复习题板书设计及设计说明

第十三章

物质结构与性质(选考)

学案63

原子结构与性质

[考纲要求]

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。

知识点一

原子核外电子排布及表示方法

1．能层、能级及其最多容纳电子数的关系

能层

一

二

三

四

五

…

K L M

N

O

符号

…

2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 能级

1s …

…

2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 最多…

…

容纳

2

8

18

32

2n2

电子…

数

2.原子轨道

电子云轮廓图给出了电子在____________的区域。这种电子云轮廓图称为原子轨道。

原子轨道

轨道形状

轨道个数

s

p

第1电子层：只有s轨道。

第2电子层：有s、p两种轨道。

第3电子层：有s、p、d三种轨道。

3．构造原理

构造原理：多电子原子的核外电子排布遵循构造原理，根据构造原理可以写出元素基态原子的电子排布式。

随着__________的递增，基态原子的核外电子按照右图中箭头的方向依次排布，即1s,2s,2p，____，____，____，____，____，____，4d,5p……该原理适用于绝大多数基态原子的核外电子排布。

4．原子核外电子排布规律

(1)能量最低原理

①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。

②基态原子：______________。当基态原子________能量后，电子会______________，变成__________原子。

(2)泡利原理

一个原子轨道最多容纳____个电子，并且____________相反。

(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________________，并且__________相同。

问题思考

1．电子按构造原理排布时，先排在4s轨道，再排3d轨道，为什么？而失电子时，是先失4s轨道上的，还是先失3d轨道上的？

知识点二

元素周期表中元素及其化合物的性质递变规律

1．电离能

(1)第一电离能：气态电中性基态原子____________转化为气态基态正一价离子所需要的最低能量。

(2)元素第一电离能的意义：元素的第一电离能可以衡量元素的原子失去一个电子的难易程度。第一电离能数值越小，原子越易失去一个电子，该元素的金属性越强；反之，第一电离能数值越大，原子越难失去一个电子。

(3)变化规律：

①同一周期从左到右元素的第一电离能呈________的趋势，但某些地方出现曲折变化，如____>____，____>____，____>____，____>____。

②同一族从上到下元素的第一电离能__________。

2．电负性

(1)成键电子：原子中用于形成________的电子。

(2)电负性：用来描述不同元素的原子对________吸引力的大小。

(3)意义：电负性越大的原子，对成键电子的吸引力越大，非金属性越强。故电负性的大小可用来衡量元素非金属性和金属性的大小。

(4)变化规律

①同周期从__________元素的电负性逐渐增大。

②同主族从上到下元素的电负性逐渐________。

(5)应用

①判断元素的金属性和非金属性的强弱：非金属的电负性>1.8；金属的电负性<1.8；类金属的电负性在1.8左右，它们既有金属性又有非金属性。

②判断化学键的类型：两元素的电负性差值大于1.7，它们之间通常形成离子键；两元素的电负性差值小于1.7，它们之间通常形成共价键。

问题思考

2．为什么同周期的ⅡA族元素的第一电离能大于ⅢA族元素的，ⅤA族的大于ⅥA族的？如I1(Al)

一、原子结构

1．构造原理

(1)能级序数与能层能量之间有什么关系？

(2)在同一能层中，各能级间的能量关系如何？

(3)当能层不同，能级相同时，其能量关系如何？

(4)高能层上的电子能量一定比低能层上的能量高吗？

2．电子云

怎样理解电子云的小黑点及小黑点的疏密？

3．基态原子核外电子排布的表示方法

基态原子核外电子的表示方法有哪些？各表示什么含义？请举例说明。

典例导悟1

A、B、C、D、E代表5种元素。请填空：

(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____；

(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的元素符号为____；

(3)D元素的正三价离子的3d亚层为半充满，D的元素符号为____，其基态原子的电子排布式为____________________。

(4)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，E的元素符号为______，其基态原子的电子排布式为__________________。

二、元素周期律与元素推断

1．元素周期律所描述内容汇总(完成下表) 项目

同周期(从左→右) 同主族(从上→下)

电子层数相同，最外层电子数原子核外

最外层电子数相同，电子层数逐渐增多，1→7(第一周期电子排布

递增

1→2) 原子半径

元素

主要化合价

原子得、失电子能力

逐渐____(0族除外) 最高正价由(＋1→＋7)

最低负价由－4→－1 得电子能力逐渐增强，失电子能力逐渐减弱

逐渐增大

最高正价＝________，非金属最低负价＝_______ 得电子能力逐渐减弱，失电子能力逐渐增强

元素的第

一电离能

元素的

电负性

元素金属性、

非金属性

单质氧化性、还原性

最高价氧

化物对应

水化物的

酸碱性

第一电离能呈______的趋势

电负性逐渐____ 金属性逐渐________ 非金属性逐渐________ 氧化性逐渐____ 还原性逐渐____ 碱性逐渐____ 酸性逐渐____ 第一电离能________ 电负性________ 金属性逐渐增强

