第五章 原子结构 元素周期律
第 1 节 原子结构 核外电子排布
5%# 基态原子核外电子排布的表示方法 以硫原
(３) (
子为例
一、原子结构 )
1.原子的构成及各微粒之间的数量关系
原子结构
{质子
示意图
原子核
{
中子
原子 A
(Z X) 电子排布式
核外电子 ２ ２ ６ ２ ４
１s２s２p３s３p
原子序数 核电荷数 质子数 核外电子数
(１) ＝ ＝ ＝ 简化电子排布式 [Ne]３s ２ ３p ４
质量数 A 质子数 Z 中子数 N
(２) ( )＝ ( )＋ ( )
电子排布图
2.元素、核素、同位素的概念及相互关系 １s ２s ２p ３s ３p
(轨道表示式)
↑↓ ↑↓ ↑↓↑↓↑↓ ↑↓ ↑↓↑ ↑
价层电子排布式
２ ４
３s３p
注意 答题时需注意区分价层电子排布式与电子
①
排布式. 当能量相同的原子轨道在全充满( 、 、
６ １０
② p d
)、半充满( 、 、)或全空( 、 、)时体系的能量较
１４ ３ ５ ７ ０ ０ ０
f p d f p d f
低,如 的核外电子排布式为[ ] , 的核外
５ １
２４Cr Ar３d４s ２９Cu
电子排布式为[ ] .
二、核外电子排布规律 １０ １
Ar３d４s
基态 激发态及光谱分类
1.电子云与原子轨道
(４) 、
电子云 核外电子的概率密度分布看起来像
(１) :
一片云雾 形象地称为电子云
, . 6FF6F
A A
原子轨道 常用电子云轮廓图的形状和取向
(２) : $
来表示原子轨道的形状和取向 例如 电
. ,s
子云轮廓图是球形的 则 轨道是球形的 注意 对于同一种原子来说,能量:基态原子 激发
, s ;p ＜
电子云轮廓图是哑铃状的 则 轨道是哑铃 态原子,稳定性:基态原子 激发态原子.
, p ＞
状的 即练即清
. 学生用书 P44
2.基态原子的核外电子排布
１ 为元素钇 是磁悬浮列车中的
电子填入能级的顺序 ．YBa２Cu８O x(Y )
(１) :１s→２s→２p→３s→
重要超导材料 下列关于 的说法正确的是
８９
, ３９Y
３p→４s→３d→４p→５s→
排布原则
(２) ( )
6F *6F+DEU& ８９ 的质子数与中子数之差为
E6FP+DEU A．３９Y ５０
)
+6F ' 和 互为同位素
８９ ９０
B．３９Y ３９Y
DE 63
和 的核外电子数不相等
") *U5+7' ８９ ９０
C．３９Y ３９Y
,
和 是钇元素的两种不同的核素 化
８９ ９０
* 63+ D D．３９Y ３９Y ,
EU +* 学性质有很大差异
"'>
(DEU57
, 答案 B
第五章 原子结构 元素周期律 ４５
２化学用语具有简便表达化学知识与化学思维 未成对电子数
． 、④ .
的特点 下列化学用语表述正确的是 与铬同周期的所有元素的基态原子中最
. ( ) (２)
异丁烷的结构简式 外层电子数与铬原子相同的元素有
A． :CH３ CH２ CH CH３
填元素符号
( ).
CH３
基态 的 层电子排布式为
３＋
(３) Fe M .
O 基态铝原子核外自旋平行的电子最多有
醛基的电子式
B． :CH 个 与铝同族的第四周期元素原子的价
质子数为 中子数为 的铂 原子
,
C． ７８, １２４ (Pt) : 层电子排布式为 基态磷原子的核
.
１２４
７８Pt 外电子运动状态共有 种 其价层电
原子序数为 的镓原子结构示意图
,
D． ３１ : 子排布式为
.
基态 原子有 个未成对电子
(４) Ge .
