高考物理原子结构与性质培优精品

1、题组一原子结构(一)能层与能级1.能层、能级、原子轨道教材研读教材研读(1)能层多电子原子的核外电子的能量是不同的。按电子的能量差异,可将核外电子分成不同的能层。原子核外电子的每一能层(序号为n)最多可容纳的电子数为2n2。(2)能级多电子原子中,同一能层的电子,能量也可能不同,还可以把它们分成能级;同一能层里,能级的能量按s、p、d、f的顺序升高。(3)原子轨道电子云轮廓图称为原子轨道。s电子的原子轨道都是球形的,ns能级上各有1个原子轨道;p电子的原子轨道都是哑铃形的,np能级上各有3个原子轨道;nd能级上各有5个原子轨道。2.能层、能级、原子轨道及其最多容纳电子数之间的关系能层一二三四符

2、号KLMN能级1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f原子轨道数1131351357最多容纳的电子数22626102610142818322n2能量KLMNOPQ3.构造原理随着原子核电荷数的递增,基态原子的核外电子按照上图中箭头的方向依次排布,即1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d,4p,5s,4d,5p该原理适用于绝大多数基态原子的核外电子排布。(二)原子核外电子排布规律1.能量最低原理、基态与激发态、光谱(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。原子核外电子在一定条件下会发生跃迁,跃迁过程中伴随着能量的变化。基态原子激发态原子(3)光谱光(辐射)是

3、电子释放能量的重要形式之一。不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光,可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱,总称为原子光谱。利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素,称为光谱分析。(2)基态与激发态2.泡利原理和洪特规则(1)泡利原理条件:电子在同一个原子轨道中排布。结论:1个原子轨道里最多容纳2个电子,且自旋方向相反。(2)洪特规则条件:电子排布在同一能级的不同轨道。结论:基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道,而且自旋方向相同。(3)基态原子的核外电子在原子轨道上排布要遵循三个原则:能量最低原理、泡利原理、洪特规则。题组二原子结构与元素的性质1.原子结构与元素周期表镧系f区锕

4、系其中s区(H除外)、d区、ds区、f区的元素都为金属元素。2.元素周期律(1)原子半径a.影响因素:能层数、核电荷数b.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。(2)电离能a.第一电离能气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量。第一电离能越小,越易失去电子,金属的活泼性越强。b.规律同周期: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。同主族:从上到下第一电离能变小。同种原子:随着电子的逐个失去,阳离子所带的正电荷数越来越多,再失去电子需克服的电性引力越来越大,消耗的能量越来越多,逐级电离能越

5、来越大。(3)电负性a.含义用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。电负性越大的原子,对键合电子的吸引力越大。b.标准以氟的电负性为4.0作为相对标准,得出了各元素的电负性(稀有气体元素未计)。c.应用电负性的大小可以作为判断元素金属性、非金属性强弱的尺度。金属的电负性一般小于1.8,非金属的电负性一般大于1.8,位于非金属三角区边界的“类金属”的电负性则在1.8左右,它们既有金属性,又有非金属性。(4)对角线规则在元素周期表中,某些主族元素与右下方的主族元素的某些性质相似,如Li和Mg,Be和Al。1.判断下列说法是否正确。(1)在n=3的电子层中,可能有的最多轨道数是8。()(2)电

6、子云表示电子在核外单位体积的空间出现的机会多少。()(3)3s的能量2p的能量。()(4)3p的能量4p的能量。()(5)3d的能量4s的能量。()(6)Fe原子中有3f轨道。()(7)3d轨道最多容纳的电子数小于4d轨道最多容纳的电子数。()(8)L电子层只有两个能级。()(9)2px和2py的能量相等。()题组一原子结构(10)3p3轨道中的电子自旋方向全部相同。()(11)Na的基态原子核外电子排布式为1s22s22p53s2。()(12)Cr的基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d44s2。()(13)原子光谱是因为电子的跃迁引起的。()答案(1)(2)(3)(4)

