2018届高三化学(人教版)一轮复习选修3第1节原子结构与性质Word版含答案.pdf

选修选修 3物质结构与性质物质结构与性质第一节第一节原子结构与性质原子结构与性质考纲定位1.了解原子核外电子的运动状态、排布原理和能级分布，能正确书写 136 号元素原子核外电子、价电子的电子排布式和轨道表达式。2.了解电离能的含义，并能用以说明元素的某些性质。3.了解电子在原子轨道之间的跃迁及简单应用。4.了解电负性的概念，并能用以说明元素的某些性质。考点 1|原子核外电子排布基础知识整合1能层、能级和原子轨道能层KLMN能级1s2s、2p3s、3p、3d4s、4p、4d、4f原子轨道数目11341359135716最多容纳电子数目2818322.原子轨道的形状、数目及能量关系(1)轨道形状Error!Error!(2)s、p、d、f 能级上原子轨道数目依次为 1、3、5、7，其中 npx、npy、npz三个原子轨道在三维空间相互垂直，各能级的原子轨道半径随能层数(n)的增大而增大。(3)能量关系Error!Error!3原子核外电子排布规律(1)能量最低原理：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，简称能量最低原理。构造原理：原子的核外电子在填充原子轨道时，随着原子核电荷数的递增，原子核每增加一个质子，原子核外便增加一个电子，这个电子大多是按着能级的能量由低到高的顺序依次填充的，填满一个能级再填一个新能级，这种规律称为构造原理。构造原理示意图：(2)泡利原理：在一个原子轨道里，最多只能容纳 2 个电子，且它们的自旋状态相反。(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。注：洪特规则特例：当能量相同的原子轨道在全充满(p6、d10、f14)、半充满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)状态时，体系的能量最低。如24Cr 的基态原子电子排布式为 1s22s22p63s23p63d54s1，而不是 1s22s22p63s23p63d44s2。4电子的跃迁与原子光谱(1)电子的跃迁基态激发态：当基态原子的电子吸收能量后，电子会从低能级跃迁到较高能级，变成激发态原子。激发态基态：激发态原子的电子从较高能级跃迁到较低能级时会释放出能量。(2)原子光谱：不同元素的原子发生电子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。包括吸收光谱和发射光谱。用原子光谱的特征谱线可以鉴定元素，称为光谱分析。应用体验写出下列原子或离子的电子排布式价电子排布图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：_。提示(1)1s22s22p3 53(2)1s22s22p63s23p5或 Ne3s23p5 考点多维探究角度 1核外电子排布的表示1(高考组合题)(1)(2016全国乙卷)基态 Ge 原子的核外电子排布式为 Ar_，有_个未成对电子。(2)(2016全国甲卷)镍元素基态原子的电子排布式为_，3d 能级上的未成对电子数为_。(3)(2015全国卷)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用_形象化描述。在基态14C 原子中，核外存在_对自旋相反的电子。(4)(2014全国卷)基态 Fe 原子有_个未成对电子。Fe3的电子排布式为_。(5)(2013全国卷)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_。(6)(2012全国卷)Se 原子序数为_，其核外 M 层电子的排布式为_。(7)(2016江苏高考)Zn2基态核外电子排布式为_。(8)(2015海南高考)钒在元素周期表中的位置为_，其价层电子排布图为_。(9)(2015上海高考)Mg 原子核外电子排布式为_；Ca 原子最外层电子的能量_Mg 原子最外层电子的能量(选填“低于”、“高于”或“等于”)。答案(1)3d104s24p22(2)Ar3d84s2或 1s22s22p63s23p63d84s22(3)电子云2(4)4Ar3d5或 1s22s22p63s23p63d5(5)M94(6)343s23p63d10(7)Ar3d10 或 1s22s22p63s23p63d10(8)第四周期B 族(9)1s22s22p63s2高于2完成下列化学用语(1)Cr 原子的核外电子排布式_，外围电子排布式_，原子结构示意图_，价电子排布图_。