归纳与整理教学设计第二课时

第1讲

原子结构与性质

【2019·备考】

最新考纲：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1～36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。

考点一

原子核外电子排布原理

(频数：★★★

难度：★☆☆)

1．能层、能级与原子轨道

(1)能层(n)：在多电子原子中，核外电子的能量是不同的，按照电子的能量差异将其分成不同能层。通常用K、L、M、N……表示，能量依次升高。

(2)能级：同一能层里电子的能量也可能不同，又将其分成不同的能级，通常用s、p、d、f等表示，同一能层里，各能级的能量按s、p、d、f的顺序依次升高，即：E(s)＜E(p)＜E(d)＜E(f)。

(3)原子轨道：电子云轮廓图给出了电子在核外经常出现的区域。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

①第一能层(K)，只有s能级；第二能层(L)，有s、p两种能级，p能级上有三个原子轨道px、py、pz，它们具有相同的能量；第三能层(M)，有s、p、d三种能级。

②能层数＝电子层数，每个能层所包含的能级数＝能层序数。

球形

哑铃形

1 3

2．基态原子的核外电子排布

(1)能量最低原理：即电子尽可能地先占有能量低的轨道，然后进入能量高的轨道，使整个原子的能量处于最低状态。

如图为构造原理示意图，即基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序图：

(2)泡利原理

每个原子轨道里最多只能容纳2个电子，且自旋状态相反。

如2s轨道上的电子排布为(3)洪特规则

，不能表示为。

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，且自旋状态相同。如2p3的电子排布为，不能表示为或。

洪特规则特例：当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，如：24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1。

②在书写简化的电子排布式时，并不是所有的都是[X]＋价电子排布式(注：X代表上一周期稀有气体元素符号)。

3．基态、激发态及光谱示意图

1．(RJ选修3·P124改编)下列各原子或离子的电子排布式错误的是(

) A．K＋

1s22s22p63s23p6

C．S2－

1s22s22p63s23p4

答案

C 2．(RJ选修3·P127改编)写出第9、17、35号元素原子的电子排布式。

答案

9号：1s22s22p5或[He]2s22p5

17号：1s22s22p63s23p5或[Ne]3s23p5

35号：1s22s22p63s23p63d104s24p5或[Ar]3d104s24p5

3．(溯源题)(1)Co基态原子核外电子排布式为________。

(2017·课标全国Ⅲ，35节选)

(2)Zn2基态核外电子排布式为________。

＋B．F

1s22s22p5

D．Ar

1s22s22p63s23p6

[2016·江苏化学，21A(1)]

(3)Cr3＋基态核外电子排布式为________。

[2015·江苏化学，21A(1)节选]

(4)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。

[2015·安徽理综，25(2)]

(5)Si元素基态原子的电子排布式是________。

[2015·四川理综，8(1)]

答案

(1)[Ar]3d74s2或1s22s22p63s23p63d74s2

(2)1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10

(3)1s22s22p63s23p63d3或[Ar]3d3

(4)1s22s22p3

1 (5)1s22s22p63s23p2或[Ne]3s23p2

探源：该高考题组源于教材RJ选修3 P12“学与问”，考查的是核外电子排布式的书写。

题组一

电子排布式、排布图的书写与判断

1．写出下列原子的电子排布式与简化电子排布式

原子

N Cl Ca Fe Cu As 电子排布式

1s22s22p3

1s22s22p63s23p5

1s22s22p63s23p64s2

1s22s22p63s23p63d64s2

1s22s22p63s23p63d104s1

1s22s22p63s23p63d104s24p3

简化电子排布式

[He]2s22p3

[Ne]3s23p5

[Ar]4s2

[Ar]3d64s2

[Ar]3d104s1

[Ar]3d104s24p3

2.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(

) A．1s22s22p63s23p2→1s22s22p63s23p1

B．1s22s22p63s23p3→1s22s22p63s23p2

C．1s22s22p63s23p4→1s22s22p63s23p3

D．1s22s22p63s23p63d104s24p2→1s22s22p63s23p63d104s24p1

解析

np3处于半充满状态，结构稳定，失去一个电子吸收的能量多。

答案

B 3．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

①、④不符合能量最低原理；②不符合洪特规则。

答案

③⑤

【反思归纳】

“两原理，一规则”的正确理解

(1)原子核外电子排布符合能量最低原理、洪特规则、泡利原理，若违背其一，则电子能量不处于最低状态。

易误警示

在写基态原子的电子排布图时，常出现以下错误：

(2)半充满、全充满状态的原子结构稳定

如ns2、np3、np6；nd5、nd10

Cr：3d54s1

Mn：3d54s2

Cu：3d104s1

Zn：3d104s2

(3)当出现d轨道时，虽然电子按ns、(n－1)d、np的顺序填充，但在书写时，仍把(n－1)d放在ns前。

题组二

规范使用化学用语

4．按要求填空：

(1)质量数为37的氯原子符号为________。

(2)S2－的结构示意图________。

(3)氮原子的电子式________，N2的电子式________，NH＋4的电子式________。

(4)磷原子的核外电子排布式_____________________________________，

价电子排布式__________________________________________________，

价电子排布图__________________________________________________。

(5)按要求用三种化学用语表示基态铁原子和三价铁离子。

答案

(1)3717Cl

(2)

