2019届一轮复习鲁科版12-1原子结构教案 17页

第 章　物质结构与性质(选考) 第 1 节　原子结构 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示式(轨道表示 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| 原子核外电子排布 (对应学生用书第 233 页) [考纲知识整合] 1．电子层(或电子层)、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Error! (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 相同 示例 (1)(2017·全国Ⅰ卷)基态 K 原子中，核外电子占据最高电子层符号是 N，占 据该电子层电子的电子云轮廓图形状为球形。 (2)(2015·全国Ⅰ卷)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密 度分布可用电子云形象化描述。 3．原子核外电子排布规律 (1)能量最低原则：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，简称能量最低原则。 构造原理：原子的核外电子在填充原子轨道时，随着原子核电荷数的递增， 原子核每增加一个质子，原子核外便增加一个电子，这个电子大多是按着能级的 能量由低到高的顺序依次填充的，填满一个能级再填一个新能级，这种规律称为 构造原理。 构造原理示意图： (2)泡利不相容原理：一个原子轨道中最多只能容纳两个电子，并且这两个 电子的自旋方向必须相反。 (3)洪特规则：对于基态原子，电子在能量相同的轨道上排布时，将尽可能 分占不同的轨道并且自旋方向相同。 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。 提醒：(1)一个原子轨道若有 2 个电子且自旋状态相反，这 2 个电子称成对 电子，即电子对。　(2)一个原子轨道若有 1 个电子，这个电子称为未成对电子， 即单电子。 示例　 氮原子(N)的电子排布式为 1s22s22p3，电子轨道表示式(又称轨道表示式)为 ， 核外电子占据的原子能级数为 3，轨道数为 5，未成对电子数为 3，存在 2 对自旋相反的电子。 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。 提醒：“七基色”与波长的关系为：按“红、橙、黄、绿、青、蓝、紫”的 顺序，波长逐渐变小。 [高考命题点突破] 命题点 1　核外电子排布及其表示方式 1．(高考组合题)(1)(2017·全国Ⅱ卷)氮原子价层电子的轨道表示式(轨道表示 式)为______________________________________________________ _________________________________________________。 (2)(2017·全国Ⅲ卷)Co 基态原子核外电子排布式为________________。元素 Mn 与 O 中，基态原子核外未成对电子数较多的是________。 (3)(2016·全国Ⅰ卷)基态 Ge 原子的核外电子排布式为[Ar]________，有 ________个未成对电子。 (4)(2016·全国Ⅱ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________。 (5)(2014·全国Ⅰ卷)基态 Fe 原子有________个未成对电子。Fe3＋的电子排布 式为________。 (6)(2013·全国Ⅰ卷)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________。 (7)(2012·全国卷)Se 原子序数为________，其核外 M 层电子的排布式为 ________。 (8)(2016·江苏高考)Zn2＋基态核外电子排布式为________。 【答案】　(1) (2)1s22s22p63s23p63d74s2 或[Ar]3d74s2　Mn　 (3)3d104s24p2　2　 (4)[Ar]3d84s2 或 1s22s22p63s23p63d84s2　2 (5)4 　 [Ar]3d5 或 1s22s22p63s23p63d5 　 (6)M 　 9 　 4 　 (7)34 　 3s23p63d10　 (8)[Ar]3d10 或 1s22s22p63s23p63d10 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________，价电子轨道 表示式________________。 (4)Co 的 外 围 电 子 排 布 式 ________________ ， 外 围 电 子 轨 道 表 示 式 ________________。 【答案】　(1)1s22s22p63s23p63d54s1　3d54s1　 3．写出下列原子或离子的①电子占的原子轨道数②未成对电子数。 (1)Fe2＋：①________②________。 (2)Cu：①________②________。 (3)Se：①________②________。 (4)Br－：①________②________。 【答案】　(1)①14　②4　(2)①15　②1　(3)①18　②2　(4)①18　②0 [易错防范]　分清核外电子排布的两类化学用语 注意：(1)上述两类化学用语还应注意是原子还是离子，对于阳离子，先失 去最外层电子再失去次外层的 d 电子，如 Fe2＋的电子排布式为[Ar]3d6。 (2)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。 (3)轨道表示式常出现以下错误： 命题点 2　根据核外电子的排布特点推断元素 4．(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__________；其价层电子轨道表示式为________________________。 (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＋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，核外电子轨道表示式为______________________。 (6)G 基态原子 L 层中 p 轨道电子数是 s 轨道电子数的 2 倍，则 G 的价电子 排布式为________________。 (7)H 的基态原子 4s 和 3d 轨道电子半充满，则 H 的外围电子轨道表示式为 ________________，未成对电子数为________________。 【 解 析 】 　 (1)A 元 素 基 态 原 子 的 电 子 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 元素最外层电子排布式为 2s22p4。 (6)G 基态原子的 L 层电子排布式为 2s22p4，也是价电子排布式。 (7)H 基态原子的外围电子排布式为 3d54s1，为 Cr；其未成对电子数有 6 个。 【答案】　 [思维建模]　根据电子排布推断元素的思维模板 命题点 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(　　) 【导学号：95160402】 A．1s22s22p63s2―→1s22s22p63p2 B．1s22s22p33s1―→1s22s22p4 C．1s22s2―→1s22s12p1 D．1s22s22p1x―→1s22s22p1y 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．(2017·全国Ⅰ卷)元素 K 的焰色反应呈紫红色，其中紫色对应的辐射波长 为________nm(填标号)。 A 404.4　　B．553.5　　C．589.2 D．670.8　　E．766.5 A　[紫色光对应的波长最短，一般范围为 400～430 nm。] 7 ． 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 [题后归纳]　基态、激发态及光谱示意图 考点 2| 原子结构与元素的性质 (对应学生用书第 235 页) [考纲知识整合] 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 ns1～2 除氢外都是活泼金 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(镧系、 锕系除外) (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 示例 第 4 周期中，未成对电子数最多的元素是铬(填名称)。 (1)它位于ⅥB 族。 (2)核外电子排布式是[Ar]3d54s1。 (3)它有 4 个电子层，7 个能级，24 种运动状态不同的电子。 (4)价电子排布式为 3d54s1，价电子轨道表示式为 。 (5)属于 d 区。 2．原子半径 (1)影响因素 Error! (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：处于基态的气态原子失去一个电子，生成＋1 价气态阳离子所需要 的能量叫作第一电离能。 (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 I1INi 的原因是__________________________________。 (5)(2016·全国Ⅲ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”) (6)(2013·全国Ⅱ卷)F、K、Fe、Ni 四种元素中第一电离能最小的是________(填 元素符号)。 【答案】　(1)O　(2)同周期元素随核电荷数依次增大，原子半径逐渐变小， 故结合一个电子释放出的能量依次增大　N 原子的 2p 轨道为半充满状态，具有 稳定性，故不易结合一个电子　(3)O>Ge>Zn (4)铜失去的是全充满的 3d10 电子，镍失去的是 4s1 电子 (5)大于　小于 (6)K 2．已知 X、Y 是主族元素，I 为电离能，单位是 kJ·mol－1。请根据表中所列 数据判断，下列说法错误的是(　　) 元素 I1 I2 I3 I4 X 500 4 600 6 900 9 500 Y 580 1 820 2 750 11 600 A.元素 X 的常见化合价是＋1 B．元素 Y 是ⅢA 族元素 C．元素 X 与氯形成化合物时，化学式可能是 XCl D．若元素 Y 处于第 3 周期，它可与冷水剧烈反应 D　[由数据分析 X 中 I2≫I1，X 易呈＋1 价，为ⅠA 族元素，A、C 均正确； Y 中 I4≫I3，易呈＋3 价，应在ⅢA 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。] 