(2)Cu2的核外电子排布式_，离子结构示意图_。(3)As 的核外电子排布式_，原子结构示意图_价，价电子排布图_。(4)Co 的外围电子排布式_，外围电子排布图_。答案(1)1s22s22p63s23p63d54s13d54s1描述核外电子排布的两种化学用语(1)电子排布式Error!Error!注意：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正确，1s22s22p63s23p64s23d6错误。角度 2根据核外电子的排布特点推断元素3(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_；其价层电子排布图为_。(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，核外电子排布图为_。解析(1)A 元素基态原子的电子排布图由题意可写成：则该元素核外有 7 个电子，为氮元素，其元素符号为 N。(2)B、C的电子层结构都与 Ar 相同，即核外都有 18 个电子，则 B 为 17 号元素 Cl，C 为 19 号元素 K。(3)D 元素原子失去 2 个 4s 电子和 1 个 3d 电子后变成3 价离子，其原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d64s2即 26 号元素铁。(4)E 元素的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s1故 E 为 Cu。(5)F 最外层电子排布式为 2s22p4。答案(1)N(2)Cl(3)Fe1s22s22p63s23p63d64s2或 Ar3d64s2 (4)CuAr3d104s1(5)22p4(2016四川高考改编)M、R、X、Y 为原子序数依次增大的短周期主族元素，Z 是一种过渡元素。M 基态原子 L 层中 p 轨道电子数是 s 轨道电子数的 2 倍，R是同周期元素中最活泼的金属元素，X 和 M 形成的一种化合物是引起酸雨的主要大气污染物，Z 的基态原子 4s 和 3d 轨道半充满。请回答下列问题：(1)写出 M、R 的价电子排布式：M_、R_。(2)写出 X、Y 的价电子排布图：X_、Y_。(3)写出 Z 的核外电子排布式_，Z 的核外未成对电子数为_。解析根据题目给出的 M、R 和 X 的信息确定，M 是氧元素，R 是钠元素，X 是硫元素。根据 M、R、X、Y 为原子序数依次增大的短周期主族元素确定 Y 是氯元素。根据 Z 的基态原子 4s 和 3d 轨道半充满，则 Z 元素原子的核外有 24 个电子，它是铬元素。答案(1)2s22p43s1(3)Ar3d54s16根据电子排布推断元素的思维模板分析题意确定元素完成题中问题确定 能层电子数能级电子数原子轨道电子数其他特征等角度 3电子跃迁与原子光谱5下列原子的电子跃迁能释放光能形成发射光谱的是()【导学号：95812282】A1s22s22p63s21s22s22p63p2B1s22s22p33s11s22s22p4C1s22s21s22s12p1D1s22s22p 1s22s22p1 x1 yBA 项，吸收光能，形成吸收光谱；B 项，由激发态基态，释放光能，形成发射光谱；C 项，形成吸收光谱；D 项，2px与 2py能量相同，不属于电子跃迁。6从电子跃迁的角度指出焰色反应呈现不同颜色光的原理是_。答案吸收能量后，电子从激发态向基态发生跃迁，跃迁时以不同颜色光的形式释放出不同能量基态、激发态及光谱示意图考点 2|原子结构与元素的性质基础知识整合1元素周期表的结构与性质特点分区元素分布外围电子排布元素性质特点s 区A 族、A 族ns12除氢外都是活泼金属元素p 区A 族A 族、0族ns2np16(He 除外)最外层电子参与反应(0 族元素一般不考虑)d 区B 族B 族、族(n1)d19ns12(Pd 除外)d 轨道也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.原子半径(1)影响因素Error!Error!(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)定义：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叫做第一电离能。