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高考化学专题复习 专题十一 物质结构与性质_第1讲 原子结构与性质课件PPT
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专题十一 物质结构与性质第1讲 原子结构与性质
一、原子核外电子排布
1.能层与能级(1)能层:根据电子的能量差异,可以将核外电子分成不同的能层。(2)能级:在多电子原子中,同一能层的电子,能量也可能不同,不同能量的电子 分成不同的能级。
(3)能层与能级的关系
2.电子云与原子轨道(1)电子云a.由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾,因此被形象地称为电子云。b.电子云轮廓图称为原子轨道。(2)原子轨道
3.基态原子核外电子排布规律(1)能量最低原理:电子总是先占有能量低的轨道,然后依次进入能量较高的 轨道,使整个原子的能量处于 最低状态 。即原子的电子排布遵循构造原 理能使整个原子的能量处于最低状态。构造原理示意图如下图所示:
(2)泡利原理:在一个原子轨道中,最多只能容纳 2 个电子,并且它们的自旋 状态 相反 。如2s2轨道上的电子排布为 ,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,并且自旋状态 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)、 全空 (p0、d0、f0)时原子的能量最低,如24Cr的电子排布式为 [Ar]3d54s1,29Cu的电子排布式为[Ar]3d104s1。
4.基态原子核外电子排布的表示方法
5.原子状态与原子光谱(1)基态原子:处于 最低 能量的原子。(2)激发态原子:基态原子的电子 吸收 能量后,电子会跃迁到较高能级,此 时原子的能量较基态高,变成激发态原子。(3)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。利用原子光谱 上的特征谱线来鉴定元素,称为光谱分析。
吸收 光谱 发射 光谱
(4)基态、激发态及光谱示意图
二、原子结构与元素周期表、元素的性质关系
1.原子结构与元素周期表的关系
及时提醒 能层数=电子层数=周期数。价电子数=主族序数。
2.每族元素的价电子排布特点(1)主族
(2)0族He:1s2;其他:ns2np6。(3)过渡元素(副族和第Ⅷ族,Pd、镧系、锕系除外):(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)各区元素化学性质及原子最外层电子排布特点
4.元素周期律(1)电离能、电负性a.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 子所需的最低能量。b.电负性:用来描述不同元素的原子对键合电子 吸引力 的大小。金属的电负性一般 小于 1.8,非金属的电负性一般 大于 1.8,位于非金 属三角区边界的“类金属”的电负性则在1.8左右,它们既有 金属 性,又 有 非金属 性。
(2)原子结构与元素性质的递变规律
(3)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.易错易混辨析(正确的画“√”,错误的画“✕”)。(1)p能级的能量一定比s能级的能量高 ( )(2)同一原子中,2p、3p、4p能级的轨道数依次增多 ( )(3)2p和3p轨道形状均为哑铃形,能量也相等 ( )(4)2px、2py、2pz的能量相等 ( )(5)铁元素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s23d6( )
✕
✕
✕
√
✕
(6)磷元素基态原子的电子排布图为 ( )(7)电子排布式1s22s22p63s23p10违反了能量最低原理 ( )(8) 表示的原子能量处于最低状态 ( )(9)价电子排布式为4s24p3的元素位于第四周期第ⅤA族,是p区元素 ( )(10)电负性越大,非金属性越强,第一电离能也越大 ( )(11)电负性大于1.8的一定为非金属,小于1.8的一定为金属 ( )(12)电负性差值大于1.7时,一般形成离子键,小于1.7时,一般形成共价键( )
✕
✕
✕
√
✕
✕
√
2.(1)基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar] 3d104s24p2 ,有 2 个未成对电子。(2)镍元素基态原子的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2 ,3d能级上的未成对电子数为 2 。(3)写出基态As原子的核外电子排布式: 1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3 。(4)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 电子云 形象化描述。在基态14C原子中,核外存在 2 对自旋相反的电子。(5)P原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p3或[Ne]3s23p3 。
(6)基态Fe原子核外有 4 个未成对电子。Fe3+的电子排布式为 [Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5 。(7)31Ga基态原子的核外电子排布式是 [Ar]3d104s24p1或1s22s22p63s23p63d104s24p1 。
3.某元素的原子序数为29,试问:(1)该元素的元素名称及元素符号是什么?(2)该元素原子的核外电子排布式是什么?(3)其电子占有多少个能层?多少个能级?(4)它的价电子排布式是什么?(5)它位于元素周期表中第几周期?第几族?属于主族元素还是副族元素?属于 哪一个区?(6)它有多少个未成对电子?
