2019高三化學(xué)一輪教師用書第12章　第1節(jié)　原子結(jié)構(gòu)

第章物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(選考)第1節(jié)原子結(jié)構(gòu)考綱定位1.了解原子核外電子的運(yùn)動狀態(tài)、排布原理和能級分布，能正確書寫1～36號元素原子核外電子、價電子的電子排布式和軌道表示式(軌道表示式)。2.了解電離能的含義，并能用以說明元素的某些性質(zhì)。3.了解電子在原子軌道之間的躍遷及簡單應(yīng)用。4.了解電負(fù)性的概念，并能用以說明元素的某些性質(zhì)?？键c(diǎn)1|原子核外電子排布(對應(yīng)學(xué)生用書第233頁)[考綱知識整合]1．電子層(或電子層)、能級和原子軌道電子層KLMN能級1s2s、2p3s、3p、3d4s、4p、4d、4f原子軌道數(shù)目11＋3＝41＋3＋5＝91＋3＋5＋7＝16最多容納電子數(shù)目2818322.原子軌道的形狀、數(shù)目及能量關(guān)系(1)軌道形狀eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(s電子的原子軌道呈球形對稱p電子的原子軌道呈啞鈴形))(2)s、p、d、f能級上原子軌道數(shù)目依次為1、3、5、7，其中npx、npy、npz三個原子軌道在三維空間相互垂直，各能級的原子軌道半徑隨電子層數(shù)(n)的增大而增大。(3)能量關(guān)相同示例(1)(2017·全國Ⅰ卷)基態(tài)K原子中，核外電子占據(jù)最高電子層符號是N，占據(jù)該電子層電子的電子云輪廓圖形狀為球形。(2)(2015·全國Ⅰ卷)處于一定空間運(yùn)動狀態(tài)的電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度分布可用電子云形象化描述。3．原子核外電子排布規(guī)律(1)能量最低原則：原子的電子排布遵循構(gòu)造原理，能使整個原子的能量處于最低狀態(tài)，簡稱能量最低原則。構(gòu)造原理：原子的核外電子在填充原子軌道時，隨著原子核電荷數(shù)的遞增，原子核每增加一個質(zhì)子，原子核外便增加一個電子，這個電子大多是按著能級的能量由低到高的順序依次填充的，填滿一個能級再填一個新能級，這種規(guī)律稱為構(gòu)造原理。構(gòu)造原理示意圖：(2)泡利不相容原理：一個原子軌道中最多只能容納兩個電子，并且這兩個電子的自旋方向必須相反。(3)洪特規(guī)則：對于基態(tài)原子，電子在能量相同的軌道上排布時，將盡可能分占不同的軌道并且自旋方向相同。注：洪特規(guī)則特例：當(dāng)能量相同的原子軌道在全充滿(p6、d10、f14)、半充滿(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)狀態(tài)時，體系的能量最低。如24Cr的基態(tài)原子電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1，而不是1s22s22p63s23p63d44s2。提醒：(1)一個原子軌道若有2個電子且自旋狀態(tài)相反，這2個電子稱成對電子，即電子對。(2)一個原子軌道若有1個電子，這個電子稱為未成對電子，即單電子。示例氮原子(N)的電子排布式為1s22s22p3，電子軌道表示式(又稱軌道表示式)為，核外電子占據(jù)的原子能級數(shù)為3，軌道數(shù)為5，未成對電子數(shù)為3，存在2對自旋相反的電子。4．電子的躍遷與原子光譜(1)電子的躍遷①基態(tài)→激發(fā)態(tài)：當(dāng)基態(tài)原子的電子吸收能量后，電子會從低能級躍遷到較高能級，變成激發(fā)態(tài)原子。②激發(fā)態(tài)→基態(tài)：激發(fā)態(tài)原子的電子從較高能級躍遷到較低能級時會釋放出能量。(2)原子光譜：不同元素的原子發(fā)生電子躍遷時會吸收或釋放不同的光，用光譜儀記錄下來便得到原子光譜。包括吸收光譜和發(fā)射光譜。