精讲册第五章　原子结构　元素

高考化学某省市专用第五章原子结构元素目录第1节原子结构核外电子排布

考点清单

即练即清第2节元素与元素

考点清单

即练即清考法突破7元素推断解题策略

即练即清

即练即清

即练即清

即练即清

即练即清第1节原子结构核外电子排布1.原子的构成及各微粒之间的数量关系原子

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)

2.元素、核素、同位素的概念及相互关系

同位素的化学性质几乎完全相同,物理性质略有差异。

3.电子云与原子轨道(1)电子云:处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述。(2)原子轨道:量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道。常

用电子云轮廓图的形状和取向来表示原子轨道的形状和取向。

电子的运动状态和电子的空间运动状态不同,如Na原子核外电子有11种运动状态,即电

子总数,有6种空间运动状态,即占有的原子轨道总数。4.基态原子的核外电子排布(1)电子填入能级的顺序:1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→……(2)排布原则(3)基态原子核外电子排布的表示方法(以硫原子为例)原子结构示意图

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)

价层电子排布式3s23p4

①答题时需注意区分价层电子排布式与电子排布式。②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的电

子排布式为

Cu的电子排布式为[Ar]3d104s1。(4)基态、激发态及光谱分类

对于同一种原子来说,能量:基态原子<激发态原子,稳定性:基态原子>激发态原子。同

一微粒失去一个电子所需能量:激发态<基态。

1.据科学家推测,月球的土壤吸附着数百万吨的

He,在地球上氦元素主要以

He的形式存在,下列有关

He和

He的说法正确的是(

)A.属于同一种核素B.质量数相同C

He和

He互为同素异形体D

He和

He互为同位素即练即清D

He和

He质子数相同,中子数不同,是两种不同的核素,两者互为同位素,A错误、D正确。

He的质量数是3

He的质量数是4,质量数不相同,B错误。同素异形体是指同种元素形成的几种性质不同的单质,C错误。

2.下列有关表述正确的是

(

)A.

可表示单核10电子粒子基态时的电子排布B.

错误,违背了泡利不相容原理C.

表示基态N原子的价层电子排布D.

表示处于激发态B原子的电子排布A

表示的是基态Ne原子的电子排布,A正确。

中2p轨道上的3个未成对电子自旋方向不相同,违背洪特规则,B错误。基态N原子的价层电子排布式为2s22p3,C错误。基态B原子的电子排布式为1s22s22p1,故

表示的是基态B原子的电子排布,D错误。

3.下列化学用语表示正确的是

(

)A.基态镓原子的价层电子排布式为3d104s24p1B.基态氮原子的轨道表示式为

C.基态铬原子的价层电子排布式为3d44s2D.Fe2+的价层电子轨道表示式为

D

基态镓原子的价层电子排布式为4s24p1,A错误。基态氮原子的电子排布式为1s22s22p3,

根据洪特规则,填入p轨道的3个电子会分别占据3个p轨道,且自旋方向相同,即为

,B错误。基态铬原子的价层电子排布式为3d54s1,C错误。基态Fe原子的价层电子排布式为3d64s2,Fe失去电子时,会优先失去4s能级的电子,故Fe2+的价层电子

排布式为3d6,价层电子轨道表示式为

,D正确。第2节元素与元素1.元素的分区(1)按元素种类分区

(2)按价层电子排布分区分区元素分布价层电子排布s区ⅠA、ⅡA族ns1~2p区ⅢA~ⅦA族、0族ns2np1~6(He除外)d区ⅢB~ⅦB族(除镧系、锕系外)、

第Ⅷ族(n-1)d1~9ns1~2(Pd除外)ds区ⅠB、ⅡB族(n-1)d10ns1~2f区镧系、锕系(n-2)f0~14(n-1)d0~2ns2

s区元素和p区元素包括所有主族及0族元素,共同的特点是原子的价层电子为最外层电

子。这两区的元素以最外层电子参与反应。2.主族元素性质的递变规律项目同(左→右)同主族(上→下)原子半径逐渐减小逐渐增大元素金属性、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

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)。3.电负性的应用

HF中F与H的电负性差值大于1.7,但其形成的化学键是共价键;NaH中H与Na的电负性

差值小于1.7,但其形成的化学键是离子键。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。

5.微粒半径大小的比较方法

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本质元素原子越子,元素的非金属性越强

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)6.元素金属性、非金属性强弱判断

1.现有三种元素的基态原子的电子排布式如下:①1s22s22p63s23p4;②1s22s22p63s23p3;③1s2

2s22p5。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即练即清D

根据电子排布式可知,①是S、②是P、③是F。F无正价,A错误;同族元素自左向

右原子半径逐渐减小,同主族元素自上而下原子半径逐渐增大,则原子半径:②>①>③,B

错误;同族元素自左向右电负性逐渐增大,同主族元素自上而下电负性逐渐减小,

则电负性:③>①>②,C错误;同主族元素自上而下第一电离能逐渐减小,同族元

素自左向右第一电离能呈增大趋势,但P核外3p轨道处于半充满状态,稳定性较强,P的

第一电离能大于S,则第一电离能:③>②>①,D正确。

2.下列说法不正确的是

(

)A.因为非金属性:Cl>C>Si,故酸性:HCl>H2CO3>H2SiO3B.碱性:LiOH<NaOH<KOH<RbOHC.一般情况下,可用非金属单质与H2反应的难来判断其元素非金属性的强弱D.p区中的某些元素构成的单质可用作半导体材料A

