高考化學 考點57 原子結構與元素的性質學案（含解析）

考點57原子結構與元素的性質一、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，核外電子的能量是不同的，按照電子的能量差異將其分成不同能層。通常用K、L、M、N、O、P、Q……表示相應的第一、二、三、四、五、六、七……能層，能量依次升高。各能層最多可容納的電子數為2n2。（2）能級：同一能層里的電子的能量也可能不同，又將其分成不同的能級，通常用s、p、d、f等表示，同一能層里，各能級的能量按s、p、d、f的順序升高，即：E(s)<E(p)<E(d)<E(f)。（3）能層、能級與原子軌道關系能層(n)能級最多容納電子數序數符號符號原子軌道數各能級各能層一K1s122二L2s1282p36三M3s12183p363d510四N4s12324p364d5104f714………………n…………2n2（4）原子軌道：表示電子在原子核外的一個空間運動狀態(tài)。電子云輪廓圖給出了電子在核外經常出現的區(qū)域，這種電子云輪廓圖也就是軌道的形象化描述。（5）原子軌道的能量關系2．基態(tài)原子的核外電子排布（1）能量最低原理：電子優(yōu)先占有能量低的軌道，然后依次進入能量較高的軌道，使整個原子的能量處于最低狀態(tài)。如圖為構造原理示意圖，亦即基態(tài)原子核外電子在原子軌道上的排布順序圖：（2）泡利原理每個原子軌道里最多只能容納2個電子，且自旋狀態(tài)相反。如2s軌道上的電子排布為，不能表示為。（3）洪特規(guī)則當電子排布在同一能級的不同軌道時，基態(tài)原子中的電子總是優(yōu)先單獨占據一個軌道，且自旋狀態(tài)相同。如2p3的電子排布為，不能表示為或。洪特規(guī)則特例：當能量相同的原子軌道在全充滿(p6、d10、f14)、半充滿(p3、d5、f7)或全空(p0、d0、f0)狀態(tài)時，體系的能量最低，這一點違反了洪特規(guī)則，可看成洪特規(guī)則的特例。如24Cr的電子排布式：1s22s22p63s23p63d54s1(3d5、4s1均為半充滿穩(wěn)定狀態(tài))；29Cu的電子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1(3d10為全充滿穩(wěn)定狀態(tài)，4s1為半充滿穩(wěn)定狀態(tài))。（4）核外電子排布的表示方法①核外電子排布式：按電子排入各能層中各能級的先后順序，用數字在能級符號右上角標明該能級上排布的電子數的式子。如Cu：1s22s22p63s23p63d104s1，其簡化電子排布式為[Ar]3d104s1。②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)原子的能層數和參與成鍵的電子數以及最外層電子數。③電子排布圖：方框表示原子軌道，用“↑”或“↓”表示自旋方向不同的電子，按排入各能層中的各能級的先后順序和在軌道中的排布情況書寫。例如：S的電子排布圖為核外電子排布圖能直觀地反映出原子的核外電子的自旋情況以及成對電子對數和未成對的單電子數。3．電子躍遷與原子光譜（1）原子的狀態(tài)①基態(tài)原子：處于最低能量的原子。②激發(fā)態(tài)原子：基態(tài)原子的電子吸收能量后，從低能級躍遷到高能級狀態(tài)的原子。（2）原子光譜：不同元素的原子發(fā)生電子躍遷時會吸收或釋放不同的光，用光譜儀記錄下來便得到原子光譜。利用原子光譜的特征譜線可以鑒定元素，稱為光譜分析。（3）基態(tài)、激發(fā)態(tài)及光譜示意圖易錯警示：（1）當出現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正確，Fe：1s22s22p63s23p64s23d6錯誤。（2）由于能級交錯，3d軌道的能量比4s軌道的能量高，排電子時先排4s軌道再排3d軌道，而失電子時，卻先失4s軌道上的電子。（3）書寫軌道表示式時，空軌道不能省略。如C的軌道表示式為，而不是。（4）注意比較原子核外電子排布式、簡化電子排布式、原子外圍電子排布式的區(qū)別與聯系。如Cu的電子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1；簡化電子排布式：[Ar]3d104s1；外圍電子排布式：3d104s1。二、原子結構與元素性質1．原子結構與周期表的關系（1）原子結構與周期的關系周期能層數每周期第一種元素每周期最后一種元素電子最大容量原子序數基態(tài)原子的電子排布式原子序數基態(tài)原子的電子排布式一111s121s22二23[He]2s1101s22s22p68三311[Ne]3s1181s22s22p63s23p68四419[Ar]4s1361s22s22p63s23p63d104s24p618五537[Kr]5s1541s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p618六655[Xe]6s1861s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s26p632每周期第一種元素的最外層電子的排布式為ns1。每周期結尾元素的最外層電子排布式除He為1s2外，其余為ns2np6。