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)。
考點二 原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)
考點一 原子核外電子排布原理
1.能層、能級與原子軌道(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_____差異將核外電子分成不同的能層。通常用K、L、M、N……表示,能量依次升高。(2)能級同一能層里電子的_____也可能不同,又將其分成不同的能級,通常用___________表示,同一能層里,各能級的能量按____________的順序依次升高,即:_____________________。
E(s)<E(p)<E(d)<E(f)
(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。
特別提醒 第一能層(K),只有s能級;第二能層(L),有s、p兩種能級,p能級上有三個原子軌道px、py、pz,它們具有相同的能量;第三能層(M),有s、p、d三種能級。
2.基態(tài)原子的核外電子排布(1)能量最低原理:電子盡可能地先占有能量低的軌道,然后進(jìn)入能量高的軌道,使整個原子的能量處于最低狀態(tài)。如圖為構(gòu)造原理示意圖,即基態(tài)原子核外電子在原子軌道上的排布順序圖:注意 所有電子排布規(guī)則都需要滿足能量最低原理。
(2)泡利原理每個原子軌道里最多只能容納____個電子,且自旋狀態(tài)_____。如2s軌道上的電子排布圖為 ,不能表示為 。
(3)洪特規(guī)則當(dāng)電子排布在同一能級的不同軌道時,基態(tài)原子中的電子總是________占據(jù)一個軌道,且自旋狀態(tài)相同,如2p3的電子排布圖為 ,不能表示為 或 。洪特規(guī)則特例:當(dāng)能量相同的原子軌道在_____(p6、d10、f14)、_____(p3、d5、f7)和_____(p0、d0、f0)狀態(tài)時,體系的能量最低,如24Cr的基態(tài)電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1。
3.基態(tài)原子核外電子排布的表示方法
4.電子的躍遷與原子光譜(1)電子的躍遷
(2)不同元素的原子發(fā)生躍遷時會_____或_____不同的光,可以用光譜儀攝取各種元素的電子的吸收光譜或發(fā)射光譜,總稱原子光譜。
(1)2p和3p軌道形狀均為啞鈴形,能量也相等(  )錯因:_________________________。(2)2px、2py、2pz的能量相等(  )錯因:______________________________________________________。(3)p軌道的能量一定比s軌道的能量高(  )錯因:_________________________。
3p軌道能量大于2p軌道能量
2p軌道能量小于3s軌道能量
(4)2s2的電子排布圖為 (  )錯因:_______________。(5)2p3的電子排布圖為 (  )錯因:_______________。
題組一 電子排布式、電子排布圖的規(guī)范書寫與應(yīng)用1.寫出下列原子或離子的①電子排布式、②價電子排布圖、③電子占的原子軌道數(shù)、④未成對電子數(shù)。(1)N:①_________,②_______________,③______,④______。(2)Cl:①__________________________,②_________________,③_____,④____。
1s22s22p63s23p5(或[Ne]3s23p5)
(3)Fe2+:①__________________________,②____________________,③______,④_____。(4)Cu:①_______________________________,②___________________,③______,④_____。(5)Se:①____________________________________________________,②_________________,③_____,④_____。(6)Br-:①___________________________________________________,②_________________,③_____,④_____。
1s22s22p63s23p63d6(或[Ar]3d6)
1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)
1s22s22p63s23p63d104s24p4(或[Ar]3d104s24p4)
1s22s22p63s23p63d104s24p6(或[Ar]3d104s24p6)
2.按要求書寫電子排布式或電子排布圖。(1)基態(tài)Cr3+的核外電子排布式為__________________________。(2)基態(tài)Mn2+的核外電子排布式為__________________________。(3)基態(tài)釩原子的價電子排布圖為______________________。(4)基態(tài)鎵(Ga)原子的電子排布式為_____________________________________________。(5)基態(tài)Ni2+的價電子排布圖為____________________。
1s22s22p63s23p63d3(或[Ar]3d3)
1s22s22p63s23p63d5(或[Ar]3d5)
1s22s22p63s23p63d104s24p1(或
[Ar]3d104s24p1)
核外電子排布常見錯誤(1)在寫基態(tài)原子的電子排布圖時,常出現(xiàn)以下錯誤:① (違反能量最低原理)② (違反泡利原理)③ (違反洪特規(guī)則)④ (違反洪特規(guī)則)
