2019届一轮复习人教版原子结构与元素的性质 12页

‎　原子结构与元素的性质 考点一　电子排布式、轨道表达式的书写 ‎[细品真题]‎ 完成下列填空。‎ ‎(1)(2017·全国卷Ⅱ)氮原子价层电子的轨道表达式(电子排布图)为________。‎ ‎(2)(2016·全国卷Ⅰ)基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar]________，有________个未成对电子。‎ ‎(3)(2015·安徽高考)N的基态原子核外电子排布式为________；Cu的基态原子最外层有________个电子。‎ ‎(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)(2014·江苏高考)Cu＋基态核外电子排布式为________________________________________________________________________。‎ ‎(6)(2013·全国卷Ⅱ)Ni2＋的价层电子排布图为________。‎ ‎(7)(2012·全国卷)Se原子序数为________，其核外M层电子的排布式为________。‎ 解析：(1)氮原子价电子排布式为2s22p3，根据洪特规则和泡利原理可写出其价电子的轨道表达式 (2)Ge位于第四周期ⅣA族，基态Ge原子核外电子排布式为[Ar]3d104s24p2，根据洪特规则，4p轨道2个电子优先占据两个不同轨道，故未成对电子数为2。(3)N为7号元素，故基态原子核外电子排布式为1s22s22p3；铜基态原子核外价电子排布式为3d104s1，故基态原子最外层有1个电子。(4)铁基态原子外围电子排布式为3d64s2，有4个未成对电子，Fe3＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5。(5)Cu＋核外有28个电子，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10。(6)Ni2＋的价层电子排布图为(7)Se位于第四周期，原子序数是34。由于Se有四个电子层，所以其M层的电子排布式为3s23p63d10。‎ 答案：(1) ‎ ‎(2)3d104s24p2　2‎ ‎(3)1s22s22p3　1‎ ‎(4)4　1s22s22p63s23p63d5(或[Ar]3d5)‎ ‎(5)1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10)‎ ‎(6) ‎ ‎(7)34　3s23p63d10‎ ‎[突破重点]‎ 备考时，熟记电子进入轨道的顺序(构造原理)，依据三原理书写轨道示意图，牢记简单离子是由基态原子从最外层开始逐渐失去电子形成的 ‎1．熟记3种最外层电子的排布特征 ‎(1)最外层有3个未成对电子的为ns2np3,1～36号元素分别为N、P、As。‎ ‎(2)最外层有2个未成对电子的可能是ns2np2或ns2np4。短周期元素分别为C、Si和O、S。‎ ‎(3)最外层有一个未成对电子的可能是ns1、ns2np1、(n－1)d5ns1、(n－1)d10ns1。第四周期有K、Cr、Cu、Ga。‎ ‎2．规避核外电子排布常见错误 ‎(1)在写基态原子的电子排布图时，常出现以下错误：‎ ‎ ‎ ‎(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，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2，而失电子时，却先失4s轨道上的电子，如Fe3＋：1s22s22p63s23p63d5。‎ ‎(3)注意比较原子核外电子排布式、简化电子排布式、原子外围价层电子排布式的区别与联系。如Cu的电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1；简化电子排布式：[Ar]3d104s1；外围价层电子排布式：3d104s1。‎ ‎[对点集训]‎ ‎1．下列说法正确的是(　　)‎ A．原子核外电子排布式为1s2的原子与原子核外电子排布式为1s22s2的原子化学性质相似 B．Fe3＋的最外层电子排布式为3s23p63d5‎ C．基态铜原子价电子的轨道表示式：‎ D．基态碳原子价电子的轨道表示式：‎ 解析：选B　核外电子排布式为1s2的原子是He，核外电子排布式为1s22s2的原子为Be，He是稀有气体元素，Be是金属元素，显然化学性质不相似，A项错误；Fe的价电子排布式为3d64s2，Fe失去3个电子变成Fe3＋时，最外层电子排布式为3s23p63d5，B项正确；基态铜原子价电子的轨道表示式应该为C项错误；基态碳原子价电子的轨道表示式为D项错误。‎ ‎2．(2018·太原模拟)下列各项叙述正确的是(　　)‎ A．镁原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2时，原子释放能量，由基态转化成激发态 B．价电子排布为5s25p1的元素位于第五周期第ⅠA族，是s区元素 C．所有原子任一能层的s电子云轮廓图都是球形，但球的半径大小不同 D．24Cr原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d44s2‎ 解析：选C　镁原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2时，原子吸收能量，由基态转化成激发态，A错误；价电子排布为5s25p1的元素，位于第五周期第ⅢA族，是p区元素，B错误；所有原子任一能层的s电子云轮廓图都是球形，能层越大，球的半径越大，C正确；24Cr原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1，半充满轨道能量较低，D错误。