江蘇省2020版高考化學(xué)新增分大一輪復(fù)習(xí) 專題11 物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 第35講 原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)講義(含解析)蘇教版.docx
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第35講 原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì) 考綱要求 1.認(rèn)識原子核外電子的運(yùn)動狀態(tài),了解電子云、電子層(能層)、原子軌道(能級)的含義。2.了解多電子原子核外電子分層排布遵循的原理,能用電子排布式表示1~36號元素的原子和離子的基態(tài)核外電子排布。3.了解主族元素第一電離能、電負(fù)性等性質(zhì)的周期性變化規(guī)律,能根據(jù)元素電負(fù)性說明元素的金屬性和非金屬性的周期性變化規(guī)律。 考點(diǎn)一 原子核外電子排布原理 1.電子層、原子軌道 (1)電子層(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電子層。通常用K、L、M、N……表示,能量依次升高。 (2)原子軌道:①同一能層里電子的能量也可能不同,又將其分成不同的原子軌道,通常用s、p、d、f等表示,同一電子層里,各能級的能量按s、p、d、f的順序依次升高,即:E(s)<E(p)<E(d)<E(f)。 ②電子云輪廓圖給出了電子在核外經(jīng)常出現(xiàn)的區(qū)域。這種電子云輪廓圖稱為原子軌道。 原子軌道 軌道形狀 軌道個數(shù) s 球形 1 p 紡錘形 3 特別提醒 第一電子層(K),只有s軌道;第二電子層(L),有s、p兩種原子軌道,p軌道上有三個原子軌道px、py、pz,它們具有相同的能量;第三電子層(M),有s、p、d三種軌道。 2.基態(tài)原子的核外電子排布 (1)能量最低原理:即電子盡可能地先占有能量低的軌道,然后進(jìn)入能量高的軌道,使整個原子的能量處于最低狀態(tài)。 如圖為構(gòu)造原理示意圖,即基態(tài)原子核外電子在原子軌道上的排布順序圖: 注意 所有電子排布規(guī)則都需要滿足能量最低原理。 (2)泡利不相容原理 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(dāng)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(dú)占據(jù)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(dāng)能量相同的原子軌道在全滿(p6、d10、f14)、半滿(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)狀態(tài)時,體系的能量最低,如:24Cr的電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1。 3.基態(tài)、激發(fā)態(tài)及光譜示意圖 (1)p軌道的能量一定比s軌道的能量高() (2)同一原子中,2p、3p、4p軌道的軌道數(shù)依次增多() (3)2p和3p軌道形狀均為紡錘形,能量也相等() (4)2px、2py、2pz的能量相等(√) (5)鐵元素基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p63s23p64s23d6() (6)Cr的基態(tài)原子的簡化電子排布式為[Ar]3d44s2() (7)基態(tài)原子電子能量的高低順序為E(1s)<E(2s)<E(2px)<E(2py)<E(2pz)() (8)電子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10違反了能量最低原理() (9)磷元素基態(tài)原子的軌道表示式為() 寫出下列原子或離子的①電子排布式、②價電子軌道表示式、③電子占的原子軌道數(shù)、 ④未成對電子數(shù)。 (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_______。 答案 (1)①1s22s22p3?、冖??、? (2)①1s22s22p63s23p5(或[Ne]3s23p5)②③9?、? (3)①1s22s22p63s23p63d6(或[Ar]3d6)②③14?、? (4)①1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)②③15 ④1 (5)①1s22s22p63s23p63d104s24p4(或[Ar]3d104s24p4)②③18?