归纳与整理优秀教案

第1节

原子结构

·1考点一，原子核外电子排布

1．能层、能级、原子轨道和容纳电子数之间的关系

2.原子轨道的形状和能量高低

(1)轨道形状

①s电子的原子轨道呈球形。

②p电子的原子轨道呈哑铃形。

(2)能量高低

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同一能层内形状相同而伸展方向不同的原子轨道的能量相等，如npx、npy、npz轨道的能量相等。

3．原子核外电子的排布规律

(1)三个原理

①能量最低原理：原子的核外电子排布遵循构造原理，使整个原子的能量处于最低状态。构造原理示意图：

②泡利原理：在一个原子轨道里最多只能容纳

2个电子，而且自旋方向相反。

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单独占据一个轨道，而且自旋方向相同。

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的基态原子电子排布式为

1s22s22p63s23p63d54s1，而不是1s22s22p63s23p63d44s2。

思考：Mn的电子排布式能否书写为1s22s22p63s23p64s23d5?

提示：不能。当出现d能级时，虽然电子按ns、(n－1)d、np的顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把(n－1)d放在ns前，如Mn：1s22s22p63s23p63d54s2正确，Mn：1s22s22p63s23p64s23d5错误。

(2)基态原子核外电子排布的表示方法

以硫原子为表示方法

例

1s22s22p63s23电子排布式

简化电子排布式

电子排布图

(轨道表示式) 价电子排布式

4．电子的跃迁与原子光谱

(1)电子的跃迁

①基态→激发态：

当基态原子的电子吸收能量后，会从低能级跃迁到较高能级，变成激发态原子。

②激发态→基态：

激发态原子的电子从较高能级跃迁到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，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。

3s23p4

p4

[Ne]3s23p4

重点突破核外电子排布

问题1

核外电子排布的4种表示方法

(1)电子排布式

按电子排入各电子层中各能级的先后顺序，用能级符号依次写出各能级中的电子数，同时注意特例。如Cu：1s22s22p63s23p63d104s1。

(2)简化电子排布式

用“[稀有气体]＋价层电子”的形式表示。如Cu：[Ar]3d104s1。

(3)电子排布图(轨道表示式) 用方框(或圆圈)表示原子轨道，用“↑”或“↓”表示自旋状态不同的电子，按排入各电子层中各能级的先后顺序和在轨道中的排布情况书写。如：

(4)原子结构示意图

如S的原子结构示意图为

[对点练]

按要求用三种化学用语表示基态铁原子和三价铁离子，并回答问题。

表示方法

原子(或离子)结构示意图

电子排布式

电子排布图

Fe

Fe3

＋

铁原子最外层电子数为________，铁在发生化学反应时，参加反应的电子可能是________________________________________________________________________。

写出Fe2的核外电子排布式___________________________________，

＋并用核外电子排布的相关规则解释Fe3较Fe2更稳定的原因_____________。

＋＋答案：

1s22s22p63s23p63d64s2

1s22s22p63s23p63d5

2

4s上的2个电子和3d上的1个电子

1s22s22p63s23p63d6(或[Ar]3d6) Fe价层电子的电子排布式为3d64s2，Fe3价层电子的电子排布式为3d5，Fe2价层电子＋＋的电子排布式为3d6。根据“能量相同的轨道处于全空、全满和半满时能量最低”的原则，3d5处于半满状态，结构更为稳定，所以Fe3较Fe2更为稳定

＋＋

角度一

核外电子排布的表示方法

1．高考组合题

(1)(2015·新课标全国卷Ⅰ节选)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。

(2)(2014·新课标全国卷Ⅰ节选)基态Fe原子有________个未成对电子。Fe3＋的电子排布式为________________________________________________________________________。

(3)(2014·福建高考节选)基态硼原子的电子排布式为______________。

(4)(2014·安徽高考节选)(1)Na位于元素周期表第________周期第________族；S的基态原子核外有________个未成对电子；Si的基态

原子核外电子排布式为______________。

(5)(2013·新课标全国卷Ⅰ节选)基态Si原子中，电子占据的最高能层符号为________，该能层具有的原子轨道数为________、电子数为________。

(6)(2013·新课标全国卷Ⅱ节选)Ni2＋的价电子排布图为____________。

(7)(2012·新课标全国卷节选)Se原子序数为________，其核外M层电子的排布式为________________。

(8)(2012·江苏高考节选)Mn2＋基态的电子排布式可表示为________________。

2．下列表示钠原子的式子中能反映能级差别和电子自旋状态的是(

) A.

