2022年高考化学一轮复习第12章第53讲　原子结构与性质_05高考化学_新高考复习资料_2022年新高考资料_2022年一轮复习各版本_1.高考化学2022年一轮复习通用版

第 53 讲 原子结构与性质 复习目标 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、价电子的排布式和电子排布图。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 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核外电子分成不同的能 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 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 球形 1 p 哑铃形 3 特别提醒 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p、p、p，它们具有相同的能量；第三能层(M)，有s、p、d三种能级。 x y z 2．基态原子的核外电子排布 (1)能量最低原理：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： 注意 所有电子排布规则都需要满足能量最低原理。 (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轨道上的电子排布图为 ，不能表示为 。 (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，且自 旋状态相同，如 2p3 的电子排布图为 ，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 Cr的基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1。 24 3．基态原子核外电子排布的表示方法 表示方法 以硫原子为例 电子排布式 1s22s22p63s23p4 简化电子排布式 [Ne]3s23p4 电子排布图 价电子排布式 3s23p4 4.电子的跃迁与原子光谱 (1)电子的跃迁(2)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。 (1)2p和3p轨道形状均为哑铃形，能量也相等(×) 错因： 3p 轨道能量大于 2p 轨道能量 。 (2)2p、2p、2p 的能量相等(√) x y z (3)p轨道的能量一定比s轨道的能量高(×) 错因： 2p 轨道能量小于 3s 轨道能量 。 (4)2s2的电子排布图为 (×) 错因：违背了泡利原理。 (5)2p3的电子排布图为 (×) 错因：违背了洪特规则。 题组一 电子排布式、电子排布图的规范书写与应用 1．写出下列原子或离子的①电子排布式、②价电子排布图、③电子占的原子轨道数、④未 成对电子数。 (1)N：①________________，②_______________________________________， ③____________________，④__________________________________________。 (2)Cl：①________________，②_________________________________________， ③____________________，④_____________________________________________。 (3)Fe2＋：①____________，②_____________________________________________， ③____________________，④______________________________________________。 (4)Cu：①______________，②______________________________________________， ③____________________，④_______________________________________________。 (5)Se：①______________，②______________________________________________， ③____________________，④_______________________________________________。 (6)Br－：①____________，②___________________________________________________， ③____________________，④____________________________________________________。答案 (1)①1s22s22p3 ② ③5 ④3 (2)①1s22s22p63s23p5(或[Ne]3s23p5) ② ③9 ④1 (3)①1s22s22p63s23p63d6(或[Ar]3d6) ② ③14 ④4 (4)①1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1) ② ③15 ④1 (5)①1s22s22p63s23p63d104s24p4(或[Ar]3d104s24p4) ② ③18 ④2 (6)①1s22s22p63s23p63d104s24p6(或[Ar]3d104s24p6) ② ③18 ④0 2．按要求书写电子排布式或电子排布图。 (1)基态Cr3＋的核外电子排布式为_________________________________________________。 (2)基态Mn2＋的核外电子排布式为________________________________________________。 (3)基态钒原子的价电子排布图为_________________________________________________。 (4)基态镓(Ga)原子的电子排布式为________________________________________________。 (5)基态Ni2＋的价电子排布图为___________________________________________________。 答案 (1)1s22s22p63s23p63d3(或[Ar]3d3) (2)1s22s22p63s23p63d5(或[Ar]3d5) (3) (4)1s22s22p63s23p63d104s24p1(或[Ar]3d104s24p1) (5) 核外电子排布常见错误 (1)在写基态原子的电子排布图时，常出现以下错误：① (违反能量最低原理) ② (违反泡利原理) ③ (违反洪特规则) ④ (违反洪特规则) (2)当出现d轨道时，虽然电子按ns、(n－1)d、np的顺序填充，但在书写电子排布式时，仍 把(n－1)d放在ns前，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2，而失电子时，却先失4s轨道上的电子， 如Fe3＋：1s22s22p63s23p63d5。 (3)注意比较原子核外电子排布式、简化电子排布式、价电子排布式的区别与联系。如 Cu的 电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1；简化电子排布式：[Ar]3d104s1；价电子排布式： 3d104s1。 题组二 多种“化学用语”的规范使用 3．已知A原子的3p轨道上得到1个电子后不能再容纳外来电子；B原子的2p轨道上有1 个电子的自旋状态与其他电子的自旋状态相反；C原子的第三电子层上有8个电子，第四电 子层上只有1个电子。按要求书写下列图式。 (1)A原子的结构示意图：________________________________________________________； (2)B基态原子的电子排布图：____________________________________________________； (3)C基态原子的核外电子排布式：________________________________________________； (4)A离子的电子式：____________________________________________________________。 答案 (1) (2) (3)1s22s22p63s23p64s1(或[Ar]4s1) (4) 解析 由题意可知，A原子的3p轨道上有5个电子，则A为Cl；B原子的2p轨道上有4个 电子，则B为O；C原子的外围电子排布式为4s1，则C为K。 4．(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 ________；其价电子排布图为_______________________________________________。 (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离子的结构示意图为________________________________________________。 (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______________________________________________________________________，其原子的结构示意图为_____________________________。 (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________，其基态原子的核外电子排布式为____________________________。 (5)F元素的基态原子最外层电子排布式为nsnnpn＋2，则n＝________；基态原子中能量最高 的是________电子，核外电子排布图为__________________________________。 答案 (1)N (2)Cl (3)Fe 1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2) (4)Cu 1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1) (5)2 2p 化学用语的规范使用及意义 (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)核素组成：如O，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：能反应各轨道的能量的高低，各轨道上的电子分布情况及自旋状态。 (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。 题组三 电子跃迁与原子光谱 5．下列有关光谱的说法不正确的是( ) A．原子中的电子在跃迁时会发生能量的变化，能量的表现形式之一是光(辐射)，这也是原 子光谱产生的原因 B．原子光谱只有发射光谱 C．通过原子光谱可以发现新的元素 D．通过光谱分析可以鉴定某些元素 答案 B 解析 电子在基态和激发态之间的跃迁会引起能量的变化，并以光的形式体现，用光谱仪摄 取得到光谱。电子从基态向激发态的跃迁会吸收能量，形成吸收光谱；电子从激发态向基态 的跃迁会放出能量，形成发射光谱。原子中的电子在跃迁时会发生能量的变化，能量的表现形式之一是光(辐射)，这也是原子光谱产生的原因，选项A正确；原子光谱既有发射光谱， 也有吸收光谱，选项B不正确；通过原子光谱可以发现新的元素，选项 C正确；通过光谱 分析可以鉴定某些元素，选项D正确。 6．回答下列问题： (1)钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。则元素K的焰色反应 呈紫红色，其中紫色对应的辐射波长为________ nm(填字母)。 A．404.4 B. 553.5 C．589.2 D．