2020-2021年新高三化学一轮复习讲解《原子结构与性质》 24页

2020-2021 年新高三化学一轮复习讲解《原子结构与性质》 【知识梳理】 一、原子结构 1. 能层和能级：在多电子原子中，电子的排布分成不同的能层，同一能层的电子能量也可能不同，还可以 分成不同的能级。 电子层（能层） 原子轨道类型（能级） 原子轨道数目 最多容纳电子数 K（1） 1s 1 2 L（2） 2s 2p 4 8 M（3） 3s 3p 3d 9 18 N （4） 4s 4p 4d 4f 16 32 O（5） 5s 5p 5d 5f 5g 25 50 ……(n) n 2 2n 2 （1）任一能层，能级数等于能层序数； （2）s、p、d、f……的轨道数依次是 1、3、5、7……，s、p、d、f……可容纳的电子数依次是其轨道数 1、 3、5、7……的两倍； （3）各电子层最多容纳的电子数为 2n2 个。最外层最多容纳 8 个电子；次外层最多容纳 18 个（若此外层 为 1 或 2，最多只能有 2 或 8 个电子）；倒数第三层最多只有 32 个电子（若该层 n=1，2，3，最多只能有 2，8，18 个电子） 2. 原子轨道：不同能级上的电子出现概率约为 90%的电子云空间轮廓图 称为原子轨道。 （1）s 电子的原子轨道呈球形对称，ns 能级各有 1 个原子轨道；p 电子的原子轨道呈纺锤形，np 能级各有 3 个原子轨道，相互垂直（用 px、py、pz 表示）；nd 能级各有 5 个原子轨道；nf 能级各有 7 个原子轨道。 （2）相同能层上原子轨道能量的高低：nsMg>Al>Si>P>S>Cl ③同主族元素（比较原子和离子半径）：随原子序数的增大，原子的原子半径依次增大。如：Li Na+>Mg2+>Al3+ （5）元素金属性与非金属性强弱的判断 金属性 本质 原子越易失电子，金属性越强，第一电离能越小，电负性越小 判据 在金属活动顺序表中越靠前，金属性越强 单质与水或非氧化性酸反应越剧烈，金属性越强 单质还原性越强，离子氧化性越弱，金属性越强（电解中在阴极 上得电子的先后） 最高价氧化物的对应水化物的碱性越强，金属性越强 xn++y x+ym+ 则 y 比 x 金属性强 原电池反应中负极的金属性强 与同种氧化剂反应，先反应的金属性强 失去相同数目的电子，吸收能量少的金属性强 非金属性 本质 原子越易得电子，非金属性越强，电负性越大 判据 与 H2 化合越易，气态氢化物越稳定，非金属性越强 单质氧化性越强，阴离子还原性越弱，非金属性越强（电解中在 阳极上得电子的先后） 最高价氧化物的对应水化物酸性越强，非金属性越强 An-+B Bm-+A 则 B 比 A 非金属性强 与同种还原剂反应，先反应的非金属性强 得到相同数目的电子，放出能量多的非金属性强 3.元素周期表的应用 （1）根据原子结构、元素性质及表中位置的关系预测元素的性质： ①比较同主族元素的金属性、非金属性、最高价氧化物水化物的酸、碱性、氢化物的稳定性等。如碱 性：Ra(OH)2>Ba(OH)2；气态氢化物稳定性：CH4>SiH4 ②比较同周期元素及其化合物的性质。如酸性：HClO4>H2SO4；稳定性：HCl>H2S ③比较不同周期、不同主族元素性质时，要找出参照物。例如：比较氢氧化镁和氢氧化钾的碱性，可 以把氢氧化钠作为参照物得出氢氧化钾的碱性强于氢氧化镁。 ④推断一些未学过的元素的某些性质。如根据ⅡA 族的 Ca(OH)2 微溶，Mg(OH)2 难溶，可以推知 Be(OH)2 更难溶。 （2）启发人们在一定范围内寻找某些物质： ①半导体元素在两性线附近，如：Si、Ge、Ga 等。 ②农药中常用元素在右上方，如：F、Cl、S、P、As 等。 ③催化剂和耐高温、耐腐蚀合金材料、主要在过渡元素中找。如：Fe、Ni、Rh、Pt、Pd 等。 例题 2、（1）写出基态 As 原子的核外电子排布式____________、基态碳原子的电子排布图________________， 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”） （2）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 ；①C、N、O；②N、 S、P；③C 、N、Si；④N、 O、F 的第一电离能由大到小的顺序为 ；电负性：H、O、S 电负性由 大到小的顺序是 。B 和 N 相比，电负性较大的是 ；BN 中 B 元素的化合价为 ； 从电负性角度分析，C、Si 和 O 元素的非金属活泼性由强至弱的顺序为 。 （3）铬，铜，铁，锰等原子的基态电子排布式 ，氯元素的基态原子的价电子层排布式是___________， 与铬同周期的所有元素的基态原子中最外层电子数与铬原子相同的元素有 （填元素符号），第一电 离能 I1(C)、I1(N)、I1(O)由大到小的顺序为_____。 （4）基态 Co 原子核外电子排布式为__________________，C、N、O 三种元素的第一电离能由大到小的顺 序为______(用具体元素符号表示)。 （5）基态 Fe3＋的 M 层电子排布式为____________，铝原子核外自旋方向相同的电子最多有________个， 与铝同族的第四周期元素原子的价电子排布式为______，基态磷原子的核外电子运动状态共有________种， 其价电子排布式为__________________。在硼、氧、氟、氮中第一电离能由大到小的顺序是________(用元 素符号表示)。 （6）基态 Ge 原子的核外电子排布式为[Ar]_______，有 __个未成对电子。光催化还原 CO2 制备 CH4 反应中， 带状纳米 Zn2GeO4 是该反应的良好催化剂。Zn、Ge、O 电负性由大至小的顺序是________________。 （7）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________。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_____________。 (8) 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。 ②N 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。 ③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 (9) O、Na、P、Cl四种元素中电负性最大的是________(填元素符号)，其中P原子的核外电子排布式为________。 (10)周期表前四周期的元素 a、b、c、d、e，原子序数依次增大。a 的核外电子总数与其周期数相同，b 的价 电子层中的未成对电子有 3 个，c 的最外层电子数为其内层电子数的 3 倍，d 与 c 同族；e 的最外层只有 1 个电子，但次外层有 18 个电子。b、c、d 中第一电离能最大的是______________(填元素符号)，e 的价层电 子轨道示意图为__________________。 (11)①N、Al、Si、Zn 四种元素中，有一种元素的电离能数据如下，则该元素是________(填写元素符号)。 电离能 I1 I2 I3 I4 …… In/(kJ·mol－1) 578 1 817 2 745 11 578 …… ②基态锗(Ge)原子的电子排布式是________。Ge 的最高价氯化物的分子式是________。 ③Ge 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 （12）下图表示碳、硅和磷元素的四级电离能变化趋势,其中表示磷的曲线是 (填字母)。 碳、硅和磷元素的四级电离能变化趋势 【课时练习】 1．下列说法中正确的是（ ） A．同一原子中 3s、3p、3d、4s 能量依次升高 B．某原子核外电子由 1s22s22p63s23p1→1s22s22p63s13p2，原子放出能量 C．p 能级的原子轨道呈哑铃形，随着能层数的增加，p 能级原子轨道数也在增多 D．按照泡利原理，在同一个原子中不可能存在两个运动状态完全相同的电子 2．下列有关微粒性质的排列顺序正确的是 A．离子半径：O2->Na+>S2- B．第一电离能：O>N>C C．电负性：F>P>O D．基态原子中未成对电子数：Mn>Si>Cl 3．以下有关元素性质的说法不正确的是 A．具有下列价电子排布式的原子中，①3s23p1 ②3s23p2 ③3s23p3 ④3s23p4 电负性最大的是③ B．某元素气态基态原子的逐级电离能(kJ·mol－1)分别为 738、1451、7733、10540、13630、17995、21703， 当它与氯气反应时可能生成的阳离子是 X2＋ C．①Na、K、Rb ②N、P、As ③O、S、Se ④Na、P、Cl，元素的第一电离能随原子序数增大而递增 的是④ D．具有下列电子排布式的原子中，①1s22s22p63s23p2 ②1s22s22p3 ③1s22s22p2 ④1s22s22p63s23p4 原子 半径最大的是① 4．下列说法中正确的是( ) I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 578 1 817 2 745 11 575 14 830 18 376 23 293 A．HF、HCl、H2S、PH3 的稳定性依次增强 B．在①P、S，②Mg、Ca，③Al、Si 三组元素中，每组中第一电离能较大的元素的原子序数之和为 41 C．某主族元素的电离能 I1～I7 数据如下表所示(单位：kJ/mol)，可推测该元素位于元素周期表第ⅤA 族 D．按 Mg、Si、N、F 的顺序，原子半径由小变大 5．人们通常将在同一原子轨道上运动、自旋方向相反的 2 个电子，称为“电子对”，将在某一原子轨道上运 动的单个电子，称为“未成对电子”。下列基态原子的电子排布式中，未成对电子数最多的是 A．1s22s22p63s23p6 B．1s22s22p63s23p63d54s2 C．1s22s22p63s23p63d54s1 D．1s22s22p63s23p63d104s1 6．