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1、第十一章物质结构与性质第一节原子结构与性质 考点一原子结构 核心自主排查 1 能层与能级 1 能层符号及各能层最多容纳电子数 K L M N O 8 18 32 50 2 能级的符号和所能容纳的最多电子数 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 原子轨道的形状及能量关系 球形 哑铃 相等 3 基态原子核外电子排布 1 基态原子核外电子排布三原则 2 构造原理示意图 构造原理即基态原子核外电子在原子轨道上的填充顺序 如图为构造原理示意图 4 基态原子核外电子排布的表示方法 1s22s22p63s23p4 5 原子状态与原子光谱 1
2、 原子的状态 基态原子 处于 的原子 激发态原子 基态原子的电子吸收能量后 从 跃迁到 状态的原子 最低能量 低能级 高能级 2 原子光谱 不同元素的原子发生跃迁时会 或 不同的光 用光谱仪记录下来便得到原子光谱 利用原子光谱的特征谱线可以鉴定元素 称为光谱分析 吸收 释放 3 基态 激发态及光谱示意图 思维诊断 正确的打 错误的打 1 硫原子的价层电子排布式是3s23p4 提示 硫原子位于第3周期第 A族 价层电子排布式是3s23p4 2 多电子原子中 在离核较近区域运动的电子能量高 提示 在多电子原子中 电子离核越近能量越低 3 同一原子中 2p 3p 4p能级的轨道数依次增多 提示 相同
3、能级的原子轨道数目相同 p能级含有3个原子轨道 4 电子排布式 22Ti 1s22s22p63s23p10违反了能量最低原理 提示 对于22Ti来说 3p能级共有3个轨道 最多可以排6个电子 如果排10个电子 则违反了泡利原理 5 2s和3s轨道形状均为球形对称 能量也相同 提示 2s和3s轨道能量不同 3s轨道能量高于2s 6 磷原子的基态电子排布图为 提示 违反洪特规则 正确写法为 方法点拨 1 核外电子排布规律 1 遵守三大基本原理 能量最低原理 泡利原理 洪特规则 2 能级交错现象 核外电子的能量并不是完全按能层序数的增加而升高 不同能层的能级之间的能量高低有交错现象 如E 3d E
4、4s E 4d E 5s E 5d E 6s E 6d E 7s E 4f E 5p E 4f E 6s 等 3 洪特规则特例 当能量相同的原子轨道在全满 p6 d10 f14 半满 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 2 核外 价 电子排布的表示方法 基础小题快练 1 2017 襄阳模拟 下列有关化学用语正确的是 A 某元素基态原子的电子排布图为B NH4Cl电子式为C Ca2 基态电子排布式为1s22s22p63s23p6D 羟基丙酸
5、 乳酸 的比例模型为 解析 选C 在原子的电子排布图中 该元素2p轨道的未成对电子自旋方向应该相同 正确的电子排布图为 故A错误 氯化铵为离子化合物 正确的电子式为 故B错误 钙离子的核外电子总数为18 根据构造原理 Ca2 基态电 子排布式为1s22s22p63s23p6 故C正确 羟基丙酸的结构简式为 羟基应该位于中间碳原子上 为 羟基丙酸 故D错误 2 写出下列元素基态原子的电子排布式 1 29Cu 2 32Ge 解析 1 Cu为29号元素 原子核外有29个电子 根据能量最低原理 其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或 Ar 3d104s1 2 Ge为32号元素
6、 原子核外有32个电子 根据能量最低原理 其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2或 Ar 3d104s24p2 答案 1 1s22s22p63s23p63d104s1 或 Ar 3d104s1 2 1s22s22p63s23p63d104s24p2 或 Ar 3d104s24p2 高考模拟预测 1 1 2016 浙江高考 基态P原子外围电子的轨道表示式为 2 2016 全国卷 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 浙江高考 Cu2 的电子排布式是 4 2014 全国卷 基态铁原子有 个未成对电子 Fe3 的电子排布式为 可用硫氰化
