高中一轮复习化学第六板块专题十一物质结构与性质

第六板块物质结构与性质第一课题原子结构及其性质第1课时夯实基础课核外电子的运动状态和核外电子排布规律1．原子核外电子的运动特征(1)电子层：原子核外电子是分层排布的，根据电子的能量差异，可将核外电子分成不同的电子层。各电子层(n)最多容纳的电子数为eq\a\vs4\al(2n2)。(2)能级：在多电子原子中，同一电子层的电子，能量也可能不同，不同能量的电子分成不同的能级。能级数等于_电子层序数_。(3)电子层与能级的关系电子层(n)一二三四五O六七符号KLMNPQ能级1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s……最多容纳的电子数22626102610142………281832…2n2电子离核远近近→远电子能量高低低→高2．原子轨道形状及能量关系原子轨道eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(轨道形状\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(s电子的原子轨道呈球形对称,p电子的原子轨道呈哑铃形)),各能级上的原子轨道数目\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(s能级1个,p能级3个,d能级5个,f能级7个,……)),能量关系\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(①相同电子层上原子轨道能量的高低：ns＜np＜,nd＜nf,②形状相同的原子轨道能量的高低：1s＜2s＜,3s＜4s……,③同一电子层内形状相同而伸展方向不同的原,子轨道的能量相等，如2px、2py、2pz轨道的,能量相等))))3．基态原子核外电子排布规律(1)排布原则(2)填充顺序——构造原理①绝大多数元素的原子核外电子的排布遵循如图所示的排布顺序，人们把它称为构造原理。②构造原理揭示了原子核外电子的能级分布。从中可以看出，不同电子层的能级有交错现象，如E(3d)>E(4s)、E(4d)>E(5s)、E(5d)>E(6s)、E(6d)>E(7s)、E(4f)>E(5p)、E(4f)>E(6s)，即E(np)>E(n－1)d>E(n－2)f>E(ns)等。③构造原理是书写基态原子电子排布式的依据，也是绘制基态原子电子排布图(即轨道表示式)的主要依据之一。(3)电子排布式和轨道表示式(或电子排布图)以硫原子为例电子排布式1s22s22p63s23p4简化电子排布式[Ne]3s23p4轨道表示式(或电子排布图)价电子排布式3s23p44.原子的状态和原子光谱(1)原子的状态①基态原子：处于最低能量的原子。②激发态原子：基态原子的电子吸收能量后，从低能级跃迁到较高能级状态的原子。(2)原子光谱不同元素的原子发生电子跃迁时会吸收或释放不同的光，用光谱仪记录下各种元素原子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。利用原子光谱的特征谱线可以鉴定元素，称为光谱分析。(3)基态、激发态及光谱示意图“两原理，一规则”的正确理解eq\a\vs4\al(微点拨)(1)在写基态原子的轨道表示式时，常出现以下错误：(2)能量相同的原子轨道处于半充满、全充满状态时原子结构稳定，即ns2、np3、np6等处于相对稳定结构状态。如价电子排布式：Cr：3d54s1、Mn：3d54s2、Cu：3d104s1、Zn：3d104s2。(3)当出现d轨道时，存在特殊情况说明虽然电子按ns、(n－1)d、np的顺序填充，但在书写时，仍把(n－1)d放在ns前，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2。(4)当原子失去电子形成离子时先失去最外层上的电子，再失次外层上的电子，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2→Fe2＋：1s22s22p63s23p63d6→Fe3＋：1s22s22p63s23p63d5。[对点练习]1．下列轨道表示式能表示基态氮原子的是()解析：选AA项，符合电子的基态排布原理，表示氮原子的最低能量状态，正确；B、C项，2p的3个电子排布违背洪特规则，不是基态原子的排布，错误；D项，表示B原子的基态核外电子，错误。2．下列关于钠元素的几种表达式错误的是()A．Na＋的轨道表示式：B．Na＋的结构示意图：C．Na的电子排布式：1s22s22p53s2D．Na的简化电子排布式：[Ne]3s1解析：选CA项，Na＋核外电子数为10，核外电子排布式为1s22s22p6，轨道表示式：；B项，Na＋的结构示意图为；C项，基态Na原子的电子排布式：1s22s22p63s1，错误；D项，Na的简化电子排布式：[Ne]3s1。3.A、B、C、D、E代表5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________；(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________，其基态三价离子的电子排布式为________________________________；(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________________________________。解析：(1)A元素基态原子的轨道表示式由题意可写成：，该原子核外有7个电子，为氮元素，其元素符号为N。(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Cl元素，C为19号K元素。(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，即为26号Fe元素。(4)根据题意，首先写出电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1，该元素为29号Cu元素。答案：(1)N(2)ClK(3)Fe1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5(4)Cu1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1原子结构与元素的性质1．原子结构与元素周期表(1)原子结构与元素周期表的关系周期电子层数每周期第一种元素每周期最后一种元素原子序数基态原子的电子排布式原子序数基态原子的电子排布式223[He]2s1101s22s22p63311[Ne]3s1181s22s22p63s23p64419[Ar]4s1361s22s22p63s23p63d104s24p65537[Kr]5s1541s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p66655[Xe]6s1861s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s26p6(2)每族元素的价电子排布特点①主族主族ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA排布特点ns1ns2ns2np1ns2np2ns2np3ns2np4ns2np5②0族：He：1s2；其他：ns2np6。③过渡元素(副族和第Ⅷ族)：(n－1)d1～10ns1～2。(3)元素周期表的分区①根据原子核外电子排布分区a．分区简图：b．各区元素分布及性质与价电子排布特点：分区元素分布价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～ⅦA族、0族ns2np1～6通常是最外层电子参与反应d区ⅢB族～ⅦB族、Ⅷ族(除镧系、锕系外)(n－1)d1～9ns1～2d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根据元素金属性与非金属性分区a．