2018届高考一轮复习鲁科版第12章物质结构与性质鸭第1节原子结构与性质学案7 16页

第12章　物质结构与性质(选考)‎ 第1节　原子结构与性质 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| 基态原子的核外电子排布 ‎[基础知识自查]‎ ‎1．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 ‎(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)能量关系 ‎3．基态原子的核外电子排布原则 ‎(1)能量最低原理：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，简称能量最低原理。‎ 基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序：‎ ‎(2)泡利不相容原理：在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，且它们的自旋状态相反。‎ ‎(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单独占据一个轨道，且自旋状态相同。‎ ‎【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。‎ ‎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。‎ ‎[应用体验]‎ ‎　写出下列原子或离子的①电子排布式②价电子轨道表示式③电子占的原子轨道数④未成对电子数。‎ ‎(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________。‎ ‎[提示]　(1)①1s22s22p3　　③5　④3‎ ‎ [考点多维探究]‎ 角度1　核外电子排布的表示 ‎1．(高考组合题)(1)(2016·全国乙卷)基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar]________，有________个未成对电子。‎ ‎(2)(2016·全国甲卷)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________。‎ ‎(3)(2015·全国卷Ⅰ)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________形象化描述。在基态‎14C原子中，核外存在________对自旋相反的电子。‎ ‎(4)(2014·全国卷Ⅰ)基态Fe原子有________个未成对电子。Fe3＋的电子排布式为________。‎ ‎(5)(2013·全国卷Ⅰ)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________。‎ ‎(6)(2012·全国卷)Se原子序数为________，其核外M层电子的排布式为________。‎ ‎(7)(2016·江苏高考)Zn2＋基态核外电子排布式为________。‎ ‎(8)(2015·海南高考)钒在元素周期表中的位置为________，其价层轨道表示式为________________。‎ ‎(9)(2015·上海高考)Mg原子核外电子排布式为________；Ca原子最外层电子的能量________Mg原子最外层电子的能量(选填“低于”、“高于”或“等于”)。‎ ‎[答案]　(1)3d104s24p2　2‎ ‎(2)[Ar]3d84s2或1s22s22p63s23p63d84s2　2‎ ‎(3)电子云　2‎ ‎(4)4　[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5‎ ‎(5)M　9　4‎ ‎(6)34　3s23p63d10　(7)[Ar]3d10 或1s22s22p63s23p63d10‎ ‎(8)第4周期ⅤB族　‎ ‎(9)1s22s22p63s2　高于 ‎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，价电子轨道表示式________________。‎ ‎(4)Co的外围电子排布式________________，外围轨道表示式________________。‎ ‎[答案]　(1)1s22s22p63s23p63d54s1　3d54s1　‎ 描述核外电子排布的两种化学用语 ‎(1)电子排布式 注意：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，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2正确，1s22s22p63s23p64s23d6错误。‎ 角度2　根据核外电子的排布特点推断元素 ‎3．(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离子的结构示意图为________。‎ ‎(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，核外轨道表示式为________。‎ ‎[解析]　(1)A元素基态原子的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最外层电子排布式为2s22p4。