高考化学总复习讲义 第一单元 原子结构与元素的性质 苏教版选修3

1、2015金版新学案高中化学总复习讲义：选修3第一单元原子结构与元素的性质第一单元原子结构与元素的性质考点一基态原子核外电子排布1 能层与能级2.原子轨道原子轨道3基态原子核外电子排布依据(1)能量最低原理原子的核外电子排布遵循构造原理，使整个原子的能量处于最低状态。如图为构造原理示意图，亦即基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序图：(2)泡利原理1个原子轨道里最多容纳2个电子，且自旋方向相反。(3)洪特规则电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，且自旋方向相同。洪特规则特例：当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)

2、状态时，体系的能量最低，如：24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1。4基态原子核外电子排布的表示方法5.电子的跃迁与原子光谱(1)电子的跃迁基态激发态：当基态原子的电子吸收能量后，会从低能级跃迁到较高能级，变成激发态原子。激发态基态：激发态原子的电子从较高能级跃迁到低能级时会释放出能量。(2)原子光谱：不同元素的原子发生电子跃迁时会吸收或放出不同的光，用光谱仪记录下来便得到原子光谱。利用原子光谱的特征谱线可以鉴定元素，称为光谱分析。1基态铜原子的电子排布式为Ar4s23d9对吗？若不对请纠正。2请用核外电子排布的相关规则解释Fe3比Fe2更稳定的原因。3以下是表示铁原

3、子和铁离子的3种不同化学用语。 (1)铁原子最外层电子数为_，铁在发生化学反应时，参加反应的电子可能是_。(2)请你通过比较、归纳，分别说出3种不同化学用语所能反映的粒子结构信息。提示：1.不对，应为Ar3d104s1。226Fe价层电子的电子排布式为3d64s2，Fe3价层电子的电子排布式为3d5，Fe2价层电子的电子排布式为3d6。根据“能量相同的轨道处于全空、全满和半满时能量最低”的原则，3d5处于半满状态，结构更为稳定，所以Fe3较Fe2更为稳定。3(1)24s上的2个电子和3d上的1个电子(2)结构示意图：能直观地反映核内的质子数和核外的电子层数及各能层上的电子数。电子排布式：能直观

4、地反映核外电子的能层、能级和各能级上的电子数。轨道表示式：能反映各轨道的能量的高低，各轨道上的电子分布情况及自旋方向。1下列电子排布图所表示的元素原子中，正确的是_。解析：不符合能量最低原理；不符合洪特规则；不符合能量最低原理。答案：2气态电中性基态原子的原子核外电子排布发生如下变化，吸收能量最多的是()A1s22s22p63s23p21s22s22p63s23p1B1s22s22p63s23p31s22s22p63s23p2C1s22s22p63s23p41s22s22p63s23p3D1s22s22p63s23p63d104s24p21s22s22p63s23p63d104s24p1解析：

5、np3处于半充满结构，稳定，失去一个电子吸收能量多。答案：B3写出下列原子的电子排布式与简化电子排布式原子电子排布式简化电子排布式NClCaFeCu答案：(从左到右，从上到下)1s22s22p3He2s22p31s22s22p63s23p5Ne3s23p51s22s22p63s23p64s2Ar4s21s22s22p63s23p63d64s2Ar3d64s21s22s22p63s23p63d104s1Ar3d104s1(1)当出现d轨道时，虽然电子按ns、(n1)d、np的顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把(n1)d放在ns前，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2正确，Fe：1

6、s22s22p63s23p64s23d6错误。(2)基态原子失电子的顺序：以Fe为例，FeFe2Fe3。4已知X、Y、Z、W、Q、R、E七种元素中，原子序数XYZWQRE，其结构或性质信息如下表。元素结构或性质信息X原子的L层上s电子数等于p电子数Y元素的原子最外层电子排布式为nsnnpn1Z单质常温、常压下是气体，原子的M层上有1个未成对的p电子W元素的正一价离子的电子层结构与氩相同Q元素的核电荷数为Y和Z之和R元素的正三价离子的3d能级为半充满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请根据信息回答有关问题：(1)元素X的原子核外共有_种不同运动状态的电子，有_种不同

