物质结构与性质.docx

1、物质结构与性质第十章 物质结构与性质 第1讲原子结构高 考 导 航 了解原子核外电子的能级分布，能用电子排布式表示常见元素(136号)原子核外电子排布。 了解原子核外电子的运动状态。 了解元素电离能的含义，并能用以说明元素的某些性质。 了解原子核外电子在一定条件下会发生跃迁，了解其简单应用。 了解电负性的概念，知道元素的性质与电负性的关系。考点一原子结构1能层、能级与原子轨道关系2.原子轨道的能量关系(1)轨道形状：s电子的原子轨道呈球形。p电子的原子轨道呈哑铃形。(2)能量关系：相同能层上原子轨道能量的高低：nsnpndnf。形状相同的原子轨道能量的高低：1s2s3s4sE(4s)、E(4d

2、)E(5s)、E(5d)E(6s)、E(6d)E(7s)、E(4f)E(5p)、E(4f)E(6s)等。泡利原理：1个原子轨道里最多只能容纳 2个电子，而且自旋方向相反。洪特规则：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，而且自旋方向相同。洪特规则特例：当能量相同的原子轨道在全满(p6、d10、f14)、半满(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基态原子核外电子排布的表示方法：5.电子的跃迁与原子光

3、谱(1)电子的跃迁：基态激发态：当基态原子的电子吸收能量后，会从低能级跃迁到较高能级，变成激发态原子。激发态基态：激发态原子的电子从较高能级跃迁到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放出不同的光，用光谱仪记录下来便得到原子光谱。利用原子光谱的特征谱线可以鉴定元素，称为光谱分析。1Fe 的电子排布式能否书写为1s22s22p63s23p64s23d6 ?提示：不能。当出现d轨道时，虽然电子按ns、(n1)d、np的顺序填充，但在书写电子排布式时，能层低的能级要写在左边仍把(n1)d放在ns前，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2正确，Fe：1s

4、22s22p63s23p64s23d6错误。2请用核外电子排布的相关规则解释Fe3较Fe2更稳定的原因？提示：26Fe价层电子的电子排布式为3d64s2，Fe3价层电子的电子排布式为3d5，Fe2价层电子的电子排布式为3d6。根据“能量相同的轨道处于全空、全满和半满时能量最低”的原则，3d5处于半满状态，结构更为稳定，所以Fe3较Fe2更为稳定。注意：由于能级交错，3d轨道的能量比4s轨道的能量高，排电子时先排4s轨道再排3d轨道，而失电子时，却先失4s轨道上的电子。命题角度一核外电子排布的表示1下列说法错误的是()Ans电子的能量不一定高于(n1)p电子的能量B6C的电子排布式1s22s22

5、p违反了洪特规则C电子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原理D电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了泡利原理解析：选AA项，关键在于熟记构造原理，各能级能量的大小顺序为1s2s2p3s3p4s3d4p5s，ns电子的能量一定高于(n1)p电子的能量，错误；B项，对于C原子来说，2p能级有3个能量相同的原子轨道，最后2个电子应该以自旋状态相同的方式分布在两个不同的2p轨道上，违反了洪特规则；C项，根据轨道能量高低顺序可知E4sE3d，对于21Sc来说，最后3个电子应先排满4s轨道，再排3d轨道，应为1s22s22p63s23p63d14s2

6、，故违反了能量最低原理；D项，对于22Ti来说，3p能级共有3个轨道，最多可以排6个电子，如果排10个电子，则违反了泡利原理。2下列叙述正确的是()AAr 3d64s2是基态原子的电子排布BCr原子的电子排布式：1s22s22p63s23p64s13d5CCu原子的外围电子排布式是：3d94s2DC原子的轨道表示式是：解析：选AB项，在书写电子排布式时，不能按填充顺序书写；C项，d轨道应是半充满时稳定；D项违反了洪特规则。3写出下列原子的电子排布式与简化电子排布式原子电子排布式简化电子排布式N1s22s22p3He2s22p3Cl1s22s22p63s23p5Ne3s23p5Ca1s22s22