下列各组原子中彼此化学性质一定相似的是( ) A．原子核外电子排布式为 1s2 的 X 原子与原子核外电子排布式为 1s22s2 的 Y 原子 B．原子核外 M 层上仅有两个电子的 X 原子与原子核外 N 层上仅有两个电子的 Y 原子 C．2p 轨道上有一对成对电子的 X 原子和 3p 轨道上只有一对成对电子的 Y 原子 D．最外层都只有一个电子的 X、Y 原子 7．下列表达方式错误的是 A．四氯化碳的电子式： B．氟化钠的电子式： C．硫离子的核外电子排布式：1s22s22p63s23p6 D．碳-12 原子： 12 6 C 8．现有四种元素的基态原子的电子排布式如下： ①1s22s22p63s23p4 ②1s22s22p63s23p3 ③1s22s22p3 ④1s22s22p5 则下列有关比较中正确的是 A．第一电离能：④>③>②>① B．原子半径：④>③>②>① C．电负性：④>③>②>① D．最高正化合价：④>③＝②>① 9．科学研究证明：核外电子的能量不仅与电子所处的电子层、能级有关，还与核外电子的数目及核电荷数 有关。氩原子与硫离子的核外电子排布相同，都是 226261 s 2 s 2 p 3 s 3 p 。下列说法正确的是（ ） A．两粒子的 1s 能级上电子的能量相同 B．两粒子的 3p 能级上的电子离核的距离相同 C．两粒子的电子发生跃迁时，产生的光谱不同 D．两粒子最外层都达 8 电子稳定结构，化学性质相同 10．已知某原子结构示意图为 ，下列有关说法正确的是（ ） A．结构示意图中 x＝4 B．该原子的电子排布式为 1s22s22p63s23p4 C．该原子的电子排布图为 D．该原子结构中共有 5 个能级上填充有电子 11．元素 X、Y、Z、M 在周期表中的相对位置如图所示，已知 M 元素原子的价电子排布式 ns2pn+1,且最外 层有 9 个原子轨道。下列说法错误的是 X Y M Z A．M 元素原子的价电子排布为 3s23p4 B．Y 元素在周期表的第四周期第 VA 族 C．X 基态原子核外有两个未成对电子 D．Z 元素原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s24p2 12．宋代张杲《医说》引《集验方》载：每每外出，用雄黄桐子大，在火中烧烟薰脚绷、草履、领袖间， 以消毒灭菌，防止疫菌通过衣物的接触而传染。雄黄(As4S4)的结构如图所示，下列说法正确的是 A．雄黄中硫的价态为+2 价 B．As 原子的核外电子排布式为[Ar]4s24p3 C．As4S4 分子中 As 原子和 S 原子的杂化类型都为 sp3 杂化 D．古代熏蒸的消毒原理与 H2O2、酒精相同 13．黑色金属是指铁、铬、锰及其合金，在生产生活中有广泛的用途。请回答下列问题： (1)基态铬原子的核外电子排布式____________，能量最高的原子轨道有____________种空间伸展方向。 (2)[Cr(H2O)3(NH3)3]3+中，与 Cr3+形成配位键的原子是____________，NH3 的 VSEPR 模型为____________， H2O 中氧原子的杂化类型为____________。 (3)H2O 的稳定性____________(填大于或小于)NH3 的稳定性，请用共价键知识解释原因：____________。 (4)元素铁和锰的逐级电离能如图所示，元素 X 是____________(填元素符号)，判断理由是____________。 (5)Fe 与 CO 能形成一种重要的催化剂 Fe(CO)5，该分子中 σ 和 π 键个数比为_____，C、O 元素的第一电离 能是 C____________O。(填“＞”“＜”或“=”) (6)Fe3+可用 SCN-检验，类卤素(SCN)2 对应的酸有两种，分别为硫氰酸(H—S—C N))和异硫氰酸 (H—N=C=S)，这两种酸中沸点较高的是_____(填名称)，原因是_______。 14．在一定条件下，金属相互化合形成的化合物称为金属互化物，如 Cu9Al4、Cu5Zn8 等。 (1)某金属互化物具有自范性，原子在三维空间里呈周期性有序排列，该金属互化物属于________(填“晶体” 或“非晶体”)。 (2)基态铜原子有________个未成对电子；Cu2＋的电子排布式为____________________；在 CuSO4 溶液中加 入过量氨水，充分反应后加入少量乙醇，析出一种深蓝色晶体，该晶体的化学式为____________________， 其所含化学键有____________________，乙醇分子中 C 原子的杂化轨道类型为________。 (3)铜能与类卤素(SCN)2 反应生成 Cu(SCN)2,1 mol(SCN)2 分子中含有 σ 键的数目为________。(SCN)2 对应的 酸有硫氰酸(H—S—C≡N)、异硫氰酸(H—N===C===S)两种。理论上前者沸点低于后者，其原因是_____。 (4)ZnS 的晶胞结构如图所示，在 ZnS 晶胞中，S2－的配位数为_______________。 (5)铜与金形成的金属互化物的晶胞结构如图所示，其晶胞边长为 a nm，该金属互化物的密度为________ g·cm－3(用含 a、NA 的代数式表示)。 15．黄铜矿是工业冶炼铜的原料，主要成分为 CuFeS2。试回答下列问题： (1)基态硫原子核外电子有_____种不同运动状态，能量最高的电子所占据的原子轨道形状为_________。 (2)基态 Cu 原子的价层电子排布式为_________；Cu、Zn 的第二电离能大小 I2(Cu) _________I2(Zn)(填“>”“<” 或“=”)。 (3)SO2 分子中 S 原子的轨道杂化类型为_________，分子空间构型为_________；与 SO2 互为等电子体的分子 有_________(写一种)。 (4)Cu(CH3CN)4 比四氨合铜离子稳定，其配离子中心原子配位数为_________，配位体中 σ 键与 π 键个数之 比为_________。 (5)请从结构角度解释 H2SO3 的酸性比 H2SO4 酸性弱的原因_________。 (6)铁镁合金是目前已发现的储氢密度最高的储氢材料之一，其晶胞结构如图所示。 若该晶体储氢时，H2 分子在晶胞的体心和棱的中心位置，距离最近的两个 H2 分子之间距离为 anm。则该晶 体的密度为_________g/cm3(列出计算表达式)。 16．亚微米级 Cu0/Fe3O4 复合物多相催化过一硫酸盐降解有机污染物的过程如图所示： 回答下列问题： (1)基态铜原子的价层电子排布式为_____________，其位于元素周期表的___区。 (2)O、S、H 的电负性由大到小的顺序为____________。 (3) 2 4SO  的中心原子的价层电子对数为__________，其空间构型为_____________。 (4)冰的晶体结构如图所示，则 1mol 冰中含有_________mol 氢键。 (5) Cu0/Fe3O4 复合物也是有机反应中的催化剂，如： +NH3+H2O2 +2H2O ① 1mol 中含有 σ 键的数目为________NA(NA 为阿伏加德罗常数的值)。 ②NH3 的键角 _______ (填“大于”“小于”或“等于”) NF3 的键角；理由是______________。 (6)铜的晶胞结构如图，则铜的配位数为_________，若铜原子的半径为 a pm，则铜晶胞的密度为___________ g•cm-3(列出计算式)。 参考答案 例题 1、(1)1s22s22p63s23p63d84s2 或[Ar]3d84s2 2 (2)1s22s22p63s23p63d104s24p2 或[Ar]3d104s24p2 2 (3)1s22s22p63s23p63d10 或[Ar]3d10 (4)电子云 2 (5)4 1s22s22p63s23p63d5(或[Ar]3d5) (6)1s22s22p1 (7)2 1s22s22p63s23p2 (8)M 9 4 （9）N 球形 （10） （11）1s22s22p63s23p63d74s2 或[Ar]3d74s2 Mn （12）1s22s22p63s23p63d5 【解析】(1)Ni 是 28 号元素，根据核外电子的排布规律可知，其基态原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d84s2。根据洪特规则可知，Ni 原子 3d 能级上 8 个电子尽可能分占 5 个不同的轨道，其未成 对 电 子 数 为 2 。 (2)Ge( 锗 ) 元 素 在 周 期 表 的 第 四 周 期 、 第 Ⅳ A 族 ， 因 此 核 外 电 子 排 布 式 为 1s22s22p63s23p63d104s24p2 或[Ar]3d104s24p2，p 轨道上的 2 个电子是未成对电子。(3)Zn 为 30 号元素，其基态 原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s2，失去最外层的 2 个电子即可得到 Zn2＋，Zn2＋的核外电子排 布式为 1s22s22p63s23p63d10 或[Ar]3d10。(4)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用 电子云形象地描述。基态 14C 原子的电子排布图为 ，则核外存在 2 对自旋相反的电 子。(5)基态 Fe 原子的核外电子排布式为[Ar]3d64s2，其中 3d 能级有 4 个轨道未充满，含有 4 个未成对电子。 Fe原子失去4s轨道的2个电子和3d轨道的1个电子形成Fe3＋，则其电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5。 (6)B 是 5 号元素，其基态原子的电子排布式为 1s22s22p1。(7)基态 S 原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p4， 有 2 个未成对电子。(8)Si 是 14 号元素，基态原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p2，Si 的最高能层为第 三能层，其符号为 M，该能层有 1 个 s 轨道、3 个 p 轨道和 5 个 d 轨道，共 9 个轨道，Si 在该能层有 4 个 电子。