2023版高三一輪總復(fù)習(xí)化學(xué)魯科版教案：第4章 第20講 原子結(jié)構(gòu) (基礎(chǔ)課)

1、PAGE PAGE 11第20講原子結(jié)構(gòu) (基礎(chǔ)課)1.了解元素、核素和同位素的含義。2.了解原子的構(gòu)成，了解原子序數(shù)、核電荷數(shù)、質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)、核外電子數(shù)以及它們之間的相互關(guān)系。3.了解核外電子排布規(guī)律，掌握原子或離子結(jié)構(gòu)示意圖。4.了解原子核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、能級(jí)分布和排布原理，能正確書寫136號(hào)元素原子核外電子、價(jià)層電子的電子排布式和軌道表示式(又稱電子排布圖)。原子結(jié)構(gòu)同位素1原子構(gòu)成(1)原子符號(hào)與構(gòu)成eq avs4al(原子,oal(A,Z)X)eq blcrc (avs4alco1(原子核blcrc (avs4alco1(質(zhì)子Z個(gè)決定元素的種類,中子AZ個(gè)f(在質(zhì)子數(shù)確定后,決定

2、原子種類)同位素),核外電子Z個(gè)最外層電子數(shù)決定元素的化學(xué)性質(zhì))(2)粒子中的“各數(shù)”間的關(guān)系質(zhì)量關(guān)系：質(zhì)量數(shù)(A)質(zhì)子數(shù)(Z)中子數(shù)(N)。電性關(guān)系eq blcrc (avs4alco1(原子oal(A,Z)X：核外電子數(shù)質(zhì)子數(shù)Z,核電荷數(shù)原子序數(shù),陰離子oal(A,Z)Xn：核外電子數(shù)Zn,陽離子oal(A,Z)Xn：核外電子數(shù)Zn)2元素、核素、同位素(1)“三素”關(guān)系及含義(2)幾種重要的核素及其應(yīng)用核素eq oal(235, 92)Ueq oal(14, 6)Ceq oal(2,1)Heq oal(3,1)Heq oal(18, 8)O用途核燃料用于考古斷代制氫彈示蹤原子(3)氫元素

3、的三種核素eq oal(1,1)H：用字母H表示，名稱為氕，不含中子。eq oal(2,1)H：用字母D表示，名稱為氘或重氫，含1個(gè)中子。eq oal(3,1)H：用字母T表示，名稱為氚或超重氫，含2個(gè)中子。(1)原子(即核素)的相對(duì)原子質(zhì)量一個(gè)原子(即核素)的質(zhì)量與一個(gè)12C質(zhì)量的eq f(1,12)的比值。一種元素有幾種同位素，就有幾種不同核素的相對(duì)原子質(zhì)量。(2)元素的相對(duì)原子質(zhì)量是按該元素各種天然同位素原子所占的原子百分比算出的平均值。如：Ar(Cl)Ar(35Cl)a%Ar(37Cl)b%。(3)核素的近似相對(duì)原子質(zhì)量質(zhì)量數(shù)。(4)元素的近似相對(duì)原子質(zhì)量A1a%A2b%1下列說法正確

4、的是_(填序號(hào))。(1)任何原子都有質(zhì)子、中子和電子(2)質(zhì)子數(shù)相同的粒子相應(yīng)的元素一定是同一種元素(3)任何陰、陽離子中均含有電子(4)一種元素可以有多種核素，也可能只有一種核素，有多少種核素就有多少種原子(5)核聚變?nèi)鏴q oal(2,1)Heq oal(3,1)Heq oal(4,2)Heeq oal(1,0)n，因?yàn)橛行铝Ｗ由桑栽撟兓腔瘜W(xué)變化(6)H2、D2、HD均為氫元素的不同單質(zhì)，三者屬于同素異形體答案(4)2(2021湖北?？?eq oal(14, 6)C的衰變反應(yīng)為eq oal(14, 6)Ceq oal(14, Z)Xeq oal( 0,1)e，其半衰期(反應(yīng)物的量被