氦原子核外只有2個電子，只有1個s軌道，還未出現p軌道，所以第一周期結尾元素的電子排布跟其他周期不同。（2）每族元素的價電子排布特點①主族主族IAIIAIIIAIVA排布特點ns1ns2ns2np1ns2np2主族VAVIAVIIA……排布特點ns2np3ns2np4ns2np5……②0族：He：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)與價電子排布的關系①周期表的分區(qū)②各區(qū)元素化學性質及原子最外層電子排布特點分區(qū)元素分布價電子排布元素性質特點s區(qū)第ⅠA族、第ⅡA族ns1~2除氫外都是活潑金屬元素；通常是最外層電子參與反應p區(qū)第ⅢA族~第ⅦA族、0族ns2np1~6(除He外)通常是最外層電子參與反應d區(qū)第ⅢB族~第ⅦB族、第Ⅷ族(n?1)d1~9ns1~2(除鈀外)d軌道可以不同程度地參與化學鍵的形成ds區(qū)第ⅠB族、第ⅡB族(n?1)d10ns1~2金屬元素f區(qū)鑭系、錒系(n?2)f0~14(n?1)d0~2ns2鑭系元素化學性質相近，錒系元素化學性質相近③根據元素金屬性與非金屬性可將元素周期表分為金屬元素區(qū)和非金屬元素區(qū)(如下圖)，處于金屬與非金屬交界線(又稱梯形線)附近的非金屬元素具有一定的金屬性，又稱為半金屬或準金屬，但不能叫兩性非金屬。2．元素周期律（1）原子半徑①影響因素②變化規(guī)律元素周期表中的同周期主族元素從左到右，原子半徑逐漸減小；同主族元素從上到下，原子半徑逐漸增大。（2）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化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的最低能量，符號：I1，單位：kJ·mol?1。②規(guī)律a．同周期：第一種元素的第一電離能最小，最后一種元素的第一電離能最大，總體呈現從左到右逐漸增大的變化趨勢。第二、三、四周期的同周期主族元素，第ⅡA族(ns2np0)和第ⅤA族(ns2np3)，因p軌道處于全空或半充滿狀態(tài)，比較穩(wěn)定，所以其第一電離能大于同周期相鄰的ⅢA和ⅥA族元素，如第一電離能Mg>Al，P>S。b．同族元素：從上至下第一電離能逐漸減小。c．同種原子：隨著電子的逐個失去，陽離子所帶的正電荷數越來越多，再失去電子需克服的電性引力越來越大，消耗的能量越來越大，逐級電離能越來越大(即I1<I2<I3……)。③電離能的四個應用a．判斷元素金屬性的強弱電離能越小，金屬越容易失去電子，金屬性越強；反之越弱。b．判斷元素的化合價如果某元素的In＋1?In，則該元素的常見化合價為＋n，如鈉元素I2?I1，所以鈉元素的化合價為＋1。c．判斷核外電子的分層排布情況多電子原子中，元素的各級電離能逐漸增大，有一定的規(guī)律性。當電離能的變化出現突躍時，電子層數就可能發(fā)生變化。d．反映元素原子的核外電子排布特點同周期元素從左向右，元素的第一電離能并不是逐漸增大的，當元素的核外電子排布是全空、半充滿和全充滿狀態(tài)時，第一電離能就會反常的大。（3）電負性①含義用來描述不同元素的原子對鍵合電子吸引力的大小。電負性越大的原子，對鍵合電子的吸引力越大。②標準以氟的電負性為4.0和鋰的電負性為1.0作為標準，得出了各元素的電負性。③規(guī)律同一周期，從左至右，電負性逐漸增大，同一主族，從上至下，電負性逐漸減小。④電負性四個方面的應用a．確定元素類型(電負性>1.8，為非金屬元素；電負性<1.8，為金屬元素)。b．確定化學鍵類型(兩成鍵元素電負性差值>1.7，為離子鍵；兩成鍵元素電負性差值<1.7，為共價鍵)。c．判斷元素價態(tài)正、負(電負性大的元素呈現負價，電負性小的元素呈現正價)。d．電負性是判斷元素金屬性和非金屬性強弱的重要參數之一(表征原子得電子能力強弱)。（4）對角線規(guī)則在元素周期表中，某些主族元素與右下方的主族元素的有些性質是相似的，如：易錯警示（1）金屬活動性順序與元素相應的電離能大小順序不完全一致，故不能根據金屬活動性順序表判斷電離能的大小。（2）不能將電負性1.8作為劃分金屬和非金屬的絕對標準。（3）共價化合物中，兩種元素電負性差值越大，它們形成共價鍵的極性就越強。（4）同周期元素，從左到右，非金屬性越來越強，電負性越來越大，第一電離能總體呈增大趨勢?？枷蛞辉雍送怆娮优挪寂c表示方法典例1（1）處于一定空間運動狀態(tài)的電子在原子核外出現的概率密度分布可用形象化描述。在基態(tài)14C原子中，核外存在對自旋相反的電子。

（2）基態(tài)Fe原子有個未成對電子，Fe3+的電子排布式為。

（3）Cu+基態(tài)核外電子排布式為

。

（4）基態(tài)硅原子中，電子占據的最高能層符號為，該能層具有的原子軌道數為，電子數為。