7、(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)(12)(13)2.下列各基态原子的核外电子排布表示正确的是()A.钠原子:1s22s22p7B.铜原子:1s22s22p63s23p63d94s2C.铁原子:1s22s22p63s23p63d8D.氪原子:1s22s22p63s23p63d104s24p6答案DA项违背了泡利原理;B项违背了等价轨道在全空、半满、全满时是稳定状态;C项违背了能量最低原理;D项正确。3.在d轨道中电子排布成,而不排布成,其最直接的根据是()A.能量最低原理B.泡利原理C.原子轨道能级图D.洪特规则答案D根据洪特规则,电子优先进入平行轨道,而且自旋方向相同。4.下列关

8、于元素第一电离能的说法不正确的是()A.钾元素的第一电离能小于钠元素的第一电离能,故钾的活泼性强于钠B.因同周期元素的原子半径从左到右逐渐减小,故第一电离能必依次增大C.最外层电子排布式为ns2np6(当只有K层时为1s2)的原子,第一电离能较大D.对于同一元素而言,原子的电离能I1I2O、MgAl,B项错;C项所述元素为0族元素,性质稳定,第一电离能都较大。题组二原子结构与元素的性质5.O、S、As三种元素比较,正确的是()A.电负性OSAs,原子半径OSAsB.电负性OSAs,原子半径OSAsC.电负性OSSAsD.电负性OSAs,原子半径OSAs答案A同主族元素的电负性从上到下逐渐减小,

9、同周期元素的电负性从左到右逐渐增大,故电负性OSAs;元素的原子半径同周期从左到右逐渐减小,同主族从上到下逐渐增大,故原子半径AsSO。6.下表是元素周期表的一部分,有关说法正确的是()A.e的氢化物比d的氢化物稳定B.a、b、e三种元素的原子半径:ebaC.六种元素中,c元素的单质最活泼D.c、e、f的最高价氧化物对应的水化物的酸性依次增强族周期AAAAAAA2cd3abef答案De是S,d是O,水的稳定性强于H2S,A不正确;同周期从左向右原子半径逐渐减小,选项B不正确;六种元素形成的单质中碳最不活泼,选项C不正确;非金属性越强,最高价氧化物对应的水化物的酸性越强,选项D正确。重难一原子核

10、外电子的排布规律及表示方法典例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3s23p63d5C.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考查内容基态原子核外电子排布式和轨道表示式。4s 3d 2s 2p 重难突破重难突破解题关键解答本题的关键是注意Cu原子3d轨道全充满时能量最低。解析核外电子排布式为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错;Fe的价电子排布式为3d64s2,失去3个电子变成Fe3

11、+时,最外层电子排布式为3s23p63d5,B正确;基态铜原子价电子的轨道表示式应该为,C错;基态碳原子价电子的轨道表示式为,D错。答案B3d 4s 2s 2p 1-1A、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2个未成对电子,次外层有2个电子,其元素符号为;(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Ar相同,B的元素符号为,C的元素符号为;(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;(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,其基态原子的电子排布式为;(5)F

12、元素的原子最外层电子排布式为nsnnpn+1,则n=;原子中能量最高的是电子。答案(1)C或O(2)ClK(3)Fe1s22s22p63s23p63d64s2或Ar3d64s2(4)Cu1s22s22p63s23p63d104s1或Ar3d104s1(5)22p解析(1)A元素基态原子次外层有2个电子,故次外层为K层,A元素有2个电子层。由题意可写出其轨道表示式为,1s 2s 2p 则该元素核外有6个电子,为碳元素,其元素符号为C;另外氧元素同样也符合要求,其轨道表示式为。(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

13、去2个4s电子和1个3d电子后变成+3价离子,其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或Ar3d64s2,即为26号元素铁。(4)根据题意要求,写出E元素基态原子的核外电子排布式:1s22s22p63s23p63d104s1或Ar3d104s1,则该元素为29号元素Cu。(5)s能级只有1个原子轨道,故最多只能容纳2个电子,即n=2,所以F元素的原1s 2s 2p 子最外层电子排布式为2s22p3,由此可知F元素是N。1.核外电子排布规律(1)遵守能量最低原理、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