7、p63s23p64s2Ar4s2Fe1s22s22p63s23p63d64s2Ar3d64s2Cu1s22s22p63s23p63d104s1Ar3d104s1命题角度二根据核外电子排布特点推断元素4下列元素的原子，未成对电子数最多的是()ANeBClCFeDCr解析：选D分别写出四种原子的核外电子排布图，可以分别判断Ne、Cl、Fe、Cr的未成对电子数分别是0个，1个，4个，6个。5(2014昆明模拟)下列各组表述中，两个原子不属于同种元素原子的是()A3p能级有一个空轨道的基态原子和核外电子的排布式为1s22s22p63s23p2的原子B2p能级无空轨道，且有一个未成对电子的基态原子和原子

8、的最外层电子排布式为2s22p5的原子CM层全充满而N层为4s2的原子和核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2的原子D最外层电子数是核外电子总数1/5的原子和最外层电子排布式为4s24p5的原子解析：选CA项，3p能级有一个空轨道的基态原子，按洪特规则可得其3p轨道上只能有两个电子，所以两个原子是同种元素的原子；B项，2p能级无空轨道，且有一个未成对电子的基态原子，它的2p能级上只能是5个电子，所以两原子是同种元素的原子；C项，M层全充满而N层为4s2的原子，M层全充满则M层应为18个电子，而后者的M层上只有8个电子，所以两原子不是同种元素的原子；D项，最外层电子数是核外电子总数

9、的1/5的原子中，最外层电子数要小于或等于8个电子，且电子总数为5的倍数，所以可得该原子可能是原子序数为5、10、15、20、25、30、35、40，其中满足最外层电子数是核外电子总数的1/5且符合核外电子排布规则的只能是35号元素，该元素原子的外围电子排布式为4s24p5，所以两原子是同种元素的原子。6A、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

10、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nsnnpn1，则n_；原子中能量最高的是_电子。解析：(1)A元素基态原子次外层有2个电子，故次外层为K层，A元素有2个电子层，由题意可写出其电子排布图为 ，则该元素核外有6个电子，为碳元素，其元素符号为C，另外氧原子同样也符合要求，其电子排布图为。(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

11、核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2即26号元素Fe。(4)根据题意要求，首先写出电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1，该元素为29号元素Cu。(5)s能级只有1个原子轨道，故最多只能容纳2个电子，即n2，所以元素F的原子最外层电子排布式为2s22p3，由此可知F是N元素；根据核外电子排布的能量最低原理，可知氮原子的核外电子中的2p能级能量最高。答案：(1)C或O(2)ClK(3)Fe1s22s22p63s23p63d64s2或Ar3d64s2(4)Cu1s22s22p63s23p63d104s1或Ar3d104s1(5)22p总结提升在书写基态原子的

12、轨道表示式时要注意避免出现以下类型的错误：(1)(2013新课标全国卷节选)基态Si原子中，电子占据的最高能层符号为_，该能层具有的原子轨道数为_，电子数为_。(2)(2013福建高考)铜原子基态电子排布式为_。(3)(2012浙江高考)可正确表示原子轨道的是_。A2sB2dC3pxD3f写出基态镓(Ga)原子的电子排布式：_。(4)(2012福建高考)基态Mn2的核外电子排布式为_。(5)(2012新课标全国卷)Se的原子序数为_，其核外M层电子的排布式为_。(6)(2011山东高考)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。(7)(2011福建高考)氮元素可以形成多种

13、化合物，基态氮原子的价电子排布式是_。解析：(1)基态硅原子中，电子占据的最高能层为第三层，符号为M，该能层中有3个能级：3s、3p和3d,3s能级有1个原子轨道，3p能级有3个原子轨道，3d能级有5个原子轨道，所以该能层具有的原子轨道数为9，填充的电子数为4。(2)铜是29号元素，注意先排满3d电子，然后再排4s电子。所以其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。(3)电子层数为2的能级包括s、p；电子层数为3的能级包括s、p、d；镓(Ga)的原子序数为31，电子分布的能级为1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s、4p。(4)Mn是25号元素，其电子排布式为Ar