【答案】（1）電子云2（2）41s22s22p63s23p63d5（3）[Ar]3d10或1s22s22p63s23p63d10（4）M94【解析】（1）核外電子出現的概率密度可以用電子云表示；根據14C的核外電子排布式1s22s22p2，可知1s22s2上存在兩對自旋相反的電子。（2）基態(tài)Fe原子的電子排布式為[Ar]3d64s2，外圍電子軌道表示式為，故基態(tài)Fe原子的未成對電子數為4；Fe3+的電子排布式為[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5。（3）Cu原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1，則Cu+的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10。（4）基態(tài)Si原子的電子排布式為1s22s22p63s23p2，電子占據的最高能層為第三層，符號為M，該能層原子軌道總數=1(3s軌道)+3(3p軌道)+5(3d軌道)=9，電子數為4。1．下列說法正確的是A．原子核外電子排布式為1s2的原子與原子核外電子排布式為1s22s2的原子化學性質相似B．Zn2＋的最外層電子排布式為3s23p63d10C．基態(tài)銅原子的最外層電子排布圖：D．基態(tài)碳原子的最外層電子排布圖：【答案】B【解析】原子核外電子排布式為1s2的元素為He，原子核外電子排布式為1s22s2的元素為Be，He的性質穩(wěn)定，Be較活潑，性質不同，故A錯誤；Zn的原子序數為30，電子排布式為[Ar]3d104s2，失去2個電子變?yōu)閆n2＋，Zn2＋的最外層電子排布式為3s23p63d10，故B正確；Cu的原子序數為29，價電子排布為3d104s1，基態(tài)銅原子的價電子排布圖為，故C錯誤；C的原子序數為6，價電子排布為2s22p2，價電子排布圖為，故D錯誤。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，常出現以下錯誤：（2）當出現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、原子外圍價層電子排布式的區(qū)別與聯系。如Cu的電子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1；簡化電子排布式：[Ar]3d104s1；外圍價層電子排布式：3d104s1?？枷蚨婋x能的判斷及其應用典例2氣態(tài)中性原子失去一個電子轉化為氣態(tài)正離子所需要的最低能量叫做第一電離能(I1)，氣態(tài)正離子繼續(xù)失去電子所需要的最低能量依次稱為第二電離能(I2)、第三電離能(I3)……下表是第三周期部分元素的電離能[單位：eV(電子伏特)]數據：元素I1/eVI2/eVI3/eV甲5.747.471.8乙7.715.180.3丙13.023.940.0丁15.727.640.7下列說法正確的是A．甲的金屬性比乙強 B．乙的化合價為＋1價C．丙不可能為非金屬元素 D．丁一定為金屬元素【答案】A【解析】由表格可知，甲的第一電離能小于乙，表明甲比乙易失去第一個電子，故甲的金屬性比乙強，A正確；乙失去第二個電子也較易，且失去第三個電子很難，則乙的化合價可能為＋2價，B錯誤；對丙而言，失去電子較難，所以可能是非金屬元素，C錯誤；對丁而言，失電子比丙還難，而第三周期只有3種金屬元素，可知丁一定是非金屬元素，D錯誤。2．根據信息回答下列問題：如圖是部分元素原子的第一電離能I1隨原子序數變化的曲線圖(其中12號至17號元素的有關數據缺失)。（1）認真分析圖中同周期元素第一電離能的變化規(guī)律，推斷Na～Ar元素中，Al的第一電離能的大小范圍為<Al<(填元素符號)；（2）圖中第一電離能最小的元素在周期表中的位置是第周期族?！敬鸢浮浚?）NaMg（2）五ⅠA【解析】（1）由信息所給的圖可以看出，同周期的第ⅠA族元素的第一電離能最小，而第ⅢA族元素的第一電離能小于第ⅡA族元素的第一電離能，故Al的第一電離能：Na<Al<Mg。（2）圖中電離能最小的應是堿金屬元素Rb，在元素周期表中第五周期ⅠA族。第一電離能的比較應注意的問題（1）金屬活動性順序與元素相應的電離能大小順序不完全一致，不能根據金屬活動性順序判斷電離能的大小。如I1(Mg)>I1(Al)，但活潑性Mg>Al。（2）第二、三、四周期的同周期主族元素，第ⅡA族(ns2np0)和第ⅤA族(ns2np3)，因p軌道處于全空或半充滿狀態(tài)，比較穩(wěn)定，所以其第一電離能大于同周期相鄰的ⅢA和ⅥA族元素，如第一電離能Mg>Al，P>S。考向三電負性的判斷及其應用典例3下列圖示中橫坐標是表示元素的電負性數值，縱坐標表示同一主族的五種元素的序數的是【答案】B【解析】同主族自上而下原子半徑增大，原子對鍵合電子的吸引力減小，元素的電負性減弱，即同主族隨原子序數的增大，電負性降低，選項中符合變化規(guī)律的為B中所示圖象，故選B。3．已知元素的電負性和元素的化合價一樣，也是元素的一種基本性質。下面給出14種元素的電負性：元素AlBBeCClFLi電負性1.52.01.52.53.04.01.0元素MgNNaOPSSi電負性3.00.93.52.12.51.8已知：兩成鍵元素間電負性差值大于1.7時，形成離子鍵，兩成鍵元素間電負性差值小于1.7時，形成共價鍵。（1）根據表中給出的數據，可推知元素的電負性具有的變化規(guī)律是。

（2）通過分析電負性值變化規(guī)律，確定Mg元素電負性值的最小范圍。

（3）判斷下列物質是離子化合物還是共價化合物：A．Li3NB．BeCl2C．AlCl3D．SiCⅠ.屬于離子化合物的是；Ⅱ.屬于共價化合物的是；請設計一個實驗方案證明上述所得到的結論

