高考化学一轮复习 专题十 物质结构与性质(选考)课时41 原子结构与性质 新人教版

1 课时41 原子结构与性质

【课时导航】

复习目标 1. 了解原子核外电子的能级分布，能用电子排布式表示常见元素(1~36号)原子核外电子的排布。了解原子核外电子的运动状态。

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，知道元素的性质与电负性的关系。

知识网络

问题思考 问题1：价电子构型相同的原子一定属于同一族的元素吗?

问题2：根据电离能和电负性能否判断元素的金属性和非金属性强弱?

【课前自测】

1. 请完成下列相关的核外电子排布式：

(1)(2015·福建卷)CH4和CO2所含的三种元素电负性从小到大的顺序为 。基态Ni原子的电子排布式为 ，该元素位于元素周期表的 族。

(2)(2015·上海卷)Mg原子核外电子排布式为 ；Ca原子最外层电子的能量

(填“低于”、“高于”或“等于”)Mg原子最外层电子的能量。

(3)(2015·四川卷)Si基态原子的电子排布式是 。

(4)(2015·安徽卷)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。

(5)(2015·江苏卷)Cr3+基态核外电子排布式为 。

2 2. (2016·各地模拟组合)

(1)钠、镁、铝三种元素中第一电离能最大的是

(填元素名称)。

(2)某+2价阳离子核外电子排布式为[Ar]3d5，该金属的元素符号为 。

(3)基态硅原子的价电子排布式为 。

(4)与镁和硅都相邻的元素是铝，则3种元素的第一电离能从大到小的顺序为 (用元素符号表示)。

3. (2015·石家庄一模)a、b、c、d、e均为周期表前四周期元素，原子序数依次增大，相关信息如下表所示。

a 原子核外电子分占3个不同能级，且每个能级上排布的电子数相同

b 基态原子的p轨道电子数比s轨道电子数少1

c 在周期表所列元素中电负性最大

d 位于周期表中第4纵行

e 基态原子M层全充满，N层只有一个电子

(1)按顺序，写出a、b、c、d、e的元素符号： 、 、 、 、 。

(2)d属于 区的元素，其基态原子的价电子排布图为 。

(3)b与其同周期相邻元素第一电离能由大到小的顺序为 (用元素符号表示)。

4. (2013·浙江卷)N、Al、Si、Zn四种元素中，有一种元素的电离能数据如下：

电离能 I1 I2 I3 I4 ……

In/kJ· mol-1 578 1 817 2 745 11 578 ……

则该元素是 (填写元素符号)。

【自主学习】

3 考点1： 核外电子的运动状态与核外电子排布规律

【基础梳理】

1. 原子核外电子的运动特征

将多电子原子的核外电子按能量的差异分成不同的 ；各能层(n)最多容纳的电子数为 。对于同一能层里能量不同的电子，将其分成不同的 ；能级类型的种类数与能层数相对应。同一个原子中，离核越近，n越小的电子能量 ；同一能层里，能级的能量按 的顺序升高，即E(s)

能层(n) 一 二 三 四 五 六 七

符 号 K L M N O P

Q

能级(l) 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s … …

最多电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 … …

2 8 18 32 … 2n2

2. 电子云

电子云指电子在原子核外出现的 ，是核外电子运动状态的形象化描述。

3. 原子轨道

原子轨道指不同能级上的电子在原子核外空间出现几率约为90%的电子云空间轮廓图。s能级电子的原子轨道都是 形的；p能级电子的原子轨道都是 形的，每个p能级有3个原子轨道，它们相互垂直，分别以 表示；d能级电子有 个原子轨道；f能级电子有 个原子轨道。

4. 构造原理

绝大多数基态原子核外电子的排布都遵循构造原理。顺序如下图： 4

构造原理揭示了原子核外电子的能级分布。从中可以看出，不同能层的能级有

现象，如E(3d)>E(4s)、E(4d)>E(5s)、E(5d)>E(6s)、E(6d)>E(7s)、E(4f)>E(5p)、E(4f)>E(6s)等。构造原理是书写基态原子电子排布式的依据，也是绘制基态原子电子排布图(即轨道表示式)的主要依据之一。

5. 能量最低原理

现代物质结构理论原理证实，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 。处于最低能量的原子叫做 原子。原子核外电子遵循构造原理排布时，原子的能量处于最低状态。即在基态原子里，电子优先排布在能量

的能级里，然后排布在能量逐渐 的能级里。

6. 泡利原理

每个原子轨道里最多只能容纳2个自旋方向 的电子。

7. 洪特规则

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 。(注意：全空、半充满或全充满状态能量最低、最稳定)

8. 原子光谱

不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同颜色的光，可以用光谱仪摄取各种元素原子的 ，总称原子光谱。

【举题说法】 5 【例题1】 (2015·各地模拟组合)请完成下列填空：

(1)Cu+基态核外电子排布式为 。

(2)基态Mn2+的电子排布式可表示为 。

(3)Ga与B同主族，Ga的基态原子核外电子排布式为 。

(4)Zn元素属于 区元素，其基态原子的电子排布式为 。

【答案】 (1)1s22s22p63s23p63d10(或 [Ar]3d10)