（9）K 原子的价电子排布式为 4s1，所以最高能层是 N，4s 电子云轮廓图形状为球形。Cr 原子的价电 子排布式为 3d34s1。（ 10）N 原子位于第二周期第 VA 族，价电子是最外层电子，即电子排布图是 。（ 11）Co 是 27 号元素，位于元素周期表第 4 周期第 VIII 族，其基态原子核外电子排布 式为 1s22s22p63s23p63d74s2 或[Ar]3d74s2。O 基态原子价电子为 2s22p4，所以其核外未成对电子数是 2，而 Mn 基态原子价电子排布为 3d54s2，所以其核外未成对电子数是 5，因此核外未成对电子数较多的是 Mn。（ 12） Mn 为25号元素,其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2,则Mn2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5； Ni 原子失去最外层 2 个电子形成 Ni2+,Ni2+的价层电子排布图（轨道表示式）为 。 例题 2、（ 1）1s22s22p63s23p63d104s24p3（或[Ar]3d104s24p3）， ，大于；小于（2） 1s22s22p63s23p63d84s2（或[Ar]3d84s2）， 2，①N>O>C、②N>P>S、③N>C>Si、④F>N>O；O>S>H N ＋3 O＞C＞Si（3）铬：1s22s22p63s23p63d54s1；铜：1s22s22p63s23p63d104s1；铁： 1s22s22p63s23p63d64s2；锰： 1s22s22p63s23p63d54s2；3s23p5；K、Cu；I1(N)＞I1(O)＞I1(C) （4）1s22s22p63s23p63d74s2 或[Ar]3d74s2 N＞O ＞C（5）3s23p63d5 7 4s24p1 15 3s23p3 F＞N＞O＞B（6）3d104s24p2 ；2；O＞Ge＞Zn（7） 1s22s22p63s23p63d84s2 或[Ar] 3d84s2 ；2；金属；铜失去的是全充满的 3d10 电子，镍失去的是 4s1 电子(8)①三 ⅣA ②1s22s22p3 1③＞ ＜ ＞ ＜(9)O 1s22s22p63s23p3(或[Ne]3s23p3)(10)N (11)①Al ②1s22s22p63s23p63d104s24p2 GeCl4 ③CD（12）b 【解析】（1）As 的原子序数为 33，则基态 As 原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s24p3 或 [Ar]3d104s24p3。同周期元素从左到右原子半径逐渐减小，故原子半径 Ga 大于 As，As 原子的 4p 轨道处于半 满的稳定结构，所以第一电离能 Ga 小于 As。（ 2）镍是 28 号元素，位于第四周期，第Ⅷ族，根据核外电子 排布规则，其基态原子的电子排布式为 1s22s2 2p63s23p63d84s2；3d 能级有 5 个轨道，根据洪特原则，先占满 5 个自旋方向相同的电子，再分别占据三个轨道，电子自旋方向相反，所以未成对的电子数为 2；同周期第 一电离能从左往右一般逐渐增大，但 IA<ⅡA>ⅢA；ⅣA<ⅤA>ⅥA，同主族从上往下第一电离能逐渐减小； 同周期电负性从左往右逐渐增大，同主族从上往下电负性逐渐减小。（3）24 号 Cr 元素核外 24 个电子，最 后 6 个电子的排布有两种可能：3d44s2 或 3d54s1。根据半满、全满规则可知后者更稳定。同理，可知最外层 只有 1 个电子的除了 K，还有 3d104s1 的 Cu；同一周期主族元素，从左到右第一电离能呈增大趋势，但氮原 子价层电子排布式为 2s22p3，2p 轨道达到半充满稳定结构，故氮的第一电离能大于氧。（4）Co 的原子序数 为 27，其基态原子核外电子总数为 27，其核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d74s2 或[Ar]3d74s2；同一周期 元素，元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大，但第ⅡA 族、第ⅤA 族元素第一电离能大于其相邻 元素，C、N、O 元素处于同一周期且原子序数逐渐增大，N 处于第ⅤA 族，所以第一电离能大小为 N＞O ＞C。（ 5）P 属于 15 号元素，核外电子运动状态共有 15 种，其价电子排布式为 3s23p3；。（6）Ge 是 32 号 元素，与碳元素是同一主族的元素，在元素周期表中位于第四周期 IVA 族；基态 Ge 原子的核外电子排布 式为[Ar] 4s24p2，也可写为 3d104s24p2；在其原子的最外层的 2 个 4s 电子是成对电子，位于 4s 轨道，2 个 4p 电子分别位于 2 个不同的 4p 轨道上，所以基态 Ge 原子有 2 个未成对的电子；光催化还原 CO2 制备 CH4 反 应中，带状纳米 Zn2GeO4 是该反应的良好催化剂。