用原子光譜的特征譜線可以鑒定元素，稱為光譜分析。提醒：“七基色”與波長的關(guān)系為：按“紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫”的順序，波長逐漸變小。[高考命題點(diǎn)突破]命題點(diǎn)1核外電子排布及其表示方式1．(高考組合題)(1)(2017·全國Ⅱ卷)氮原子價層電子的軌道表示式(軌道表示式)為_______________________________________________________________________________________________________。(2)(2017·全國Ⅲ卷)Co基態(tài)原子核外電子排布式為________________。元素Mn與O中，基態(tài)原子核外未成對電子數(shù)較多的是________。(3)(2016·全國Ⅰ卷)基態(tài)Ge原子的核外電子排布式為[Ar]________，有________個未成對電子。(4)(2016·全國Ⅱ卷)鎳元素基態(tài)原子的電子排布式為________，3d能級上的未成對電子數(shù)為________。(5)(2014·全國Ⅰ卷)基態(tài)Fe原子有________個未成對電子。Fe3＋的電子排布式為________。(6)(2013·全國Ⅰ卷)基態(tài)Si原子中，電子占據(jù)的最高電子層符號為________，該電子層具有的原子軌道數(shù)為______、電子數(shù)為________。(7)(2012·全國卷)Se原子序數(shù)為________，其核外M層電子的排布式為________。(8)(2016·江蘇高考)Zn2＋基態(tài)核外電子排布式為________?！敬鸢浮?1)(2)1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2Mn(3)3d104s24p22(4)[Ar]3d84s2或1s22s22p63s23p63d84s22(5)4[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5(6)M94(7)343s23p63d10(8)[Ar]3d10或1s22s22p63s23p63d102．完成下列化學(xué)用語(1)Cr原子的核外電子排布式________，外圍電子排布式________，原子結(jié)構(gòu)示意圖________，價電子軌道表示式________________。(2)Cu2＋的核外電子排布式________，離子結(jié)構(gòu)示意圖________。(3)As的核外電子排布式________，原子結(jié)構(gòu)示意圖________，價電子軌道表示式________________。(4)Co的外圍電子排布式________________，外圍電子軌道表示式________________?！敬鸢浮?1)1s22s22p63s23p63d54s13d54s13．寫出下列原子或離子的①電子占的原子軌道數(shù)②未成對電子數(shù)。(1)Fe2＋：①________②________。(2)Cu：①________②________。(3)Se：①________②________。(4)Br－：①________②________?！敬鸢浮?1)①14②4(2)①15②1(3)①18②2(4)①18②0eq\x([易錯防范]分清核外電子排布的兩類化學(xué)用語)注意：(1)上述兩類化學(xué)用語還應(yīng)注意是原子還是離子，對于陽離子，先失去最外層電子再失去次外層的d電子，如Fe2＋的電子排布式為[Ar]3d6。(2)當(dāng)出現(xiàn)d軌道時，雖然電子按ns、(n－1)d、np的順序填充，但在書寫電子排布式時，仍把(n－1)d放在ns前。(3)軌道表示式常出現(xiàn)以下錯誤：命題點(diǎn)2根據(jù)核外電子的排布特點(diǎn)推斷元素4．(1)A元素基態(tài)原子的最外層有3個未成對電子，次外層有2個電子，其元素符號為__________；其價層電子軌道表示式為________________________。