7、能级的电子。(2)元素Y原子中能量最高的是_电子，其原子轨道呈_状。(3)Q的基态电子排布式为_，R的元素符号为_，E元素原子的价电子排布式为_。(4)含有元素W的盐的焰色反应为_色，许多金属盐都可以发生焰色反应，其原因是_。解析：(1)X原子的L层上s电子数等于p电子数，即其电子排布式为1s22s22p2，故X为碳元素，其原子核外共有6种不同运动状态的电子，有3种不同能级的电子；(2)因Y元素s轨道最多容纳2个电子，所以n2，其原子最外层电子排布式为2s22p3，其能量最高的电子是2p电子，原子轨道呈哑铃(纺锤)状；(3)原子的M层上有1个未成对的p电子，可能为Al或Cl，单质常温、常压下是

8、气体的只有Cl元素，故Z为氯元素，Q为铬元素，基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1；R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26号元素Fe；根据题意要求，E元素的电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1，该元素为29号元素Cu，价电子排布式为3d104s1；(4)钾元素的焰色为紫色，激发态的电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以一定波长(可见光区域)光的形式释放能量，形成不同的颜色。答案：(1)63(2)2p哑铃(纺锤)(3)1s22s22p63s23p63d54s

9、1Fe3d104s1(4)紫激发态的电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以一定波长(可见光区域)光的形式释放能量，形成不同的颜色考+点二原子结构与元素周期表1元素周期表中每周期所含元素种数周期元素种数各周期增加的能级一21s二82s2p三83s3p四184s3d4p五185s4d5p六326s4f5d6p2.周期表的分区与原子的价电子排布的关系分区元素分布外围电子排布s区A族、A族及Hens12p区A族A族、0族ns2np16d区B族B族、族(n1)d19ns12(除钯外)ds区B族、B族(n1)d10ns12f区镧系、锕系(n2)f014(n1)d02ns2已知元素周期表中共有18个

10、纵行，下图中实线表示元素周期表的边界。按电子排布，可把周期表里的元素划分为几个区，s区、p区、d区、ds区等，除ds区外，区的名称来自按构造原理最后填入的电子的能级符号。(1)请在图中用阴影表示d区和ds区。(2)有同学受这种划分的启发，认为d区内6、7纵行的部分元素可以排在另一区，你认为应排在_区。(3)请在元素周期表中用元素符号标出4s能级半充满的元素。提示：(1)如图：(2)ds(3)见上表某元素的原子序数为29，试问：(1)写出该元素的名称及元素符号。(2)画出该元素基态原子的电子排布式。(3)它有多少个电子层？有多少个能级？(4)它的价电子构型是什么？(5)它属于第几周期？第几族？主

11、族还是副族？属于哪一个分区？(6)它有多少个未成对电子？解析：29号元素为铜(Cu)元素，其原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，故有四个电子层，七个能级，价电子排布为3d104s1，属于第B族，为ds区。其价电子的电子排布图为 ，故有一个未成对电子。答案：(1)铜Cu(2)1s22s22p63s23p63d104s1(3)4个电子层7个能级(4)3d104s1(5)第4周期B族副族ds区(6)有1个未成对电子s、p、ds区各族价电子排布归纳族名称AA、HeAAAAA0族BB价电子排布ns1ns2ns2np1ns2np2ns2np3ns2np4ns2np5ns2np

12、6(n1)d10ns1(n1)d10ns2考点三原子结构与元素性质1电离能、电负性(1)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的最低能量。(2)电负性用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。2原子结构与元素性质的递变规律3.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相似，如。1为什么一个原子的逐级电离能是逐渐增大的？2为什么镁的第一电离能比铝的大，磷的第一电离能比硫的大？3为什么Na容易形成1价离子，而Mg、Al易形成2价、3价离子？提示：1.随着电子的逐个失去，阳离子所带的正电荷数越来越大，再要失去一个电子需克服的电性吸力也越来越大，消

