2专题五　原子结构　元素讲解册

专题五原子结构元素考点透析目录考点1原子结构核外电子排布考点2元素与元素题型透析题型

元素推断题考点1原子结构核外电子排布1.原子的构成原子

X)

(1)原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数(2)质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)考点透析2.元素、核素、同位素3.基态原子的核外电子排布(1)排布原则:能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则。(2)构造原理:1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→……注意

当能量相同的原子轨道在全充满(p6、d10、f14)、半充满(p3、d5、f7)或全空(p0、d0、f0)时体系的能量较低,如24Cr的基态原子电子排布式为

Cu的基态原子电子排布式为[Ar]3d104s1。(3)基态原子核外电子排布的表示方法(以硫原子为例)电子排布式1s22s22p63s23p4简化电子排布式[Ne]3s23p4电子排布图(轨道表示式)

价电子排布式3s23p4

考点2元素与元素1.元素的分区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H外都是活泼金属元素;通常是最外层电子参与反应p区ⅢA~ⅦA族、0族ns2np1~6(He除外)通常是最外层电子参与反应d区ⅢB~ⅦB族(除镧系、锕系外)、第Ⅷ族(n-1)d1~9ns1~2(Pd除外)d轨道可以不同程度地参与化学键的形成ds区ⅠB、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.主族元素性质的递变规律项目同(左→右)同主族(上→下)原子核外电子排布能层数相同,最外层电子数逐渐增多最外层电子数相同,能层数递增原子半径逐渐减小逐渐增大元素主要化合价最高正价由+1→+7(O、F除外),最低负价由-4→-1最高正价=主族序数(O、F除外),非金属元素最低负价=主族序数-8(H、B除外)元素金属性、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,非金属性逐渐减弱第一电离能呈增大趋势逐渐减小电负性逐渐增大逐渐减小注意

①同种元素的电离能:I1<I2<I3……②第ⅡA、ⅤA族元素的第一电离能大于同邻元素的第一电离能,如I1(Mg)>I1(Al)>I1(Na),I1(N)>I1(O)>I1(C),一般解释为Al的第一电离能是失去3p能级电子所需的能量,该能级电子的能量比Mg失去的3s能级电子的高;N的价电子排布中2p是半充满的,原子的能量较低,比较稳定,第一电离能较高。③若某元素的In+1≫In,则该元素的常见化合价为+n。例如,镁元素的I3≫I2,则其常见化合

价为+2。

3.电负性的应用注意

HF中两种元素的电负性差值较大,但分子中的化学键为共价键。4.对角线规则在元素中,某些主族元素与右下方的主族元素(锂与镁、铍与铝、硼与硅)的一些性质具有相似性。

例如,锂与镁的单质与O2反应均生成简单氧化物,无过氧化物;锂与镁的单质与N2反应均生成金属氮化物;铍与铝的单质都能与酸或碱反应,氢氧化物均具有两性;硼和硅的单质都可以与NaOH溶液反应生成H2和对应的钠盐。5.微粒半径大小的比较方法:“三看”法(1)一看电子层数。最外层电子数相同时,电子层数越多,半径越大,例如,rLi<rNa<rK<rRb<rCs,

<

<

。(2)二看核电荷数。电子层数相同时,核电荷数越小,半径越大,例如,rNa>rMg>rAl,

>

>

>

>

。(3)三看电子数。核电荷数相同时,电子数越多,半径越大,例如,rFe>

>

,

>rCl。注意

①不能直接根据电子层数比较微粒的半径大小,如rLi>rCl。②“一看”规律是经验规律,阴离子和阳离子的半径大小比较不可以只看电子层数,例如,Ca2+有3个电子层,而F-只有2个电子层,但是核电荷数对微粒半径的影响大于电子层数对微粒半径的影响,因此

