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%# 原子轨道 量子力学把电子在原子核外的
(3) :
一个空间运动状态称为一个原子轨道 常
1.原子的构成及各微粒之间的数量关系 。
用电子云轮廓图的形状和取向来表示原子
{质子 Z个
{ 原子核 ( ) 轨道的形状和取向 例如 电子云轮廓图
原子 (Z A X)
中子
[(
A
-
Z
)
个
] 是球形的 则 轨道
。
是球形
:s
的 电 子 云 轮
核外电子 Z个 , s ;p
( )
廓图是哑铃状的 则 轨道是哑铃状的
2.元素、核素、同位素的概念及相互关系 , p 。
易混辨析
电子的运动状态和电子的空间运动状态不同,如
原子核外电子有 种运动状态,即电子总数;有
Na 11 6
种空间运动状态,即电子占有的原子轨道总数。
5.基态原子的核外电子排布
电子填入能级的顺序 构造原理
(1) ( ):1s→2s→
2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→……
3.能层与能级 排布原则
(2)
核外电子按能量不同分成能层 能层越高 电
(1) 。 ,
子的能量越高 电子的能层由内向外排序 其
。 ,
序号 符号及所容纳的最多电子数如下
、 :
能层 一 二 三 四 五 六 七
符号
K L M N O P Q
最多
电子数 2 8 18 32 50 72 98
同一能层的电子 还被分成不同能级 任一
(2) , 。①
能层的能级总是从 能级开始 能级数 该能
示例 若基态硼原子的价电子排布图表示为
s , = ①
层序数 同一能层各能级的能量顺序为
。② 2s 2p ,则 违 反 了 能 量 最 低 原 理,应 改 为
↑ ↑ ↑
En En En En
(s)< (p)< (d)< (f)……
2s 2p
4.电子云与原子轨道 。
↑↓ ↑
概率密度 用P 表示电子在某处出现的概 2p
(1) : 若氧原子的 轨道电子排布图表示为 ,则违
② 2p ↑↑↑ ↑
P
率V表示该处的体积 则 称为概率密度 2p
, , V , 反了泡利原理,应改为 。
↑↓↑ ↑
用 表示
ρ 2p
。 若氮原子的 轨道电子排布图表示为 ,则违
电子云 核外电子的概率密度分布看起来像 ③ 2p ↑↓↑
(2) :
2p
一片云雾 被形象地称作电子云 反了洪特规则,应改为 。
, 。 ↑ ↑ ↑
40 5年高考 3年模拟 A版 高考化学
基态原子核外电子排布的表示方法 以硫原 和 互为同位素
14 14
(3) ( B.C N
子为例 甲醇与二甲醚互为同分异构体
) C.
乙酸和硬脂酸互为同系物
D.
原子结构示意图 答案 D
2下列化学用语不正确的是
电子排布式 . ( )
2 2 6 2 4
1s2s2p3s3p 能层的能级
简化电子排布式 A.M :3s、3p、3d
2 4
[Ne]3s3p 基态锗 原子的电子排布式
2 2
价电子排布式 B. (Ge) :[Ar]4s4p
2 4
3s3p 基态 原子的价层电子轨道表示式
电子排布图 C. As :
1s 2s 2p 3s 3p
(轨道表示式) 4s 4p
↑↓ ↑↓ ↑↓↑↓↑↓ ↑↓ ↑↓↑ ↑
↑↓ ↑ ↑ ↑
注意 答题时需注意区分价电子排布式与电子排
① 能 级 的 电 子 云 轮 廓 图
布式。 在主族元素中,价电子就是最外层电子;副族元 D.p :
② [ [ [
素中的有些元素的价电子除最外层外,还包括次外层电
子或倒数第三层电子,如 、 的价电子排布式分别为 Z Z Z
CrCu Y Y Y
5 1 、 10 1 。 当能量相同的原子轨道在全充满( 6 、 Q Q Q
3d4s 3d4s ③ p Y Z [
、 )、半充满( 、 、 )或全空( 、 、 )时体系的能
10 14 3 5 7 0 0 0
d f p d f p d f
量较低,如 的电子排布式为[ ] , 的电子 答案 B
5 1
24Cr Ar3d4s 29Cu
排布式为[ ] 10 1 。 3跨年烟花秀是一场视觉上的盛宴 下列说法
Ar3d4s . ,
基态 激发态及光谱分类 正确的是
(4) 、 ( )
烟花的焰色是原子吸收光谱的体现
A.