(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。同种元素的逐级电离能逐渐增大，即 I1I2I3。不同能层的逐级电离能发生突跃。如 Na 的 I1I2。(3)电离能的 3 个重要应用判断元素的金属性和非金属性强弱。I1越大，元素的非金属性越强，I1越小，元素的金属性越强。判断元素在化合物中的化合价。如 K：I1I2I3表明 K 原子易失去 1 个电子形成1 价阳离子。判断元素核外电子的分层排布情况。如 Li：I1I2I3表明 Li 原子核外的三个电子排布在两个能层(K、L)上，且最外层上只有一个电子。注意：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。4电负性(1)概念用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。(2)意义电负性越大，其原子在化合物中吸引电子的能力越强。利用电负性的大小可以判断元素的金属性和非金属性的强弱。如电负性最大的元素为氟元素。(3)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)。(4)变化规律金属元素的电负性一般较小，非金属元素的电负性一般较大，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。(5)电负性的一般应用判断元素金属性、非金属性强弱。电负性越大，非金属性越强，金属性越弱。判断化学键的类型。一般认为：如果两种成键原子间的电负性差值大于1.7，通常形成离子键，若差值小于 1.7，通常形成共价键。判断元素在化合物中的价态。共价化合物中，成键元素电负性大的表现负价。如 ClO2中氯呈4 价。(6)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。应用体验1第四周期中，未成对电子数最多的元素是_(填名称)。(1)它位于_族。(2)核外电子排布式是_。(3)它有_个能层，_个能级，_种运动状态不同的电子。(4)价电子排布式_，价电子排布图_。(5)属于_区。提示铬(1)B(2)1s22s22p63s23p63d54s1(3)4724(4)3d54s1(5)d2(1)第三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)C、N、O、F 的电负性大小顺序为_，第一电离能大小顺序为_。(4)F、Cl、Br、I 的第一电离能大小顺序为_，电负性大小顺序为_。提示(1)NaAlMgSiSPClAr(2)2I2I1I10I9(3)CNOFCONClBrIFClBrI考点多维探究角度 1原子结构与元素周期表的关系1某元素 X 的原子核外电子排布式为 Ar3d64s2，则元素 X 位于_周期_族_区，其外围电子排布图_，X3的核外电子排布式为_，从原子结构的角度解释 X3比 X2稳定的理由是_。答案第四dAr3d5X3的 3d 轨道为半充满状态，能量低稳定2(2017信阳模拟)A、B、C 三种短周期元素，它们的原子序数依次增大。A元素原子的核外 p 电子数比 s 电子数少 1；B 元素原子核外有 4 种能级，且全部充满电子；C 元素的主族序数与周期数的差为 4。(1)A 的基态原子中能量最高的电子，其电子云在空间有_个方向，原子轨道呈_形。(2)某同学推断 B 基态原子的核外电子排布为该同学所画的电子排布图违背了_。(3)C 位于_族_区，价电子排布式为_。解析根据题意可知 A 为 N，B 为 Mg，C 为 Cl。答案(1)3哑铃(2)泡利原理(3)Ap3s23p5角度 2元素周期律(电离能、电负性、原子半径)3(高考组合题)(1)(2016全国乙卷)Zn、Ge、O 电负性由大至小的顺序是_。(2)(2016全国甲卷)元素铜与镍的第二电离能分别为：ICu1 958 kJmol1、INi1 753 kJmol1，ICuINi的原因是_。(3)(2016全国丙卷)根据元素周期律，原子半径 Ga_As，第一电离能Ga_As。(填“大于”或“小于”)(4)(2013全国卷)F、K、Fe、Ni 四种元素中第一电离能最小的是_(填元素符号)。(5)(2013浙江高考)N、Al、Si、Zn 四种元素中，有一种元素的电离能数据如下：电离能I1I2I3I4Im/(kJmol1)5781 8172 74511 578则该元素是_(填写元素符号)。基态锗(Ge)原子的电子排布式是_。Ge 的最高价氯化物分子式是_。该元素可能的性质或应用有_。