2021高考化学苏教版一轮（江苏专用）教师用书：专题11 第34讲 原子结构与元素的性质 WORD版含解析.docx

1、第34讲原子结构与元素的性质目标要求1.原子核外电子的运动状态：了解有关核外电子运动模型的发展过程，认识核外电子的运动特点。知道电子运动的能量状态具有量子化的特征(能量不连续)，电子可以处于不同的原子轨道，在一定条件下会发生激发与跃迁。知道电子的运动状态(空间分布及能量)可通过原子轨道和电子云模型来描述。2.核外电子排布规律：知道核外电子的能量高低顺序，了解原子核外电子排布的构造原理，认识基态原子中核外电子的排布遵循能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则等。知道136号元素基态原子核外电子的排布。3.核外电子排布与元素周期律(表)、认识原子半径、第一电离能、电负性等元素性质的周期性变化，知道原

2、子核外电子排布呈周期性变化是导致元素性质周期性变化的原因。知道元素周期表中分区、周期和族的元素原子核外电子排布特征，了解元素周期律(表)的应用价值。1电子层、原子轨道(1)电子层(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电子层。通常用K、L、M、N表示，能量依次升高。(2)原子轨道：同一电子层里电子的能量也可能不同，又将其分成不同的原子轨道，通常用s、p、d、f等表示，同一电子层里，各能级的能量按s、p、d、f的顺序依次升高，即：E(s)E(p)E(d)E(f)。电子云轮廓图给出了电子在核外经常出现的区域。这种电子云轮廓图称为原子轨道。原子轨道轨道形状轨道个

3、数s球形1p纺锤形3特别提醒第一电子层(K)，只有s轨道；第二电子层(L)，有s、p两种原子轨道，p轨道上有三个原子轨道px、py、pz，它们具有相同的能量；第三电子层(M)，有s、p、d三种轨道。2基态原子的核外电子排布(1)能量最低原理：即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，即基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序图：注意所有电子排布规则都需要满足能量最低原理。(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

4、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，不能表示为或。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或Ar3d54s1。3基态原子核外电子排布的表示方法价电子排布式是指和化合价有关的电子排布式，不仅和最外层电子有关，也和次外层、倒数第三层有关，元素周期表中元素名称的下面均为价电子排布式，要和简化的核外电子排布式区分开，如GaAr3d104s24p1，价电子排布式为4s24p1。表示方法以硫原子为例电

5、子排布式1s22s22p63s23p4简化电子排布式Ne3s23p4轨道表示式(或电子排布图)外围电子排布式3s23p4理解应用写出下列原子或离子的电子排布式、外围电子轨道表示式、电子占的原子轨道数、未成对电子数。(1)N：_。(2)Cl：_。(3)Fe2：_。(4)Cu：_。(5)Se：_。(6)Br：_。答案(1)1s22s22p353(2)1s22s22p63s23p5(或Ne3s23p5)91(3)1s22s22p63s23p63d6(或Ar3d6)144(4)1s22s22p63s23p63d104s1(或Ar3d104s1)151(5)1s22s22p63s23p63d104s24

6、p4(或Ar3d104s24p4)182(6)1s22s22p63s23p63d104s24p6(或Ar3d104s24p6)180核外电子排布常见错误(1)在写基态原子的轨道表示式时，常出现以下错误：(违反能量最低原理)(违反泡利不相容原理)(违反洪特规则) (违反洪特规则)(2)当出现d轨道时，虽然电子按ns、(n1)d、np的顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把(n1)d放在ns前，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2，而失电子时，却先失4s轨道上的电子，如Fe3：1s22s22p63s23p63d5。(3)注意比较原子核外电子排布式、简化电子排布式、外围电子排布式的区别与

7、联系。如Cu的电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1；简化电子排布式：Ar3d104s1；外围电子排布式：3d104s1。4.电子的跃迁与原子光谱(1)电子的跃迁(2)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。理解应用钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。则元素K的焰色反应呈紫红色，其中紫色对应的辐射波长为_ nm(填字母)。A404.4 B. 553.5 C589.2 D670.8 E766.5答案A(1)2p和3p轨道形状均为纺锤形，能量也相等()(2)2px、2py、2pz的能量相

8、等()(3)铁元素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s23d6()(4)磷元素基态原子的轨道表示式为()(5)电子排布式1s22s22p63s23p10违反了能量最低原理()(6)表示的原子能量处于最低状态()题组一电子排布式、轨道表示式的书写1按要求书写电子排布式或轨道表示式。(1)基态C原子的核外电子排布式为_。(2)基态Ni原子的简化电子排布式为_。(3)基态Cr3的核外电子排布式为_。(4)基态Mn2的核外电子排布式为_。(5)基态钒原子的外围电子轨道表示式为_。(6)基态镓(Ga)原子的电子排布式为_。(7)基态Ni2的外围电子轨道表示式为_。答案(1)1s2