5、消耗到其初始量的一半需要的時(shí)間)為5730年。下列說法正確的是()A.eq oal(14, 6)C與eq oal(14, Z)X互為同位素B.eq oal(14, 6)C與eq oal(14, Z)X的中子數(shù)相同C.eq oal(12, 6)C和eq oal(14, 6)C的價(jià)層軌道電子數(shù)相差2D某考古樣品中eq oal(14, 6)C的量應(yīng)為其11460年前的eq f(1,4)DA.Z7，eq oal(14, 6)C與eq oal(14, Z)X質(zhì)子數(shù)不相同，不互為同位素，A錯(cuò)誤；B.eq oal(14, 6)C與eq oal(14, Z)X的中子數(shù)分別為1468、1477，中子數(shù)不同，B錯(cuò)

6、誤；C.eq oal(12, 6)C和eq oal(14, 6)C的核外電子數(shù)均為6，核外電子排布相同，價(jià)層軌道電子數(shù)相同，C錯(cuò)誤；D.根據(jù)半衰期的定義，某考古樣品中eq oal(14, 6)C的量應(yīng)為其5730年前的eq f(1,2)，為5730211460年前的eq f(1,4)，D正確。3某元素的一種同位素X原子的質(zhì)量數(shù)為A，含N個(gè)中子，它與1H原子構(gòu)成HmX分子，在a g HmX中所含原子的物質(zhì)的量為_，所含中子的物質(zhì)的量為_，所含質(zhì)子數(shù)為(設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)_，所含電子數(shù)為_。答案eq f(a,Am)(m1) moleq f(a,Am)N moleq f(a,Am)(mAN

7、)NAeq f(a,Am)(mAN)NA4H、D、T形成的氫氣分子有_；H、D、T與16O、17O可形成的水分子有_種；其中相對(duì)分子質(zhì)量相同的有_；這些水分子的物理性質(zhì)_，化學(xué)性質(zhì)_。答案H2、D2、T2、HD、HT、DT12HT16O與Deq oal(16,2)O、HT17O與Deq oal(17,2)O、HD16O與Heq oal(17,2)O、HD17O與Deq oal(16,2)O不同幾乎相同5現(xiàn)有下列9種粒子：eq oal(1,1)H、eq oal(2,1)H、eq oal(13, 6)C、eq oal(14, 6)C、eq oal(14, 7)N、eq oal(56,26)Fe2、

8、eq oal(56,26)Fe3、eq oal(16, 8)O2、eq oal(16, 8)O3。按要求完成以下各題：(1)eq oal(1,1)H、eq oal(2,1)H分別是氫元素的一種_，它們互稱為_。(2)互為同素異形體的粒子是_。(3)eq oal(56,26)Fe2的中子數(shù)為_，核外電子數(shù)為_。(4)上述9種粒子中有_種核素，含有_種元素。答案(1)核素同位素(2)eq oal(16, 8)O2和eq oal(16, 8)O3(3)3024(4)75(1)求一定質(zhì)量的某物質(zhì)中粒子數(shù)的思維模板物質(zhì)的質(zhì)量eq o(,sup9(摩爾質(zhì)量來自質(zhì)量數(shù))物質(zhì)的量eq o(,sup9(一個(gè)分子

9、或離子中含某粒子個(gè)數(shù))指定粒子的物質(zhì)的量eq o(,sup9(NA)粒子數(shù)(2)“三同”比較同位素同素異形體同分異構(gòu)體研究對(duì)象核素原子單質(zhì)化合物“同”含義質(zhì)子數(shù)相同元素相同分子式相同“異”含義中子數(shù)不同性質(zhì)不同結(jié)構(gòu)不同核外電子排布1電子層、能級(jí)和原子軌道電子層KLMN能級(jí)1s2s、2p3s、3p、3d4s、4p、4d、4f原子軌道數(shù)目11341359135716最多容納電子數(shù)目2818322原子軌道的形狀、數(shù)目及能量關(guān)系(1)軌道形狀eq blcrc (avs4alco1(s電子的原子軌道呈球形對(duì)稱,p電子的原子軌道呈啞鈴形)(2)s、p、d、f能級(jí)上原子軌道數(shù)目依次為1、3、5、7，其中np