非金属性逐渐减弱

氧化性逐渐____ 还原性逐渐____ 碱性逐渐____ 酸性逐渐___ 非金属气态氢化物的稳定性

_ 生成由__到__稳定性逐渐____ 生成由__到__稳定性逐渐____ 2.元素周期律与元素推断的关系

在试题中，通常用元素周期律的某项内容，来推断新元素名称，然后再考查该元素的其它性质。

典例导悟2

下表列出前20号元素中的某些元素性质的一些数据：

性质

元素

原子半径(10－10m) 最高价态

最低价态

1.02 ①

＋6 －2 2.27

②

＋1 0.74

③

－2 1.43

④

＋3 0.77 ⑤

＋4 －4 1.10 ⑥

＋5 －3 0.99 ⑦

＋7 －1 1.86

⑧

＋1 0.75 ⑨

＋5 －3 1.17 ⑩

＋4 －4 请回答下列问题：

(1)以上10种元素中，第一电离能最小的是________(填编号)。

(2)上述⑤⑥⑦三种元素中的某两种元素形成的化合物中，每一个原子都满足8电子稳定结构的物质可能是________________(写分子式)。元素⑨和⑩形成的化合物的化学式为________，它是一种重要的结构材料，推测它应属于__________晶体；元素①的原子价电子排布式是__________________________。

(3)①⑥⑦⑩四种元素的气态氢化物的稳定性，由大到小的顺序是

________________________________________________________________________ (填化学式)。

(4)③和⑨两元素比较，非金属性较弱的是______(填名称)，可以验证你的结论的是下列中的______(填序号)。

A．气态氢化物的挥发性和稳定性

B．单质分子中的键能

C．两元素的电负性

D．含氧酸的酸性

E．氢化物中X—H键的键长(X代表③和⑨两元素)

F．两单质在自然界的存在形式

题组一

原子的核外电子排布

1．判断正误

(1)硫原子的最外层电子排布式为3s23p4(

) (2010·上海－2C) (2)B.电离能最小的电子能量最高(

) C．(在基态多电子原子中)p轨道电子能量一定高于s轨道电子能量(

) (2008·海南－23B、C) 2．[2011·福建理综－30(1)节选]氮元素可以形成多种化合物。基态氮原子的价电子排布式是________________________________________________________________________。

3．[2011·山东理综－32(1)节选]氧是地壳中含量最多的元素。氧元素基态原子核外未成对电子数为_________________________________________________________个。

4．[2010·福建理综－30(2)]原子序数小于36的元素Q和T，在周期表中既处于同一周期又位于同一族，且原子序数T比Q多2。T的基态原子外围电子(价电子)排布式为________，2＋Q的未成对电子数是________。

姓名：________

班级：________

学号：________5.[2010·课标全国卷一41(1)]W(O)元素的L层电子排布式为________。

＋6．[2010·江苏－21A(2)]Cu基态核外电子排布式为______________。

7．[2010·海南，19(1)]Ni原子的核外电子排布式为

________________________________________________________________________ ____________。

8．[2011·课标全国卷－37(2)节选]基态B原子的电子排布式为________________；B和N相比，电负性较大的是____________，BN中B元素的化合价为__________。

9．[2011·福建理综－30(2)节选]C、N、O三种元素第一电离能从大到小的顺序是______________。

题组二

原子结构与元素性质

10．[2010·山东理综，32(2)]CH4中共用电子对偏向C，SiH4中共用电子对偏向H，则C、Si、H的电负性由大到小的顺序为

________________________________________________________________________。

11．(2009·安徽理综，25改编)W、X、Y、Z是周期表前36号元素中的四种常见元素，其原子序数依次增大。W、Y的氧化物是导致酸雨的主要物质，X的基态原子核外有7个原子轨道填充了电子，Z能形成红色(或砖红色)的Z2O和黑色的ZO两种氧化物。

(1)W位于元素周期表第________周期第________族。W的气态氢化物稳定性比H2O(g)________(填“强”或“弱”)。

(2)Y的基态原子核外电子排布式是

________________________________________________________________________，

Y的第一电离能比X的________(填“大”或“小”)。

(3)Y的最高价氧化物对应水化物的浓溶液与Z的单质反应的化学方程式是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