分区简图：b．特别说明：处于金属与非金属交界线(又称梯形线)附近的非金属元素具有一定的金属性，又称为半金属或准金属，但不能叫两性非金属。2．原子半径(1)影响因素eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(电子层数：电子层数越多，原子半径越大,核电荷数：同周期元素，核电荷数越大，,原子半径越小))(2)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。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最低能量，符号eq\a\vs4\al(I)，单位kJ·mol－1。(2)变化规律①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，总体呈现从左至右逐渐增大的变化趋势。②同族元素：从上至下第一电离能逐渐减小。③同种原子：逐级电离能越来越eq\a\vs4\al(大)(即I1eq\a\vs4\al(<)I2eq\a\vs4\al(<)I3…)。4．电负性(1)含义：不同元素的原子在化合物中吸引键合电子能力的标度。元素的电负性越大，表示其原子在化合物中吸引键合电子的能力越eq\a\vs4\al(强)。(2)标准：以最活泼的非金属氟的电负性为eq\a\vs4\al(4.0)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)变化规律在元素周期表中，同周期从左至右，元素的电负性逐渐变大，同主族从上至下，元素的电负性逐渐变小。5．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有些性质是相似的。如图所示。如Be和Al:Al(OH)3具有两性，Be(OH)2也具有两性。分别写出Al(OH)3、Be(OH)2与强酸、强碱反应的离子方程式：Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2O、Al(OH)3＋OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O；Be(OH)2＋2H＋=Be2＋＋2H2O、Be(OH)2＋2OH－=BeOeq\o\al(2－,2)＋2H2O。[对点练习]1．已知X、Y是主族元素，I为电离能，单位是kJ·mol－1。请根据表中所列数据判断，下列说法错误的是()元素I1I2I3I4X500460069009500Y5801820275011600A．元素X的常见化合价是＋1价B．元素Y是第ⅢA族元素C．元素X与氯形成化合物时，化学式可能是XClD．若元素Y处于第3周期，它可与冷水剧烈反应解析：选D由数据分析X中I2≫I1，X易呈＋1价，为第ⅠA族元素，A、C均正确；Y中I4≫I3，易呈＋3价，应在第ⅢA族，B正确；若Y处于第3周期，则Y为铝元素，Al不与冷水反应，D错误。2．尿素是一种重要的工业原料，在160℃分解制备异氰酸和氨气，化学方程式为CO(NH2)2eq\o(→,\s\up7(160℃),\s\do5())HCNO＋NH3。完成下列各题：(1)在上述反应所涉及的各元素中，原子半径最大的元素是________。(2)在上述物质中有三种元素处于同周期，完成下列填空：a.气态氢化物的稳定性由大到小的顺序是______；b．元素的电负性由大到小的顺序是____________。(3)氰酸有两种结构，一种分子内含有叁键HOCN，称为氰酸，另一种分子内不含叁键H—N=C=O，称为异氰酸。则异氰酸分子中碳元素的化合价是____________。解析：(1)碳、氢、氧、氮中碳的原子半径最大。(2)碳、氮、氧位于同一周期，非金属性逐渐增强，气态氢化物的稳定性逐渐增大，电负性逐渐增大。(3)碳、氮、氧中碳元素的电负性最小，显正价，H为＋1价，N为－3价，O为－2价，故C为＋4价。答案：(1)C(2)H2O>NH3>CH4O>N>C(3)＋43．下表为一些元素的电负性：元素符号LiBeBCOFNaAlSiPSCl电负性0.981.572.042.553.443.980.931.611.902.192.583.16回答下列问题：(1)根据对角线规则，Be、Al元素最高价氧化物对应水化物的性质相似，它们都具有两性，其中Be(OH)2显示这种性质的离子方程式是_______________________________。(2)通过分析电负性变化规律，确定Mg元素电负性的最小范围__________。(3)请归纳元素的电负性和金属、非金属的关系是______________________________。(4)从电负性角度，判断AlCl3是离子化合物还是共价化合物？请说出理由，并设计一个实验方案证明上述所得结论。答案：(1)Be(OH)2＋2H＋=Be2＋＋2H2O，Be(OH)2＋2OH－=BeOeq\o\al(2－,2)＋2H2O(2)0.93～1.57(3)元素的非金属性越强，电负性越大；元素的金属性越强，电负性越小(4)Al元素和Cl元素的电负性差值为1.55<1.7，所以形成共价键，为共价化合物。将AlCl3加热到熔融态，进行导电性实验，如果不导电，说明是共价化合物。[基础过关练]1．微粒M和N，肯定属于同族元素且化学性质相似的是()A．原子核外电子排布式：M为1s22s2，N为1s2B．结构示意图：M为，N为C．M原子基态2p轨道上有一对成对电子，N原子基态3p轨道上有一对成对电子D．M原子基态2p轨道上有1个未成对电子，N原子基态3p轨道上有1个未成对电子解析：选CA项，M为Be，N为He，两者不属于同主族，错误；B项，前者属于原子，后者属于离子，性质不相似，错误；C项，推断出M为O，N为S，属于同主族，性质具有相似性，正确；D项，有可能M为B、F，N为Al、Cl，不一定属于同一主族，错误。2．下列曲线表示卤族元素某种性质随核电荷数的变化趋势，正确的是()解析：选A同主族元素从上到下电负性依次减小，A正确；卤族元素中氟无正价，B错误；HF分子间存在氢键，HF熔沸点最高，C错误；卤族元素从上到下单质分子间范德华力依次增大，熔点依次升高，D错误。3．现有三种元素的基态原子的电子排布式如下：①1s22s22p63s23p4；②1s22s22p63s23p3；③1s22s22p5。则下列有关比较中正确的是()A．最高正化合价：③＞②＞①B．原子半径：③＞②＞①C．电负性：③＞②＞①D．第一电离能：③＞②＞①解析：选D根据核外电子排布式可知①是S，②是P，③是F。F无正价，A错误；同周期自左向右原子半径逐渐减小，同主族自上而下原子半径逐渐增大，则原子半径：②＞①＞③，B错误；同周期自左向右电负性增大，同主族自上而下电负性减小，则电负性：③＞①＞②，C错误；同周期自左向右第一电离能呈增大趋势，但P的3p轨道电子处于半充满状态，稳定性强，第一电离能大于S，则第一电离能：③＞②＞①，D正确。4．下列各组表述中，两个原子不属于同种元素原子的是()A．3p能级有一个空轨道的基态原子和核外电子的排布式为1s22s22p63s23p2的原子B．2p能级无空轨道，且有一个未成对电子的基态原子和原子的最外层电子排布式为2s22p5的原子C．M层全充满而N层为4s2的原子和核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2的原子D．最外层电子数是核外电子总数eq\f(1,5)的原子和最外层电子排布式为4s24p5的原子解析：选CA项，3p能级有一个空轨道的基态原子，按洪特规则可得其3p轨道上只能有两个电子，所以两个原子是同种元素的原子；B项，2p能级无空轨道，且有一个未成对电子的基态原子，它的2p能级上只能是5个电子，所以两原子是同种元素的原子；C项，M层全充满而N层为4s2的原子，其M层应为18个电子，而后者的M层上只有8个电子，所以两原子不是同种元素的原子；D项，最外层电子数是核外电子总数的eq\f(1,5)的原子中，最外层电子数要小于或等于8个电子，且电子总数为5的倍数，所以可得该原子可能是原子序数为5、10、15、20、25、30、35、40，其中满足最外层电子数是核外电子总数的eq\f(1,5)且符合核外电子排布规则的只能是35号元素，该元素原子的外围电子排布式为4s24p5，所以两原子是同种元素的原子。