7、钾检验Fe3 形成配合物的颜色为 5 2014 上海高考 氮元素原子最外层电子排布的轨道表示式是 解析 1 磷 P 是15号元素 位于元素周期表第3周期第 A族 因此其外围电子的轨道表示式为 2 镍是28号元素 位于第4周期第 族 根据核外电子排布规则 其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2或 Ar 3d84s2 3d能级有5个轨道 先占满5个自旋状态相同的电子 再分别占据三个轨道 电子自旋状态相反 所以未成对的电子数为2 3 Cu是29号元素 基态铜原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或 Ar 3d104s1 铜原子失去最外层1个电子和次
8、外层1个电子得到Cu2 其电子排布式为1s22s22p63s23p63d9或 Ar 3d9 4 26号元素铁的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或 Ar 3d64s2 由此可知基态铁原子的3d轨道上有4个未成对电子 当铁原子失去4s轨道上的两个电子和3d轨道上的一个电 子时形成Fe3 因此Fe3 的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或 Ar 3d5 Fe3 遇硫氰酸根离子变成红色 5 氮原子核外有7个电子 最外层上有5个电子 2s和2p轨道上分别有2 3个电子 答案 1 2 1s22s22p63s23p63d84s2 或 Ar 3d84s2 2 3 1
9、s22s22p63s23p63d9 或 Ar 3d9 4 41s22s22p63s23p63d5 或 Ar 3d5 红色 5 2 2017 株洲模拟 原子序数依次增大的短周期元素a b c d和e中 a的最外层电子数为其周期数的二倍 b和d的A2B型氢化物均为V形分子 c的 1价离子比e的 1价离子少8个电子 回答下列问题 世纪金榜导学号30682192 1 元素a的电子排布图为 元素e的电子排布式为 c的离子结构示意图为 2 由这些元素形成的双原子化合物分子的名称为 3 由这些元素形成的三原子分子中 分子的空间结构属于直线形的是 4 这些元素形成的AB型化合物中 其晶体类型属于离子晶体的是
10、属于分子晶体的是 每空任填一种化学式 并用电子式表示其离子晶体的形成过程 5 元素c和e形成的一种化合物的水溶液可用于工业上制e的单质 该反应的化学方程式为 解析 原子序数依次增大的短周期元素a b c d和e中 a的最外层电子数为其周期数的二倍 则a有2个电子层 最外层电子数为4 故a为碳元素 b和d的A2B型氢化物均为V形分子 b为氧元素 d为硫元素 c的 1价离子比e的 1价离子少8个电子 c为钠元素 e为氯元素 1 元素a为碳元素 电子排布图为 元素e为Cl 电子排布式为1s22s22p63s23p5或 Ne 3s23p5 c的离子为Na 离子结构示意图为 2 由这些元素形成的双原子化
11、合物分子有一氧化碳 3 由上述元素组成的三原子分子中 分子的空间结构属于直线形的是CO2 CS2 4 这些元素形成的AB型化合物中 其晶体类型属于离子晶体的是NaCl 属于分子晶体的是CO 用电子式表示NaCl离子晶体的形成过程 5 元素c和e形成的化合物为NaCl NaCl的水溶液可用于工业上制氯气 该反应的化学方程式为2NaCl 2H2O2NaOH H2 Cl2 答案 1 1s22s22p63s23p5 或 Ne 3s23p5 2 一氧化碳 3 CO2CS2 4 NaClCO 5 2NaCl 2H2O2NaOH H2 Cl2 加固训练 1 氧离子中电子的运动状态有 A 3种B 8种C 10