14、3d54s2，失去最外层的2个电子，即得Mn2：Ar3d5。(5)Se原子序数为34，其核外M 层电子的排布式为3s23p63d10。(6)氧元素核外有8 个电子，其基态原子核外电子排布为1s22s22p4，所以氧元素基态原子核外未成对电子数为2 个。(7)基态氮原子的价电子排布式是2s22p3，审题时注意是价电子排布式。答案：(1)M94(2)1s22s22p63s23p63d104s1(3)A、C1s22s22p63s23p63d104s24p1(4)1s22s22p63s23p63d5或Ar3d5(5)343s23p63d10(6)2(7)2s22p3考点二原子结构与元素性质1原子结构与

15、元素周期表的关系(1)元素周期表中每周期所含元素种数周期元素种数各周期增加的能级电子最大容量一21s2二82s2p8三83s3p8四184s3d4p18五185s4d5p18六326s4f5d6p32七32(未完)7s5f6d(未完)未满(2)每族元素的价电子排布特点主族：主族AAAA排布特点ns1ns2ns2np1ns2np2主族AAA排布特点ns2np3ns2np4ns2np50族：He：1s2；其他：ns2np6。过渡元素(副族和第族)：(n1)d110ns12。(3)元素周期表的分区与价电子排布的关系周期表的分区：各区外围电子排布特点：分区外围电子排布s区ns12p区ns2np16(除

16、He外)d区(n1)d19ns12(除钯外)ds区(n1)d10ns12f区(n2)f014(n1)d02ns2 2.元素周期律(1)第一电离能气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量。主要应用：判断元素金属性的强弱：电离能越小，金属越容易失去电子，金属性越强；反之越弱。判断元素的化合价(I1、I2表示各级电离能)：如果某元素的In1In，则该元素的常见化合价为n。如钠元素I2I1，所以钠元素的化合价为1。判断核外电子的分层排布情况：多电子原子中，元素的各级电离能逐级增大，有一定的规律性。当电离能的变化出现突变时，电子层数就可能发生变化。反映元素原子的核外电子排布特点

17、：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。(2)电负性用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。电负性越大的原子，对键合电子的吸引力越大。主要应用如下：(3)原子结构与元素性质的递变规律(4)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：1为什么一个原子的逐级电离能是逐渐增大的？提示：随着电子的逐个失去，阳离子所带的正电荷数越来越大，再要失去一个电子需克服的电性吸力也越来越大，消耗的能量越来越多。2为什么镁的第一电离能比铝的大，磷的第一电离能比硫的大？提示：Mg：1s2

18、2s22p63s2，P：1s22s22p63s23p3。镁原子、磷原子最外层能级中，电子处于全满或半满状态，相对比较稳定，失电子较难。用此相同观点可以解释N的第一电离能大于O，Zn的第一电离能大于Ga。3为什么Na容易形成1价离子，而Mg、Al易形成2价、3价离子？提示：Na的I1比I2小很多，电离能差值很大，说明失去第一个电子比失去第二个电子容易得多，所以Na容易失去一个电子形成1价离子；Mg的I1和I2相差不多，而I2比I3小很多，所以Mg容易失去两个电子形成2价离子；Al的I1、I2、I3相差不多，而I3比I4小很多，所以Al容易失去三个电子形成3价离子。而电离能的突跃变化，说明核外电子

19、是分能层排布的。命题角度一电离能及其应用1下列关于元素第一电离能的说法不正确的是()A钾元素的第一电离能小于钠元素的第一电离能，故钾的活泼性强于钠B因同周期元素的原子半径从左到右逐渐减小，故第一电离能依次增大C最外层电子排布为ns2np6(若只有K层时为1s2)的原子，第一电离能较大D对于同一元素而言，原子的电离能I1I2I3解析：选BA项，同一主族，从上到下元素的第一电离能越来越小，活泼性越来越强；B项，同周期的第A与第A族，第一电离能出现了反常；C项，ns2np6的原子为稀有气体原子，第一电离能较大；D项，同一元素的原子，I1I2I3，正确。2(2014盘锦模拟)下表列出了某短周期元素R的