答案 或
２ ２ ６ ２ ６ ６ ６
(１)①１s２s２p３s３p３d( [Ar]３d)
答案 D ３d
②↑↓↑ ↑ ↑ ↑ ③１４ ④４
３ 写出 ２＋ 的 核外电子排布式
．(１) Fe ① ２ ６ ５ ２ １
价层电子的轨道表示式 (２)K、Cu (３)３s３p３d ７ ４s４p １５
、②
２ ３
电子的空间运动状态数 ３s３p (４)２
、③
４６ 5年高考 3年模拟 A版 高考化学
第 2 节 元素周期表与元素周期律
5%# 续表
分区 元素分布 价层电子排布 元素性质特点
一、元素周期表
区 ⅠB、 n １０n１~２
ds 族 (－１)d s —
ⅡB
镧系元素化学性质相
n ０~１４
区 镧系 锕系 (－２)f 近 锕系元素化学性
f 、 n ０~２n２ ;
(－１)d s 质相近
二、元素周期律
1.主族元素性质的递变规律
项目 同周期(左 右) 同主族(上 下)
→ →
原子核外 能层数相同 最外 最外层电子数相
分区 元素分布 价层电子排布 元素性质特点
,
电子排布 层电子数逐渐增多 同 能层数递增
除 外都是金属元素 ,
H ; 原子半径 逐渐减小 逐渐增大
区 ⅠA、 n１~２ 通常是最外层电子参与
s 族 s 最高正价 主族
ⅡA 反应 最高正价由 ＝
＋１→ 序数 除外
区 ⅢA~ⅦA n s ２n p １~６ 通常是最外层电子参 元素主要 ＋７(O、F 除 外 ), 非金 ( 属 O、 元 F 素最 ) 低 ,
p 族 族 除外 与反应 化合价 最低 负 价 由
、０ (He ) －４ 负 价 主 族 序
＝
→－１ 数 除外
ⅢB~ⅦB －８(H、B )
族 除镧系 n １~９n１~２ 轨道可以不同程度 金属 性 逐 渐 增
区 ( 、(－１)d s d 元素金属性 金属性逐渐减弱
d 锕系外 第 除外 地参与化学键的形成 、 , 强 非金属性逐
)、 (Pd ) 非金属性 非金属性逐渐增强 ,
族 渐减弱
Ⅷ
续表 三看电子数 核电荷数相同时 电子数越多
(３) . ,
项目 同周期(左 右) 同主族(上 下) 半径越大 例如r r r r r
→ → , ,Fe＞ Fe ２＋＞ Fe ３＋,Cl －＞ Cl.
第一电离能 呈增大趋势 逐渐减小 注意 r r .
Li＞ Cl
电负性 逐渐增大 逐渐减小
5.元素金属性、非金属性强弱判断
注意 同种元素的电离能:I I I
① １＜ ２＜ ３ 本质 元素原子越易失电子 元素的金属性越强
第 、 族元素的第一电离能大于同周期相邻元 ,
② ⅡA ⅤA 单质与水或酸反应置换出
素的第一电离能,如I( )I( )I( ),I( )
１ Mg＞ １ Al＞ １ Na １ N ＞ 越容易 反应越剧烈
I( )I(),一般解释为 的第一电离能是失去 H２ ( )
１ O ＞ １ C Al ３p
能级电子所需的能量,该能级电子的能量比 失去的 最高价氧化物的水化物 即
Mg 金属性 (
能级电子的高; 的价层电子排布中 是半充满的, 判断 氢氧化物 的碱性越强 元素的金
３s N ２p 比较 )
原子的能量较低,比较稳定,第一电离能较高. 依据 单质的还原性越强 或对应 属性越强
(
③ 若某元素的I n ＋１≫ I n ,则该元素的常见化合价为 ＋ n. 阳离子的氧化性越弱 )
例如,镁元素的I I,则其常见化合价为 .