5．写出下列微粒的电子排布式。(1)Cu________________，(2)Cu2＋_____________________________________________，(3)Fe________________，(4)Fe2＋____________________________________________，(5)Cr________________，(6)Zn____________________________________________，(7)Mn________________，(8)Mn2＋_______________________________________。答案：(1)1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)(2)1s22s22p63s23p63d9(或[Ar]3d9)(3)1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)(4)1s22s22p63s23p63d6(或[Ar]3d6)(5)1s22s22p63s23p63d54s1(或[Ar]3d5)(6)1s22s22p63s23p63d104s2(或[Ar]3d104s2)(7)1s22s22p63s23p63d54s2(或[Ar]3d54s2)(8)1s22s22p63s23p63d5(或[Ar]3d5)第2课时高考研究课考纲要求高频考点1．认识原子核外电子的运动状态，了解电子云、电子层(能层)、原子轨道(能级)的含义。2．了解多电子原子核外电子分层排布遵循的原理，能用电子排布式表示1～36号元素的原子和离子的基态核外电子排布。3．了解主族元素第一电离能、电负性等性质的周期性变化规律，能根据元素电负性说明元素的金属性和非金属性的周期性变化规律。1．考查电子排布式的书写5年4考2．考查电离能、电负性的大小比较及应用5年1考[高考这样考]题组一江苏高考1．(2017·江苏高考)铁氮化合物(FexNy)在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。某FexNy的制备需铁、氮气、丙酮和乙醇参与。(1)Fe3＋基态核外电子排布式为____________________。(2)C、H、O三种元素的电负性由小到大的顺序为_________。解析：(1)Fe为26号元素，Fe3＋基态核外电子排布式为[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5。(2)非金属性：H<C<O，则电负性：H<C<O。答案：(1)[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5(2)H<C<O2．(1)(2016·江苏高考)写出Zn2＋基态核外电子排布式为______________________；(2)(2015·江苏高考)写出Cr3＋基态核外电子排布式为_____________________；(3)(2014·江苏高考)写出Cu＋基态核外电子排布式为______________________。答案：(1)1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10)(2)1s22s22p63s23p63d3(或[Ar]3d3)(3)[Ar]3d10(或1s22s22p63s23p63d10)题组二全国高考1．(1)(2017·全国卷Ⅰ)①元素K的焰色反应呈紫红色，其中紫色对应的辐射波长为________nm(填标号)。A．404.4 B．553.5C．589.2 D．670.8E．766.5②基态K原子中，核外电子占据最高能层的符号是________，占据该能层电子的电子云轮廓图形状为________。(2)(2017·全国卷Ⅱ)我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表)。回答下列问题：①氮原子价层电子的轨道表达式(电子排布图)为____________________________。②元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量称作第一电子亲和能(E1)。第二周期部分元素的E1变化趋势如图所示，其中除氮元素外，其他元素的E1自左而右依次增大的原因是__________；氮元素的E1呈现异常的原因是____________。(3)(2017·全国卷Ⅲ)Co基态原子核外电子排布式为____________________。元素Mn与O中，第一电离能较大的是__________，基态原子核外未成对电子数较多的是________。解析：(1)①当对金属钾或其化合物进行灼烧时，焰色反应显紫红色，紫色光的辐射波长范围为400～430nm。②基态K原子核外有4个电子层：K、L、M、N，能量依次增高，处于N层上的1个电子位于s轨道，s电子云轮廓图形状为球形。(2)①根据构造原理可知氮原子价电子排布式为2s22p3，根据洪特规则和泡利原理可写出其价电子的轨道表达式。②从图中可以看出：除N外，同周期元素随核电荷数依次增大，E1逐渐增大，这是因为随核电荷数依次增大，原子半径逐渐减小，结合一个电子需要释放出更多的能量；N原子的2p轨道处于半充满状态，不易再结合一个电子，故E1呈现异常。(3)根据构造原理可写出Co基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2。O是非金属元素，而Mn是金属元素，前者易得电子而不易失电子，后者则反之，所以O的第一电离能大于Mn的。Mn和O的基态原子核外电子排布式分别为1s22s22p63s23p63d54s2、1s22s22p4，前者的3d轨道中5个电子均未成对，后者的2p轨道中有2个电子未成对，所以Mn的基态原子核外未成对电子数较多。答案：(1)①A②N球形(2)②同周期元素随核电荷数依次增大，原子半径逐渐变小，故结合一个电子释放出的能量依次增大N原子的2p轨道为半充满状态，具有额外稳定性，故不易结合一个电子(3)1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2OMn2．(1)(2016·全国卷Ⅰ)基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar]________，有________个未成对电子。(2)(2016·全国卷Ⅱ)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______________。(3)(2016·全国卷Ⅲ)①写出基态As原子的核外电子排布式________。②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”)解析：(1)锗元素在周期表的第4周期、第ⅣA族，因此核外电子排布式为[Ar]3d104s24p2，p轨道上的2个电子是未成对电子。(2)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。(3)①As元素在周期表中处于第ⅤA族，位于P元素的下一周期，则基态As原子核外有33个电子，根据核外电子排布规律写出其核外电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3。②同周期主族元素的原子半径随原子序数的递增而逐渐减小，Ga与As在周期表中同位于第4周期，Ga位于第ⅢA族，则原子半径：Ga＞As。Ga、As原子的价电子排布式分别为4s24p1、4s24p3，其中As原子的4p轨道处于半充满的稳定状态，其第一电离能较大，则第一电离能：Ga＜As。