高三化学专题八物质结构1.docx
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高三化学专题八物质结构1
第1讲 原子结构与性质
【知识精讲】
知识点一 原子核外电子排布及表示方法
1.能层、能级及其最多容纳电子数的关系
能层
一
二
三
四
五
…
符号
K
L
M
N
O
…
能级
1s
2s
2p
3s
3p
3d
4s
4p
4d
4f
5s
…
…
最多容纳
电子数
2
2
6
2
6
10
2
6
10
14
2
…
…
2
8
18
32
…
2n2
2.原子轨道
电子云轮廓图给出了电子在____________的区域。
这种电子云轮廓图称为原子轨道。
原子轨道
轨道形状
轨道个数
s
p
第1电子层:
只有s轨道。
第2电子层:
有s、p两种轨道。
第3电子层:
有s、p、d三种轨道。
3.构造原理
构造原理:
多电子原子的核外电子排布遵循构造原理,根据构造原理可以写出元素基态原子的电子排布式。
随着__________的递增,基态原子的核外电子按照右图中箭头的方向依次排布,即1s,2s,2p,____,____,____,____,____,____,4d,5p……该原理适用于绝大多数基态原子的核外电子排布。
4.原子核外电子排布规律
(1)能量最低原理
①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。
②基态原子:
______________。
当基态原子________能量后,电子会______________,变成__________原子。
(2)泡利原理
一个原子轨道最多容纳____个电子,并且____________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________________,并且__________相同。
问题思考
1.电子按构造原理排布时,先排在4s轨道,再排3d轨道,为什么?
而失电子时,是先失4s轨道上的,还是先失3d轨道上的?
知识点二 元素周期表中元素及其化合物的性质递变规律
1.电离能
(1)第一电离能:
气态电中性基态原子____________转化为气态基态正一价离子所需要的最低能量。
(2)元素第一电离能的意义:
元素的第一电离能可以衡量元素的原子失去一个电子的难易程度。
第一电离能数值越小,原子越易失去一个电子,该元素的金属性越强;反之,第一电离能数值越大,原子越难失去一个电子。
(3)变化规律:
①同一周期从左到右元素的第一电离能呈________的趋势,但某些地方出现曲折变化,如____>____,____>____,____>____,____>____。
②同一族从上到下元素的第一电离能__________。
2.电负性
(1)成键电子:
原子中用于形成________的电子。
(2)电负性:
用来描述不同元素的原子对________吸引力的大小。
(3)意义:
电负性越大的原子,对成键电子的吸引力越大,非金属性越强。
故电负性的大小可用来衡量元素非金属性和金属性的大小。
(4)变化规律
①同周期从__________元素的电负性逐渐增大。
②同主族从上到下元素的电负性逐渐________。
(5)应用
①判断元素的金属性和非金属性的强弱:
非金属的电负性>1.8;金属的电负性<1.8;类金属的电负性在1.8左右,它们既有金属性又有非金属性。
②判断化学键的类型:
两元素的电负性差值大于1.7,它们之间通常形成离子键;两元素的电负性差值小于1.7,它们之间通常形成共价键。
问题思考
2.为什么同周期的ⅡA族元素的第一电离能大于ⅢA族元素的,ⅤA族的大于ⅥA族的?
如I1(Al) 【考点精析】 一、原子结构 1.构造原理 (1)能级序数与能层能量之间有什么关系? (2)在同一能层中,各能级间的能量关系如何? (3)当能层不同,能级相同时,其能量关系如何? (4)高能层上的电子能量一定比低能层上的能量高吗? 2.电子云 怎样理解电子云的小黑点及小黑点的疏密? 3.基态原子核外电子排布的表示方法 基态原子核外电子的表示方法有哪些? 各表示什么含义? 请举例说明。 典例导悟1 A、B、C、D、E代表5种元素。 请填空: (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____; (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的元素符号为____; (3)D元素的正三价离子的3d亚层为半充满,D的元素符号为____,其基态原子的电子排布式为____________________。 (4)E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,E的元素符号为______,其基态原子的电子排布式为__________________。 二、元素周期律与元素推断 1.