(2)B元素的負(fù)一價離子和C元素的正一價離子的電子層結(jié)構(gòu)都與氬相同，B的元素符號為________，C＋的結(jié)構(gòu)示意圖為________。(3)D元素的正三價離子的3d能級為半充滿，D的元素符號為________，其基態(tài)原子的電子排布式為________，其原子的結(jié)構(gòu)示意圖為________。(4)E元素基態(tài)原子的M層全充滿，N層沒有成對電子且只有一個未成對電子，E的元素符號為________，其基態(tài)原子的電子排布式為__________________。(5)F元素的原子最外層電子排布式為nsnnpn＋2，則n＝________；原子中能量最高的是________電子，核外電子軌道表示式為______________________。(6)G基態(tài)原子L層中p軌道電子數(shù)是s軌道電子數(shù)的2倍，則G的價電子排布式為________________。(7)H的基態(tài)原子4s和3d軌道電子半充滿，則H的外圍電子軌道表示式為________________，未成對電子數(shù)為________________?！窘馕觥?1)A元素基態(tài)原子的電子軌道表示式由題意可寫成：，則該元素核外有7個電子，為氮元素，其元素符號為N。(2)B－、C＋的電子層結(jié)構(gòu)都與Ar相同，即核外都有18個電子，則B為17號元素Cl，C為19號元素K。(3)D元素原子失去2個4s電子和1個3d電子后變成＋3價離子，其原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，即26號元素鐵。(4)E元素的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1，故E為Cu。(5)F元素最外層電子排布式為2s22p4。(6)G基態(tài)原子的L層電子排布式為2s22p4，也是價電子排布式。(7)H基態(tài)原子的外圍電子排布式為3d54s1，為Cr；其未成對電子數(shù)有6個?！敬鸢浮縠q\x([思維建模]根據(jù)電子排布推斷元素的思維模板)命題點(diǎn)3電子躍遷與原子光譜5．下列原子的電子躍遷能釋放光能形成發(fā)射光譜的是()【導(dǎo)學(xué)號：95160402】A．1s22s22p63s2→1s22s22p63p2B．1s22s22p33s1→1s22s22p4C．1s22s2→1s22s12p1D．1s22s22peq\o\al(1,x)→1s22s22peq\o\al(1,y)B[A項(xiàng)，吸收光能，形成吸收光譜；B項(xiàng)，由激發(fā)態(tài)→基態(tài)，釋放光能，形成發(fā)射光譜；C項(xiàng)，形成吸收光譜；D項(xiàng)，2px與2py能量相同，不屬于電子躍遷。]6．(2017·全國Ⅰ卷)元素K的焰色反應(yīng)呈紫紅色，其中紫色對應(yīng)的輻射波長為________nm(填標(biāo)號)。A404.4B．553.5C．589.2D．670.8E．766.5A[紫色光對應(yīng)的波長最短，一般范圍為400～430nm。]7．從電子躍遷的角度指出焰色反應(yīng)呈現(xiàn)不同顏色光的原理是___________________________________________________________________________________________________________________________________________?！敬鸢浮课漳芰亢?，電子從激發(fā)態(tài)向基態(tài)發(fā)生躍遷，躍遷時以不同顏色光的形式釋放出不同能量eq\x([題后歸納]基態(tài)、激發(fā)態(tài)及光譜示意圖)

