2020届二轮复习原子结构与性质课件（42张）（全国通用） 42页

第 1 讲　原子结构与性质 【考纲点击】 原子结构与元素的性质： (1) 了解原子核外电子的运动状态、能级分布和排布原理，能正确书写 1 ～ 3 6 号元素原子核外电子、价电子的电子排布式和电子排布图 ( 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其简单应用； (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 　原子结构 1. 能层与能级 (1) 能层、能级与最多容纳电子数 能层 ( n ) 一 二 三 四 五 六 七 符号 K L M N O P Q 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 … 2 n 2 (2) 常见原子轨道电子云轮廓 原子轨道 电子云轮廓形状 轨道个数 s 球形 1 p 哑铃形 3(p x ， p y ， p z ) 2. 核外电子排布 (1) 排布规律 ① 能量最低原理：基态原子核外电子优先占据能量最低的原子轨道，如 Ge ： 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 2 。 ② 泡利不相容原理：每个原子轨道上最多只能容纳 2 个自旋状态相反的电子。 ③ 洪特规则：原子核外电子在能量相同的各轨道上排布时，电子总是优先单独占据一个轨道，且自旋状态相同。 ④ 洪特规则特例 在能量最低原理的基础上，当轨道出现半充满、全充满、全空时，能量更低。 例： Cu 　 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1 Cr 　 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1 (2) 四种表示方法 c. 核外电子排布式简写错误 如 ： 31 Ga 　 [Ar]4s 2 4p 1 应为 [Ar]3d 10 4s 2 4p 1 33 As 　 [Ar]4s 2 4p 3 应为 [Ar]3d 10 4s 2 4p 3 ② 电子排布图 1.(1) [2019· 课标全国 Ⅰ ， 35(1)] 下列状态的镁中，电离最外层一个电子所需能量最大的是 ________( 填标号 ) 。 (2) [2018· 课标全国 Ⅰ ， 35(1)(2)] ① 下列 Li 原子电子排布图表示的状态中，能量最低和最高的分别为 ________ 、 ________( 填标号 ) 。 ② Li ＋ 与 H － 具有相同的电子构型， r (Li ＋ ) 小于 r (H － ) ，原因是 ________ 。 答案　 (1)A 　 (2) ① D 　 C 　 ② Li ＋ 核电荷数较大 2.(1) [2019· 课标全国 Ⅱ ， 35(2)] Fe 成为阳离子时首先失去 ________ 轨道电子， Sm 的价层电子排布式为 4f 6 6s 2 ， Sm 3 ＋ 价层电子排布式为 ________ 。 (2) [2018· 课标全国 Ⅱ ， 35(1)] 基态 Fe 原子价层电子的电子排布图 ( 轨道表达式 ) 为 ________________________________ ，基态 S 原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为 ________ 形。 哑铃 ( 纺锤 ) 3.(1) [2019· 课标全国 Ⅲ ， 35(1)] 在周期表中，与 Li 的化学性质最相似的邻族元素是 ________ ，该元素基态原子核外 M 层电子的自旋状态 ________( 填 “ 相同 ” 或 “ 相反 ” ) 。 (2) [2017· 课标全国 Ⅰ ， 35(1)(2)] ① 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 ② 基态 K 原子中，核外电子占据的最高能层的符号是 ________ ，占据该能层电子的电子云轮廓图形状为 ________ 。 答案　 (1)Mg 　相反　 (2) ① A 　 ② N 　球形 4.(1) [2017· 课标全国 Ⅱ ， 35(1)] 氮原子价层电子的轨道表达式 ( 电子排布图 ) 为 ________________ 。 (2) [2017· 课标全国 Ⅲ ， 35(1)] Co 基态原子核外电子排布式为 ________________ 。元素 Mn 与 O 中，第一电离能较大的是 ________ ，基态原子核外未成对电子数较多的是 ________ 。 (3) [2016· 全国 Ⅰ 卷， 37(1)] 基态 Ge 原子的核外电子排布式为 [Ar]________ ，有 ________ 个未成对电子。 (4) [2016· 课标全国 Ⅱ ， 37(1)] 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 ________ 。 1. 若某原子处于能量最低状态时，外围电子排布式为 4d 1 5s 2 ，下列说法正确的是 ( 　　 ) A. 