2022屆高考化學(xué)（蘇教版）全程復(fù)習(xí)（選修）《原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)》

●考綱研讀1．認(rèn)識(shí)原子核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，了解電子云、電子層、電子軌道的含義；2．了解多電子原子核外電子分層排布遵循的原理；3．了解元素電離能的含義，并用以說(shuō)明元素的某些性質(zhì)；4．了解電負(fù)性的概念，知道元素的性質(zhì)與電負(fù)性的關(guān)系?！窨记橥肝鲈诰C合題中考查常見(jiàn)原子核外電子排布以及利用電離能判斷元素的性質(zhì)及遞變規(guī)律，在選擇題中考查電離能、電負(fù)性與元素性質(zhì)的關(guān)系。1.電子層2.原子軌道(1)原子軌道：表達(dá)電子在空間里經(jīng)常出現(xiàn)的電子云區(qū)域。(2)原子軌道的形狀：s能級(jí)的原子軌道是

，p能級(jí)的原子軌道是

。電子層一二三四五六七……符號(hào)KLMNOPQ……最多電子數(shù)28183250……球形的紡錘形(3)各能級(jí)的原子軌道數(shù)：(4)關(guān)系①每一個(gè)能層中，能級(jí)符號(hào)的順序是

。②任一能層的能級(jí)總是從

能級(jí)開(kāi)始，且能級(jí)數(shù)＝

。③以s、p、d、f……排序的各能級(jí)可容納的最多電子數(shù)為2×1、2×3、2×5、2×7……。能級(jí)nsnpndnf原子軌道數(shù)1357ns、np、nd、nf……s該能層的序數(shù)1.原子核外電子排布原理(1)能量最低原理：原子的核外電子排布遵循構(gòu)造原理，使整個(gè)原子的能量處于最低狀態(tài)。(2)泡利原理：1個(gè)原子軌道里最多容納2個(gè)電子，且自旋方向相反。(3)洪特規(guī)則：電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí)，總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道，且自旋方向相同。(4)特例：有少數(shù)元素的基態(tài)原子的電子排布對(duì)于構(gòu)造原理有1個(gè)電子的偏差。因?yàn)槟芰肯嗤脑榆壍涝谌錆M(如P6和d10)、半充滿(如p3和d5)和全空(如p0和d0)狀態(tài)時(shí)，體系的能量較低，原子較穩(wěn)定。2．電子排布式(1)隨著原子核電荷數(shù)的遞增，絕大多數(shù)元素的原子核外電子的排布將遵循1s2s2p3s3p

3d4p

4d5p6s……即ns<(n－2)f<(n－1)d<np，這個(gè)排布順序稱為構(gòu)造原理。4s5s(2)電子排布式：用數(shù)字在能級(jí)符號(hào)右上角標(biāo)明該能級(jí)上排布的電子數(shù)。舉例：氧的電子排布式：

，鈉的電子排布式：

，鐵的電子排布式：

。1s22s22p41s22s22p63s11s22s22p63s23p63d64s21.每周期開(kāi)始價(jià)電子排布式為

，每周期結(jié)尾價(jià)電子排布式

。(第一周期除外)2．元素周期系的周期不是單調(diào)的，隨周期序數(shù)的遞增每一周期里元素的數(shù)目遞增，金屬元素?cái)?shù)目也遞增。ns1ns2np6周期一二三四五六七元素?cái)?shù)目28818183232(？)金屬元素?cái)?shù)目023141530？3.元素的分區(qū)分區(qū)s區(qū)p區(qū)d區(qū)ds區(qū)f區(qū)分布ⅠA、ⅡAⅢA～零族ⅢB～第ⅧⅠB、ⅡB鑭系，錒系價(jià)電子排布ns1、ns2ns2np1～6(n－1)d1－9ns2(n－1)d10ns1～21.元素的第一電離能(1)概念：處于

失去一個(gè)電子，生成＋1價(jià)氣態(tài)基態(tài)陽(yáng)離子所需要的最低能量。(2)符號(hào)：I1，單位為

。(3)元素第一電離能的意義：元素的第一電離能可以衡量元素的原子

。第一電離能數(shù)值越小，原子越易失去一個(gè)電子，該元素的金屬性越強(qiáng)；反之第一電離能數(shù)值越大，原子越難失去一個(gè)電子?；鶓B(tài)的氣態(tài)原子kJ/mol失去一個(gè)電子的難易程度(4)第一電離能與原子核外電子排布第一電離能的變化與元素原子的核外電子排布有關(guān)。通常情況下，當(dāng)原子核外電子排布在能量相等的軌道上形成全空(p0、d0、f0)、半滿(p3、d5、f7)和全滿(p6、d10、f14)的結(jié)構(gòu)時(shí)，原子的能量較低，該元素具有較大的第一電離能。如磷的第一電離能比硫大，Mg的第一電離能比Al大，還有Be>B，N>O。2．元素的電負(fù)性(1)概念：用來(lái)描述不同元素的原子對(duì)鍵合電子吸引力的大小。(2)電負(fù)性的意義：電負(fù)性越大的原子，對(duì)鍵合電子的引力越大，非金屬性