答案：(1)3d104s24p22(2)1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s22(3)①1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3②大于小于3．(1)(2015·全国卷Ⅰ)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可用________形象化描述。在基态14C原子中，核外存在________对自旋相反的电子。(2)(2015·全国卷Ⅱ)A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素，A2－和B＋具有相同的电子构型；C、D为同周期元素，C核外电子总数是最外层电子数的3倍；D元素最外层有一个未成对电子。四种元素中电负性最大的是________(填元素符号)，其中C原子的核外电子排布式为________。解析：(1)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原子的轨道表示式为,则核外存在2对自旋相反的电子。(2)C核外电子总数是最外层电子数的3倍，则C为P元素。A、B的原子序数小于C，且A2－和B＋具有相同的电子构型，则A为O元素，B为Na元素。C、D为同周期元素，且D元素最外层有一个未成对电子，则D为Cl元素。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。答案：(1)电子云2(2)O1s22s22p63s23p3(或[Ne]3s23p3)[师说高考]知考情高考题型为非选择题，一般是以元素推断或某族元素为背景，题下设置6～8个空格，以“拼盘”形式呈现，起点高，落点低，知识覆盖面较广明学法熟练掌握1～36号元素的原子和离子的基态核外电子排布式、轨道表示式的书写；同周期、同主族元素第一电离能、电负性大小的比较和应用等[备考这样办]核外电子排布1．熟记3种最外层电子的排布特征(1)最外层有3个未成对电子的为ns2np3,1～36号元素分别为N、P、As。(2)最外层有2个未成对电子的可能是ns2np2或ns2np4。短周期元素分别为C、Si和O、S。(3)最外层有一个未成对电子的可能是ns1、ns2np1、(n－1)d5ns1、(n－1)d10ns1。第四周期有K、Cr、Cu、Ga。2．规避核外电子排布常见错误(1)在写基态原子的电子排布图时，常出现以下错误：(2)当出现d轨道时，虽然电子按ns、(n－1)d、np的顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把(n－1)d放在ns前，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2，而失电子时，却先失4s轨道上的电子，如Fe3＋：1s22s22p63s23p63d5。(3)注意比较原子核外电子排布式、简化电子排布式、原子外围价层电子排布式的区别与联系。如Cu的电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1；简化电子排布式：[Ar]3d104s1；外围价层电子排布式：3d104s1。[对点训练]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3s23p63d5解析：选B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项错误；Fe的价电子排布式为3d64s2，Fe失去3个电子变成Fe3＋时，最外层电子排布式为3s23p63d5，B项正确；基态铜原子价电子的轨道表示式应该为，C项错误；基态碳原子价电子的轨道表示式为，D项错误。2．(2018·太原模拟)下列各项叙述正确的是()A．镁原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2时，原子释放能量，由基态转化成激发态B．价电子排布为5s25p1的元素位于第五周期第ⅠA族，是s区元素C．所有原子任一能层的s电子云轮廓图都是球形，但球的半径大小不同D．24Cr原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d44s2解析：选C镁原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2时，原子吸收能量，由基态转化成激发态，A错误；价电子排布为5s25p1的元素，位于第五周期第ⅢA族，是p区元素，B错误；所有原子任一能层的s电子云轮廓图都是球形，能层越大，球的半径越大，C正确；24Cr原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1，半充满轨道能量较低，D错误。3．(1)Mg原子核外电子排布式为________；Ca原子最外层电子的能量________(填“低于”“高于”或“等于”)Mg原子最外层电子的能量。(2)基态Si原子中，电子占据的最高能层符号为________，该能层具有的原子轨道数为________，电子数为________。(3)铝原子核外电子云有________种不同的伸展方向，有________种不同运动状态的电子。解析：(1)镁原子核外电子数为12，最外层(M层)电子数为2，依据能量最低原理可知其核外电子排布式为1s22s22p63s2；因Ca的最外层电子位于能量较高的第4层，故其最外层电子能量高于Mg。(2)原子中各电子层的能量由内向外逐渐升高，硅原子最外层为M层；M层有3个能级：3s(1个轨道)、3p(3个轨道)、3d(5个轨道)，一共9个轨道；硅原子最外层(M层)共含有4个电子。(3)Al原子核外有3个能层，其能级分别为1s、2s、2p、3s、3p，其中1s、2s和3s能级上的原子轨道呈球形，2p分成2px、2py和2pz3种。答案：(1)1s22s22p63s2高于(2)M94(3)413元素的第一电离能、电负性1．元素第一电离能变化规律中的特殊情况同周期元素从左向右，元素的第一电离能呈增大趋势，并不是逐渐增大的，当元素的核外电子排布是全空、半充满和全充满状态时，第一电离能就会反常的大。如同一周期中第一电离能：第ⅡA族元素>第ⅢA族元素，第ⅤA族元素>第ⅥA族元素。2．电离能的应用(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；反之越弱。(2)判断元素的化合价(I1、I2……表示各级电离能)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级增大，有一定的规律性。当电离能的变化出现突跃时，电子层数就可能发生变化。3．电负性的应用(1)判断元素金属性和非金属性强弱的尺度：金属元素的电负性一般小于1.8，非金属元素的电负性一般大于1.8，而位于非金属三角区边界的“类金属”的电负性则在1.8左右。一般来说电负性越小，金属性越强；电负性越大，非金属性越强。(2)判断化学键的类型：两元素电负性差值大于1.7一般形成的是离子键；两元素电负性差值小于1.7一般形成的是共价键。(3)判断元素在化合物中的化合价的正负：电负性大的显负价，电负性小的显正价。[对点训练]4．(1)①N、Al、Si、Zn四种元素中，有一种元素的电离能数据如下：电离能I1I2I3I4……I/(kJ·mol－1)5781817274511578……则该元素是________(填写元素符号)。②锗在元素周期表中的位置是_________________________________________。Ge的最高价氯化物分子式是________。该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(2)B和N相比，电负性较大的是________，BN中B元素的化合价为________。解析：(1)①I4≫I3，所以该元素最外层有3个电子，为Al。