HCl不是最高价含氧酸,故不能由元素的非金属性强弱来比较HCl、H2CO3、H2SiO3的

酸性强弱,A错误。同主族元素从上到下,元素的金属性逐渐增强,最高价氧化物对应水

化物的碱性逐渐增强,B正确。非金属单质与氢气化合越容易,元素的非金属性越强,C

正确。p区元素如硅等,可用作半导体材料,D正确。

3.下列有关说法正确的是

(

)A.简单离子的还原性:P3->O2->F-B.在元素第二元素原子的第一电离能介于硼和氮之间的元素有两种C.硫的电负性比磷大,故硫元素的第一电离能比磷元素的第一电离能大D.基态铜原子的最外层只有一个电子,位于元素中的s区A

由于非金属性:F>O>P,故简单阴离子的还原性:P3->O2->F-,A正确。第二素原子的

第一电离能介于B和N之间的有Be、C、O,共三种,B错误。由于磷的价层电子排布式

为3s23p3,3p轨道为半充满状态,较稳定,其第一电离能大于硫元素的第一电离能,C错

误。基态铜原子的价层电子排布式为3d104s1,最外层只有1个电子,位于元素的ds

区,D错误。考法突破7元素推断解题策略

1.元素的“位—构—性”关系

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)。

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Li2.元素“位—构—性”关系的应用(1)依据元素在中的特殊位置或性质推断元素(前36号非稀有气体元素)

元素特征元素短是主族序数的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第四最外层电子数为1K、Cr、Cu有1个未成对电子K、Sc、Cu、Ga、Br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。

SiH4中Si显正价,H显负价,为18电子分子。(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O、F的