12、种D 12种 解析 选C 氧离子核外有10个电子 离子核外没有两个运动状态完全相同的电子 有几个电子就有几种运动状态 所以有10种不同运动状态的电子 2 2017 广州模拟 下列变化需要吸收能量的是 A 1s22s22p63s1 1s22s22p6B 3s23p5 3s23p6C 2px22py12pz1 2px12py12pz2D 2H H H 解析 选A 原子失去电子需要吸收能量 故A正确 活泼非金属原子得到电子后把不稳定结构变成稳定结构 能量降低 所以放出能量 故B错误 由于电子的跃迁发生在能量相同的能级中 故无能量变化 故C错误 化学键断裂需要吸收能量 形成化学键需要放出能量 故D错误
13、 考点二原子结构与元素性质 核心自主排查 1 原子结构与元素周期表 1 原子结构与周期表的关系 完成下列表格 Ne 3s1 18 1s22s22p63s23p6 Ar 4s1 36 1s22s22p63s23p63d104s24p6 2 每族元素的价电子排布特点 主族 ns1 ns2 ns2np1 ns2np2 ns2np3 ns2np4 ns2np5 0族 He 1s2 其他 ns2np6 过渡元素 副族和第 族 n 1 d1 10ns1 2 Pd除外 3 元素周期表的分区 周期表的分区 各区元素化学性质及原子最外层电子排布特点 ns1 2 ns2np1 6 元素的分布 非金属在元素周期表中
14、主要集中在右上角三角区内 处于非金属三角区与金属接近的边缘的元素常被称为 或 半金属 准金属 2 元素周期律 1 电离能 电负性 第一电离能 气态电中性基态原子 一个电子转化为气态基态正离子所需的最低能量 电负性 用来描述不同元素的原子对键合电子 的大小 失去 吸引 力 2 原子结构与元素性质的递变规律 相同 逐渐增多 相 同 递增 逐渐减小 逐渐增大 1 7 4 1 主族序 数 主族序数 8 逐渐 增强 逐渐 减弱 逐渐减 弱 逐渐增 强 增大的趋势 逐渐减小 逐渐增大 逐渐减小 逐渐减弱 逐渐增强 逐渐增强 逐渐减弱 3 对角线规则 在元素周期表中 某些主族元素与 的主族元素的有些性质是相
15、似的 如 右下方 思维诊断 正确的打 错误的打 1 B和N相比 电负性较大的是N 提示 同周期元素从左往右元素的电负性增强 因此N的电负性大于B 2 C N O F四种元素第一电离能从大到小的顺序是N O F C 提示 同一周期第一电离能总体呈增大趋势 但氮原子的p轨道为半充满状态 比较稳定 所以四种元素第一电离能从大到小的顺序是F N O C 3 正三价阳离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5的元素在周期表中位于 族 提示 由离子的电子排布式可推出原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2 为过渡元素铁 位于 族 4 价电子排布式为4s24p3的元素位于第4
16、周期 A族 是p区元素 提示 价电子排布式为4s24p3 说明最外电子层为第四层 因此属于第4周期元素 最外层电子数为2 3 5 为第 A族元素 属于p区元素 5 s区元素全部是金属元素 提示 s区的氢元素为非金属元素 6 元素的电负性越大 非金属性越强 第一电离能也越大 提示 元素的电负性和第一电离能的变化规律并不是完全相同 同一周期第一电离能总体呈增大趋势 但第 A A族元素由于最外层原子轨道处于全空或半充满状态 比较稳定 因此第一电离能较大 方法点拨 1 原子结构和元素在周期表中的位置互推的依据 能层数 周期序数 主族元素的最外层电子数 族序数 主族元素的最高正价 O F除外 族序数 8 最低负价 2 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 故不能根据金属活动性顺序判断电离能的大小 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 同周期元素 从左到右 非金属性逐渐增强 电负性越来越大 第一电离能总体呈增大趋势 高考命题探究 模拟母题示例1 电离能及其应用 1 2017 唐山模拟 元素周期表中电负性最大的元素是 次之的是 第一电离能最大的是 第