该元素原子最外层共有 3 个电子 B. 该元素处于第五周期第 Ⅱ A 族 C. 该元素原子核外 N 层上共有 9 个不同运动状态的电子 D. 该元素原子第四电子层上有 5 个空轨道 解析　 A 项，该元素原子最外层共有 2 个电子； B 项，该元素位于第五周期第 Ⅲ B 族； C 项，该元素原子核外 N 层电子排布式为 4s 2 4p 6 4d 1 ，共有 9 个不同运动状态的电子； D 项，该元素原子第四电子层上有 4 个空轨道。 答案　 C 2. 按要求书写： (1)Sc 的价电子排布式 _______________________________________ 。 (2)V 的价电子排布图 ________________________________________ 。 (3) 基态铜原子的核外电子排布式 ( 简写 ) ： _________________________ 。 (4) 基态 Ga 原子的核外电子排布式 ( 简写 ) ： ________________________ 。 (5) 第四周期核外电子排布未成对电子数和周期数相同的基态原子的核外电子排布式 ( 简写 ) ： ______________________________________________________ 。 3.Ni 是元素周期表中第 28 号元素，第二周期基态原子未成对电子数与 Ni 相同且电负性小的元素是 ________ ； 26 号元素价层电子排布式为 ________ ； L 原子核外电子占有 9 个轨道，而且有一个未成对电子， L 是 ________ 元素。 答案　 C 　 3d 6 4s 2 　 Cl 考点 2 　电离能与电负性 1. 原子结构与性质 (1) 元素第一电离能与电负性的周期性变化 元素的第一电离能 电负性 同周期 ( 从左到右 ) 同主族 ( 自上而下 ) 同周期 ( 从左到右 ) 同主族 ( 自上而下 ) 元素的第一电离能总体上呈增大的趋势 元素的第一电离能逐渐减小 主族元素的电负性逐渐增大 主族元素的电负性逐渐减小 (2) 图示第一电离能的变化规律 说明　 同周期元素，从左到右第一电离能呈增大趋势。同能级的轨道为全满、半满、全空时较相邻元素要大，即第 Ⅱ A 族、第 Ⅴ A 族元素的第一电离能分别大于同周期相邻元素。如 Be 、 N 、 Mg 、 P 。 2. 电离能、电负性大小判断 规律 在周期表中，电离能从左到右呈增大趋势、电负性从左到右逐渐增大，从上往下逐渐减小 特性 同周期主族元素，第 Ⅱ A 族 ( n p) 全空、 Ⅴ A 族 ( n p 3 ) 半充满，比较稳定，所以其第一电离能大于同周期相邻的第 Ⅲ A 和 Ⅵ A 族元素 方法 常常应用化合价及物质类别判断电负性的大小，如 O 与 Cl 的电负性比较： ① HClO 中 Cl 为＋ 1 价、 O 为－ 2 价，可知 O 的电负性大于 Cl ； ② Al 2 O 3 是离子化合物、 AlCl 3 是共价化合物，可知 O 的电负性大于 Cl 3. 电离能、电负性的应用 (1) 电离能的应用 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 如果某元素的 I n ＋ 1 ≫ I n ，则该元素的常见化合价为＋ n ，如钠元素 I 2 ≫ I 1 ，所以钠元素的化合价为＋ 1 (2) 电负性的应用 1. [2018· 课标全国 Ⅲ ， 35(1)(2)] (1)Zn 原子核外电子排布式为 ________________ 。 (2) 黄铜是人类最早使用的合金之一，主要由 Zn 和 Cu 组成。第一电离能 I 1 (Zn)________ I 1 (Cu)( 填 “ 大于 ” 或 “ 小于 ” ) 。原因是 _______________ ______________________________________________________ 。 答案　 (1)[Ar]3d 10 4s 2 ( 或 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 ) (2) 大于　 Zn 核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子 2.(1) [2019· 课标全国 Ⅲ ， 35(4)] NH 4 H 2 PO 4 中，电负性最高的元素是 ________ ； P 的 ________ 杂化轨道与 O 的 2p 轨道形成 ________ 键。 (2) [2017· 江苏化学， 21(A) － (3)] C 、 H 、 O 三种元素的电负性由小到大的顺序为 ________________ 。 (3) [2017· 课标全国 Ⅱ ， 35(2)] 元素的基态气态原子得到一 个电子形成气态负一价离子时所放出的能量称作第一电子 亲和能 ( E 1 ) 。第二周期部分元素的 E 1 变化趋势如图所示， 其中除氮元素外，其他元素的 E 1 自左而右依次增大的原因是 ______________________________________________________ ； 氮元素的 E 1 呈现异常的原因是 _____________________________ 。 