B．2311Na C．1s22s22p63s1

D.3．下列叙述正确的是(

) A．[Ar] 3d64s2是基态原子的电子排布式

B．Cr原子的电子排布式：1s22s22p63s23p64s13d5

C．Cu原子的价电子排布式是3d94s2

D．C原子的轨道表示式是

。角度二

根据核外电子排布推断元素

4．(2016·长治模拟)下列各组表述中，两个原子不属于同种元素原子的是(

)

A．3p能级有一个空轨道的基态原子和核外电子的排布式为1s22s22p63s23p2的原子

B．2p能级无空轨道且有一个未成对电子的基态原子和原子的价层电子排布式为2s22p5的原子

C．M层全充满而N层为4s2的原子和核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2的原子

1D．最外层电子数是核外电子总数

5

的原子和最外层电子排布式为4s24p5的原子

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－1价离子和C元素的＋1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＋3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nsnnpn＋1，则n＝________；原子中能量最高的是________电子。

考点一答案

高考组合答案：(1)电子云

2 (2)4 1s22s22p63s23p63d5(或[Ar]3d5) (3)1s22s22p1

(4)三

ⅠA 2 1s22s22p63s23p2

(5)M 9 4 (6)

(7)34 3s23p63d10

(8)1s22s22p63s23p63d5(或[Ar]3d5) 2D

3AB

4C

5答案：(1)C或O (2)Cl K (3)Fe 1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2) (4)Cu 1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1) (5)2 2p