670.8 E．766.5 (2)发生焰色反应的原因是_______________________________________________________。 答案 (1)A (2)电子由较高能级跃迁到较低能级时，以光的形式释放能量 考点二 原子结构与元素的性质 1．原子结构与周期的关系 (1)原子结构与周期的关系(完成下列表格) 每周期第一个元素 每周期最后一个元素 周期 能层数 基态原子的简 原子 基态原子的 原子序数 化电子排布式 序数 电子排布式 二 2 3 [He]2s1 10 1s22s22p6 三 3 11 [Ne]3s 1 18 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 四 4 19 [Ar]4s 1 36 3d 10 4s 2 4p 6 1s22s22p63s23p63d10 五 5 37 [Kr]5s1 54 4s24p64d105s25p6 1s22s22p63s23p63d104s24p6 六 6 55 [Xe]6s1 86 4d104f145s25p65d106s26p6 (2)每族元素的价层电子排布特点 ①主族 主族 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA 排布特点 n s 1 n s 2 n s 2 n p 1 n s 2 n p 2 主族 ⅤA ⅥA ⅦA 排布特点 n s 2 n p 3 n s 2 n p 4 n s 2 n p 5 ②0族：He为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层电子排布的关系 ①周期表的分区 ②各区价层电子排布特点 分区 价层电子排布 s区 ns1～2 p区 ns2np1～6(除He外) d区 (n－1)d1～9ns1～2(除钯外) ds区 (n－1)d10ns1～2 f区 (n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2 2.原子半径 (1)影响因素 (2)变化规律 元素周期表中，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。 3．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：I；单位： kJ·mol － 1 。 1 (2)规律 ①同周期：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，从左到右总体 呈现逐渐增大的变化趋势，其中ⅡA与ⅢA，ⅤA与ⅥA元素的第一电离能出现反常。 ②同族元素：从上到下第一电离能变小。 ③同种原子：逐级电离能越来越大(即I＜I＜I…)。 1 2 3 4．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 作为相对标准，计算得出其他元素的电负性 (稀有气体未计)。 (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。 在元素周期表中，同周期从左到右，元素的电负性逐渐变大，同主族从上到下，元素的电负 性逐渐变小。 5．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 。 (1)正三价阳离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5的元素在周期表中位于ⅧB族(×) 错因： 该元素位于第 Ⅷ 族 。 (2)价电子排布式为4s24p3的元素位于第四周期ⅤA族，是p区元素(√) (3)元素的电负性越大，非金属性越强，第一电离能也越大(×) 错因： 如电负性 O>N ，非金属性 O>N ，而第一电离能 N>O 。 (4)最外层有2个未成对电子的可能是ns2np2或ns2np4，短周期元素中分别为C、Si和O、 S(√) (5)价电子排布式为5s25p1的元素位于第五周期ⅠA族，是s区元素(×) 错因： 应位于第五周期 Ⅲ A 族，是 p 区元素 。 1．按要求回答下列问题： (1)第三周期所有元素的第一电离能(I)大小顺序为____________________(用元素符号表示)。 1 (2)Na的逐级电离能中有________次突跃。分别是哪级电离能发生突跃？________________。 (3)F、Cl、Br、I的第一电离能由大到小的顺序为____________________________________， 电负性由大到小的顺序为________________。 答案 (1)Na＜Al＜Mg＜Si＜S＜P＜Cl＜Ar (2)2 I≫I、I ≫I 2 1 10 9 (3)F＞Cl＞Br＞I F＞Cl＞Br＞I 2．为什么Mg的第一电离能比Al大？P的第一电离能比S大？ 答案 基态镁原子的电子排布式为 1s22s22p63s2，基态磷原子的电子排布式为 1s22s22p63s23p3，镁原子、磷原子最外层的3s2、3p3能级中，电子分别处于全充满、半充满稳 定状态，失电子较难，则其第一电离能较同周期相邻元素要大。 3．根据信息回答下列问题： 不同元素的原子在分子内吸引键合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 Li Be B C O F Na Al Si P S Cl电负性值 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)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：________________。 (2)请归纳元素的电负性和金属性、非金属性的关系是_______________________。 (3) 推 测 AlF 、 AlCl 、 AlBr 是 离 子 化 合 物 还 是 共 价 化 合 物 ： 3 3 3 AlF_______________________，AlCl _____________________，AlBr ________________。 