1、第43讲原子结构与性质【考纲要求】1.了解原子核外电子的运动状态、能级分布和排布原理，能正确书写136号元素原子核外电子、价电子的电子排布式和轨道表达式。2.了解元素电离能的含义，并能用以说明元素的某些性质。3.了解原子核外电子在一定条件下会发生跃迁，了解其简单应用。4.了解电负性的概念，并能用以说明元素的某些性质。考点一|原子核外电子排布(基础送分型自主学习)授课提示：对应学生用书第217页巩固教材知识1能层与能级能层(n)一二三四n能层符号KLMN能级1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f最多容纳电子数22626102610142818322n22.原子轨道原子轨道3基态原子核外电子排布
2、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。构造原理示意图：(2)泡利原理：1个原子轨道里最多容纳2个电子，且它们的自旋状态相反。(3)洪特规则：电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，且自旋状态相同。洪特规则特例：当能量相同的原子轨道在全充满(p6、d10、f14)、半充满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)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表示方法举例(以S原子为例)电子排布式1s22s22p63s23p4简化电子
3、排布式Ne3s23p4电子排布图(轨道表示式)价电子排布式3s23p45.基态、激发态与光谱6正误判断，正确的打“”，错误的打“”。(1)p能级能量一定比s能级的能量高。()(2)钠元素的基态原子的电子排布式为1s22s22p62d1。()(3)磷元素基态原子的电子排布图为。()(4)同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多。()(5)Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d44s2。()(6)2p和3p轨道形状均为哑铃形，能量也相等。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)练透基础小题 题点一正确理解基态原子核外电子排布的依据及表示方法1(RJ选修3P124题改编)
4、下列各原子或离子的电子排布式错误的是()AK1s22s22p63s23p6BF1s22s22p5CS21s22s22p63s23p4DAr1s22s22p63s23p6答案：C2下列关于钠元素的几种表达式错误的是()ANa的电子排布图：BNa的结构示意图： CNa的电子排布式：1s22s22p63s1DNa的简化电子排布式：Na3s1解析：Na的简化电子排布式为Ne3s1。答案：D3(1)写出基态镓(Ga)原子的电子排布式：_。(2)基态Mn2的核外电子排布式为_。(3)铜原子基态电子排布式为_。(4)基态氮原子的价电子排布式是_。答案：(1)1s22s22p63s23p63d104s24p1
5、(2)1s22s22p63s23p63d5或Ar3d5(3)1s22s22p63s23p63d104s1或Ar3d104s1(4)2s22p3备考提醒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：1s22s22p63s23p64s23d6错误。2基态原子失电子的顺序：以Fe为例，FeFe2Fe3。题点二正确理解原子(离子)的能量状态4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()A1s22s22p63s23p21s22s22p63s23p1B1s
6、22s22p63s23p31s22s22p63s23p2C1s22s22p63s23p41s22s22p63s23p3D1s22s22p63s23p63d104s24p21s22s22p63s23p63d104s24p1解析：np3处于半充满结构，稳定，失去一个电子吸收能量多。答案：B5下列电子排布图所表示的元素原子中，其能量处于最低状态的是_。解析：、不符合能量最低原理；不符合洪特规则。答案：题点三三年高考6(1)(2016全国高考卷)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为_。(2)(2016全国高考卷)基态Ge原子的核外电子排布式为Ar_，有_个未成对电子。(3)(20
7、16全国高考卷)写出基态As原子的核外电子排布式_。(4)(2015浙江高考卷)Cu2的电子排布式是_。(5)(2015浙江高考卷)Cr3基态核外电子排布式为_。(6)(2015安徽高考卷)N的基态原子核外电子排布式为_；Cu的基态原子最外层有_个电子。(7)(2015四川高考卷)Si元素基态原子的电子排布式是_。(8)(2014福建高考卷)基态硼原子的电子排布式为_。(9)(2014浙江高考卷)31Ga基态原子的核外电子排布式是_。(10)(2014江苏高考卷)Cu基态核外电子排布式为_。答案：(1)1s22s22p63s23p63d84s2或Ar3d84s22(2)3d104s24p22(
8、3)1s22s22p63s23p63d104s24p3或Ar3d104s24p3(4)1s22s22p63s23p63d9(或Ar3d9)(5)1s22s22p63s23p63d3或Ar3d3(6)1s22s22p31(7)1s22s22p63s23p2或Ne3s23p2(8)1s22s22p1或He2s22p1(9)1s22s22p63s23p63d104s24p1或Ar3d104s24p1(10)1s22s22p63s23p63d10或Ar3d10考点二|原子结构与元素的性质(重点保分型师生共研)授课提示：对应学生用书第219页核心知识大通关1原子结构与元素周期表(1)原子核外电子排布与周
