【志鸿优化设计】高考化学一轮复习 物质结构与性质第2讲原子结构与元素的性质练习 苏教版选修3.doc

第2讲原子结构与元素的性质考纲点击1了解原子核外电子运动状态的描述。了解电子云的概念。了解电子层、原子轨道的概念。了解原子核外电子的能级分布。能用电子排布式和轨道表示式表示常见元素(136号)原子的核外电子排布。2了解元素电离能的含义、电负性的概念及其周期性变化规律，并能用以说明元素的某些性质。3了解原子核外电子在一定条件下会发生跃迁，了解其简单应用。4了解根据原子外围电子排布特征对元素周期表进行分区的方法。一、原子核外电子排布及表示方法1能层与能级(1)能层多电子原子的核外电子的_是不同的。按电子的_差异，可将核外电子分成不同的能层。原子核外电子的每一个能层(序数为n)最多可容纳的电子数为_。(2)能级多电子原子中，同一能层的电子，_也不同，还可以把它们分成_。2原子轨道电子云轮廓图给出了电子在核外经常出现的区域，这种电子云轮廓图称为原子轨道。原子轨道轨道形状轨道个数spdf(1)ns能级上只有_个原子轨道；np能级上有_个原子轨道；nd能级上有_个原子轨道；nf能级上有_个原子轨道。(2)第1电子层：只有_轨道。第2电子层：有_两种轨道。第3电子层：有_三种轨道。第4、5、6、7电子层：有_等轨道。3电子层、原子轨道及其最多容纳电子数的关系电子层12345n符号原子轨道最多容纳的电子数4原子核外电子排布规律(1)能量最低原理：原子的核外电子总是先_，然后依次_，这样使整个原子处于_能量状态。注：原子核外电子排布的轨道能量顺序如下(按图中箭头方向能量由低到高排序)(2)泡利不相容原理：1个原子轨道里最多容纳_。(3)洪特规则：原子的核外电子在能量相同的各个轨道上排布时，电子尽可能_，且_，这样整个原子的能量最低。5基态原子核外电子排布的表示方法表示方法举例(以s为例)原子结构示意图电子式电子排布式外围电子排布式外围电子轨道表示式即时训练1q、r、x、y、z五种元素的原子序数依次增大。已知：z的原子序数为29，其余的均为短周期主族元素；y原子的外围电子排布为msnmpn；r原子核外l层电子数为奇数；q、x原子p轨道电子数分别为2和4。请回答：(1)z2的核外电子排布式为_。(2)q的原子结构示意图为_。(3)r的轨道表示式为_。(4)y的氢化物的分子式为_。(5)x原子有_个不成对电子，x与q形成的属于酸酐的化合物的电子式为_。二、原子核外电子排布的周期性1主族元素原子核外电子排布和元素性质的周期性变化主族aaaaaaa原子核外价电子排布最高正化合价最低负化合价化合价变化规律同主族最高正价_，且等于_同周期最高正价逐渐升高，从_递增到_金属性非金属性变化规律同主族从上到下，金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱同周期从左到右，金属性逐渐_，非金属性逐渐_原子半径变化规律同主族从上到下，原子半径逐渐_同周期从左到右，原子半径逐渐_216周期元素原子的外围电子排布周期元素种类外围电子排布a族0族最多容纳电子数1234563元素原子核外电子排布的周期性变化每隔一定数目的元素，元素原子的外围电子排布重复出现从_到_的周期性变化。即时训练2在研究原子核外电子排布与元素周期表的关系时，人们发现价电子排布相似的元素集中在一起。据此，人们将元素周期表分为五个区，并以最后填入电子的轨道能级符号作为该区的符号，如图所示。(1)在s区中，族序数最大、原子序数最小的元素，原子的价电子的电子云形状为_。(2)在d区中，族序数最大、原子序数最小的元素，常见离子的电子排布式为_。(3)在ds区中，族序数最大、原子序数最小的元素，原子的价电子排布式为_。(4)在p区中，第2周期a族元素原子价电子的轨道表示式为_。(5)当今常用于核能开发的元素是铀和钚，它们在_区中。三、元素周期表中元素及其化合物的性质递变规律1电离能(i)(1)第一电离能(i1)：气态原子_形成_所需的最低能量。(2)元素第一电离能的意义：元素的第一电离能可以衡量元素的原子_的难易程度。第一电离能数值越_，原子越_，该元素的_性越强；反之，第一电离能数值越_，原子越_，该元素的_性越弱。(3)变化规律同一周期从左到右元素的第一电离能呈_的趋势，但某些地方出现曲折变化，如_，_，_，_。同一族从上到下元素的第一电离能_。2电负性用来衡量元素的原子在化合物中_的能力。(1)意义电负性越大的原子，_的能力越强，元素的_性越强。(2)变化规律同周期从左到右元素的电负性逐渐_。同主族从上到下元素的电负性逐渐_。(3)应用判断元素的金属性和非金属性的强弱：非金属的电负性1.8；金属的电负性1.8；类金属的电负性在1.8左右，它们既有金属性又有非金属性。