考點(diǎn)2|原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)(對應(yīng)學(xué)生用書第235頁)[考綱知識整合]1．元素周期表的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)特點(diǎn)分區(qū)元素分布外圍電子排布元素性質(zhì)特點(diǎn)s區(qū)ⅠA族、ⅡA族ns1～2除氫外都是活潑金屬元素p區(qū)ⅢA族～ⅦA族、0族ns2np1～6(He除外)最外層電子參與反應(yīng)(0族元素一般不考慮)d區(qū)ⅢB族～ⅦB族、Ⅷ族(鑭系、錒系除外)(n－1)d1～9ns1～2(Pd除外)d軌道也不同程度地參與化學(xué)鍵的形成ds區(qū)ⅠB族、ⅡB族(n－1)d10ns1～2金屬元素f區(qū)鑭系、錒系(n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2鑭系元素化學(xué)性質(zhì)相近，錒系元素化學(xué)性質(zhì)相近示例第4周期中，未成對電子數(shù)最多的元素是鉻(填名稱)。(1)它位于ⅥB族。(2)核外電子排布式是[Ar]3d54s1。(3)它有4個電子層，7個能級，24種運(yùn)動狀態(tài)不同的電子。(4)價電子排布式為3d54s1，價電子軌道表示式為。(5)屬于d區(qū)。2．原子半徑(1)影響因素eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(電子層數(shù)：電子層數(shù)越多，原子半徑越大,核電荷數(shù)：同周期核電荷數(shù)越大，原子半徑越小))(2)變化規(guī)律元素周期表中的同周期主族元素從左到右，原子半徑逐漸減??；同主族元素從上到下，原子半徑逐漸增大。3．電離能(1)定義：處于基態(tài)的氣態(tài)原子失去一個電子，生成＋1價氣態(tài)陽離子所需要的能量叫作第一電離能。(2)規(guī)律①同周期：第一種元素的第一電離能最小，最后一種元素的第一電離能最大，總體呈現(xiàn)從左至右增大的變化趨勢。②同族元素：從上至下第一電離能逐漸減小。③同種元素的逐級電離能逐漸增大，即I1<I2<I3。不同電子層的逐級電離能發(fā)生突躍，如Na的I1?I2。(3)電離能的3個重要應(yīng)用①判斷元素的金屬性和非金屬性強(qiáng)弱。I1越大，元素的非金屬性越強(qiáng)，I1越小，元素的金屬性越強(qiáng)。②判斷元素在化合物中的化合價。如K：I1?I2<I3表明K原子易失去1個電子形成＋1價陽離子。③判斷元素核外電子的分層排布情況。如Li：I1?I2<I3表明Li原子核外的三個電子排布在兩個電子層(K、L)上，且最外層上只有一個電子。提醒：同周期元素從左向右，元素的第一電離能并不是逐漸增大的，當(dāng)元素的核外電子排布是全空、半充滿和全充滿狀態(tài)時，第一電離能就會反常的大。示例(1)第三周期所有元素的第一電離能(I1)大小順序?yàn)镹a<Al<Mg<Si<S<P<Cl<Ar(用元素符號表示)。(2)Na的逐級電離能中有2次突躍。分別是哪級電離能發(fā)生突躍？I2?I1、I10?I9。(3)高溫條件下Cu2O比CuO穩(wěn)定的原因是Cu2O中Cu＋3d軌道電子全充滿，穩(wěn)定、難失電子。4．電負(fù)性(1)概念用來描述不同元素的原子對鍵合電子吸引力的大小。(2)意義電負(fù)性越大，其原子在化合物中吸引電子的能力越強(qiáng)。利用電負(fù)性的大小可以判斷元素的金屬性和非金屬性的強(qiáng)弱。如電負(fù)性最大的元素為氟元素。(3)標(biāo)準(zhǔn)以最活潑的非金屬氟的電負(fù)性為4.0和鋰的電負(fù)性為1.0作為相對標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算得出其他元素的電負(fù)性(稀有氣體元素未計(jì))。(4)變化規(guī)律①金屬元素的電負(fù)性一般較小，非金屬元素的電負(fù)性一般較大，而位于非金屬三角區(qū)邊界的“類金屬”(如鍺、銻等)的電負(fù)性則在1.8左右，它們既有金屬性，又有非金屬性。②在元素周期表中，同周期從左至右，元素的電負(fù)性逐漸增大，同主族從上至下，元素的電負(fù)性逐漸減小。(5)電負(fù)性的一般應(yīng)用①判斷元素金屬性、非金屬性強(qiáng)弱。