(2)當(dāng)出現(xiàn)d軌道時,雖然電子按ns、(n-1)d、np的順序填充,但在書寫電子排布式時,仍把(n-1)d放在ns前,如Fe:1s22s22p63s23p63d64s2,而失電子時,卻先失4s軌道上的電子,如Fe3+:1s22s22p63s23p63d5。(3)注意比較原子核外電子排布式、簡化電子排布式、價電子排布式的區(qū)別與聯(lián)系。如Cu的電子排布式:1s22s22p63s23p63d104s1;簡化電子排布式:[Ar]3d104s1;價電子排布式:3d104s1。
題組二 多種“化學(xué)用語”的規(guī)范使用3.已知A原子的3p軌道上得到1個電子后不能再容納外來電子;B原子的2p軌道上有1個電子的自旋狀態(tài)與其他電子的自旋狀態(tài)相反;C原子的第三電子層上有8個電子,第四電子層上只有1個電子。按要求書寫下列圖式。(1)A原子的結(jié)構(gòu)示意圖:_________;(2)B基態(tài)原子的電子排布圖:___________________;(3)C基態(tài)原子的核外電子排布式:_________________________;(4)A離子的電子式:________。
1s22s22p63s23p64s1(或[Ar]4s1)
解析 由題意可知,A原子的3p軌道上有5個電子,則A為Cl;B原子的2p軌道上有4個電子,則B為O;C原子的外圍電子排布式為4s1,則C為K。
4.(1)A元素基態(tài)原子的最外層有3個未成對電子,次外層有2個電子,其元素符號為_____;其價電子排布圖為_________________。(2)B元素的負(fù)一價離子和C元素的正一價離子的電子層結(jié)構(gòu)都與氬相同,B的元素符號為____,C離子的結(jié)構(gòu)示意圖為________。(3)D元素的正三價離子的3d能級為半充滿,D的元素符號為_____,其基態(tài)原子的電子排布式為________________________________,其原子的結(jié)構(gòu)示意圖為________。
1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)
(4)E元素基態(tài)原子的M層全充滿,N層沒有成對電子且只有一個未成對電子,E的元素符號為_________,其基態(tài)原子的核外電子排布式為________________________________。(5)F元素的基態(tài)原子最外層電子排布式為nsnnpn+2,則n=____;基態(tài)原子中能量最高的是____電子,核外電子排布圖為___________________。
化學(xué)用語的規(guī)范使用及意義(1)結(jié)構(gòu)示意圖:能直觀地反映核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)和核外的電子層數(shù)及各層上的電子數(shù)。(2)核素組成:如 ,側(cè)重于表示原子核的結(jié)構(gòu),它能告訴我們該原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)和核外電子數(shù)以及質(zhì)量數(shù),但不能反映核外電子的排布情況。(3)電子排布式:能直觀地反映核外電子的能層、能級和各能級上的電子數(shù),但不能表示原子核的情況,也不能表示各個電子的運(yùn)動狀態(tài)。
(4)電子排布圖:能反應(yīng)各軌道的能量的高低,各軌道上的電子分布情況及自旋狀態(tài)。(5)價電子排布式:如Fe原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2,價電子排布式為3d64s2。價電子排布式能反映基態(tài)原子的能層數(shù)和參與成鍵的電子數(shù)以及最外層電子數(shù)。
題組三 電子躍遷與原子光譜5.下列有關(guān)光譜的說法不正確的是A.原子中的電子在躍遷時會發(fā)生能量的變化,能量的表現(xiàn)形式之一是光 (輻射),這也是原子光譜產(chǎn)生的原因B.原子光譜只有發(fā)射光譜C.通過原子光譜可以發(fā)現(xiàn)新的元素D.通過光譜分析可以鑒定某些元素
解析 電子在基態(tài)和激發(fā)態(tài)之間的躍遷會引起能量的變化,并以光的形式體現(xiàn),用光譜儀攝取得到光譜。電子從基態(tài)向激發(fā)態(tài)的躍遷會吸收能量,形成吸收光譜;電子從激發(fā)態(tài)向基態(tài)的躍遷會放出能量,形成發(fā)射光譜。原子中的電子在躍遷時會發(fā)生能量的變化,能量的表現(xiàn)形式之一是光(輻射),這也是原子光譜產(chǎn)生的原因,選項A正確;原子光譜既有發(fā)射光譜,也有吸收光譜,選項B不正確;通過原子光譜可以發(fā)現(xiàn)新的元素,選項C正確;通過光譜分析可以鑒定某些元素,選項D正確。
6.回答下列問題:(1)鉀和碘的相關(guān)化合物在化工、醫(yī)藥、材料等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。則元素K的焰色反應(yīng)呈紫紅色,其中紫色對應(yīng)的輻射波長為_____ nm(填字母)。A.404.4   B. 553.5   C.589.2   D.670.8   E.766.5(2)發(fā)生焰色反應(yīng)的原因是______________________________________________________。
電子由較高能級躍遷到較低能級時,以光的
1.原子結(jié)構(gòu)與周期的關(guān)系(1)原子結(jié)構(gòu)與周期的關(guān)系(完成下列表格)
1s22s22p63s23p6
1s22s22p63s23p63d104s24p6
(2)每族元素的價層電子排布特點①主族
②0族:He為1s2;其他ns2np6。③過渡元素(副族和第Ⅷ族):(n-1)d1~10ns1~2。
(3)元素周期表的分區(qū)與價層電子排布的關(guān)系①周期表的分區(qū)
②各區(qū)價層電子排布特點
能層數(shù):能層數(shù)越多,原子半徑_____核電荷數(shù):能層數(shù)相同,核電荷數(shù)越大,原子半徑_____