下一。

W、X、Y、Z、M五种短素,原子序数依次增大。W元素的原子最外层电子数是次外层的3倍;X元素的原子核外s能级

上的电子总数与p能级上的电子总数相等,且第一电离能高于同邻元素;Y元素是

地壳中含量最多的金属元素;Z元素的单质可作半导体材料;M基态原子核外有9种不同

空间运动状态的电子,且只有一个不成对电子。下列说法正确的是

(

)A.M

的键角比M

的键角大B.第一电离能:W>Z>M>X>YC.原子半径:W>X>Y>Z>M即练即清D.ZW2的熔点比ZM4的熔点高D

W、X、Y、Z、M为原子序数依次增大的短素,W元素的原子最外层电子数是

次外层的3倍,则W为O;X元素的原子核外s能级上的电子总数与p能级上的电子总数相

等,且第一电离能高于同邻元素,则X为Mg;Y元素是地壳中含量最多的金属元

素,则Y为Al;Z元素的单质可作半导体材料,则Z为Si;M基态原子核外有9种不同空间运

动状态的电子,且只有一个不成对电子,则M为Cl。A项,Cl

中心原子的价层电子对数为2+

=4,采取sp3杂化,孤电子对数为2;Cl

中心原子的价层电子对数为4+

=4,采取sp3杂化,无孤电子对,故Cl

的键角比Cl

的键角小,错误。B项,同周期主族元素从左到右第一电离能呈增大趋势,第ⅡA族、ⅤA族元素的第一电离能大于

同邻元素的第一电离能;同主族元素从上到下,第一电离能依次减小,则第一电离

能:O>Cl>Si>Mg>Al,错误。C项,原子半径为Mg>Al>Si>Cl>O,错误。D项,SiO2属于共价

晶体,熔点高,SiCl4属于分子晶体,熔点低,正确。

一般来说,熔点:共价晶体>离子晶体>分子晶体。

（同考法,变情境:涉及化学式、基态原子价层电子排布式）

化合物MYX4NZ4可作肥料,其中X、Y、Z、M、N为原子序数依次增大的短素,且在每个短有分布,仅有Y和N同族。Y的基态原子价

层p轨道半充满,M的基态原子价层电子排布式为nsn-1,Z在地壳中含量最多。下列说法

不正确的是

(

)A.元素电负性:Z>Y>XB.最简单氢化物沸点:Z>Y>NC.第一电离能:Y>Z>MDD.YX3和Y

的空间结构均为三角锥形

X、Y、Z、M、N为原子序数依次增大的短素,且在每个短有分布,则X

为H;Z在地壳中含量最多,则Z为O;Y的原子序数在H、O的原子序数之间,且Y的基态原

子价层p轨道半充满,则Y为N;Y和N同族,则N为P;M的基态原子价层电子排布式为nsn-1,

且M的原子序数大于O的原子序数,故M的基态原子价层电子排布式为3s2,M为Mg。元

素电负性:O>N>H,A正确。H2O和NH3均能形成分子间氢键,且H2O常液态,则沸

点:H2O>NH3>PH3,B正确。同族元素从左到右第一电离能呈增大趋势,同主族元

素从上到下第一电离能逐渐减小,N原子的p轨道处于半充满稳定状态,则第一电离能:N>O>Mg,C正确。NH3的中心原子价层电子对数为3+

=4,存在1个孤电子对,空间结构为三角锥形,N

的中心原子价层电子对数为3+

=3,无孤电子对,空间结构为平面三角形,D错误。

1.局部元素型元素推断(1)常考类型

(2)相邻主族元素的原子序数之间的关系

已知X、Y、Z为短素,若它们的核外电子数之和为29,那么它们为哪些元素?假

设X的核外电子数为x,则Y与Z的核外电子数分别为x+2和x+9,由x+(x+2)+(x+9)=29得出

x=6,即X为C,Y为O,Z为P。X

Y

Z

例如:

甲~戊均为短素,在元素中的相对位置如图所示。戊的最高价氧化物对应的水化物为强酸。下列说法一定正

确的是

(

)

即练即清A.原子半径:乙>戊>丁B.第一电离能:戊>丁C.甲的氢化物遇湿润的红色石蕊试纸变蓝D.丙的最高价氧化物对应的水化物能与强碱反应D

甲~戊均为短素,戊的最高价氧化物对应的水化物为强酸,则可能是HClO4或H2

SO4,若戊为Cl,则甲为N、乙为F、丙为P、丁为S;若戊为S,则甲为C、乙为O、丙为Si、

丁为P。A项,原子半径:S>Cl>F或P>S>O,错误;B项,同族元素从左到右第一电离

能呈增大趋势,第ⅡA族、ⅤA族元素的第一电离能大于同邻元素的第一电离

能,若丁、戊分别为P、S,则第一电离能:P>S,错误;C项,甲的氢化物可能是NH3或CH4,

CH4遇湿润的红色石蕊试纸不变蓝,错误;D项,丙的最高价氧化物对应的水化物是H3PO4

或H2SiO3,均能与强碱反应,正确。

注意碳的氢化物不一定是甲烷,碳的简单氢化物才能特指甲烷。2.结构式型元素推断一般情况下,在分子的结构式中,短族元素原子与其形成共价键数目的关系如下:共价键数

目1234567元素H、F、ClO、SB、Al、N、PC、SiPSCl在离子化合物中,简单阳离子所带的正电荷数一般等于元素的族序数。

多核阴离子或多核阳离子中,得失电子的原子所形成共价键的数目会发生相应变化,确

定元素的族序数时应考虑此变化因素。例如[

]-中Y原子得到1个电子,形成2个共价键,则Y原子的最外层电子数为8-2-1=5,Y应位于第ⅤA族,而不是第ⅥA

族。

一种麻醉剂的分子结构式如图所示。其中,X的原子核只有1个质子;元素Y、Z、W原子序数依次增大,且均位于X的下一;元素E的

原子比W原子多8个电子。下列说法不正确的是

(

)

即练即清A.XEZ4是一种强酸B.原子半径:Y>W>EC.非金属性:W>Z>YD.ZW2中,Z的化合价为+2B

X的原子核只有1个质子,则X为H;Y、Z、W原子序数依次增大,且均位于X的下一,

根据分子结构式可知,Y形成4个共价键,Z形成2个共价键,W形成1个共价键,则Y、Z、

W分别为C、O、F;元素E的原子比W原子多8个电子,则E为Cl。A项,HClO4是一种强

酸,正确;B项,原子半径:E>Y>W,错误;C项,同族元素从左到右非金属性逐渐增强,

正确;D项,ZW2为OF2,F为-1价,O为+2价,正确。

（同考法,变情境:涉及多核阴离子结构式)

某含锰着色剂的化学式为XY4MnZ2Q7,Y、X、Q、Z为原子序数依次增大的短素,其中X

具有正四面体空间结构,Z2

结构如图所示。下列说法正确的是

(

)

A.键角:XY3>X

B.简单氢化物沸点:X>Q>ZC.第一电离能:X>Q>MnD.最高价氧化物对应的水化物酸性:Z>XC

Y、X、Q、Z为原子序数依次增大的短素,X

具有正四面体空间结构,则X

为N

,由Z2

的结构可知,Z2

中Q形成2个共价键(有四个Q由于分别得到1个电子从而形成1个共价键),Z形成5个共价键,可得Q为O,Z为P。NH3和N

中心N原子均为sp3杂化,但NH3中N原子上含有1个孤电子对,孤电子对与成键电子对之间的排斥作用大于成

键电子对之间的排斥作用,故键角:NH3<N

,A项错误。NH3、H2O中都含有氢键,沸点均大于PH3,常NH3为气体,H2O为液体,故简单氢化物沸点:H2O>NH3>PH3,B项错

误。根据第一电离能变化规律,以及N原子的2p轨道为半充满结构,比较稳定,可得第一

电离能:N>O>Mn,C项正确。同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱,非金属性:N>P,则最高价氧化物对应的水化物酸性:HNO3>H3