。故電負(fù)性的大小可用來(lái)衡量元素

。(3)電負(fù)性大小的標(biāo)準(zhǔn)以氟的電負(fù)性為

和鋰的電負(fù)性為1.0作為相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)。(4)電負(fù)性的應(yīng)用①判斷元素的金屬性和非金屬性的強(qiáng)弱：非金屬的電負(fù)性>1.8；金屬的電負(fù)性<1.8；類金屬的電負(fù)性在1.8左右，它們既有金屬性又有非金屬性。越強(qiáng)非金屬性和金屬性的強(qiáng)弱4.0②判斷化學(xué)鍵的類型：元素的電負(fù)性差值大于1.7，它們之間通常形成離子鍵；元素的電負(fù)性差值小于1.7，它們之間通常形成共價(jià)鍵。1．核外電子的運(yùn)動(dòng)特征(1)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理說(shuō)明電子的核外運(yùn)動(dòng)核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的形象化描述——電子云：電子在原子核外高速運(yùn)動(dòng)，像帶負(fù)電的“云霧”籠罩在原子核的周?chē)藗冃蜗蟮匕阉凶鲭娮釉?。電子云?shí)際上是對(duì)電子在原子核外空間某處出現(xiàn)的概率多少的形象化描述。(2)對(duì)電子云圖的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)①電子云圖中的每個(gè)小黑點(diǎn)并不代表一個(gè)電子，只是代表電子曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)一次。②小黑點(diǎn)的疏密程度表示電子在核外出現(xiàn)概率的大小，點(diǎn)疏的地方表示電子在那里出現(xiàn)的概率小，點(diǎn)密的地方表示電子在那里出現(xiàn)的概率大。③離核越近，電子出現(xiàn)的概率越大，電子云越密集。2．基態(tài)原子核外電子排布的表示(1)依據(jù)①能量最低原理：原子核外電子的排布遵循構(gòu)造原理能使整個(gè)原子的能量處于最低狀態(tài)，簡(jiǎn)稱能量最低原理。②泡利不相容原理：1個(gè)原子軌道里最多只能容納2個(gè)電子且自旋方向相反。③洪特規(guī)則：當(dāng)電子排布在同一能層的不同軌道時(shí)，總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道且自旋方向相同；洪特規(guī)則特例：當(dāng)p、d、f軌道填充的電子數(shù)為全空、半充滿或全充滿時(shí)，原子處于較穩(wěn)定的狀態(tài)。即p0、d0、f0、p3、d5、f7、p6、d10、f14時(shí)是較穩(wěn)定狀態(tài)。(2)電子在軌道中填充的順序1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p。(3)表現(xiàn)形式①電子排布式：在能級(jí)符號(hào)的右上方用數(shù)字表示該能級(jí)上排布的電子數(shù)目的式子。如：氯原子的電子排布式為1s22s22p63s23p5或[Ne]3s23p5。②軌道表示式：表示電子所處軌道及自旋狀態(tài)的式子。如：7N的軌道表示式為：4．第一電離能、電負(fù)性的遞變規(guī)律(1)第一電離能的遞變規(guī)律①同一周期內(nèi)，隨著原子序數(shù)的遞增，原子半徑逐漸變小，原子核對(duì)核外電子的吸引越來(lái)越強(qiáng)，元素原子越來(lái)越難失電子，故元素的第一電離能呈增大趨勢(shì)。②同一主族元素，從上到下，隨著核電荷數(shù)的遞增，電子層數(shù)逐漸增多，原子半徑逐漸增大，原子核對(duì)核外電子的吸收越來(lái)越弱，元素原子越來(lái)越易失電子，故元素的第一電離能越來(lái)越小。注意：半充滿(如ⅤA族元素)、全充滿(如ⅡA族元素)、全空狀態(tài)穩(wěn)定，第一電離能較高。如：Be、N、Mg、P反常。(2)電負(fù)性隨元素周期表的變化規(guī)律①同周期：從左到右，元素電負(fù)性由小到大(稀有氣體除外)。②同主族：從上到下，元素電負(fù)性由大到小。由以上規(guī)律得出：元素周期表中，右上角氟元素的電負(fù)性最大，左下角銫元素的電負(fù)性最小(放射性元素除外)。[例1]根據(jù)下列敘述，寫(xiě)出元素名稱，畫(huà)出原子結(jié)構(gòu)示意圖，并寫(xiě)出核外電子排布式及價(jià)電子(或最外層電子)的軌道表示式。(1)A元素原子核外M層電子數(shù)是L層電子數(shù)的一半：__________________；(2)B元素原子的最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的1.5倍：__________________；(3)C元素的單質(zhì)在常溫下可與水劇烈反應(yīng)，產(chǎn)生的氣體能使帶火星的木條復(fù)燃：__________________；(4)D元素的次外層電子數(shù)是最外層電子數(shù)的1/4：____________________；(5)1～36號(hào)元素原子核外電子排布中未成對(duì)電子數(shù)最多：____________________。[解析](1)據(jù)題意可知A元素原子的L層電子數(shù)為8，M層電子數(shù)為4，為硅。(2)最外層電子數(shù)比次外層電子數(shù)多，則一定為第二周期元素，據(jù)題意B為硼。(3)常溫下能與水劇烈反應(yīng)生成O2，則C為氟。A、B、C、D、E代表5種元素。請(qǐng)?zhí)羁眨?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_(kāi)_______；(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_(kāi)_______，C的元素符號(hào)為_(kāi)_______；(3)D元素的正三價(jià)離子的3d亞層為半充滿，D的元素符號(hào)為_(kāi)_______，其基態(tài)原子的電子排布式為_(kāi)_______；(4)E元素基態(tài)原子的M層全充滿，N層沒(méi)有成對(duì)電子，只有一個(gè)未成對(duì)電子，E的元素符號(hào)為_(kāi)_______，其基態(tài)原子的電子排布式為_(kāi)___________________。[解析](1)根據(jù)A元素基態(tài)原子的最外層有3個(gè)未成對(duì)電子，次外層有兩個(gè)電子，可推知該元素是氮元素，符號(hào)為N。(2)根據(jù)B、C元素的離子的電子層結(jié)構(gòu)與氬相同，可推知B為氯(Cl)，C為鉀(K)。(3)因D元素的正三價(jià)離子的3d亞層為半充滿，可知D為鐵元素(Fe)，其基態(tài)原子的排布式為1s22s22p63s23p63d64s2。(4)E元素基態(tài)原子的M層全充滿，N層沒(méi)有成對(duì)電子，只有一個(gè)未成對(duì)電子，推知E為銅，基態(tài)原子的電子排布式為：1s22s22p63s23p63d104s1[答案](1)N