元素的非金属性越强，其吸引电子的能力就越强，元素 的电负性就越大。元素 Zn、Ge、O 的非金属性强弱顺序是：O＞Ge＞Zn，所以这三种元素的电负性由大至 小的顺序是 O＞Ge＞Zn 。（ 7）镍是 28 号元素，位于第四周期，第Ⅷ族，根据核外电子排布规则，其基态 原子的电子排布式为 1s22s2 2p63s23p63d84s2，3d 能级有 5 个轨道，先占满 5 个自旋方向相同的电子，剩余 3 个电子再分别占据三个轨道，电子自旋方向相反，所以未成对的电子数为 2；铜失去的是全充满的 3d10 电子， 镍失去的是 4s1 电子，所以 ICu>INi。(8)①Si 是 14 号元素，位于元素周期表中第三周期第ⅣA 族。②N 是 7 号元素，其基态原子核外电子排布式为 1s22s22p3；Cu 是 29 号元素，其基态原子核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s1，故最外层有 1 个电子。③同周期元素，原子序数越大，原子半径越小，故原子半径： Al＞Si；同周期元素，原子序数越大，电负性越强，故电负性：N＜O；金刚石和晶体硅都是原子晶体，但 键能：CC＞SiSi，故熔点：金刚石＞晶体硅；CH4 和 SiH4 都是分子晶体，且两者结构相似，SiH4 的相对分 子质量大，故沸点：CH4＜SiH4。(9)O、Na、P 和 Cl 四种元素中，O 元素的电负性最大。P 原子核外有 15 个电子，其基态原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p3(或[Ne]3s23p3)。(10)由原子序数最小且核外电子总 数与其电子层数相同，确定 a 为 H 元素，由价电子层中的未成对电子有 3 个，确定 b 为 N 元素，由最外层 电子数为其内层电子数的 3 倍，确定 c 为 O 元素，由 d 与 c 同主族，确定 d 为 S 元素，由 e 的最外层只有 1 个电子且次外层有 18 个电子，确定 e 为 Cu 元素。N、O 同周期第一电离能 N>O，O、S 同主族，第一电离 能 O>S，即 N、O、S 中第一电离能最大的是 N 元素；Cu 的价电子排布为 3d104s1，其价层电子轨道示意图 为 。(11)①由电离能数据可知，该元素呈＋3 价。②Ge 的最高正价为＋4 价。③ Ge 位于金属和非金属的分界线上，故其可做半导体材料，其氯化物和溴化物为分子晶体，相对分子质量越 大，其沸点越高。（12）P 原子价电子排布式为 3s23p3,当 P 原子失去 3 个电子后,形成一个较稳定的 3s2 全满 结构,再失去一个电子需要的能量较多,即第四电离能较大,符合此情况的曲线为 b。 【课时练习】 1．D【解析】A．多电子原子中，根据构造原理，各能级能量高低顺序为①相同 n 而不同能级的能量高低顺 序为：ns＜np＜nd＜nf，②n 不同时的能量高低：2s＜3s＜4s，2p＜3p＜4p；③不同层不同能级 ns＜（n-2） f＜（n-1）d＜np，所以同一原子中，3s、3p、4s、3d 能量依次升高，故 A 错误； B．3s 能级上的电子比 3p 能级上的电子能量更低，所以原子核外电子由 1s22s22p63s23p1→1s22s22p63s13p2， 原子要吸收能量，故 B 错误； C．p 轨道是哑铃形的，任何能层的 p 能级都有 3 个原子轨道，与能层的大小无关，故 C 错误； D．在多电子的原子中，电子填充在不同的能层，能层又分不同的能级，同一能级又有不同的原子轨道，每 个轨道中最多可以填充两个电子，自旋相反，在一个基态多电子的原子中，不可能有两个运动状态完全相 同的电子，故 D 正确； 故选 D。 2．D【解析】A、电子层数越多，半径越多；电子层数相同时，半径随着原子序数的递增而减小，因此离 子半径大小顺序是：S2－>O2－>Na＋，故 A 错误；B、同周期从左向右第一电离能呈增大趋势 ，但 IIA>IIIA， VA>VIA，因此第一电离能大小顺序是 N>O>C，故 B 错误；C、同周期从左向右电负性增大，同主族从上到 下电负性减小，F 的电负性大于 O，N 的电负性大于 P，O 的电负性大于 N，因此电负性大小顺序是 F>O>P， 故 C 错误；D、Mn 的价电子排布式为 3d54s2，未成对电子数为 5，Si 的价电子排布式为 3s23p2，未成对电子 数为 2，Cl 的价电子排布式为 3s23p7，未成对电子数为 1，因此顺序是 F>Si>Cl，故 D 正确。 3．A【解析】A. ①3s23p1 符合该排布的为铝元素；②3s23p2 符合该排布的为硅元素；③3s23p3 符合该排布的 为磷元素；④3s23p4 符合该排布的为硫元素；同一周期，从左到右，电负性增大，因此电负性最大的是④； A 错误； B. 第三电离能远大于第二电离能，所以是第ⅡA 族元素，形成的阳离子是 X2＋，B 正确； C. 同一周期，从上到下，第一电离能逐渐减弱，①Na、K、Rb，②N、P、As，③O、S、Se 均符合此规律， 同一周期从左到右，第一电离能逐渐增大，④Na、P、Cl 符合此规律，C 正确； D. 