②Ge位于第四周期第ⅣA族，最高价氯化物分子式是GeCl4，Ge位于金属和非金属交界处，可作半导体材料。(2)依据同周期元素随原子序数增大电负性依次增大可知，N的电负性较大；B位于第ⅢA族，由化学式结合电负性大小可得，在BN中B元素的化合价为＋3价。答案：(1)①Al②第四周期第ⅣA族GeCl4CD(2)N＋35．根据表中所列五种元素的第一至第四电离能数据(单位：kJ·mol－1)，回答下列问题：元素代号I1I2I3I4Q2080400061009400R500460069009500S7401500770010500T5801800270011600U420310044005900(1)在元素周期表中，最可能处于同一族的是________(填字母，下同)。A．Q和RB．S和TC．T和UD．R和TE．R和U(2)下列离子的氧化性最弱的是________。A．S2＋ B．R＋C．T3＋ D．U＋(3)下列元素中，化学性质和物理性质最像Q元素的是________。A．硼 B．铍C．氦 D．氢(4)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，估计它的第2次电离能突跃数据将发生在失去第________个电子时。(5)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_____________________________________。解析：(1)根据电离能的变化趋势知，Q为稀有气体元素，R为第ⅠA族元素，S为第ⅡA族元素，T为第ⅢA族元素，U为第ⅠA族元素，所以R和U处于同一主族。(2)由于U为第ⅠA族元素且比R电离能小，U的金属性大于R，所以U＋的氧化性最弱。(3)由于Q是稀有气体元素，所以氦的物理性质和化学性质与其最像。(4)电离能的突跃变化，说明核外电子是分层排布的。若U是短周期元素，则U是Na，其核外电子排布式为1s22s22p63s1，由于2s22p6所处能层相同，所以它的第2次电离能突跃数据发生在失去第10个电子时。(5)同一周期，第一电离能呈增大趋势，但第ⅡA族、第ⅤA族比相邻元素要高，因为其最外层电子呈全充满或半充满结构。答案：(1)E(2)D(3)C(4)电子分层排布，各能层能量不同10(5)R<S<TSS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[过关这样练]1．下列化学用语表示正确的是()A．S2－的结构示意图：B．基态氮原子L层电子的轨道表示式：C．基态溴原子的核外电子排布式：4s24p5D．甲烷分子的球棍模型：解析：选BA项，S2－最外层应为8个电子，错误；B项，N原子L层上有5个电子，正确；C项，核外电子排布应为[Ar]3d104s24p5，错误；D项，CH4分子中C原子半径应大于H原子半径，中间的球应大一些，错误。2．下列关于电离能和电负性的说法不正确的是()A．第一电离能的大小：Mg>AlB．锗的第一电离能高于碳而电负性低于碳C．Ni是元素周期表中第28号元素，第2周期基态原子未成对电子数与Ni相同且电负性最小的元素是碳D．F、K、Fe、Ni四种元素中电负性最大的是F解析：选B同周期从左到右第一电离能增大，但第ⅡA族元素的第一电离能比相邻的第ⅢA族元素大，A正确；锗是金属元素而碳是非金属元素，第一电离能低于碳，B不正确；Ni的价电子排布为3d84s2，未成对电子数为2，第2周期未成对电子数为2的元素有碳和氧，电负性C<O，故该元素为碳，C正确；一般来说，元素的非金属性越强，电负性就越大，D项正确。3．书写下列原子或离子基态时电子排布式。(1)V原子基态核外电子排布式为________________。(2)Se原子基态核外电子排布式为________________。(3)基态氮原子外围电子排布式为________________。(4)S2－基态核外价电子排布式为________________。答案：(1)1s22s22p63s23p63d34s2(或[Ar]3d34s2)(2)1s22s22p63s23p63d104s24p4(或[Ar]3d104s24p4)(3)2s22p3(4)3s23p64．已知元素的某种性质“X”和原子半径、金属性、非金属性等一样，也是元素的一种基本性质。下面给出13种元素的X的数值：元素AlBBeCClFLiX的数值1.52.01.52.52.84.01.0元素MgNaOPSSiX的数值1.20.93.52.12.51.7试结合元素周期律知识完成下列问题：(1)经验规律告诉我们：当形成化学键的两原子相应元素的X差值大于1.7时，所形成的一般为离子键；当小于1.7时，一般为共价键。试推断AlBr3中的化学键类型：________。(2)根据上表给出的数据，简述主族元素的X的数值大小与元素的金属性或非金属性强弱之间的关系：______________________________；简述第2周期元素(除惰性气体外)的X的数值大小与原子半径之间的关系：____________________________________________。(3)请你预测Br与I元素的X数值的大小关系：________。(4)某有机化合物分子中含有S—N键，你认为该共用电子对偏向于________(填元素符号)原子。解析：(1)根据表中X的数值，Al是1.5，Br小于2.8，所以Al和Br的X数值之差小于1.7，AlBr3中的化学键为共价键。(2)X相当于电负性，和电负性的变化规律相同。(4)因为C的X数值是2.5，N的X数值大于2.5，所以该共用电子对偏向于N原子。答案：(1)共价键(2)元素X的数值越大，元素的非金属性越强(或元素X的数值越小，元素的金属性越强)原子半径越小，X的数值越大(3)Br大于I(4)N[课堂即时练]1．请完成下列相关的核外电子排布式的书写：(1)Ni2＋的电子排布式为________________。(2)Mg原子核外电子排布式为______________；Ca原子最外层电子的能量________(填“低于”“高于”或“等于”)Mg原子最外层电子的能量。(3)Cu的基态原子最外层有________个电子。解析：(2)Ca原子核外电子层数比Mg多，原子半径大，最外层电子距离原子核较远，则能量较高。(3)Cu的基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，故最外层有1个电子。答案：(1)1s22s22p63s23p63d8(或[Ar]3d8)(2)1s22s22p63s2高于(3)12．Na、Cu、O、Si、S、Cl是常见的六种元素。(1)Na位于元素周期表第_____周期第_____族；S的基态原子核外有____个未成对电子；Si的基态原子核外电子排布式为____________________。(2)用“＞”或“＜”填空：第一电离能离子半径熔点酸性Si_______SO2－_____Na＋NaCl____SiH2SO4_____HClO4解析：(1)据元素周期表，知Na在第3周期第ⅠA族；S基态原子核外有4个电子处于最外层3个p轨道，其中只有一个p轨道充满，则有2个未成对电子；Si基态原子核外电子排布式：1s22s22p63s23p2。(2)一般情况，同周期元素，非金属性越大，第一电离能越大，则第一电离能：S＞Si；O2－与Na＋核外电子排布一样，但O原子序数小，则其简单离子半径大；Si是原子晶体，NaCl属于离子晶体，熔点：Si＞NaCl；非金属性越强，其最高价含氧酸酸性越强，则有非金属性：Cl＞S，酸性：HClO4＞H2SO4。答案：(1)3ⅠA21s22s22p63s23p2(2)＜＞＜＜3．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同主族；e的最外层只有1个电子，但次外层有18个电子。回答下列问题：(1)c的核外电子占有的能级数为________，其价电子排布式为________。(2)d的离子核外电子排布式为_____________________________________________。