(2)Cl

K

(3)Fe1s22s22p63s23p63d64s2(4)Cu

1s22s22p63s23p63d104s1[例2](2010·安徽理綜，25)X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的四種常見(jiàn)元素，其相關(guān)信息如下表：元素相關(guān)信息XX的基態(tài)原子核外3個(gè)能級(jí)上有電子，且每個(gè)能級(jí)上的電子數(shù)相等Y常溫常壓下，Y單質(zhì)是淡黃色固體，常在火山口附近沉積ZZ和Y同周期，Z的電負(fù)性大于YWW的一種核素的質(zhì)量數(shù)為63，中子數(shù)為34(1)Y位于元素周期表第________周期第________族，Y和Z的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的酸性較強(qiáng)的是________(寫(xiě)化學(xué)式)。(2)XY2是一種常用的溶劑，XY2的分子中存在________個(gè)σ鍵。在H－Y、H－Z兩種共價(jià)鍵中，鍵的極性較強(qiáng)的是________，鍵長(zhǎng)較長(zhǎng)的是________。(3)W的基態(tài)原子核外電子排布式是____________。W2Y在空氣中煅燒生成W2O的化學(xué)方程式是__________________。(4)處理含XO、YO2煙道氣污染的一種方法，是將其在催化劑作用下轉(zhuǎn)化為單質(zhì)Y。已知：[解析]通過(guò)圖表中的信息，不難推斷出，X為碳，Y為硫，Z為氯，W為銅。(2)分子的極性取決于形成分子的兩元素的電負(fù)性，要是電負(fù)性相差越大，則分子極性越大；鍵長(zhǎng)越長(zhǎng)，則氫化物的穩(wěn)定性越弱。(4)將題中的兩個(gè)熱化學(xué)方程式①②進(jìn)行恰當(dāng)?shù)淖冃?，將②式反?xiě)，然后再與①式×②相加，故ΔH3＝－ΔH2＋2ΔH1＝－270kJ·mol－1。(4)SO2(g)＋2CO(g)===S(s)＋2CO2(g)ΔH＝－270kJ·mol－1(2009·寧夏)[化學(xué)——選修物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)]已知X、Y和Z三種元素的原子序數(shù)之和等于42。X元素原子的4p軌道上有3個(gè)未成對(duì)電子，Y元素原子的最外層2p軌道上有2個(gè)未成對(duì)電子。X跟Y可形成化合物X2Y3，Z元素可以形成負(fù)一價(jià)離子。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)X元素原子基態(tài)時(shí)的電子排布式為_(kāi)_______，該元素的符號(hào)是________；(2)Y元素原子的價(jià)層電子的軌道表示式為_(kāi)_______，該元素的名稱是________；(3)X與Z可形成化合物XZ3，該化合物的空間構(gòu)型為_(kāi)_______；(4)已知化合物X2Y3在稀硫酸溶液中可被金屬鋅還原為XZ3，產(chǎn)物還有ZnSO4和H2O，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是____________________________。(5)比較X的氫化物與同族第二、第三周期元素所形成的氫化物穩(wěn)定性、沸點(diǎn)高低并說(shuō)明理由________________________。[解析]X元素原子基態(tài)電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3，是砷元素(As)，Y元素原子基態(tài)電子排布式為1s22s22p4，是氧元素(O)，Z的原子序數(shù)為42－33－8＝1，是氫元素(H)。[答案](1)1s22s22p63s23p63d104s24p3