(5)

5.A、B、C、D、E、F代表6种元素。请填空：

(1)A元素基态原子的最外层有2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____________________________________________；

(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____________________。

(5)F元素的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋1，则n＝________；原子中能量最高的是________电子。

解析

(1)A元素基态原子次外层有2个电子，故次外层为K层，A元素有2个电子层，由题意可写出其电子排布图为：，则该元素核外有6个电子，为碳元素，其元素符号为C，另外氧原子同样也符合要求，其电子排布图为：。

(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。

(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即为26号元素铁。

(4)根据题意要求，首先写出电子排布式：

1s22s22p63s23p63d104s1，该元素为29号元素Cu。

(5)s能级只有1个原子轨道，故最多只能容纳2个电子，即n＝2，所以元素F的原子的最外层电子排布式为2s22p3，由此可知F是N元素；根据核外电子排布的能量最低原理，可知氮原子的核外电子中的2p能级能量最高。

答案

(1)C或O

(2)Cl

K (3)Fe

1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2

(4)Cu

1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1

(5)2

2p 【解题指导】

为了书写和学术交流的方便，采用国际统一的符号来表示各个元素。

它们有各自不同的侧重点：

(1)结构示意图：能直观地反映核内的质子数和核外的电子层数及各层上的电子数。

(2)核组成式：如16

8O，侧重于表示原子核的结构，它能告诉我们该原子核内的质子数和核外电子数以及质量数，但不能反映核外电子的排布情况。

(3)电子排布式：能直观地反映核外电子的能层、能级和各能级上的电子数，但不能表示原子核的情况，也不能表示各个电子的运动状态。

(4)电子排布图：能反映各轨道的能量的高低，各轨道上的电子分布情况及自旋方向。

(5)价电子排布式：如Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，价电子排布式为3d64s2。价电子排布式能反映基态原子的能层数和参与成键的电子数以及最外层电子数。

考点二

原子结构与元素性质

(频数：★★☆

难度：★★☆)

1．原子结构与周期表的关系

(1)原子结构与周期表的关系(完成下列表格) 能

层

数

2 3 4 每周期第一种元素

原子

序数

3 11 19 基态原子的简

化电子排布式

[He]2s1

[Ne]3s1

[Ar]4s1

原子

序数

10 18 36 每周期最后一种元素

基态原子的

电子排布式

1s22s22p6

1s22s22p63s23p6

1s22s22p63s23p6

3d104s24p6

1s22s22p63s23p63d10

4s24p64d105s25p6

1s22s22p63s23p63d104s24p6

4d104f145s25p65d106s26p6

周

期

二

三

四

五

5 37 [Kr]5s1

54 六

6 55 [Xe]6s1

86 (2)每族元素的价层电子排布特点

①主族

主族

排布特点

主族

排布特点

ⅠA ns1

ⅤA ns2np3

ⅡA ns2

ⅥA ns2np4

ⅢA ns2np1

ⅦA ns2np5

ⅣA

ns2np2

②0族：He：1s2；其他ns2np6。

③过渡元素(副族和第Ⅷ族)：(n－1)d1～10ns1～2。

(3)元素周期表的分区

①根据核外电子排布分区

②各区元素化学性质及原子最外层电子排布特点

分区

元素分布

外围电子排布

元素性质特点

除氢外都是活泼金属元s区

ⅠA族、ⅡA族

ns1～2

素；通常是最外层电子参与反应

p区

ⅢA族～ⅦA族、0族

nsnp21～6(He除外) 通常是最外层电子参与反应

d轨道可以不同程度地参与化学键的形成

金属元素

镧系元素化学性质相近，锕系元素化学性质相近

d区

ds区

f区

ⅢB族～ⅦB族、Ⅷ族(n－1)d1～9ns1～2(除(除镧系、锕系外) ⅠB族、ⅡB族

镧系、锕系

钯外) (n－1)d10ns1～2

(n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2

③根据元素金属性与非金属性可将元素周期表分为金属元素区和非金属元素区(如下图)，处于金属与非金属交界线(又称梯形线)附近的非金属元素具有一定的金属性，又称为半金属或准金属，但不能叫两性非金属。

(1)①能层数＝电子层数＝周期数

②主族序数＝价电子数

(2)对于主族元素，价电子层就是最外电子层，而对于过渡元素原子不仅仅是最外电子层，如Fe的价电子层排布为3d64s2。

2．对角线规则

在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素的有些性质是相似的，如

3．元素周期律

(1)原子半径

能层数：能层数越多，原子半径越大①影响因素核电荷数：能层数相同核电荷数越大，原子



半径越小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。

(2)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，符号I1，单位kJ·mol－1。

②规律

a．同周期元素：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，总体呈现从左至右逐渐增大的变化趋势。

b．同族元素：从上至下第一电离能逐渐减小。

c．同种原子：逐级电离能越来越大(即I1

(3)电负性

①含义：元素的原子在化合物中吸引键合电子能力的标度。元素的电负性越大，表示其原子在化合物中吸引键合电子的能力越强。

②标准：以最活泼的非金属氟的电负性为4.0和锂的电负性为1.0作为相对标准，计算得出其他元素的电负性(稀有气体元素未计)。

③变化规律

金属元素的电负性一般小于1.8，非金属元素的电负性一般大于1.8，而位于非金属三角区边界的“类金属”(如锗、锑等)的电负性则在1.8左右，它们既有金属性又有非金属性。