从能量角度看 能级的能量一定比 能
B. ,d s、p
级的能量高
注意 对于同一种原子来说,能量:基态原子 激发 表示 原子处于能量最
< C.↑↓ ↑↓ ↑↓↑ N
态原子;稳定性:基态原子 激发态原子。
> 1s 2s 2p
低状态
即练即清
学生用书 P38
钠原子由 时
2 2 6 1 2 2 6 1
D. 1s2s2p3p→1s2s2p3s ,
1下列说法正确的是
. ( ) 是由激发态转化成基态并释放能量
与 互为同素异形体
A.H2 T2 答案 D
第五章 原子结构 元素周期律 41
第 2 节 元素周期表与元素周期律
5%# 区元素 包括第 族 族元素 原子
(1)s : ⅠA 、ⅡA ,
1.元素周期表
的价电子排布为n
s 1~2 。
除氢外
,
这些元素
都是活泼金属元素
。
区元素 包括第 族 族和 族元
(2)p : ⅢA ~ⅦA 0
素 价电子排布为n2n1~6 氦元素除外
, s p ( )。
注意 区元素和 区元素包括所有主族及 族元
s p 0
素,共同的特点是原子的价电子为最外层电子。这两个
区元素的原子以最外层电子参与反应。
区元素 包括除镧系 锕系外的第 族 3.电负性的应用
(3)d : 、 ⅢB ~
族元素 价电子排布为 n 1~9n1~2 F2+*B7
Ⅷ , ( -1)d s U*BBU
2
钯元素除外 区元素参与反应时 优先 FB
( )。d , F
失去n 能级的电子 再失去 n 能级 LF LF2+*B
s , ( -1)d +
7U*BB
的电子
ULFB
。
区元素 包括第 族 族元素 价电 *
(4)ds : ⅠB 、ⅡB , B 2 *B+2 (
子排布为 n 10n1~2 n 轨道全 ' B
( -1)d s ,( -1)d + +
*B+2 (
充满 B
。 *
区元素 包括镧系和锕系元素
(5)f : 。 *B+2
K+J
2.元素周期律(主族元素性质的递变规律)
>.J
J1
项目 同周期(左 右) 同主族(上 下) *B, +
→ →
2K+
原子核外 能层数相同 最外 最外层电子数相同 J>J
, ,
电子排布 层电子数逐渐增多 能层数递增
4.对角线规则
原子半径 逐渐减小 逐渐增大
某些主族元素与右下方的主族元素 如锂与
(
最高正价 主族序
镁 铍与铝 硼与硅 的一些性质具有相似性
=
、 、 ) ,
最高正价由 数 除外 非
+1→ (O、F ), 这种相似性被称为对角线规则
主要化合价 除外 最 金属元素最低负 。
+7(O、F ),
低负价由 价 主族序数
-4→-1 = -8
除外
(H、B )
金属性 金属性逐渐减弱 金属性逐渐增强
、 , ,
非金属性 非金属性逐渐增强 非金属性逐渐减弱
如 和 都可以和氮气反应生成对应的氮
Li Mg
第一电离能 呈增大趋势 逐渐减小
化物 和 都具有两性 和 都可以和
,Be Al ,B Si
电负性 逐渐增大 逐渐减小
氢氧化钠溶液反应生成氢气和对应的钠盐
。
5.微粒半径大小的比较方法
注意 同种元素的电离能:I I I……
① 1< 2< 3
第 、 族元素的第一电离能大于同周期相邻元 一看电子层数 最外层电子数相同时 电子
② ⅡA ⅤA (1) 。 ,
素的第一电离能,如I( )I( )I( ),I( )
1 Mg> 1 Al> 1 Na 1 N > 层数越多 半径越大 例如r r r
I( )I(),一般解释为 的第一电离能是失去 , , Li< Na< K<
1 O > 1 C Al 3p r r
能级电子所需的能量,该能级电子的能量比 失去的 Rb< Cs。
Mg