、? (6)①1s22s22p63s23p63d104s24p6(或[Ar]3d104s24p6)②③18 ④0 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(xiàn)以下錯誤: ①(違反能量最低原理) ②(違反泡利不相容原理) ③(違反洪特規(guī)則) ④(違反洪特規(guī)則) (2)當(dāng)出現(xiàn)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、外圍電子排布式的區(qū)別與聯(lián)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。 1.第三代半導(dǎo)體材料的優(yōu)異性能和對新興產(chǎn)業(yè)的巨大推動作用,使得發(fā)達(dá)國家都把發(fā)展第三代半導(dǎo)體材料及其相關(guān)器件等列為半導(dǎo)體重要新興技術(shù)領(lǐng)域,投入巨資支持發(fā)展。第三代半導(dǎo)體材料有氮化鎵、碳化硅等。請回答下列問題: (1)硅原子占據(jù)電子的原子軌道符號有______________,其中占據(jù)電子的能量最高的原子軌道符號為________,該電子層已經(jīng)容納了________個電子。 (2)N原子中,有電子占據(jù)的最外電子層符號為_____,該電子層已經(jīng)容納的電子數(shù)為_____個。 (3)鎵為元素周期表中第31號元素,位于元素周期表第4周期。鎵原子具有________個電子層,每個電子層已經(jīng)容納的電子數(shù)之比為_______。 答案 (1)1s、2s、2p、3s、3p 3p 2 (2)L 5 (3)4 2∶8∶18∶3 解析 (1)硅位于元素周期表第3周期,有3個電子層,分別為K、L、M,每個電子層的軌道數(shù)分別為1、2、2,其軌道符號為1s、2s、2p、3s、3p,其中占據(jù)電子的最高軌道為3p,s軌道最多容納2個電子,p軌道最多容納6個電子,故3p軌道容納的電子數(shù)為14-2-2-6-2=2。(2)N原子位于元素周期表第2周期,共2個電子層,符號分別為K、L,L為最外電子層,該電子層包括2s軌道的2個電子和2p軌道的3個電子,共5個電子。(3)通過比較,可以得出規(guī)律,電子層數(shù)與元素原子所在的周期數(shù)相等,故Ga有4個電子層,每層的電子數(shù)為2、8、18、3。 2.(1)A元素基態(tài)原子的最外層有3個未成對電子,次外層有2個電子,其元素符號為________;其價電子軌道表示式為______________________________。 (2)B元素的負(fù)一價離子和C元素的正一價離子的電子層結(jié)構(gòu)都與氬相同,B的元素符號為________,C離子的結(jié)構(gòu)示意圖為____________________________________。 (3)D元素的正三價離子的3d軌道為半充滿,D的元素符號為________,其基態(tài)原子的電子排布式為_________________________,其原子的結(jié)構(gòu)示意圖為_________________________。 (4)E元素基態(tài)原子的M層全充滿,N層沒有成對電子且只有一個未成對電子,E的元素符號為________,其基態(tài)原子的電子排布式為_____________________________________。 (5)F元素的原子最外層電子排布式為nsnnpn+2,則n=________;原子中能量最高的是________電子,軌道表示式為______________________________________________。 答案 (1)N (2)Cl (3)Fe 1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2) (4)Cu 1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1) (5)2 2p 考點(diǎn)二 原子結(jié)構(gòu)與周期表、元素性質(zhì)的關(guān)系 1.原子結(jié)構(gòu)與周期表的關(guān)系 (1)原子結(jié)構(gòu)與周期表的關(guān)系(完成下列表格) 周期 電子層數(shù) 每周期第一個元素 每周期最后一個元素 原子序數(shù) 基態(tài)原子的簡化電子排布式 原子序數(shù) 基態(tài)原子的電子排布式 2 2 3 [He]2s1 10 1s22s22p6 3 3 11 [Ne]3s1 18 1s22s22p63s23p6 4 4 19 [Ar]4s1 36 1s22s22p63s23p63d104s24p6 5 5 37 [Kr]5s1 54 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6 6 6 55 [Xe]6s1 86 1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d10 6s26p6 (2)每族元素的外圍電子排布特點(diǎn) ①主族 主族 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA 排布特點(diǎn) ns1 ns2 ns2np1 ns2np2 主族 ⅤA ⅥA ⅦA 排布特點(diǎn) ns2np3 ns2np4 ns2np5 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)與外圍電子排布的關(guān)系 ①周期表的分區(qū) ②各區(qū)外圍電子排布特點(diǎn) 分區(qū) 外圍電子排布 s區(qū) ns1~2 p區(qū) ns2np1~6(除He外) d區(qū) (n-1)d1~9ns1~2(除鈀外) ds區(qū) (n-1)d10ns1~2 f區(qū) (n-2)f0~14(n-1)d0~2ns2 2.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。 3.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(zhuǎn)化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的最低能量,符號:I1,單位:kJmol-1。 (2)規(guī)律 ①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(xiàn)從左至右逐漸增大的變化趨勢。 ②同族元素:從上至下第一電離能逐漸減小。 ③同種原子:逐級電離能越來越大(即I1<I2<I3…)。 4.電負(fù)性 (1)含義:元素的原子在化合物中吸引鍵合電子能力的標(biāo)度。元素的電負(fù)性越大,表示其原子在化合物中吸引鍵合電子的能力越強(qiáng)。 (2)標(biāo)準(zhǔn):以最活潑的非金屬氟的電負(fù)性為4.0作為相對標(biāo)準(zhǔn),計算得出其他元素的電負(fù)性(稀有氣體未計)。 (3)變化規(guī)律 金屬元素的電負(fù)性一般小于1.8,非金屬元素的電負(fù)性一般大于1.8,而位于非金屬三角區(qū)邊界的“類金屬”(如鍺、銻等)的電負(fù)性則在1.8左右。 在元素周期表中,同周期從左至右,元素的電負(fù)性逐漸增大,同主族從上至下,元素的電負(fù)性逐漸減小。 5.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(zhì)是相似的,如。 (1)鈉元素的第一、第二電離能分別小于鎂元素的第一、第二電離能() (2)第2周期主族元素的原子半徑隨核電荷數(shù)的增大依次減小(√) (3)C、N、O、F四種元素第一電離能從大到小的順序是N>O>F>C() (4)正三價陽離子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d5的元素在周期表中位于Ⅷ族(√) (5)外圍電子排布式為4s24p3的元素位于第4周期ⅤA族,是p區(qū)元素(√) (6)元素的電負(fù)性越大,非金屬性越強(qiáng),第一電離能也越大() (1)第3周期所有元素的第一電離能(I1)大小順序為________________________________(用元素符號表示)。 (2)Na的逐級電離能中有________次突躍。分別是哪級電離能發(fā)生突躍?________、________。 (3)F、Cl、Br、I的第一電離能由大到小的順序為____________________________________,電負(fù)性由大到小的順序為________________。 答案 (1)Na<Al<Mg<Si<S<P<Cl<Ar (2)2 I2?I1 I10?I9 (3)F>Cl>Br>I F>Cl>Br>I 1.表1是元素周期表的一部分,表中所列的字母分別代表一種化學(xué)元素。試回答下列問題: 表1 (1)元素p為26號元素,請寫出其基態(tài)原子電子排布式__________________________________ ________________________。 (2)h的單質(zhì)在空氣中燃燒發(fā)出耀眼的白光,請用原子結(jié)構(gòu)的知識解釋發(fā)光的原因:__________ _____________________________________________________。 (3)o、p兩元素的部分電離能數(shù)據(jù)如表2: 元素 電離能/kJmol-1 o p I1 717 759 I2 1509 1561 I3 3248 2957 表2 比較兩元素的I2、I3可知,氣態(tài)o2+再失去一個電子比氣態(tài)p2+再失去一個電子難。