在元素周期表中，同周期从左至右，元素的电负性逐渐增大，同主族从上至下，元素的电负性逐渐减小。

(1)第二、三、四周期的同周期主族元素，第ⅡA族(ns2np0)和第ⅤA族(ns2np3)，因p轨道处于全空或半充满状态，比较稳定，所以其第一电离能大于同周期相邻

的第ⅢA族和第ⅥA族元素的，如第一电离能：Mg＞Al，P＞S。

(2)①金属活动性顺序与元素相应的电离能大小顺序不完全一致，故不能根据金属活动性顺序表判断电离能的大小。

②不能将电负性1.8作为划分金属和非金属的绝对标准。

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同周期元素，从左到右，非金属性越来越强，电负性越来越大，第一电离能总体呈增大趋势。

1．(RJ选修3·P246改编)A、B、C、D都是短周期元素。A的原子核外有两个电子层，最外层已达到饱和。B位于A元素的下一周期，最外层的电子数是A最外层电子数的1/2。C的离子带有两个单位正电荷，它的核外电子排布与A元素原子相同。D与C属同一周期，D原子的最外层电子数比A的最外层电子数少1。

(1)根据上述事实判断：A是________，B是________，C是________，D是________(用元素符号填空)。

(2)C原子的核外电子排布式为________；D离子的核外电子排布式为________。

(3)B位于第________周期________族，它的最高价氧化物的化学式是________，最高价氧化物的水化物是一种________酸。

答案

(1)Ne

Si

Mg

Cl (2)1s22s22p63s2或[Ne]3s2

1s22s22p63s23p6

(3)三

ⅣA

SiO2

弱

2．(LK选修3·P28改编题)下表列出了九种元素在元素周期表中的位置。

(1)这九种元素电负性最大的是________，第一电离能最小的元素是________，最不活泼的是________(均用元素符号填空)。

(2)这九种元素中最外层电子排布为4s1的元素为________(用元素符号填空)。

(3)c、d、e三种元素第一电离能由大到小的顺序是________，电负性由大到小的顺序是________(均用元素符号填空)。

(4)写出d元素原子的轨道表示式__________________________________，

i元素原子基态电子排布式______________________________________。

解析

(1)九种元素中电负性最大的是F，第一电离能最小的是K，最不活泼的是Ne。

(2)最外层电子排布为4s1的元素为K和Cu。

(3)c、d、e三种元素分别为Si、P、S，第一电离能P＞S＞Si，电负性S＞P＞Si。

(4)d的轨道表示式为元素为Ga，电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1。

答案

(1)F

K

Ne

(2)K和Cu (3)P＞S＞Si

S＞P＞Si ，i

1s22s22p63s23p63d104s24p1(或[Ar]3d104s24p1) 3．(溯源题)(1)[2017·课标全国Ⅱ，35(1)(2)]我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表)。回答下列问题：

①氮原子价层电子的轨道表达式(电子排布图)为________。

②元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量称作第一电子亲和能(E1)。第二周期部分元素的E1变化趋势如图(a)所示，其中除氮元素外，其他元素的E1自左而右依次增大的原因是__________________________ ________________________________________________________________；

氮元素的E1呈现异常的原因是____________________________________ ______________________________________________________________。

(2)(2016·全国卷Ⅲ)砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料，可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等。回答下列问题：

①写出基态As原子的核外电子排布式________。

②根据元素周期律，原子半径Ga________As，第一电离能Ga________As(填“大于”或“小于”)。

(3)[2015·课标Ⅱ，37(1)]A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素，A2－和

B＋具有相同的电子构型；C、D为同周期元素，C核外电子总数是最外层电子数的3倍；D元素最外层有一个未成对电子。回答下列问题：

四种元素中电负性最大的是________(填元素符号)，其中C原子的核外电子排布式为________。

答案

(1)

②同周期元素随核电荷数依次增大，原子半径逐渐变小，故结合一个电子释放出的能量依次增大

N的p能级处于半充满状态，具有稳定性，故不易结合一个电子

(2)①[Ar]3d104s24p3

②大于

小于

(3)O

1s22s22p63s23p3或[Ne]3s23p3

探源：本高考题组分别源于教材RJ选修3 P18“图1－21元素的第一电离能的周期性变化”及P19“图1－23电负性的周期性变化”，分别考查了元素第一电离能和电负性的周期性变化及ⅤA族元素第一电离能的特殊性。