?！敬鸢浮浚?）同一周期元素隨著原子序數的遞增，元素的電負性呈周期性變化（2）0.9～1.5（3）Ⅰ.AⅡ.BCD測定各物質在熔融狀態(tài)下能否導電，若導電則為離子化合物，反之則為共價化合物【解析】（1）將表中數據按照元素周期表的順序重排，可以看出電負性隨著原子序數的遞增呈周期性變化。（2）根據電負性的遞變規(guī)律：同周期從左到右電負性逐漸增大，同主族從上到下電負性逐漸減小，可知，在同周期中電負性Na<Mg<Al，同主族Be>Mg>Ca，最小范圍應為0.9～1.5。（3）根據已知條件及表中數值：Li3N電負性差值為2.0，大于1.7，形成離子鍵，為離子化合物；BeCl2、AlCl3、SiC電負性差值分別為1.5、1.5、0.7，均小于1.7，形成共價鍵，為共價化合物。共價化合物和離子化合物最大的區(qū)別在于熔融狀態(tài)下能否導電。離子化合物在熔融狀態(tài)下以離子形式存在，可以導電，但共價化合物卻不能?？枷蛩摹拔?、構、性”三者的關系與元素推斷典例4現有七種元素，其中A、B、C、D、E為短周期主族元素，F、G為第四周期元素，它們的原子序數依次增大。請根據下列相關信息，回答問題。元素相關信息A元素的核外電子數和電子層數相等，也是宇宙中最豐富的元素B元素原子的核外p電子數比s電子數少1C原子的第一至第四電離能分別是I1＝738kJ/mol；I2＝1451kJ/mol；I3＝7733kJ/mol；I4＝10540kJ/molD原子核外所有p軌道全滿或半滿E元素的主族序數與周期數的差為4F是前四周期中電負性最小的元素G在周期表的第七列（1）已知BA5為離子化合物，寫出其電子式：____________。（2）B基態(tài)原子中能量最高的電子，其電子云在空間有________個方向，原子軌道呈________形。（3）某同學根據上述信息，推斷C基態(tài)原子的核外電子排布圖為。該同學所畫的電子排布圖違背了________。（4）G位于__________族__________區(qū)，價電子排布式為__________?！敬鸢浮浚?）（2）3啞鈴（3）泡利原理（4）第ⅦBd3d54s2【解析】A、B、C、D、E為短周期主族元素，F、G為第四周期元素，它們的原子序數依次增大。A元素的核外電子數和電子層數相等，是宇宙中最豐富的元素，則A為H元素；B元素原子的核外p電子數比s電子數少1，B元素原子核外有2個電子層，為1s22s22p3，故B為N元素；由C原子的第一至第四電離能數據可知，第三電離能劇增，故C處于第ⅡA族，原子序數大于N元素，故C為Mg元素；D處于第三周期，D原子核外所有p軌道全滿或半滿，最外層電子排布式為3s23p3，故D為P元素；E應為第三周期，E元素的主族序數與周期數的差為4，應為第ⅦA族元素，故E為Cl元素；F是前四周期中電負性最小的元素，故F為K元素；G在周期表的第七列，G為Mn元素。4．X、Y、Z、W是短周期元素，X元素原子的最外層未達到8電子穩(wěn)定結構，工業(yè)上通過分離液態(tài)空氣獲得其單質；Y元素原子最外電子層上s、p電子數相等；Z元素+2價陽離子的核外電子排布與氖原子相同；W元素原子的M層有1個未成對的p電子。下列有關這些元素性質的說法一定正確的是A．X元素的氫化物的水溶液顯堿性B．Z元素的離子半徑大于W元素的離子半徑C．Z元素的單質在一定條件下能與X元素的單質反應D．Y元素最高價氧化物的晶體具有很高的熔點和沸點【答案】C【解析】根據題意，Z為Mg元素，Y原子最外層電子排布為ns2np2，是C或Si元素，X為N或O元素，W為Al或Cl元素，N的氫化物的水溶液顯堿性，但O的氫化物的水溶液顯中性或弱酸性，A錯誤；Al3+的半徑比Mg2+小，Cl?半徑比Mg2+大，B錯誤；氮氣、氧氣均能與鎂反應，C正確；CO2形成的晶體熔、沸點低，D錯誤。1．下列各項敘述中，正確的是A．鎂原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2時，原子釋放能量，由基態(tài)轉化成激發(fā)態(tài)B．價電子排布式為5s25p1的元素位于第五周期第ⅠA族，是s區(qū)元素C．所有原子任一能層的s電子云輪廓圖都是球形，但球的半徑大小不同D．24Cr原子的電子排布式是1s22s22p63s23p63d44s2【答案】C【解析】A項鎂原子由基態(tài)轉化為激發(fā)態(tài)，要吸收能量；價電子排布為5s25p1的元素位于第五周期ⅢA族，是p區(qū)元素；原子軌道處于全空、全滿或半充滿狀態(tài)時，能量最低，故24Cr原子的核外電子排布式應是1s22s22p63s23p63d54s1。2．現有四種元素的基態(tài)原子的電子排布式如下：①1s22s22p63s23p4；②1s22s22p63s23p3；③1s22s22p3；④1s22s22p5下列有關判斷正確的是A．第一電離能：④>③>②>①B．原子半徑：④>③>②>①C．電負性：④>③>②>①D．最高正化合價：④>③＝②>①【答案】A【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；原子半徑應是②最大，④最小，B不正確；電負性應是④最大，②最小，C不正確；F無正價，②③最高正化合價為＋5，①的最高正化合價為＋6，D不正確。3．下列曲線表示鹵族元素某種性質隨核電荷數的變化趨勢，正確的是【答案】A【解析】選A。同主族元素從上到下電負性依次減小，A正確；鹵族元素中氟無正價，B錯；HF分子間存在氫鍵，所以HF沸點最高，C錯；鹵族元素從上到下單質分子間范德華力依次增大，熔點依次升高，D錯。