考点2．原子结构与元素周期表的关系

(1)原子结构与元素周期表的关系

每周期第一种每周期第一种元素

元素

周

期

电子

层数

原子

序数

二

三

四

五

2 3 4 5 3 11 19 37 基态原子的

电子排布式

[He]2s1

[Ne]3s1

[Ar]4s1

[Kr]5s1

10 18 36 54 1s22s22p6

1s22s22p63s23p6

1s22s22p63s23p63d104s24p6

1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6

1s22s22p63s23p63d104s24p6486 d104f145s25p65d106s26p6

原子

序数

基态原子的

电子排布式

六

6 55 [Xe]6s1

(2)各族元素的价电子排布特点

①主族：

主族

价电子排

布特点

ns1

ns2

ns2np1

ns2np2

ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA

主族

价电子排

布特点

ⅤA ⅥA ⅦA

ns2np3

ns2np4

ns2np5

②0族：He：1s2；其他：ns2np6。

③过渡元素(副族和第Ⅷ族)：(n－1)d1～10ns1～2。

(3)元素周期表的分区与价电子排布的关系

①元素周期表的分区：

②各区元素价电子排布特点：

分区

s区

p区

d区

ds区

f区

2.元素周期律

(1)第一电离能

①概念：气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离价电子排布

ns1～2

ns2np1～6(除He外) (n－1)d1～9ns1～2(除钯外) (n－1)d10ns1～2

(n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2

子所需要的最低能量。

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，总体呈现从左到右逐渐增大的变化趋势。

b．同族元素：从上到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应用：

a．判断元素金属性的强弱

电离能越小，金属越容易失去电子，金属性越强；反之越弱。

b．判断元素的化合价

如果某元素的In＋1≫In，则该元素的常见化合价为＋n，如钠元素I2≫I1，所以钠元素的化合价为＋1。

c．判断核外电子的分层排布情况

多电子原子中，元素的各级电离能逐渐增大，有一定的规律性。当电离能的变化出现突跃时，电子层数就可能发生变化。

d．反映元素原子的核外电子排布特点

同周期元素从左向右，元素的第一电离能并不是逐渐增大的，当元素的核外电子排布是全空、半充满和全充满状态时，第一电离能就会反常的大。

(2)电负性

①概念：用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。电负性越大的原子，对键合电子的吸引力越大。

②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。

在元素周期表中，同周期从左到右，元素的电负性逐渐增大，同主族从上到下，元素的电负性逐渐减小。

③应用：

3．原子结构与元素性质的递变规律

4.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：

（练习）角度一

电离能及其应用

1．(2016·曲靖模拟)已知X、Y是主族元素，I为电离能，单位是kJ·mol－1。请根据表中所列数据判断，下列说法错误的是(

) 元素

X Y I1

I2

I3

I4

500 4 600 6 900 9 500 580 1 820 2 750 11 600 A. 元素X的常见化合价是＋1价

B．元素Y是第ⅢA族元素

C．元素X与氯形成化合物时，化学式可能是XCl D．若元素Y处于第三周期，它可与冷水剧烈反应

2．下列关于元素第一电离能的说法不正确的是(

) A．钾元素的第一电离能小于钠元素的第一电离能，故钾的活泼性强于钠

B．因同周期元素的原子半径从左到右逐渐减小，故第一电离能依次增大

C．最外层电子排布为ns2np6(若只有K层时为1s2)的原子，第一电离能较大

D．对于同一元素而言，原子的电离能I1

3．(2016·长春质检)A、B均为短周期元素。依据表中数据，回答问题：

电离能/kJ·mol1

－I1

932 738 I2

1 821 1 451 I3

15 390 7 733 I4

21 771 10 540 A B 写出A原子的核外电子排布图________________，Al原子的第一电离能______________(填：“大于”、“小于”或“等于”)738 kJ·mol－1，原因是_______________________________________________________________________ 4．根据表中所列五种元素的第一至第四电离能数据(单位：kJ·mol1)，回答下列问题：

－

元素代号

Q R I1

2 080 500 I2

4 000 4 600 I3

6 100 6 900 I4

9 400 9 500

S T U 740 580 420 1 500 1 800 3 100 7 700 2 700 4 400 10 500 11 600 5 900 (1)在元素周期表中，最可能处于同一族的是________(填字母，下同)。

A．Q和R

B．S和T

C．T和U D．R和T

E．R和U (2)下列离子的氧化性最弱的是________。

A．S2

B．R2

C．T3

D．U

＋＋＋＋(3)下列元素中，化学性质和物理性质最像Q元素的是________。

A．硼

B．铍

C．氦

D．氢

(4)每种元素都出现相邻两个电离能的数据相差较大的情况，这一事实从一个侧面说明：________________________________________________________________________，

如果U元素是短周期元素，你估计它的第2次电离能突跃数据将发生在失去第________个电子时。

(5)如果R、S、T是同周期的三种主族元素，则它们的原子序数由小到大的顺序是____________，其中________元素的第一电离能异常高的原因是

______________________________________________________________________。

角度二

电负性及其应用

5．(2013·山东高考节选)下列曲线表示卤族元素某种性质随核电荷数的变化趋势，正确的是(

)

6．电负性的大小也可以作为判断元素金属性和非金属性强弱的尺度。下列关于电负性的变化规律正确的是(

)

A．同周期从左到右，元素的电负性逐渐变大

B．同主族从上到下，元素的电负性逐渐变大

C．电负性越大，金属性越强

D．电负性越小，非金属性越强

7．如表所示：

元素符号

电负性值

元素符号

电负性值

Li 0.98 Na 0.93 Be 1.57 Al 1.61 B 2.04 Si 1.90 C 2.55 P 2.19 O 3.44 S 2.58 F 3.98 Cl 3.16 (1)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，它们都具有两性，其中Be(OH)2显示这种性质的离子方程式是___________________________。

(2)通过分析电负性值变化规律，确定Mg元素电负性值的最小范围___________。

(3)请归纳元素的电负性和金属、非金属的关系：

________________________________________________________________________。

(4)从电负性角度，判断AlCl3是离子化合物还是共价化合物？请说明理由，并设计一个实验方案证明上述所得结论。

________________________________________________________________________。

角度三

位—构—性的关系与元素推断

8．过渡元素及其化合物的应用研究是目前科学研究的前沿之一。请回答下列问题：

(1)原子序数小于36的过渡元素A和B，在元素周期表中位于同一族，且原子序数B比A多1，基态B原子中含有三个未成对电子。B元素在元素周期表中的位置为___________________，A2在基态时的价层电子排布式为____________，元素A具有变价，＋其中较稳定的价态是________，原因是_______________________________。