(3)e的价层电子轨道示意图为_________________________________________。其二价阳离子的外围电子排布式为_________________________________________。解析：根据题意知，a、b、c、d、e分别为H、N、O、S、Cu。答案：(1)32s22p4(2)1s22s22p63s23p6(3)3d94．现有A、B、C、D、E5种原子序数依次增大的前四周期元素，已知A元素原子核外有6种运动状态不同的电子。B元素原子核外电子分占3个不同的能级，且在同周期中所含未成对电子数最多。C元素原子核外次外层电子数是最外层电子数的2倍。D元素有多种化合价，且常温下D元素的气态单质与NaOH溶液反应，可得两种含D元素的盐。E元素原子核外内层电子已填满，最外层只有1个电子。(1)A的核外电子排布图为________________，B的价电子排布式为________。(2)C、D中未成对电子数分别为________、________，D的离子结构示意图为________。(3)E的核外电子排布式为________，原子结构示意图为____________________。(4)E的一价阳离子的价电子排布图：________________________________________。解析：A元素核外有6种运动状态不同的电子，说明A核外有6个电子，即为C；B应为1s22s22p3即为N；C的原子结构示意图为，即为Si；根据D的气态单质与NaOH溶液反应生成两种含D元素的盐，可知D为Cl；E为Cu。答案：(1)2s22p3(2)21(3)[Ar]3d104s1(4)5．下表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别代表一种化学元素。试回答下列问题：(1)元素q为23号元素，请写出其基态原子电子排布式：____________________。(2)d单质与a单质反应的产物分子中，中心原子的杂化形式为________。(3)h的单质在空气中燃烧发出耀眼的白光，请用原子结构的知识解释原因：_______________________________________________________。(4)o、p两元素的部分电离能数据如下表：元素电离能/(kJ·mol－1)opI1717759I215091561I332482957比较两元素的I2、I3可知，气态o2＋再失去一个电子比气态p2＋再失去一个电子难。对此，你的解释是____________________________________________________。(5)第3周期8种元素单质熔点高低的顺序如图1所示，其中电负性最大的是________(填图1中的序号)。(6)表中所列的某主族元素的电离能情况如图2所示，则该元素是__________(填元素符号)。解析：(2)d为N元素，a为H元素，N2和H2反应生成的NH3中N原子的杂化类型为sp3。(3)h为Mg元素，Mg单质在空气中燃烧发出耀眼的白光，电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时以光(子)的形式释放能量。(4)o元素为Mn，其基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，Mn2＋的基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，其3d能级为半充满结构，相对比较稳定，当其失去第3个电子时比较困难，而Fe2＋的基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d6，其3d能级再失去一个电子即为半充满结构，故其失去第3个电子比较容易。(5)第3周期8种元素分别为钠、镁、铝、硅、磷、硫、氯、氩，其单质中钠、镁、铝形成金属晶体，熔点依次升高；硅形成原子晶体；磷、硫、氯、氩形成分子晶体，且常温下磷、硫为固体，氯气、氩为气体，8种元素熔点最低的为氩，其次为氯，其中电负性最大的为氯。(6)由图可知，该元素的电离能I4远大于I3，故为ⅢA族元素，应为Al。答案：(1)1s22s22p63s23p63d34s2(或[Ar]3d34s2)(2)sp3(3)电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以光(子)的形式释放能量(4)Mn2＋的3d轨道电子排布为半充满状态，比较稳定(5)2(6)Al[课下达标练]1．下列各组原子中，彼此化学性质一定相似的是()选项x原子y原子A1s21s22s2BM层上有两个电子N层上有两个电子C2p能级上有一个未成对电子3p能级上有一个未成对电子DL层2p能级上只有一个空轨道M层3p能级上只有一个空轨道解析：选DD项，x原子为C，y原子为Si，性质应相似，正确。2．已知X、Y元素同周期，且电负性X＞Y，下列说法错误的是()A．最高价含氧酸的酸性：X对应的酸性弱于Y对应的B．第一电离能可能Y小于XC．X与Y形成化合物时，X可以显负价，Y显正价D．气态氢化物的稳定性：HmY小于HmX解析：选A同周期，电负性大的在右面，则X对应的最高价含氧酸酸性大于Y，A项错；电离能从左至右有增大趋势；化合物中非金属性强的显负价；电负性大的元素，形成的氢化物稳定。3．如图是一些原子的2p能级和3d能级中电子排布的情况，其中正确的是()解析：选D同一轨道电子自旋状态相同，违背泡利不相容原理，A错误；2p能级有3个电子，应在3个不同的轨道，违背洪特规则，B错误；同能级不同轨道的成单电子自旋状态不同，违背了洪特规则，C错误，D正确。4．下列有关电子排布图的表述正确的是()解析：选AA．单核10电子粒子基态时电子排布式为1s22s22p6，每个轨道内排布2个电子，自旋状态相反，正确；B.此图违背了洪特规则，错误；C.正确的价电子排布图为，错误；D.该电子排布图中的电子没有激发跃迁到能量更高的轨道上，错误。5．下列所述的两个量，前者一定大于后者的是()①3d轨道的能量和4s轨道的能量；②同一电子层中第一个p轨道与第二个p轨道的能量；③2s和3s的轨道半径；④同一原子的基态和激发态具有的能量；⑤F元素和O元素的电负性；⑥Mg元素和Al元素的第一电离能；⑦H原子和H＋离子的半径A．①⑤⑥⑦ B．②③⑤C．②④⑦ D．全对解析：选A①中轨道的能量：3d>4s；②中同一电子层中p轨道的能量相同；③同一能级，随着电子层数增大，轨道半径增大；④同一原子基态能量低于激发态；⑤同一周期，从左至右，电负性增大，故F>O；⑥Mg由于具有全满的电子层结构，故第一电离能大于相邻的铝；⑦H＋实为一个裸露的质子，没有电子层，故半径小。6．长式周期表共有18个纵行，从左到右排为1～18列，即碱金属为第一列，稀有气体元素为第18列。按这种规定，下列说法正确的是()A．第9列元素中没有非金属元素B．只有第二列的元素原子最外层电子排布为ns2C．第4周期第9列元素是铁元素D．第10、11列为ds区解析：选AA．第9列中元素是第Ⅷ族元素，都是金属元素，没有非金属元素，正确；B.第2列的元素原子最外层电子排布为ns2，此外He核外电子排布是1s2，也符合ns2，错误；C.第4周期第9列元素是Co元素，错误；D.第11、12列元素为ds区，错误。7．电负性的大小可以作为判断元素金属性和非金属性强弱的尺度。下列关于电负性的变化规律正确的是()A．同周期从左到右，元素的电负性逐渐变大B．同主族从上到下，元素的电负性逐渐变大C．电负性越大，金属性越强D．电负性越小，非金属性越强解析：选A利用同周期从左至右元素电负性逐渐增大，同主族从上至下元素电负性逐渐减小的规律来判断。电负性越大，金属性越弱，非金属性越强。8．X、Y、Z三种元素的原子，其最外层电子排布分别为ns1、3s23p1和2s22p4，由这三种元素组成的化合物的化学式可能是()A．XYZ2 B．X2YZ3C．X2YZ2 D．X3YZ3解析：选ADX为ⅠA族元素，为H或碱金属，化合价为＋1价，Y为Al，Z为O，故化学式为XAlO2或X3YZ3[即Al(OH)3]，故选A、D。9．