元素周期律所描述内容汇总(完成下表) 项目 同周期(从左→右) 同主族(从上→下) 原子核外 电子排布 电子层数相同,最外层电子数逐渐增多,1→7(第一周期1→2) 最外层电子数相同,电子层数递增 原子半径 逐渐____(0族除外) 逐渐增大 元素 主要化合价 最高正价由(+1→+7) 最低负价由-4→-1 最高正价=________,非金属最低负价=_______ 原子得、失电子能力 得电子能力逐渐增强,失电子能力逐渐减弱 得电子能力逐渐减弱,失电子能力逐渐增强 元素的第 一电离能 第一电离能呈______的趋势 第一电离能________ 元素的 电负性 电负性逐渐____ 电负性________ 元素金属性、 非金属性 金属性逐渐________ 非金属性逐渐________ 金属性逐渐增强 非金属性逐渐减弱 单质氧化性、还原性 氧化性逐渐____ 还原性逐渐____ 氧化性逐渐____ 还原性逐渐____ 最高价氧 化物对应 水化物的 酸碱性 碱性逐渐____ 酸性逐渐____ 碱性逐渐____ 酸性逐渐___ 非金属气态氢化物的稳定性 _ 生成由__到__稳定性逐渐____ 生成由__到__稳定性逐渐____ 2.元素周期律与元素推断的关系 在试题中,通常用元素周期律的某项内容,来推断新元素名称,然后再考查该元素的其它性质。 典例导悟2 下表列出前20号元素中的某些元素性质的一些数据: 性质 元素 原子半径(10-10m) 最高价态 最低价态 ① 1.02 +6 -2 ② 2.27 +1 ③ 0.74 -2 ④ 1.43 +3 ⑤ 0.77 +4 -4 ⑥ 1.10 +5 -3 ⑦ 0.99 +7 -1 ⑧ 1.86 +1 ⑨ 0.75 +5 -3 ⑩ 1.17 +4 -4 请回答下列问题: (1)以上10种元素中,第一电离能最小的是________(填编号)。 (2)上述⑤⑥⑦三种元素中的某两种元素形成的化合物中,每一个原子都满足8电子稳定结构的物质可能是________________(写分子式)。 元素⑨和⑩形成的化合物的化学式为________,它是一种重要的结构材料,推测它应属于__________晶体;元素①的原子价电子排布式是__________________________。 (3)①⑥⑦⑩四种元素的气态氢化物的稳定性,由大到小的顺序是________ (填化学式)。 (4)③和⑨两元素比较,非金属性较弱的是______(填名称),可以验证你的结论的是下列中的______(填序号)。 A.气态氢化物的挥发性和稳定性B.单质分子中的键能 C.两元素的电负性D.含氧酸的酸性 E.氢化物中X—H键的键长(X代表③和⑨两元素) F.两单质在自然界的存在形式 【典型例题】 【例1】 按要求用三种化学用语表示基态铁原子和三价铁离子,并回答问题。 Fe Fe3+ 原子(或离子)结构示意图 电子排布式 电子排布图 (1)铁原子最外层电子数为________,铁在发生化学反应时,参加反应的电子可能是_____________________。 (2)请你通过比较、归纳,分别说出3种不同化学用语所能反映的粒子结构信息。 【例2】 A、B、C、D、E、F代表6种元素。 请填空: (1)A元素基态原子的最外层有2个未成对电子,次外层有2个电子,其元素符号为__________; (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的元素符号为________; (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_______________________________________; (4)E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,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+1,则n=________; 原子中能量最高的是________电子。 【例3】 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)在周期表中,最可能处于同一族的是________。 A.Q和RB.S和TC.T和U D.R和TE.R和U (2)电解它们的熔融氯化物,以下过程最可能正确的是______。 A.Q2++2e-―→QB.R2++2e-―→R C.S3++3e-―→SD.T3++3e-―→T (3)它们的氯化物的化学式,最可能正确的是__________。 A.QCl2B.RClC.SCl3D.TCl (4)S元素最可能是________。 A.s区元素B.稀有气体元素C.p区元素D.准金属 (5)下列元素中,化学性质和物理性质最像Q元素的是________。 A.氦(1s2)B.铍(1s22s2)C.锂(1s22s1)D.氢(1s1) 【高考真题】 1.(2009·上海,2)以下表示氦原子结构的化学用语中,对电子运动状态描述最详尽的是 A.∶HeB. C.1s2D. 2.(2010·上海,2改编)下列有关物质结构的表述正确的是 A.次氯酸的电子式H B.二氧化硅的分子式SiO2 C.乙烯的结构简式CH2===CH2D.钠离子的结构示意图 3.[2010·福建理综-30 (2)]原子序数小于36的元素Q和T,在周期表中既处于同一周期又位于同一族,且原子序数T比Q多2。 T的基态原子外围电子(价电子)排布式为________,Q2+的未成对电子数是________。 4.[2010·课标全国卷一41 (1)]W(O)元素的L层电子排布式为________。 