答案 (1)铜 Cu(2)1s22s22p63s23p63d104s1(3)4个能层 7个能级(4)3d104s1(5)第四周期 第ⅠB族 副族 ds区(6)有1个未成对电子
考点一 原子核外电子排布
题组一 核外电子排布的表示方法
1.下列Li原子电子排布图表示的状态中,能量最低和最高的分别为 D 、 C 。
解析 D选项表示基态,为能量最低状态;A、B、C选项均表示激发态,但C选 项被激发的电子处于高能级的多,为能量最高状态。
2.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 1s22s22p3 ;② ;③ 5 ;④ 3 。(2)Cl:① 1s22s22p63s23p5或[Ne]3s23p5 ;② ;③ 9 ; ④ 1 。(3)Fe2+:① 1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6 ;② ;③ 14 ; ④ 4 。
题组二 根据核外电子排布特点推断元素
3.(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。回 答下列问题:①元素K的焰色反应呈紫红色,其中紫色对应的辐射波长为 A nm(填标号)。A.404.4 B.553.5 C.589.2 D.670.8 E.766.5②基态K原子中,核外电子占据最高能层的符号是 N ,占据该能层电子的 电子云轮廓图形状为 球形 。
(2)氮原子价层电子的轨道表达式(电子排布图)为 。(3)Co基态原子核外电子排布式为 [Ar]3d74s2 。元素Mn与O中,第一电离 能较大的是 O ,基态原子核外未成对电子数较多的是 Mn 。(4)Zn2+基态核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10 。
4.有A、B、C、D、E 5种元素,它们的核电荷数依次增大,且都小于20。其中 A为非金属元素;A和E属同一族,它们原子最外层电子排布为ns1,B和D也属同 一族,它们原子最外层的p能级电子数是s能级电子数的两倍。C原子最外层 上电子数等于D原子最外层上电子数的一半。请回答下列问题:(1)A是 H (填元素符号,下同),B是 O ,C是 Al ,D是 S ,E是 K 。(2)由这5种元素组成的一种化合物是 KAl(SO4)2·12H2O (写化学式)。写出 该物质的一种用途: 作净水剂 。
(3)写出C元素基态原子的电子排布式: 1s22s22p63s23p1 。(4)D元素基态原子的价电子排布图为 。(5)元素B与D的电负性的大小关系是B > (填“>”“<”或“=”,下同)D, C与E的第一电离能的大小关系是C > E。
解析 由A、E最外层电子排布为ns1可知A、E为第ⅠA族元素,因A为非金 属元素,故A为氢元素;B、D同族,最外层电子排布为ns2np4,则B为氧元素、D为硫元素;结合题给其他信息可推知C为铝元素,E为钾元素。
考点二 原子结构与元素周期表、元素性质的关系
题组一 电离能及其应用
1.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。则b、c、d中第一电离能最大的是 N (填元素符号),e的价电子轨道示 意图为 。
2.下图是部分元素的第一电离能(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)。
(1)认真分析图中同周期元素第一电离能的变化规律,推断Na~Ar 元素中,Al的第一电离能的大小范围为 Na解析 (1)由题图中信息可知,同周期元素中第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,故电离能:Na名师点拨电离能的应用(1)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。(2)判断元素的化合价(I1、I2……表示各级电离能)如果某元素的In+1≫In,则该元素的常见化合价为+n价。如钠元素I2≫I1,所以钠 元素的常见化合价为+1价。(3)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级增大,有一定的规律性。当电离能的变