3 3 3 答案 (1)0.9～1.5 (2)非金属性越强，电负性越大；金属性越强，电负性越小 (3)离子化合物 共价化合物 共价化合物 4．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) 显 示 这 种 性 质 的 离 子 方 程 式 是 2 _____________________________________。 答案 两 Be(OH) ＋2H＋===Be2＋＋2HO、 2 2 Be(OH) ＋2OH－===BeO＋2HO 2 2 题组一 元素周期律的准确判断 1．对Na、Mg、Al的有关性质的叙述不正确的是( ) A．第一电离能：Na＜Mg＜Al B．电负性：Na＜Mg＜Al C．还原性：Na＞Mg＞Al D．碱性：NaOH＞Mg(OH) ＞Al(OH) 2 3 答案 A 解析 同周期从左到右元素的第一电离能一般呈增大趋势，但ⅡA、ⅤA族元素的p轨道全 空或半充满是较稳定结构，所以其第一电离能较相邻元素的略大。 2．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 答案 A 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。 3．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 B．③④⑥ C．③⑤ D．③④⑤⑥⑦ 答案 B 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；②错误，具有相同的电子层结构的离子，核 电荷数越大，离子半径越小；⑦错误，A的第一电离能小于B的第一电离能。 题组二 元素推断与元素的逐级电离能 4．下表列出了某短周期元素R的各级电离能数据(用I、I……表示，单位为kJ·mol－1)。 1 2 I I I I …… 1 2 3 4 R 740 1 500 7 700 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Ⅱ族 C．R元素第一电离能大于同周期相邻元素 D．R元素基态原子的电子排布式为1s22s2 答案 C 解析 由表中数据可知，R元素的第三电离能与第二电离能的差距最大，故最外层有2个电 子，最高正价为＋2价，位于第ⅡA族，可能为Be或Mg元素，故A、B、D错误；第ⅡA 族(ns2np0)的元素，因p轨道处于全空状态，比较稳定，故其第一电离能大于同周期相邻主 族元素，C正确。 5．根据下列五种元素的第一至第四电离能数据(单位：kJ·mol－1)，回答下列各题： 元素代号 I I I I 1 2 3 4 Q 2 080 4 000 6 100 9 400 R 500 4 600 6 900 9 500 S 740 1 500 7 700 10 500 T 580 1 800 2 700 11 600 U 420 3 100 4 400 5 900 (1)在周期表中，最可能处于同一族的是________。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与Q元素最相似的是________。 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次电离能飞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___________________。 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＜S＜T S S元素的最外层电子处于s轨道全充满状态，能量较低，比较稳定，失去 第一个电子吸收的能量较多 解析 (1)根据电离能的变化趋势知，Q为稀有气体元素，R为第ⅠA族元素，S为第ⅡA族 元素，T为第ⅢA族元素，U为第ⅠA族元素，所以R和U处于同一主族。 (2)由于U为第ⅠA族元素且比R电离能小，所以U＋的氧化性最弱。 (3)由于Q是稀有气体元素，所以氦的物理性质和化学性质与其最相似。 (4)电离能的突跃变化，从一个侧面说明核外电子是分层排布的。若 U是短周期元素，则U 是Na，其核外电子排布式为1s22s22p63s1，由于2s22p6所处能层相同，所以它的第2次电离 能飞跃数据发生在失去第10个电子时。 (5)同一周期，第一电离能呈增大趋势，但ⅡA、ⅤA族比相邻元素要高，因为其最外层电 子呈全充满或半充满结构。 题组三 元素周期表、元素周期律的综合应用 6．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)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： __________ _______________________________________________________________________________ 。 (3)o、p两元素的部分电离能数据如下表：元素 o p 电离能/kJ·mol－1 I 717 759 1 I 1 509 1 561 2 I 3 248 2 957 3 比较两元素的I 、I 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 2 3 的解释是______________________________________________________________________。 (4)第三周期8种元素单质熔点高低的顺序如图1所示，其中电负性最大的是________(填图1 中的序号)。 (5)表中所列的某主族元素的电离能情况如图2所示，则该元素是__________(填元素符号)。 答案 (1)1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2) (2)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 (3)Mn2＋的3d轨道电子排布为半充满状态，比较稳定 (4)2 (5)Al 解析 (2)h为Mg元素，Mg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。