1、 第一节原子结构与性质考纲定位要点网络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电子排布图或轨道表达式。2了解电离能的含义，并能用以说明元素的某些性质。3了解电子在原子轨道之间的跃迁及其简单应用。4了解电负性的概念，并能用以说明元素的某些性质。原子核外电子排布知识梳理1能层、能级和原子轨道能层KLMN能级1s2s、2p3s、3p、3d4s、4p、4d、4f原子轨道数目11341359135716最多容纳电子数目2818322.原子轨道的形状、数目及能量关系(1)轨道形状(2)s、p、d、f能级上原子轨道数目依次为1、3、5、7，
2、其中npx、npy、npz三个原子轨道在三维空间相互垂直，各能级的原子轨道半径随能层数(n)的增大而增大。(3)能量关系深思考Si原子核外电子共占有几种能级？占有几个原子轨道？最外层电子的原子轨道形状是什么？答案5,8，球形和哑铃形3原子核外电子排布规律(1)能量最低原理：原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态，简称能量最低原理。构造原理：原子的核外电子在填充原子轨道时，随着原子核电荷数的递增，原子核每增加一个质子，原子核外便增加一个电子，这个电子大多是按着能级的能量由低到高的顺序依次填充的，填满一个能级再填一个新能级，这种规律称为构造原理。其填充能级顺序为1s2s2p3s3
3、p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p，总之：填充顺序为ns(n2)f(n1)dnp。(2)泡利原理：在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，且它们的自旋状态相反。如2s的2个电子可表示为，不可表示为。(3)洪特规则：当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，而且自旋状态相同。如2p3的电子排布图为，不能表示为。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的基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，而不是1s22s22
4、p63s23p63d44s2。注意：一个原子轨道若有2个电子且自旋状态相反，这2个电子称为成对电子，即电子对。一个原子轨道若有1个电子，这个电子称为未成对电子，即单电子。如N的电子排布图为，原子中有2对电子对，3个单电子或未成对电子。辨易错(1)基态原子电子能量的高低顺序为E(1s)E(2s)E(2px)E(2py)E(2pz)。()(2)电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了能量最低原理。()(3)磷元素基态原子的电子排布图为 ()(4)N的价电子排布图违反了泡利原理。()答案(1)(2)(3)(4)4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
5、能量后，电子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较低能级时会释放出能量。(2)原子光谱：不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，用光谱仪记录下来便得到原子光谱。包括吸收光谱和发射光谱。用原子光谱的特征谱线可以鉴定元素，称为光谱分析。注意：“七基色”与波长的关系为：按“红、橙、黄、绿、青、蓝、紫”的顺序，波长逐渐变小。基态、激发态及光谱示意图。知识应用按要求填写表格：答案命题点1原子或离子的核外电子排布1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
6、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 。解析(1)s电子的原子轨道都是球形的，每个s能级有1个原子轨道；p电子的原子轨道都是哑铃形的，每个p能级有3个原子轨道，它们相互垂直，分别以px、py、pz表示。(2)因为元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn1，np轨道已排上电子，说明ns轨道已排满电子，即n2，则元素X的原子核外电子排布式为1s22s22p3，是氮元素，原子中能量最高