题组一

元素周期律的准确判断

1．下列四种元素的基态原子的电子排布式如下：

①1s22s22p63s23p4

②1s22s22p63s23p3

③1s22s22p3

④1s22s22p5

则下列有关的比较中正确的是(

) A．第一电离能：④＞③＞②＞①

B．原子半径：④＞③＞②＞①

C．电负性：④＞③＞②＞①

D．最高正化合价：④＞③＝②＞①

解析

由电子排布式可知：①为S，②为P，③为N，④为F。第一电离能为④＞③＞②＞①，A正确；B不正确，原子半径应是②最大，④最小；C不正确，

电负性：④最大，②最小；D不正确，F无正价，最高正价：①＞②＝③。

答案

A 2．A元素的阳离子与B元素的阴离子具有相同的电子层结构，有关两元素的下列叙述：①原子半径A＜B，②离子半径A＞B，③原子序数A＞B，④原子最外层电子数A＜B，⑤A的正价与B的负价绝对值一定相等，⑥A的电负性小于B的电负性，⑦A的第一电离能大于B的第一电离能。其中正确的是(

) A．①②⑦

C．③⑤

B．③④⑥

D．③④⑤⑥⑦

解析

A元素的阳离子与B元素的阴离子具有相同的电子层结构，则A在B的下一周期。①错误，因A原子半径大于同一主族的上一周期元素原子的半径，该原子的半径又大于同一周期的B原子的半径，所以原子半径A＞B；因原子序数A＞B，则离子半径A＜B，②错误；A的正价与B的负价绝对值不一定相等，⑤错误；A的第一电离能小于B的第一电离能，因为A为金属，B为非金属，⑦错误。

答案

B 题组二

元素的电离能与电负性及元素推断

3．(2017·沈阳调研)已知A、B、C、D、E都是元素周期表中前36号的元素，它们的原子序数依次增大。A原子基态时最外层电子数是其内层电子总数的2倍，B原子基态时s电子数与p电子数相等，C在元素周期表的各元素中电负性最大，D的基态原子核外有6个能级且全部充满电子，E原子基态时未成对电子数是同周期元素中最多的。

(1)基态E原子的价电子排布式为__________________，E在________区。

(2)A、B、C的电负性大小顺序(填元素符号，下同)________，第一电离能大小顺序为________。

(3)D的核外电子排布式为________，价电子排布图为________。

解析

由题意可知A为C，B为O，C为F，D为Ca，E为Cr。(1)铬原子的价电子排布式为3d54s1, 在d区。(2)根据同周期电负性和第一电离能的递变性可知答案。(3)价电子数为2，价电子排布图为

答案

(1)3d54s1

d

(2)F＞O＞C

F＞O＞C (3)1s22s22p63s23p64s2或[Ar]4s2

题组三

原子结构与元素性质的综合应用

4．根据信息回答下列问题：

A．第一电离能I1是指气态原子X(g)处于基态时，失去一个电子成为气态阳离子X＋(g)所需的最低能量。下图是部分元素原子的第一电离能I1随原子序数变化的曲线图(其中12号至17号元素的有关数据缺失)。

B．不同元素的原子在分子内吸引电子的能力大小可用数值表示，该数值称为电负性。一般认为：如果两个成键原子间的电负性差值大于1.7，原子之间通常形成离子键，如果两个成键原子间的电负性差值小于1.7，通常形成共价键。下表是某些元素的电负性值。

元素

符号

电负

性值

Li Be B C O F Na Al Si P S Cl 1.0 1.5 2.0 2.5 3.5 4.0 0.9 1.5 1.8 2.1 2.5 3.0 (1)认真分析信息A图中同周期元素第一电离能的变化规律，推断第三周期Na～Ar这几种元素中，Al的第一电离能的大小范围为________＜Al＜________(填元素符号)。

(2)信息A图中第一电离能最小的元素在周期表中的位置是________周期________族。

(3)根据对角线规则，Be、Al元素最高价氧化物对应水化物的性质相似，它们都具有________性，其中Be(OH)2显示这种性质的离子方程式是_______________

________________________________________________________________。

(4)通过分析电负性值的变化规律，确定Mg元素的电负性值的最小范围是______________________________________________________________。

(5)请归纳元素的电负性和金属性、非金属性的关系是__________________ ________________________________________________________________。

(6)从电负性角度，判断AlCl3是离子化合物还是共价化合物，说出理由并写出判断的方法：______________________________________________________ _________________________________________________________________。

解析

(1)由信息所给的图可以看出，同周期的ⅠA族元素的第一电离能最小，而第ⅢA族元素的第一电离能小于第ⅡA族元素的第一电离能，故Na＜Al＜Mg。(2)根据第一电离能的递变规律可以看出，图中所给元素中Rb的第一电离能最小，其在周期表中的位置为第五周期第ⅠA族。(3)根据对角线规则，Al(OH)3与Be(OH)2的性质相似，Be(OH)2应具有两性，根据Al(OH)3＋NaOH==NaAlO2＋2H2O，Al(OH)3＋3HCl==AlCl3＋3H2O可以类似地写出Be(OH)2与酸、碱反应的离子方程式。(4)根据电负性的递变规律：同周期元素，从左到右电负性逐渐增大，同主族元素从上到下电负性逐渐减小可知，在同周期中电负性Na＜Mg＜Al，在同主族中电负性Be＞Mg＞Ca，最小范围应为0.9～1.5。(5)因电负性可以用来衡量原子吸引电子能力的大小，所以电负性越大，原子吸引电子的能力越强，非金属性越强，反之金属性越强。(6)AlCl3中Al与Cl的电负性差值为1.5，根据信息，电负性差值若小于1.7，则形成共价键，所以AlCl3为共价化合物，离子化合物在熔融状态下以离子形式存在，可以导电，但共价化合物不能导电。

