第三十九原子结构与性质（课件）-2024年高考化学课件习题

第三十九讲

原子结构与性质学习目标1.了解原子核外电子运动状态、能级分布和排布原理。2.能正确书写1～36号元素原子核外电子排布式、价层电子排布式和电子排布图。3.理解原子结构与元素周期表的关系。4.了解电离能、电负性的含义，并能正确说明元素的某些性质。考点一原子核外电子排布考点二元素周期表与元素的性质目录CONTENTS///////真题验收制胜高考///////知能训练素养落实//////////////1原子核外电子排布处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的______________的形象化描述。

原子核外电子是分层排布的，根据电子的______不同，可将核外电子分成不同的能层。能量概率密度分布1.能层(电子层)与能级2.电子云与原子轨道

同一能层电子的能量也可能不同，又将其分成不同的能级，通常用________________表示。能级种类数等于所在能层的能层序数。s、p、d、f(1)电子云：(1)能层：(2)能级：(2)原子轨道——电子云轮廓图能级符号nsnpndnf轨道形状——轨道数目轨道能量①相同能层上的原子轨道：ns<np<nd<nf；②形状相同的原子轨道：1s<2s<3s<4s；③同一能层内形状相同而伸展方向不同的原子轨道：px＝py＝pz；④第n能层的轨道数为n2球形哑铃形1357（3）原子核外能层、能级、原子轨道之间的关系能层(n)一二三四能层符号KLMN能级符号1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f各能级原子轨道数1131351357各能层原子轨道数14916最多容纳电子数2818323.电子自旋(1)电子自旋在空间有顺时针和逆时针两种取向，简称自旋相反，常用上下箭头(↑和↓)表示自旋______的电子。(2)能量相同的原子轨道(简并轨道)，箭头表示一种__________的电子，“↑↓”称电子对，“↑”或“↓”称单电子(或称未成对电子)。箭头同向的单电子称自旋______。相反自旋状态平行②

：在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，它们的自旋

。

如2s轨道上的电子排布为

，不能表示为

。4.基态原子的核外电子排布(1)排布原则①

：在构建基态原子时，电子将尽可能地占据能量最低的原子轨道，使整个原子的能量最低。能量最低原理泡利原理相反③

：基态原子中，填入简并轨道的电子总是先单独分占，且自旋平行。如2p3的电子排布为____________，不能表示为

或

。洪特规则当能量相同的原子轨道在全充满(p6、d10、f14)、半充满(p3、d5、f7)、全空(p0、d0、f0)时原子的能量最低.如24Cr的电子排布式为[Ar]3d54s129Cu的电子排布式为[Ar]3d104s1。(2)特例：以光谱学事实为基础，从氢开始，随核电荷数递增，新增电子填入能级的顺序称为构造原理。(3)填充顺序——构造原理(4)表示方法5.电子的跃迁与原子光谱吸收发射(1)原子光谱不同元素原子的电子发生跃迁时会

或

不同的光，用光谱仪记录下来便得到原子光谱。利用原子光谱上的特征谱线可以鉴定元素，称为光谱分析。(2)电子的跃迁吸收释放思想在线【判一判】正误判断(正确打“√”，错误打“×”)。××××××2.下列电子排布式或电子排布图正确的是(

)D3.回答下列问题：(1)钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。元素K的焰色反应呈紫色，其中紫色对应的辐射波长为________(填字母)nm。A.404.4B.553.5C.589.2D.670.8E.766.5(2)钾发生焰色反应的原因是_____________________________________________________________________________。A

电子由较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时，以光的形式释放能量4.(1)基态F原子核外电子的运动状态有

种。(2)基态硅原子最外层的电子排布图为______________________。(3)在KH2PO4的四种组成元素各自所能形成的简单离子中，核外电子排布相同的是

(填离子符号)。(4)Zn原子核外电子排布式为

。(5)Co基态原子核外电子排布式为

。(6)基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar]_____________，有

个未成对电子。(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

。(8)写出基态As原子的核外电子排布式：

。9K＋和P3－1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s21s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s23d104s24p221s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s221s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3【课堂点拨】(1)原子的电子排布式①简单原子：

按照构造原理将电子依次填充到能量逐渐升高的能级中。

如：14Si：1s22s22p63s23p2。②复杂原子：

先按构造原理从低到高排列，然后将同能层的能级移到一起。如26Fe，先排列为：1s22s22p63s23p64s23d6，然后将同一能层的能级排到一起，

即该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。(2)离子的电子排布式①判断该原子变成离子时会得到或失去多少个电子。②原子失去电子时，总是从能量高的能级失去电子，即失去电子的顺序是由外向里。