判断化学键的类型：元素的电负性差值大于1.7，它们之间通常形成离子键；元素的电负性差值小于1.7，它们之间通常形成共价键。3元素性质的递变规律项目同周期(从左到右)同主族(从上到下)原子核外电子排布电子层数_，最外层电子数逐渐_，由_(第1周期12)最外层电子数_，电子层数_原子半径逐渐_(0族除外)逐渐_元素主要化合价最高正价由_，最低负价由_最高正价_序数，非金属最低负价_原子得、失电子能力得电子能力逐渐_，失电子能力逐渐_得电子能力逐渐_，失电子能力逐渐_元素的第一电离能_的趋势逐渐_元素的电负性逐渐_逐渐_元素金属性、非金属性金属性逐渐_，非金属性逐渐_金属性逐渐_，非金属性逐渐_即时训练3从p和s，mg和ca，al和si三组原子中，分别找出原子的第一电离能较高的元素，这三种元素的原子序数之和是_；再分别找出电负性较大的元素，这三种元素的原子序数之和是_。即时训练4x、y、z、w是元素周期表前4周期中的四种常见元素，其相关信息如下表：元素相关信息xx的基态原子核外3个能级上有电子，且每个能级上的电子数相等y常温常压下，y单质是淡黄色固体，常在火山口附近沉积zz和y同周期，z的电负性大于yww的一种核素的质量数为63，中子数为34(1)y位于元素周期表第_周期_族，y和z的最高价氧化物对应的水化物的酸性较强的是_(写化学式)。(2)xy2是一种常用的溶剂，xy2的分子式为_。(3)w的基态原子核外电子排布式是_。w2y在空气中煅烧生成w2o的化学方程式是_。(4)y和z两元素原子的第一电离能y_z，电负性y_z，离子半径y_z(填“”“”或“”)。一、表示原子结构和组成的常见化学用语1原子结构示意图可表示核外电子的分层排布和核内质子数，如氧原子的结构示意图：；cl的结构示意图：。2电子式可表示原子最外层电子数目，如。3核素符号侧重表示原子核的组成，表示符号：x(a代表质量数，z代表质子数)，它告诉人们该原子核内的质子数和质量数，并推及中子数(naz)和核外电子数(等于质子数)，如o。4核外电子排布式(1)用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式。例如，k：1s22s22p63s23p64s1。(2)为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内层电子达到稀有气体元素原子结构的部分以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示。例如，k：ar4s1。5外围电子排布式指只表示价电子层电子排布的式子。如，k：4s1；cu：3d104s1。6轨道表示式用方框表示一个原子轨道，每个箭头代表一个电子，如氮原子的电子排布图为。cu原子的外围电子轨道表示式：。【例1】a、b、c、d、e、f代表6种元素。请填空：(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_；其单质的电子式为_。(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元素的负一价离子的结构示意图为_；c元素的基态原子的核外电子排布式为_。(3)d元素的3价离子的3d能级为半充满，则d元素在元素周期表中的位置为_，其外围电子排布式为_。(4)e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，e的元素符号为_，其基态原子的外围电子轨道表示式为_。(5)f元素的原子最外层电子排布式为nsnnpn1，则n_；原子中能量最高的是_电子，其原子轨道呈_形。方法归纳原子核外电子的排布遵循能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则(及其特例)。由电子排布来确定元素或确定元素的电子排布所依据的都是电子排布的原理，对于cr、cu等原子要注意应用洪特规则的特例。熟悉(熟记)136号原子的核外电子排布，解这类题便会轻松、快捷。特别提示：要注意题目的书写要求(例如，是写元素符号还是元素名称，是写原子还是离子的电子排布，是写电子排布式还是价电子排布式或是轨道表示式，是写电子式还是结构式等)，看清要求才能准确作答，避免失分。二、原子结构、元素位置和元素性质三者关系的应用1元素周期律(1)含义：元素的性质随核电荷数递增而发生周期性变化的规律。(2)实质：原子核外电子排布的周期性变化必然引起元素性质的周期性变化。