7、的是2p电子，其电子云在空间有三个互相垂直的伸展方向；氮元素的氢化物是氨气，其电子式是；当元素X的原子最外层电子排布式为nsn1npn1时，根据上述分析，有n12，则n3，所以X元素的原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，是硫元素，元素符号为S，其原子的电子排布图为2(1)A元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子，其元素符号为 ；其价层电子排布图为 。(2)B元素的负一价离子和C元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同，B的元素符号为 ，C的结构示意图为 。(3)D元素的正三价离子的3d能级为半充满，D的元素符号为 ，其基态原子的电子排布式为 ，其原子的结构示意图为
8、 。(4)E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子且只有一个未成对电子，E的元素符号为 ，其基态原子的电子排布式为 。(5)F元素的原子最外层电子排布式为nsnnpn2，则n ；原子中能量最高的是 电子，核外电子排布图为 。(6)G基态原子L层中p轨道电子数是s轨道电子数的2倍，则G的价电子排布式为 。(7)H的基态原子4s和3d轨道电子半充满，则H的外围电子排布图为 ，未成对电子数为 。解析(1)A元素基态原子的电子排布图由题意可写成：，则该元素核外有7个电子，为氮元素，其元素符号为N。(2)B、C的电子层结构都与Ar相同，即核外都有18个电子，则B为17号元素Cl，C为19号元素K。(
9、3)D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号元素铁。(4)E元素的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，故E为Cu。(5)F元素最外层电子排布式为2s22p4。(6)G基态原子的L层电子排布式为 2s22p4，也是价电子排布式。(7)H基态原子的外围电子排布式为3d54s1，为Cr；其未成对电子数有6个。表示电子排布的两类化学用语注意：上述两类化学用语还应注意是原子还是离子，对于阳离子，先失去最外层电子再失去次外层的电子，如Fe2的电子排布式为Ar3d6。当出现d轨道时，虽然电子
10、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。p、d、f轨道处于半充满、全充满和全空时原子结构稳定，能量低。命题点2电子跃迁与原子光谱3下列原子的电子跃迁能形成发射光谱的是()A1s22s22p63s21s22s22p63p2B1s22s22p33s11s22s22p4C1s22s21s22s12p1D1s22s22p1s22s22pBA项，吸收光能，形成吸收光谱；B项，由激发态基态，释放光能，形成发射光谱；C项，形成吸收光谱；D项，2px与2py能量相同，不属于电子跃迁。4从电子跃迁的角度，说明节日烟花呈现不同颜色光的原理为 。答案吸收能量后，电子从激发
11、态向基态发生跃迁，跃迁时以不同颜色光的形式释放出不同能量原子结构与元素的性质知识梳理1元素周期表的结构与性质特点分区元素分布外围电子排布元素性质特点s区A族、A族ns12除氢外都是活泼金属元素p区A族A族、0族ns2np16(He除外)最外层电子参与反应(0族元素一般不考虑)d区B族B族、族(镧系、锕系除外)(n1)d19ns12(Pd除外)d轨道也不同程度地参与化学键的形成ds区B族、B族(n1)d10ns12金属元素f区镧系、锕系(n2)f014(n1)d02ns2镧系元素化学性质相近，锕系元素化学性质相近辨易错(1)s区的元素均为金属元素，稀有气体元素为p区元素。()(2)B的所有元素均
12、为d区元素。()(3)原子价电子排布式为3d104s1的元素为s区元素。()答案(1)(2)(3)2原子半径(1)影响因素(2)变化规律元素周期表中的同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐减小；同主族元素从上到下，原子半径逐渐增大。3电离能(1)定义：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叫作第一电离能。(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，总体呈现从左至右变大的变化趋势。同族元素：从上至下第一电离能逐渐变小。同种元素的逐级电离能逐渐变大，即I1I2I3。不同能层的逐级电离能发生突跃，如Na的I1I2。(3)电离能的3个重要应用判