一般来说，主族元素只失去它们的最外层电子，而副族和第Ⅷ族元素可能还会进一步向里失去内层电子。③原子得到电子而形成阴离子，则得到的电子填充在最外一个能层的某一个能级上。(3)简化电子排布式如K：1s22s22p63s23p64s1，其简化电子排布式可表示为[Ar]4s1

其中[Ar]代表Ar的核外电子排布式，即1s22s22p63s23p6。(4)价层电子排布式如K：1s22s22p63s23p64s1，其价层电子排布式可表示为4s1。（5）电子的运动状态与原子核外电子数目相等；空间运动状态与核外电子填充原子轨道的数目相等。2原子结构与元素的性质主族ⅠAⅡAⅢAⅣA排布特点_________________________________________主族ⅤAⅥAⅦA

排布特点_________________________________

1.原子结构与元素周期表的关系(1)原子结构与周期的关系

原子的最大能层数＝周期序数。(2)原子结构与族的关系①主族元素的价层电子排布特点ns1ns2ns2np1ns2np2ns2np3ns2np4ns2np5②0族元素的价层电子排布：

He为1s2；其他为ns2np6。③过渡元素(镧系、锕系元素除外)的价层电子排布：

(n－1)d1～10ns1～2。(3)原子结构与元素周期表分区的关系①元素周期表分区（4）各区元素原子外围电子排布及性质特点分区元素分布外围电子排布元素性质特点s区ⅠA、ⅡA族ns1～2除氢外都是活泼金属元素；通常是最外层电子参与反应p区ⅢA族～Ⅶ族、0族ns2np1～6(除He外)通常是最外层电子参与反应d区ⅢB族～ⅦB族(除镧系、锕系外)、Ⅷ族(n－1)d1－9ns1～2除钯外d轨道可以不同程度地参与化学键的形成ds区ⅠB族、ⅡB族(n－1)d10ns1～2金属元素f区镧系、锕系(n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2镧系元素化学性质相近，锕系元素化学性质相近②同周期核电荷数越大，原子半径______。①能层数越多，原子半径______；2.原子半径(1)影响因素：越大越小减小增大(2)变化规律：②同主族元素从上到下，原子半径逐渐______。①同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐______；3.电离能(1)含义第一电离能：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

，符号：

，单位：

。(2)规律①同周期元素：从左往右，元素第一电离能呈

的趋势，其中第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一电离能出现反常。②同族元素：

从上到下第一电离能逐渐

。③同种原子：

逐级电离能越来越大。最低能量I1kJ·mol－1增大变小(3)应用①判断元素金属性的强弱

电离能越小，金属越容易失去电子，金属性越强；反之金属性越弱。②判断元素的化合价

如果某元素的In＋1≫In，则该元素的常见化合价为＋n，如钠元素的I2≫I1，所以钠元素的化合价为＋1。③判断核外电子的分层排布情况

多电子原子中，元素的各级电离能逐渐增大，有一定的规律性。当电离能的变化出现突变时，电子层数就可能发生变化。4.电负性(1)含义：不同元素的原子

的标度。元素的电负性越大，表示其原子

越

。(2)标准：以氟的电负性为

和锂的电负性为1.0作为相对标准，计算得出其他元素的电负性(稀有气体元素未计)。(3)变化规律①在元素周期表中，同周期元素从左至右，元素的电负性逐渐

，同主族元素从上至下，元素的电负性逐渐

。②金属元素的电负性一般

，非金属元素的电负性一般

，而位于非金属三角区边界的“类金属”(如锗、锑等)的电负性则在1.8左右，它们既有金属性又有非金属性。对键合电子吸引力对键合电子的吸引力大4.0变大变小小于1.8大于1.8(4)应用小大负正离子共价5.对角线规则右下方1.最外层电子数是ns2的元素，都是第ⅡA族元素(

)2.价层电子排布式为4s24p3的元素位于第四周期第ⅤA族，是p区元素(

)3.最外层有2个未成对电子的可能是ns2np2或ns2np4，短周期元素中分别为C、Si和O、S(

)4.NH4H2PO4中，电负性最高的元素是氧(

)5.元素Mn与O中，第一电离能较大的是Mn(

)6.钠元素的第一、第二电离能分别小于镁元素的第一、第二电离能(

)7.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(

)8.元素的电负性越大，非金属性越强，第一电离能也越大(

)×√√√××××思想在线【判一判】正误判断(正确打“√”，错误打“×”)。2.(2023·宝鸡模拟)如图所示为元素周期表的一部分，其中X、Y、Z、W为短周期元素，T的单质常温下为液体。下列说法错误的是（

