归纳与整理国家获奖教案

原子结构与性质(章节复习)

【归纳提升】

核外电子的运动错误!) 1．原子核外电子排布的轨道能量顺序

多电子原子中，电子填充原子轨道时，原子轨道能量的高低存在如下规律：

(1)相同能层上原子轨道能量的高低：ns

(2)形状相同的原子轨道能量的高低：1s<2s<3s<4s……

(3)能层和形状均相同的原子轨道能量相等，例如2px、2py、2pz轨道的能量相等。

(4)能级交错规律：ns<(n－2)f<(n－1)d

2．核外电子排布遵循的三个原理

核外电子的排布遵循能量最低原理、泡利原理和洪特规则。

泡利原理

能量最低原理

一个原子轨道中最多只能容纳两个电子且两个电子自旋状态相反

在不违反泡利不相容原理的前提下，核外电子在各原子轨道上的排布方式应使整个原子体系的能量低

基态原子的电子在能量相同的轨道上排布时，应尽可能分占不同的轨道，且自旋状态相同(如np3：洪特规则

) 3d54s1，Cu：3d104s1)

例1：根据要求完成下列各题：

特例当同一能级上电子排布为全充满、半充满或全空状态时，原子的能量最低，状态最稳定(如Cr：

(1)写出氢负离子(H)的电子排布式________。

(2)Fe3的核外电子排布式_____________。

＋－(3)24Cr的核外电子排布式_____________。

【解析】

(1)H的最外层有两个电子，只有1个电子层，即K层。

(2)Fe3核外有23个电子，而根据原子核外电子排布：1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s……写出其中＋－电子排布式。

(3)24Cr为24号元素，即原子核外有24个电子。

【答案】

(1)1s2

(2)[Ar]3d5

(3)[Ar]3d54s1

【性质递变规律】

性质

(从左向右) (从上到下) 核外电子

的排布

电子层数

最外层

电子数

第一周期

(除外) 金属性和

非金属性

金属性

非金属性

原子半径

单质的氧化

性和还原性

氧化性

还原性

最高价氧化

物对应水化

物的酸碱性

酸

性

同一周期

同一主族

相

同

1→8

相

同

减

弱

增

强

减

小

增

强

减

弱

增

强

增

加

增

强

减

弱

增

大

减

弱

增

强

减

弱

碱

性

气态氢化物的稳定性

第一电离能

电负性

减

弱

增

强

大体增大

变

大

增

强

减

弱

减

小

变

小

例2：有A、B、C、D四种元素，其原子序数依次增大，且质子数均小于18。A元素原子的最外层只有1个电子，该元素阳离子与N3核外电子排布相同；B元素原子核外各轨道上均无成单电子；C元素原子的价－电子排布为ns2np1；D的核外电子构型与Ar相同。

－(1)写出A、C、D的元素符号：A________，C_________，

D________。

(2)写出B元素原子的电子排布式：______________。

D元素原子的电子排布图_________________。

(3)A、B、C、D第一电离能由小到大的顺序为(填元素符号)____________，电负性由小到大的顺序为(填元素符号)__________。

【巩固练习】

1．A、B、C、D四种元素，已知A元素是地壳中含量最多的元素；B元素为金属元素，它的原子核外K、L层上电子数之和等于M、N层电子数之和；C元素是第三周期第一电离能最小的元素；D元素在第三周期中第一电离能最大。下列有关叙述错误的是(

) A．四种元素A、B、C、D分别为O、Ca、Na、Ar B．元素A、B、C两两组成的化合物可为CaO、CaO2、Na2O、Na2O2等

C．元素A、C简单离子的半径大小关系为A

可推测A、B、C、D分别为O、Ca、Na、Ar。

【答案】

C 2．(2013·赤峰高二质检)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中，①1s22s22p63s23p2

②1s22s22p3

③1s22s22p2

④1s22s22p63s23p4，原子半径最大的是①

B．下列原子的外围电子排布中，①3s23p1

②3s23p2

③3s23p3

④3s23p4，对应的第一电离能最大的是③

C．①Na、K、Rb

②N、P、As

③O、S、Se

④Na、P、Cl，元素的电负性随原子序数的增加而递增的是④

D．某元素的逐级电离能(kJ/mol)分别为738、1451、7733、10540、13630、17995、21703，当它与氯气反应时最可能生成的阳离子是③

①X

②X2

③X3

④X4

＋＋＋＋【解析】

A选项：电子层数越多，最外层电子数越少，半径越大，正确；B选项：四种元素均为第三

周期元素，由电离能的变化规律及核外电子的排布情况知③中3p能级半充满，第一电离能最大；C选项：元素的电负性可用来衡量元素的金属性和非金属性的强弱，在元素周期表中，同一周期从左到右，元素的电负性逐渐增大，同一主族从上到下元素的电负性逐渐减小，故④符合；D选项：判断电离能与元素化合价的关系，关键看各级电离能之间的变化趋势，相邻两级电离能变化较大，说明再失去一个电子的难度增大，由此可判断出该离子所带的电荷数，所以X最有可能生成的阳离子是X2。

＋【答案】

D 3．下列说法中不正确的是(

) A．同周期元素，随着核电荷数的增加，I1总体上呈现由小到大的变化趋势

B．电离能越大，表示气态时该原子越易失电子

C．元素的电负性越大，表示其原子在化合物中吸引电子能力越强

D．电负性是相对的，所以没有单位

【解析】

电离能是指气态电中性基态原子失去电子，转化为气态基态正离子所需要的能量。电离能越大，表示气态时该原子越难失电子。

【答案】

B 4．(2013·泰州高二质检)A、B、C、D、E、F为短周期六种元素，原子序数依次增大，其中A与E同主族且能形成离子化合物EA，B与F同主族，E与F同周期。D的核电荷数是B的最外层电子数的2倍，单质F是一种重要的半导体材料。则下列推断中不正确的是(