5.[2010·江苏-21A (2)节选]Cu+基态核外电子排布式为______________。 6.[2010·海南,19 (1)]Ni原子的核外电子排布式为__________________。 7.[2011·福建理综-30 (1)改编]氮元素可以形成多种化合物。 基态氮原子的价电子排布式是_______________________。 8.[2011·山东]氧是地壳中含量最多的元素。 氧元素基态原子核外未成对电子数为________个。 9.(2009·安徽理综,25改编)W、X、Y、Z是周期表前36号元素中的四种常见元素,其原子序数依次增大。 W、Y的氧化物是导致酸雨的主要物质,X的基态原子核外有7个原子轨道填充了电子,Z能形成红色(或砖红色)的Z2O和黑色的ZO两种氧化物。 (1)W位于元素周期表第________周期第________族。 W的气态氢化物稳定性比H2O(g)________(填“强”或“弱”)。 (2)Y的基态原子核外电子排布式是________________,Y的第一电离能比X的________(填“大”或“小”)。 (3)Y的最高价氧化物对应水化物的浓溶液与Z的单质反应的化学方程式是 _______________________。 10.[2010·山东理综,32 (2)]CH4中共用电子对偏向C,SiH4中共用电子对偏向H,则C、Si、H的电负性由大到小的顺序为_____________________。 11.[2011·新课标全国卷-37 (2)]基态B原子的电子排布式为____________;B和N相比,电负性较大的是____________,BN中B元素的化合价为__________。 12.[2011·福建理综-30 (2)]C、N、O三种元素第一电离能从大到小的顺序是______________。 【基础巩固】 1.(选修3P24-1)下列说法中正确的是 A.处于最低能量的原子叫做基态原子B.3p2表示3p能级有两个轨道 C.同一原子中,1s、2s、3s电子的能量逐渐减小 D.同一原子中,2p、3p、4p能级的轨道数依次增多 2.(选修3P24-2)X、Y、Z三种元素的原子,其最外层电子排布分别为ns1、3s23p1和2s22p4,由这三种元素组成的化合物的化学式可能是 A.XYZ2B.X2YZ3C.X2YZ2D.XYZ3 3.(选修3P24-3)下列说法中,不符合ⅦA族元素性质特征的是 A.从上到下原子半径逐渐减小B.易形成-1价离子 C.从上到下单质的氧化性逐渐减弱 D.从上到下氢化物的稳定性依次减弱 4.(选修3P24-4)下列说法中,正确的是 A.在周期表里,主族元素所在的族序数等于原子核外电子数 B.在周期表里,元素所在的周期数等于原子核外电子层数 C.最外层电子数为8的都是稀有气体元素的原子 D.元素的原子序数越大,其原子半径也越大 5.(选修5P24-6)A、B、C、D都是短周期元素,A的原子核外有两个电子层,最外层已达到饱和。 B位于A元素的下一周期,最外层的电子数是A最外层电子数的1/2。 C的离子带有两个单位正电荷,它的核外电子排布与A元素原子相同。 D与C属同一周期,D原子的最外层电子数比A的最外层电子数少1。 (1)根据上述事实判断: A是________,B是________,C是________,D是________。 (2)C的离子的核外电子排布式为________________;D原子的核外电子排布式为______________________。 (3)B位于第________周期________族,它的最高价氧化物的化学式是__________,最高价氧化物的水化物是一种________酸。 【能力提升】 1.图1和图2分别是1s电子的概率分布图和原子轨道图。 下列有关认识正确的是( ) A.图1中的每个小黑点表示1个电子 B.图2表示1s电子只能在球体内出现 C.图2表明1s轨道呈圆形,有无数对称轴 D.图1中的小黑点表示某一时刻,电子在核外所处的位置 2.以下对核外电子运动状况描述正确的是 A.能层序数越大,s轨道的半径越大 B.电子的运动和行星相似,围绕着原子核在固定的轨道上高速旋转 C.能量低的电子只能在s轨道上运动,能量高的电子总在f轨道上运动 D.同一元素的原子中,在同一能级上运动的电子,其运动状态相同 3.下列关于钠元素的几种表达式错误的是( ) A.Na+的电子排布图: B.Na+的结构示意图: C.Na的电子排布式: 1s22s22p63s1D.Na的简化电子排布式: [Na]3s1 4.下列电子排布图能表示基态氮原子的核外电子排布的是 5.X、Y两种元素可形成X2Y3型化合物,则X和Y原子最外层的电子排布可能是 A.X: 2s22p3 Y: 2s22p4B.X: 3s23p1 Y: 3s23p5 C.X: 3s23p2 Y: 3s23p4D.X: 3s2 Y: 2s22p3 6.对Na、Mg、Al的有关性质的叙述正确的是 A.碱性: NaOH Na C.电负性: Na>Mg>AlD.还原性: Na>Mg>Al 7.A元素的阳离子与B元素的阴离子具有相同的电子层结构,有关两元素的下列叙述: ①原子半径AB;③原子序数A>B;④原子最外层电子数A 其中正确的组合是 A.①②⑦B.③④⑥C.③⑤D.