10、x、npy、npz三個(gè)原子軌道在三維空間相互垂直，各能級(jí)的原子軌道半徑隨電子層數(shù)(n)的增大而增大。(3)能量關(guān)系eq blcrc (avs4alco1(相同電子層上原子軌道能量的高低：,nsnpndnf,形狀相同的原子軌道能量的高低：,1s2s3s4s,同一電子層內(nèi)形狀相同而伸展方向不同,的原子軌道的能量相等，如2px、2py、2pz,軌道的能量相同)3原子核外電子排布規(guī)律(1)一般規(guī)律(2)能量最低原理：在不違背泡利不相容原理的前提下，核外電子在各個(gè)原子軌道上的排布方式應(yīng)使整個(gè)原子體系的能量最低。構(gòu)造原理：隨著原子序數(shù)的遞增，基態(tài)原子的“外層電子”按照一定的方向依次排布在各原子軌道上。其排

11、布順序?yàn)?s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p，總之：填充順序?yàn)閚s(n2)f(n1)dnp。(3)泡利不相容原理：一個(gè)原子軌道中最多只能容納兩個(gè)電子，且這兩個(gè)電子的自旋狀態(tài)不同。如2s的2個(gè)電子可表示為，不可表示為。(4)洪特規(guī)則：對(duì)于基態(tài)原子，核外電子在能量相同的原子軌道上排布時(shí)，將盡可能分占不同的原子軌道并且自旋狀態(tài)相同。如2p3的電子排布圖為，不能表示為或。特例：當(dāng)能量相同的原子軌道在全充滿(p6、d10、f14)、半充滿(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)狀態(tài)時(shí)，體系的能量最低。如24Cr的基態(tài)原子電子排布式為1s22s22p63s23

12、p63d54s1，而不是1s22s22p63s23p63d44s2。(1)基態(tài)原子核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是不相同的，核外有n個(gè)電子，就有n種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的電子。(2)一個(gè)原子軌道若有2個(gè)電子且自旋狀態(tài)相反，這2個(gè)電子稱為成對(duì)電子，即電子對(duì)。(3)一個(gè)原子軌道若有1個(gè)電子，這個(gè)電子稱為未成對(duì)電子，即單電子。4基態(tài)原子核外電子排布的表示方法表示方法以硫原子為例原子結(jié)構(gòu)示意圖電子排布式1s22s22p63s23p4簡(jiǎn)化電子排布式Ne3s23p4軌道表示式(電子排布圖)價(jià)層電子排布式3s23p45基態(tài)與激發(fā)態(tài)原子光譜(1)基態(tài)原子(處于最低能量狀態(tài)的原子)發(fā)生電子的躍遷形成激發(fā)態(tài)。(2)不同元素原子的電子

13、發(fā)生躍遷時(shí)會(huì)吸收或釋放不同的光，可以用光譜儀攝取各種元素原子的吸收光譜或發(fā)射光譜，總稱原子光譜。核外電子排布規(guī)律及表示1下列電子排布圖正確且所表示的元素原子的能量處于最低狀態(tài)的是()C根據(jù)洪特規(guī)則，選項(xiàng)A中2p能級(jí)的3個(gè)電子應(yīng)分別占據(jù)3個(gè)2p原子軌道，而且自旋狀態(tài)相同，不符合題意；選項(xiàng)B中的2s能級(jí)的電子發(fā)生躍遷，是激發(fā)態(tài)，不符合題意；選項(xiàng)C中基態(tài)碳原子的電子是按照泡利不相容原理和洪特規(guī)則排布的，符合題意；選項(xiàng)D中的2s能級(jí)的電子發(fā)生躍遷，原子屬于激發(fā)態(tài)，不符合題意。2下列說法正確的是()A基態(tài)原子電子能量的高低順序?yàn)镋(1s)E(2s)E(2px)E(2py)E(2pz)B電子排布式(22T