答案　 (1)O 　 sp 3 　 σ 　 (2)H I Ni 的原因是 ____________________________ 。 答案　 (1)O ＞ Ge ＞ Zn (2) 铜失去的是全充满的 3d 10 电子，镍失去的是 4s 1 电子 1. 如图是第二周期 3 ～ 9 号元素某些性质变化趋势的柱形图，下列说法正确的是 ( 　　 ) A. y 轴表示的可能是第一电离能 B. y 轴表示的可能是电负性 C. y 轴表示的可能是原子半径 D. y 轴表示的可能是元素的最高正价 解析　 A 项， Be 、 N 2p 轨道分别为全空、半满状态，第一电离能大于相邻元素，错误； C 项，原子半径随原子序数递增逐渐减小，错误； D 项， O 、 F 通常显负价，错误。 答案　 B 2. 下表是第三周期部分元素的电离能 [ 单位： eV( 电子伏特 )] 数据，下列说法正确的是 ( 　　 ) A. 甲的金属性比乙弱 B. 乙的最高化合价为＋ 1 价 C. 丙一定为非金属元素 D. 丁一定是金属元素 元素 I 1 /eV I 2 /eV I 3 /eV 甲 5.7 47.4 71.8 乙 7.7 15.1 80.3 丙 13.0 23.9 40.0 丁 15.7 27.6 40.7 解析　 甲、乙、丙、丁为第三周期元素，甲元素的第一电离能远远小于第二电离能，说明甲元素最外层有 1 个电子，失去 1 个电子时达到稳定结构，所以甲为 Na 元素；乙元素的第二电离能远远小于第三电离能，则乙元素最外层有 2 个电子，失去 2 个电子后达到稳定结构，所以乙为 Mg 元素，故甲的金属性比乙强， A 错误；乙为 Mg 元素，最高化合价为＋ 2 价， B 错误。丙的第一电离能比乙大很多，可判断丙不是 Al 元素，且丙、丁元素的第一电离能、第二电离能、第三电离能相差不大，说明丙元素最外层电子数大于 3 ，丙、丁一定为非金属元素， C 正确， D 错误。 答案　 C 3. 按要求回答问题： (1) 半夹心结构催化剂 M 能催化乙烯、丙烯、苯乙烯的聚合，其结构如下图所示。 组成 M 的元素中，电负性最大的是 ________( 填名称 ) 。 (2) 钛元素基态原子未成对电子数为 ________ 个，能量最高的电子占据的能级符号为 ________ 。 (3) ① 已知 Al 的第一电离能为 578 kJ·mol － 1 、第二电离能为 1 817 kJ·mol － 1 、第三电离能为 2 745 kJ·mol － 1 、第四电离能为 11 575 kJ·mol － 1 。请解释其第二电离能增幅较大的原因 ______________________________________________________ 。 ② 第二电离能 I (Cu)________( 填 “>” 或 “<”) I (Zn) 。 ③ 基态铜原子核外电子具有的空间运动状态有 ________ 种。 (4) 以第二周期为例，除 Be 、 N 外，其他元素的第一电离能从左到右逐渐增大的原因是 ______________________________________________________ 。 (5) ① 科学家可以通过 ________ 法发现太阳中存在大量的铁元素，写出基态 Fe 原子的价电子排布图 ________ 。从结构上分析 Fe 3 ＋ 比 Fe 2 ＋ 稳定的原因： ______________________________________________________ 。 ② SCN － 常用来检测 Fe 3 ＋ 的存在，三种元素电负性由大到小的顺序为 ________ 。 4.A 、 B 、 C 、 D 、 E 、 F 为硫酸铝钾和硫酸铝铵的组成元素， A 原子核外只有 1 种运动状态的电子， B 、 C 元素位于第二周期且原子半径 B>C ， D 与 C 同主族， E 、 F 元素的电离能数据如下表： 元素 第一电离能 /(kJ·mol － 1 ) 第二电离能 /(kJ·mol － 1 ) 第三电离能 /(kJ·mol － 1 ) 第四电离能 /(kJ·mol － 1 ) E 418.8 3 052 4 420 5 877 F 577.5 1 816.7 2 744.8 11 577 请回答下列问题： (1)A 在元素周期表中属于 ________ 区元素。 (2) 基态 E 原子的电子排布式为 ________ 。 (3)D 、 E 、 F 离子半径大小顺序为 ________________________________ ( 用离子符号表示 ) 。 (4)B 、 C 、 D 电负性大小顺序为 __________________________________ ( 用元素符号表示 ) 。 (5) 参照表中数据，进行判断： Mg 原子第一电离能 ________( 填 “ 大于 ” 或 “ 小于 ” )577.5 kJ·mol － 1 。 解析　 硫酸铝钾和硫酸铝铵的化学式分别为 KAl(SO 4 ) 2 、 NH 4 Al(SO 4 ) 2 ，二者的组成元素有 H 、 O 、 N 、 S 、 Al 、 K 。 