化出现突变时,电子层数就可能发生变化。(4)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,当能量相同的原子轨道在全空、半充满和全充满状态时,第一电离能就会反常得大,如I1(N)>I1(O),I1(Mg)>I1(Al)。
题组二 电负性及其应用
3.(1)用“>”或“<”填空。电负性:Na < Mg < Al,C < N < O < F,Zn < Ge < O。(2)现有四种元素的基态原子的电子排布式如下,按要求排序:①1s22s22p63s23p4;②1s22s22p63s23p3;③1s22s22p3;④1s22s22p5。第一电离能: F>N>P>S (用元素符号表示,下同),原子半径: P>S>N>F , 电负性: F>N>S>P ,最高正化合价: S>N=P 。
解析 (1)同周期从左到右,元素电负性逐渐增大;同主族从上到下,元素电负 性逐渐减小。(2)据电子排布式可知①~④号元素分别为S、P、N、F。
4.下表中给出了部分元素的电负性。
已知:一般情况下,两成键原子对应元素间电负性差值大于1.7时,形成离子键; 两成键原子对应元素间电负性差值小于1.7时,形成共价键。
(1)根据表中给出的数据,可推知元素的电负性具有的变化规律是 随着原子 序数的递增,元素的电负性与原子半径一样呈周期性变化 。(2)通过分析电负性的变化规律,确定Mg元素电负性的最小范围: 0.9~1.5 。(3)现有下列物质:A.Li3N B.BeCl2 C.AlCl3 D.SiC属于离子化合物的是 A (填字母,下同);属于共价化合物的是 BCD ;请设计一个实验方案证明上述所得到的结论: 测定各物质在熔融状态下能否 导电,若能导电则为离子化合物,反之则为共价化合物 。
解析 (1)元素的电负性是元素的基本性质,且随着原子序数的递增呈周期性 变化。(2)根据电负性的递变规律:同周期从左到右,元素电负性逐渐增大,同 主族从上到下,元素电负性逐渐减小,可知在同周期中电负性:NaMg>Ca,由题表中数据可确定Mg的电负性最小范围应为0.9~1.5。(3)根据已知条件及题表中数据可知,Li3N为离子化合物;BeCl2、AlCl3、SiC为共价化合物。共价化合物和离子化合物最大的区别在于离子化合 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。
名师总结电负性的应用
题组三 元素“位、构、性”之间的综合判断
5.有四种短周期元素,它们的结构、性质等信息如下表所示:
请根据表中信息填空。(1)A原子的核外电子排布式为 [Ne]3s1或1s22s22p63s1 。(2)B元素在元素周期表中的位置是 第三周期第ⅢA族 ;离子半径:B 小于 (填“大于”或“小于”)A。(3)C元素基态原子核外电子排布图为 ,其原子 核外有 2 个未成对电子,能量最高的电子为 2p 轨道上的电子,其轨道 呈 哑铃(或纺锤) 形。
(4)D原子的电子排布式为 [Ne]3s23p5或1s22s22p63s23p5 ,D-的结构示意图是 。(5)B的最高价氧化物对应的水化物与A的最高价氧化物对应的水化物反应的 化学方程式为 NaOH+Al(OH)3 NaAlO2+2H2O ,与D的氢化物的水溶液 反应的化学方程式为 Al(OH)3+3HCl AlCl3+3H2O 。
解析 由题表中信息可知A为钠元素、B为铝元素、C为氧元素、D为氯元素。
1.(2020天津,8,3分)短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。用表中 信息判断下列说法正确的是 ( )
最高价氧化物的水化物
元素
A
A.元素电负性:Z解析 依据题意,结合元素周期表及0.1 mol·L-1X的最高价氧化物的水化物溶 液的pH为1,知X的最高价氧化物的水化物为一元强酸,因为X、Y、Z、W均为短周期元素且原子序数依次增大,故X的最高价氧化物对应的水化物为HNO3,则X为N;0.1 mol·L-1Y的最高价氧化物的水化物溶液的pH为13,说明Y最高价氧化物的水化物为一元强碱,即NaOH,则Y为Na;Z的最高价氧化物的水化物化学式为H3ZO4,Z原子序数大于Na,说明Z的最高价为+5价,则Z为P;0.1 mol·L-1W的最高价氧化物的水化物溶液的pH为0.70,说明W的最高价氧化物的水化物为二元强酸,即H2SO4,则W为S。A项,Z和W为同周期元素,同周期主族元素从左到右电负性逐渐增大,即元素电负性:S>P,正确;B项,简单离子半径:S2->Na+,错误;