答案

(1)Na

Mg

(2)第五

第ⅠA 2－(3)两

Be(OH)2＋2H＋===Be2＋＋2H2O、Be(OH)2＋2OH－===BeO2＋2H2O

(4)0.9～1.5 (5)非金属性越强，电负性越大；金属性越强，电负性越小

(6)Al元素和Cl元素的电负性差值为1.5(＜1.7)，所以形成共价键，为共价化合物；判断方法：将氯化铝加热到熔融态，进行导电性实验，如果不导电，说明是共价化合物

【规律方法】

正确表述元素周期律

项目

原子核外

电子排布

原子半径

元素主要

化合价

原子得、失

电子能力

元素的第

一电离能

元素的电负性

元素金属性、非金属性

同周期(从左→右) 电子层数相同，最外层电子数逐渐增多，1→7(第一周期1→2) 逐渐减小(0族除外) 最高正价由＋1→＋7(O、F除外) 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

第一电离能呈增大的趋势

同主族(从上→下) 最外层电子数相同，电子层数递增

逐渐增大

最高正价＝主族序数(O、F除外)，非金属最低负价＝主族序数－8 得电子能力逐渐减弱，失电子能力逐渐增强

第一电离能逐渐减小

电负性逐渐增大

金属性逐渐减弱

非金属性逐渐增强

电负性逐渐减小

金属性逐渐增强

非金属性逐渐减弱

[试题分析] (2017·课标全国Ⅲ，35)研究发现，在CO2低压合成甲醇反应(CO2＋3H2===CH3OH＋H2O)中，Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。回答下列问题：

(1)Co基态原子核外电子排布式为_______________________________。

元素Mn与O中，第一电离能较大的是________，基态原子核外未成对电子数较多的是________。

(2)CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为________和________。

(3)在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为_________________________________________________________________，

原因是_________________________________________________________。

(4)硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料，Mn(NO3)2中的化学键除了σ键外，还

存在________。

(5)MgO具有NaCl型结构(如图)，其中阴离子采用面心立方最密堆积方式，X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a＝0.420 nm，则r(O2－)为________nm。MnO也属于NaCl型结构，晶胞参数为a′＝0.448 nm，则r(Mn2＋)为________nm。

解题思路：

我的答案：

考查意图：考查物质结构的有关知识。物质结构包括原子结构(原子核外电子排布、原子的杂化方式、元素电负性大小比较、元素金属性、非金属性的强弱等)、分子结构(化学键、分子的电子式、结构式、结构简式的书写、化学式的种类、官能团等)、晶体结构(晶体类型的判断、物质熔、沸点的高低、影响因素、晶体的密度、均摊方法的应用等)。

本题难度适中，抽样统计难度为0.47。

解题思路：(1)Co为27号元素，Co的基态原子核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2；金属性越强，第一电离能越小，而金属性：Mn＞O，故第一电离能较大的为O。Mn原子的价电子排布式为3d54s2，根据洪特规则，有5个未成对电子，而O原子的价电子排布式为2s22p4，仅有2个未成对电子，故基态原子核外未成对电子数较多的是Mn；

(2)根据价层电子对互斥理论，CO2中C原子价层电子对数为2，为sp杂化，而CH3OH中C原子的价层电子对数为4，为sp3杂化；

(3)影响分子晶体沸点的因素有范德华力和氢键，H2O与CH3OH均为极性分子，H2O中氢键比甲醇多，故H2O的沸点高，CO2与H2均为非极性分子，CO2相对分子质量较大，范德华力大，沸点更高。

－(4)Mn(NO3)2为离子化合物，Mn2＋

与NO－3之间是离子键，根据NO3的结构式，N与O之间存在双键，故除了σ键还存在π键；

(5)由题意知在MgO中，阴离子作面心立方堆积，氧离子沿晶胞的面对角线方向2接触，所以2a＝2r(O2－)，r(O2－)＝0.148 nm；MnO的晶胞参数比MgO更大，

说明阴离子之间不再接触，阴阳离子沿坐标轴方向接触，故2[r(Mn2＋)＋r(O2－)]＝a'，r(Mn2＋)＝0.076 nm。

正确答案：(1)1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2

O

Mn

(2)sp

sp3

(3)H2O>CH3OH>CO2>H2

水含氢键比甲醇中多；CO2与H2均为非极性分子，CO2相对分子质量较大，范德华力大

(4)离子键、π键

(5)0.148

0.076 [真题演练] 1．[2016·全国卷Ⅰ，37(1)]基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar]________，有________个未成对电子。

答案

3d104s24p2

2 2．[2016·全国卷Ⅱ，37(1)]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________。

答案

[Ar]3d84s2

2 3．[2015·江苏，21(A)(1)节选]Cr3＋基态核外电子排布式为

_________________________________________________________________。

答案

1s22s22p63p23p63d3或[Ar]3d3

4．[2015·福建理综，31(3)①]基态Ni原子的电子排布式为______________，该元素位于元素周期表中第________族。

答案

1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2

Ⅷ

5．[2015·全国卷Ⅰ，37(1)]处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用________形象化描述。在基态14C原子中，核外存在________对自旋相反的电子。