9、2s22p2(2)Ar3d84s2(3)Ar3d3(4)Ar3d5(5)(6)Ar3d104s24p1(7)题组二多种“化学用语”的规范使用2有四种短周期元素，它们的结构、性质等信息如下表所述：元素结构、性质等信息A是短周期中(除稀有气体外)原子半径最大的元素，该元素的某种合金是原子反应堆的导热剂BB与A同周期，其最高价氧化物的水化物呈两性C元素的气态氢化物极易溶于水，可用作制冷剂D是海水中除氢、氧元素外含量最多的元素，其单质或化合物也是自来水生产过程中常用的消毒杀菌剂请根据表中信息填写：(1)A原子的核外电子排布式_。(2)B元素在周期表中的位置_；离子半径：B_(填“大于”或“小于”)A。

10、(3)C原子的轨道表示式是_，其原子核外有_个未成对电子，能量最高的电子为_轨道上的电子，其轨道呈_形。(4)D原子的电子排布式为_，D的结构示意图是_。(5)B的最高价氧化物对应的水化物与A的最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式为_，与D的氢化物的水溶液反应的化学方程式为_。答案(1)1s22s22p63s1(2)第3周期A族小于(3) 32p纺锤(4)1s22s22p63s23p5(或Ne3s23p5)(5)NaOHAl(OH)3=NaAlO22H2O3HClAl(OH)3=AlCl33H2O解析根据题中信息可推出：A为Na，B为Al，C为N，D为Cl。3(1)A元素基态原子的最外层有

11、3个未成对电子，次外层有2个电子，其元素符号为_；其外围电子轨道表示式为_。(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离子的结构示意图为_。(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_，其原子的结构示意图为_。(4)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_。(5)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，核外电子轨道表示式为_。答案(1)N(2)Cl(3)Fe1s22s22p63s23p63d64s

12、2(或Ar3d64s2)(4)Cu1s22s22p63s23p63d104s1(或Ar3d104s1)(5)22p化学用语的规范使用及意义为了书写和学术交流的方便，采用国际统一的符号来表示各个元素。元素符号原子(核素)符号 X代表一个质量数为A、质子数为Z的X原子。原子结构示意图电子式 在元素符号周围用“”或“”表示,原子的最外层电子(外围电子)。电子排布式 根据构造原理表示：能级符号(右上角)数字。轨道表示式 用方框表示原子轨道，用箭头表示电子。用“数字能级符号”表示轨道名称。它们有各自不同的侧重点：(1)结构示意图：能直观地反映核内的质子数和核外的电子层数及各层上的电子数。(2)核组成式：

13、如O，侧重于表示原子核的结构，它能告诉我们该原子核内的质子数和核外电子数以及质量数，但不能反映核外电子的排布情况。(3)电子排布式：能直观地反映核外电子的电子层、原子轨道和各原子轨道上的电子数，但不能表示原子核的情况，也不能表示各个电子的运动状态。(4)轨道表示式：能反应各轨道的能量的高低，各轨道上的电子分布情况及自旋方向。(5)外围电子排布式：如Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，外围电子排布式为3d64s2。外围电子排布式能反映基态原子的电子层数和参与成键的电子数以及最外层电子数。1原子结构与周期表的关系(1)原子结构与周期表的关系(完成下列表格)周期电子层数

14、每周期第一个元素每周期最后一个元素原子序数基态原子的简化电子排布式原子序数基态原子的电子排布式223He2s1101s22s22p63311Ne3s1181s22s22p63s23p64419Ar4s1361s22s22p63s23p63d104s24p65537Kr5s1541s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p66655Xe6s1861s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65 d106s26p6(2)每族元素的外围电子排布特点主族主族AAAA排布特点ns1ns2ns2np1ns2np2主族AAA排布特点ns2np3ns2n

15、p4ns2np50族：He：1s2；其他ns2np6。过渡元素(副族和第族)：(n1)d110ns12。(3)元素周期表的分区与外围电子排布的关系周期表的分区各区外围电子排布特点分区外围电子排布s区ns12p区ns2np16(除He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)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。

16、(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I1I2I3)。理解应用按要求回答下列问题(1)第3周期所有元素的第一电离能(I1)大小顺序为_(用元素符号表示)。(2)Na的逐级电离能中有_次突跃。分别是哪级电离能发生突跃？_、_。(3)F、Cl、Br、I的第一电离能由大到小的顺序为_，电负性由大到小的顺序为_。答案(1)NaAlMgSiSPClAr(2)2I2I1I10I9(3)FClBrIFClBrI4电负性(1)含义：元素的原子在化合物中吸引键合电子能力

