最低能量状态的是()解析：选AA项，符合电子的基态排布原理，表示氮原子的最低能量状态，正确；B、C项，2p的3个电子排布违背洪特规则，不是基态原子的排布，错误；D项，表示B原子的基态核外电子，错误。2下列轨道表示式所表示的元素原子中，其能量处于最低状态的是_。解析：不符合能量最低原理，不符合洪特规则；不符合能量最低原理。答案：3请用核外电子排布的相关规则解释Fe3较Fe2更稳定的原因。_。答案：26Fe的价电子排布式为3d64s2，Fe3的价电子排布式为3d5，Fe2的价电子排布式为3d6。根据“能量相同的轨道处于全空、全满和半满时能量最低”的原则，3d5处于半满状态，结构更稳定，所以Fe3较Fe2更稳定题点二三种核外电子排布表示方法的规范书写4下列关于钠元素的几种表达式错误的是()BNa的结构示意图：CNa的电子排布式：1s22s22p53s2DNa的简化电子排布式：Ne3s1解析：选C基态Na原子的电子排布式：1s22s22p63s1，C错误。5(1)元素Cu 基态原子的核外电子排布式为_。(2)基态硼原子的电子排布式为_。(3)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_。(4)Ni2的价电子排布图为_。(5)Se原子序数为_，其核外M层电子的排布式为_。解析：(2)B是5号元素，故其基态原子的电子排布式为1s22s22p1。(3)Si的最高能层为第三能层，其符号为M，该能层有 1个 s轨道、3个p轨道和5个d轨道，共9个轨道，Si在该能层有4个电子。(4)Ni是28号元素，价电子排布式为3d84s2，Ni2的价电子排布式为3d8，电子排布图为(5)Se是34号元素，M层有18个电子，M层电子的排布式为3s23p63d10。答案：(1)1s22s22p63s23p63d104s1(或Ar3d104s1)(2)1s22s22p1(3)M94(5)343s23p63d10题点三根据核外电子排布推断元素6(2019张家港模拟)现有A、B、C、D、E 5种原子序数依次增大的前四周期元素，已知A元素原子核外有6种运动状态不同的电子。B元素原子核外电子分占3个不同的能级，且在同周期中所含未成对电子数最多。C元素原子核外次外层电子数是最外层电子数的2倍。D元素有多种化合价，且常温下D元素的气态单质与NaOH溶液反应，可得两种含D元素的盐。E元素原子核外内层电子已填满，最外层只有1个电子。(1)A的核外电子排布图为_，B的价电子排布式为_。(2)C、D中未成对电子数分别为_、_，D的离子结构示意图为_。(3)E的核外电子排布式为_，原子结构示意图为_。(4)E的一价阳离子的价电子排布图：_。解析：A元素核外有6种运动状态不同的电子，说明A核外有6个电子，即为C；B应为1s22s22p3即为N；C的原子结构示意图为，即为Si；根据D的气态单质与NaOH溶液反应生成两种含D元素的盐，可知D为Cl；E为Cu。答案：2s22p3(2)21(3)Ar3d104s17A、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nsnnpn1，则n_；原子中能量最高的是_电子。解析：(1)符合条件的元素有1s22s22p2及1s22s22p4。(2)由题意知B元素的符号为Cl，C元素的符号为K。(3)D离子的核外电子排布为1s22s22p63s23p63d5，故D的原子序数为26。(4)依题意知E原子序数为2818129，为Cu元素。答案：(1)C或O(2)ClK(3)Fe1s22s22p63s23p63d64s2(或Ar3d64s2)(4)Cu1s22s22p63s23p63d104s1(或Ar3d104s1)(5)22p原子结构与元素性质教材基础自热身1原子结构与元素周期表(1)原子结构与元素周期表的关系周期能层数每周期第一种元素每周期最后一种元素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二23He2s1101s22s22p6三311Ne3s1181s22s22p63s23p6四419Ar4s1361s22s22p63s23p63d104s24p6五537Kr5s1541s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6 六655Xe6s1861s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s26p6 (2)每族元素的价电子排布特点主族主族AAAAAAA排布特点ns1ns2ns2np1ns2np2ns2np3ns2np4ns2np50族：He：1s2；其他：ns2np6。过渡元素(副族和第族)：(n1)d110ns12。