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高中化学人教版 (2019)选择性必修2第一章 原子结构与性质第一节 原子结构导学案
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这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修2第一章 原子结构与性质第一节 原子结构导学案，共12页。学案主要包含了原子结构，能层与能级，基态原子与构造原理，基态原子核外电子的排布规律等内容，欢迎下载使用。
1.了解原子结构。
2.了解原子核外电子的运动状态。
3.了解轨道和电子云。
4.了解原子核外电子的能级分布。
一、原子结构
1.原子的构成和表示方式
（1）原子的构成
由居于原子中心带正电荷的原子核和核外带负电的电子构成。
（2）表示方式
用表示一个质量数为A，质子数为Z的原子。
2.元素、核素、同位素
二、能层与能级
1.能层
科学家认为电子在原子核外离核由近到远、能量由低到高的不同能层上分层排布。
2.能级
多电子原子中，同一能层的电子，能量也可能不同，还可以分为不同的能级。
三、基态原子与构造原理
1.基态电子与激发态电子
2.原子光谱：不同元素电子发生跃迁会吸收或释放不同的光。
3.构造原理：从氢开始，随核电荷数递增，新增电子填入能级的顺序。
4.电子云：描述电子在空间单位体积内出现概率大小的图形。
5.原子轨道：量子力学把原子中的单个电子的空间运动状态用原子轨道来描述。
四、基态原子核外电子的排布规律
1.电子自旋和泡利原理
2.洪特规则
3.能量最低原理
4.价电子
5.核外电子排布的表示方式
构成原子的各粒子的关系
1.现有短周期主族元素X、Y、Z、R、T。R原子最外层电子数是电子层数的2倍；Y与Z能形成Z2Y、Z2Y2型离子化合物，Z与T形成的Z2T化合物的水溶液呈碱性。五种元素的原子半径与原子序数的关系如图。下列说法正确的是( )
A.原子半径和离子半径均满足：YB.简单的气态氢化物的沸点和稳定性排序均为：Y>T
C.最高价氧化物对应的水化物的酸性：TD.由X、R、Y三种元素组成的化合物水溶液一定显酸性
【解析】A．原子半径YZ+，不符题意；B．Y为氧元素、T为硫元素，其气态氢化物分别是H2O和H2S，水分子间因可以形成氢键，所以H2O沸点大于H2S；作为同族元素，氧元素非金属性强于硫元素，故H2O热稳定性大于H2S，符合题意；C．T是硫元素、R是碳元素，其最高价氧化物对应水化物分别是H2SO4和H2CO3，酸性是H2SO4>H2CO3，不符题意；D．X为氢元素、R为碳元素、Y为氧元素，其组成的化合物可以是H2CO3，也可以是有机物乙醇(C2H5OH)、甲醇、乙醛等，这些化合物的水溶液不一定都显酸性，不符题意；故答案为：B。
【分析】短周期元素，每一周期原子半径均是由IA族到VIIA族依次减小(0族原子半径测量方案不同于普通原子，不考虑)，但随着周期数增加，元素原子外电子层数也随之增加，故原子半径会出现同族元素随周期数上升而增大。由题图可看出，X元素占一周期，R、Y占一周期，Z、T占一周期。再有R元素最外层电子数是电子层数的2倍，可以推得R是碳元素；故X是第一周期主族元素氢；Z是第三周期半径最大元素，故是钠元素；Z与Y能形成Z2Y、Z2Y2型离子化合物，故Y是氧元素；最后，Z与T形成Z2T化合物，所以T是与Z同周期且能形成T2-离子的元素，硫元素，Na2S强碱弱酸盐，溶于水溶液显碱性。
2.短周期主族元素A、B、C、D、E的原子序数依次递增，A、B两元素相邻，B、C、E原子的最外层电子数之和为13，E原子最外层电子数是B原子内层电子数的3倍或者是C原子最外层电子数的3倍，B、D原子最外层电子数之和等于C、E原子最外层电子数之和。下列说法正确的是( )
A.元素B所形成的氧化物不止一种B.元素C的最高价氧化物对应的水化物为强碱
C.元素B与C形成的化合物既含有离子键又含有共价键D.氢化物的沸点：A>B
【解析】A．B为N元素，其氧化物有NO、NO2等不止一种，A符合题意；B．C为Mg元素，其最高价氧化物对应的水化物为Mg(OH)2，是一种弱碱，B不符合题意；C．N和Mg可以形成化合物Mg3N2，为只含离子键的离子化合物，C不符合题意；D．A为碳元素，B为氮元素，碳、氮的氢化物均有多种，所以无法确定氢化物的沸点高低，D不符合题意；综上所答案为A。