(2)變化規(guī)律元素周期表中,同周期主族元素從左到右,原子半徑逐漸_____;同主族元素從上到下,原子半徑逐漸_____。
3.電離能(1)第一電離能:氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的_________。符號:____;單位:_________。(2)規(guī)律①同周期:第一種元素的第一電離能_____,最后一種元素的第一電離能_____,從左到右總體呈現(xiàn)_________的變化趨勢,其中ⅡA與ⅢA,ⅤA與ⅥA元素的第一電離能出現(xiàn)反常。②同族元素:從上到下第一電離能_____。③同種原子:逐級電離能越來越____(即I1____I2____I3…)。
4.電負(fù)性(1)含義:元素的原子在化合物中_____________能力的標(biāo)度。元素的電負(fù)性越大,表示其原子在化合物中_____________的能力越____。(2)標(biāo)準(zhǔn):以最活潑的非金屬氟的電負(fù)性為_____作為相對標(biāo)準(zhǔn),計算得出其他元素的電負(fù)性(稀有氣體未計)。(3)變化規(guī)律金屬元素的電負(fù)性一般_____1.8,非金屬元素的電負(fù)性一般____1.8,而位于非金屬三角區(qū)邊界的“類金屬”(如鍺、銻等)的電負(fù)性則在1.8左右。在元素周期表中,同周期從左到右,元素的電負(fù)性逐漸_____,同主族從上到下,元素的電負(fù)性逐漸_____。
5.對角線規(guī)則在元素周期表中,某些主族元素與_______的主族元素的有些性質(zhì)是相似的,如 。
(1)正三價陽離子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d5的元素在周期表中位于ⅧB族(  )錯因:_________________。(2)價電子排布式為4s24p3的元素位于第四周期ⅤA族,是p區(qū)元素(  )錯因:______________________________________________________。(3)元素的電負(fù)性越大,非金屬性越強(qiáng),第一電離能也越大(  )錯因:_____________________________________________。
如電負(fù)性O(shè)>N,非金屬性O(shè)>N,而第一電離能N>O
(4)最外層有2個未成對電子的可能是ns2np2或ns2np4,短周期元素中分別為C、Si和O、S(  )錯因:______________________________________________________。(5)價電子排布式為5s25p1的元素位于第五周期ⅠA族,是s區(qū)元素(  )錯因:________________________________。
應(yīng)位于第五周期ⅢA族,是p區(qū)元素
1.按要求回答下列問題:(1)第三周期所有元素的第一電離能(I1)大小順序為_______________________________(用元素符號表示)。(2)Na的逐級電離能中有_______次突躍。分別是哪級電離能發(fā)生突躍?_____________。(3)F、Cl、Br、I的第一電離能由大到小的順序為__________________,電負(fù)性由大到小的順序為________________。
Na<Al<Mg<Si<S
I2?I1、I10?I9
2.為什么Mg的第一電離能比Al大?P的第一電離能比S大?
答案 基態(tài)鎂原子的電子排布式為1s22s22p63s2,基態(tài)磷原子的電子排布式為1s22s22p63s23p3,鎂原子、磷原子最外層的3s2、3p3能級中,電子分別處于全充滿、半充滿穩(wěn)定狀態(tài),失電子較難,則其第一電離能較同周期相鄰元素要大。
3.根據(jù)信息回答下列問題:不同元素的原子在分子內(nèi)吸引鍵合電子的能力大小可用數(shù)值表示,該數(shù)值稱為電負(fù)性。一般認(rèn)為:如果兩個成鍵原子間的電負(fù)性差值大于1.7,原子之間通常形成離子鍵;如果兩個成鍵原子間的電負(fù)性差值小于1.7,通常形成共價鍵。下表是某些元素的電負(fù)性值:
(1)通過分析電負(fù)性值的變化規(guī)律,確定Mg元素的電負(fù)性值的最小范圍:_________。(2)請歸納元素的電負(fù)性和金屬性、非金屬性的關(guān)系是__________________________________________________。
電負(fù)性越大;金屬性越強(qiáng),電負(fù)性越小
(3)推測AlF3、AlCl3、AlBr3是離子化合物還是共價化合物:AlF3____________,AlCl3___________,AlBr3___________。
4.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______性,其中Be(OH)2顯示這種性質(zhì)的離子方程式是____________________________________________________________。
Be(OH)2+2H+===Be2++2H2O、Be(OH)2+2OH-=== +2H2O
題組一 元素周期律的準(zhǔn)確判斷1.對Na、Mg、Al的有關(guān)性質(zhì)的敘述不正確的是A.第一電離能:Na<Mg<AlB.電負(fù)性:Na<Mg<AlC.還原性:Na>Mg>AlD.堿性:NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3
解析 同周期從左到右元素的第一電離能一般呈增大趨勢,但ⅡA、ⅤA族元素的p軌道全空或半充滿是較穩(wěn)定結(jié)構(gòu),所以其第一電離能較相鄰元素的略大。
2.下列四種元素的基態(tài)原子的電子排布式如下:①1s22s22p63s23p4?、?s22s22p63s23p3 ③1s22s22p3?、?s22s22p5則下列有關(guān)比較中正確的是A.第一電離能:④>③>②>①B.原子半徑:④>③>②>①C.電負(fù)性:④>③>②>①D.最高正化合價:④>③=②>①