能级电子的高; 的价电子排布中 是半充满的,原 注意 r r 。
3s N 2p Li> Cl
子的能量较低,比较稳定,第一电离能较高。
二看核电荷数 电子层数相同时 核电荷数
若某元素的I I,则该元素的常见化合价为 n。
(2) 。 ,
③ n +1≫ n + 越小 半径越大 例如r r r r
例如,镁元素的I I,则其常见化合价为 。 , , Na> Mg> Al,O 2- >
3≫ 2 +2
根据电负性变化规律可知, 是电负性最大的元素。 r r
④ F F
->
Na
+。
三看电子数 核电荷数相同时 电子数越
(3) 。 ,
多 半径越大 例如r r r
, , Fe> Fe 2+> Fe 3+。
6.元素金属性、非金属性强弱的判断依据
元素金属性强弱的判断依据
(1)
一般情况下 金属单质与水或酸反应置换出
① ,
42 5年高考 3年模拟 A版 高考化学
越容易 反应越剧烈 元素金属性越强 球上发现的新矿物 其主要由 和
H2 ( ), 。 , Ca、Fe、P、O
最高价氧化物对应水化物的碱性越强 元素金 钇 原子序数比 大 组成 下列说法
② , Y( , Fe 13) 。
属性越强 如根据碱性 正确的是
。 NaOH>Mg(OH)2>Al ( )
位于元素周期表的第 族
可以判断金属性
(OH)3, Na>Mg>Al。 A.Y ⅢB
基态 原子的核外电子填充在 个轨道中
单质的还原性越强 对应离子的氧化性越
③ ( B. Ca 6
种元素中 第一电离能最小的是
弱 元素金属性越强 C.5 , Fe
), 。
种元素中 电负性最大的是
元素非金属性强弱的判断依据 D.5 , P
(2)
答案 A
与 化合越容易 生成的简单气态氢化物越
① H2 , 2( 重庆, , 分) 和 为短周期元
稳定 元素非金属性越强 如根据简单气态 .2024 123 R、X、Y Z
, 。 素 的分子结构如图所示 中电子
氢化物的稳定性 可以 ,XY3ZR3 。R
HF>HCl>HBr>HI, 只有一种自旋取向 和 处于同一周期
判断非金属性 ,X、Y Z ,X
F>Cl>Br>I。 的核外电子数等于 的最高能级电子数 且
最高价氧化物对应水化物的酸性越强 元素 Y ,
② , 等于 的最外层电子数 下列说法正确
Z 。
非金 属 性 越 强 如 根 据 酸 性
。 HClO4 > 的是
( )
可以判断非金属
原子半径 : 3
H2SO4>H3PO4>H2SiO3,
A. :Z<X
性 : 9 ; 3
非金属性
Cl>S>P>Si。
B. :Y<Z : 3
单质的氧化性越强 对应离子的还原性越弱 单质的沸点
③ ( ), C. :X<Y
元素非金属性越强 如根据单质氧化性 最高正化合价
。 F2> D. :X<R
可以判断非金属性 答案 A
Cl2>Br2>I2, F>Cl>Br>I。
注意 只有最高价氧化物对应水化物的酸、碱性才 3现有三种元素的基态原子的电子排布式如下
① . :
能用于比较元素的非金属性和金属性强弱。例如
2 2 6 2 4 2 2 6 2 3 2 2 5
HNO2 ①1s2s2p3s3p;②1s2s2p3s3p;③1s2s2p。
和 的酸性强弱关系无法用于判断 和 的非金
则下列有关比较中正确的是
H3PO4 N P
属性强弱。 只有简单气态氢化物的稳定性才能用于比 ( )
② 最高正化合价
较元素的非金属性强弱。例如 和 的稳定性 A. :③>②>①
H2O2 NH3
原子半径
强弱关系无法用于判断 和 的非金属性强弱。
O N B. :③>②>①
电负性
即练即清 学生用书 P40 C. :③>②>①