9、期的关系周期能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简化电子排布式原子序数基态原子的电子排布式二23He2s1101s22s22p6三311Ne3s1181s22s22p63s23p6四419Ar4s1361s22s22p63s23p63d104s24p6五537Kr5s1541s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6六655Xe6s1861s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s26p6(2)每族元素的电子排布特点主族主族AAAA排布特点ns1ns2ns2np1ns2np2主族AAA排布特点ns2n
10、p3ns2np4ns2np50族：He：1s2；其他：ns2np6。过渡元素(副族和第族)：(n1)d110ns12。(3)元素周期表的分区根据核外电子排布分区各区外围电子排布特点分区元素分布外围电子排布s区A族、A族ns12p区A族A族、0族ns2np16(He除外)d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)d02ns22.电离能(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要的最低能量。(2)规律同周期：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，总体呈现增大的变化趋势
11、。同族元素：从上至下第一电离能逐渐减小。同种原子：逐级电离能越来越大(即I1I2INi的原因是_。答案：铜失去的是全充满的3d10电子，镍失去的是4s1电子7依据第二周期元素第一电离能的变化规律，参照如图中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。解析：依据第二周期元素第一电离能的变化规律，C、N、O三种元素第一电离能的大小关系为COGeZn10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AlBBeCClFLiMgNNaOPSSiCl电负性1.52.01.52.53.04.01.03.00.93.52.12.51.83.0已知：
12、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。(1)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_。(2)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_。(3)判断下列物质是离子化合物还是共价化合物：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)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。(2)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：NaMg
13、MgCa，最小范围应为0.91.5。(3)根据已知条件及表中数值：Li3N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)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(2)0.91.5(3)ABCD测定各物质在熔融状态下能否导电，若能导电则为离子化合物，反之则为共价化合物课时作业(授课提示：对应学生用书第331页)1以下表示氦原子
14、结构的化学用语中，对电子运动状态描述最详尽的是()A.HeB. C1s2 D. 解析：A项只能表示最外层电子数；B项只表示核外的电子分层排布情况；C项具体到能级上的电子数；而D项包含了能层、能级、轨道以及轨道内电子的自旋方向，故该项符合题意。答案：D2下列有关认识正确的是()A各能级的原子轨道数按s、p、d、f的顺序分别为1、3、5、7B各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束C各能层含有的能级数为n1D各能层含有的电子数为2n2解析：各能层的能级之间存在着交错现象，B错；各能层含有的能级数为n，C错；各能层最多含有的电子数为2n2，价电子层含有的电子数不一定为2n2，D错。答案：A3在基态多
15、电子原子中，关于核外电子能量的叙述错误的是()A最易失去的电子能量最高B电离能最小的电子能量最高Cp轨道电子能量一定高于s轨道电子能量D在离核最近区域内运动的电子能量最低解析：C项没指明p轨道电子和s轨道电子是否处于同一电子层。答案：C4下列关于价电子排布式3s23p4的叙述正确的是()A它的元素符号为OB它的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4C它的单质可以与H2化合生成液态化合物D其电子排布图为解析：由价电子排布式为3s23p4，可知该元素为S，S单质与H2化合生成H2S气体，D项电子排布图违背了洪特规则。答案：B5下列叙述正确的是()A可能存在核外电子排布式为1s22s22p6
16、3s23p64s24p1的原子B当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，而且自旋方向相反C1个原子轨道里最多容纳2个电子，且自旋方向相同D基态原子的电子获得一定能量变为激发态原子，而激发态原子变为基态原子，则要放出能量解析：按照各能级能量的大小顺序，原子中电子排满4s轨道后应排3d轨道，A项错误；根据洪特规则，电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同，B项错误；根据泡利原理，同一轨道上的2个电子自旋方向相反，C项错误。答案：D6某元素原子外围电子排布式为3d54s2，其应在()A第四周期A族 B第四周期B族C第四周期A族 D