>

。6.元素金属性、非金属性强弱的判断依据金属性比较本质元素原子越子,元素的金属性越强判断依据单质与水或酸反应置换出H2越容易(反应越剧烈)元素的金属性越强最高价氧化物的水化物(即氢氧化物)的碱性越强单质的还原性越强(或对应阳离子的氧化性越弱)一般来说在金属活动性顺序中位置越靠前非金属性比较判断依据单质与H2化合越容易,生成的简单气态氢化物越稳定元素的非金属性越强最高价氧化物的水化物(即最高价含氧酸)的酸性越强单质的氧化性越强(或对应阴离子的还原性越弱)典题展示典例1

(2024浙江五校联盟三模,12)X、Y、Z、M、Q五种短族元素,原子序数依次增大。X是宇宙中含量最多的元素,同Y的简单离子半径最大,Y与Z相邻,Z、M的核电荷数之比为2∶3,基态Q原子的价电子中s能级和p能级的电子数相等。下列说法不正确的是

()A.简单氢化物的稳定性:Z>Y>QB.电负性:Z>Y>X>Q>MC.X、Z元素形成的单质分子不都是非极性分子D.Y与M、Q形成的化合物M3Y2、Q3Y4都是共价晶体题型元素推断题题型透析典题导入

D

方法链接文字叙述型元素推断——元素“位—构—性”关系及其应用A项:主族元素性质的递变规律B项:电负性的应用C项:分子极性判断D项:晶体类型判断解析根据题意,X、Y、Z、M、Q五种短族元素,原子序数依次增大,X是宇宙中含量最多的元素,则X为H;同Y的简单离子半径最大,则Y为N;Y与Z相邻,则Z为O;Z、M的核电荷数之比为2∶3,则M为Mg;基态Q原子的价电子中s能级和p能级的电子数相等且Q的核电荷数大于M,则Q的价电子排布式为3s23p2,则Q为Si。A项,元素非金属性越强,简单氢化物的稳定性越强,非金属性:O>N>Si,则简单氢化物的稳定性:H2O>NH3>SiH4,正确。B项,同族元素从左到右,元素的电负性逐渐变大,同主族元素从上到下,元素的电负性逐渐变小,则电负性:O>N>(C>)Si>Mg;SiH4中Si、H的化合价分别为+4、-1,因此电负性:H>Si;NH3中N、H的化合价分别为-3、+1,因此电负性:N>H;故电负性:O>N>H>Si>Mg,正确。C项,H、O元素形成的单质分子有H2、O2、O3,其中H2、O2是非极性分子,O3是极性分子,正确。D项,N与Si形成的化合物Si3N4是共价晶体,N与Mg形成的化合物Mg3N2是离子晶体,错误。典题展示典例2

(2025浙江新阵地教育联盟第一次联考,12)有一种净水剂,结构如图所示,短素X、Y、W原子序数依次增大,X、Y、W分布在不同,X、Y原子的最外层电子数之和等于W原子的最外层电子数,Z的原子最外层电子数与次外层电子数相差12且基态原子含4个未成对电子,下列叙述正确的是

()

A.Y、W的简单离子的半径:Y>WB.ZW3在一定条件下可形成[ZW4]-C.化学键中离子键成分的百分数:ZW3>Z2Y3D.分子极性:W2Y>X2Y

B

方法链接文字叙述型元素推断——元素“位—构—性”关系及其应用,结构式型元素推断A项:微粒半径大小的比较C项:主族元素性质的递变规律——电负性D项:分子极性判断解析短素X、Y、W原子序数依次增大,X、Y、W分布在不同,由题图结

构可知,X可形成1个共价键,则X为第一素H,Y、W分别位于第二、三;由题

图结构可知,Y能形成2个共价键,故Y为O;X、Y原子的最外层电子数之和等于W原子

的最外层电子数,则W最外层有7个电子,且W位于第三,则W为Cl;Z的原子最外层

电子数与次外层电子数相差12且基态原子含4个未成对电子,则Z的基态原子电子排布

式为1s22s22p63s23p63d64s2,即Z为Fe。A项,Y、W的简单离子分别为O2-、Cl-,核外最外层电子数相同,但Cl-核外有3个电子层而O2-核外只有2个电子层,因此简单离子的半径:O2-<Cl-,错误。B项,根据题图结构分析,