‎ ‎3．(2018·天水模拟)下列轨道表示式能表示氮原子的最低能量状态的是(　　)‎ 解析：选A　A项，符合电子的基态排布原理，表示氮原子的最低能量状态，正确；B、C项，2p的3个电子排布违背洪特规则，不是基态原子的排布，错误；D项，表示B原子的基态核外电子，错误。‎ ‎4．(2018·朔州模拟)如图是一些原子的2p能级和3d能级中电子排布的情况，其中正确的是(　　)‎ 解析：选D　同一轨道电子自旋状态相同，违背泡利原理，A错误；2p能级有3个电子，应在3个不同的轨道，违背洪特规则，B错误；同能级不同轨道的成单电子自旋状态不同，违背了洪特规则，C错误，D正确。‎ ‎5．下列有关电子排布图的表述正确的是(　　)‎ 解析：选A　A．单核10电子粒子基态时电子排布式为1s22s22p6，每个轨道内排布2个电子，自旋状态相反，正确；B.此图违背了洪特规则，错误；C.正确的价电子排布图为 ‎ 错误；D.该电子排布图中的电子没有激发跃迁到能量更高的轨道上，错误。‎ ‎6．(1)Mg原子核外电子排布式为________；Ca原子最外层电子的能量________(填“低于”“高于”或“等于”)Mg原子最外层电子的能量。‎ ‎(2)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________。‎ ‎(3)铝原子核外电子云有________种不同的伸展方向，有________种不同运动状态的电子。‎ 解析：(1)镁原子核外电子数为12，最外层(M层)电子数为2，依据能量最低原理可知其核外电子排布式为1s22s22p63s2；因Ca的最外层电子位于能量较高的第4层，故其最外层电子能量高于Mg。(2)原子中各电子层的能量由内向外逐渐升高，硅原子最外层为M层；M层有3个能级：3s(1个轨道)、3p(3个轨道)、3d(5个轨道)，一共9个轨道；硅原子最外层(M层)共含有4个电子。(3)Al原子核外有3个能层，其能级分别为1s、2s、2p、3s、3p，其中1s、2s和3s能级上的原子轨道呈球形，2p分成2px、2py和2pz3种。‎ 答案：(1)1s22s22p63s2　高于　(2)M　9　4　(3)4　13‎ 考点二　电离能、电负性大小的比较及应用 ‎ [细品真题]‎ 完成下列填空。‎ ‎(1)(2017·全国卷Ⅲ)元素Mn与O中，第一电离能较大的是________。‎ ‎(2)(2016·全国卷Ⅰ)Zn、Ge、O电负性由大到小的顺序是________。‎ ‎(3)(2016·全国卷Ⅱ)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______________________________________________。‎ ‎(4)(2016·全国卷Ⅲ)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”)‎ ‎(5)(2015·安徽高考)C、N、O、Al、Si、Cu是常见的六种元素。‎ ‎①Si位于元素周期表第________周期第________族。‎ ‎②用“＞”或“＜”填空：‎ 原子半径 电负性 熔点 沸点 Al____Si N____O 金刚石____晶体硅 CH4____SiH4‎ ‎(6)(2014·安徽高考)第一电离能Si________S(用“＞”或“＜”填空)。‎ ‎(7)(2013·全国卷Ⅱ)四种元素(F、K、Fe、Ni)中第一电离能最小的是________，电负性最大的是________。‎ ‎(8)(2013·山东高考)第一电离能介于B、N之间的第二周期元素有________种。‎ ‎(9)(2013·福建高考)依据第二周期元素第一电离能的变化规律，参照如图B、F元素的位置，用小黑点标出C、N、O三种元素的相对位置。‎ 解析：(1)O是非金属元素，而Mn是金属元素，前者易得电子而不易失电子，后者则反之，所以O的第一电离能大于Mn。(2)电负性大的元素，位于周期表右上方，故电负性：O＞Ge＞Zn。(3)轨道中电子处于全满、全空、半满时较稳定，基态Cu失去一个电子变为Cu＋，Cu＋的电子排布式为[Ar]3d10，所以能量较低，基态Ni失去一个电子变为Ni＋，Ni＋的电子排布式为[Ar]3d84s1，所以Cu的第二电离能相对较大，Ni的第二电离能相对较小。(4)Ga和As位于同一周期，但是Ga的核电荷数小于As，故Ga的原子半径大。Ga位于第ⅢA族，As位于第ⅤA族，同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势，且As的4p轨道中的电子为半满状态，较稳定，所以第一电离能大。(5)①硅元素为14号元素，位于元素周期表第三周期第ⅣA族。②铝和硅位于同周期，铝在硅的前面，故原子半径大于硅；N和O同周期，同周期电负性前小后大；金刚石和晶体硅均为原子晶体，原子晶体熔点与原子半径成反比，而碳原子半径小于硅原子，故金刚石熔点高；CH4和SiH4都是分子晶体，均没有氢键，所以直接根据相对分子质量可以判断SiH4沸点较高。(6)一般情况下，非金属性越强，第一电离能越大。(7)四种元素中第一电离能最小的是K，电负性最大的是F。(8)同周期元素从左到右，第一电离能呈增大的趋势，注意第ⅡA族、第ⅤA族反常。第一电离能介于B、N之间的元素有Be、C、O三种。(9)B的第一电离能最小，F的第一电离能最大，注意N的第一电离能比O的大。