）A.X、Y的单质均存在同素异形体B.Y、Z的简单氢化物的稳定性依次递增C.R的单质可用于制造半导体材料D.Y、Z、W元素简单阴离子的半径：Y>Z>WD3.(2022·常州模拟)x、y为两种元素的原子，x的阴离子与y的阳离子具有相同的电子层结构，由此可知(

)A.x的原子半径大于y的原子半径B.x的电负性小于y的电负性C.x的氧化性大于y的氧化性D.x的第一电离能小于y的第一电离能C4.(2022·苏州模拟)前四周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。X与Z同主族，且基态X原子中p能级和s能级上的电子数相同。Y、Z同周期，Y位于第ⅢA族，W最外层有2个电子。下列说法正确的是（

）A.原子半径：r(X)<r(Y)<r(Z)<r(W)B.最高价氧化物对应水化物的碱性：W<YC.第一电离能：I1(Z)<I1(X)D.基态W原子内层原子轨道均已充满电子C5.(1)C、N、O、S四种元素中，第一电离能最大的是

。(2)观察下面四种镧系元素的电离能数据，判断最有可能显示＋3价的元素是

(填元素名称)。几种镧系元素的电离能(单位：kJ·mol－1)元素I1I2I3I4Yb(镱)604121744945014Lu(镥)532139041114987La(镧)538106718505419Ce(铈)527104719493547N镧(3)铜、锌两种元素的第一电离能、第二电离能如表所示：电离能/(kJ·mol－1)I1I2铜7461958锌9061733铜的第一电离能(I1)小于锌的第一电离能，而铜的第二电离能(I2)却大于锌的第二电离能，其主要原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。铜原子失去一个电子后，核外电子排布式为[Ar]3d10，而锌原子失去一个电子后的核外电子排布式变为[Ar]3d104s1，铜达到了较稳定状态，所以铜的第二电离能相对较大6.根据信息回答下列问题：不同元素的原子在分子内吸引电子的能力大小可用数值表示，该数值称为电负性。一般认为：如果两个成键原子间的电负性差值大于1.7，原子之间通常形成离子键；如果两个成键原子间的电负性差值小于1.7，通常形成共价键。下表是某些元素的电负性值：元素符号LiBeBCOFNaAlSiPSCl电负性值1.01.52.02.53.54.00.91.51.82.12.53.0(1)通过分析电负性值的变化规律，确定Mg元素的电负性值的最小范围：___________。0.9～1.5(2)请归纳元素的电负性和金属性、非金属性的关系是____________________________________________________。(3)推测AlF3、AlCl3、AlBr3是离子化合物还是共价化合物：AlF3____________，AlCl3____________，AlBr3__________________。非金属性越强，电负性越大；金属性越强，电负性越小离子化合物共价化合物共价化合物【课堂点拨】

(1)电离能的三大应用①判断元素金属性的强弱电离能越小，金属越容易失去电子，金属性越强；反之金属性越弱。②判断元素的化合价如果某元素的In＋1≫In，则该元素的常见化合价为＋n，如钠元素的I2≫I1，所以钠元素的化合价为＋1。③判断核外电子的分层排布情况多电子原子中，元素的各级电离能逐渐增大，有一定的规律性。当电离能的变化出现突变时，电子层数就可能发生变化。(2)电负性的三大应用1.电离能与原子结构答题策略：从原子核对最外层电子的吸引力来判断。答题模板：A原子比B原子的半径大，且A原子的核电荷数比B原子的小，所以A原子对最外层电子的吸引力小于B,故第一电离能A小于B。2.电离能与半充满、全充满答题策略：能量相同的原子轨道在全充满(p6、d10、f14)、半充满(p3、d5、f7)时，比较稳定，难失电子。答题模板：A原子的价层电子排布式为×××，处于半充满(全充满)，比较稳定，难失电子，×××电离能大。【答题策略】

3真题验收制胜高考1.[2022·全国甲卷]①基态F原子的价层电子排布图(轨道表示式)为_________________。②图a、b、c分别表示C、N、O和F的逐级电离能I变化趋势(纵坐标的标度不同)。第一电离能的变化图是__(填标号)，判断的根据是_____________________________________________________________________________________________________________________；第三电离能的变化图是______(填标号)。图a同周期元素第一电离能的总体趋势是依次升高的，但由于N元素的2p能级为半充满状态，因此N元素的第一电离能较C、O两种元素高图b2（2023.全国乙卷）基态Fe原子的价电子排布式为___________。橄榄石中，各元素电负性大小顺序为_____________________，铁的化合价为_______。O＞Si＞Fe＞Mg3d64s2+23.(2021·全国乙卷节选)过渡金属元素铬是不锈钢的重要成分，在工农业生产和国防建设中有着广泛应用。对于基态Cr原子，下列叙述正确的是