4．如圖是第三周期11～17號元素某些性質變化趨勢的柱形圖，下列有關說法中正確的是A．y軸表示的可能是第一電離能B．y軸表示的可能是電負性C．y軸表示的可能是原子半徑D．y軸表示的可能是形成基態(tài)離子轉移的電子數【答案】B【解析】選B。對于第三周期11～17號元素，隨著原子序數的增大，第一電離能呈現增大的趨勢，但Mg、P特殊，A項錯誤；原子半徑逐漸減小，C項錯誤；形成基態(tài)離子轉移的電子數依次為Na為1，Mg為2，Al為3，Si不易形成離子，P為3，S為2，Cl為1，D項錯誤。5．下表為元素周期表前三周期的一部分：（1）X的氫化物的穩(wěn)定性與W的氫化物的穩(wěn)定性比較________>________(填化學式)，原因是________。（2）X的基態(tài)原子的電子排布圖是________(填序號)，另一電子排布圖不能作為基態(tài)原子的電子排布圖是因為它不符合________(填選項字母)。A．能量最低原理 B．泡利原理 C．洪特規(guī)則（3）以上五種元素中，________(元素符號)元素第一電離能最大。（4）由以上某種元素與氫元素組成的三角錐形分子E和由以上某種元素組成的直線形分子G反應，生成兩種直線形分子L和M(組成E、G、L、M分子的元素原子序數均小于10)，反應如圖所示，該反應的化學方程式是________________________________________?！敬鸢浮浚?）NH3PH3氮元素的非金屬性(或電負性)比磷強(或者是N—H鍵的鍵長比P—H的短)（2）②C（3）Ne（4）2NH3＋3F2===6HF＋N2【解析】根據元素周期表的結構可知X為N，Z為F，R為Ne，W為P，Y為S。（1）X、W的氫化物為NH3和PH3，非金屬性越強氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定。（2）當電子排布在同一能級的不同軌道時，總是優(yōu)先單獨占據一個軌道，且自旋狀態(tài)相同，因此氮元素的基態(tài)原子的電子排布圖為。（3）原子失電子所需能量不僅與原子核對核外電子的吸引力有關，還與形成穩(wěn)定結構的傾向有關。結構越穩(wěn)定，失去電子所需能量越高，在所給五種元素中，氖元素最外層已達8電子的穩(wěn)定結構，因此失去核外第一個電子需要的能量最多，即第一電離能最大。（4）根據題給圖示可知E為NH3，G為F2，L為HF，M為N2，應是2NH3＋3F2===6HF＋N2。6．A、B、C、D是四種短周期元素，E是過渡元素，A、B、C同周期，C、D同主族，A的原子結構示意圖為，B是同周期第一電離能最小的元素，C的最外層有三個成單電子，E的外圍電子排布式為3d64s2?；卮鹣铝袉栴}：（1）寫出下列元素的符號：A__________，B__________，C__________，D__________。（2）用化學式表示上述五種元素中最高價氧化物對應水化物酸性最強的是__________(填化學式，下同)，堿性最強的是__________。（3）用元素符號表示D所在周期第一電離能最大的元素是________，電負性最大的元素是________(填元素符號)。（4）畫出D的核外電子排布圖：______________________________________________，這樣排布遵循了________原理和________規(guī)則。【答案】（1）SiNaPN（2）HNO3NaOH（3）NeF（4）泡利洪特【解析】由A的原子結構示意圖可知x＝2，原子序數為14，A是硅元素，則B是鈉元素，C的最外層電子排布式為3s23p3，是磷元素，則短周期D元素是氮元素；E的電子排布式為[Ar]3d64s2，核電荷數為18＋8＝26，是鐵元素，位于d區(qū)的第四周期Ⅷ族。五種元素中非金屬性最強的是N元素，對應的HNO3酸性最強；金屬性最強的是Na元素，對應的NaOH堿性最強。D所在周期第一電離能最大的元素是稀有氣體氖，電負性最大的元素是非金屬最強的氟。7．有A、B、C、D、E5種元素，它們的核電荷數依次增大，且都小于20。其中A為非金屬元素，A和E屬同一族，它們原子最外層電子排布式為ns1；B和D也屬同一族，它們原子最外層的p能級電子數是s能級電子數的兩倍；C原子最外層上電子數等于D原子最外層上電子數的一半。請回答下列問題：（1）A是________，B是________，C是________，D是________，E是________。（2）由這五種元素組成的一種化合物是________(寫化學式)。寫出該物質的一種主要用途：____________。（3）寫出C元素基態(tài)原子的核外電子排布式：________________。（4）用電子排布圖表示D元素原子的價電子排布為__________________。（5）元素B與D的電負性的大小關系是B________D，C與E的第一電離能的大小關系是C________E(填“＞”“＜”或“＝”)?！敬鸢浮浚?）HOAlSK（2）KAl(SO4)2·12H2O作凈水劑（3）1s22s22p63s23p1（4）（5）＞＞【解析】（1）A、B、C、D、E5種元素的核電荷數都小于20，故都為主族元素。