则第一电离能：B＜C＜O＜N＜F。‎ 答案：(1)O　(2)O＞Ge＞Zn　(3)铜失去的是全充满的3d10电子，镍失去的是4s1电子　(4)大于　小于　(5)①三　ⅣA　②＞　＜　＞　＜　(6)＜　(7)K　F　(8)3‎ ‎(9)‎ ‎　‎ ‎[突破重点]‎ 对于元素的性质要注意第一电离能的周期性变化中的特殊性，一种元素电离能突变与原子结构的关系，稳定性原子(或离子)结构与相应电离能大小的关系 电离能与电负性变化规律与大小判断 规 律 在周期表中，电离能、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ⅡA族(ns2)全充满、ⅤA族(np3)半充满，比较稳定，所以其第一电离能大于同周期相邻的ⅢA和ⅥA族元素 判 断 方 法 我们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：a.HClO中Cl为＋1价、O为－2价，可知O的电负性大于Cl；b.Al2O3是离子化合物、AlCl3是共价化合物，可知O的电负性大于Cl 注意问题 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(Al)，但活泼性Mg>Al ‎[对点集训]‎ ‎1．氧是地壳中含量最多的元素，下列比较中正确的是(　　)‎ A．第一电离能：N＞O　　　　 　B．稳定性：H2O＞HF C．电负性：S＞O D．键角：H2O＞C2H2‎ 解析：选A　A项，N原子2p能级处于半充满稳定状态，第一电离能：N＞O，正确；B项，非金属性：F＞O，则稳定性：HF＞H2O，错误；C项，同主族自上而下电负性减小，则电负性：O＞S，错误；D项，C2H2是直线形分子，H2O是V形分子，键角C2H2＞H2O，错误。‎ ‎2．下列各项叙述中，正确的是(　　)‎ A．N、P、As的电负性随原子序数的增大而增大 B．价电子排布为4s24p3的元素位于第四周期第ⅤA族，是p区元素 C．2p和3p轨道形状均为哑铃形，能量也相等 D．磷原子的最外层电子排布图：‎ 解析：选B　A项，N、P、As位于ⅤA族，同主族元素随原子序数增大，电负性减小，错误；B项，由4s24p3知，原子有4个电子层，最外层5个电子，位于第四周期第ⅤA族，为p区元素，正确；C项，2p和3p轨道形状相同，能量不同，错误；D项，应为，错误。‎ ‎3．(1)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 ‎……‎ I/(kJ·mol－1)‎ ‎578‎ ‎1 817‎ ‎2 745‎ ‎11 578‎ ‎……‎ 则该元素是________(填写元素符号)。‎ ‎②锗在元素周期表中的位置是________________________________________________________________________。‎ 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 ‎(2)B和N相比，电负性较大的是________，BN中B元素的化合价为________。‎ 解析：(1)①I4≫I3，所以该元素最外层有3个电子，为Al。②Ge位于第四周期第ⅣA族，最高价氯化物分子式是GeCl4，Ge位于金属和非金属交界处，可作半导体材料。(2)依据同周期元素随原子序数增大电负性依次增大可知，N的电负性较大；B位于第ⅢA族，由化学式结合电负性大小可得，在BN中B元素的化合价为＋3价。‎ 答案：(1)①Al　②第四周期第ⅣA族　GeCl4　CD ‎(2)N　＋3‎ ‎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：‎ 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．R＋‎ 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，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)根据电离能的变化趋势知，Q为稀有气体元素，R为第ⅠA族元素，S为第ⅡA族元素，T为第ⅢA族元素，U为第ⅠA族元素，所以R和U处于同一主族。‎ ‎(2)由于U为第ⅠA族元素且比R电离能小，U的金属性大于R，所以U＋的氧化性最弱。‎ ‎(3)由于Q是稀有气体元素，所以氦的物理性质和化学性质与其最像。‎ ‎(4)电离能的突跃变化，说明核外电子是分层排布的。若U是短周期元素，则U是Na，其核外电子排布式为1s22s22p63s1，由于2s22p6所处能层相同，所以它的第2次电离能突跃数据发生在失去第10个电子时。‎ ‎(5)同一周期，第一电离能呈增大趋势，但第ⅡA族、第ⅤA族比相邻元素要高，因为其最外层电子呈全充满或半充满结构。‎ 答案：(1)E　(2)D　(3)C ‎(4)电子分层排布，各能层能量不同　10‎ ‎(5)RAl B．锗的第一电离能高于碳而电负性低于碳 C．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相同且电负性最小的元素是碳 D．O、F、P、S四种元素中电负性最大的是F 解析：选B　同周期从左到右第一电离能呈增大趋势，但第ⅡA族元素的第一电离能比相邻的第ⅢA族元素的第一电离能大，A正确；同一主族元素的第一电离能自上而下逐渐减小，锗的第一电离能低于碳，B不正确；Ni的价电子排布为3d84s2，未成对电子数为2，第二周期未成对电子数为2的元素有C和O，同周期从左到右电负性逐渐增大，则电负性C