17、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作为相对标准，计算得出其他元素的电负性(稀有气体未计)。(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。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。理解应用根据信息回答下列问题：不同元素的原子在分子内吸引电子的能力大小可用数值表示，该数值称为电负性。一般认为：如果两个成键原子间的电负性差值大于1.7，原子之间通常形成离子键；如果两

18、个成键原子间的电负性差值小于1.7，通常形成共价键。下表是某些元素的电负性值：元素符号LiBeBCOFNaAlSiPSCl电负性值1.01.52.02.53.54.00.91.51.82.12.53.0(1)通过分析电负性值的变化规律，确定Mg元素的电负性值的最小范围_。(2)请归纳元素的电负性和金属性、非金属性的关系是_。(3)推测AlF3、AlCl3、AlBr3是离子化合物还是共价化合物：AlF3_，AlCl3_，AlBr3_。答案(1)0.91.5(2)非金属性越强，电负性越大；金属性越强，电负性越小(3)离子化合物共价化合物共价化合物5对角线规则在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主

19、族元素的有些性质是相似的，如。理解应用根据对角线规则，Be、Al元素最高价氧化物对应水化物的性质相似，它们都具有_性，其中Be(OH)2显示这种性质的离子方程式是_、_。答案两Be(OH)22H=Be22H2OBe(OH)22OH=BeO2H2O(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)C、N、O、F四种元素第一电离能从大到小的顺序是NOFC()(3)正三价阳离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5的元素在周期表中位于族()(4)外围电子排布式为4s24p3的元素位于第4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(

20、)(6)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()(7)外围电子排布式为5s25p1的元素位于第5周期A族，是s区元素()1(2020大连模拟)表1是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别代表一种化学元素。试回答下列问题：表1(1)元素p为26号元素，请写出其基态原子电子排布式：_。(2)h的单质在空气中燃烧发出耀眼的白光，请用原子结构的知识解释发光的原因：_。(3)o、p两元素的部分电离能数据如表2：元素电离能/kJmol1opI1717759I21 5091 561I33 2482 957表2比较两元素的I2、I3可知，气态o2再失去一

21、个电子比气态p2再失去一个电子难。对此，你的解释是_。(4)第3周期8种元素单质熔点高低的顺序如图1所示，其中电负性最大的是_(填图1中的序号)。(5)表1中所列的某主族元素的电离能情况如图2所示，则该元素是_(填元素符号)。答案(1)1s22s22p63s23p63d64s2(或Ar3d64s2)(2)电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以光(子)的形式释放能量(3)Mn2的3d轨道电子排布为半充满状态，比较稳定(4)2(5)Al解析(2)h为Mg元素，Mg单质在空气中燃烧发出耀眼的白光，电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时以光(子)的形式释放能量。(3)o元素为Mn，其基态原

22、子电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，Mn2的基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，其3d能级为半充满状态，相对比较稳定，当其失去第3个电子时比较困难，而Fe2的基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d6，其3d能级再失去一个电子即为半充满状态，故其失去第3个电子比较容易。(4)第3周期8种元素分别为钠、镁、铝、硅、磷、硫、氯、氩，其单质中钠、镁、铝形成金属晶体，熔点依次升高；硅形成原子晶体；磷、硫、氯、氩形成分子晶体，且常温下磷、硫为固体，氯气、氩为气体，8种元素熔点最低的为氩，其次为氯，其中电负性最大的为氯。(5)由图可知，该元素的电离能I4

23、远大于I3，故为第A族元素，应为Al。2(2019无锡模拟)明代宋应星所著天工开物中已经记载了我国古代用炉甘石(主要成分为ZnCO3)和煤冶锌工艺，锌的主要用途是制造锌合金和作为其他金属的保护层。回答下列问题：(1)Zn基态原子核外电子排布式为_。(2)硫酸锌溶于氨水形成Zn(NH3)4SO4溶液。与SO互为等电子体的阴离子化学式为_(写出一种)。氨的热稳定性强于膦(PH3)，原因是_。(3)黄铜是由铜和锌所组成的合金，元素铜与锌的第一电离能分别为ICu746 kJmol1，IZn906 kJmol1，ICuCZn解析(1)Zn是30号元素。位于元素周期表第4周期B族，故其基态原子核外电子排布