C项,P位于第ⅤA族,价电子排布式为3s23p3,是比较稳定的半满结构,第一电离能大于同周期的S元素,即元素的第一电离能:P>S,错误;D项,X的简单氢化物是NH3,Z的简单氢化物是PH3,NH3分子间存在氢键,故沸点:NH3>PH3,错误。
2.(2020山东,3,2分)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,基态 X原子的电子总数是其最高能级电子数的2倍,Z可与X形成淡黄色化合物Z2X2,Y、W最外层电子数相同。下列说法正确的是 ( )A.第一电离能:W>X>Y>Z B.简单离子的还原性:Y>X>WC.简单离子的半径:W>X>Y>Z D.氢化物水溶液的酸性:Y>W
C
解析 由“基态X原子的电子总数是其最高能级电子数的2倍,Z可与X形成 淡黄色化合物Z2X2”可知,X是氧元素,Z是钠元素;Y的原子序数介于氧元素 与钠元素之间且Y为短周期主族元素,说明Y是氟元素;W的最外层电子数与 Y相同,说明W是氯元素。A项,第一电离能:F>O>Cl>Na,错误;B项,F-、O2-、Cl-三者还原性的强弱顺序:Cl->O2->F-,错误;C项,简单离子的半径大小顺序:Cl->O2->F->Na+,正确;D项,氢化物水溶液的酸性:HCl>HF,错误。
3.(1)(2019课标Ⅰ)下列状态的镁中,电离最外层一个电子所需能量最大的是 A (填标号)。 (2)(2019课标Ⅲ)在周期表中,与Li的化学性质最相似的邻族元素是 Mg , 该元素基态原子核外M层电子的自旋状态 相反 (填“相同”或“相 反”)。
解析 (1)A表示基态镁原子的第二电离能,B表示基态镁原子的第一电离能, 则电离能:A>B;C表示激发态镁原子的第一电离能,则电离能:A>B>C;D表示 激发态镁原子的第二电离能,则电离能:A>D。(2)根据对角线规则,Li与Mg的化学性质最相似。基态时Mg原子的两个M层 电子处于3s轨道上,且自旋方向相反。
4.(1)(2018课标Ⅱ)基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为 ,基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图 为 哑铃(纺锤) 形。(2)(2018课标Ⅲ)Zn原子核外电子排布式为 [Ar]3d104s2 。
5.(1)(2018课标Ⅰ)Li+与H-具有相同的电子构型,r(Li+)小于r(H-),原因是 Li+核 电荷数较大 。(2)(2018课标Ⅲ)黄铜是人类最早使用的合金之一,主要由Zn和Cu组成。第一 电离能I1(Zn) 大于 I1(Cu)(填“大于”或“小于”)。原因是 Zn核外电子 排布为全满稳定结构,较难失电子 。
专题十一 物质结构与性质第1讲 原子结构与性质
一、原子核外电子排布
1.能层与能级(1)能层:根据电子的能量差异,可以将核外电子分成不同的能层。(2)能级:在多电子原子中,同一能层的电子,能量也可能不同,不同能量的电子 分成不同的能级。
(3)能层与能级的关系
2.电子云与原子轨道(1)电子云a.由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾,因此被形象地称为电子云。b.电子云轮廓图称为原子轨道。(2)原子轨道
3.基态原子核外电子排布规律(1)能量最低原理:电子总是先占有能量低的轨道,然后依次进入能量较高的 轨道,使整个原子的能量处于 最低状态 。即原子的电子排布遵循构造原 理能使整个原子的能量处于最低状态。构造原理示意图如下图所示:
(2)泡利原理:在一个原子轨道中,最多只能容纳 2 个电子,并且它们的自旋 状态 相反 。如2s2轨道上的电子排布为 ,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,并且自旋状态 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)、 全空 (p0、d0、f0)时原子的能量最低,如24Cr的电子排布式为 [Ar]3d54s1,29Cu的电子排布式为[Ar]3d104s1。
4.基态原子核外电子排布的表示方法