３≫ ２ ＋２ 一般来说在金属活动性顺
2.电负性的应用 序中位置越靠前
F2+*B7 元素原子越易得电子 元素的非金属
本质 ,
U*BBUF2 性越强
2F
B""
单质与 化合越容易 生成
LF
H２ ,
+ LF2+*B7 非金属 的简单气态氢化物越稳定
元素的
U*BBULF 性比较 判断 最高价氧化物的水化物 即
2B"" ( 非金属
* 依据 最高价含氧酸 的酸性越强
) 性越强
B 2
*B+2 (B 单质的氧化性越强 或对应
' (
+ 阴离子的还原性越弱
+ B *B+2 ( )
*
注意 只有最高价氧化物对应水化物的酸、碱性才可
*B+2K
用于比较元素的非金属性和金属性强弱.例如
+J>.J
HNO３
的酸性强于 ,可推出非金属性: ,而
J+1 *B, +2 H３PO４ N＞P HNO２
与 的酸性强弱关系无法用于判断 和 的非金
K+J> H３PO４ N P
属性强弱.
J
即练即清
注意 中两种元素的电负性差值较大,但其中的 学生用书 P46
HF
化学键为共价键. １下列关于镭元素的说法合理的是
． ( )
3.对角线规则 在元素周期表中 某些主族元素
镭元素属于过渡元素
: ,
A．
与右下方的主族元素 锂与镁 铍与铝 硼与
( 、 、 镭元素的氢氧化物可能具有两性
硅 的一些性质具有相似性 B．
) . 镭元素的碳酸盐可能难溶于水
C．
镭元素具有放射性是因为其金属性强 容
D． ,
易失电子
4.微粒半径大小的比较方法——“三看”法
答案 C
一看电子层数 最外层电子数相同时 电子层
(１) . , ２现有三种元素的基态原子的电子排布式如
数越多半径越大 例如r r r r ．
, ,Li＜ Na＜ K＜ Rb＜ 下
２ ２ ６ ２ ４ ２ ２ ６ ２ ３
r
Cs,
r
O ２－＜
r
S ２－＜
r
Se ２－.
:①１s２s２p３s３p;②１s２s２p３s３p;
二看核电荷数 电子层数相同时 核电荷数 ２ ２ ５ 下列有关比较中正确的是
(２) . , ③１s２s２p. ( )
越小半径越大 例如r r r r 最高正化合价
, ,Na＞ Mg＞ Al,O ２－ ＞ A． :③＞②＞①
r
F
－＞ r
Na
＋＞ r
Mg
２＋＞ r
Al
３＋.
B．
原子半径
:③＞②＞①
第五章 原子结构 元素周期律 ４７
电负性 原子半径
C． :③＞②＞① A． :Al＜Si
第一电离能 第一电离能
D． :③＞②＞① B． :Mg＜Ca
答案 D 位于元素周期表的 区
C．Fe p
３嫦娥 号月球探测器带回的月壤样品的元素 这六种元素中 电负性最大的是
． ５ D． , O
分析结果如图 下列有关含量前六位元素的 答案 D
,
说法正确的是
( )
４８ 5年高考 3年模拟 A版 高考化学
考法突破 7 文字叙述型元素推断
1.元素的“位—构—性”关系
元素特征 元素
*8 主族序数等于周期数
3 H、Be、Al
*
* 主族序数等于周期数的 倍
* ２ C、S
主族序数等于周期数的 倍
３ O
2+B 周期数是主族序数的 倍
２ Li
B+B
4B
周期数是主族序数的 倍
'+B ３ Na
.+B
最高正价与最低负价代数和为
０ H、C、Si
点拨 掌握五个关系式: 原子的核外电子层数 周
最高正价是最低负价绝对值的 倍
① ＝ 短 ３ S
期数; 质子数 原子序数 核电荷数 原子的核外电 周
② ＝ ＝ ＝ 期 原子半径最小的元素
子数; 主族元素原子最外层电子数 主族序数; 主族 H
③ ＝ ④
元素的最高正价 族序数( 、 例外); 非金属主族元 最外层电子数是次外层的 倍
＝ OF ⑤ ２ C
素的最低负价 最外层电子数 ( 、 例外). 最外层电子数是次外层的一半
＝ －８H B Li、Si
2.元素“位—构—性”关系的应用
简单氢化物能和最高价氧化物的
依据元素在周期表中的特殊位置或性质推 水化物反应形成盐 N
(１)
断元素 前 号非稀有气体元素 第一电离能大于同周期相邻元素
( ３６ ) Be、N、Mg、P
能级上的电子总数与 能级上
s p
的电子总数相等 O、Mg
最外层电子数为
第 １ K、Cr、Cu
四
有 个未成对电子
周 ４ Fe
期
有 个未成对电子
６ Cr
电子数相等的微粒的确定方法 位于第二周期或第三周期, 原子最外层电子数是
(２) Q Y Q
原子内层电子数的 倍,可知 只能位于第二周期.本
电子微粒 以 为核心 推断同周期的非 ２ Q
①１０ : Ne , 题的难点在于 、 有三种组合,需考虑周全.
