第30講　原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
考試要求：1.了解原子核外電子的運(yùn)動狀態(tài)、能級分布和排布原理，能正確書寫1～36號元素原子核外電子、價電子的電子排布式和電子排布圖。2.了解電離能的含義，并能用以說明元素的某些性質(zhì)。3.了解電子在原子軌道之間的躍遷及其簡單應(yīng)用。4.了解電負(fù)性的概念，并能用以說明元素的某些性質(zhì)。
名師點撥：高考對本講知識的考查主要有四個方面：①前四周期元素中原子核外電子排布式的書寫以及根據(jù)電子排布式的特點進(jìn)行元素推斷；②運(yùn)用電離能、電負(fù)性解釋推測某些元素的性質(zhì)；③結(jié)合元素周期律及元素周期表以推斷題的形式考查原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的應(yīng)用。④復(fù)習(xí)時要結(jié)合圖形，提高觀察能力和空間想象能力，這樣才能認(rèn)識共價分子結(jié)構(gòu)的多樣性和復(fù)雜性，更好地理解和掌握晶胞的概念和常見晶體的結(jié)構(gòu)，并注意計算能力的培養(yǎng)。預(yù)計2022年高考將會穩(wěn)中有變，可能與元素周期律、元素周期表的知識或元素及其化合物的知識相結(jié)合進(jìn)行考查。注意本部分考查內(nèi)容的規(guī)律性強(qiáng)，因此命題空間廣闊，考查方式也會向多方位、多層次發(fā)展。
考點二　原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)
1．能層、能級與原子軌道的含義(1)能層(n)：在多電子原子中，核外電子的________是不同的，按照電子的________差異將其分成不同能層。通常用K、L、M、N……表示，能量依次升高。
(2)能級：在多電子原子中，同一能層里電子的________也可能不同，又將其分成不同的能級，通常用______________等表示，同一能層里，各能級的能量按______________的順序依次升高，即_______________________。(3)原子軌道：電子云輪廓圖給出了電子在________________的區(qū)域。這種電子云輪廓圖稱為原子軌道。
E(s)①>③，B不正確；非金屬性越強(qiáng)，電負(fù)性越大，應(yīng)是③>①>②，C不正確；F沒有正價，S最高價為＋6，P最高價為＋5，D不正確。
(2)(2021·河北衡水高三檢測)已知X、Y元素同周期，且電負(fù)性X>Y，下列說法不正確的是(　　)A．X與Y形成化合物時，X顯負(fù)價，Y顯正價B．第一電離能Y可能小于X，也可能大于XC．含氧酸的酸性：X>YD．氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性：HmY小于HnX
[解析]　電負(fù)性大的元素在化合物中顯負(fù)價，所以X和Y形成化合物時，X顯負(fù)價，Y顯正價，故A正確；一般同周期的主族元素的第一電離能隨核電荷數(shù)的增加而逐漸增大，但當(dāng)原子外圍電子為全充滿或半充滿狀態(tài)時第一電離能相對較高，則有第一電離能Y可能小于X，也可能大于X，故B正確；應(yīng)為最高價的含氧酸的酸性X>Y，故C錯誤；非金屬性X>Y，非金屬性越強(qiáng)，氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定，故X的氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性強(qiáng)，故D正確。
〔對點集訓(xùn)1〕　(1)(2021·山東濰坊高三檢測)根據(jù)下列五種元素的第一至第四電離能數(shù)據(jù)(單位：kJ·ml－1)，回答下列各題：
①在周期表中，最可能處于同一族的是_____。A．Q和R　　　　　　　　B．S和TC．T和UD．R和TE．R和U②下列離子的氧化性最弱的是_____。A．S2＋　　B．R＋　　C．T3＋　　D．U＋
③下列元素中，化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)與Q元素最相似的是_____。A．硼B(yǎng)．鈹C．氦D．氫④每種元素都出現(xiàn)相鄰兩個電離能的數(shù)據(jù)相差較大的情況，這一事實從一個側(cè)面說明：________________________________；如果R元素是短周期元素，你估計它的第2次電離能飛躍數(shù)據(jù)將發(fā)生在失去第______個電子時。
電子分層排布，各能層能量不同
⑤如果R、S、T是同周期的三種主族元素，則它們的原子序數(shù)由小到大的順序是_________，其中_____元素的第一電離能異常高的原因是____________________________________________________________________________________________
S元素的最外層電子處于s能級全充滿狀態(tài)，能量較低，比較穩(wěn)定，失去第一個電子時吸收的能量較多
[解析]?、俑鶕?jù)電離能的變化趨勢知，Q為稀有氣體元素，R為第ⅠA族元素，S為第ⅡA族元素，T為第ⅢA族元素，U為第ⅠA族元素，所以R和U處于同一主族。②由于U和R均為第ⅠA族元素且U比R的第一電離能小，所以U＋的氧化性最弱。③由于Q是稀有氣體元素，所以氦的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)與其最相似。
