版高考化学鲁科版一轮总复习检测第12章 物质结构与性质选考 第1节 原子结构与性质.docx
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版高考化学鲁科版一轮总复习检测第12章物质结构与性质选考第1节原子结构与性质
第12章 物质结构与性质(选考)
第1节 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1~36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|基态原子的核外电子排布
[基础知识自查]
1.电子层、能级和原子轨道
电子层
K
L
M
N
能级
1s
2s、2p
3s、3p、3d
4s、4p、4d、4f
原子轨道数目
1
1+3=4
1+3+5=9
1+3+5+7=16
最多容纳电子数目
2
8
18
32
2.原子轨道的形状、数目及能量关系
(1)轨道形状
(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电子层数(n)的增大而增大。
(3)能量关系
3.基态原子的核外电子排布原则
(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。
基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序:
(2)泡利不相容原理:
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
①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。
②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①电子排布式②价电子轨道表示式③电子占的原子轨道数④未成对电子数。
(1)N:
①________②________③________④________。
(2)Cl:
①________②________③________④________。
(3)Fe2+:
①________②________③________④________。
(4)Cu:
①________②________③________④________。
(5)Se:
①________②________③________④________。
(6)Br-:
①________②________③________④________。
[提示]
(1)①1s22s22p3
③5 ④3
[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Ⅰ)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Ⅰ)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Ⅰ)基态Si原子中,电子占据的最高电子层符号为________,该电子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________,其价层轨道表示式为________________。
(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)3d104s24p2 2
(2)[Ar]3d84s2或1s22s22p63s23p63d84s2 2
(3)电子云 2
(4)4 [Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5
(5)M 9 4
(6)34 3s23p63d10 (7)[Ar]3d10或1s22s22p63s23p63d10
(8)第4周期ⅤB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________,价电子轨道表示式________________。
(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,价电子轨道表示式________________。
(4)Co的外围电子排布式________________,外围轨道表示式________________。
[答案]
(1)1s22s22p63s23p63d54s1 3d54s1
描述核外电子排布的两种化学用语
(1)电子排布式
注意:
当出现d轨道时,虽然电子按ns、(n-1)d、np的顺序填充,但在书写电子排布式时,仍把(n-1)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nsnnpn+2,则n=________;原子中能量最高的是________电子,核外轨道表示式为________。
[解析]
(1)A元素基态原子的轨道表示式由题意可写成:
,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
(3)Fe 1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2
(4)Cu [Ar]3d104s1
(5)2 2p
4.(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的价电子轨道表示式:
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)2s22p4 3s1
(3)[Ar]3d54s1 6
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
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( )
A.1s22s22p63s2―→1s22s22p63p2
B.1s22s22p33s1―→1s22s22p4
C.1s22s2―→1s22s12p1
D.1s22s22p
―→1s22s22p
B [A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
[基础知识自查]
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
ⅠA族、ⅡA族、0族
ns1~2
除氢、氦外都是活泼金属元素
p区
ⅢA族~ⅦA族、0族
ns2np1~6(He除外)
最外层电子参与反应(0族元素一般不考虑)
d区
ⅢB族~ⅦB族、Ⅷ族
(n-1)d1~9ns1~2(Pd除外)
d轨道也不同程度地参与化学键的形成
ds区
ⅠB族、ⅡB族
(n-1)d10ns1~2
金属元素
f区
镧系、锕系
(n-2)f0~14(n-1)d0~2ns2
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
(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:
气态原子或气态离子失去一个电子所需要的最小能量叫做电离能。
(2)规律
①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。
②同族元素:
从上至下第一电离能逐渐减小。
③同种元素的逐级电离能逐渐增大,即I1 不同电子层的逐级电离能发生突跃。 如Na的I1≪I2。 (3)电离能的3个重要应用 ①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。 ②判断元素在化合物中的化合价。 如K: I1≪I2 ③判断元素核外电子的分层排布情况。 如Li: I1≪I2 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)定义 元素的原子在化合物中吸引电子能力的标度。 (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 ①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。 ②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 ①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。 ②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。 ③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4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________个电子层,________个能级,________种运动状态不同的电子。 (4)价电子排布式________,价电子轨道表示式________。 (5)属于________区。 [提示] 铬 (1)ⅥB (2)1s22s22p63s23p63d54s1 (3)4 7 24 (4)3d54s1 (5)d 2. (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)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)Na (2)2 I2≫I1 I10≫I9 (3)C (4)F>Cl>Br>I F>Cl>Br>I [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[Ar]3d64s2,则元素X位于________周期________族________区,其外围轨道表示式为__________________________, 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4 Ⅷ d [Ar]3d5 X3+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。 【导学号: 99682398】 (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 该同学所画的轨道表示式违背了________________________。 (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)泡利不相容原理 (3)ⅦA p 3s23p5 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: ICu=1958kJ·mol-1、INi=1753kJ·mol-1,ICu>INi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Ⅱ)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)①N、Al、Si、Zn四种元素中,有一种元素的电离能数据如下: 电离能 I1 I2 I3 I4 …… Im/(kJ·mol-1) 578 1817 2745 11578 则该元素是________(填写元素符号)。 ②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)I4≫I3,所以该元素原子最外层有3个电子,为Al。 Ge是ⅣA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)O>Ge>Zn (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)①Al ②1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2 GeCl4 CD 4.根据表中所列五种元素的第一至第四电离能数据(单位: kJ·mol-1),回答下列问题: 【导学号: 99682399】 元素代号 I1 I2 I3 I4 Q 2080 4000 6100 9400 R 500 4600 6900 9500 S 740 1500 7700 10500 T 580 1800 2700 11600 U 420 3100 4400 5900 (1)在元素周期表中,最可能处于同一族的是________(填字母,下同)。 A.Q和R B.S和T C.T和UD.R和TE.R和U (2)下列离子的氧化性最弱的是________。 A.S2+B.R2+ C.T3+D.U+ (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,各电子层能量不同 10 (5)R 5.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 Li Be B C O F Na Al Si P S Cl 电负性值 1.0 1.5 2.0 2.5 3.5 4.0 0.9 1.5 1.8 2.1 2.5 3.0 (1)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______________________________________________________________ ______________________________________________________________。 (2)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________。 (3)请归纳元素的电负性和金属性、非金属性的关系是 ______________________________________________________________。 (4)推测AlF3、AlCl3、AlBr3是离子化合物还是共价化合物。 AlF3________,AlCl3________,AlBr3________。 [答案] (1)两 Be(OH)2+2H+===Be2++2H2O、 Be(OH)2+2OH-===BeO +2H2O (2)0.9~1.5 (3)非金属性越强,电负性越大;金属性越强,电负性越小 (4)离子化合物 共价化合物 共价化合物 电离能与电负性的理解 (1)金属活动性顺序与元素相应的电离能大小顺序不完全一致,不能根据金属活动性顺序判断电离能的大小。 如I1(Mg)>I1(Na),但活泼性Na>Mg。 (2)第2、3、4周期的同周期主族元素,ⅡA族(ns2np0)和ⅤA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ⅢA族和ⅥA族元素,如第一电离能Mg>Al,P>S。 (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
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