A、E屬同一族且最外層電子排布式為ns1，故為第ⅠA族元素，而A為非金屬元素，則A為氫；B、D為同一族，其原子最外層的p能級電子數是s能級電子數的兩倍，故其最外層電子排布式為ns2np4，為第ⅥA族元素，B核電荷數小于D，則B為氧，D為硫，E為鉀；C原子最外層上的電子數為硫原子最外層上電子數的一半，則C為鋁；（5）同主族元素自上而下電負性逐漸減小，故B(氧)的電負性大于D(硫)，E(鉀)的第一電離能小于鈉，故鈉的第一電離能小于C(鋁)，故第一電離能Al＞K。8．（1）C、N、O、Al、Si、Cu是常見的六種元素。①Si位于元素周期表第______周期第______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：原子半徑電負性熔點沸點Al____SiN____O金剛石____晶體硅CH4____SiH4（2）O、Na、P、Cl四種元素中電負性最大的是________(填元素符號)，其中P原子的核外電子排布式為________________________。（3）周期表前四周期的元素a、b、c、d、e原子序數依次增大。a的核外電子總數與其周期數相同，b的價電子層中的未成對電子有3個，c的最外層電子數為其內層電子數的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的價層電子軌道示意圖為___________________________。（4）①N、Al、Si、Zn四種元素中，有一種元素的電離能數據如下：電離能I1I2I3I4……In/(kJ·mol－1)5781817274511578……則該元素是________(填寫元素符號)。②基態(tài)鍺(Ge)原子的電子排布式是____________。Ge的最高價氯化物的分子式是__________。③Ge元素可能的性質或應用有________。A．是一種活潑的金屬元素B．其電負性大于硫C．其單質可作為半導體材料D．其最高價氯化物的沸點低于其溴化物的沸點【答案】（1）①三ⅣA②1s22s22p31③＞＜＞＜（2）O1s22s22p63s23p3或[Ne]3s23p3（3）N（4）①Al②1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2GeCl4③CD【解析】（1）③同周期元素，原子序數越大，原子半徑越小，故原子半徑：Al＞Si；同周期元素，原子序數越大，電負性越強，故電負性：N＜O；金剛石和晶體硅都是原子晶體，但鍵能：C—C＞Si—Si，故熔點：金剛石＞晶體硅；CH4和SiH4都是分子晶體，且兩者結構相似，SiH4的相對分子質量大，故沸點：CH4＜SiH4。（2）O、Na、P、Cl四種元素中，O元素的電負性最大。P原子核外有15個電子，其基態(tài)原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p3或[Ne]3s23p3。（3）由原子序數最小且核外電子總數與其電子層數相同，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，由最外層電子數為其內層電子數的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，其價層電子軌道示意圖為。（4）①由電離能數據可知，該元素呈＋3價，為Al；②Ge的最高正價為＋4價；③Ge位于金屬和非金屬的分界線上，故其可做半導體材料，其氯化物和溴化物為分子晶體，相對分子質量越大，其沸點越高。9．開發(fā)新型儲氫材料是氫能利用的重要研究方向。（1）Ti(BH4)3是一種儲氫材料，可由TiCl4和LiBH4反應制得。①基態(tài)Ti3＋的未成對電子數有________個。②LiBH4由Li＋和BHeq\o\al(－,4)構成，BHeq\o\al(－,4)的等電子體是________(寫一種)。LiBH4中不存在的作用力有________(填序號)。A．離子鍵 B．共價鍵 C．金屬鍵 D．配位鍵③Li、B、H元素的電負性由大到小排列順序為________。（2）金屬氫化物是具有良好發(fā)展前景的儲氫材料。①LiH中，離子半徑：Li＋________H－(填“＞”“＝”或“＜”)。②某儲氫材料是短周期金屬元素M的氫化物，M的部分電離能如表格所示：eq\f(I1,kJ·mol－1)eq\f(I2,kJ·mol－1)eq\f(I3,kJ·mol－1)eq\f(I4,kJ·mol－1)eq\f(I5,kJ·mol－1)738145177331054013630M是________(填元素符號)。（3）某種新型儲氫材料的理論結構模型如圖所示，圖中虛線框內碳原子的雜化軌道類型有________種。（4）若已知氟元素電負性大于氧元素，試解釋H2O沸點高于HF：____________________________；分子X可以通過氫鍵形成“籠狀結構”而成為潛在的儲氫材料。X一定不是________(填序號)。A．H2O B．CH4 C．HF D．CO(NH2)2【答案】（1）①1②NHeq\o\al(＋,4)或CH4等C③H＞B＞Li（2）①＜②Mg（3）3（4）H2O分子間氫鍵數比HF多，所以H2O沸點高BC【解析】（1）①基態(tài)Ti3＋的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d1，其未成對電子數是1；②具有相同的價電子數和原子數的微?