第一电离能
1( 重庆,, 分)嫦娥石 是中国首次在月 D. :③>②>①
.2023 63 “ ” 答案 D
第五章 原子结构 元素周期律 43
考法突破 5 元素推断解题策略
一、文字叙述型元素推断 点拨 掌握五个关系式: 原子的核外电子层数 周
① =
1.元素的“位—构—性”关系 期数; 质子数 原子序数 核电荷数 原子的核外电
② = = =
子数; 主族元素原子最外层电子数 主族序数; 主族
*8 ③ = ④
3 元素的最高正价 族序数( 、 例外); 非金属主族元
* = OF ⑤
* 素的最低负价 最外层电子数 ( 、 例外)。
* = -8H B
2.元素“位—构—性”关系的应用
依据元素在周期表中的特殊位置或性质推
2+B (1)
B+B 断元素 前 号非稀有气体元素
4B ( 36 )
'+B
.+B
电子层结构相同的离子 若电性相同 则位
元素特征 元素
, ,
于同周期 若电性不同 则阳离子位于阴离
主族序数等于周期数
H、Be、Al ; ,
主族序数等于周期数的 倍 子的下一周期 如 2- - + 2+
2 C、S 。 O 、F 、Na 、Mg 、
主族序数等于周期数的 倍 电子层结构相同 位于
3+
3 O Al ,Na、Mg、Al O、F
周期数是主族序数的 倍 的下一周期
2 Li 。
周期数是主族序数的 倍
即练即清
短 3 Na 学生用书 P41
周 最高正价与最低负价代数和为
期 0 H、C、Si 典例 1 ( 福建,, 分)某非线性光学晶体由
最高正价是最低负价绝对值的 2022 44
钾元素 和原子序数依次增大的
倍 S (K) X、Y、Z、W
3
四种短周期元素组成 与 与 均为同
原子半径最小的元素 。X Y、Z W
H
周期相邻元素 的核外电子总数为最外层电
最外层电子数是次外层的 倍 ,X
2 C
子数的 倍 为地壳中含量最多的元素 下
最外层电子数是次外层的一半 Li、Si 2 。Z 。
列说法正确的是
简单氢化物能和最高价氧化物的 ( )
水化物反应形成盐 N 简单氢化物沸点
A. :Z>W
短
周 第一电离能大于同周期相邻元素 分子的空间构型为三角锥形
期 Be、N、Mg、P B.YW3
能级上的电子总数与 能级上 原子半径
s p C. :Y<X<Z<W
的电子总数相等 O、Mg
最高价氧化物对应水化物的碱性
D. :X<Y
最外层电子数为
第 1 K、Cr、Cu 答案 A
四
有 个未成对电子
周 4 Fe 二、信息综合型元素推断
期
有 个未成对电子
6 Cr
1.局部元素周期表型元素推断
电子数相等的微粒的确定方法
(2)
常考类型
电子微粒 以 为核心 推断同周期的非 (1)
①10 : Ne ,
金属元素形成的微粒和下一周期的金属元素 4- .2 =
+4U& %U
1
形成的微粒 2A2+42U-
。
-+2
2+42U4 M
1 *
0 -2.1
电子微粒 以 为核心 推断同周期的非
②18 : Ar , 相邻周期同主族元素的原子序数之间的
(2)
金属元素形成的微粒和下一周期的主族金属
关系
元素形成的微粒等
。
,E.2+
=
0 D+2 +
2
2.1/B ,+
""
0/B +2.1
,E.2+
=
0 D+2 +
2
2.1$M #S+
"_"
0#S +2.1
注意 中 显正价, 显负价,为 电子分子。
SiH4 Si H 18
阴上 阳下 规律 例如
(3)“ 、 ” (2) :
44 5年高考 3年模拟 A版 高考化学
电子数为 , 应位于第 族,而不是
8-2-1=5 Y ⅤA
X Y 第 族。