答案

电子云

2 6．[2015·安徽理综，25(1)(2)](1)Si位于元素周期表第________周期第________族。

(2)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。

答案

(1)三

ⅣA

(2)1s22s22p3

1 7．[2017·江苏化学]Fe3＋基态核外电子排布式为________。

答案

[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5

8．[2014·新课标全国卷Ⅰ，37(2)]基态Fe原子有________个未成对电子。Fe3＋的电子排布式为________。可用硫氰化钾检验Fe3＋，形成的配合物的颜色为________。

解析

基态Fe原子的核外电子排布式为[Ar]3d64s2，其中3d轨道有4个轨道未充满，含有4个未成对电子。Fe原子失去4s轨道的2个电子和3d轨道的1个电子形成Fe3＋，则其电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5。检验Fe3＋时，Fe3＋与SCN－形成配合物而使溶液显红色。

答案

4

1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5

红色

9．[2016·全国卷Ⅱ，37(3)]单质铜及镍都是由__________键形成的晶体；元素铜与镍的第二电离能分别为：ICu＝1 958 kJ·mol－1、INi＝1 753 kJ·mol－1，ICu＞INi的原因是________________________________________________________。

答案

金属

铜失去的是全充满的3d10电子，镍失去的是4s1电子

10．[2015·福建理综，31(1)]CH4和CO2所含的三种元素电负性从小到大的顺序为______________________________________________________________。

答案

H、C、O 11．[2014·新课标全国卷Ⅱ，37(1)改编]在N、O、S中第一电离能最大的是________。

答案

N 揭秘：考查视角主要有：①电子排布式、价层电子排布式、价层电子排布图。②基态原子电子云形状(主要考查球形和哑铃形)。③不同运动状态、能级、能层、轨道数等。④第一电离能、电负性大小比较。

一、选择题

1．(2018·潍坊模拟)下列说法正确的是(

) A．原子核外电子排布式为1s2的原子与原子核外电子排布式为1s22s2的原子化学性质相似

B．Fe3＋的最外层电子排布式为3s23p63d5

C．基态铜原子价电子的轨道表示式：

D．基态碳原子价电子的轨道表示式：

解析

核外电子排布式为1s2的原子是He，核外电子排布式为1s22s2的原子为Be，He是稀有气体元素，Be是金属元素，显然化学性质不相似，A项错误；Fe的价电子排布式为3d64s2，Fe失去3个电子变成Fe3＋时，最外层电子排布式为3s23p63d5，B项正确；基态铜原子价电子的轨道表示式应该为，C项错误；基态碳原子价电子的轨道表示式为答案

B 2．已知下列元素的原子半径

原子

，D项错误。

N 0.75 S 1.02 O 0.74 Si 1.17 半径(10－10 m) 根据以上数据，磷原子的半径(10－10 m)可能是(

) A．0.80

C．1.20

B．1.10 D．0.70 解析

根据元素周期表的规律，同一周期，由左到右原子半径逐渐减小，同一主族，由上到下原子半径逐渐增大，则磷的半径应比硫的半径大，比硅的半径小，答案选B。

答案

B 3．下表中是A、B、C、D、E五种短周期元素的某些性质，下列判断正确的是(

) 元素

最低化合价

电负性

A －4 2.5 B －2 2.5 C －1 3.0 D －2 3.5 E －1 4.0 A.C、D、E的氢化物的稳定性：C＞D＞E

B．元素A的原子最外层轨道中无自旋状态相同的电子

C．元素B、C之间不可能形成化合物

D．与元素B同周期且第一电离能最小的元素的单质能与H2O发生置换反应

解析

根据电负性和最低化合价，推知A为C元素、B为S元素、C为Cl元素、D为O元素、E为F元素。A项，C、D、E的氢化物分别为HCl、H2O、HF，稳定性：HF＞H2O＞HCl；B项，元素A的原子最外层电子排布式为2s22p2，2p2上的两个电子分占两个原子轨道，且自旋状态相同；C项，S的最外层有6个电子，Cl的最外层有7个电子，它们之间可形成S2Cl2等化合物；D项，Na能与H2O发生置换反应生成NaOH和H2。

答案

D 4．下列说法中正确的是(

) A．所有非金属元素都分布在p区

B．最外层电子数为2的元素都分布在s区

C．元素周期表中第ⅢB族到第ⅡB族10个纵行的元素都是金属元素

D．同一主族元素从上到下，金属性呈周期性变化

解析

非金属元素中氢在s区，其余非金属元素均分布在p区，A项错误；最外层电子数为2的元素可能在s区(如Mg)、p区(如He)或d区(如Ti、Fe)等，B项错误；同主族元素从上到下，金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱，属递变性质而不是周期性变化，D项错误。