,中间位置的2个Cl原子(W)分别与Fe(Z)形成2个共价键,则其中1个共价键是配位键,由Cl原子提供孤电子对、Fe原子提供空轨道;据此推断,FeCl3在一定条件下可与Cl-生成[FeCl4]-,此时Cl-提供孤电子对、Fe提供空轨道,正确。C项,FeCl3与Fe2O3相比,O的电负性大于Cl,Cl的电负性大于Fe,则O与Fe的电负性差值更大,因此化学键中离子键成分的百分数:Fe2O3>FeCl3,错误。D项,Cl2O与H2O均为角形分子,电负性:O>Cl>H,因此O、H电负性的差值更大,H2O中的H—O键极性更大,即分子极性:H2O>Cl2O,错误。方法突破一、文字叙述型元素推断[典例1,典例2,变式1]1.元素的“位—构—性”关系

点拨掌握五个关系式:①原子的核外电子层数=;②质子数=原子序数=核电荷数=原子的核外电子数;③主族元素原子最外层电子数=主族序数;④主族元素的最高正价=族序数(O、F例外);⑤非金属主族元素的最低负价=最外层电子数-8(H、B例外)。2.元素“位—构—性”关系的应用(1)依据元素在中的特殊位置推断元素(前36号非稀有气体元素)

元素特征元素短主族序数等于H、Be、Al主族序数等于的2倍C、S主族序数等于的3倍O是主族序数的2倍Li是主族序数的3倍Na最高正价与最低负价代数和为0H、C、Si最高正价是最低负价绝对值的3倍S原子半径最小的元素H最外层电子数是次外层的2倍C元素特征元素短最外层电子数是次外层的3倍O最外层电子数是次外层的一半Li、Si简单氢化物能和最高价氧化物的水化物反应形成盐N第一电离能大于同邻元素Be、N、Mg、Ps能级上的电子总数与p能级上的电子总数相等O、Mg非金属性最强F金属性最强,主族元素中原子半径最大Na第三离子半径最小Al某种核素没有电子H元素特征元素第四最外层电子数为1K、Cr、Cu有4个未成对电子Fe有6个未成对电子Cr(2)电子数相等的微粒的确定方法①10电子微粒:以Ne为核心,推断同非金属元素形成的微粒和下一金属元

素形成的微粒。

②18电子微粒:以Ar为核心,推断同非金属元素形成的微粒和下一主族金

属元素形成的微粒等。

注意

SiH4中Si显正价,H显负价,为18电子分子。②18电子微粒:以Ar为核心,推断同非金属元素形成的微粒和下一主族金属元素形成的微粒等。(3)“阴上、阳下”规律电子层结构相同的离子,若电性相同,则位于同;若电性不同,则阳离子位于阴离子

的下一。如O2-、F-、Na+、Mg2+、Al3+电子层结构相同,Na、Mg、Al位于第三,

O、F位于第二。二、结构式型元素推断[典例2,变式2,变式3]1.一般情况下,在物质的结构式中,短族元素原子与其形成共价键数目的关系如下:2.不满足8电子稳定结构的情况:①B、Al只形成三个共价键时;②P、S、Cl分别形成5、6、7个共价键时;③有H原子出现时。元素H、F、ClO、SN、PB、AlC、SiPS族ⅠA、ⅦAⅥAⅤAⅢAⅣAⅤAⅥA共价键数目1233或4(其中一条是配位键)4563.出现离子结构时,一定要注意阴离子多出的电子给了谁,阳离子少的电子从哪里找,基