3．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 － ===BeO2－2 ＋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 [易错防范]　电离能与电负性理解应注意4点 (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)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。 (4)同周期稀有气体元素的第一电离能最大，但电负性不是最大。 命题点 2　“位—构—性”的应用 4．A、B、C、D、E、F 为原子序数依次增大的六种元素，其中 A、B、C、 D、E 为短周期元素，F 为第 4 周期元素，F 还是前四周期中电负性最小的元素。 已知：A 原子的核外电子数与电子层数相等；B 元素原子的核外 p 电子数比 s 电子数少 1 个；C 原子的第一至第四电离能为 I1＝738 kJ·mol －1 ，I2＝1 451 kJ·mol－1，I3＝7 733 kJ·mol －1，I4＝10 540 kJ·mol －1；D 原子核外所有 p 轨道为 全充满或半充满；E 元素的族序数与周期序数的差为 4。 【导学号：95160403】 (1)写出 E 元素在周期表中的位置：________；D 元素原子的核外电子排布 式：________。 (2)某同学根据题目信息和掌握的知识分析 C 的核外电子轨道表示式为 。该同学 所画的核外轨道表示式违背了________。 (3)已知 BA5 为离子化合物，写出其电子式：______________________。 (4)基态 F 原子的电子排布式为________________________________。 【解析】　由题意分析知 F 为 K，A 为 H，B 为 N；由电离能知 C 的＋2 价 稳定，为 Mg，D 为 P，E 为 Cl。 (2)该同学未排满 3s 能级就排 3p 能级，违背了能量最低原则。 (3)NH5 为离子化合物，则为铵盐，存在 NH ＋4 和 H－。(4)F 为 19 号元素钾， 其基态原子的电子排布式为 1s22s22p63s23p64s1。 【答案】　(1)第 3 周期ⅦA 族　1s22s22p63s23p3 (2)能量最低原则　 (4)1s22s22p63s23p64s1 或[Ar]4s1 5．(2018·双鸭山模拟)现有属于前四周期的 A、B、C、D、E、F、G 七种元 素，原子序数依次增大。A 元素的价电子构型为 nsnnpn＋1；C 元素为最活泼的非 金属元素；D 元素核外有三个电子层，最外层电子数是核外电子总数的 1/6；E 元素正三价离子的 3d 轨道为半充满状态；F 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；G 元素与 A 元素位于同一主族，其某种 氧化物有剧毒。 【导学号：95160404】 (1)A 元素的第一电离能________(填“<”“>”或“＝”)B 元素的第一电离 能，A、B、C 三种元素的电负性由小到大的顺序为________________(用元素符 号表示)。 (2)D 元素原子的价电子排布式是________。 (3)C 元素的核外电子轨道表示式为_________________________________； E3＋的符号为____________________。 (4)F 元素位于元素周期表的________区，其基态原子的电子排布式为 ______________________________________________________。 (5)G 元素可能的性质________。 A．其单质可作为半导体材料 B．其电负性大于磷 C．其原子半径大于锗 D．其第一电离能小于硒 (6)活泼性：D________Al(填“>”或“<”，下同)，I1(Mg)________I1(Al)， 其原因是__________________________________________________ _______________________________________________________。 【解析】　A 元素的价电子构型为 nsnnpn＋1，则 A 是 N；C 元素为最活泼的 非金属元素，则 C 是 F，那么 B 是 O；D 元素核外有三个电子层，最外层电子数 是核外电子总数的 1/6，则 D 是 Mg；E 元素正三价离子的 3d 轨道为半充满状态， 则 E 是 Fe；F 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，则 F 是 Cu；G 元素与 A 元素位于同一主族，其某种氧化物有剧毒，则 G 是 As。(1)由于 N 的最外层电子处于半充满的稳定状态，失去电子比 O 难，所 以元素的第一电离能 A>B；一般情况下同一周期的元素，原子序数越大，元素 的电负性越大。所以 A、B、C 三种元素的电负性由小到大的顺序为 NAl，I1(Mg)>I1(Al)，因为 Mg 的 3p 轨道处于全空，比较稳定，而 Al 的 3p 轨 道 只 有 一 个 电 子 ， 不 稳 定 ， 故 活 泼 性 Mg>Al ， 而 第 一 电 离 能 则 是 I1(Mg)>I1(Al)。 【答案】　(1)>　N　>　镁原子的 3p 轨道处于全空，比较稳定，而铝原子 3p 轨道只有一 个电子，不稳定