5.原子状态与原子光谱(1)基态原子:处于 最低 能量的原子。(2)激发态原子:基态原子的电子 吸收 能量后,电子会跃迁到较高能级,此 时原子的能量较基态高,变成激发态原子。(3)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。利用原子光谱 上的特征谱线来鉴定元素,称为光谱分析。
吸收 光谱 发射 光谱
(4)基态、激发态及光谱示意图
二、原子结构与元素周期表、元素的性质关系
1.原子结构与元素周期表的关系
及时提醒 能层数=电子层数=周期数。价电子数=主族序数。
2.每族元素的价电子排布特点(1)主族
(2)0族He:1s2;其他:ns2np6。(3)过渡元素(副族和第Ⅷ族,Pd、镧系、锕系除外):(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)各区元素化学性质及原子最外层电子排布特点
4.元素周期律(1)电离能、电负性a.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 子所需的最低能量。b.电负性:用来描述不同元素的原子对键合电子 吸引力 的大小。金属的电负性一般 小于 1.8,非金属的电负性一般 大于 1.8,位于非金 属三角区边界的“类金属”的电负性则在1.8左右,它们既有 金属 性,又 有 非金属 性。
(2)原子结构与元素性质的递变规律
(3)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.易错易混辨析(正确的画“√”,错误的画“✕”)。(1)p能级的能量一定比s能级的能量高 ( )(2)同一原子中,2p、3p、4p能级的轨道数依次增多 ( )(3)2p和3p轨道形状均为哑铃形,能量也相等 ( )(4)2px、2py、2pz的能量相等 ( )(5)铁元素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s23d6( )
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(6)磷元素基态原子的电子排布图为 ( )(7)电子排布式1s22s22p63s23p10违反了能量最低原理 ( )(8) 表示的原子能量处于最低状态 ( )(9)价电子排布式为4s24p3的元素位于第四周期第ⅤA族,是p区元素 ( )(10)电负性越大,非金属性越强,第一电离能也越大 ( )(11)电负性大于1.8的一定为非金属,小于1.8的一定为金属 ( )(12)电负性差值大于1.7时,一般形成离子键,小于1.7时,一般形成共价键( )
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2.(1)基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar] 3d104s24p2 ,有 2 个未成对电子。(2)镍元素基态原子的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2 ,3d能级上的未成对电子数为 2 。(3)写出基态As原子的核外电子排布式: 1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3 。(4)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 电子云 形象化描述。在基态14C原子中,核外存在 2 对自旋相反的电子。(5)P原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p3或[Ne]3s23p3 。
(6)基态Fe原子核外有 4 个未成对电子。Fe3+的电子排布式为 [Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5 。(7)31Ga基态原子的核外电子排布式是 [Ar]3d104s24p1或1s22s22p63s23p63d104s24p1 。
3.某元素的原子序数为29,试问:(1)该元素的元素名称及元素符号是什么?(2)该元素原子的核外电子排布式是什么?(3)其电子占有多少个能层?多少个能级?(4)它的价电子排布式是什么?(5)它位于元素周期表中第几周期?第几族?属于主族元素还是副族元素?属于 哪一个区?(6)它有多少个未成对电子?