(3)o为Mn元素，其基态原子电子排布式 为1s22s22p63s23p63d54s2，Mn2＋的基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，其3d轨道为半充满结 构，相对比较稳定，其失去第 3 个电子时比较困难，而 Fe2＋的基态电子排布式为 1s22s22p63s23p63d6，其3d轨道再失去一个电子即为半充满结构，故其失去第3个电子比较容 易。(4)第三周期8种元素分别为钠、镁、铝、硅、磷、硫、氯、氩，其单质中钠、镁、铝 形成金属晶体，熔点依次升高；硅形成原子晶体；磷、硫、氯、氩形成分子晶体，且常温下 磷、硫为固体，氯气、氩为气体，8种元素熔点最低的为氩，其次为氯，其中电负性最大的 为氯。(5)由图可知，该元素的电离能I 远大于I，故为第ⅢA族元素，应为Al。 4 31．[2020·天津，13(1)]Fe、Co、Ni在周期表中的位置为________________，基态Fe原子的 电子排布式为______________。 答案 第四周期第Ⅷ族 1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2) 解析 Fe、Co、Ni三种元素在周期表中位于第四周期第Ⅷ族；Fe的原子序数为26，根据核 外电子排布规律可知，基态Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2。 2．[2019·全国卷Ⅰ，35(1)]下列状态的镁中，电离最外层一个电子所需能量最大的是 ________(填字母)。 A．[Ne] B．[Ne] C．[Ne] D．[Ne] 答案 A 解析 由题给信息知，A项和D项代表Mg＋，B项和C项代表Mg。A项，Mg＋再失去一个 电子较难，即第二电离能大于第一电离能，所以电离最外层一个电子所需能量A大于B；3p 能级的能量高于3s,3p能级上电子较3s上易失去，故电离最外层一个电子所需能量：A>C、 A>D。 3．[2019·全国卷Ⅱ，35(2)(3)](2)Fe成为阳离子时首先失去________轨道电子，Sm的价层电 子排布式为4f66s2，Sm3＋价层电子排布式为________。 (3)比较离子半径：F－________O2－(填“大于”“等于”或“小于”)。 答案 (2)4s 4f5 (3)小于 解析 (2)Fe的价层电子排布式为 3d64s2，其阳离子Fe2＋、Fe3＋的价层电子排布式分别是 3d6、3d5，二者均首先失去4s轨道上的电子；Sm失去3个电子成为Sm3＋时，首先失去6s轨 道上的电子，然后再失去1个4f轨道上的电子，故Sm3＋的价层电子排布式为4f5。(3)F－与 O2－核外电子层结构相同，核电荷数越大，原子核对核外电子的吸引力越大，离子半径越小， 故离子半径：F－ I(Na)，原因是 1 1 1 ____________。I(Be)> I(B)> I(Li)，原因是_______________________________。 1 1 1 I/kJ·mol－1 1 Li Be B 520 900 801 Na Mg Al 496 738 578 答案 (1)4∶5 (2)Na与Li同主族，Na的电子层数多，原子半径大，故第一电离能更小 Li、Be和B为同周期元素，同周期元素从左至右，第一电离能呈现增大的趋势；但由于基 态Be原子的s能级处于全充满状态，能量更低更稳定，故其第一电离能大于B的 解析 (1)基态Fe2＋的价电子排布式为3d6，未成对电子数为4，基态Fe3＋的价电子排布式为 3d5，未成对电子数为5，所以两者之比为4∶5。 (2)Li和Na在同一主族，价电子数相同，Li在Na的上一周期，原子半径：Li小于Na，Li的 原子核对核外电子的有效吸引作用大于Na的，所以第一电离能：I(Li)＞I(Na)。Be的电子 1 1 排布式为1s22s2，是全充满稳定结构，故第一电离能大于B、Li；Li、B在同一周期，元素 原子核外电子层数相同，但随核电荷数增大，原子半径减小，原子核对核外电子的有效吸引 作用依次增强，故第一电离能I(B)＞I(Li)。 1 1 7．[2020·全国卷Ⅲ，35(1)]氨硼烷(NH BH)含氢量高、热稳定性好，是一种具有潜力的固体 3 3 储氢材料。回答下列问题： H、B、N中，原子半径最大的是________。根据对角线规则，B的一些化学性质与元素 ________的相似。 答案 B Si(硅) 解析 一般来说，原子的电子层数越多，半径越大，电子层数相同时，核电荷数越大，原子 半径越小，则原子半径：B＞N＞H。根据对角线规则，B与Si处于元素周期表中对角线位 置，化学性质相似。8．[2017·全国卷Ⅱ，35(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(E)。第二周期部分元素的E 变化趋势如图所示，其中除氮元素 1 1 外，其他元素的E 自左而右依次增大的原因是______________________________________； 1 氮元素的E 呈现异常的原因是____________________________________________________。 1 答案 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2p能级处于半充满状态，具有稳定性，故不易结合一个电子 1．下列说法正确的是( ) A．同一原子中，1s、2s、3s电子的能量逐渐减小 B．同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多 C．能量高的电子在离核近的区域运动，能量低的电子在离核远的区域运动 D．各能层含有的能级数为n(n为能层序数) 答案 D 解析 同一原子中，1s、2s、3s电子的能量逐渐增大，选项A不正确；同一原子中，2p、 3p、4p能级的轨道数相同，都是3个，选项B不正确；能量低的电子在离核近的区域运动， 能量高的电子在离核远的区域运动，选项C不正确；各能层含有的能级数与其能层序数相 等为n(n代表能层序数)，即第n能层含有n个能级，如第一能层能级数为1，选项D正确。 