20、各级电离能数据(用I1、I2、表示，单位为kJ/mol)。下列关于元素R的判断中一定正确的是()I1I2I3I4R7401 5007 70010 500R的最高正价为3价R元素位于元素周期表中第A族R元素第一电离能大于同周期相邻元素R元素基态原子的电子排布式为1s22s2A B C D解析：选B由表中数据可知，R元素的第三电离能与第二电离能的差距最大，故最外层有两个电子，最高正价为2价，位于第A族，可能为Be或者Mg元素，因此错误，正确，错误；短周期第A族(ns2np0)的元素，因p轨道处于全空状态，比较稳定，所以其第一电离能大于同周期相邻的主族元素，正确。3已知X、Y是主族元素，I为电离能，

21、单位是kJ/mol。请根据下表所列数据判断，错误的是()元素I1I2I3I4X5004 6006 9009 500Y5801 8202 75011 600A.元素X的常见化合价是1B元素Y是第A族元素C元素X与氯形成化合物时，化学式可能是XClD若元素Y处于第3周期，它可与冷水剧烈反应解析：选D由数据分析X中I2I1，X易呈1价，为第A 族，A、C均正确；Y中I4I3，易呈3价，应在第A族，B正确；若Y处于第3周期，则Y为铝元素，Al不与冷水反应，D错误。总结提升根据电离能推断元素种类的方法命题角度二电负性及其应用4电负性的大小也可以作为判断元素金属性和非金属性强弱的尺度。下列关于电负性的变化

22、规律正确的是()A周期表从左到右，元素的电负性逐渐变大B周期表从上到下，元素的电负性逐渐变大C电负性越大，金属性越强D电负性越小，非金属性越强解析：选A利用同周期从左至右元素电负性逐渐增大，同主族从上至下元素电负性逐渐减小的规律来判断。电负性越大，金属性越弱，非金属性越强。5下列是几种原子的基态电子排布，电负性最大的原子是()A1s22s22p5 B1s22s22p63s23p3C1s22s22p63s23p2 D1s22s22p63s23p64s2解析：选A根据电负性的定义，电负性实质上是原子核对电子的吸引能力，原子越易得电子，电负性越强，A项中原子得到一个电子后p轨道充满，达到稳定结构，所

23、以它的电负性最强。6如表所示：元素符号LiBeBCOF电负性值0.981.572.042.553.443.98元素符号NaAlSiPSCl电负性值0.931.611.902.192.583.16(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，它们都具有两性，其中Be(OH)2显示这种性质的离子方程式是_。(2)通过分析电负性值变化规律，确定Mg元素电负性值的最小范围_。(3)请归纳元素的电负性和金属、非金属的关系是_。(4)从电负性角度，判断AlCl3是离子化合物还是共价化合物？请说出理由，并设计一个实验方案证明上述所得结论。_。答案：(1)Be(OH)22H=Be22H

24、2O，Be(OH)22OH=BeO2H2O(2)0.931.57(3)非金属性越强，电负性越大；金属性越强，电负性越小(4)Al元素和Cl元素的电负性差值为1.55B原子半径：C电负性：D最高正化合价：解析：选A四种元素分别为S、P、N、F，第一电离能FN、PS，又由于第一电离能 NP，A正确；原子半径NF，B错误；电负性应SP，即，C错误；F无正化合价，N、S、P最高正化合价分别为5、6、5价，故应为，D错误 。9已知X、Y元素同周期，且电负性XY，下列说法一定错误的是()A第一电离能Y小于XB气态氢化物的稳定性：HmY强于HnXC最高价含氧酸的酸性：X对应的酸酸性强于Y的DX和Y形成化合物

25、时，X显负价，Y显正价解析：选B不能根据电负性的大小判定第一电离能的大小，例如电负性SP，但第一电离能SS，第一电离能也是ClS，故A项不能确定正误；氢化物稳定性HmY弱于HnX，B错误；含氧酸的酸性X的强于Y的，C正确；电负性值大的元素吸引电子能力强，在化合物中显负价，电负性值小的元素吸引电子能力弱，在化合物中显正价，D正确。10A、B、C、D、E、F六种短周期元素，原子序数依次增大；A、B的阴离子与C、D的阳离子的电子排布式均为1s22s22p6，A原子核外有2个未成对电子，C单质可与热水反应但不能与冷水反应；E、F原子在基态时填充电子的轨道数有9个，且E原子核外有3个未成对电子，F能与A形成相同价态的阴离子，且离子半径A小于F