對此,你的解釋是__________________________________________________________________。 (4)第3周期8種元素單質(zhì)熔點(diǎn)高低的順序如圖1所示,其中電負(fù)性最大的是________(填圖1中的序號)。 (5)表1中所列的某主族元素的電離能情況如圖2所示,則該元素是__________(填元素符號)。 答案 (1)1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2) (2)電子從能量較高的軌道躍遷到能量較低的軌道時,以光(子)的形式釋放能量 (3)Mn2+的3d軌道電子排布為半充滿狀態(tài),比較穩(wěn)定(4)2 (5)Al 解析 (2)h為Mg元素,Mg單質(zhì)在空氣中燃燒發(fā)出耀眼的白光,電子從能量較高的軌道躍遷到能量較低的軌道時以光(子)的形式釋放能量。(3)o元素為Mn,其基態(tài)原子電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s2,Mn2+的基態(tài)電子排布式為1s22s22p63s23p63d5,其3d能級為半充滿狀態(tài),相對比較穩(wěn)定,當(dāng)其失去第3個電子時比較困難,而Fe2+的基態(tài)電子排布式為1s22s22p63s23p63d6,其3d能級再失去一個電子即為半充滿狀態(tài),故其失去第3個電子比較容易。(4)第3周期8種元素分別為鈉、鎂、鋁、硅、磷、硫、氯、氬,其單質(zhì)中鈉、鎂、鋁形成金屬晶體,熔點(diǎn)依次升高;硅形成原子晶體;磷、硫、氯、氬形成分子晶體,且常溫下磷、硫為固體,氯氣、氬為氣體,8種元素熔點(diǎn)最低的為氬,其次為氯,其中電負(fù)性最大的為氯。(5)由圖可知,該元素的電離能I4遠(yuǎn)大于I3,故為第ⅢA族元素,應(yīng)為Al。 2.根據(jù)信息回答下列問題: 不同元素的原子在分子內(nèi)吸引電子的能力大小可用數(shù)值表示,該數(shù)值稱為電負(fù)性。一般認(rèn)為:如果兩個成鍵原子間的電負(fù)性差值大于1.7,原子之間通常形成離子鍵;如果兩個成鍵原子間的電負(fù)性差值小于1.7,通常形成共價鍵。下表是某些元素的電負(fù)性值: 元素符號 Li Be B C O F Na Al Si P S Cl 電負(fù)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)根據(jù)對角線規(guī)則,Be、Al元素最高價氧化物對應(yīng)水化物的性質(zhì)相似,它們都具有________性,其中Be(OH)2顯示這種性質(zhì)的離子方程式是______________________________________、 ______________________________________。 (2)通過分析電負(fù)性值的變化規(guī)律,確定Mg元素的電負(fù)性值的最小范圍________________。 (3)請歸納元素的電負(fù)性和金屬性、非金屬性的關(guān)系是__________________________________ ____________________________________。 (4)推測AlF3、AlCl3、AlBr3是離子化合物還是共價化合物: AlF3__________________,AlCl3____________________,AlBr3________________。 答案 (1)兩 Be(OH)2+2H+===Be2++2H2O Be(OH)2+2OH-===BeO+2H2O (2)0.9~1.5 (3)非金屬性越強(qiáng),電負(fù)性越大;金屬性越強(qiáng),電負(fù)性越小 (4)離子化合物 共價化合物 共價化合物 3.明代宋應(yīng)星所著《天工開物》中已經(jīng)記載了我國古代用爐甘石(主要成分為ZnCO3)和煤冶鋅工藝,鋅的主要用途是制造鋅合金和作為其他金屬的保護(hù)層?;卮鹣铝袉栴}: (1)Zn基態(tài)原子核外電子排布式為_________________________________________________。 (2)硫酸鋅溶于氨水形成[Zn(NH3)4]SO4溶液。 ①與SO互為等電子體的陰離子化學(xué)式為________(寫出一種)。 ②氨的熱穩(wěn)定性強(qiáng)于膦(PH3),原因是______________________________________。 (3)黃銅是由銅和鋅所組成的合金,元素銅與鋅的第一電離能分別為ICu=746kJmol-1,IZn=906kJmol-1,ICu- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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