2．下列说法正确的是( ) A．同一原子中3s、3p、3d、4s能量依次升高 B．某原子核外电子由1s22s22p63s23p1→1s22s22p63s13p2，原子放出能量 C．p能级的原子轨道呈哑铃形，随着能层数的增加，p能级原子轨道数也在增多 D．按照泡利原理，在同一个原子中不可能存在两个运动状态完全相同的电子 答案 D 解析 多电子原子中，根据构造原理，各能级能量高低顺序：①相同能层而不同能级的能量 高低ns＜np＜nd＜nf，②能层不同时的能量高低2s＜3s＜4s,2p＜3p＜4p；③不同能层不同 能级的能量高低ns＜(n－2)f＜(n－1)d＜np，所以同一原子中，3s、3p、4s、3d 能量依次升 高，故 A 错误；3s 能级上的电子比 3p 能级上的电子能量更低，所以原子核外电子由 1s22s22p63s23p1→1s22s22p63s13p2，原子要吸收能量，故B错误；p轨道是哑铃形的，任何能层 的p能级都有3个原子轨道，与能层的大小无关，故C错误；在多电子的原子中，电子填充 在不同的能层，能层又分不同的能级，同一能级又有不同的原子轨道，每个轨道中最多可以填充两个电子，自旋状态相反，在一个基态多电子的原子中，不可能有两个运动状态完全相 同的电子，故D正确。 3．下列有关化学用语正确的是( ) A．O原子的电子排布图为 B．氯化钠的分子式：NaCl C．Cl－的结构示意图： D．Ca原子的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d2 答案 C 解析 O原子的2s能级的2个电子的自旋状态应该相反，A错误；氯化钠是离子化合物， NaCl只是化学式，不是分子式，B错误；氯离子的核内有17个质子，核外有18个电子，C 正确；Ca的核电荷数为20，电子排布式应是1s22s22p63s23p64s2，D错误。 4．以下有关元素性质的说法不正确的是( ) A．具有下列价电子排布式的原子中，①3s23p1 ②3s23p2 ③3s23p3 ④3s23p4，电负性最 大的是③ B．某元素气态基态原子的逐级电离能(kJ·mol－1)分别为738、1 451、7 733、10 540、13 630、17 995、21 703，当它与氯气反应时可能生成的阳离子是X2＋ C．①Na、K、Rb ②N、P、As ③O、S、Se ④Na、P、Cl，元素的第一电离能随原子 序数增大而递增的是④ D．具有下列电子排布式的原子中，① 1s22s22p63s23p2 ② 1s22s22p3 ③ 1s22s22p2 ④1s22s22p63s23p4，原子半径最大的是① 答案 A 解析 ①3s23p1符合该价电子排布的为铝元素，②3s23p2符合该排布的为硅元素，③3s23p3 符合该排布的为磷元素，④3s23p4符合该排布的为硫元素；同一周期，从左到右，元素的电 负性逐渐增大，因此电负性最大的是④；A错误；第三电离能远大于第二电离能，所以是第 ⅡA族元素，形成的阳离子是X2＋，B正确；同一主族，从上到下，元素的第一电离能逐渐 减弱，①Na、K、Rb，②N、P、As，③O、S、Se均符合此规律，同一周期从左到右，元 素的第一电离能呈逐渐增大的趋势，④Na、P、Cl符合此规律，C正确；①1s22s22p63s23p2 符合该排布的为硅元素，②1s22s22p3符合该排布的为氮元素，③1s22s22p2符合该排布的为碳 元素，④1s22s22p63s23p4符合该排布的为硫元素，同一周期从左到右，原子半径逐渐减小， 同一主族，从上到下原子半径逐渐增大，因此原子半径最大的为①，D正确。 5．“胃舒平”的主要成分是氢氧化铝，同时含有三硅酸镁(Mg Si O·nHO)等化合物。下列 2 3 8 2 叙述中错误的是( ) A．镁元素基态原子的核外电子排布式是1s22s22p63s2B．铝元素原子核外共有5种不同运动状态的电子 C．钠离子半径比铝离子半径大 D．金属铝与钠的最高价氧化物对应的水化物溶液发生反应的离子方程式为2Al＋2OH－＋ 2HO===2AlO＋3H↑ 2 2 答案 B 解析 镁元素基态原子的核外电子排布式是1s22s22p63s2，A正确；铝元素原子核外共有13 种不同运动状态的电子，B错误；钠离子半径比铝离子半径大，C正确；金属铝与钠的最高 价氧化物对应的水化物溶液发生反应的离子方程式为2Al＋2OH－＋2HO===2AlO＋3H↑， 2 2 D正确。 6．下列叙述错误的是( ) A．所有的非金属元素都在p区 B．磷的价电子排布式为3s23p3 C．碱金属元素具有较小的电负性 D．当各原子轨道处于全充满、半充满、全空时原子较稳定 答案 A 解析 除氢元素外，所有的非金属元素都在p区，选项A错误；磷的最外层电子数为5，其 价电子排布式为3s23p3，选项B正确；碱金属极易失去电子，元素的电负性很小，选项C正 确；当各原子轨道处于全充满、半充满、全空时原子较稳定，选项D正确。 7．下列说法正确的是( ) A．HF、HCl、HS、PH 的稳定性依次增强 2 3 B．在①P、S，②Mg、Ca，③Al、Si三组元素中，每组中第一电离能较大的元素的原子序 数之和为41 C．某主族元素的电离能I ～I 数据如表所示(单位：kJ·mol－1)，可推测该元素位于元素周期 1 7 表第ⅤA族 I I I I I I I 1 2 3 4 5 6 7 578 1 817 2 745 11 575 14 830 18 376 23 293 D.原子半径由小到大的顺序：Mg、Si、N、F 答案 B 解析 非金属性越强，简单氢化物越稳定，非金属性F>Cl>S>P，所以HF、HCl、HS、PH 2 3 的稳定性依次减弱，故A错误；①P、S中由于P原子3p能级半充满，所以第一电离能较大； ②同主族元素自上而下第一电离能逐渐减小，所以 Mg、Ca中Mg的第一电离能较大；③同 周期元素自左至右，第一电离能呈增大趋势，所以 Al、Si中Si的第一电离能较大，P、 Mg、Si的原子序数之和为15＋12＋14＝41，故B正确；根据表格数据可知该元素的第三电 离能和第四电离能相差较大，所以应为第ⅢA族元素，故C错误；电子层数越多原子半径越大，电子层数相同核电荷数越小半径越大，所以按Mg、Si、N、F的顺序，原子半径由大 到小，故D错误。 