下列各组元素性质的递变情况错误的是()A．Li、Be、B原子的最外层电子数依次增多B．P、S、Cl元素的最高化合价依次升高C．N、O、F第一电离能依次增大D．Na、K、Rb电负性逐渐增大解析：选CDA项，Li、Be、B在同一周期，原子序数依次增大，原子的最外层电子数依次增多，正确；B项，P、S、Cl在同一周期，原子序数依次增大，元素的最高化合价依次升高，正确；C项，N、O、F的第一电离能由于N原子最外层处于半充满状态，较稳定，难以失去电子，故N的第一电离能反常大，即O<N<F，错误；D项，Na、K、Rb电负性逐渐减小，错误。10．X、Y、Z、W是短周期元素，X元素原子的最外层未达到8电子稳定结构，工业上通过分离液态空气获得其单质；Y元素原子最外电子层上s、p电子数相等；Z元素＋2价阳离子的核外电子排布与氖原子相同；W元素原子的M层有1个未成对的p电子。下列有关这些元素性质的说法一定正确的是()A．X元素的氢化物的水溶液显碱性B．Z元素的离子半径大于W元素的离子半径C．Z元素的单质在一定条件下能与X元素的单质反应D．Y元素最高价氧化物的晶体具有很高的熔点和沸点解析：选C根据题意，Z为Mg元素，Y原子最外层电子排布为ns2np2，是C或Si元素，X为N或O元素，W为Al或Cl元素。N的氢化物的水溶液显碱性，但O的氢化物的水溶液显中性或弱酸性，A错误；Al3＋的半径比Mg2＋小，Cl－的半径比Mg2＋大，B错误；氮气、氧气均能与镁反应，C正确；CO2形成的晶体熔沸点低，D错误。11.W、X、Y、Z、N是短周期元素，它们的核电荷数依次增大。元素元素性质或原子结构W原子核内无中子X属于p区元素，且原子核外s轨道上的电子总数与p轨道上的电子总数相等Y元素的离子半径在该周期中最小Z原子核外p轨道上的电子总数比s轨道上的电子总数多2N最外层电子数比次外层电子数少1(1)W单质的化学式为______，Z元素原子核外有____个原子轨道填充了电子。(2)Y、Z和N三种元素第一电离能由大到小的顺序为____________(填元素符号)。(3)X与Z两元素的电负性较大的是____(填元素符号)。(4)Z元素原子共有________种不同运动状态的电子。解析：原子核内无中子的元素是氢元素；原子核外s轨道电子数与p轨道电子数相等的是p区元素1s22s22p4(氧元素)；元素的离子半径在该周期中最小的是Al3＋，原子核外s轨道电子数比p轨道电子数少2的是1s22s22p63s23p2(硅元素)；最外层电子数比次外层电子数少1的是氯元素。核外有多少个电子就有多少种不同的运动状态。答案：(1)H28(2)Cl>Si>Al(3)O(4)1412．我国发射的嫦娥卫星圆满完成了多项科学任务。月球上的主要矿物有辉石(CaMgSi2O6)、斜长石(KAlSi3O8)和橄榄石{可分为铁橄榄石(Fe2SiO4)、镁橄榄石(Mg2SiO4)、铁－镁橄榄石[(Mg·Fe)2SiO4]}等。(1)铁橄榄石中铁元素化合价为________，硅元素原子核外电子排布式为________________。(2)硅元素的原子核外共有________种不同能级的电子，其原子最外层共有______种不同运动状态的电子。(3)月球上的上述主要矿物中，属于短周期元素的原子半径由大到小的顺序为__________________(填元素符号)。(4)某元素与氧元素同周期，且与氧元素组成的化合物中氧元素显＋2价，两者电负性关系是_______(填元素符号)。解析：(1)根据氧元素－2价、硅元素＋4价，铁橄榄石Fe2SiO4中铁元素化合价为＋2价，硅元素原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p2。(2)硅元素原子核外有5种不同能级的电子，最外层有4种不同运动状态的电子。(3)属于短周期元素的是Mg、Al、Si、O。(4)与氧元素组成的化合物中氧元素显＋2价，说明电负性比氧元素更强，只有F元素。答案：(1)＋21s22s22p63s23p2(2)54(3)Mg>Al>Si>O(4)F>O13．X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的常见元素，其相关信息如下表：元素相关信息XX的基态原子L层电子数是K层电子数的2倍YY的基态原子最外层电子排布式为nsnnpn＋2ZZ存在质量数为23，中子数为12的核素WW有多种化合价，其白色氢氧化物在空气中会迅速变成灰绿色，最后变成红褐色(1)W位于元素周期表第________周期________族，其基态原子最外层有________个电子。(2)X的电负性比Y的________(填“大”或“小”)；X和Y的气态氢化物中，较稳定的是________(填化学式)。(3)写出Z2Y2与XY2反应的化学方程式，并标出电子转移的方向和数目：________________________________________________________________________。(4)X元素和氢元素可形成多种有机物，有些物质的核磁共振氢谱显示有两种氢，写出其中一种物质的名称：________。氢元素、X元素和Y元素也可共同形成多种有机物和某种常见无机阴离子，写出其中一种有机物与该无机阴离子反应的离子方程式：_______________________________________________。解析：由题中信息可推知X、Y、Z、W分别为C、O、Na、Fe元素。(1)Fe的基态原子价电子排布式为3d64s2，最外层有2个电子。(2)同周期元素从左到右，电负性逐渐增大，所以C的电负性小于O。(3)Na2O2与CO2反应的化学方程式为2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2，在标电子转移的方向和数目时，应注意Na2O2中氧元素化合价一部分升高，一部分降低。(4)含有两种氢原子的烃较多，如丙烷(CH3CH2CH3)、丙炔eq\a\vs4\al(CH3C)CH)等。由C、H、O三种元素形成的分子很多，但形成的无机阴离子只有HCOeq\o\al(－,3)，因此能与HCOeq\o\al(－,3)反应的有机物必须为羧酸，如CH3COOH、HCOOH等。答案：(1)4Ⅷ2(2)小H2O(4)丙烷(合理即可)HCOeq\o\al(－,3)＋CH3COOH=CH3COO－＋CO2↑＋H2O(合理即可)14．已知A、B、C、D都是短周期元素，它们的原子半径大小顺序为B＞C＞D＞A。B的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子总数相同；D原子有2个未成对电子。A、B、D三种元素组成的一种化合物M是新装修居室中常含有的一种有害气体。E是第4周期元素，其原子核外最外层电子数与A原子相同，其余各层电子均充满。试回答下列问题(用元素符号或化学式表示)：(1)基态B原子中，核外存在________个未成对电子。(2)基态E2＋的核外电子排布式为__________________________________________。(3)基态D原子的最高能级的电子排布图为_____________________________________。(4)M分子中B原子轨道的杂化类型为________。解析：由题意可知，A、B、C、D、E分别为H、C、N、O、Cu元素。(1)基态B(即碳)原子的核外电子排布式为1s22s22p2，其中2p轨道的2个电子均为未成对电子。(2)基态Cu原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s1，失去2个电子生成Cu2＋，故Cu2＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9。(3)基态D原子的核外电子排布式为1s22s22p4，最高能级为2p，则其最高能级的电子排布图为。(4)H、C、O元素形成化合物M，M是新装修居室中常含有的一种有害气体，则M是甲醛HCHO，C原子形成3个σ键和1个π键，则C原子采取sp2杂化。答案：(1)2(2)1s22s22p63s23p63d9(或[Ar]3d9)(3)(4)sp2杂化15．