(2)过渡金属离子与水分子形成的配合物是否有颜色，与其d轨道电子排布有关。一般而言，为d0或d10排布时，无颜色；为d1～d9排布时，有颜色，如[Co(H2O)6]2显粉红色。＋据此判断，[Mn(H2O)6]2________(填“有”或“无”)颜色。

＋答案：(1)第四周期第Ⅷ族

3d6

＋3

Fe3的价层电子排布式为3d5,3d轨道处于半充满＋状态，其他轨道处于全充满状态，此时能量最低

(2)有

9．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__________。

考点2，答案，1D 小于

4答案：(1)E (2)D (3)C

(4)电子分层排布，各能层能量不同

10 (5)R

5A

6A 7答案：(1)Be(OH)2＋2H＋===Be2＋＋2H2O，

－Be(OH)2＋2OH－===BeO22＋2H2O

2B

3答案：

(2)0.93～1.57 (3)金属性越强，电负性越小；非金属性越强，电负性越大

(4)Al元素和Cl元素的电负性差值为1.55<1.7，所以形成共价键，为共价化合物。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

8答案：(1)第四周期第Ⅷ族

3d6

＋3 Fe3＋的价层电子排布式为3d5,3d轨道处于半充满状态，其他轨道处于全充满状态，此时能量最低

(2)有

9答案：(1)F 其最外层有7个电子且原子半径小，容易得电子，不容易失电子

(2)Mg Mg最外层3s轨道全满，3p全空，能量最低

(3)Mg

P2O5、SO3

高考真题

[全

国

卷] 1．(2015·新课标全国卷Ⅱ节选)O、Na、P、Cl四种元素中电负性最大的是________(填元素符号)，其中P原子的核外电子排布式为____________________________。

解析：O、Na、P和Cl四种元素中，O元素的电负性最大。P原子核外有15个电子，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p3(或[Ne]3s23p3)。

答案：O

1s22s22p63s23p3(或[Ne]3s23p3) 2．(2014·新课标全国卷Ⅱ节选)周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序数依次增大。a的核外电子总数与其周期数相同，b的价电子层中的未成对电子有3个，c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，d与c同族；e的最外层只有1个电子，但次外层有18个电子。

回答下列问题：b、c、d中第一电离能最大的是________(填元素符号)，e的价层电子轨道示意图为______________________________________________________。

答案：N

3．(2013·新课标全国卷Ⅱ节选)前四周期原子序数依次增大的元素A、B、C、D中，A和B的价电子层中未成对电子均只有1个，并且A和B的电子数相差为8；与B位于同一周期的C和D，它们价电子层中的未成对电子数分别为4和2，且原子序数相差为2。

回答下列问题：

(1)D2的价层电子排布图为________________。

＋－＋(2)四种元素中第一电离能最小的是________，电负性最大的是________(填元素符号)。

解析：由题目信息可以推出：A为F，B为K，C为Fe，D为Ni。(1)D2的价电子排布＋图为

。

(2)K的4s轨道只有1个电子，失电子能力比较强，铁元素的4s轨道有2个电子，3d轨道有6个电子，镍元素的4s轨道有2个电子，3d轨道有8个电子，故这四种元素中第一电离能最小的元素是K；一般来说，元素的非金属性越强，电负性就越大，所以这四种元素中电负性最大的元素是F。

答案：(1)

(2)K

F 4．(2012·新课标全国卷节选)原子的第一电离能是指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，O、S、Se原子的第一电离能由大到小的顺序为________________。

答案：O>S>Se [地

方

卷] 5．(2015·福建高考)科学家正在研究温室气体CH4和CO2的转化和利用。

(1)CH4和CO2所含的三种元素电负性从小到大的顺序为________________。

(2)基态Ni原子的电子排布式为________________，该元素位于元素周期表的第________族。

答案：(1)H、C、O

(2)1s22s22p63s23p63d84s2(或[Ar]3d84s2)

Ⅷ

6．(2014·安徽高考节选)Na、Cu、O、Si、S、Cl是常见的六种元素。

(1)Na位于元素周期表第________周期第________族；S的基态原子核外有________个未成对电子；Si的基态原子核外电子排布式为__________________________________。

(2)用“>”或“<”填空：

第一电离能

Si____S 离子半径

O2____Na

－＋熔点

NaCl____Si 酸性

H2SO4____HClO4

答案：(1)三

ⅠA

2

1s22s22p63s23p2

(2)<

>

<

<