13、断元素的金属性和非金属性强弱。I1越大，元素的非金属性越强；I1越小，元素的金属性越强。判断元素在化合物中的化合价。如K：I1I2I3表明K原子易失去1个电子形成1价阳离子。判断元素核外电子的分层排布情况。如Li：I1I2OFC。()(3)元素的电负性越大，非金属性越强，第一电离能也越大。()(4)从原子结构角度可知Fe3比Fe2稳定。()(5)Be、Al均能与NaOH溶液反应生成H2。()答案(1)(2)(3)(4)(5)命题点1元素周期表与元素周期律1第四周期有14种金属元素，其中4种为主族元素，10种为过渡元素。(1)锰元素在周期表中的位置为 ；属于 区元素(填“s”“p”“d”“ds”
14、或“f”)。(2)基态铬原子的价电子排布式为 ，与铬同周期的所有元素的基态原子中，最外层电子数与铬原子相同的有 。(3)As、Se、Br元素的电负性由大到小的顺序为 ，第一电离能由大到小的顺序为 。(4)铜、锌两种元素的第一电离能、第二电离能如表所示：电离能/(kJmol1)I1I2铜7461 958锌9061 733铜的第一电离能(I1)小于锌的第一电离能，而铜的第二电离能(I2)却大于锌的第二电离能，其主要原因是 。答案(1)第四周期B族d(2)3d54s1K、Cu(3)BrSeAsBrAsSe(4)Cu失去一个电子变成电子结构为Ar3d10的Cu，能量较低，结构稳定，所以Cu的第二电离能
15、相对较大(或Zn失去一个电子变成电子结构为Ar3d104s1的Zn，易再失去一个电子，所以Zn的第二电离能相对较小或Cu原子失去一个电子后，核外电子排布式为Ar3d10，而锌原子失去1个电子后的核外电子排布式变为Ar3d104s1，铜达到了较稳定状态，所以Cu的第二电离能相对较大)命题点2电离能与电负性的应用2(1)A、B均为短周期金属元素。依据下表数据，写出B原子的电子排布式： 。电离能/kJmol1I1I2I3I4A9321 82115 39021 771B7381 4517 73310 540(2)下表是第三周期部分元素的电离能单位：eV(电子伏特)数据：元素I1/eVI2/eVI3/e
16、V甲5.747.171.8乙7.715.180.3丙13.023.940.0丁15.727.640.7下列说法正确的是 (填字母)。A甲的金属性比乙强B乙的化合价为1价C丙不可能为非金属元素D丁一定为金属元素答案(1)1s22s22p63s2(2)A3(1)已知电负性：C2.5、N3.0、O3.5、S2.5。某有机化合物结构简式为S=O键中共用电子对偏向 (写原子名称，下同)，SN键中共用电子对偏向 。N的化合价为 。(2)已知电负性：F：4.0，Cl：3.0，Al：1.5，则AlF3、AlCl3是离子化合物还是共价化合物？ 。答案(1)氧氮3(2)AlF3是离子化合物，AlCl3为共价化合物
17、(1)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)状态时，体系的能量最低。利用此规律可解释原子核外电子排布式，如Cr：Ar3d54s1，Cu：Ar3d104s1；第一电离能反常大，如I1(N)I1(O)；稳定性强弱，如Cu2O比CuO稳定；Fe2O3比FeO稳定。(2)金属活动性顺序与元素相应的第一电离能大小顺序不完全一致，不能根据金属活动性顺序判断第一电离能的大小。如I1(Mg)I1(Na)，但活泼性NaMg。(3)共价化合物中，两种元素电负性差值越大，它们形成共价键的极性就越强。(4)同周期稀有气体元素的第一电离能最大，但电负性不是最
18、大。命题点3“位构性”的相互推断4(2020信阳模拟)A、B、C三种短周期元素，它们的原子序数依次增大。A元素原子的核外p电子数比s电子数少1；B元素原子核外有4种能级，且全部充满电子；C元素的主族序数与周期数的差为4。(1)A的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。(2)某同学推断B的基态原子的核外电子排布图为，该同学所画的电子排布图违背了 。(3)C位于 族 区，价电子排布式为 。(4)A与氧的第一电离能较大的为 ，电负性较大的为 (填元素符号)。解析根据题意可知A为N，B为Mg，C为Cl。答案(1)3哑铃(2)泡利原理(3)Ap3s23p5(4)NO5已知：
19、AF都是周期表中前四周期的元素，它们的原子序数依次增大。其中A、C原子的L层有2个未成对电子。D与E同主族，D的二价阳离子与C的阴离子具有相同的电子层结构。F3的M层3d轨道电子为半充满状态。请根据以上信息，回答下列问题：(1)A、B、C的电负性由小到大的顺序为 (用元素符号表示)，第一电离能由小到大的顺序为 。(2)D元素的原子核外共有 种不同运动状态的电子、 种不同能级的电子。(3)写出F的基态原子的电子排布式： ，E的价电子排布图 。解析根据题意知：A为C，B为N，C为O，D为Mg，E为Ca，F为Fe。答案(1)CNOCOI1(Na)，原因是 。I1(Be)I1(B)I1(Li)，原因是