電負(fù)性越大，非金屬性越強(qiáng)，金屬性越弱。②判斷化學(xué)鍵的類型。一般認(rèn)為：如果兩種成鍵原子間的電負(fù)性差值大于1.7，通常形成離子鍵，若差值小于1.7，通常形成共價鍵。③判斷元素在化合物中的價態(tài)。共價化合物中，成鍵元素電負(fù)性大的表現(xiàn)負(fù)價。如ClO2中氯呈＋4價。(6)對角線規(guī)則在元素周期表中，某些主族元素與右下方的主族元素的有些性質(zhì)是相似的，如。[高考命題點(diǎn)突破]命題點(diǎn)1元素周期律(原子半徑、電離能、電負(fù)性)1．高考組合題(1)(2017·全國Ⅲ卷)元素Mn與O中，第一電離能較大的是________。(2)(2017·全國Ⅱ卷)元素的基態(tài)氣態(tài)原子得到一個電子形成氣態(tài)負(fù)一價離子時所放出的能量稱作第一電子親和能(E1)。第2周期部分元素的E1變化趨勢如圖所示，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呈現(xiàn)異常的原因是______________________________________。(3)(2016·全國Ⅰ卷)Zn、Ge、O電負(fù)性由大至小的順序是________。(4)(2016·全國Ⅱ卷)元素銅與鎳的第二電離能分別為：ICu＝1958kJ·mol－1、INi＝1753kJ·mol－1，ICu>INi的原因是__________________________________。(5)(2016·全國Ⅲ卷)根據(jù)元素周期律，原子半徑Ga________As，第一電離能Ga________As。(填“大于”或“小于”)(6)(2013·全國Ⅱ卷)F、K、Fe、Ni四種元素中第一電離能最小的是________(填元素符號)?！敬鸢浮?1)O(2)同周期元素隨核電荷數(shù)依次增大，原子半徑逐漸變小，故結(jié)合一個電子釋放出的能量依次增大N原子的2p軌道為半充滿狀態(tài)，具有穩(wěn)定性，故不易結(jié)合一個電子(3)O>Ge>Zn(4)銅失去的是全充滿的3d10電子，鎳失去的是4s1電子(5)大于小于(6)K2．已知X、Y是主族元素，I為電離能，單位是kJ·mol－1。請根據(jù)表中所列數(shù)據(jù)判斷，下列說法錯誤的是()元素I1I2I3I4X500460069009500Y5801820275011600A.元素X的常見化合價是＋1B．元素Y是ⅢA族元素C．元素X與氯形成化合物時，化學(xué)式可能是XClD．若元素Y處于第3周期，它可與冷水劇烈反應(yīng)D[由數(shù)據(jù)分析X中I2?I1，X易呈＋1價，為ⅠA族元素，A、C均正確；Y中I4?I3，易呈＋3價，應(yīng)在ⅢA族，B正確；若Y處于第3周期，則Y為鋁元素，Al不與冷水反應(yīng)，D錯誤。]3．根據(jù)信息回答下列問題：不同元素的原子在分子內(nèi)吸引電子的能力大小可用數(shù)值表示，該數(shù)值稱為電負(fù)性。一般認(rèn)為：如果兩個成鍵原子間的電負(fù)性差值大于1.7，原子之間通常形成離子鍵；如果兩個成鍵原子間的電負(fù)性差值小于1.7，通常形成共價鍵。下表是某些元素的電負(fù)性值：元素符號LiBeBCOFNaAlSiPSCl電負(fù)性值1.01.52.02.53.54.00.91.51.82.12.53.0(1)根據(jù)對角線規(guī)則，Be、Al元素最高價氧化物對應(yīng)水化物的性質(zhì)相似，它們都具有________性，其中Be(OH)2顯示這種性質(zhì)的離子方程式是_________________________________________________________________________________________________________。(2)通過分析電負(fù)性值的變化規(guī)律，確定Mg元素的電負(fù)性值的最小范圍________。(3)請歸納元素的電負(fù)性和金屬性、非金屬性的關(guān)系是________________________________________________________。