具有下列电子排布式的原子中，①1s22s22p63s23p2 符合该排布的为硅元素；②1s22s22p3 符合该排布的为氮 元素；③1s22s22p2 符合该排布的为碳元素；④1s22s22p63s23p4 符合该排布的为硫元素；同一周期，从左到 右原子半径减小，同一主族，从上到下，原子半径逐渐增大，因此原子半径最大的为①，D 正确； 正确选项 A 。 4．B【解析】A．非金属性越强，简单氢化物越稳定，非金属性 F>Cl>S>P，所以 HF、HCl、H2S、PH3 的 稳定性依次减弱，故 A 错误； B．①P、S 中由于 P 原子 3p 能级半满，所以第一电离能较大；②同主族自上而下第一电离能减小，所以 Mg、Ca 中 Mg 的第一电离能较大；③同周期自左至右第一电离能呈增大趋势，所以 Al、Si 中 Si 的第一电 离能较大，P、Mg、Si 的原子序数之和为 15+12+14=41，故 B 正确； C．根据表格数据可知该元素的第三电离能和第四电离能相差较大，所以应为第ⅢA 族元素，故 C 错误； D．电子层数越多原子半径越大，电子层数相同核电荷数越小半径越大，所以按 Mg、Si、N、F 的顺序，原 子半径由大变小，故 D 错误； 综上所述答案为 B。 5．C【解析】A.1s22s22p63s23p6 中每个轨道上都达到饱和，未成对电子数为 0，A 不选； B.1s22s22p63s23p63d54s2 中 3d 轨道上有 5 个电子没成对，其他轨道达到饱和，未成对电子数为 5；B 不选； C.1s22s22p63s23p63d54s1 中的 3d、4s 轨道上各有 5、1 个未成对电子，未成对电子数为 6；C 选； D.1s22s22p63s23p63d104s1 只有 4s 上有 1 个电子没成对，未成对电子数为 1，D 不选； 综上所述，本题选 C。 6．C【解析】A.原子核外电子排布式为 1s2 是 He，原子核外电子排布式为 1s22s2 是 Be，二者性质不同，故 A 项错误； B.原子核外 M 层上仅有两个电子的 X 为 Mg 元素，原子核外 N 层上仅有两个电子的 Y 可能为 Ca、Fe、Zn 等元素，价电子数不同，性质不相同，故 B 项错误； C.2p 轨道上有一对成对电子的 X 为 O 元素，3p 轨道上只有一对成对电子的 Y 为 S 元素，二者位于周期表同 一主族，最外层电子数相同，性质相似，故 C 项正确； D.最外层都只有一个电子的 X、Y 原子，可能为 H 与 Cu 原子等，性质不同，故 D 项错误； 综上，本题选 C。 7．A【解析】A．四氯化碳的电子式： ，故 A 错误； B．氟化钠为离子化合物，电子式： ，故 B 正确； C．硫离子的核外电子数是 18，其核外电子排布式为 1s22s22p63s23p6，故 C 正确； D．在表示原子组成时元素符号的左下角表示质子数，左上角表示质量数，则碳-12 原子可表示为： 12 6 C ， 故 D 正确； 答案选 A。 8．A【解析】由四种元素基态原子电子排布式可知，①1s22s22p63s23p4 是 S 元素、②1s22s22p63s23p3 是 P 元 素、③1s22s22p3 是 N 元素、④1s22s22p5 是 F 元素。 A、同周期自左而右第一电离能呈增大趋势，故第一电离能 N＜F，但 P 元素原子 3p 能级容纳 3 个电子，为 半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，所以第一电离能 S＜P，同主族自上而下第一 电离能降低，所以第一电离能 N＞P，所以第一电离能 S＜P＜N＜F，即④＞③＞②＞①，故 A 正确； B、同周期自左而右原子半径减小，所以原子半径 P＞S，N＞F，电子层越多原子半径越大，故原子半径 P ＞S＞N＞F，即②＞①＞③＞④，故 B 错误； C、同周期自左而右电负性增大，所以电负性 P＜S，N＜F，N 元素非金属性与 S 元素强，所以电负性 P＜N， 故电负性 P＜S＜N＜F，即②＜①＜③＜④，故 C 错误； D、最高正化合价等于最外层电子数，但 F 元素没有正化合价，所以最高正化合价：①＞②=③，故 D 错误。 故选 A。 9．C【解析】A、虽然电子数相同，但是核电荷数不同，所以能量不同，故 A 错误； B、同是 3p 能级，氩原子中的核电荷数较大，对电子的引力大，所以电子离核较近，故 B 错误； C、电子的能量不同，则发生跃迁时，产生的光谱不同，故 C 正确； D、硫离子是得到电子之后变成这种结构，有较强的失电子能力，所以具有很强的还原性，二者性质不同， 故 D 错误。 答案选 C。 10．D【解析】A.由原子结构示意图可知，K 层电子排满时为 2 个电子，故 x=2，该元素为硅，故 A 选项错 误。 B.该原子的电子排布式为 1s22s22p63s23p2，故 B 选项错误。 C.硅的电子排布图为 ，故 C 选项错误。 D.原子结构中共有 1s、2s、2p、3s、3p 这 5 个能级上填充有电子，故 D 选项正确。 故答案选 D。 