20、 。(2)(2020全国卷，T35(1)基态Ti原子的核外电子排布式为 。(3)(2020全国卷，T35(1)氨硼烷(NH3BH3)含氢量高、热稳定性好，是一种具有潜力的固体储氢材料。H、B、N中，原子半径最大的是 。根据对角线规则，B的一些化学性质与元素 的相似。解析(1)根据构造原理可知基态Fe2和Fe3的价电子排布式分别为3d6和3d5，其未成对电子数分别为4和5，即未成对电子数之比为。Li和Na均为第A族元素，由于Na电子层数多，原子半径大，故Na比Li容易失去最外层电子，即I1(Li)I1(Na)。Li、Be、B均为第二周期元素，随原子序数递增，第一电离能有增大的趋势，而Be的2s能
21、级处于全充满状态，较难失去电子，故第一电离能Be比B大。(2)Ti是22号元素，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2。(3)根据同一周期从左到右主族元素的原子半径依次减小，可知H、B、N中原子半径最大的是B。元素周期表中B与Si(硅)处于对角线上，二者化学性质相似。答案(1)Na与Li同族，Na电子层数多，原子半径大，易失电子Li、Be、B同周期，核电荷数依次增加。Be为1s22s2全满稳定结构，第一电离能最大。与Li相比，B核电荷数大，原子半径小，较难失去电子，第一电离能较大(2)1s22s22p63s23p63d24s2(3)BSi(硅)2(1)(2019全
22、国卷，节选)Fe成为阳离子时首先失去 轨道电子，Sm的价层电子排布式为4f66s2，Sm3价层电子排布式为 。比较离子半径：F O2(填“大于”“等于”或“小于”)。(2)(2019全国卷，节选)下列状态的镁中，电离最外层一个电子所需能量最大的是 (填标号)。(3)(2019全国卷，节选)在周期表中，与Li的化学性质最相似的邻族元素是 ，该元素基态原子核外M层电子的自旋状态 (填“相同”或“相反”)。答案(1)4s4f5小于(2)A(3)Mg相反3(2018全国卷，节选)(1)下列Li原子电子排布图表示的状态中，能量最低和最高的分别为 、 (填标号)。(2)Li与H具有相同的电子构型，r(Li
23、)小于r(H)，原因是 。解析(1)根据能级能量E(1s)E(2s)E(2p)判断，能量最低的为D，能量最高的为C。(2)Li和H的电子层结构相同，而具有相同电子层结构的离子半径大小与核电荷数有关，核电荷数越大，离子半径越小。答案(1)DC(2)Li的核电荷数大于H的核电荷数，对核外电子的吸引力大，r(Li)r(H)4(1)(2018全国卷，节选)基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为 ，基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为 形。(2)(2018全国卷，节选)Zn原子核外电子排布式为 。黄铜是人类最早使用的合金之一，主要由Zn和Cu组成。第一电离能I1(Zn) I1(Cu)(填
24、“大于”或“小于”)。原因是 。解析(1)基态Fe原子核外有26个电子，按照构造原理，其核外电子排布式为Ar3d64s2，按照洪特规则，价层电子3d上6个电子优先占据5个不同轨道，故价层电子的电子排布图为基态S原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，电子占据最高能级为3p，p能级的电子云轮廓图为哑铃形。(2)Zn原子核外有30个电子，其电子排布式为Ar3d104s2。Cu原子的外围电子排布式为3d104s1，较易失去一个电子，而Zn原子的4s能级处于全充满状态，较难失去电子，所以Zn原子的第一电离能较大。答案(1) 哑铃(2)Ar3d104s2或1s22s22p63s23p63d104s2大于Zn核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子新题预测1MgO的晶格能可通过如图所示的BornHaber循环计算得到。(1)Mg的第一、二电离能分别为 、 。(2)O=O的键能为 。(3)Mg(s)O2(g)=MgO(s)的H 。(4)MgO的晶格能为 。答案(1)738 kJ/mol1 451 kJ/mol(2)498 kJ/mol(3)602 kJ/mol(4)3 845 kJ/mol2已知在高于1000 的条件下，4CuO2Cu2OO2，故CuO、Cu2O在高温下 较稳定，其原因是 。答案Cu2OCu2O中Cu的3d为3d10，全充满，能量较低，较稳定