(4)推測AlF3、AlCl3、AlBr3是離子化合物還是共價化合物。AlF3________，AlCl3________，AlBr3________?！敬鸢浮?1)兩Be(OH)2＋2H＋=Be2＋＋2H2O、Be(OH)2＋2OH－=BeOeq\o\al(2－,2)＋2H2O(2)0.9～1.5(3)非金屬性越強(qiáng)，電負(fù)性越大；金屬性越強(qiáng)，電負(fù)性越小(4)離子化合物共價化合物共價化合物eq\x([易錯防范]電離能與電負(fù)性理解應(yīng)注意4點(diǎn))(1)金屬活動性順序與元素相應(yīng)的電離能大小順序不完全一致，不能根據(jù)金屬活動性順序判斷電離能的大小。如I1(Mg)>I1(Na)，但活潑性Na>Mg。(2)第2、3、4周期的同周期主族元素，ⅡA族(ns2np0)和ⅤA族(ns2np3)，因p軌道處于全空或半充滿狀態(tài)，比較穩(wěn)定，所以其第一電離能大于同周期相鄰的ⅢA族和ⅥA族元素，如第一電離能Mg>Al，P>S。(3)共價化合物中，兩種元素電負(fù)性差值越大，它們形成共價鍵的極性就越強(qiáng)。(4)同周期稀有氣體元素的第一電離能最大，但電負(fù)性不是最大。命題點(diǎn)2“位—構(gòu)—性”的應(yīng)用4．A、B、C、D、E、F為原子序數(shù)依次增大的六種元素，其中A、B、C、D、E為短周期元素，F(xiàn)為第4周期元素，F(xiàn)還是前四周期中電負(fù)性最小的元素。已知：A原子的核外電子數(shù)與電子層數(shù)相等；B元素原子的核外p電子數(shù)比s電子數(shù)少1個；C原子的第一至第四電離能為I1＝738kJ·mol－1，I2＝1451kJ·mol－1，I3＝7733kJ·mol－1，I4＝10540kJ·mol－1；D原子核外所有p軌道為全充滿或半充滿；E元素的族序數(shù)與周期序數(shù)的差為4?！緦?dǎo)學(xué)號：95160403】(1)寫出E元素在周期表中的位置：________；D元素原子的核外電子排布式：________。(2)某同學(xué)根據(jù)題目信息和掌握的知識分析C的核外電子軌道表示式為。該同學(xué)所畫的核外軌道表示式違背了________。(3)已知BA5為離子化合物，寫出其電子式：______________________。(4)基態(tài)F原子的電子排布式為________________________________。【解析】由題意分析知F為K，A為H，B為N；由電離能知C的＋2價穩(wěn)定，為Mg，D為P，E為Cl。(2)該同學(xué)未排滿3s能級就排3p能級，違背了能量最低原則。(3)NH5為離子化合物，則為銨鹽，存在NHeq\o\al(＋,4)和H－。(4)F為19號元素鉀，其基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p63s23p64s1?！敬鸢浮?1)第3周期ⅦA族1s22s22p63s23p3(2)能量最低原則(4)1s22s22p63s23p64s1或[Ar]4s15．(2018·雙鴨山模擬)現(xiàn)有屬于前四周期的A、B、C、D、E、F、G七種元素，原子序數(shù)依次增大。A元素的價電子構(gòu)型為nsnnpn＋1；C元素為最活潑的非金屬元素；D元素核外有三個電子層，最外層電子數(shù)是核外電子總數(shù)的1/6；E元素正三價離子的3d軌道為半充滿狀態(tài)；F元素基態(tài)原子的M層全充滿，N層沒有成對電子，只有一個未成對電子；G元素與A元素位于同一主族，其某種氧化物有劇毒?！緦?dǎo)學(xué)號：95160404】(1)A元素的第一電離能________(填“<”“>”或“＝”)B元素的第一電離能，A、B、C三種元素的電負(fù)性由小到大的順序?yàn)開_______________(用元素符號表示)。(2)D元素原子的價電子排布式是________。(3)C元素的核外電子軌道表示式為_________________________________；E3＋的符號為____________________。(4)F元素位于元素周