解析 由電子排布式可知:①為S,②為P,③為N,④為F。第一電離能為④>③>②>①,A正確;B不正確,原子半徑應(yīng)是②最大,④最?。籆不正確,電負(fù)性:④最大,②最小;D不正確,F(xiàn)無正價,最高正價:①>②=③。
3.A元素的陽離子與B元素的陰離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu),有關(guān)兩元素的下列敘述:①原子半徑A<B,②離子半徑A>B,③原子序數(shù)A>B,④原子最外層電子數(shù)A<B,⑤A的正價與B的負(fù)價絕對值一定相等,⑥A的電負(fù)性小于B的電負(fù)性,⑦A的第一電離能大于B的第一電離能。其中正確的是A.①②⑦ B.③④⑥C.③⑤ D.③④⑤⑥⑦
解析 A元素的陽離子與B元素的陰離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu),則A在B的下一周期。①錯誤,因A原子半徑大于同一主族的上一周期元素原子的半徑,該原子的半徑又大于同一周期的B原子的半徑,所以原子半徑A>B;②錯誤,具有相同的電子層結(jié)構(gòu)的離子,核電荷數(shù)越大,離子半徑越?。虎咤e誤,A的第一電離能小于B的第一電離能。
題組二 元素推斷與元素的逐級電離能4.下表列出了某短周期元素R的各級電離能數(shù)據(jù)(用I1、I2……表示,單位為kJ·ml-1)。
下列關(guān)于元素R的判斷中一定正確的是A.R的最高正價為+3價B.R元素位于元素周期表中第Ⅱ族C.R元素第一電離能大于同周期相鄰元素D.R元素基態(tài)原子的電子排布式為1s22s2
解析 由表中數(shù)據(jù)可知,R元素的第三電離能與第二電離能的差距最大,故最外層有2個電子,最高正價為+2價,位于第ⅡA族,可能為Be或Mg元素,故A、B、D錯誤;第ⅡA族(ns2np0)的元素,因p軌道處于全空狀態(tài),比較穩(wěn)定,故其第一電離能大于同周期相鄰主族元素,C正確。
5.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U D.R和TE.R和U
解析 根據(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)下列離子的氧化性最弱的是_____。A.S2+ B.R2+C.T3+ D.U+
解析 由于U為第ⅠA族元素且比R電離能小,所以U+的氧化性最弱。
(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.鈹    C.氦    D.氫
解析 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)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U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。
解析 電離能的突躍變化,從一個側(cè)面說明核外電子是分層排布的。若U是短周期元素,則U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。
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_________________________________________________________________________________________。
解析 同一周期,第一電離能呈增大趨勢,但ⅡA、ⅤA族比相鄰元素要高,因為其最外層電子呈全充滿或半充滿結(jié)構(gòu)。
S元素的最外層電子處于s軌道全充滿狀態(tài),能量較低,比較穩(wěn)定,失去第一個電子吸收的能量較多
題組三 元素周期表、元素周期律的綜合應(yīng)用6.下表是元素周期表的一部分,表中所列的字母分別代表一種化學(xué)元素。試回答下列問題:
(1)元素p為26號元素,請寫出其基態(tài)原子電子排布式:_______________________________。(2)h的單質(zhì)在空氣中燃燒發(fā)出耀眼的白光,請用原子結(jié)構(gòu)的知識解釋發(fā)光的原因:___________________________________________________________________。
電子從能量較高的軌道躍遷到能量較低的軌道時,以光(子)的形式釋放能量
解析 h為Mg元素,Mg單質(zhì)在空氣中燃燒發(fā)出耀眼的白光,電子從能量較高的軌道躍遷到能量較低的軌道時以光(子)的形式釋放能量。
(3)、p兩元素的部分電離能數(shù)據(jù)如下表:
比較兩元素的I2、I3可知,氣態(tài)2+再失去一個電子比氣態(tài)p2+再失去一個電子難。對此,你的解釋是_______________________________________________。
Mn2+的3d軌道電子排布為半充滿狀態(tài),
解析 為Mn元素,其基態(tài)原子電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s2,Mn2+的基態(tài)電子排布式為1s22s22p63s23p63d5,其3d軌道為半充滿結(jié)構(gòu),相對比較穩(wěn)定,其失去第3個電子時比較困難,而Fe2+的基態(tài)電子排布式為1s22s22p63s23p63d6,其3d軌道再失去一個電子即為半充滿結(jié)構(gòu),故其失去第3個電子比較容易。
(4)第三周期8種元素單質(zhì)熔點高低的順序如圖1所示,其中電負(fù)性最大的是_____(填圖1中的序號)。
解析 第三周期8種元素分別為鈉、鎂、鋁、硅、磷、硫、氯、氬,其單質(zhì)中鈉、鎂、鋁形成金屬晶體,熔點依次升高;硅形成原子晶體;磷、硫、氯、氬形成分子晶體,且常溫下磷、硫為固體,氯氣、氬為氣體,8種元素熔點最低的為氬,其次為氯,其中電負(fù)性最大的為氯。