答案

C 5．某元素基态原子的价电子排布式为3d54s2，则下列说法不正确的是(

) A．该元素为Mn元素

B．该元素原子核外有4个能层

C．该元素原子最外层共有7个电子

D．该元素属于d区元素

答案

C 6．(2017·衡水检测)元素的基态原子的核外电子排布式如下：①1s22s22p63s23p4；②1s22s22p63s23p3；③1s22s22p5。则下列有关比较正确的是(

) A．第一电离能：③＞②＞①

B．原子半径：③＞②＞①

C．电负性：③＞②＞①

D．最高正化合价：③＞②＞①

答案

A 7．原子核外电子填充在6个轨道上的元素有(

) A．1种

C．3种

B．2种

D．4种

解析

此元素可能的排布式为1s22s22p63s1或1s22s22p63s2，所以B正确，选B。

答案

B 8．(2017·济南一中期末)下列各项叙述中，正确的是(

) A．镁原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2时，原子释放能量，由基态转化成激发态

B．价电子排布为5s25p1的元素位于第五周期第ⅠA族，是s区元素

C．所有原子任一能层的s电子云轮廓图都是球形，但球的半径大小不同

D．24Cr原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d44s2

解析

A项镁原子由基态转化为激发态，要吸收能量；价电子排布为5s25p1的元素位于第五周期ⅢA族，是p区元素；原子轨道处于全空、全满或半充满状态时，能量最低，故24Cr原子的核外电子排布式应是1s22s22p63s23p63d54s1。

答案

C 9．下表列出了某短周期元素R的各级电离能数据(用I1、I2……表示，单位为kJ·mol－1)。

R

I1

740 I2

1 500 I3

7 700 I4

10 500 ……

……

下列关于元素R的判断中一定正确的是(

) A．R的最高正价为＋3价

B．R元素位于元素周期表中第ⅡA族

C．R元素的原子最外层共有4个电子

D．R元素基态原子的电子排布式为1s22s2

解析

由表示数据I3≫I2知其最高正价为＋2价，R元素位于第ⅡA族，最外层

有2个电子，R不一定是Be元素。

答案

B 10．下列表示氮原子结构的化学用语中，对核外电子运动状态描述正确且能据此确定电子的能级的是(

)

答案

C 二、填空题

11．有四种前四周期的元素，它们的结构、性质等信息如下表所述：

元素

A B C D 结构、性质等信息

是应用最广泛的金属

是第三周期元素，其最高价氧化物的水化物呈两性

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元素在周期表中第________族。

(3)C的基态原子的轨道表示式为________，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。

(4)C的同周期元素中第一电离能小于C的非金属元素有________种。

(5)B的最高价氧化物对应的水化物与NaOH溶液反应的化学方程式为______________________________________________________________。

与D的氢化物的水溶液反应的化学方程式为__________________________ ________________________________________________________________。

解析

根据题中信息可推出：A为Fe，B为Al，C为N，D为Cl。

(1)A为Fe，其核外电子排布式为

1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2。

(2)B为Al，其在元素周期表中的位置为第ⅢA族。

(3)C为N，其基态原子的轨道表示式为成对电子，能量最高的为2p轨道上的电子。

，其中有3个未(4)第二周期元素中非金属元素有B、C、N、O、F、Ne，其中第一电离能小于氮元素的有B、C、O三种元素。

(5)本题考查Al(OH)3与NaOH和HCl反应的化学方程式，Al(OH)3＋NaOH===Na[Al(OH)4]，Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2O。

答案

(1)1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2

(2)ⅢA

(3)

(4)3

3

2p (5)NaOH＋Al(OH)3===NaAlO2＋2H2O 3HCl＋Al(OH)3===AlCl3＋3H2O 12．(2018·唐山一模)自然界中存在大量的金属元素，其中钠、镁、铁、铜等在工农业生产中有着广泛的应用。

(1)请写出Cu的基态原子核外电子排布式________。

(2)金属A的原子只有3个电子层，其第一至第四电离能如下表：

电离能/(kJ·mol－1) A I1

932 I2

1 821 I3

15 390 I4

21 771 则A原子的价电子排布式为________。

(3)合成氨工业中，原料气(N2、H2及少量CO、NH3的混合气)在进入合成塔前常用醋酸二氨合铜(Ⅰ)溶液来吸收原料气体中的CO(Ac－代表CH3COO－)，其反应是：

[Cu(NH3)2]Ac＋CO＋NH3[Cu(NH3)3CO]Ac[醋酸羰基三氨合铜(Ⅰ)]

ΔH＜0 ①C、N、O三种元素的第一电离能由小到大的顺序为________。

②配合物[Cu(NH3)3CO]Ac的中心原子的配位数为________。

③在一定条件下NH3与CO2能合成尿素[CO(NH2)2]，尿素中C原子和N原子轨道的杂化类型分别为________；1 mol尿素分子中，σ键的数目为________NA。