14、间的能量高低有交错现象,如E(4d)E(5s)、E(5d)E(6s)、E(6d)E(7s)、E(4f)E(5p)、E(4f)E(6s)等。(3)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.基态原子核外电子排布的表示方法表示方法举例原子结构示意图电子式S表示方法举例电子排布式S:1s22s22p63s23p4或Ne3s23p4轨道表示式S:价电子排布式3s23p41s 2s 2p 3s 3

15、p 重难二电离能、电负性的比较及其应用典例2元素的基态原子的电子排布式如下:1s22s22p63s23p4;1s22s22p63s23p3;1s22s22p5。则下列有关比较中正确的是()A.第一电离能:B.原子半径:C.电负性:D.最高正化合价:考查内容第一电离能、电负性大小的比较。解题关键解答本题的关键是根据核外电子排布式推断出各元素,特别注意P原子的3p轨道为半充满状态,第一电离能大于S。解析根据元素的基态原子的电子排布式可知,三种元素分别是S、P、F。一般非金属性越强,第一电离能越大,但P原子的3p轨道处于半充满状态,所以第一电离能大于S,选项A正确;原子半径应该是,选项B不正确;非金

16、属性越强,电负性越大,应该是,选项C不正确;F没有正价,S最高正化合价为+6,P最高正化合价为+5,选项D不正确。答案A2-1(2014安徽皖南八校联考)已知33As、34Se、35Br位于同一周期,下列关系正确的是()A.电负性:AsClPB.热稳定性:HClHBrAsH3C.第一电离能:BrSeAsD.酸性:H3AsO4H2SO4H3PO4答案B解析A项,电负性ClPAs,错误;B项,非金属性越强,气态氢化物的热稳定性越强,故HClHBrAsH3,正确;C项,第一电离能应为BrAsSe,错误;D项,非金属性越强,对应最高价含氧酸的酸性越强,故酸性H2SO4H3PO4H3AsO4,错误。认真

17、分析图中同周期元素第一电离能的变化规律,推断NaAr元素中,Al的第一电离能的大小范围为Al(填元素符号);2-2根据信息回答下列问题:(1)下图是部分元素的第一电离能I1随原子序数变化的曲线图(其中12号至17号元素的有关数据缺失)。图中第一电离能最小的元素在周期表中的位置是第周期第族。(2)已知元素的电负性和元素的化合价一样,也是元素的一种基本性质。下面给出14种元素的电负性:元素AlBBeCClFLi电负性1.52.01.52.53.04.01.0元素MgNNaOPSSi电负性3.00.93.52.12.51.8已知:两成键元素间电负性差值大于1.7时,形成离子键;两成键元素间电负性差值

18、小于1.7时,形成共价键。根据表中给出的数据,可推知元素的电负性具有的变化规律是;通过分析电负性值变化规律,确定Mg元素电负性值的最小范围:;判断下列物质是离子化合物还是共价化合物:A.Li3NB.BeCl2C.AlCl3D.SiC.属于离子化合物的是;.属于共价化合物的是;请设计一个实验方案证明上述所得到的结论:。答案(1)NaMg五A(2)随着原子序数的递增,元素的电负性与原子半径一样呈周期性变化0.91.5.A.BCD测定各物质在熔融状态下能否导电,若导电则为离子化合物,反之则为共价化合物解析(1)由图中信息可以看出,同周期的第A族元素的第一电离能最小,而第A族元素的第一电离能小于第A族元素的第一电离能,故NaAlMg。图中第一电离能最小的是碱金属元素Rb,在元素周期表中位于第五周期第A族。(2)元素的电负性是元素的基本性质,且随着原子序数的递增呈周期性变化。根据电负性的递变规律:同周期从左到右电负性逐渐增大,同主族从上到下电负性逐渐减小可知,在同周期中电负性NaMgMgCa,最小范围应为0.91.5。根据已知条件及表中数值可知,Li3N为离子化合物;BeCl2、AlCl3、SiC为共价化合物。共价化合物和离子化合物最大的区别在于离子化合物在熔融状态下以离子形式存在,可以导电,但共价化合物却不能。1.电