2元素周期表中同周期、同主族元素性质的递变规律项目同周期(从左到右)同主族(从上到下)最外层电子数由1递增到7相同主要化合价最高正价由17(o、f除外)负价由41最高正价相同原子半径逐渐减小(惰性气体除外)逐渐增大金属性与非金属性金属性逐渐减弱非金属性逐渐增强金属性逐渐增强非金属性逐渐减弱最高价氧化物对应水化物的酸碱性碱性逐渐减弱酸性逐渐增强碱性逐渐增强酸性逐渐减弱非金属的气态氢化物生成由难到易稳定性由弱到强生成由易到难稳定性由强到弱得失电子能力得电子能力逐渐增强失电子能力逐渐减弱得电子能力逐渐减弱失电子能力逐渐增强第一电离能逐渐增大(特例：beb，no，mgal，ps)逐渐减小电负性逐渐增大逐渐减小【例2】根据下列五种元素的第一至第四电离能数据(单位：kjmol1)，回答下列各题：元素代号i1i2i3i4q2 0804 0006 1009 400r5004 6006 9009 500s7401 5007 70010 500t5801 8002 70011 600u4203 1004 4005 900(1)在周期表中，最可能处于同一族的是_。aq和r bs和tct和u dr和ter和u(2)下列离子的氧化性最弱的是_。as2 br2ct3 du(3)它们的氯化物的化学式，最可能正确的是_。aqcl2 brclcscl3 dtcleucl4(4)下列元素中，化学性质最像q元素的是_。a硼 b铍 c氦 d氢(5)利用表中的数据判断，u元素最有可能是下列元素中的_。ah bli cna dk(6)做出上题(5)判断结论的依据是_。(7)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，你估计它的第二次电离能飞跃数据将发生在失去第_个电子时。(8)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_。三、元素周期表的结构和区域划分1元素周期表的结构方法归纳(1)元素周期表中，第1至第7周期所包含的元素种数分别为2种(h、he)、8种(line)、8种(naar)、18种、18种、32种、26种(87112号，现行周期表排到了112号元素)。各周期的元素种数可以由原子的核外电子排布规律来解释：由于k层只有1s原子轨道，当2个电子排满1s轨道后，第3个电子进入2s轨道，增加了一个电子层，所以第1周期只有2种元素；l层有2s、2p原子轨道，排满2s、2p轨道即2s22p6后电子将进入m层的3s轨道，所以第2周期有8种元素；m层有3s、3p、3d原子轨道，18个电子在排满1s、2s、2p、3s、3p轨道后，根据构造原理，第19个电子排在能量较低的4s轨道而不是能量较高的3d轨道上，所以钾原子核外已有4个电子层，第3周期只有8种元素；当4s轨道排满后，电子将进入3d轨道，至3d轨道排满后(3d104s2)电子再依次进入4p轨道、5s轨道，所以由3s23p6到4s24p6，跨越了3d10、4s2、4p6，第4周期有18种元素；同理，第5周期也有18种元素；而第6周期有32种元素是由于有14个电子填满了4f原子轨道的缘故(54xe的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6，86rn的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s26p6)。(2)从左至右，各族在周期表中的排列顺序为：aabbbbaa0，其中族不能写成a或b。(3)记忆每周期所包含的元素种类(若第7周期排满，则有32种元素，可简记为1个2、2个8、2个18、2个32)、每周期起止元素的原子序数(12,310,1118,1936,3754,5586,87)和各族的排列顺序，可以很方便地由原子序数推断元素在周期表中的位置。2元素周期表中区的划分(1)按原子结构分区：按核外电子排布式中最后填入电子的原子轨道的类型可将元素周期表分为s、p、d、f 4个区，而b、b族这2个纵行的元素的核外电子因先填满了(n1)d能级后再填充ns能级而得名ds区。5个区的位置关系如图所示。元素周期表的分区【例31】用电子排布式表示al、cr(原子序数为24)、fe(原子序数为26)、as(原子序数为33)等元素原子的价电子排布，并由此判断它们属于哪一周期哪一族，以及哪一区。al：_cr：_fe：_as：_方法归纳各区元素原子的价电子排布及元素的位置与类别关系如下：s区：ns12，最后的电子填充在ns上，包括a、a族元素，属于活泼金属(氢除外)，为碱金属和碱土金属。p区：ns2np16，最后的电子填充在np上，包括aa族及0族元素，为非金属和少数金属。d区：(n1)d18ns12(个别例外)，最后的电子填充在(n1)d上，包括bb族以及族元素，为过渡金属。ds区：(n1)d10ns12，(n1)d全充满，最后的电子填在ns上，包括b、b族元素，为过渡金属(d和ds区金属合起来为过渡金属)。