8．基态原子的价电子排布式为4d105s1的元素应在( ) A．s区、第五周期ⅠA族 B．ds区、第五周期ⅠB族 C．d区、第四周期ⅠB族 D．ds区、第五周期ⅠA族 答案 B 解析 已知基态原子的价电子排布式为4d105s1，可知该元素原子核外有5个能层，最外层有 1个电子，在周期表中位置为第五周期ⅠB族，属于ds区。 9．人们通常将在同一原子轨道上运动、自旋状态相反的2个电子，称为“电子对”，将在 某一原子轨道上运动的单个电子，称为“未成对电子”。下列基态原子的电子排布式中，未 成对电子数最多的是( ) A．1s22s22p63s23p6 B．1s22s22p63s23p63d54s2 C．1s22s22p63s23p63d54s1 D．1s22s22p63s23p63d104s1 答案 C 解析 1s22s22p63s23p6中每个轨道上都达到饱和，未成对电子数为0；1s22s22p63s23p63d54s2中 3d 轨道上有 5 个电子未成对，其他轨道上都达到饱和，未成对电子数为 5； 1s22s22p63s23p63d54s1中的 3d、4s 轨道上各有 5、1 个未成对电子，未成对电子数为 6； 1s22s22p63s23p63d104s1只有4s上有1个电子未成对，未成对电子数为1。故选C。 10．下列表达方式错误的是( ) A．四氯化碳的电子式： B．氟化钠的电子式： C．硫离子的核外电子排布式：1s22s22p63s23p6 D．碳-12原子：C 答案 A 解析 四氯化碳的电子式： ，故 A 错误；氟化钠为离子化合物，电子式： ，故 B 正确；硫离子的核外电子数是 18，其核外电子排布式为 1s22s22p63s23p6，故C正确；在表示原子组成时元素符号的左下角表示质子数，左上角表示质量数，则碳-12原子可表示为C，故D正确。 11．科学研究表明：核外电子的能量不仅与电子所处的电子层、能级有关，还与核外电子的 数目及核电荷数有关。氩原子与硫离子的核外电子排布相同，都是 1s22s22p63s23p6。下列说 法正确的是( ) A．两粒子的1s能级上电子的能量相同 B．两粒子的3p能级上的电子离核的距离相同 C．两粒子的电子发生跃迁时，产生的光谱不同 D．两粒子最外层都达到8电子稳定结构，化学性质相同 答案 C 解析 虽然电子数相同，但是核电荷数不同，所以能量不同，故 A错误；同是3p能级，氩 原子中的核电荷数较大，对电子的引力大，所以电子离核较近，故B错误；电子的能量不 同，则发生跃迁时，产生的光谱不同，故C正确；硫离子是得到电子之后变成这种结构， 有较强的失电子能力，所以具有很强的还原性，二者化学性质不同，故D错误。 12．已知某原子结构示意图为 ，下列有关说法正确的是( ) A．结构示意图中x＝4 B．该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4 C．该原子的电子排布图为 D．该原子结构中共有5个能级上填充有电子 答案 D 解析 由原子结构示意图可知，K层电子排满时为2个电子，故x＝2，该元素为硅，故A 错误；该原子的电子排布式为 1s22s22p63s23p2，故 B 错误；硅的电子排布图为 ，故 C 错误；原子结构中共有 1s、 2s、2p、3s、3p这5个能级上填充有电子，故D正确。 13．下列说法不正确的是( ) A．某价电子排布式为4f75d16s2的基态原子，该元素位于周期表中第六周期ⅢB族 B．在元素周期表中，s区、d区和ds区的元素都是金属元素 C ． 当 碳 原 子 的 核 外 电 子 排 布 由 转 变 为 时，释放能量，由激发态转化成基态 D．非金属元素形成的共价化合物中，原子的最外层电子数不一定是2或8答案 B 解析 由基态原子的价电子排布式为4f75d16s2，判断此元素位于周期表中第六周期ⅢB族， 故A正确；s区的H为非金属元素，d区和ds区的元素包括副族和第Ⅷ族元素，副族和第Ⅷ 族元素全部是金属元素，故B错误；碳原子的核外电子排布式为1s22s22p2，该原子处于基态， 当核外电子排布式为 1s22s12p3，该原子处于激发态，所以由碳原子的核外电子排布由 转变为 的过程为由激发态转化为基态，故C正确；非金属元素形成的共价化合物中，原子的最外 层电子数不一定是2或8，故D正确。 14．(1)写出基态As原子的核外电子排布式：___________________________、基态碳原子 的电子排布图：____________，根据元素周期律，原子半径Ga________As(填“大于”或 “小于”，下同)，第一电离能Ga________As。 (2)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________；C、 N、O的第一电离能由大到小的顺序为__________；电负性：H、O、S电负性由大到小的顺 序是________。B和N相比，电负性较大的是________；BN中B元素的化合价为________； 从电负性角度分析，C、Si和O元素的非金属活泼性由强至弱的顺序为________。 (3)铬、铜、铁、锰等原子的基态电子排布式分别为______________________________，氯 元素的基态原子的价电子排布式是____________，与铬同周期的所有元素的基态原子中最外 层电子数与铬原子相同的元素有________(填元素符号)。 (4)基态Fe3＋的M层电子排布式为________，基态铝原子核外自旋方向相同的电子最多有 ________个，与铝同族的第四周期元素原子的价电子排布式为________，基态磷原子的核外 电子运动状态共有________种，其价电子排布式为________。在硼、氧、氟、氮中第一电离 能由大到小的顺序是________(用元素符号表示)。 (5)基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar]________，有________个未成对电子。 (6)元素铜与镍的第二电离能分别为I ＝1 958 kJ·mol－1、I ＝1 753 kJ·mol－1，I >I 的原因 Cu Ni Cu Ni 是________________________________________________________________________。 (7)C、N、O、Al、Si、Cu是常见的六种元素。 ①Si位于元素周期表第________周期________族。 ②N 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。 ③用“＞”或“＜”填空： 原子半径 电负性 熔点 沸点 Al____Si N____O 金刚石____晶体硅 CH____SiH 4 4 (8)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________。(9)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。b、c、d中第一电离能最大的 是______________(填元素符号)，e的价层电子排布图为__________________。 (10)①N、Al、Si、Zn四种元素中，有一种元素的电离能数据如下，则该元素是________(填 写元素符号)。 电离能 I I I I …… 1 2 3 4 I/kJ·mol－1 578 1 817 2 745 11 578 …… n ②Ge的最高价氯化物的分子式是__________。 ③Ge元素可能的性质或应用有__________。 A．是一种活泼的金属元素 B．其电负性大于硫 C．其单质可作为半导体材料 D．其最高价氯化物的沸点低于其溴化物的沸点 答案 (1)1s22s22p63s23p63d104s24p3(或[Ar]3d104s24p3) 大于 小于 (2)1s22s22p63s23p63d84s2(或[Ar]3d84s2) 2 N>O>C O>S>H N ＋3 O＞C＞Si (3)铬： 1s22s22p63s23p63d54s1 、 铜 ： 1s22s22p63s23p63d104s1 、 铁 ： 1s22s22p63s23p63d64s2 、 锰 ： 1s22s22p63s23p63d54s2 3s23p5 K、Cu (4)3s23p63d5 7 4s24p1 15 3s23p3 F＞N＞O＞B (5)3d104s24p2 2 (6)铜失去的是全充满 的3d10电子，镍失去的是4s1电子 (7)①三 ⅣA ②1s22s22p3 1 ③＞ ＜ ＞ ＜ (8)O 1s22s22p63s23p3(或[Ne]3s23p3) (9)N (10)①Al ②GeCl ③CD 4 解析 (9)由原子序数最小且核外电子总数与其周期数相同，确定 a为H元素，由价电子层 中的未成对电子有3个，确定b为N元素，由最外层电子数为其内层电子数的 3倍，确定c 为O元素，由d与c同主族，确定d为S元素，由e的最外层只有1个电子且次外层有18个 电子，确定e为Cu元素。N、O同周期第一电离能N>O，O、S同主族，第一电离能O>S， 即N、O、S中第一电离能最大的是N元素；Cu的价电子排布式为3d104s1，其价层电子排布 图为 。(10)①由电离能数据可知，该元素呈＋3价。②Ge 的最高正价为＋4价。③Ge位于金属和非金属的分界线上，故其可作半导体材料，其氯化 物和溴化物均为分子晶体，相对分子质量越大，其沸点越高。 15．(1)(2020·南通模拟)镍、铂、镧等过渡金属单质及化合物在医疗领域有着广泛的应用。基态原子镍的价电子排布式为_________________________________________________。 (2)(2020·苏锡常镇模拟)铜的化合物具有广泛的用途。 ①Cu2＋基态核外电子排布式为____________。 ②往硫酸铜溶液中加入过量氨水，溶液最终变成深蓝色，继续加入乙醇，可析出 [Cu(NH )]SO ·H O，N、O、S原子的第一电离能由大到小的顺序为________。 3 4 4 2 (3)(2020·泰州模拟)在HClO －NaClO 介质中，K[Co3＋OW O ](简记为Co3＋W)催化氧化 4 4 5 4 12 36 NH OH的过程如下： 2 ①Co2＋基态核外电子排布式为_________________________________________________。 ②N、H、O 三种元素的电负性由小到大的顺序为________________________________。 (4)(2020·盐城模拟)锰、砷、镓及其相关化合物用途非常广泛。 ①Mn2＋基态核外电子排布式为__________________________________________________。 ②砷与镓、硒是同周期的主族元素，其第一电离能从小到大的顺序是________。 答 案 (1)3d84s2 (2)①[Ar]3d9( 或 1s22s22p63s23p63d9) ② N>O>S (3)①[Ar]3d7( 或 1s22s22p63s23p63d7) ②HGa，A正确；同周期元 素从左到右电负性逐渐增大，则电负性：As>Ga，B正确；同周期主族元素从左到右原子半 径逐渐减小，故原子半径：AsC>B。 (4)X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，X为As；Y元素原子的最外层2p轨道上有2 个未成对电子，X与Y可形成化合物XY ，Y为O；X、Y和Z三种元素的原子序数之和等 2 3 于42，Z元素可以形成负一价离子，Z为H； ①X元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3，该元素为33号 元素砷，符号是As。 ②Y为O，其价层电子排布图为 ，元素名称为氧。 ③XY 为As O ，XZ 为AsH ，反应中1 mol As O 得到12 mol电子，1 mol Zn失去2 mol电 2 3 2 3 3 3 2 3 子，根据得失电子守恒配平化学方程式：As O ＋6Zn＋6HSO ===2AsH ↑＋6ZnSO ＋ 2 3 2 4 3 4 3HO。 2