；榈入娮颖荆瑒tBHeq\o\al(－,4)的等電子體為NHeq\o\al(＋,4)或CH4等；Li＋和BHeq\o\al(－,4)之間存在離子鍵，B原子和H原子之間存在共價鍵、配位鍵，所以該化合物中不含金屬鍵；③元素非金屬性越強其電負性越大，非金屬性最強的是H元素，其次是B元素，最小的是Li元素，所以Li、B、H元素的電負性由大到小排列順序為H＞B＞Li。（2）①Li＋和H－的電子層結構相同，Li元素的原子序數大于H元素，所以離子半徑：Li＋＜H－；②該元素的第三電離能劇增，則該元素屬于第ⅡA族，為Mg元素。（3）圖中虛線框內碳原子之間的化學鍵有C—C、C===C、C≡C，其雜化類型分別為sp3雜化、sp2雜化、sp雜化，所以雜化軌道類型有3種。（4）分子間氫鍵數目越多，則沸點越高，H2O分子間氫鍵數比HF多，所以H2O沸點高；CH4分子間沒有氫鍵不能形成“籠狀結構”，每個HF只能形成2個氫鍵，所以HF分子間只能形成鏈狀結構。1．（2020年新課標Ⅰ）Goodenough等人因在鋰離子電池及鈷酸鋰、磷酸鐵鋰等正極材料研究方面的卓越貢獻而獲得2019年諾貝爾化學獎?；卮鹣铝袉栴}：（1）基態(tài)Fe2+與Fe3+離子中未成對的電子數之比為_________。（2）Li及其周期表中相鄰元素的第一電離能(I1)如表所示。I1(Li)>I1(Na)，原因是_________。I1(Be)>I1(B)>I1(Li)，原因是________?！敬鸢浮浚?）4:5（2）Na與Li同主族，Na的電子層數更多，原子半徑更大，故第一電離能更小Li，Be和B為同周期元素，同周期元素從左至右，第一電離能呈現增大的趨勢；但由于基態(tài)Be原子的s能級軌道處于全充滿狀態(tài)，能量更低更穩(wěn)定，故其第一電離能大于B的【解析】（1）基態(tài)鐵原子的價電子排布式為，失去外層電子轉化為Fe2+和Fe3+，這兩種基態(tài)離子的價電子排布式分別為和，根據Hund規(guī)則可知，基態(tài)Fe2+有4個未成對電子，基態(tài)Fe3+有5個未成對電子，所以未成對電子個數比為4:5；（2）同主族元素，從上至下，原子半徑增大，第一電離能逐漸減小，所以；同周期元素，從左至右，第一電離能呈現增大的趨勢，但由于ⅡA元素基態(tài)原子s能級軌道處于全充滿的狀態(tài)，能量更低更穩(wěn)定，所以其第一電離能大于同一周期的ⅢA元素，因此；2．（2020年新課標Ⅲ）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}：（1）H、B、N中，原子半徑最大的是______。根據對角線規(guī)則，B的一些化學性質與元素______的相似。【答案】（1）BSi(硅)【解析】（1）在所有元素中，H原子的半徑是最小的，同一周期從左到右，原子半徑依次減小，所以，H、B、N中原子半徑最大是B。B與Si在元素周期表中處于對角張的位置，根據對角線規(guī)則，B的一些化學性質與Si元素相似。3．（2020年天津卷）Fe、Co、Ni是三種重要的金屬元素?；卮鹣铝袉栴}:（1）Fe、Co、Ni在周期表中的位置為_________，基態(tài)Fe原子的電子排布式為__________?！敬鸢浮浚?）第四周期第VIII族1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2【解析】（1）Fe、Co、Ni分別為26、27、28號元素，它們在周期表中的位置為第四周期第VIII族，基態(tài)Fe原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2；故答案為：第四周期第VIII族；1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2；。4．（2020·天津高考真題）短周期元素X、Y、Z、W的原子序數依次增大。用表中信息判斷下列說法正確的是元素XYZW最高價氧化物的水化物H3ZO4溶液對應的pH(25℃)1.0013.001.570.70A．元素電負性：Z<W B．簡單離子半徑：W<YC．元素第一電離能：Z<W D．簡單氫化物的沸點：X<Z【答案】A【解析】四種短周期元素，均可以形成最高價氧化物對應的水化物。有H3ZO4可知，該酸為弱酸，則Z為P元素；0.1mol?L?1W的最高價氧化物對應的水化物的pH為0.70，說明該物質為多元強酸，為硫酸，則W為S元素；0.1mol?L?1Y的最高價氧化物對應的水化物的pH為13.00，說明該物質為一元強堿，為氫氧化鈉，則Y為Na元素；0.1mol?L?1X的最高價氧化物對應的水化物的pH為1.00，說明該物質為一元強酸，為硝酸，則Y為N元素，據此回答。A．同一周期元素的電負性隨著原子序數的遞增而增大，因S的原子序數大于P，則S的電負性大于P，正確；B．電子層數越多離子半徑越大，Na+有兩個電子層而S2?有三個電子層，因此S2?的離子半徑較大，錯誤；C．同一周期元素原子的第一電離能總趨勢為依次增大，但由于第ⅡA、ⅤA族元素的電子排布結構為全充滿或半充滿狀態(tài)，原子結構較為穩(wěn)定，故第ⅡA、ⅤA族元素的第一電離能較相鄰兩個主族的電離能較大，故P的第一電離能大于S，錯誤；D．相對分子質量越大，物質的熔沸點越高，但由于X的氫化物NH3中含有分子間氫鍵，因此NH3的沸點高于PH3的沸點，錯誤；綜上所述，答案為A。5．