A是一种活泼的金属元素B其电负性大于硫C其单质可作为半导体材料D其最高价氯化物的沸点低于其溴化物的沸点解析(5)I4I3，所以该元素原子最外层有 3 个电子，为 Al。Ge 是A 族元素，最高价氯化物分子式是 GeCl4，Ge 位于金属与非金属交界处，可作半导体材料。答案(1)OGeZn(2)铜失去的是全充满的 3d10电子，镍失去的是 4s1电子(3)大于小于(4)K(5)Al1s22s22p63s23p63d104s24p2或 Ar3d104s24p2GeCl4CD4根据表中所列五种元素的第一至第四电离能数据(单位：kJmol1)，回答下列问题：【导学号：95812283】元素代号I1I2I3I4Q2 0804 0006 1009 400R5004 6006 9009 500S7401 5007 70010 500T5801 8002 70011 600U4203 1004 4005 900(1)在元素周期表中，最可能处于同一族的是_(填字母，下同)。AQ 和 RBS 和 TCT 和 UDR 和 T ER 和 U(2)下列离子的氧化性最弱的是_。AS2BR2CT3DU(3)下列元素中，化学性质和物理性质最像 Q 元素的是_。A硼 B铍 C氦 D氢(4)每种元素都出现相邻两个电离能的数据相差较大的情况，这一事实从一个侧面说明：_，如果 U 元素是短周期元素，你估计它的第 2 次电离能突跃数据将发生在失去第_个电子时。(5)如果 R、S、T 是同周期的三种主族元素，则它们的原子序数由小到大的顺序是_，其中_元素的第一电离能异常高的原因是_。解析(1)由表中数据可确定 R 与 U 的最外层有一个电子，最可能处于同一族。(2)还原性越强，越易失电子，电离能越小，相应离子的氧化性越弱。(3)Q 的四级电离能没有突变，属于性质稳定的稀有气体元素。(4)相邻两个电离能数据相差较大，说明各层电子能量不同，电子是分层排布的。答案(1)E(2)D(3)C(4)电子分层排布，各能层能量不同10(5)RSI1(Na)，但活泼性 NaMg。(2)第二、三、四周期的同周期主族元素，A 族(ns2np0)和A 族(ns2np3)，因p 轨道处于全空或半充满状态，比较稳定，所以其第一电离能大于同周期相邻的A 族和A 族元素，如第一电离能 MgAl，PS。(3)同一周期中 0 族元素的 I1最大，但非金属性和金属性均很弱。(4)不能将电负性 1.8 作为划分金属和非金属的绝对标准。(5)共价化合物中，两种元素电负性差值越大，它们形成共价键的极性就越强。(6)同周期稀有气体元素的第一电离能最大，但电负性不是最小。角度 3“位构性”的综合判断6(2017双鸭山模拟)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 元素正三价离子的 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。【导学号：95812284】(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其电负性大于磷C其原子半径大于锗D其第一电离能小于硒(6)活泼性：D_Al(填“”或“B；一般情况下同一周期的元素，原子序数越大，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 NOAl，I1(Mg)I1(Al)，因为 Mg 的 3p 轨道处于全空，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)NO镁原子的 3p 轨道处于全空，比较稳定，而铝原子 3p 轨道只有一个电子，不稳定7(2017青岛模拟)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：_。解析根据题意可知 A 为 C，B 为 N，C 为 O，D 为 Mg，E 为 Ca，F 为Fe。答案(1)CNO(2)124(3)1s22s22p63s23p64s2课堂小结反馈达标 11 全新理念探究高考明确考向1一组判断，展示高考易误点(1)在原子中第 n 能层容纳的电子数一定是 2n2。()(2)在原子中第 n 能层电子占有的轨道数最多为 n2。()(3)同一原子中的 npx与 npy轨道形状相同，半径相同且在空间相互垂直。()(4)违背了泡利原理。()(5)违背了洪特规则。()(6)同周期元素，从左到右第一电离能有增大的趋势故第一电离能 CNPNaNa(5)氮氮的 2p 轨道为半充满状态，能量低较稳定，难失去电子