11．B【解析】M 元素原子的价电子排布为 ns2npn+1，且有 9 个原子轨道，可知 n=3 时符合，核外电子排布 式为 1s22s22p63s23p4，M 为 S；由 X、Y、Z、M 在周期表中的相对位置可知，X 为 O、Y 为 P、Z 为 Ge，以 此来解答。 A．M 为 S，最外层电子数为 6，价电子排布为 3s23p4，故 A 正确； B．Y 为 P，在周期表的第三周期第 VA 族，故 B 错误； C．X 为 O，核外电子排布式为 1s22s22p4，p 轨道上有两个未成对电子，故 C 正确； D．Z 为 Ge，原子序数为 32，核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s24p2，故 D 正确； 故选：B。 12．C【解析】A.硫元素的非金属性强于砷元素，由结构示意图可知，雄黄中硫元素的价态为—2 价，故 A 错误； B.砷元素位于元素周期表第四周期 VA 族， As 原子核外电子排布式为[Ar]3d104s24p3，故 B 错误； C.由结构示意图可知，S和As的价层电子对数均为4，则 As4S4 分子中 As 原子和 S 原子的杂化类型都为 sp3 杂化，故 C 正确； D.古代熏蒸和双氧水的消毒原理均属于化学变化，而酒精的消毒原理为物理变化，原理不相同，故 D 错误； 故选 C。 13．（ 1）1s22s22p63s23p63d54s1 或[Ar]3d54s1；5（2）O、N；四面体；sp3（3）大于；因为 O-H 键长 （3）sp2；V 形；O3（4）4；5∶2 （5）硫酸分子中的非羟基氧原子 数比亚硫酸多，硫酸中心原子硫价态高，易于电离出 H+（6） 3-21 A 1 0 4 2 a N 1 0  【解析】 (1)硫元素为 16 号元素，基态硫原子核外电子有 16 种不同运动状态，能量最高的电子为 3p 电子， 3p 电子的原子轨道形状为纺锤形，故答案为：16；纺锤形； (2)Cu 为 29 号元素，基态 Cu 原子的价层电子排布式为 3d104s1；Zn 为 30 号元素，基态 Zn 原子的价层电子 排布式为 3d104s2，Cu 的第二电离能失去的是 3d 电子，失去后不稳定，第二电离能大于 Zn 的第二电离能， 即 I2(Cu)＞I2(Zn)，故答案为：3d104s1；＞； (3)SO2 分子中 S 原子的价层电子对数=2+ 1 2 (6-2×2)=3，轨道杂化类型为 sp2，分子的空间构型为 V 形；与 SO2 互为等电子体的分子有 O3，故答案为：sp2；V 形；O3； (4)Cu(CH3CN)4 中的中心原子为 Cu，配位数为 4；配位体为 CH3CN，其中 σ 键有 3 个 C-H、1 个 C-C 和 1 个 C≡N，共 5 个 σ 键，只有 C≡N 中含有 π 键，有 2 个 π 键，σ 键与 π 键个数之比 5∶2，故答案为：4；5∶2； (5)同一元素的不同含氧酸中，非羟基氧原子数越大其酸性越强，硫酸分子中的非羟基氧原子数比亚硫酸多， 所以 H2SO4 的酸性大于 H2SO3 的酸性，故答案为：硫酸分子中的非羟基氧原子数比亚硫酸多，硫酸中心原 子硫价态高，易于电离出 H+； (6)设晶胞的参数为 dnm，该晶体储氢时，H2 分子在晶胞的体心和棱心位置，则距离最近的两个 H2 分子之间 的距离为晶胞面上对角线长度的一半，即 anm= 2 2 ×d nm，则 d= 2 anm= a×10-7cm，该晶胞中 Mg 原 子个数是 8、Fe 原子个数=8×1 8 +6× =4，所以 Mg、Fe 原子个数之比为 8∶4=2∶1，所以其化学式为 Mg2Fe， 该合金的密度为=   A 37 M 10444N V 2 10 cm A gN a    = g/cm3，故答案为： 。 16．（ 1）3d104s1；ds （2）O>S>H （3）4；正四面体（4）2(5) ①19②大于；NH3 中成键电子偏向 N，斥 力大，键角大，NF3 中成键电子偏向 F，斥力小，键角小（6）12；  -103 A 464 N(22a10) 【解析】 (1)Cu 是 29 号元素，根据能量最低原理、洪特规则，基态铜原子的价层电子排布式为 3d104s1；Cu 属于ⅠB 族，位于元素周期表的 ds 区； (2)元素非金属性越强，电负性越大，所以电负性 O＞S＞H； (3) 2 4SO  的中心原子的价层电子对数为 6+2 2 =4，无孤电子对，所以空间构型为正四面体； (4)根据冰的晶体结构图，可知每个水分子与 4 个水分子形成氢键，1mol 冰中含有 2mol 氢键； (5) ①单键为 σ 键，双键中有 1 个 σ 键，1mol 中 σ 键的数目为 19 NA； ②F 吸引电子能力大于 H，NH3 中成键电子偏向 N，斥力大，键角大，NF3 中成键电子偏向 F，斥力小，键 角小，所以 NH3 的键角大于 NF3 的键角； (6)根据铜的晶胞结构图，铜的配位数为 12，铜为面心立方堆积，若铜原子的半径为 a pm，则晶胞的边长为 22a pm，1 个晶胞含有铜原子数是 118+6=482 ，则铜晶胞的密度为 g•cm-3。