（2020·山東高考真題）短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序數依次增大，基態(tài)X原子的電子總數是其最高能級電子數的2倍，Z可與X形成淡黃色化合物Z2X2，Y、W最外層電子數相同。下列說法正確的是A．第一電離能：W>X>Y>Z B．簡單離子的還原性：Y>X>WC．簡單離子的半徑：W>X>Y>Z D．氫化物水溶液的酸性：Y>W【答案】C【解析】四種短周期主族元素，基態(tài)X原子的電子總數是其最高能級電子數的2倍，設若X為第二周期元素原子，則X可能為Be或O，若X為第三周期元素原子，則均不滿足題意，Z與X能形成Z2X2的淡黃色化合物，該淡黃色固體為Na2O2，則X為O元素，Z為Na元素；Y與W的最外層電子數相同，則Y為F元素，W為Cl元素，據此分析。A．同一周期從左向右第一電離能總趨勢為逐漸增大，同一主族從上到下第一電離能逐漸減小，故四種元素中第一電離能從大到小的順序為F＞O＞Cl＞Na，A錯誤；B．單質的氧化性越強，簡單離子的還原性越弱，O、F、Cl三種元素中F2的氧化性最強O2的氧化性最弱，故簡單離子的還原性O2-＞Cl-＞F-，B錯誤；C．電子層數越多簡單離子半徑越大，相同結構的離子，原子序數越大半徑越小，故四種元素中離子半徑從大到小的順序為Cl-＞O2-＞F-＞Na+，C正確；D．F元素的非金屬性強于Cl元素，則形成氫化物后F原子束縛H原子的能力強于Cl原子，在水溶液中HF不容易發(fā)生電離，故HCl的酸性強于HF，D錯誤；故選C。6．[2019新課標Ⅰ，節(jié)選]在普通鋁中加入少量Cu和Mg后，形成一種稱為拉維斯相的MgCu2微小晶粒，其分散在Al中可使得鋁材的硬度增加、延展性減小，形成所謂“堅鋁”，是制造飛機的主要村料?；卮鹣铝袉栴}：（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(填標號)。A． B． C． D．【答案】（1）A【解析】（1）A．[Ne]3s1屬于基態(tài)的Mg+，由于Mg的第二電離能高于其第一電離能，故其再失去一個電子所需能量較高；

B．

[Ne]

3s2屬于基態(tài)Mg原子，其失去一個電子變?yōu)榛鶓B(tài)Mg+；C．

[Ne]3s13p1屬于激發(fā)態(tài)Mg原子，其失去一個電子所需能量低于基態(tài)Mg原子；D．[Ne]3p1屬于激發(fā)態(tài)Mg+，其失去一個電子所需能量低于基態(tài)Mg+，綜上所述，電離最外層一個電子所需能量最大的是[Ne]3s1，答案選A；7．[2019新課標Ⅱ，節(jié)選]近年來我國科學家發(fā)現了一系列意義重大的鐵系超導材料，其中一類為Fe?Sm?As?F?O組成的化合物?；卮鹣铝袉栴}：（1）元素As與N同族。預測As的氫化物分子的立體結構為_______，其沸點比NH3的_______（填“高”或“低”），其判斷理由是________________________。（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+的價層電子排布式為______________________。（3）比較離子半徑：F?__________O2?（填“大于”等于”或“小于”）?！敬鸢浮浚?）三角錐形低NH3分子間存在氫鍵（2）4s4f5（3）小于【解析】（1）As與N同族，則AsH3分子的立體結構類似于NH3，為三角錐形；由于NH3分子間存在氫鍵使沸點升高，故AsH3的沸點較NH3低，故答案為：三角錐形；低；NH3分子間存在氫鍵；（2）Fe為26號元素，Fe原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，Fe原子失去1個電子使4s軌道為半充滿狀態(tài)，能量較低，故首先失去4s軌道電子；Sm的價電子排布式為4f66s2，失去3個電子變成Sm3+成為穩(wěn)定狀態(tài)，則應先失去能量較高的4s電子，所以Sm3+的價電子排布式為為4f5，故答案為：4s；4f5；（3）F-和O2-的核外電子排布相同，核電荷數越大，則半徑越小，故半徑：F-<O2-，故答案為：小于。8．[2018新課標Ⅰ卷，節(jié)選]Li是最輕的固體金屬，采用Li作為負極材料的電池具有小而輕、能量密度大等優(yōu)良性能，得到廣泛應用?；卮鹣铝袉栴}：（1）下列Li原子電子排布圖表示的狀態(tài)中，能量最低和最高的分別為_____、_____（填標號）。A．B．C．D．（2）Li+與H?具有相同的電子構型，r（Li+）小于r（H?），原因是______?！敬鸢浮浚?）D C（2）Li+核電荷數較大【解析】分析：（1）根據處于基態(tài)時能量低，處于激發(fā)態(tài)時能量高判斷；（2）根據原子核對最外層電子的吸引力判斷；詳解：（1）根據核外電子排布規(guī)律可知Li的基態(tài)核外電子排布式為1s22s1，則D中能量最低；選項C中有2個電子處于2p能級上，能量最高；（2）由于鋰的核電荷數較大，原子核對最外層電子的吸引力較大，因此Li＋半徑小于H－。9．[2018新課標Ⅱ卷，節(jié)選]硫及其化合物有許多用途，相關物質的物理常數如下表所示：H2SS8FeS2SO2SO3H2SO4熔點/℃?85.5115.2>600（分解）?75.516.810.3沸點/℃?60.3444.6?10.045.0337.0回答下列問題：（1）基態(tài)F