14、i)1s22s22p63s23p10違反了能量最低原理C磷元素基態(tài)原子的電子排布圖為DN的價(jià)層電子排布圖違反了洪特規(guī)則答案D3(1)A元素基態(tài)原子的最外層有3個(gè)未成對(duì)電子，次外層有2個(gè)電子，其元素符號(hào)為_；其價(jià)層電子排布圖為_。(2)B元素的負(fù)一價(jià)離子和C元素的正一價(jià)離子的電子層結(jié)構(gòu)都與氬相同，B的元素符號(hào)為_，C的結(jié)構(gòu)示意圖為_。(3)D元素的正三價(jià)離子的3d能級(jí)為半充滿，D的元素符號(hào)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_。(4)E元素基態(tài)原子的M層全充滿，N層沒有成對(duì)電子且只有一個(gè)未成對(duì)電子，E的元素符號(hào)為_，其基態(tài)原子的電子排布式為_。(5)F元素的原子最外層電子排布式

15、為nsnnpn2，則n_；原子中能量最高的是_電子，核外電子排布圖為_。(6)G基態(tài)原子L層中p軌道電子數(shù)是s軌道電子數(shù)的2倍，則G的價(jià)層電子排布式為_。(7)H的基態(tài)原子4s和3d軌道電子半充滿，則H的外圍電子排布圖為_，未成對(duì)電子數(shù)為_。解析(1)A元素基態(tài)原子的電子排布圖由題意可寫成：，則該元素核外有7個(gè)電子，為氮元素，其元素符號(hào)為N。(2)B、C的電子層結(jié)構(gòu)都與Ar相同，即核外都有18個(gè)電子，則B為17號(hào)元素Cl，C為19號(hào)元素K。(3)D元素原子失去2個(gè)4s電子和1個(gè)3d電子后變成3價(jià)離子，其原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，即26號(hào)元素鐵。(4)E元

16、素的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1，故E為Cu。(5)F元素最外層電子排布式為2s22p4。(6)G基態(tài)原子的L層電子排布式為 2s22p4，也是價(jià)層電子排布式。(7)H基態(tài)原子的外圍電子排布式為3d54s1，為Cr；其未成對(duì)電子數(shù)為6。答案(1)N(2)Cl (3)Fe1s22s22p63s23p63d64s2(或Ar3d64s2) (4)Cu1s22s22p63s23p63d104s1(或Ar3d104s1)(5)22p(6)2s22p4(7) 6表示電子排布的兩類化學(xué)用語(1)電子排布式eq blcrc (avs4alco1(核外電子排布式，如Fe：Ar3d

17、64s2,價(jià)層或外圍電子排布式，如Fe：,3d64s2)(2)eq avs4al(軌道表,示式又,稱電子,排布圖)eq blcrc (avs4alco1(核外電子軌道表示式，如N：, ,價(jià)層電子或外圍電子軌道,表示式，如N：, )注意：上述兩類化學(xué)用語還應(yīng)注意是原子還是離子，對(duì)于陽離子，先失去最外層電子再失去次外層的電子，如Fe2的電子排布式為Ar3d6。當(dāng)出現(xiàn)d軌道時(shí)，雖然電子按ns、(n1)d、np的順序填充，但在書寫電子排布式時(shí)，仍把(n1)d放在ns前。p、d、f軌道處于半充滿、全充滿和全空時(shí)原子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，能量低。電子躍遷與原子光譜4(雙選)硅原子的電子排布式由1s22s22p63s2