答案 (1)铜 Cu(2)1s22s22p63s23p63d104s1(3)4个能层 7个能级(4)3d104s1(5)第四周期 第ⅠB族 副族 ds区(6)有1个未成对电子
考点一 原子核外电子排布
题组一 核外电子排布的表示方法
1.下列Li原子电子排布图表示的状态中,能量最低和最高的分别为 D 、 C 。
解析 D选项表示基态,为能量最低状态;A、B、C选项均表示激发态,但C选 项被激发的电子处于高能级的多,为能量最高状态。
2.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 1s22s22p3 ;② ;③ 5 ;④ 3 。(2)Cl:① 1s22s22p63s23p5或[Ne]3s23p5 ;② ;③ 9 ; ④ 1 。(3)Fe2+:① 1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6 ;② ;③ 14 ; ④ 4 。
题组二 根据核外电子排布特点推断元素
3.(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。回 答下列问题:①元素K的焰色反应呈紫红色,其中紫色对应的辐射波长为 A nm(填标号)。A.404.4 B.553.5 C.589.2 D.670.8 E.766.5②基态K原子中,核外电子占据最高能层的符号是 N ,占据该能层电子的 电子云轮廓图形状为 球形 。
(2)氮原子价层电子的轨道表达式(电子排布图)为 。(3)Co基态原子核外电子排布式为 [Ar]3d74s2 。元素Mn与O中,第一电离 能较大的是 O ,基态原子核外未成对电子数较多的是 Mn 。(4)Zn2+基态核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10 。
4.有A、B、C、D、E 5种元素,它们的核电荷数依次增大,且都小于20。其中 A为非金属元素;A和E属同一族,它们原子最外层电子排布为ns1,B和D也属同 一族,它们原子最外层的p能级电子数是s能级电子数的两倍。C原子最外层 上电子数等于D原子最外层上电子数的一半。请回答下列问题:(1)A是 H (填元素符号,下同),B是 O ,C是 Al ,D是 S ,E是 K 。(2)由这5种元素组成的一种化合物是 KAl(SO4)2·12H2O (写化学式)。写出 该物质的一种用途: 作净水剂 。
(3)写出C元素基态原子的电子排布式: 1s22s22p63s23p1 。(4)D元素基态原子的价电子排布图为 。(5)元素B与D的电负性的大小关系是B > (填“>”“<”或“=”,下同)D, C与E的第一电离能的大小关系是C > E。
解析 由A、E最外层电子排布为ns1可知A、E为第ⅠA族元素,因A为非金 属元素,故A为氢元素;B、D同族,最外层电子排布为ns2np4,则B为氧元素、D为硫元素;结合题给其他信息可推知C为铝元素,E为钾元素。
考点二 原子结构与元素周期表、元素性质的关系
题组一 电离能及其应用
1.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。则b、c、d中第一电离能最大的是 N (填元素符号),e的价电子轨道示 意图为 。
2.下图是部分元素的第一电离能(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)。
(1)认真分析图中同周期元素第一电离能的变化规律,推断Na~Ar 元素中,Al的第一电离能的大小范围为 Na
化出现突变时,电子层数就可能发生变化。(4)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,当能量相同的原子轨道在全空、半充满和全充满状态时,第一电离能就会反常得大,如I1(N)>I1(O),I1(Mg)>I1(Al)。
题组二 电负性及其应用
3.(1)用“>”或“<”填空。电负性:Na < Mg < Al,C < N < O < F,Zn < Ge < O。(2)现有四种元素的基态原子的电子排布式如下,按要求排序:①1s22s22p63s23p4;②1s22s22p63s23p3;③1s22s22p3;④1s22s22p5。第一电离能: F>N>P>S (用元素符号表示,下同),原子半径: P>S>N>F , 电负性: F>N>S>P ,最高正化合价: S>N=P 。
解析 (1)同周期从左到右,元素电负性逐渐增大;同主族从上到下,元素电负 性逐渐减小。(2)据电子排布式可知①~④号元素分别为S、P、N、F。
4.下表中给出了部分元素的电负性。
已知:一般情况下,两成键原子对应元素间电负性差值大于1.7时,形成离子键; 两成键原子对应元素间电负性差值小于1.7时,形成共价键。