(5)表中所列的某主族元素的電離能情況如圖2所示,則該元素是______(填元素符號)。
解析 由圖可知,該元素的電離能I4 遠(yuǎn)大于I3,故為第ⅢA族元素,應(yīng)為Al。
1.[2020·天津,13(1)]Fe、C、Ni在周期表中的位置為________________,基態(tài)Fe原子的電子排布式為_______________________________。
解析 Fe、C、Ni三種元素在周期表中位于第四周期第Ⅷ族;Fe的原子序數(shù)為26,根據(jù)核外電子排布規(guī)律可知,基態(tài)Fe原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2。
2.[2019·全國卷Ⅰ,35(1)]下列狀態(tài)的鎂中,電離最外層一個電子所需能量最大的是____(填字母)。A.[Ne] B.[Ne] C.[Ne] D.[Ne]
解析 由題給信息知,A項和D項代表Mg+,B項和C項代表Mg。A項,Mg+再失去一個電子較難,即第二電離能大于第一電離能,所以電離最外層一個電子所需能量A大于B;3p能級的能量高于3s,3p能級上電子較3s上易失去,故電離最外層一個電子所需能量:A>C、A>D。
3.[2019·全國卷Ⅱ,35(2)(3)](2)Fe成為陽離子時首先失去_____軌道電子,Sm的價層電子排布式為4f66s2,Sm3+價層電子排布式為____。
解析 Fe的價層電子排布式為3d64s2,其陽離子Fe2+、Fe3+的價層電子排布式分別是3d6、3d5,二者均首先失去4s軌道上的電子;Sm失去3個電子成為Sm3+時,首先失去6s軌道上的電子,然后再失去1個4f軌道上的電子,故Sm3+的價層電子排布式為4f5。
(3)比較離子半徑:F-______O2-(填“大于”“等于”或“小于”)。
解析 F-與O2-核外電子層結(jié)構(gòu)相同,核電荷數(shù)越大,原子核對核外電子的吸引力越大,離子半徑越小,故離子半徑:F- I1(Na),原因是_____________________________________________________________。I1(Be)> I1(B)> I1(Li),原因是______________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
Na與Li同主族,Na的電子層數(shù)多,原子半徑大,故第一電離能
Li、Be和B為同周期元素,同周期
元素從左至右,第一電離能呈現(xiàn)增大的趨勢;但由于基態(tài)Be原子的s能級處于全充滿狀態(tài),能量更低更穩(wěn)定,故其第一電離能大于B的
解析 Li和Na在同一主族,價電子數(shù)相同,Li在Na的上一周期,原子半徑:Li小于Na,Li的原子核對核外電子的有效吸引作用大于Na的,所以第一電離能:I1(Li)>I1(Na)。Be的電子排布式為1s22s2,是全充滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu),故第一電離能大于B、Li;Li、B在同一周期,元素原子核外電子層數(shù)相同,但隨核電荷數(shù)增大,原子半徑減小,原子核對核外電子的有效吸引作用依次增強(qiáng),故第一電離能I1(B)>I1(Li)。
7.[2020·全國卷Ⅲ,35(1)]氨硼烷(NH3BH3)含氫量高、熱穩(wěn)定性好,是一種具有潛力的固體儲氫材料?;卮鹣铝袉栴}:H、B、N中,原子半徑最大的是_____。根據(jù)對角線規(guī)則,B的一些化學(xué)性質(zhì)與元素________的相似。
解析 一般來說,原子的電子層數(shù)越多,半徑越大,電子層數(shù)相同時,核電荷數(shù)越大,原子半徑越小,則原子半徑:B>N>H。根據(jù)對角線規(guī)則,B與Si處于元素周期表中對角線位置,化學(xué)性質(zhì)相似。
8.[2017·全國卷Ⅱ,35(2)]元素的基態(tài)氣態(tài)原子得到一個電子形成氣態(tài)負(fù)一價離子時所放出的能量稱作第一電子親和能(E1)。第二周期部分元素的E1變化趨勢如圖所示,其中除氮元素外,其他元素的E1自左而右依次增大的原因是_____________________________________________________________________________________;氮元素的E1呈現(xiàn)異常的原因是__________________________________________________________。
同周期元素隨核電荷數(shù)依次增大,原子半徑逐漸變小,故結(jié)合一個電子釋放出的能量依次增大
N的2p能級處于半充滿狀態(tài),具有穩(wěn)定性,故不易結(jié)合一個電子
1.下列說法正確的是A.同一原子中,1s、2s、3s電子的能量逐漸減小B.同一原子中,2p、3p、4p能級的軌道數(shù)依次增多C.能量高的電子在離核近的區(qū)域運(yùn)動,能量低的電子在離核遠(yuǎn)的區(qū)域運(yùn)動D.各能層含有的能級數(shù)為n(n為能層序數(shù))
解析 同一原子中,1s、2s、3s電子的能量逐漸增大,選項A不正確;同一原子中,2p、3p、4p能級的軌道數(shù)相同,都是3個,選項B不正確;能量低的電子在離核近的區(qū)域運(yùn)動,能量高的電子在離核遠(yuǎn)的區(qū)域運(yùn)動,選項C不正確;各能層含有的能級數(shù)與其能層序數(shù)相等為n(n代表能層序數(shù)),即第n能層含有n個能級,如第一能層能級數(shù)為1,選項D正確。
2.下列說法正確的是A.同一原子中3s、3p、3d、4s能量依次升高B.某原子核外電子由1s22s22p63s23p1→1s22s22p63s13p2,原子放出能量C.p能級的原子軌道呈啞鈴形,隨著能層數(shù)的增加,p能級原子軌道數(shù)也 在增多D.按照泡利原理,在同一個原子中不可能存在兩個運(yùn)動狀態(tài)完全相同的 電子