(填标号)。A.轨道处于半充满时体系总能量低，核外电子排布应为[Ar]3d54s1B.4s电子能量较高，总是在比3s电子离核更远的地方运动C.电负性比钾高，原子对键合电子的吸引力比钾大AC4.(高考题组合)电子排布式和电子排布图的书写。(1)(2021·全国甲卷)太阳能电池板主要材料为单晶硅或多晶硅。Si的价电子层的电子排布式为

。(2)(2020·全国卷Ⅱ)基态Ti原子的核外电子排布式为

。(3)(2020·天津卷)Fe、Co、Ni在周期表中的位置为

，基态Fe原子的电子排布式为__________________________________________。(4)(2019·全国卷Ⅱ)Fe成为阳离子时首先失去

轨道电子，Sm的价层电子排布式4f66s2，Sm3＋价层电子排布式为__________。3s23p21s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2第四周期第Ⅷ族1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s24s4f55.(高考题组合)电离能大小的比较及原因。I1/(kJ·mol－1)Li520Be900B801Na496Mg738Al578(1)(2020·全国卷Ⅰ)Li及其周期表中相邻元素的第一电离能(I1)如表所示。I1(Li)>I1(Na)，原因是_________________________________________________。I1(Be)>I1(B)>I1(Li)，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。Na与Li同主族，Na的电子层数更多，原子半径更大，故第一电离能更小Li，Be和B为同周期元素，同周期元素从左至右，第一电离能呈现增大的趋势；但由于基态Be原子的s能级处于全充满状态，能量更低更稳定，故其第一电离能大于B的。(2)(2018·全国卷Ⅲ)黄铜是人类最早使用的合金之一，主要由Zn和Cu组成。第一电离能I1(Zn)

I1(Cu)(填“大于”或“小于”)。原因是____________________________________。(3)(2017·全国卷Ⅲ)元素Mn与O中，第一电离能较大的是

。大于Zn核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子O6.(1)[2022·山东，16(1)]基态Ni原子的价层电子排布式为________，在元素周期表中位置为________________。(2)[2022·河北，17(1)(2)]①基态S原子的价电子中，两种自旋状态的电子数之比为____________。②Cu与Zn相比，第二电离能与第一电离能差值更大的是________，原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。3d84s2第四周期第Ⅷ族1∶2(或2∶1)CuCu的第二电离能失去的是3d10的电子，第一电离能失去的是4s1电子，Zn的第二电离能失去的是4s1的电子，第一电离能失去的是4s2电子，3d10电子处于全充满状态，其与4s1电子能量差值更大4知能训练素养落实1.下列说法正确的是（

）A.p能级电子能量一定比d能级的低B.某原子核外电子由1s22s22p63s23p1→1s22s22p63s13p2，原子释放能量C.p能级的原子轨道呈哑铃形，随着电子层数的增加，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D2.(2022·海南卷)钠和钾是两种常见金属，下列说法正确的是(

)A3.(2023·宝鸡模拟)元素周期表完美地将元素的结构、位置与性质结合在一起，根据元素的原子序数就能推断出该元素在周期表中的位置，进而推断出该元素原子的结构和性质。下列关于33号元素的说法正确的是（

）A.该元素位于d区

B.该元素为金属元素C.该元素位于第四周期第ⅢA族D.该元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3D4.(2022·湖北卷)短周期元素X、Y、Z、W、Q原子序数依次增大。基态X、Z、Q原子均有两个单电子，W简单离子在同周期离子中半径最小，Q与Z同主族。下列说法错误的是(

)A.X能与多种元素形成共价键

B.简单氢化物沸点：Z<QC.第一电离能：Y>ZD.电负性：W<ZB5.A、B为两短周期元素，A元素原子的L层比B元素原子的L层少3个电子，B原子核外电子总数比A原子核外电子总数多5，则A和B形成的化合物的化学式为（

）A.A2B3

B.BA2 C.AB4 D.B3A2D6.下列四种粒子中，半径按由大到小顺序排列正确的是(

)C7.(2022·烟台模拟)某种具有高效率电子传输性能的有机发光材料的结构简式如图所示。下列关于该材料组成元素的说法错误的是（

）A.五种组成元素中有四种元素位于p区且均位于同一周期B.原子半径：Al＞C＞N＞O＞HC.气态氢化物的稳定性：H2O＞NH3＞CH4D.基态N原子核外有7种运动状态不同的电子A8.根据下表中五种元素的电离能数据(单位：kJ·mol－1)，下列说法不正确的是（

）电离能

元素代号I1I2I3I4Q2080400061009400R5004600