③④⑤⑥⑦ 8.2006年10月16日美国与俄罗斯宣布,两国科学家合作成功合成了118号超重元素。 对118号元素下列叙述合理的是 A.它的最外层电子数是8B.它外围电子排布式是8s28p6 C.它是活泼的金属元素D.它的中子数是118 9.下列各组原子,彼此性质一定相似的是 A.价电子排布为1s2与2s2的元素 B.M层上有两个电子与N层上有两个电子的元素 C.2p上有一个未成对电子与3p上有一个未成对电子的元素 D.L层的p轨道上有一个空轨道和M层的p轨道上有一个空轨道的元素 10.下表中元素均为中学化学中常见短周期元素,根据表中信息,下列说法不正确的是 元素代号 X Y Z W N 原子半径/nm 0.186 0.074 0.102 0.099 0.160 主要化合价 +1 -2 -2、+6 +7、-1 +2 A.X与W形成的化合物是共价化合物B.常温下单质与水反应速率: X>N C.最高价氧化物对应水化物酸性: W>Z D.X和Y的单质在一定条件下反应可生成一种淡黄色的固体化合物 11.以下有关元素性质的说法不正确的是 A.具有下列电子排布式的原子中,①1s22s22p63s23p2 ②1s22s22p3 ③1s22s22p2 ④1s22s22p63s23p4 原子半径最大的是① B.具有下列价电子排布式的原子中,①3s23p1 ②3s23p2 ③3s23p3 ④3s23p4第一电离能最大的是③ C.①Na、K、Rb ②N、P、As ③O、S、Se ④Na、P、Cl,元素的电负性随原子序数增大而递增的是④ D.某元素气态基态原子的逐级电离能分别为738、1451、7733、10540、13630、17995、21703,当它与氯气反应时可能生成的阳离子是X3+ 12.下表是元素周期表的一部分。 表中所列的字母分别代表某一化学元素。 (1)下列 (填写编号)组元素的单质可能都是电的良导体。 ①a、c、h ②b、g、k ③c、h、l ④d、e、f (2)如给核外电子足够的能量,这些电子便会摆脱原子核的束缚而离去。 核外电子离开该原子或离子所需要的能量主要受两大因素的影响: ①原子核对核外电子的吸引力,②形成稳定结构的倾向。 下表是一些气态原子失去核外不同电子所需的能量(kJ·mol-1): 锂 X Y 失去第一个电子 519 502 580 失去第二个电子 7296 4570 1820 失去第三个电子 11799 6920 2750 失去第四个电子 9550 11600 ①通过上述信息和表中的数据分析为什么锂原子失去核外第二个电子时所需的能量要远远大于失去第一个电子所需的能量: ____________。 ②表中X可能为以上13种元素中的________(填写字母)元素,则该元素属于________区元素。 用元素符号表示X和j所能形成的化合物的化学式是__________。 ③Y是周期表中________族元素。 ④以上13种元素中,________(填写字母)元素原子失去核外第一个电子需要的能量最多。 13.下表为长式周期表的一部分,其中的编号代表对应的元素。 请回答下列问题: (1)表中属于d区元素的是 (填元素符号)。 (2)表中元素①的6个原子与元素③的6个原子形成的某种环状分子名称为 ;③和⑦形成的一种常见溶剂的化学式为 ,其立体构型为 。 (3)某元素原子的外围电子排布式为nsnnpn+1,该元素原子的最外电子层上孤电子对数为 ;该元素与元素①形成的最简单分子X属于 分子(填“极性”或“非极性”)。 (4)元素④的第一电离能 元素⑤(选填“>”、“=”或“<”)的第一电离能;元素⑥的电负性 元素⑦(选填“>”、“=”或“<”)的电负性。 (5)元素⑦和⑧形成的化合物的电子式为 。 (6)元素⑩的基态原子核外电子排布式是 。 (7)某些不同族元素的性质也有一定的相似性,如上表中元素②与元素⑤的氢氧化物有相似的性质。 请写出元素②的氢氧化物与NaOH溶液反应的化学方程式: ____________________________。 14.(2009·宁夏理综,38)已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42。 X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子,Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。 X跟Y可形成化合物X2Y3,Z元素可以形成负一价离子。 请回答下列问题: (1)X元素原子基态时的电子排布式为___________________,该元素的符号是_______________________。 (2)Y元素原子的价层电子的电子排布图为_________________,该元素的名称是________。 (3)X与Z可形成化合物XZ3,该化合物的空间构型为____________。 (4)已知化合物X2Y3在稀硫酸溶液中可被金属锌还原为XZ3,产物还有ZnSO4和H2O,该反应的化学方程式是_______________________。 (5)比较X的氢化物与同族第二、第三周期元素所形成的氢化物稳定性、沸点高低并说明理由: __________________________。
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