ⅥA
Z 即练即清
学生用书 P42
已知 为短周期元素 若它们的核外
典例 3 ( 湖南,, 分)科学家合成了一种新
X、Y、Z ,
2022 53
电子数之和为 那么它们为哪些元素 假 的共价化合物 结构如图所示 为
29, ? ( ),X、Y、Z、W
设 的核外电子数为x 则 与 的核外电 原子序数依次增大的短周期元素 的原子序
X , Y Z ,W
数等于 与 的原子序数之和 下列说法错
子数分别为x 和x 由x x X Y 。
+2 +9, +( +2)+
误的是
x 得出x 即 为 为 ( )
( +9)=29 =6, X C,Y O,
X2Z5 X2Z5
为
Z P。
Z5X2 W Y W X2Z5
即练即清
学生用书 P42
X2Z5 X2Z5
原子半径
典例 2 ( 广东,, 分)甲 戊均为短周期元 A. :X>Y>Z
2022 72 ~ 非金属性
B. :Y>X>W
素 在元素周期表中的相对位置如图所示 戊的
, ; 的单质具有较强的还原性
C.Z
最高价氧化物对应的水化物为强酸 下列说法 原子序数为 的元素与 位于同一主族
。
D. 82 W
不正确的是 答案 C
( )
3.坐标图像型元素推断
原子半径 丁 戊 乙
A. : > >
首先观察坐标轴的信息 如原子序数 族序数
非金属性 戊 丁 丙 ( 、 、
B. : > > 原子半径 化合价 第一电离能 等 理解
甲的氢化物遇氯化氢一定有白 、 、 、pH ),
C. 横 纵坐标之间的关系 再根据图中数据结合
、 ,
烟产生
题目信息推断元素种类
。
丙的最高价氧化物对应的水化物一定能与强 即练即清
D. 学生用书 P42
碱反应
典例 4 常温下 四种短周期主族元
,W、X、Y、Z
答案 C 素的最高价氧化物对应的水化物溶液 浓度均
(
2.结构式型元素推断 为 -1 的 和原子半径 原子序
0.01mol·L ) pH 、
数的关系如图所示 下列说法正确的是
一般情况下 在分子的结构式中 短周期主族 。 ( )
, ,
元素原子与其形成共价键数目的关系如下
:
共价键数目
1 2 3 4 5 6 7
元素
H、F、ClO、S B、Al、N、P C、SiP S Cl
在离子化合物中 简单阳离子所带的正电荷数
,
一般等于元素的族序数 第一电离能
。 A. :Z>Y>X
注意 多核阴离子或多核阳离子中,得失电子的原子 含有极性共价键和非极性共价键
B.X2Y2
所形成共价键的数目会发生相应变化,确定元素的族序 工业上通过电解 的水溶液来制取 的
C. XZ X
单质
Z Y Z
数时应考虑此变化因素。例如[ ] 中
- 的单质具有强氧化性和漂白性
X X Y
D.Z
Z Z Z Z 答案 A
原子得到 个电子,形成 个共价键,则 原子的最外层
1 2 Y
第五章 原子结构 元素周期律 45
4.核反应型元素推断 下列说法正确的是
( )
若无特别说明 一般遵循质子数守恒和质量数 的中子数为
, A.X 2
守恒 据此计算出题目中的未知量 互为同位素
, 。 B.X、Y
可用作示踪原子研究化学反应历程
即练即清 13 15
学生用书 P42 C.8O、8O
自然界不存在 分子是因其化学键
13 15
典例 5 ( 2022 山东, 3 , 2 分) 13 8O、 15 8O 的半衰期很 D. 不稳定 8O2、8O2
短 自然界中不能稳定存在 人工合成反应
, 。 答案 B
如下
:
a m
16 8O+ 3 2He → 13 8O+ b X; 16 8O+ 3 2He → 15 8O+ n Y。
46 5年高考 3年模拟 A版 高考化学