QZ
金属元素形成的微粒和下一周期的金属元素 答案 D
形成的微粒 变式 1 同考法，变考查角度 根据电子空间运动
. :
状态推断元素 ( 深圳一模, )
２０２４ １４ W、X、Y、Z
是原子序数依次增大的主族元素 在前三周期
,
均有分布 基态 原子有四种不同空间运动状
. X
电子微粒 以 为核心 推断同周期的非 态的电子 为地壳中含量最多的元素 其简单
②１８ : Ar , ;Y ,
离子与 的简单离子具有相同的电子数 工业
金属元素形成的微粒和下一周期的主族金属 Z ;
上常通过电解 的氧化物制取其单质 下列说
元素形成的微粒等 Z .
. 法不正确的是
( )
元素电负性
A． :Y＞X＞Z
简单氢化物的沸点
B． :Y＞X
原子半径
C． :X＞Y＞W
与 同周期且第一电离能小于 的元素有 种
D． Z Z ２
答案 D
注意 中 显正价, 显负价,为 电子分子.
变式 2 同考法，变考查角度 根据价层电子轨道
SiH４ Si H １８ :
即练即清
学生用书 P47 推断元素 ( 湛江一模, )化合物
２０２４ １４ Z２XYM４
典例 ( 全国甲, , 分) 是原子 是一种常见的复合肥 所含的 种元素均为前
２０２２ １２６ Q、X、Y、Z , ４
序数依次增大的短周期主族元素 其最外层电 号的主族元素 且每个周期都有分布 的
, ２０ , .Y
子数之和为 与 位于不同周期 基态原子价层 轨道半充满 最常见的同位
１９.Q X、Y、Z , p ,X
相邻 原子最外层电子数是 原子内层 素没有中子 在地壳中含量最多 下列说法
X、Y ,Y Q ,M .
电子数的 倍 下列说法正确的是 正确的是
２ . ( ) ( )
非金属性 元素电负性
A． :X＞Q A． :M＞Z＞X
单质的熔点 简单氢化物的熔点
B． :X＞Y B． :Z＞Y＞M
简单氢化物的沸点 第一电离能
C． :Z＞Q C． :X＞Z＞Y
最高价含氧酸的酸性 为极性分子
D． :Z＞Y D．M３
解题导引 本题的解题突破口: 原子有内层电子,说明 答案 D
Q
第五章 原子结构 元素周期律 ４９
考法突破 8 信息综合型元素推断
1.局部元素周期表型元素推断 能从 中置换出
B．X ZO２ Z
常考类型 能与 反应得到
(１) C．Y Fe２O３ Fe
最高价氧化物的水化物能与其最低价氢化
4- .2 = D．M
+4U& %U 物反应
1
2A2+42U-
-+2 答案 A
2.结构式型元素推断
2+42U4 M
1 * 一般情况下 在分子的结构式中 短周期主
0 -2.1 (１) , ,
族元素原子与其形成共价键数目的关系
相邻周期同主族元素的原子序数之间的关系 如下
(２) :
,E.2+
= 共价键
0 D+2 +
2
数目 １ ２ ３ ４ ５ ６
2.1/B ,+
""
0/B +2.1
元素
H、F、Cl O、S B、Al、N、P C、Si P S
,E.2+
=
0 D+2 + 不满足 电子稳定结构的情况 只
2
2.1$M #S+ (２) ８ :①B、Al
"_"
0#S +2.1 形成三个共价键时 分别形成
;②P、S、Cl ５、
个共价键时 有 原子出现时
例如 ６、７ ;③ H .