本的方法如下:(1)与“常规”共价键数目不一致,如O应该形成2个共价键,若只形成一个,则多出的电

子给了O。(2)结构中同种原子形成的共价键数目不同,则多出的电子算在成键数目少的原子上,如[

]-,多出的电子算在成一个键的X上,则X最外层有6个电子,位于第ⅥA族。(3)若其他元素的多个原子形成的共价键数目只有1种,结构中只有1个Y原子,则电子算到Y原子上,如[

]-中Y原子得到1个电子,则Y原子的最外层电子数为8-2-1=5(2为Y形成的共价键数),Y应位于第ⅤA族。4.解析模型例:化学家利用短族元素X、Y、Z、R、W合成一种高效消毒剂,其物质结构如

图所示。已知X、Y、Z、R、W原子序数依次增大且R的原子半径在短族元素

中最大。

推断各元素的思路如下:

变式1

文字叙述型元素推断(2024嘉兴9月基础测试,10)原子序数依次增大的X、

Y、Z、M和Q五种短族元素,X的最高正化合价和最低负化合价的绝对值相等,

基态Y原子同能层各能级上的电子数均相等,基态Z原子的第一电离能小于同相

邻元素,M是同素中简单离子半径最小的,Q的单质为黄绿色气体。下列说法不

正确的是

()A.沸点:X和Y形成的化合物<X和Z形成的化合物B.Z原子的核外电子有5种空间运动状态C.M和Q形成的化合物:共价键成分>离子键成分D.酸性大小:

>

变式训练

A

解析X、Y、Z、M和Q是原子序数依次增大的五种短族元素,X的最高正化合

价和最低负化合价的绝对值相等,可能为H、C、Si;基态Y原子同能层各能级上的电子

数均相等,可知Y的基态原子电子排布式为1s22s22p2,则Y为C;X的原子序数小于Y,则X

为H;基态Z原子的第一电离能小于同相邻元素,且Z的原子序数要大于Y,Z可能

为O、Al、S,若Z为S,则不能满足M、Q的原子序数大于Z且为短族元素,故Z为O

或Al;M是同素中简单离子半径最小的,则M为Al,可判断Z为O;Q的单质为黄绿

色气体,则Q为Cl。A项,C、H两种元素形成的化合物为烃类物质,H、O两种元素形成的化合物为H2O和H2O2,其中固态烃的沸点高于H2O和H2O2,错误。B项,O的基态原子电子排布式为1s22s22p4,原子的核外电子有5种空间运动状态,正确。C项,Cl、Al两种元素形成的化合物为AlCl3,AlCl3是共价化合物,因此化学键中共价键成分>离子键成分,正确。D项,

为HClO3,X—Z—Q

Z为HClO2,HClO3分子中非羟基氧的数目多于HClO2,非羟基氧数目越多,酸性越强,故HClO3的酸性强于HClO2,正确。变式2

结构式型元素推断(2024浙江天域全国名校协作体11月联考,10)W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短素,原子序数总和为25,由这四种元素形成的化合物M的结构如图所示。下列叙述不正确的是

()A.M中电负性最大的元素是Y

B

B.M中不存在配位键C.M具有强氧化性,可用于杀菌消毒D.X元素的最高价含氧酸可以形成分子间氢键解析W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短素,根据题图,Z能够形成Z+,其原

子序数比W、X、Y大,则Z为Na;W形成1个共价键且原子序数最小,则W为H;Y形成2个

共价键,且原子序数小于Na,则Y为O;四种元素的原子序数总和为25,推知X的原子序数

为5,则X为B。A项,四种元素中,O的电负性最大,正确。B项,根据题图中M的结构,阴离

子带2个负电荷,可以认为是与B相连的—O—O—中有1个O得电子(提示:O的电负性大

于B),故该O原子与B原子之间的共价键属于配位键,其中B提供空轨道,O提供孤电子对,

错误。C项,根据题图中M的结