‎ ‎[答案]　(1)N　 ‎ ‎(3)Fe　1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2‎ ‎(4)Cu　[Ar]3d104s1‎ ‎(5)2　2p　 ‎ ‎4．(2016·四川高考改编)M、R、X、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素，Z是一种过渡元素。M基态原子L层中p轨道电子数是s轨道电子数的2倍，R是同周期元素中最活泼的金属元素，X和M形成的一种化合物是引起酸雨的主要大气污染物，Z的基态原子4s和3d轨道半充满。请回答下列问题：‎ ‎(1)写出M、R的价电子排布式：M________、R________。‎ ‎(2)写出X、Y的价电子轨道表示式：X________、Y________。‎ ‎(3)写出Z的核外电子排布式________，Z的核外未成对电子数为________。‎ ‎[解析]　根据题目给出的M、R和X的信息确定，M是氧元素，R是钠元素，X是硫元素。根据M、R、X、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素确定Y是氯元素。根据Z的基态原子4s和3d轨道半充满，则Z元素原子的核外有24个电子，它是铬元素。‎ ‎[答案]　(1)2s22p4　3s1‎ ‎(3)[Ar]3d54s1　6‎ 根据电子排布推断元素的思维模板 分析题意―→确定元素―→完成题中问题 角度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(　　)‎ A．1s22s22p63s2―→1s22s22p63p2‎ B．1s22s22p33s1―→1s22s22p4‎ C．1s22s2―→1s22s12p1‎ D．1s22s22p―→1s22s22p 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．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 基态、激发态及光谱示意图 考点2| 原子结构与元素的性质 ‎[基础知识自查]‎ ‎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、0族 ns1～2‎ 除氢、氦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 ‎(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 ‎2.原子半径 ‎(1)影响因素 ‎(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：气态原子或气态离子失去一个电子所需要的最小能量叫做电离能。‎ ‎(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I1Cl>Br>I　F>Cl>Br>I ‎[考点多维探究]‎ 角度1　原子结构与元素周期表的关系 ‎1．某元素X的原子核外电子排布式为[Ar]3d64s2，则元素X位于________周期________族________区，其外围轨道表示式为__________________________，‎ X3＋的核外电子排布式为________，从原子结构的角度解释X3＋比X2＋稳定的理由是_____________________________________________________________。‎ ‎[答案]　第4　Ⅷ　d　　[Ar]3d5　X3＋的3d轨道为半充满状态，能量低稳定 ‎2．(2017·信阳模拟)A、B、C三种短周期元素，它们的原子序数依次增大。A元素原子的核外p电子数比s电子数少1；B元素原子核外有4种能级，且全部充满电子；C元素的主族序数与周期数的差为4。 ‎ ‎【导学号：99682398】‎ ‎(1)A的基态原子中能量最高的电子，其电子云在空间有________个方向，原子轨道呈________形。‎ ‎(2)某同学推断B基态原子的核外电子排布为该同学所画的轨道表示式违背了________________________。‎ ‎(3)C位于________族________区，价电子排布式为________。‎ ‎[解析]　根据题意可知A为N，B为Mg，C为Cl。‎ ‎[答案]　(1)3　哑铃　(2)泡利不相容原理　(3)ⅦA　p　3s23p5‎ 角度2　元素周期律(电离能、电负性、原子半径)‎ ‎3．(高考组合题)(1)(2016·全国乙卷)Zn、Ge、O电负性由大至小的顺序是________。‎ ‎(2)(2016·全国甲卷)元素铜与镍的第二电离能分别为：ICu＝1 958 kJ·mol－1、INi＝1 753 kJ·mol－1，ICu>INi的原因是____________________________________。‎ ‎(3)(2016·全国丙卷)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”)‎ ‎(4)(2013·全国卷Ⅱ)F、K、Fe、Ni四种元素中第一电离能最小的是________(填元素符号)。‎ ‎(5)(2013·浙江高考)①N、Al、Si、Zn四种元素中，有一种元素的电离能数据如下：‎ 电离能 I1‎ I2‎ I3‎ I4‎ ‎……‎ Im/(kJ·mol－1)‎ ‎578‎ ‎1 817‎ ‎2 745‎ ‎11 578‎ 则该元素是________(填写元素符号)。