【分析】短周期主族元素A、B、C、D、E的原子序数依次递增，E原子最外层电子数是B原子内层电子数的3倍，则B只能有2个电子层，处于第2周期，故E原子最外层电子数为6，E原子最外层电子数是C原子最外层电子数的3倍，则C原子最外层电子数为2，B、C、E原子的最外层电子数之和为13，则B原子最外层电子数为13－6－2＝5，则B为氮元素；A、B两元素相邻，A原子序数小于B，则A为碳元素；结合原子序数可知，C、D、E只能处于第3周期，故E为硫元素，C为镁元素；B、D原子最外层电子数之和等于C、E原子最外层电子数之和，则D原子最外层电子数＝2＋6－5＝3，则D为铝元素。
3.价电子排布图，表示下列哪种微粒( )
+D.Cu2+
【解析】A．Mn外围电子排布式为3d54s2，故A不符；B．C外围电子排布式为3d74s2，故B符合；C．Fe3+外围电子排布式为3d5，故C不符；D．Cu2+外围电子排布式为3d9，故D不符；故答案为：B。
【分析】价电子排布图，外围电子排布式为3d74s2。
4.已知某元素的＋2价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p6，则该元素在周期表中属于( )
A.第3周期ⅤB族B.第4周期ⅡB族C.第4周期Ⅷ族D.第4周期ⅡA族
【解析】由＋2价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p6，可知其原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s2,位于第4周期ⅡA族的Ca元素，
故答案为：D。
【分析】根据离子的核外电子能级排布还原为原子的核外电子排布即可判断周期数和族序数
5.下列现象和应用与电子跃迁无关的是( )
A.激光B.焰色反应C.原子光谱D.燃烧放热
【解析】激光、焰色反应、原子光谱均涉及基态原子的电子发生跃迁成为激发态，与原子核外电子发生跃迁有关；燃烧放热是化学能转化为热能，未涉及电子的跃迁；故答案为：D。
【分析】激光、焰色反应、原子光谱都涉及导电子的跃迁，而燃烧与电子的与电子的跃迁无关
1.硒(34Se)是人体必需的微量元素，能有效提高人体免疫机能，预防癌症和心脑血管等疾病。下列有关硒元素的说法中不正确的是( )
A.Se元素处于元素周期表中的第15列B.Se原子的价电子排布为4s24p4
C.Se元素处于元素周期表中的p区D.基态Se原子的核外电子排布中共有8个能级
2.下列有关叙述中正确的是( )
A.原子轨道和电子云都是用来形象地描述电子运动状态的
B.因为s轨道的形状是球形的，所以s电子做的是圆周运动
C.3px、3py、3pz的差异之处在于三者中电子(基态)的能量不同
D.电子云图上的每一个点都代表一个电子
3.下列能层中，不包含d能级的是( )
4.某元素的原子核外有三个电子层，其3p能级上的电子数是3s能级上的一半，则此元素是()
5.短周期主族元素W、X、Y、Z原子序数依次增大，Y、W分别是短周期主族元素中原子半径最大和最小的两种元素，X2-、Y+的简单离子核外电子排布相同，由W、X、Z三种元素形成的化合物M的结构如图所示。下列说法正确的是( )
A.ZX2可以与水反应制得M
B.最简单氢化物的稳定性：XC.X与Y形成的化合物中阴、阳离子个数比为1：2
D.简单离子半径大小顺序为：Y>X
6.短周期主族元素A、B、C、D原子序数依次增大，A、B的简单离子具有相同的电子层结构，B的原子半径是短周期主族元素原子中最大的，C的原子序数是A的2倍，D与B形成的离子化合物的水溶液呈中性。下列说法一定正确的是( )
A.A与C在周期表中位于同一主族
B.氢元素与A能形成的化合物不止一种
C.B的简单离子的半径比A的大
D.C最高价氧化物对应水化物一定是一种强酸
7.已知W、X、Y、Z为短周期元素，W、Z同主族，X、Y、Z同周期，W的气态氢化物的稳定性大于Z的气态氢化物的稳定性，X、Y为金属元素，X的阳离子的氧化性小于Y的阳离子的氧化性。下列说法正确的是( )
A.X、Y、Z、W的原子半径依次减小
B.若W与Y的原子序数相差5，则二者形成化合物的化学式一定为Y2W3
C.W的气态氢化物的沸点一定高于Z的气态氢化物的沸点
D.W与X形成的化合物只含离子键
8.某种化合物的结构如图所示，其中X、Y、Z、Q、W为原子序数依次增大的五种短周期元素，X、W为同族，Q原子核外最外层电子数与Y原子核外电子总数相同。下列叙述正确的是( )
A.元素非金属性的顺序为：Q＞Y＞Z>X
B.Z的氧化物对应的水化物是一种一元强酸