解析 多電子原子中,根據(jù)構(gòu)造原理,各能級能量高低順序:①相同能層而不同能級的能量高低ns<np<nd<nf,②能層不同時的能量高低2s<3s<4s,2p<3p<4p;③不同能層不同能級的能量高低ns<(n-2)f< (n-1)d<np,所以同一原子中,3s、3p、4s、3d 能量依次升高,故A錯誤;3s能級上的電子比3p能級上的電子能量更低,所以原子核外電子由 1s22s22p63s23p1→1s22s22p63s13p2,原子要吸收能量,故B錯誤;p軌道是啞鈴形的,任何能層的p能級都有3個原子軌道,與能層的大小無關(guān),故C錯誤;
在多電子的原子中,電子填充在不同的能層,能層又分不同的能級,同一能級又有不同的原子軌道,每個軌道中最多可以填充兩個電子,自旋狀態(tài)相反,在一個基態(tài)多電子的原子中,不可能有兩個運(yùn)動狀態(tài)完全相同的電子,故D正確。
3.下列有關(guān)化學(xué)用語正確的是A.O原子的電子排布圖為B.氯化鈉的分子式:NaClC.Cl-的結(jié)構(gòu)示意圖: D.Ca原子的電子排布式為 1s22s22p63s23p63d2
解析 O原子的2s能級的2個電子的自旋狀態(tài)應(yīng)該相反,A錯誤;氯化鈉是離子化合物,NaCl只是化學(xué)式,不是分子式,B錯誤;氯離子的核內(nèi)有17個質(zhì)子,核外有18個電子,C正確;Ca的核電荷數(shù)為20,電子排布式應(yīng)是1s22s22p63s23p64s2,D錯誤。
4.以下有關(guān)元素性質(zhì)的說法不正確的是A.具有下列價電子排布式的原子中,①3s23p1?、?s23p2?、?s23p3  ④3s23p4,電負(fù)性最大的是③B.某元素氣態(tài)基態(tài)原子的逐級電離能(kJ·ml-1)分別為738、1 451、7 733、 10 540、13 630、17 995、21 703,當(dāng)它與氯氣反應(yīng)時可能生成的陽離 子是X2+C.①Na、K、Rb?、贜、P、As?、跲、S、Se?、躈a、P、Cl,元素的第 一電離能隨原子序數(shù)增大而遞增的是④D.具有下列電子排布式的原子中,①1s22s22p63s23p2?、?s22s22p3  ③1s22s22p2 ④1s22s22p63s23p4,原子半徑最大的是①
解析?、?s23p1符合該價電子排布的為鋁元素,②3s23p2符合該排布的為硅元素,③3s23p3符合該排布的為磷元素,④3s23p4符合該排布的為硫元素;同一周期,從左到右,元素的電負(fù)性逐漸增大,因此電負(fù)性最大的是④;A錯誤;第三電離能遠(yuǎn)大于第二電離能,所以是第ⅡA族元素,形成的陽離子是X2+,B正確;同一主族,從上到下,元素的第一電離能逐漸減弱,①Na、K、Rb,②N、P、As,③O、S、Se均符合此規(guī)律,同一周期從左到右,元素的第一電離能呈逐漸增大的趨勢,④Na、P、Cl符合此規(guī)律,C正確;
①1s22s22p63s23p2符合該排布的為硅元素,②1s22s22p3符合該排布的為氮元素,③1s22s22p2符合該排布的為碳元素,④1s22s22p63s23p4符合該排布的為硫元素,同一周期從左到右,原子半徑逐漸減小,同一主族,從上到下原子半徑逐漸增大,因此原子半徑最大的為①,D正確。
5.“胃舒平”的主要成分是氫氧化鋁,同時含有三硅酸鎂(Mg2Si3O8·nH2O)等化合物。下列敘述中錯誤的是A.鎂元素基態(tài)原子的核外電子排布式是1s22s22p63s2B.鋁元素原子核外共有5種不同運(yùn)動狀態(tài)的電子C.鈉離子半徑比鋁離子半徑大D.金屬鋁與鈉的最高價氧化物對應(yīng)的水化物溶液發(fā)生反應(yīng)的離子方程式 為2Al+2OH-+2H2O=== +3H2↑
解析 鎂元素基態(tài)原子的核外電子排布式是1s22s22p63s2,A正確;鋁元素原子核外共有13種不同運(yùn)動狀態(tài)的電子,B錯誤;鈉離子半徑比鋁離子半徑大,C正確;金屬鋁與鈉的最高價氧化物對應(yīng)的水化物溶液發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Al+2OH-+2H2O=== +3H2↑,D正確。
6.下列敘述錯誤的是A.所有的非金屬元素都在p區(qū)B.磷的價電子排布式為3s23p3C.堿金屬元素具有較小的電負(fù)性D.當(dāng)各原子軌道處于全充滿、半充滿、全空時原子較穩(wěn)定
解析 除氫元素外,所有的非金屬元素都在p區(qū),選項A錯誤;磷的最外層電子數(shù)為5,其價電子排布式為3s23p3,選項B正確;堿金屬極易失去電子,元素的電負(fù)性很小,選項C正確;當(dāng)各原子軌道處于全充滿、半充滿、全空時原子較穩(wěn)定,選項D正確。
7.下列說法正確的是A.HF、HCl、H2S、PH3的穩(wěn)定性依次增強(qiáng)B.在①P、S,②Mg、Ca,③Al、Si三組元素中,每組中第一電離能較大 的元素的原子序數(shù)之和為41C.某主族元素的電離能I1~I(xiàn)7數(shù)據(jù)如表所示(單位:kJ·ml-1),可推測該 元素位于元素周期表第ⅤA族
D.原子半徑由小到大的順序:Mg、Si、N、F
解析 非金屬性越強(qiáng),簡單氫化物越穩(wěn)定,非金屬性F>Cl>S>P,所以HF、HCl、H2S、PH3的穩(wěn)定性依次減弱,故A錯誤;①P、S中由于P原子3p能級半充滿,所以第一電離能較大;②同主族元素自上而下第一電離能逐漸減小,所以Mg、Ca中Mg的第一電離能較大;③同周期元素自左至右,第一電離能呈增大趨勢,所以Al、Si中Si的第一電離能較大,P、Mg、Si的原子序數(shù)之和為15+12+14=41,故B正確;根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知該元素的第三電離能和第四電離能相差較大,所以應(yīng)為第ⅢA族元素,故C錯誤;電子層數(shù)越多原子半徑越大,電子層數(shù)相同核電荷數(shù)越小半徑越大,所以按Mg、Si、N、F的順序,原子半徑由大到小,故D錯誤。
8.基態(tài)原子的價電子排布式為4d105s1的元素應(yīng)在A.s區(qū)、第五周期ⅠA族B.ds區(qū)、第五周期ⅠB族C.d區(qū)、第四周期ⅠB族D.ds區(qū)、第五周期ⅠA族