‎ ‎②基态锗(Ge)原子的电子排布式是______________________________。‎ Ge的最高价氯化物分子式是________。该元素可能的性质或应用有________。‎ A．是一种活泼的金属元素 B．其电负性大于硫 C．其单质可作为半导体材料 D．其最高价氯化物的沸点低于其溴化物的沸点 ‎[解析]　(5)I4≫I3，所以该元素原子最外层有3个电子，为Al。Ge是ⅣA族元素，最高价氯化物分子式是GeCl4，Ge位于金属与非金属交界处，可作半导体材料。‎ ‎[答案]　(1)O>Ge>Zn ‎(2)铜失去的是全充满的3d10电子，镍失去的是4s1电子 ‎(3)大于　小于 ‎(4)K ‎(5)①Al ‎②1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2　GeCl4　CD ‎4．根据表中所列五种元素的第一至第四电离能数据(单位：kJ·mol－1)，回答下列问题： ‎ ‎【导学号：99682399】‎ 元素代号 I1‎ I2‎ I3‎ I4‎ Q ‎2 080‎ ‎4 000‎ ‎6 100‎ ‎9 400‎ R ‎500‎ ‎4 600‎ ‎6 900‎ ‎9 500‎ S ‎740‎ ‎1 500‎ ‎7 700‎ ‎10 500‎ T ‎580‎ ‎1 800‎ ‎2 700‎ ‎11 600‎ U ‎420‎ ‎3 100‎ ‎4 400‎ ‎5 900‎ ‎(1)在元素周期表中，最可能处于同一族的是________(填字母，下同)。‎ A．Q和R　　 B．S和T　　　　‎ C．T和U D．R和T E．R和U ‎(2)下列离子的氧化性最弱的是________。‎ A．S2＋ B．R2＋　　‎ C．T3＋ D．U＋‎ ‎(3)下列元素中，化学性质和物理性质最像Q元素的是________。‎ A．硼 B．铍 ‎ C．氦 D．氢 ‎(4)每种元素都出现相邻两个电离能的数据相差较大的情况，这一事实从一个侧面说明：__________________________________________________________‎ ‎______________________________________________________________，‎ 如果U元素是短周期元素，你估计它的第2次电离能突跃数据将发生在失去第________个电子时。‎ ‎(5)如果R、S、T是同周期的三种主族元素，则它们的原子序数由小到大的顺序是________________，其中________元素的第一电离能异常高的原因是______________________________________________________________‎ ‎______________________________________________________________。‎ ‎[解析]　(1)由表中数据可确定R与U的最外层有一个电子，最可能处于同一族。‎ ‎(2)还原性越强，越易失电子，电离能越小，相应离子的氧化性越弱。‎ ‎(3)Q的四级电离能没有突变，属于性质稳定的稀有气体元素。‎ ‎(4)相邻两个电离能数据相差较大，说明各层电子能量不同，电子是分层排布的。‎ ‎[答案]　(1)E　(2)D　(3)C ‎(4)电子分层排布，各电子层能量不同　10‎ ‎(5)RI1(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)同一周期中0族元素的I1最大，但非金属性和金属性均很弱。‎ ‎(4)不能将电负性1.8作为划分金属和非金属的绝对标准。‎ ‎(5)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。‎ ‎(6)同周期稀有气体元素的第一电离能最大，但电负性不是最小。‎ 角度3　“位—构—性”的综合判断 ‎6．(2017·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：99682400】‎ ‎(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元素的轨道表示式为_______________________________________；‎ E3＋的离子符号为________。‎ ‎(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 ‎7．(2017·青岛模拟)已知：A～F都是周期表中前四周期的元素，它们的原子序数依次增大。其中A、C原子的L层有2个未成对电子。D与E同主族，D的二价阳离子与C的阴离子具有相同的电子层结构。F3＋的M层3d轨道电子为半充满状态。请根据以上信息，回答下列问题：‎ ‎(1)A、B、C的电负性由小到大的顺序为________________(用元素符号表示)。‎ ‎(2)D元素的原子核外共有________种不同运动状态的电子、________种不同能级的电子。‎ ‎(3)写出E的基态原子的电子排布式：__________________________。‎ ‎[解析]　根据题意可知A为C，B为N，C为O，D为Mg，E为Ca，F为Fe。‎ ‎[答案]　(1)CP>Na　Na　(5)氮　氮的2p轨道为半充满状态，能量低较稳定，难失去电子