④電離能的突躍變化，說明核外電子是分層排布的，各能層能量不同。若R是短周期元素，則R是Na，其核外電子排布式為1s22s22p63s1，由于2s22p6所處能層相同，所以它的第2次電離能飛躍數(shù)據(jù)發(fā)生在失去第10個電子時。⑤根據(jù)最外層電子數(shù)確定原子序數(shù)，S元素第一電離能失去的s能級的電子，s能級為全滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，能量較低，故第一電離能反常。
(2)(2021·天津高三檢測)下表為一些元素的電負(fù)性：
回答下列問題：①根據(jù)對角線規(guī)則，Be、Al元素最高價氧化物對應(yīng)水化物的性質(zhì)相似，它們都具有兩性，其中Be(OH)2顯示這種性質(zhì)的離子方程式是_______________________________________________________________。
②通過分析電負(fù)性變化規(guī)律，確定Mg元素電負(fù)性的最小范圍是________________。③請歸納元素的電負(fù)性與元素金屬性、非金屬性的關(guān)系是：____________________________________________________________。④從電負(fù)性角度，判斷AlCl3是離子化合物還是共價化合物？請說出理由，并設(shè)計一個實驗方案證明上述所得結(jié)論。____________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________
元素的非金屬性越強(qiáng)，電負(fù)性越大；元素的金屬性越強(qiáng)，電負(fù)性越小
Al元素和Cl元素的電負(fù)性差值為1.55，小于1.7，所以形成共價鍵，為共價化合物。將AlCl3加熱到熔融態(tài)，進(jìn)行導(dǎo)電性實驗，如果不導(dǎo)電，說明是共價化合物
[解析]?、貰e(OH)2的性質(zhì)與Al(OH)3的性質(zhì)相似，根據(jù)Al(OH)3既能和酸反應(yīng)，又能與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)，可寫出Ba(OH)2分別與酸、堿反應(yīng)的離子方程式。②根據(jù)同周期元素從左到右，電負(fù)性逐漸增大，可知Mg元素電負(fù)性大于Na的電負(fù)性，根據(jù)同主族元素從上到下，電負(fù)性依次減小，可知Mg元素電負(fù)性小于Be的電負(fù)性，則Mg的電負(fù)性最小范圍是0.93～1.57。
③元素的非金屬性越強(qiáng)，電負(fù)性越大；元素的金屬性越強(qiáng)，電負(fù)性越小。④Al元素和Cl元素的電負(fù)性差值為1.55，所以形成共價鍵，為共價化合物。將AlCl3加熱到熔融態(tài)，進(jìn)行導(dǎo)電性實驗，如果不導(dǎo)電，說明是共價化合物。
(2021·經(jīng)典習(xí)題選萃)在研究原子核外電子排布與元素周期表的關(guān)系時，人們發(fā)現(xiàn)價電子排布相似的元素集中在一起，據(jù)此，人們將元素周期表分為五個區(qū)，并以最后填入電子的軌道能級符號作為該區(qū)的符號，如圖所示。
微考點2　元素周期表分區(qū)和原子核外電子排布的相互判斷
①在s區(qū)中，族序數(shù)最大、原子序數(shù)最小的元素原子的價電子的電子云形狀為________。②在d區(qū)中，族序數(shù)最大、原子序數(shù)最小的元素，常見離子的電子排布式為____________________________________________________，其中較穩(wěn)定的是_________。③在ds區(qū)中，族序數(shù)最大、原子序數(shù)最小的元素，原子的價電子排布式為___________。
Fe2＋：1s22s22p63s23p63d6；Fe3＋：1s22s22p63s23p63d5
④在p區(qū)中，第二周期ⅤA族元素原子的價電子排布圖為__________________。⑤當(dāng)今常用于核能開發(fā)的元素是鈾和钚，它們在_____區(qū)中。
[解析]?、僭趕區(qū)中，族序數(shù)最大、原子序數(shù)最小的元素位于第二周期ⅡA族，其原子的價電子排布式應(yīng)為2s2，所以其原子的價電子的電子云形狀為球形。②在d區(qū)中，族序數(shù)最大、原子序數(shù)最小的元素為Fe，常見的離子為二價鐵離子和三價鐵離子。其離子的電子排布式為Fe2＋：1s22s22p63s23p63d6；Fe3＋：1s22s22p63s23p63d5，F(xiàn)e3＋的最外層為3d5，為半充滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，而Fe2＋的最外層為3d6，故Fe3＋較穩(wěn)定。
〔對點集訓(xùn)2〕　(1)(2021·經(jīng)典習(xí)題匯編)完成下列各小題。①第34號元素符號是______，鉻元素位于元素周期表的_____區(qū)(填“s、p、d、f或ds”)，其價層電子的軌道表達(dá)式(或電子排布圖)為__________________________。②第一電離能：P_____S(填“>”或“

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