(２) : 出现离子结构时 一定要注意阴离子多出的
(３) ,
电子给了谁 阳离子少的电子从哪里找 基
X Y , ,
本的方法如下
Z :
与 常规 共价键数目不一致 如 应该形成
已知 为短周期元素 若它们的核外 ① “ ” , O
X、Y、Z ,
个共价键 若只形成一个 则多出的电子给
电子数之和为 那么它们为哪些元素 假 ２ , ,
２９, ?
了
设 的核外电子数为x 则 与 的核外电 O.
X , Y Z 结构中同种原子形成的共价键数目不同 则
子数分别为x 和x 由x x ② ,
＋２ ＋９, ＋( ＋２)＋ 多出的电子算在成键数目少的原子上 如
x 得出x 即 为 为 ,
( ＋９)＝２９ ＝６, X C,Y O,
为 Z X
Z P.
即练即清 [Z Y W
学生用书 P48
典例 1 ( 浙江 月选考, , 分)已知短周 Z
２０２１ ６ １５２
期元素 和 在周期表中的相对
X、Y、Z、M、Q R
位置如图所示 其中 的最高化合价为 下
, Y ＋３.
列说法不正确的是
( )
还原性
A． :ZQ２＜ZR４
５０ 5年高考 3年模拟 A版 高考化学
X
多出的电子算在成一个
－
X] ,
键的 上 则 最外层有 个电子 位于第
X , X ６ ,
族
ⅥA .
若其他元素的多个原子形成的共价键数目只
③
有 种 结构中只有 个 原子 则电子算到
１ , １ Y ,
Z Y Z
原子上 如 中 原子得
－
Y , [ X X ] Y
Z Z Z Z
到 个电子 则 原子的最外层电子数为 的最高化合价为
１ , Y ８－ A．M ＋６
为 形成的共价键数 应位于 单质与 的氧化物之间一定无法发生置换反应
２－１＝５(２ Y ),Y B．Q Y
第 族 形成的化合物 为大气污染物
ⅤA . C．Y、M YM２
可形成一种含共价键 配位键的离子
即练即清
学生用书 P49 D．X、Z、M 、
化合物
典例 2 ( 惠州一模, )一种由短周期主族
２０２４ １４ 答案 D
元素组成的洗涤剂中间体的结构如图所示
,X、
4.核反应型元素推断
原子序数依次增大 和 同主族
Q、Z、Y、W ,X W , 若无特别说明 一般遵循质子数守恒和质量数
同周期 基态 原子核外成对电子对数 ,
Q、Z、Y , Q 守恒 据此计算出题目中的未知量
与未成对电子数相等 可与 形成空间结构 , .
,Y X
即练即清
为 形的分子 下列说法不正确的是 学生用书 P49
V , ( )
A． 第 一 电 离 能 :Z＞ 9 典例 4 ( ２０２２ 山东, ３ , ２ 分) １３ ８O、 １５ ８O 的半衰期很
短 自然界中不能稳定存在 人工合成反应
9 2 :
Y＞Q 8 , .
; 2
简单离子半径 如下
B． :Z＞ 9 :
9 : a
Y＞W １６ ８O ＋ ３ ２He → １３ ８O ＋ b X; １６ ８O＋ ３ ２He →
元素的氧化物对应的水化物为强酸 m 下列说法正确的是
C．Z １５ ８O＋ n Y. ( )
的简单氢化物的 模型为四面体形 的中子数为
D．Y VSEPR A．X ２
答案 C 互为同位素
B．X、Y
3.坐标图像型元素推断 可用作示踪原子研究化学反应历程
１３ １５
C．８O、８O
)? 3 4 M4 自然界不存在 １３ １５ 分子是因其化学键
> D D． ８O２、８O２
K+2
不稳定
即练即清 学生用书 P49 答案 B
典例 3 ( 汕头二模, ) 为六
２０２４ １０X、Y、Z、M、R、Q
种短周期主族元素 其原子半径和最外层电子数
,
之间的关系如图所示 下列说法正确的是
, ( )
3
N
O
2 :
; .
9
*
第五章 原子结构 元素周期律 ５１