f区：(n2)f014(n1)d02ns2，包括镧系和锕系元素，称为内过渡元素或内过渡系。(2)金属元素和非金属元素的分区：沿着周期表中硼、硅、砷、碲、砹与铝、锗、锑、钋之间画一条虚线，虚线的左面是金属元素，虚线的右面是非金属元素，如图所示。最后一个纵行是稀有气体元素，稀有气体元素属于非金属元素。金属元素和非金属元素的分区【例32】具有下列电子层结构的原子，其对应元素一定属于同一周期的是()。a两种原子的电子层上全部都是s电子b3p能级上只有一个空轨道的原子和3p能级上只有一个未成对电子的原子c最外层电子排布为2s22p6的原子和最外层电子排布为2s22p6的离子d原子核外m层上的s能级和p能级都填满了电子，而d轨道上尚未有电子的两种原子方法归纳(1)这条分界线常称为“硼砹”分界线，分界线附近的元素既具有一定的金属性，又具有一定的非金属性，称为“准金属”或“类金属”元素。(2)元素的金属性与非金属性之间并没有严格的界限。(3)第1、2、3、4、5、6周期分别含有2、6、5、4、3、2种非金属元素，共有22种。(4)最外层电子排布为ns1的不一定是金属元素(可能为氢)，不一定是a族元素(可能为铬、铜等)，不一定在s区；最外层电子排布为ns2的不一定是金属元素(可能为氦)，不一定是a族元素，不一定在s区(可能为se、ti、v、mn、fe、co、ni、zn等)；最外层电子排布为ns2np1的一定是a族元素，一定在p区；最外层电子排布为ns2np1ns2np6的元素位于a0族，其内层已饱和，n为周期序数，最外层电子数即为主族序数，位于p区。1下面关于核外电子的运动状态的说法，错误的是()。a原子轨道描述电子运动的电子云的形状b只有在电子层、原子轨道的形状和伸展方向及电子的自旋状态都确定时，电子运动状态才能被确定下来c必须在电子层、原子轨道的形状和空间伸展方向及电子的自旋状态都确定时，才能决定组成每一个电子层的最多轨道数d原子轨道的空间伸展方向与能量大小无关2下列各原子或离子的电子排布式错误的是()。aca2：1s22s22p63s23p6bo2：1s22s22p4ccl：1s22s22p63s23p6dar：1s22s22p63s23p63下列轨道表示式能表示氧原子的最低能量状态的是()。4对充有氖气的霓虹灯管通电，灯管发出红色光。产生这一现象的主要原因是()。a电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放能量b电子由基态向激发态跃迁时吸收除红光以外的光c氖原子获得电子后转变成发出红光的物质d在电流的作用下，氖原子与构成灯管的物质发生反应5已知几种元素原子的核外电子情况，分别判断其元素符号、原子序数并指出其在周期表中的位置。元素核外电子排布元素符号原子序数周期族a1s22s22p63s2bcne3s23p2d6(1)c、n、o三种元素第一电离能从大到小的顺序是_。(2)b和n相比，电负性较大的是_，bn中b元素的化合价为_。(3)ch4中共用电子对偏向c，sih4中共用电子对偏向h，则c、si、h的电负性由大到小的顺序为_。参考答案基础梳理整合一、1(1)能量能量2n2(2)能量能级2球形1纺锤形357(1)1357(2)ss、ps、p、ds、p、d、f3klmno1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s226261026101422818322n24(1)占据能量最低的轨道进入能量较高的轨道最低(2)2个自旋相反的电子(3)分占不同的原子轨道自旋状态相同5 1s22s22p63s23p4或ne3s23p43s23p4即时训练1答案：(1)1s22s22p63s23p63d9(2) (3)(4)sih4(5)2c解析：由题意，z是cu元素；y的原子序数小于18，其外围电子排布式msnmpn中n必为2，则为3s23p2，是si元素；r的l层电子数为奇数，则r在第2周期，可能为li、b、n、f，结合q和x的p轨道电子数为2和4可知，q为c元素，x为o元素，则r为n元素。5种元素依次为：c、n、o、si、cu。(1)中cucu2，失去1个4s电子和1个3d电子；(5)中c与o形成的酸酐是co2。二、1ns1ns2ns2np1ns2np2ns2np3ns2np4ns2np512345674321相同主族序数17减弱增强增大减小221s11s2282s12s22p6883s13s23p68184s14s24p68185s15s25p68326s16s26p683ns1ns2np6即时训练2答案：(1)球形(2)fe2：1s22s22p63s23p63d6，fe3：1s22s22p63s23p63d5(3)3d104s2(4)(5)f解析：(1)s区包括a族和a族，族序数最大、原子序数最小的元素是be，价电子排布式为2s2，其电子云的形状为球形。