As(3)三角錐形(4)As2O3＋6Zn＋6H2SO4===2AsH3↑＋6ZnSO4＋3H2O(5)穩(wěn)定性：NH3>PH3>AsH3，因?yàn)殒I長(zhǎng)越短，鍵能越大，化合物越穩(wěn)定；沸點(diǎn)：NH3>AsH3>PH3，NH3可以形成分子間氫鍵，沸點(diǎn)最高，AsH3相對(duì)分子質(zhì)量比PH3大，分子間作用力大，因而AsH3的沸點(diǎn)比PH3高。[答案]C2．(2008·高考海南卷)在基態(tài)多電子原子中，關(guān)于核外電子能量的敘述錯(cuò)誤的是 (

)A．最易失去的電子能量最高B．電離能最小的電子能量最高C．p軌道電子能量一定高于s軌道電子能量D．在離核最近區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)的電子能量最低[解析]原子在反應(yīng)中失去的電子應(yīng)是離核最遠(yuǎn)的外層電子，其能量最高，A正確；B項(xiàng)，電離能最小的電子離原子核最遠(yuǎn)，受原子核的吸引力最小，能量最高，B正確；處于高能層中的s軌道電子的能量要比處于較低能層中p軌道電子的能量高，C錯(cuò)誤；能量越低的電子盡量排布在離原子核越近的軌道上，D正確。[答案]C3．下列各原子或離子的電子排布式錯(cuò)誤的是(

)A．Si

1s2s22p2

B．O2－

1s22s22p6C．Na＋

1s22s22p6

D．Al

1s22s22p63s23p1[解析]Si原子的核外有14個(gè)電子，電子排布式為1s22s22p63s23p2。[答案]A4．下列說(shuō)法中正確的是 (

)A．處于最低能量的原子叫做基態(tài)原子B．3p2表示3p能級(jí)有兩個(gè)軌道C．同一原子中，1s、2s、3s電子的能量逐漸減小D．同一原子中，2p、3p、4p能級(jí)的軌道數(shù)依次增多[解析]3p2表示3p軌道上有2個(gè)電子，同一原子中，1s、2s、3s電子能量依次升高，同一原子中，2p、3p、4p能級(jí)的軌道數(shù)一樣。[答案]A5．(1)原子核外電子排布的軌道能量順序，實(shí)質(zhì)是各軌道能量高低，若以E表示某軌道的能量，下列能量大小順序中正確的是________。A．E(3s)>E(2s)>E(1s)B．E(3s)>E(3p)>E(3d)C．E(4f)>E(4s)>E(3d)(2)寫(xiě)出下列粒子的最低能量狀態(tài)的電子排布式：①19K：________________________。②23V：________________________。[答案](1)A

(2)1s22s22p63s23p64s11s22s22p63s23p63d34s2(3)最低能量狀較高能量狀吸收N原子2p軌道半充滿，能量低6．(2008·上海)四種短周期元素的性質(zhì)或結(jié)構(gòu)信息如下表。請(qǐng)根據(jù)信息回答下列問(wèn)題。元素ABCD性質(zhì)或結(jié)構(gòu)信息室溫下單質(zhì)呈粉末狀固體，加熱易熔化單質(zhì)在氧氣中燃燒，發(fā)出明亮的藍(lán)紫色火焰單質(zhì)常溫，常壓下是氣體，能溶于水原子