X、Y、Z、M、R、W均为元素周期表中前四周期的元素，X的基态原子外围电子排布式为3s2；Y原子的L电子层的p能级上有一个空轨道；Z元素的基态原子最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子；M原子的2p轨道上有1个电子的自旋方向与其他电子的自旋方向相反；R是海水中除氢、氧元素外含量最多的元素；W为过渡元素，它的基态原子外围电子排布中成对电子数和未成对电子数相同且为最外层电子数的两倍。回答下列问题(相关回答均用元素符号表示)：(1)W的基态原子的外围电子排布图为________，其基态原子有________种运动状态不同的电子。(2)Y、Z、M、R四种元素中，电负性最大的是________，电负性最小的是________。(3)R的氢化物的沸点比其上一周期同族元素氢化物的沸点低的原因是________________________。(4)ZMeq\o\al(－,3)的空间构型为________，其中Z的杂化方式为________。解析：由题意可知，X、Y、Z、M、R、W分别为Mg、C、N、O、Cl、Fe元素。(1)基态Fe原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，则其外围电子排布图为。Fe原子核外有26个电子，各电子的运动状态均不相同。(3)元素R(Cl)的上一周期同族元素为F元素，其气态氢化物为HF，由于HF能形成分子间氢键，故HF的沸点高于HCl。(4)ZMeq\o\al(－,3)为NOeq\o\al(－,3)，中心N原子的价层电子对数为3，没有孤电子对，则N原子采取sp2杂化，NOeq\o\al(－,3)为平面三角形结构。答案：(1)(2)OC(3)HF能形成分子间氢键(4)平面三角形sp2第二课题分子结构及其性质第1课时夯实基础课共价键与配位键1．共价键的本质和特征(1)本质：原子之间形成共用电子对。(2)特征：具有方向性和饱和性。2．共价键的分类分类依据类型及特点形成共价键的原子轨道重叠方式σ键原子轨道“头碰头”重叠π键原子轨道“肩并肩”重叠形成共价键的电子对是否偏移极性键共用电子对发生偏移非极性键共用电子对不发生偏移3．键参数(1)概念(2)键参数对分子性质的影响键能eq\a\vs4\al(决定)eq\a\vs4\al(分子的稳定性)eq\a\vs4\al(决定)分子的性质eq\a\vs4\al(分子的立体构型)eq\a\vs4\al(\o(→,\s\up7(决定),\s\do5()))键长键角键能越eq\a\vs4\al(大)，键长越eq\a\vs4\al(短)，分子越稳定。4．配位键和配位化合物(1)配位键：一方是能够提供孤对电子的原子，另一方有能够接受孤对电子的空轨道，两原子之间形成“电子对给予接受键”，这种化学键叫做配位键。(2)配位键的表示方法：用A→B表示，其中A表示提供孤对电子的原子，B表示接受孤对电子的原子。(3)配位化合物①概念通常把金属离子(或原子)与某些分子或离子以配位键结合形成的一类化合物，简称配合物。②形成配合物的条件：配体要有孤对电子(中性分子如H2O、_NH3_、CO等或离子如F－、Cl－、CN－等)，中心原子或离子要有空轨道(如Fe3＋、Cu2＋、Zn2＋、Ag＋等)，配合物中中心离子和配体通过配位键形成配离子。一般配体的数目称为配位数，配离子和另一带相反电荷的离子(称为外界离子)通过离子键组成配合物。配位化合物中中心原子(离子)与配体之间的配位键是σ键。③组成：5．常见的几种配合物(1)离子型典型配合物[Cu(NH3)4]SO4Fe(SCN)3[Ag(NH3)2]OH中心离子Cu2＋Fe3＋Ag＋中心离子结构特点一般是金属离子，特别是过渡金属离子，必须有空轨道配体NH3SCN－NH3配体结构特点分子或离子，必须含有孤对电子(如NH3、H2O、CO、Cl－、SCN－等)配位数(n)432外界SOeq\o\al(2－,4)无OH－颜色深蓝色血红色无色(2)分子型金属羰基配合物是过渡金属和一氧化碳配位形成的配合物，如四羰基镍[Ni(CO)4]。在许多有机化合物的合成反应中，金属羰基配合物常常作为这些反应的催化剂二茂铁二茂铁的结构为一个铁原子处在两个平行的环戊二烯的环之间。在固体状态下，两个茂环相互错开成全错位构型，温度升高时则绕垂直轴相对转动。二茂铁的化学性质稳定，类似芳香族化合物[对点练习]1．下列物质的分子中既有σ键，又有π键的是()①HCl②H2O③N2④H2O2⑤C2H4⑥C2H2A．①②③ B．③④⑤⑥C．①③⑥ D．③⑤⑥解析：选D单键均为σ键，双键和叁键中各存在一个σ键，其余均为π键。2.碳酸亚乙酯是锂离子电池低温电解液的重要添加剂，其结构如图所示。下列有关该物质的说法正确的是()A．分子式为C3H2O3B．分子中含6个σ键C．分子中只有极性键D．8.6g该物质完全燃烧得到6.72LCO2解析：选AA项，观察图形根据碳形成四个键可知分子式正确；B项，根据图示可知分子中含8个σ键；C项，观察图形可知分子中含有碳碳双键属于非极性键；D项，没有指明条件，无法进行气体体积计算。3．有以下物质：①HF；②Cl2；③H2O；④N2；⑤C2H4。(1)只含有极性键的是____________；(2)只含有非极性键的是____________；(3)既有极性键又有非极性键的是____________；(4)只含有σ键的是____________；(5)既有σ键又有π键的是____________。解析：(1)①含不同元素的原子，只含极性键；③中两个氢原子分别与氧原子相连，只含极性键。(2)双原子的单质分子只含非极性键，②④符合题意；(3)根据结构可判断⑤既含极性键又含非极性键；(4)只有单键的只含σ键，即①②③；(5)有双键或叁键的一定既有σ键又有π键，即④⑤。答案：(1)①③(2)②④(3)⑤(4)①②③(5)④⑤4．含碳元素的物质是化学世界中最庞大的家族，请填写下列空格。(1)CH4中的化学键从形成过程来看，属于________(填“σ”或“π”)键，从其极性来看属于______键。(2)已知CN－与N2结构相似，推算HCN分子中σ键与π键数目之比为________。(3)C60分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成共价键，且每个碳原子最外层都满足8电子稳定结构，则C60分子中π键的数目为__________。(4)利用CO可以合成化工原料COCl2、配合物Fe(CO)5等。①COCl2分子的结构式为，每个COCl2分子内含有的σ键、π键数目为________。A．4个σ键B.2个σ键、2个π键C．2个σ键、1个π键D.3个σ键、1个π键②Fe(CO)5在一定条件下能合成：Fe(s)＋5CO=Fe(CO)5。反应过程中，形成的化学键是______________。(5)有机物丁二酮肟常用于检验Ni2＋，在稀氨水介质中，丁二酮肟与Ni2＋反应可生成鲜红色沉淀，其结构如图所示。①该结构中，碳碳之间的共价键类型是σ键，碳氮之间的共价键类型是________________，氮镍之间形成的化学键是______________。②该结构中，氧氢之间除共价键外还可存在_____________________________。解析：(2)HCN分子结构是HCN，共有2个σ键和2个π键，所以σ键与π键数目之比为1∶1。(3)根据题意，每个碳形成的这3个键中，必然有1个双键，这样每个碳原子最外层才满足8电子稳定结构，显然，双键数应该是C原子数的一半，而每个双键有1个π键，故π键数目为30。(4)①COCl2分子中有2个单键(σ键)，1个双键(1个σ键、1个π键)。②Fe(CO)5中Fe与CO形成配位键。(5)①在该结构中，碳氮双键中1个是σ键、1个是π键；氮镍之间的键是由N原子提供孤对电子、Ni提供空轨道形成的配位键。②由于氧的电负性强，因此该结构中，氧氢之间除形成共价键外，还可以形成氢键。答案：(1)σ极性(2)1∶1(3)30(4)①D②配位键(5)①1个σ键、1个π键配位键②氢键分子的立体结构1．价层电子对互斥理论(1)