(2)d区包括bb族和族，族序数最大、原子序数最小的元素是fe，其电子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2，常见的离子是fe2和fe3。(3)ds区包括b族和b族，族序数最大、原子序数最小的元素是zn，该区元素原子价电子层结构的特征是(n1)d10ns2。(4)p区包括aa族和0族，第2周期a族元素是n，其价电子排布式为2s22p3。三、1(1)失去一个电子1价气态阳离子(2)失去一个电子小易失去一个电子金属大难失去一个电子金属(3)增大bebnomgalps变小2吸引电子(1)吸引电子非金属(2)增大变小3相同增多18相同递增减小增大1741主族主族序数8增强减弱减弱增强增大减小增大减小减弱增强增强减弱即时训练3答案：4142解析：第一电离能i1(p)i1(s)(同周期a族元素高于a族元素)，i1(mg)i1(ca)(同主族递变规律)，i1(si)i1(al)(同周期递变规律)，p、mg、si三种元素的原子序数之和为15121441；电负性：ps，mgca，alsi，s、mg、si三种元素的原子序数之和为16121442。即时训练4答案：(1)3ahclo4(2)cs2(3)1s22s22p63s23p63d104s12cu2s3o22cu2o2so2(4)解析：由题给信息推出x元素基态原子的电子排布式：1s22s22p2，为碳；y为硫；z为氯；w的质子数为633429，为铜。(1)硫元素位于元素周期表第3周期a族。(2)xy2为cs2。(3)cu原子的核外电子数为29,3d电子层全充满状态比较稳定，故基态原子核外电子排布式为ar3d104s1；cu2s在空气中煅烧生成cu2o和so2。(4)根据同周期元素性质的变化规律，第一电离能scl，电负性scl，离子半径s2cl。核心归纳突破【例1】答案：(1)nnn(2) ar4s1(3)第4周期第族3d64s2(4)cu(5)22p纺锤解析：(1)a元素次外层有两个电子，故次外层为k层，最外层为l层。由题意可写出其核外电子轨道表示式为，则该元素核外有7个电子，为氮元素，其元素符号为n，单质为n2，其电子式为nn；(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。cl的结构示意图为 ；k元素的核外电子排布式为ar4s1；(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。fe元素在周期表中位置为第4周期第族，外围电子排布式为3d64s2；(4)根据题意要求，首先写出电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1，该元素为29号元素cu。外围电子轨道表示式为；(5)s能级只有1个原子轨道，故最多只能容纳2个电子，即n2，所以元素f的原子最外层电子排布式为2s22p3，由此可知f是n元素；根据核外电子排布的能量最低原理，可知氮原子的2p能级能量最高，p电子的原子轨道呈纺锤形。【例2】答案：(1)e(2)d(3)b(4)c(5)d(6)r和u都是i2i1，属于a族；而u的i1小于r的i1，故u的金属性更强(7)电子分层排布，各能层能量不同10(8)rstss元素的最外层电子处于s能级全充满状态，能量较低，比较稳定，失去一个电子吸收的能量较多解析：由表中电离能数据的突变情况分析：q元素i1至i4不出现突变点，且i1相对其他四种元素较大，故q元素为稀有气体元素，即(4)中答案应为c；r和u的i1至i4电离能变化规律相似，即r和u最可能是同一主族，即(1)答案为e；(5)中答案为d，且r、u均从i2开始突变，即r、u元素的稳定价态是1价，即属a族元素，同理：s从i3突变，即s元素的稳定价态为2价，属a族元素；t从i4突变，即t元素的稳定价态为3价，属a族元素。由此可判断：(2)中答案为d；(3)中答案为b。相邻两个电离能数据相差较大，从一个侧面说明电子是分层排布的，且各能层能量不同。若u为短周期元素，则u一定是na，第一次电离能飞跃是在失去第2个电子，那么第二次电离能飞跃应是失去第一层上的电子即第10个电子。r元素第二电离能有较大飞跃，s元素第三电离能有较大飞跃，t元素第四电离能有较大飞跃，由题意知三者为同周期三种主族元素，可推知r在a族，s在a族，t在a族，故原子序数rst，由表中数据知s元素的电离能异常高，其原因是s元素的最外层电子处于s能级全充满状况，能量较低，比较稳定，失去一个电子吸收的能量较多。【例31】答案：al：1s22s22p63s2