题组一

原子核外电子的排布

1．下列关于硅原子的核外电子排布表示式中，错误的是(

) A．1s22s22p63s23p2

B．[Ne]3s23p2

2．(2011·大连质检)主族元素A原子的结构示意图为。则X、Y及该原子3p能级上的电子数分别为(

) A．18、6、4

B．20、8、6 C．18、8、6

D．15～20、3～8、1～6 题组二

元素的推断

3．(2011·烟台调研)下列各组中的X和Y两种原子，化学性质一定相似的是(

) A．X原子和Y原子最外层都只有一个电子

B．X原子的核外电子排布为1s2，Y原子的核外电子排布为1s22s2

C．X原子2p能级上有三个电子，Y原子的3p能级上有三个电子

D．X原子核外M层上仅有两个电子，Y原子核外N层上仅有两个电子

4．(2011·南昌模拟)(1)某质量数为32，核内有16个中子的原子，其电子排布式是____________，该原子中有____个未成对电子，这些未成对电子具有________(填“相同”或“相反”)的自旋状态。

(2)某元素的原子最外层电子排布为3s23p2，它的次外层上电子云形状有____种，原子中所有电子占有____个轨道，核外共有____个电子。

(3)M电子层上有____个能级，有____个轨道，作为内层最多可容纳____个电子，作为最外层时，最多可含有____个未成对电子。

(4)在元素周期表中，最外层只有1个未成对电子的主族元素原子处于__________族；最外层有2个未成对电子的主族元素原子处于__________族。

(5)A元素的最高正价是＋4，A原子次外层上有2个电子，A原子的电子排布式是____________。

(6)B元素在气态氢化物中显－3价，气态氢化物极易溶于水，B原子的电子排布式是__________。

(7)E原子核外占有9个轨道，且具有1个未成对电子，E离子结构示意图是

____________。

－＋－(8)F、G都是短周期元素，F2与G3的电子层结构相同，则F2的电子排布式是____________，G元素的原子序数是______。

题组三

元素周期律

5．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

1 2 3 5 题号

答案

6.(2011·苏州模拟)不同元素的气态原子失去最外层一个电子所需要的能量(设其为E)如下图所示。试根据元素在周期表中的位置，分析图中曲线的变化特点，并回答下列问题。

(1)同主族内不同元素的E值变化的特点是______________________________。各主族中E值的这种变化特点体现了元素性质的__________变化规律。

(2)同周期内，随原子序数增大，E值增大。但个别元素的E值出现反常现象。试预测下列关系式中正确的是

________________________________________________________________________。

①E(砷)>E(硒)

②E(砷)E(硒)

④E(溴)

(4)10号元素E值较大的原因是

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

题组四

综合探究

7．A、B、C、D、E、F六种元素的原子序数依次递增。已知：

①F的原子序数为29，其余的均为短周期主族元素；②E原子价电子(外围电子)排布式－为msnmpn1；③D原子最外层电子数为偶数；④A、C原子p轨道的电子数分别为2和4。

请回答下列问题：

(1)下列叙述正确的是________(填序号)。

A．金属键的强弱：D>E B．基态原子第一电离能：D>E C．五种元素中，电负性最大与最小的两种金属元素形成晶体的化学式为EB，属于离子晶体

D．晶格能：NaCl>DCl2

(2)F的核外电子排布式为

________________________________________________________________________；

与F同一周期的副族元素的基态原子中最外层电子数与F原子相同的元素为__________(填元素符号)。

(3)A与C形成的非极性分子中，σ键与π键的个数之比为________；该分子与过量强碱反应生成的酸根离子的空间构型为__________。

(4)已知原子数和价电子数相同的分子或离子互为等电子体，互为等电子体的微粒结构－相同，B3中心原子的杂化轨道类型为____________。

8．有四种短周期元素，它们的结构、性质等信息如下表所述：

元素

结构、性质等信息

是短周期中(除稀有气体外)原子半径最大的元素，该元素的某种合金是原子反应堆A 的导热剂

B B与A同周期，其最高价氧化物的水化物呈两性

C 元素的气态氢化物极易溶于水，可用作制冷剂

是海水中除氢、氧元素外含量最多的元素，其单质或化合物也是自来水生产过程中D 常用的消毒杀菌剂

请根据表中信息填写：

(1)A原子的核外电子排布式为

________________________________________________________________________。

(2)B元素在周期表中的位置是

________________________________________________________________________；

离子半径：B______A(填“大于”或“小于”)。

(3)C原子的电子排布图是

________________________________________________________________________，

其原子核外有____个未成对电子，能量最高的电子为______轨道上的电子，其轨道呈______形。

－(4)D原子的核外电子排布式为__________，D的结构示意图是__________。

(5)B的最高价氧化物对应的水化物与A的最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________，

与D的氢化物的水化物反应的化学方程式为

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。