(1)根据表中给出的数据,可推知元素的电负性具有的变化规律是 随着原子 序数的递增,元素的电负性与原子半径一样呈周期性变化 。(2)通过分析电负性的变化规律,确定Mg元素电负性的最小范围: 0.9~1.5 。(3)现有下列物质:A.Li3N B.BeCl2 C.AlCl3 D.SiC属于离子化合物的是 A (填字母,下同);属于共价化合物的是 BCD ;请设计一个实验方案证明上述所得到的结论: 测定各物质在熔融状态下能否 导电,若能导电则为离子化合物,反之则为共价化合物 。
解析 (1)元素的电负性是元素的基本性质,且随着原子序数的递增呈周期性 变化。(2)根据电负性的递变规律:同周期从左到右,元素电负性逐渐增大,同 主族从上到下,元素电负性逐渐减小,可知在同周期中电负性:Na
名师总结电负性的应用
题组三 元素“位、构、性”之间的综合判断
5.有四种短周期元素,它们的结构、性质等信息如下表所示:
请根据表中信息填空。(1)A原子的核外电子排布式为 [Ne]3s1或1s22s22p63s1 。(2)B元素在元素周期表中的位置是 第三周期第ⅢA族 ;离子半径:B 小于 (填“大于”或“小于”)A。(3)C元素基态原子核外电子排布图为 ,其原子 核外有 2 个未成对电子,能量最高的电子为 2p 轨道上的电子,其轨道 呈 哑铃(或纺锤) 形。
(4)D原子的电子排布式为 [Ne]3s23p5或1s22s22p63s23p5 ,D-的结构示意图是 。(5)B的最高价氧化物对应的水化物与A的最高价氧化物对应的水化物反应的 化学方程式为 NaOH+Al(OH)3 NaAlO2+2H2O ,与D的氢化物的水溶液 反应的化学方程式为 Al(OH)3+3HCl AlCl3+3H2O 。
解析 由题表中信息可知A为钠元素、B为铝元素、C为氧元素、D为氯元素。
1.(2020天津,8,3分)短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。用表中 信息判断下列说法正确的是 ( )
最高价氧化物的水化物
元素
A
A.元素电负性:Z
C项,P位于第ⅤA族,价电子排布式为3s23p3,是比较稳定的半满结构,第一电离能大于同周期的S元素,即元素的第一电离能:P>S,错误;D项,X的简单氢化物是NH3,Z的简单氢化物是PH3,NH3分子间存在氢键,故沸点:NH3>PH3,错误。
2.(2020山东,3,2分)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,基态 X原子的电子总数是其最高能级电子数的2倍,Z可与X形成淡黄色化合物Z2X2,Y、W最外层电子数相同。下列说法正确的是 ( )A.第一电离能:W>X>Y>Z B.简单离子的还原性:Y>X>WC.简单离子的半径:W>X>Y>Z D.氢化物水溶液的酸性:Y>W
C
解析 由“基态X原子的电子总数是其最高能级电子数的2倍,Z可与X形成 淡黄色化合物Z2X2”可知,X是氧元素,Z是钠元素;Y的原子序数介于氧元素 与钠元素之间且Y为短周期主族元素,说明Y是氟元素;W的最外层电子数与 Y相同,说明W是氯元素。A项,第一电离能:F>O>Cl>Na,错误;B项,F-、O2-、Cl-三者还原性的强弱顺序:Cl->O2->F-,错误;C项,简单离子的半径大小顺序:Cl->O2->F->Na+,正确;D项,氢化物水溶液的酸性:HCl>HF,错误。
3.(1)(2019课标Ⅰ)下列状态的镁中,电离最外层一个电子所需能量最大的是 A (填标号)。 (2)(2019课标Ⅲ)在周期表中,与Li的化学性质最相似的邻族元素是 Mg , 该元素基态原子核外M层电子的自旋状态 相反 (填“相同”或“相 反”)。
解析 (1)A表示基态镁原子的第二电离能,B表示基态镁原子的第一电离能, 则电离能:A>B;C表示激发态镁原子的第一电离能,则电离能:A>B>C;D表示 激发态镁原子的第二电离能,则电离能:A>D。(2)根据对角线规则,Li与Mg的化学性质最相似。基态时Mg原子的两个M层 电子处于3s轨道上,且自旋方向相反。
4.(1)(2018课标Ⅱ)基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为 ,基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图 为 哑铃(纺锤) 形。(2)(2018课标Ⅲ)Zn原子核外电子排布式为 [Ar]3d104s2 。
5.(1)(2018课标Ⅰ)Li+与H-具有相同的电子构型,r(Li+)小于r(H-),原因是 Li+核 电荷数较大 。(2)(2018课标Ⅲ)黄铜是人类最早使用的合金之一,主要由Zn和Cu组成。第一 电离能I1(Zn) 大于 I1(Cu)(填“大于”或“小于”)。原因是 Zn核外电子 排布为全满稳定结构,较难失电子 。
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