(3)元素周期表的分区周期表的分区简图各区元素分布及性质与价电子排布特点分区元素分布价电子排布元素性质特点s区A、A族ns12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A族A族、0族ns2np16通常是最外层电子参与反应d区B族B族、族(除镧系、锕系外)(n1)d19ns12d轨道可以不同程度地参与化学键的形成ds区B族、B族(n1)d10ns12金属元素f区镧系、锕系(n2)f014(n1)d02ns2镧系元素化学性质相近，锕系元素化学性质相近2元素周期律(1)原子半径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：kJmol1。规律a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。b同族元素：从上至下第一电离能逐渐减小。c同种原子：逐级电离能越来越大(I1I2Al、NO等。2熟记电负性4个方面的应用(1)确定元素类型：电负性1.8，非金属元素；电负性1.7，离子键；两成键元素电负性差值1.7，共价键。(3)判断元素价态正负：电负性大的元素呈现负价，电负性小的元素呈现正价。(4)电负性是判断元素金属性和非金属性强弱的重要参数之一(表征原子得电子能力强弱)。对点练1镁的第一电离能比铝的大，磷的第一电离能比硫的大，原因是_。2Na容易形成1价离子，而Mg、Al易形成2价、3价离子，原因是_。3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_。答案：1.Mg：1s22s22p63s2P：1s22s22p63s23p3。镁原子、磷原子最外层能级中，电子处于全满或半满状态，相对比较稳定，失电子较难2Na的I1比I2小很多，电离能差值很大，说明失去第一个电子比失去第二个电子容易得多，所以Na容易失去一个电子形成1价离子；Mg的I1和I2相差不多，而I2比I3小很多，所以Mg容易失去两个电子形成2价离子；Al的I1、I2、I3相差不多，而I3比I4小很多，所以Al容易失去三个电子形成3价离子3Al和Cl的电负性差值为1.5”或“”)。(2)X、Y、Z、R为前四周期元素，且原子序数依次增大。XY2是红棕色气体；X与氢元素可形成XH3；Z基态原子的M层与K层电子数相等。则Y基态原子的电子排布式是_；Z所在周期中第一电离能最大的主族元素是_。(3)前四周期原子序数依次增大的元素A、B、C、D中，A和B的价电子层中未成对电子均只有1个，并且A和B的电子数相差为8；与B位于同一周期的C和D，它们价电子层中的未成对电子数分别为4和2，且原子序数相差为2。回答下列问题：D2的价层电子排布图为 _。四种元素中第一电离能最小的是_，电负性最大的是_。(填元素符号)解析：(1)同周期元素的第一电离能随原子序数的递增呈增大趋势，即SiS。(2)红棕色气体XY2为NO2，则X为N，Y为O，Z基态原子的M层和K层电子数均为2，故Z为Mg，氧原子核外有8个电子，其基态原子的电子排布式为1s22s22p4。第三周期元素中第一电离能最大的主族元素是Cl。(3)由元素C的价电子层中未成对电子数为4知，其不可能位于短周期，结合题意知，元素C位于第四周期，进一步可推出元素A为F，元素B为K，元素C为Fe，元素D为Ni。K原子易失电子，第一电离能最小，F的非金属性最强，电负性最大。答案：(1)NH3CH4ONC(3)4题点三“位、构、性”三者的关系与元素推断5过渡元素及其化合物的应用研究是目前科学研究的前沿之一。请回答下列问题：(1)原子序数小于36的过渡元素A和B，在元素周期表中位于同一族，且原子序数B比A多1，基态B原子中含有三个未成对电子。B元素在元素周期表中的位置为_，A2在基态时的价层电子排布式为_，元素A具有变价，其中较稳定的价态是_，原因是_。(2)过渡金属离子与水分子形成的配合物是否有颜色，与其d轨道电子排布有关。一般而言，为d0或d10排布时，无颜色；为d1d9排布时，有颜色，如Co(H2O)62显粉红色。据此判断，Mn(H2O)62_(填“有”或“无”)颜色。解析：(1)位于同一族且原子序数相差1的元素只能位于第族，因A、B原子序数均小于36，故A、B元素位于第四周期第族；第四周期第族的B元素基态原子含有3个未成对电子，其价层电子排布式一定为3d74s2，则B为Co，A为Fe。(2)Mn2的3d轨道上有5个电子，由题中信息知Mn(H2O)62有颜色。答案：(1)第四周期第族3d63价Fe3的价层电子排布式为3d5,3d轨道处于半充满状态，其他轨道处于全充满状态，此时能量最低(2)有6A、B、C、D、E、F六种短周期元素，原子序数依次增大；A、B的阴离子与C、D的阳离子的电子排布式均为1s22s22p6，A原子核外有2个未成对电子，C单质可与热水反应但不能与冷水反应；E、F原子在基态时填充电子的轨道数有9个，且E原子核外有3个未成对电子，F能与A形成相同价态的阴离子，且离子半径A小于F。用元素符号回答下列问题：(1)上述六种元素中，_元素的第一电离能最大，理由是_。(2)C、D元素的第一电离能较大的是_(填写元素符号)，原因是_。(3)六种元素按电负性从小到大的排列顺序是_。(4)C、D、E、F元素形成的最高价氧化物中属于离子化合物的是_，属于共价化合物的是_。解析：A、B的阴离子与C、D的阳离子的电子排布式均为1s22s22p6，A、B在第二周期，A原子核外有2个未成对电子，是O元素，B只能为F元素；C、D在第三周期，C