解析 已知基態(tài)原子的價電子排布式為4d105s1,可知該元素原子核外有5個能層,最外層有1個電子,在周期表中位置為第五周期ⅠB族,屬于ds區(qū)。
解析 1s22s22p63s23p6中每個軌道上都達(dá)到飽和,未成對電子數(shù)為0;1s22s22p63s23p63d54s2中3d軌道上有5個電子未成對,其他軌道上都達(dá)到飽和,未成對電子數(shù)為5;1s22s22p63s23p63d54s1中的3d、4s軌道上各有5、1個未成對電子,未成對電子數(shù)為6;1s22s22p63s23p63d104s1只有4s上有1個電子未成對,未成對電子數(shù)為1。故選C。
9.人們通常將在同一原子軌道上運(yùn)動、自旋狀態(tài)相反的2個電子,稱為“電子對”,將在某一原子軌道上運(yùn)動的單個電子,稱為“未成對電子”。下列基態(tài)原子的電子排布式中,未成對電子數(shù)最多的是A.1s22s22p63s23p6D.1s22s22p63s23p63d104s1
10.下列表達(dá)方式錯誤的是A.四氯化碳的電子式:B.氟化鈉的電子式: C.硫離子的核外電子排布式:1s22s22p63s23p6D.碳-12原子:
解析 四氯化碳的電子式: ,故A錯誤;氟化鈉為離子化合物,電子式: ,故B正確;硫離子的核外電子數(shù)是18,其核外電子排布式為1s22s22p63s23p6,故C正確;在表示原子組成時元素符號的左下角表示質(zhì)子數(shù),左上角表示質(zhì)量數(shù),則碳-12原子可表示為 ,故D正確。
11.科學(xué)研究表明:核外電子的能量不僅與電子所處的電子層、能級有關(guān),還與核外電子的數(shù)目及核電荷數(shù)有關(guān)。氬原子與硫離子的核外電子排布相同,都是1s22s22p63s23p6。下列說法正確的是A.兩粒子的1s能級上電子的能量相同B.兩粒子的3p能級上的電子離核的距離相同C.兩粒子的電子發(fā)生躍遷時,產(chǎn)生的光譜不同D.兩粒子最外層都達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),化學(xué)性質(zhì)相同
解析 雖然電子數(shù)相同,但是核電荷數(shù)不同,所以能量不同,故A錯誤;同是3p能級,氬原子中的核電荷數(shù)較大,對電子的引力大,所以電子離核較近,故B錯誤;電子的能量不同,則發(fā)生躍遷時,產(chǎn)生的光譜不同,故C正確;硫離子是得到電子之后變成這種結(jié)構(gòu),有較強(qiáng)的失電子能力,所以具有很強(qiáng)的還原性,二者化學(xué)性質(zhì)不同,故D錯誤。
12.已知某原子結(jié)構(gòu)示意圖為 ,下列有關(guān)說法正確的是A.結(jié)構(gòu)示意圖中x=4B.該原子的電子排布式為1s22s22p63s23p4C.該原子的電子排布圖為D.該原子結(jié)構(gòu)中共有5個能級上填充有電子
解析 由原子結(jié)構(gòu)示意圖可知,K層電子排滿時為2個電子,故x=2,該元素為硅,故A錯誤;該原子的電子排布式為1s22s22p63s23p2,故B錯誤;硅的電子排布圖為 ,故C錯誤;原子結(jié)構(gòu)中共有1s、2s、2p、3s、3p這5個能級上填充有電子,故D正確。
13.下列說法不正確的是A.某價電子排布式為4f75d16s2的基態(tài)原子,該元素位于周期表中第六周 期ⅢB族B.在元素周期表中,s區(qū)、d區(qū)和ds區(qū)的元素都是金屬元素C.當(dāng)碳原子的核外電子排布由 轉(zhuǎn)變?yōu)? 時,釋放能量,由激發(fā)態(tài)轉(zhuǎn)化成基態(tài)D.非金屬元素形成的共價化合物中,原子的最外層電子數(shù)不一定是2或8
解析 由基態(tài)原子的價電子排布式為4f75d16s2,判斷此元素位于周期表中第六周期ⅢB族,故A正確;s區(qū)的H為非金屬元素,d區(qū)和ds區(qū)的元素包括副族和第Ⅷ族元素,副族和第Ⅷ族元素全部是金屬元素,故B錯誤;碳原子的核外電子排布式為1s22s22p2,該原子處于基態(tài),當(dāng)核外電子排布式為1s22s12p3,該原子處于激發(fā)態(tài),所以由碳原子的核外電子排布由 轉(zhuǎn)變?yōu)? 的過程為由激發(fā)態(tài)轉(zhuǎn)化為基態(tài),故C正確;非金屬元素形成的共價化合物中,原子的最外層電子數(shù)不一定是2或8,故D正確。
14.(1)寫出基態(tài)As原子的核外電子排布式:______________________________________、基態(tài)碳原子的電子排布圖:_____________________,根據(jù)元素周期律,原子半徑Ga_____As(填“大于”或“小于”,下同),第一電離能Ga_____As。
1s22s22p63s23p63d104s24p3(或
[Ar]3d104s24p3)
(2)鎳元素基態(tài)原子的電子排布式為_______________________________,3d能級上的未成對電子數(shù)為_____;C、N、O的第一電離能由大到小的順序為________;電負(fù)性:H、O、S電負(fù)性由大到小的順序是________。B和N相比,電負(fù)性較大的是______;BN中B元素的化合價為______;從電負(fù)性角度分析,C、Si和O元素的非金屬活潑性由強(qiáng)至弱的順序為__________。
1s22s22p63s23p63d84s2(或[Ar]3d84s2)
(3)鉻、銅、鐵、錳等原子的基態(tài)電子排布式分別為_______________________________________________________________________________________________________,氯元素的基態(tài)原子的價電子排布式是_______,與鉻同周期的所有元素的基態(tài)原子中最外層電子數(shù)與鉻原子相同的元素有_______(填元素符號)。