17、第四周期B族解析：该元素是Mn，位于第四周期B族。答案：D7下列有关物质性质的比较不正确的是()A热稳定性：H2SSiH4B离子半径：NaS2C第一电离能：NOD元素电负性：CH解析：Si、S在同一周期，S在Si的右侧，非金属性S大于Si，故热稳定性：H2S比SiH4强，A项正确；S2有三个电子层，Na有两个电子层，故离子半径：S2Na，B项错误；氮原子的2p轨道电子处于半充满状态，结构较稳定，其第一电离能大于氧的，C项正确；碳的非金属性比氢的强，故电负性碳大于氢，D项正确。答案：B8现有四种元素的基态原子的电子排布式如下：1s22s22p63s23p41s22s22p63s23p31s22s
18、22p31s22s22p5则下列有关比较正确的是()A第一电离能：B原子半径：C电负性：D最高正化合价：解析：四种元素分别为S、P、N、F，第一电离能：FN、PS，又由于第一电离能：NP，所以A项正确；原子半径：NF，故B项错误；电负性应：SP，即，故C项错误；F无正化合价，N、S、P最高正化合价分别为5、6、5价，故应为，D项错误。答案：A9如图是第三周期1117号元素某些性质变化趋势的柱形图，下列有关说法正确的是()Ay轴表示的可能是第一电离能By轴表示的可能是电负性Cy轴表示的可能是原子半径Dy轴表示的可能是形成基态离子转移的电子数解析：对于第三周期1117号元素，随着原子序数的增大，第
19、一电离能呈现增大的趋势，但Mg、P特殊，A项错误；原子半径逐渐减小，C项错误；形成基态离子转移的电子数依次为Na为1，Mg为2，Al为3，Si不易形成离子，P为3，S为2，Cl为1，D项错误。答案：B10以下有关元素性质的说法不正确的是()A具有下列电子排布式的原子：1s22s22p63s23p2；1s22s22p3；1s22s22p2；1s22s22p63s23p4，原子半径最大的是B具有下列价电子排布式的原子：3s23p1；3s23p2；3s23p3；3s23p4，第一电离能最大的是CNa、K、Rb；N、P、S；Na、P、Cl，元素的电负性随原子序数增大而增大的是D某主族元素气态基态原子的
20、逐级电离能分别为738、1 451、7 733、10 540、13 630、17 995、21 703它与氯气反应时，生成的阳离子是X3解析：A正确，分别表示Si、N、C、S；B正确，分别表示Al、Si、P、S；C正确，因为元素非金属性越强，电负性越大；根据电离能数据可知，D中所述元素的最高价是2，属于第A族元素，D不正确。答案：D11如图是s能级和p能级的原子轨道图，试回答下列问题：(1)s电子的原子轨道呈_形，每个s能级有_个原子轨道；p电子的原子轨道呈_形，每个p能级有_个原子轨道。(2)元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn1，原子中能量最高的是_电子，其电子云在空间有_方向；元素
21、X的名称是_，它的氢化物的电子式是_。若元素X的原子最外层电子排布式为nsn1npn1，那么X的元素符号为_，原子的电子排布图为_。答案：(1)球1哑铃(纺锤)3(2)2p三个互相垂直的伸展氮S12已知X、Y、Z、W、Q、R、E七种元素中，原子序数XYZWQRE，其结构或性质信息见下表：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
22、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
23、哑铃(纺锤)状；(3)Z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
24、不同的颜色。答案：(1)63(2)2p哑铃(纺锤)(3)1s22s22p63s23p63d54s1Fe3d104s1(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13根据下列五种元素的第一至第四电离能数据(单位：kJmol1)，回答下列各题：元素代号I1I2I3I4Q2 0804 0006 1009 400R5004 6006 9009 500S7401 5007 70010 500T5801 8002 70011 600U4203 1004 4005 900(1)在周期表中，最可能处于同一族的是_。AQ和R BS和TCT和
25、U DR和TER和U(2)下列离子的氧化性最弱的是_。aS2 bR2cT3 dU(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，你估计它的第2次电离能飞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_。答案：(1)E(2)d(3)c(4)电子分层排布，各能层能量不同10(5)RSTSS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，失去第一个电子吸收
26、的能量较多14现有五种元素，其中A、B、C为短周期主族元素，D、E为第四周期元素，它们的原子序数依次增大。请根据下列相关信息，回答问题。A元素的核外电子数和电子层数相等，也是宇宙中最丰富的元素B元素原子的核外p电子数比s电子数少1C原子的第一至第四电离能分别是：I1738 kJmol1，I21 451 kJmol1，I37 733 kJmol1，I410 540 kJmol1D是前四周期中电负性最小的元素E在周期表的第七列(1)已知BA5为离子化合物，写出其电子式_。(2)B基态原子中能量最高的电子，其电子云在空间有_个方向，原子轨道呈_形。(3)某同学根据上述信息，推断C基态原子的核外电子排
27、布图为该同学所画的电子排布图违背了_。(4)E位于_族_区，价电子排布式为_。(5)检验D元素的方法是_，请用原子结构的知识解释产生此现象的原因是_。解析：根据提供信息，可以推断A为H，B为N，C为Mg，D为K，E为Mn。(1)NH5的电子式为。(2)N的基态原子中能量最高的电子为2p能级上的电子，电子云在空间有3个方向，原子轨道呈纺锤形或哑铃形。(3)该同学所画的电子排布图中3s能级上的两个电子自旋方向相同，违背了泡利不相容原理。(4)Mn的价电子排布式为3d54s2，位于第四周期B族，属于d区元素。(5)检验钾元素可以利用焰色反应。答案：(1) (2)3纺锤或哑铃(3)泡利不相容原理(4)第Bd3d54s2(5)焰色反应当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将以光的形式释放能量