13、耗的能量越来越多。2Mg：1s22s22p63s2P：1s22s22p63s23p3。镁原子、磷原子最外层能级中，电子处于全满或半满状态，相对比较稳定，失电子较难。如此相同观点可以解释N的第一电离能大于O，Zn的第一电离能大于Ga。3Na的I1比I2小很多，电离能差值很大，说明失去第一个电子比失去第二个电子容易得多，所以Na容易失去一个电子形成1价离子；Mg的I1和I2相差不多，而I2比I3小很多，所以Mg容易失去两个电子形成2价离子；Al的I1、I2、I3相差不多，而I3比I4小很多，所以Al容易失去三个电子形成3价离子。而电离能的突跃变化，说明核外电子是分能层排布的。1下表列出了某短周期元

14、素R的各级电离能数据(用I1、I2表示，单位为kJmol1)。I1I2I3I4R7401 5007 70010 500下列关于元素R的判断中一定正确的是()AR的最高正价为3价BR元素位于元素周期表中第A族CR元素的原子最外层共有4个电子DR元素基态原子的电子排布式为1s22s2解析：由表中数据I3I2知其最高正价为2价，R元素位于A族，最外层有2个电子，R不一定是Be元素。答案：B2下列说法中正确的是()A第三周期所含元素中钠的第一电离能最小B铝的第一电离能比镁的第一电离能大C在所有元素中，氟的第一电离能最大D钾的第一电离能比镁的第一电离能大解析：同周期中碱金属元素的第一电离能最小，稀有气体

15、元素的最大，故A正确，C不正确；由于Mg的外围电子排布式为3s2，而Al的外围电子排布式为3s23p1，故铝的第一电离能小于镁的；D中钾比镁更易失电子，钾的第一电离能小于镁的。答案：A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In1In，则该元素的常见化合价为n。如钠元素I2I1，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变时，电子层数就可能发生变化。4反映元素原子的核外电子排布特点同周期元素从左向右，元素

16、的第一电离能并不是逐渐增大的，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。3电负性的大小也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同周期元素从左到右，元素的电负性逐渐变大B周期表从上到下，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：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。答案：A4根据信息回答下列问题：(1)如图是部分元素原子的第一电离能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)。认真分析图中同周期元素第一电离能的变化规律，

17、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)；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AlBBeCClFLiMgNNaOPSSi电负性1.52.01.52.53.04.01.03.00.93.52.12.51.8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

18、是共价化合物：ALi3NBBeCl2CAlCl3 DSiC.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_。解析：(1)由信息所给的图可以看出，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。图中电离能最小的应是碱金属元素Rb，在元素周期表中第五周期第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：Li

19、3N电负性差值为2.0，大于1.7形成离子键，为离子化合物；BeCl2、AlCl3、SiC电负性差值分别为1.5、1.5、0.7，均小于1.7，形成共价键，为共价化合物。共价化合物和离子化合物最大的区别在于熔融状态下能否导电。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。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.B、C、D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电负性的应用1(1)2013课标全国卷，37(1)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

20、_、电子数为_。(2)2013福建理综，31(1)依据第2周期元素第一电离能的变化规律，参照图中B、F元素的位置，用小黑点标出C、N、O三种元素的相对位置。(3)2012福建理综，30(1)元素的第一电离能：Al_Si(填“”或“”)。(4)2012福建理综，30(2)基态Mn2的核外电子排布式为_。(5)2012山东理综，32(2)Ni是元素周期表中第28号元素，第二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_。(6)2012浙江自选，15(1)可正确表示原子轨道的是_。A2sB2dC3pz D3f(7)2012浙江自选，15(2)写出基态镓(Ga)原子的电子排布式：_。(8)2

21、012新课标全国卷，37(2)原子的第一电离能是指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，O、S、Se原子的第一电离能由大到小的顺序为_；(9)2012新课标全国卷，37(3)Se原子序数为_，其核外M层电子的排布式为_。(10)2009山东理综，32(1)写出Si的基态原子核外电子排布式_。从电负性角度分析，C、Si和O元素的非金属活泼性由强至弱的顺序为_。答案：(1)M94(2)(3)SSe(9)343s23p63d10(10)Ne3s23p2OCSi22013课标全国卷37(1)(2)前四周期原子序数依次增大的元素A、B、C、D中，A和B的价电子层中未成对电子均只有1个，并且A和B