18、3p2轉(zhuǎn)變?yōu)?s22s22p63s13p3，下列有關(guān)該過程的說法正確的是()A硅原子由基態(tài)轉(zhuǎn)化為激發(fā)態(tài)，這一過程吸收能量B硅原子由激發(fā)態(tài)轉(zhuǎn)化為基態(tài)，這一過程釋放能量C硅原子處于激發(fā)態(tài)時(shí)的能量高于基態(tài)時(shí)的能量D轉(zhuǎn)化后硅原子與基態(tài)磷原子的電子層結(jié)構(gòu)相同，化學(xué)性質(zhì)相同AC該過程硅原子由基態(tài)轉(zhuǎn)化為激發(fā)態(tài)，這一過程吸收能量，則其處于激發(fā)態(tài)時(shí)的能量高于基態(tài)時(shí)的能量，故A、C項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；轉(zhuǎn)化后硅原子與基態(tài)磷原子的電子層結(jié)構(gòu)不相同，因?yàn)榛鶓B(tài)磷原子的最外層電子排布式為3s23p3，化學(xué)性質(zhì)也不相同，D項(xiàng)錯(cuò)誤。5從電子躍遷的角度，說明節(jié)日煙花呈現(xiàn)不同顏色光的原理為_。答案吸收能量后，電子從激發(fā)態(tài)向基態(tài)發(fā)生躍

19、遷，躍遷時(shí)以不同顏色光的形式釋放出不同能量1(2021河北選擇性考試，T5)用中子轟擊eq oal(N,Z)X原子產(chǎn)生粒子(即氦核eq oal(4,2)He)的核反應(yīng)為eq oal(N,Z)Xeq oal(1,0)neq oal(7,P)Yeq oal(4,2)He。已知元素Y在化合物中呈1價(jià)。下列說法正確的是()AH3XO3可用于中和濺在皮膚上的NaOH溶液BY單質(zhì)在空氣中燃燒的產(chǎn)物是Y2O2CX和氫元素形成離子化合物D6Y和7Y互為同素異形體A根據(jù)元素Y在化合物中呈1價(jià)及eq oal(N,Z)Xeq oal(1,0)neq oal(7,P)Yeq oal(4,2)He可知，X為B元素、Y為

20、Li元素。H3BO3為弱酸，可用于中和濺在皮膚上的NaOH溶液，A正確；鋰單質(zhì)在空氣中燃燒的產(chǎn)物是Li2O，B錯(cuò)誤；硼元素與氫元素可形成多種共價(jià)化合物，如B2H6、B4H10等，C錯(cuò)誤；同素異形體是指由同一種元素組成的不同形態(tài)的單質(zhì)，故6Y和7Y不互為同素異形體，二者互為同位素，D錯(cuò)誤。2(2021河北選擇性考試T17節(jié)選)KH2PO4晶體具有優(yōu)異的非線性光學(xué)性能。我國(guó)科學(xué)工作者制備的超大KH2PO4晶體已應(yīng)用于大功率固體激光器，填補(bǔ)了國(guó)家戰(zhàn)略空白?；卮鹣铝袉栴}：(1)在KH2PO4的四種組成元素各自所能形成的簡(jiǎn)單離子中，核外電子排布相同的是_(填離子符號(hào))。(2)原子中運(yùn)動(dòng)的電子有兩種相反的自旋狀態(tài)，若一種自旋狀態(tài)用eq f(1,2)表示，與之相反的用eq f(1,2)表示，稱為電子的自旋磁量子數(shù)。對(duì)于基態(tài)的磷原子，其價(jià)層電子自旋磁量子數(shù)的代數(shù)和為_。解析(1)H、O、P、K四種元素各自所能形成的簡(jiǎn)單離子中P3、K的核外電子排布相同。(2)基態(tài)磷原子的價(jià)層電子排布式為3s23p3，其中3s軌道中自旋磁量子數(shù)的代數(shù)和為0,3p軌道中3個(gè)電子自旋方向相同，所以代數(shù)和為eq f(3,2)或e