A 原子核外只有 1 种运动状态的电子，说明 A 原子核外只有 1 个电子， A 为 H 。 H 、 O 、 N 、 S 、 Al 、 K 六种元素中，只有 O 、 N 处于第二周期，且 N 的原子半径大于 O ，故 B 为 N ， C 为 O 。与 O 元素同主族的应该是 S ，故 D 为 S 。根据 E 、 F 元素电离能数据可知， E 元素的第一电离能和第二电离能相差很大，第二电离能与第三、四电离能相差不大，说明 E 原子最外层只有 1 个电子，故 E 为 K ， F 为 Al 。 (1)H 的原子结构中只有 1s 上有 1 个电子，所以 H 属于 s 区元素。 (2)E 为 K ，其原子核外有 19 个电子，基态 K 原子的电子排布式为 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 。 (3)S 2 － 、 Al 3 ＋ 、 K ＋ 半径比较时，由于 K ＋ 、 S 2 － 具有 3 个电子层， Al 3 ＋ 只有 2 个电子层，所以 K ＋ 、 S 2 － 的半径都大于 Al 3 ＋ 的半径， K ＋ 和 S 2 － 具有相同的电子层结构，原子序数越小，半径越大，故 S 2 － 的半径大于 K ＋ 的半径。 (4) 元素非金属性越强，其电负性越大，故电负性 O>N>S 。 (5)Mg 原子的价电子排布式为 3s 2 ， 3p 处于全空状态，较稳定，能量较低，失去 3s 2 上的 1 个电子比 Al 原子失去 3p 1 上的 1 个电子更难，故 Mg 原子的第一电离能大于 577.5 kJ·mol － 1 。 答案　 (1)s 　 (2)1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 　 (3)S 2 － >K ＋ >Al 3 ＋ 　 (4)O>N>S 　 (5) 大于 5.(1) 硒 (Se) 是一种有抗癌、抗氧化作用的元素，可以形成多种化合物。 ① 基态硒原子的价层电子排布式为 __________________________ 。 ② 锗、砷、硒的第一电离能大小排序为 __________________________ 。 (2) 硒、硅均能与氢元素形成气态氢化物，若 “ Si—H ” 中共用电子对偏向氢元素，氢气与硒反应时单质硒是氧化剂，则硒与硅的电负性相对大小为 Se________Si( 填 “> ”或“ <”) 。 (3) ① Cu 元素基态原子的外围电子排布式为 ________ 。元素 C 、 N 、 O 的第一电离能由大到小的顺序为 ________ 。 ② 下列说法正确的是 ________( 填字母 ) 。 A. 第一电离能： As>Ga B. 电负性： As>Ga C. 原子半径： As>Ga ③ 锗 (Ge) 是用途很广的半导体材料，基态锗原子的外围电子排布式为 ________ 。在第二周期中，第一电离能位于硼元素与氮元素之间的元素有 ________ 种。 ④ 硼 (B) 及其化合物在化学中有重要的地位。 Ga 与 B 同主族， Ga 的基态原子的核外电子排布式为 ________ ， B 、 C 、 O 三种元素的第一电离能由大到小的顺序是 ________ 。 解析　 (1) ① 硒为 34 号元素，有 6 个价电子，所以硒的价层电子排布式为 4s 2 4p 4 ； ② 同一周期中，元素的第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，但第 Ⅴ A 族元素第一电离能大于相邻元素，所以 Ge 、 As 、 Se 三种元素的第一电离能的大小顺序是 As>Se>Ge 。 (2) “ Si—H ” 中共用电子对偏向氢元素，则电负性 H ＞ Si 。氢气与硒反应，硒单质为氧化剂，则电负性 Se ＞ H 。 (3) ① Cu 是 29 号元素，其原子核外有 29 个电子，其基态原子的外围电子排布式为 3d 10 4s 1 ；同周期从左到右，元素的第一电离能呈增大趋势，由于 N 元素原子的 2p 能级处于半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻的元素，所以 C 、 N 、 O 三种元素的第一电离能由大到小的排列顺序是 N>O>C 。 ② 同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势，则第一电离能： As>Ga ，故 A 正确；同周期元素从左到右电负性逐渐增大，则电负性： As>Ga ，故 B 正确；同周期主族元素从左到右原子半径逐渐减小，故原子半径： AsC>B 。 答案　 (1) ① 4s 2 4p 4 　 ② As ＞ Se ＞ Ge 　 (2) ＞ (3) ① 3d 10 4s 1 　 N ＞ O ＞ C 　 ② AB 　 ③ 4s 2 4p 2 　 3 ④ 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 1 或 [Ar]3d 10 4s 2 4p 1 O ＞ C ＞ B