24、式为1s22s22p63s23p63d104s2(或Ar3d104s2)。(2)SO为5原子32个价电子微粒，故与其互为等电子体的阴离子有PO、ClO等。氮元素的非金属性强于磷元素，故氨的热稳定性比膦强。(3)Cu与Zn的第一电离能分别为ICu746 kJmol1，IZn906 kJmol1，ICuCZn。一、江苏试题组合12019江苏，21A(1)Cu2基态核外电子排布式为_。答案Ar3d9或(1s22s22p63s23p63d9)22018江苏，21(2)Fe2基态核外电子排布式为_。答案Ar3d6(或1s22s22p63s23p63d6)32017江苏，21(A)(1)Fe3基态核外电子

25、排布式为_。答案Ar3d5(或1s22s22p63s23p63d5)42016江苏，21(A)(1)Zn2基态核外电子排布式为_。答案1s22s22p63s23p63d10(或Ar3d10)52015江苏，21(A)(1)Cr3基态核外电子排布式为_。答案1s22s22p63s23p63d3(或Ar3d3)62017江苏，21(A)(3)C、H、O三种元素的电负性由小到大的顺序为_。答案HCINi的原因是_。(4)2016全国卷，37(2)节选根据元素周期律，第一电离能Ga_As(填“大于”或“小于”)。答案(1)大于Zn核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子(2)O(3)铜失去的是全充满的3

26、d10电子，镍失去的是4s1电子(4)小于5电负性(1)2019全国卷，35(4)节选NH4H2PO4中，电负性最高的元素是_。(2)2016全国卷，37(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_。(3)2015全国卷，37(1)改编O、Na、P、Cl四种元素中电负性最大的是_(填元素符号)。答案(1)O(2)OGeZn(3)O6原子半径或离子半径(1)2019全国卷35，(3)比较离子半径：F_O2(填“大于”“等于”或“小于”)。(2)2018全国卷，35(2)Li与H具有相同的电子构型，r(Li)小于r(H)

27、，原因是_。(3)2016全国卷，37(2)节选根据元素周期律，原子半径Ga_As。(填“大于”或“小于”)答案(1)小于(2)Li核电荷数较大(3)大于7对角线规则2019全国卷，35(1)在周期表中，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”)。答案Mg相反1已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42。X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。X跟Y可形成化合物X2Y3, Z元素可以形成负一价离子。请回答下列问题：(1)X元素原子基态时的电子排布式为_，该元素的符号为_。(2)Y元素原子的

28、外围电子的轨道表示式为_，该元素的名称是_。(3)比较X的氢化物与同族第2、3周期元素所形成的氢化物稳定性_。答案(1)1s22s22p63s23p63d104s24p3As(2) 氧(3)NH3PH3AsH3解析考查核外电子排布式、轨道表示式及氢化物稳定性的比较。由X原子的4p轨道上有3个未成对电子，可知X为As，原子序数为33；Y原子的2p轨道上有2个未成对电子，则Y为1s22s22p2(碳元素)或1s22s22p4(氧元素)，若Y为碳元素，碳元素原子序数为6，则Z元素原子序数为3，是锂元素，锂元素不能形成负一价离子，所以Y为氧元素，原子序数为8；Z为氢元素，氢元素可形成负一价离子。2(2

29、020南京月考)Na、Cu、O、Si、S、Cl是常见的六种元素。(1)Na位于元素周期表第_周期_族；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)用“”或“”填空：第一电离能离子半径熔点酸性Si_SO2_NaNaCl_SiH2SO4_HClO4答案(1)3A21s22s22p63s23p2或Ne3s23p2 (2)3已知：AF都是周期表中前四周期的元素，它们的原子序数依次增大。其中A、C原子的L层有2个未成对电子。D与E同主族，D的二价阳离子与C的阴离子具有相同的电子层结构。F3的M层3d轨道电子为半充满状态。请根据以上信息，回答下列问题：(1)A、B、C的电负性

30、由小到大的顺序为_(用元素符号表示)。(2)D元素的原子核外共有_种不同运动状态的电子、_种不同能级的电子。(3)写出E的基态原子的电子排布式：_。(4)F和X(质子数为25)两元素的部分电离能数据列于下表：比较两元素的I2、I3可知，气态X2再失去一个电子比气态F2再失去一个电子难。对此，你的解释是_。元素XF电离能/kJmol1I1717759I21 5091 561I33 2482 957答案(1)CNO2Mg2(5)Mg22Cl2H2OMg(OH)2Cl2H2(6)d3d64s23Fe22Fe(CN)63=Fe3Fe(CN)62解析根据信息可以推断A为H元素，B为C元素，C为N元素， D为O元素、E为Mg元素、F为Cl元素，G为K元素，H为Fe元素。