) A．由A、C、D三种元素组成的化合物可以是离子化合物

B．F与D形成的化合物熔点高，可以与某种酸反应

C．原子半径由大到小的顺序是：E>F>C>D D．五种元素中最高价氧化物对应的水化物酸性最强的是D 【解析】

单质硅(F)是半导体材料，则B是碳元素；碳的最外层电子数是4，故D的核电荷数是8为氧；根据原子序数递增，C为氮元素；同主族元素能够形成离子化合物，A、E为氢元素和钠元素。NH4NO3为离子化合物，A项正确；SiO2为空间网状结构，熔化需要破坏共价键，熔点高，但是能够与HF酸反应，B项正确；根据原子半径递变规律，C项正确；最高价氧化物对应水化物酸性最强的是HNO3(C)，D项错误。

【答案】

D 5．现有部分前36号元素的性质或原子结构如下表

元素编号

R S T 元素性质或原子结构

基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子

单质能与水剧烈反应，所得溶液呈弱酸性

基态原子3d轨道上有1个电子

X

(1)R元素的第一电离能要大于其同周期相邻的元素，原因是____________________________________。

(2)S元素的化合价是否有正价？_____，原因是_____，

最外层电子排布式为_________________。

(3)T元素的原子N能层上电子数为________，其原子结构示意图为________。

(4)X的核外电子排布图违背了________。用X单质、碱金属盐及碱土金属盐等可以做成焰火。燃放时，焰火发出五颜六色的光，请用原子结构的知识解释发光的原因：

___________________________________________。

【解析】

(1)R元素基态原子的电子排布图可表示为，可知R为N，N原子2p轨道半充满，能量低，稳定，所以其第一电离能较大。(2)由题知S为氟元素，F的电负性最强，只能得电子，无正价。(3)由构造原理可知核外电子排布规律为1s22s22p63s23p63d14s2，由能量最低原理先排4s再排3d，则N能层只有2个电子。(4)X元素的核外电子排布先应排能量低的3s轨道。发射光谱是电子从较高能量的激发态跃迁至较低能量的激发态或基态时释放能量产生的。

【答案】

(1)氮原子2p轨道半充满，能量低，稳定

(2)否

F的电负性最强，只能得电子

2s22p5

(3)2

(4)能量最低原理

电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以光(子)的形式释放能量

6．有A、B、C、D、E、F、G七种前四周期元素，G的原子序数最大。已知：A、B、C三种元素的原子次外层电子排布都是(n－1)s2(n－1)p6；D、E、F三种元素的原子序数分别等于A、B、C的最外层电子数；G元素原子的最外层电子数和A相同，内层电子排布均符合2n2；C的气态单质在标准状况下每升的质量为3.17 g；A与C能形成离子化合物AC，A离子比C离子少一个能层；E原子的最外电子层中p能级的电子数等于前一能层的电子总数。回答下列问题：

(1)上述元素的基态原子中，含有2个未成对电子的元素是__________(填元素符号)；它们位于元素周期

表的________区。

(2)A与D能形成离子化合物AD，则AD的电子式是______________。

(3)C元素基态原子的价电子排布式为_____________。

F元素基态原子最外层的电子排布图为_______。

【解析】

由于A、B、C三种元素的原子次外层电子排布都是(n－1)s2(n－1)p6，说明A、B、C都在第三周期。由C的气态单质在标准状况下每升的质量为3.17 g，可求得单质C的摩尔质量为71 g·mol1，即－C是氯，F为氮。根据A与C能形成离子化合物AC，A离子比C离子少一个能层，说明A是钠，D为氢。根据G元素原子的最外层电子数和A相同，内层电子排布均符合2n2，且G的原子序数最大，说明G是铜。根据E原子的最外电子层中p能级的电子数等于前一能层的电子总数，说明E是碳，B为硫。

【答案】

(1)C、S

p

(2)Na[·H]

·＋－(3)3s23p5

7．(2013·济宁高二质检)下表是元素周期表前五周期的一部分，X、Y、Z、R、W、J是6种元素的代号。其中J为零族元素。

请回答下列问题(除特别说明外，凡涉及用元素回答的问题均用具体元素符号表示)：

(1)R原子的电子排布图为____________________。

(2)在化合物YZ2中Y的化合价为________；Y2与Na的半径大小为________。

－＋(3)在X、Y、Z三种元素中，电负性由大到小的顺序是________；X与Y的第一电离能：X________Y(填“<”、“>”或“＝”)，其理由是___________。

【解析】

根据表格和J为零族元素可知：X为N，Y为O，Z为F，R为S，W为Br，J为Xe。

【答案】

(1)

2)＋2

O2>Na

(3)F>O>N

>

N原子的p轨道为半充满，能量低较稳定，难失电子

－＋

(

8．(2013·南京高二质检)A、B、C、D是四种短周期元素，E是过渡元素。A、B、C同周期，C、D同主族，A的原子结构示意图为：

，B是同周期第一电离能最小的元素，C的最外层有三个成单电子，E的外围电子排布式为3d64s2。回答下列问题：

(1)写出下列元素的符号：A：________；B：________；C：________；D：________。

．．(2)用化学式表示上述五种元素中最高价氧化物对应水化物酸性最强的是________，碱性最强的是．．．________。

(3)用元素符号表示D所在周期(除稀有气体元素外)第一电离能最大的元素是________，电负性最大的．．．．元素是________。

(4)E元素原子的核电荷数是________，E元素在周期表的第________周期第________族。

(5)用电子式表示B的硫化物的形成过程：

_________________________。