(2)1s22s22p63s23p63d5(或 [Ar]3d5)

(3)1s22s22p63s23p63d104s24p1(或 [Ar]3d104s24p1)

(4)ds 1s22s22p63s23p63d104s2

【解析】 (1)Cu的原子序数为29，根据构造原理书写Cu+基态核外电子排布式为 [Ar]3d10或1s22s22p63s23p63d10。(2)Mn的原子序数为25，根据构造原理书写基态Mn2+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或 [Ar]3d5。(4)Zn位于元素周期表的ⅡB族，属于ds区。

【变式1】 (2016·各地模拟组合)请完成下列相关的核外电子排布式：

(1)基态砷原子的电子排布式为 。

(2)铟与镓同是ⅢA族元素，写出铟基态原子的电子排布式： 。

(3)Cu属于 区元素，基态Cu+核外价电子排布式为 。

【核心突破】

1. 最易失去的电子的能量相对较高，但不一定是最高的，如Fe失去电子时是先失去能量较高的4s电子，然后才失去能量最高的3d电子。

2. 能量越低的电子在离核越近的区域运动，能量较高的电子在离核较远的区域运动。

3. 电子排布式的书写：①要依据构造原理来完成；②对于副族元素要注意能级交错；③要注意“价电子排布”、“特征电子构型”、“最外层电子排布”的区别；④关注原子电子排布式与离子电子排布式的区别。

4. 电子排布式的几个特例。Cr：[Ar]3d54s1、Cu：[Ar]3d104s1、Fe2+：[Ar]3d6。

5. 核外电子排布出现1个未成对电子、2个未成对电子、3个未成对电子时，可用轨道表示式来分析。

考点2： 原子的性质 6 【基础梳理】

1. 电离能

(1)气态原子或离子

叫做电离能，单位为 。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称为 。

(2)根据电离能的定义可知，电离能越小，表示在气态时该原子

；反之，电离能越大，表示在气态时该原子 。同一周期从左到右，元素的第一电离能总体上具有

的趋势(一定要注意例外情况)，同一主族从上到下，元素的第一电离能

。

2. 电负性

(1)

叫做键合电子；我们用电负性描述 。在不同元素形成的化合物中，电负性大的元素显负价，电负性小的元素显正价。电负性越大，元素的非金属性越强，反之越弱。

(2)变化规律：在元素周期表中，同周期从左到右元素的电负性逐渐 ，同主族从上到下元素的电负性逐渐 。

(3)金属元素的电负性越小，金属元素越 ；非金属元素的电负性越大，非金属元素越 。

3. 原子半径

元素周期表中，同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐 ；同主族元素从上到下，原子半径逐渐 。

7 4. 原子结构与元素周期表

(1)s区：特征电子排布ns1~2，均为主族元素，其价电子数=

。

(2)p区：特征电子排布ns2np1~6(He：1s2除外)，包括ⅢA~ⅦA族、0族，其中主族元素的价电子数= ，0族元素的价电子数为8(He为2)。

(3)d区：特征电子排布(n-1)d1~9ns1~2，均为金属元素，其价电子数= 。

(4)ds区：特征电子排布(n-1)d10ns1~2，均为金属元素，其最外层电子数= 。

【举题说法】

[电离能与电负性]

【例题2】 尿素是一种重要的工业原料， 在160℃分解制备异氰酸和氨气，化学方程式为

CO(NH2)2HCNO+NH3。完成下列各题：

(1)在上述反应所涉及的各元素中，原子半径最大的元素是 。

(2)在上述物质中有三种元素处于同周期，完成下列填空：

①气态氢化物稳定性由大到小顺序是 。

②元素的第一电离能由大到小顺序是 。

③元素的电负性由大到小顺序是 。

(3)氰酸有两种结构，一种分子内含有三键≡N，称为氰酸，另一种分子内不含三键，称为异氰酸。则异氰酸分子中碳元素的化合价是 。

【答案】 (1)C (2)①H2O>NH3>CH4 ②N>O>C ③O>N>C (3)+4

【解析】 (1)电子层数越多，原子半径越大，同周期自左向右原子半径减小，碳、氢、氮、氧中，碳的原子半径最大。(2)碳、氮、氧位于同一周期，碳、氮、氧非金属性逐渐增强，气态氢化物稳定性逐渐增大，电负性逐渐增大，由于N原子结构中p轨道为半充满结构，比较稳定，所以第一电离能大小为C

【变式2】 有A、B、C、D、E五种元素，其中A、B、C属于同一周期，A原子最外层p能级的电子数等于次外层的电子总数，B原子最外层中有两个未成对的电子，D、E原子核内各自的质子数与中子数相等，B元素可分别与A、C、D、E生成RB2型化合物，并知在DB2和EB2中，D与B的质量比为78，E与B的质量比为11。

根据以上条件，回答下列问题(用元素符号表示)：