銅:1s22s22p63s23p63d104s1、鐵:1s22s22p63s23p63d64s2、
鉻:1s22s22p63s23p6
錳:1s22s22p63s23p63d54s2
(4)基態(tài)Fe3+的M層電子排布式為__________,基態(tài)鋁原子核外自旋方向相同的電子最多有____個,與鋁同族的第四周期元素原子的價電子排布式為_______,基態(tài)磷原子的核外電子運(yùn)動狀態(tài)共有____種,其價電子排布式為________。在硼、氧、氟、氮中第一電離能由大到小的順序是_____________(用元素符號表示)。
(5)基態(tài)Ge原子的核外電子排布式為[Ar]__________,有______個未成對電子。(6)元素銅與鎳的第二電離能分別為ICu=1 958 kJ·ml-1、INi=1 753 kJ·ml-1,ICu>INi的原因是_________________________________________________。
銅失去的是全充滿的3d10電子,鎳失去的是
(7)C、N、O、Al、Si、Cu是常見的六種元素。①Si位于元素周期表第____周期_____族。②N的基態(tài)原子核外電子排布式為__________;Cu的基態(tài)原子最外層有_____個電子。③用“>”或“<”填空:
(8)O、Na、P、Cl四種元素中電負(fù)性最大的是____(填元素符號),其中P原子的核外電子排布式為_________________________。
1s22s22p63s23p3(或[Ne]3s23p3)
(9)周期表前四周期的元素a、b、c、d、e,原子序數(shù)依次增大。a的核外電子總數(shù)與其周期數(shù)相同,b的價電子層中的未成對電子有3個,c的最外層電子數(shù)為其內(nèi)層電子數(shù)的3倍,d與c同族;e的最外層只有1個電子,但次外層有18個電子。b、c、d中第一電離能最大的是_____(填元素符號),e的價層電子排布圖為________________________。
解析 由原子序數(shù)最小且核外電子總數(shù)與其周期數(shù)相同,確定a為H元素,由價電子層中的未成對電子有3個,確定b為N元素,由最外層電子數(shù)為其內(nèi)層電子數(shù)的3倍,確定c為O元素,由d與c同主族,確定d為S元素,由e的最外層只有1個電子且次外層有18個電子,確定e為Cu元素。N、O同周期第一電離能N>O,O、S同主族,第一電離能O>S,即N、O、S中第一電離能最大的是N元素;Cu的價電子排布式為3d104s1,其價層電子排布圖為 。
(10)①N、Al、Si、Zn四種元素中,有一種元素的電離能數(shù)據(jù)如下,則該元素是_____(填寫元素符號)。
解析 由電離能數(shù)據(jù)可知,該元素呈+3價。
②Ge的最高價氯化物的分子式是_______。
解析 Ge的最高正價為+4價。
③Ge元素可能的性質(zhì)或應(yīng)用有______。A.是一種活潑的金屬元素B.其電負(fù)性大于硫C.其單質(zhì)可作為半導(dǎo)體材料D.其最高價氯化物的沸點低于其溴化物的沸點
解析 Ge位于金屬和非金屬的分界線上,故其可作半導(dǎo)體材料,其氯化物和溴化物均為分子晶體,相對分子質(zhì)量越大,其沸點越高。
15.(1)(2020·南通模擬)鎳、鉑、鑭等過渡金屬單質(zhì)及化合物在醫(yī)療領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用?;鶓B(tài)原子鎳的價電子排布式為_________。
解析 Ni原子核外有28個電子,基態(tài)Ni的核外電子排布式為1s22s22p63s2 3p63d84s2,價電子排布式是3d84s2。
(2)(2020·蘇錫常鎮(zhèn)模擬)銅的化合物具有廣泛的用途。①Cu2+基態(tài)核外電子排布式為__________________________。
[Ar]3d9(或1s22s22p63s23p63d9)
解析 銅原子核外有29個電子,基態(tài)Cu原子的核外電子排布式為1s22s2 2p63s23p63d104s1,Cu2+基態(tài)核外電子排布式為[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9。
②往硫酸銅溶液中加入過量氨水,溶液最終變成深藍(lán)色,繼續(xù)加入乙醇,可析出[Cu(NH3)4]SO4·H2O,N、O、S原子的第一電離能由大到小的順序為________。
解析 同周期元素的第一電離能從左到右呈增大趨勢,同主族從上到下元素的第一電離能逐漸減小,N的2p能級處于半充滿狀態(tài),較穩(wěn)定,N的第一電離能大于同周期相鄰元素,則N、O、S原子的第一電離能由大到小的順序為N>O>S。
(3)(2020·泰州模擬)在HClO4-NaClO4介質(zhì)中,K5[C3+O4W12O36](簡記為C3+W)催化氧化NH2OH的過程如下:
[Ar]3d7(或1s22s22p63s23p63d7)
①C2+基態(tài)核外電子排布式為__________________________。
解析 C原子核外有27個電子,基態(tài)C原子的核外電子排布式為[Ar]3d74s2,C2+基態(tài)核外電子排布式為[Ar]3d7(或1s22s22p63s23p63d7)。
②N、H、O 三種元素的電負(fù)性由小到大的順序為_________。
解析 非金屬性越強(qiáng)電負(fù)性越大,則N、H、O 三種元素的電負(fù)性由小到大的順序為H

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2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)課件 第十二章 第53講 原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì) (含解析):

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