(4)NaCl和MgO都是离子化合物，NaCl的熔点为801.3 ℃，MgO的熔点高达2 800 ℃。造成两种晶体熔点差距的主要原因是________。

解析

(1)基态Cu核外有29个电子，电子排布式为[Ar]3d104s1。(2)I3突变，说明第三个电子很难失去，故最外层有2个电子，价电子排布式为3s2。(3)①同周期元素从左到右第一电离能逐渐增大，但第ⅤA族元素反常，故C、N、O的第一电离能：C＜O＜N。②配合物[Cu(NH3)3CO]Ac的配体为NH3、CO，中心原子的配位数为4。③尿素中C原子形成1个双键、2个单键，无孤电子对，杂化类型为sp2，N原子形成3个单键，有一对孤对电子，杂化类型为sp3。1 mol尿素分子中，σ键的数目为7NA。(4)MgO晶体所含离子半径小，电荷数多，晶格能大，熔点高。

答案

(1)[Ar]3d104s1或1s22s22p63s23p63d104s1

(2)3s2

(3)①C＜O＜N

②4

③sp2、sp3

7 (4)MgO晶体所含离子半径小，电荷数多，晶格能大

13．W、X、Y、Z、N是短周期元素，它们的核电荷数依次增大。

元素

W X Y Z N 元素性质或原子结构

原子核内无中子

非金属元素，原子核外s能级上的电子总数与p能级上的电子总数相等

元素的离子半径在该周期中最小

原子核外p能级上的电子总数比s能级上的电子总数多2 最外层电子数比次外层电子数少1 (1)W单质的化学式为________，Z元素原子核外有________个原子轨道填充了电子。

(2)Y、Z和N三种元素第一电离能由大到小的顺序为________(填元素符号)。

(3)X与Z两元素的电负性较大的是________(填元素符号)。

(4)Z元素原子共有________种不同运动状态的电子。

解析

原子核内无中子的元素是氢元素；非金属元素原子核外s能级电子数与p能级电子数相等的是1s22s22p4(氧元素)；元素的离子半径在该周期中最小的是Al3＋，原子核外s能级电子数比p能级电子数少2的是1s22s22p63s23p2(硅元素)；最外层电子数比次外层电子数少1的是氯元素。核外有多少个电子就有多少种不同的运动状态。

答案

(1)H2

8

(2)Cl＞Si＞Al

(3)O

(4)14 14．(2017·渭南模拟)下表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别代表一种化学元素。试回答下列问题：

(1)元素p为26号元素，请写出其基态原子电子排布式

______________________________________________________________。

(2)d与a反应的产物的分子中，中心原子的杂化形式为

_______________________________________________________________。

(3)h的单质在空气中燃烧发出耀眼的白光，请用原子结构的知识解释发光的原因：__________________________________________________________________ _________________________________________________________________。

(4)o、p两元素的部分电离能数据列于下表：

元素

I1

电离能/kJ·mol－1

I2

I3

o 717 1 509 3 248 p 759 1 561 2 957 比较两元素的I2、I3可知，气态o2＋再失去一个电子比气态p2＋再失去一个电子难。对此，你的解释是_______________________________________________。

(5)表中所列的某主族元素的电离能情况如图所示，则该元素是________(填元素符号)。

解析

(1)第26号元素基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。

(2)d为氮元素，a为氢元素，二者形成的NH3中氮原子的杂化形式为sp3。

(3)h为镁元素，镁单质在空气中燃烧发出耀眼的白光，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。

(4)o元素为Mn，其基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，o2＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，其3d能级为半充满结构，相对比较稳定，当其失去第三个电子时比较困难，而p2＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d6，其3d能级再失去一个电子即为半充满结构，形成相对比较稳定的结构，故其失去第3个电子比较容易。

(5)由图可知，该元素的电离能I4远大于I3，故为ⅢA族元素，表中所列元素只有i属于第ⅢA族，故该元素为Al。

答案

(1)1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2

(2)sp3

(3)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

(4)Mn2的3d轨道为半满＋状态，比较稳定

(5)Al 15．(2017·吴忠模拟)A、B、C、D、E、F六种短周期元素，原子序数依次增大；A、B的阴离子与C、D的阳离子的电子排布式均为1s22s22p6，A原子核外有2个未成对电子，C单质可与热水反应但不能与冷水反应；E、F原子在基态时填充电子的轨道数有9个，且E原子核外有3个未成对电子，F能与A形成相同价态的阴离子，且离子半径A小于F。用元素符号回答下列问题：

(1)上述六种元素中，________元素的第一电离能最大，理由是____________________________________________________。

(2)C、D元素的第一电离能较大的是________，原因是________________ ______________________________________________________。

(3)六种元素按电负性从小到大排列顺序是________。

(4)C、D、E、F元素形成的最高价氧化物中属于离子化合物的是________，属于共价化合物的是________。

解析

A、B的阴离子与C、D的阳离子的电子排布式均为1s22s22p6，A、B在第二周期，A原子核外有2个未成对电子，是氧元素，B只能为氟元素；C、D在第三周期，C单质可与热水反应但不能与冷水反应，为镁元素，D只能是铝元素。E原子在基态时填充电子的轨道数有9个，且E原子核外有3个未成对电子，是磷元素。F能与A形成相同价态的阴离子，且离子半径A小于F，为硫元素。

答案

(1)F

其最外层有7个电子且原子半径小，容易得电子，不容易失去子

(2)Mg

Mg最外层3s轨道全满，3p轨道全空，能量最低

(3)Mg＜Al＜P＜S＜O＜F (4)MgO、Al2O3

P2O5、SO3