C.由X、Y、Q、W四种元素形成的化合物的水溶液可能呈酸性
D.ZX3可以使湿润的蓝色石蕊试纸变红
9.短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，其中只有Y为金属元素且Y、W的原子序数之差为3，X、W的原子最外层电子数相同且X形成的简单氢化物的沸点较高。下列说法一定正确的是( )
A.简单离子半径：Y>XB.单质Z是制作芯片和光电池的关键材料
C.氧化物的熔点：Y>WD.W的最高价氧化物的水化物是强酸
10.X、Y、Z、W、R五种元素形成的化合物结构如图所示，W的单质在常温下为银白色液体，R的单质在常温下为紫黑色固体，Y、Z的单质是空气的主要成分，且X、Y的核外电子数之和与Z的原子序数相等，下列说法错误的是( )
A.原子半径：XB.W的单质可用热分解法制备
C.R的单质中混有NaCl时，可用加热的方法提纯
D.X、Y、Z三种元素形成的化合物只能是离子化合物
11.【化学一选修3:物质结构与性质】
（1）CH3COONH2分子中各元素第一电离能大小顺序________，该物质中碳原子杂化方式为________
（2）工业制备铁氧体也可使用沉淀法，制备时常加入氨(NH3)、联氨(N2H4)等弱碱。
比较上表中氨(NH3)、联氨(N2H4)的熔、沸点，解释其高低的主要原因________，的离域π键表示为________，与NH3互为等电子体的阳离子有________。
（3）浅红色Cr[(H2O)3(NH3)3]Cl3中铬离子价电子排布式为________。
（4）SiC具有高硬度，高耐磨性，高耐腐蚀性和较高的高温强度特点，已成为一种重要的工程材料，其晶体具有六方ZnS型结构。晶胞参数a=308pm，c=505pm，已知C原子的分数坐标(0,0,0)和(23,13,12)；Si原子的分数坐标(0,0,58)和(23,13,18)
①按比例在下框中商出SiC六方晶胞________
②列式计算Si-C的键长________(保留整数部分)
12.金、银、铜、铁、铝和钛均是人类大量生产和使用的金属。回答与上述金属原子结构有关的问题：
（1）上述金属中属于主族元素的有________(填写元素符号)。
（2）基态Fe所有电子占有________种不同的空间运动状态。Fe成为阳离子时首先失去________轨道电子，Fe3+的基态的核外电子排布式为________。
（3）钛被称为继铁、铝之后的第三金属。基态钛原子外围电子排布图为________。
（4）基态金原子的外围电子排布式为5d106s1，试判断金在元素周期表中位于第________周期第________族。
（5）已知Ag与Cu位于同一族，则Ag在元素周期表中位于________区(填“s”“p”“d”“f”或“ds”)。
（6）将乙炔通入[Cu(NH3)2]Cl溶液生成Cu2C2红棕色沉淀。Cu+基态核外电子简化排布式为________。
答案解析部分
1.【答案】A
【解析】A.Se的原子序数34，与氧同主族，是元素周期表中的16列，故A符合题意
B.Se的原子序数是34，核外电子能级排布是1s22s22p63s23p63d104s24p4,价层电子排布式4s24p4，故B不符合题意
C.属于p区元素，故C不符合题意
D.根据核外电子能级排布有1s,2s,2p,3s,3p,3d,4s,4p8个能级，故D不符合题意
故答案为：A
【分析】Se的原子序数是34，与氧元素同主族，因此能级排布是1s22s22p63s23p63d104s24p4，可以判断价层电子排布以及区域以及能级数
2.【答案】A
【解析】A.原子轨道和电子云都是用来描述电子运动状态的，故A符合题意
B.s轨道的形状是球形的，表示电子出现概率大小，而不表示电子运动轨迹，故B不符合题意
C.都是处于p能级，方向不同但是能量相同，故C不符合题意
D.电子云示意图中的小黑点只表示某个电子在这里出现过，不是每一个点就表示一个电子，故D不符合题意故答案为：A
【分析】A.考查的是电子运动状态的描述
B.轨道的形状主要表示的是电子出现的概率不是运动状态
C.同一能级能量相同，不同能级的能量不同
D.点表示不是电子，而是出现的概率
3.【答案】A
【解析】当层数大于等于3时才会出现d能级，因此A符合题意
故答案为：A
【分析】考查的是d能级出现的能层，当能层大于3时才会出现
4.【答案】B
【解析】A.S的核外电子能级排布是1s22s22p63s23p4,3p能级是3s能级的2倍，故A不符合题意
B.Al的核外电子能级排布是1s22s22p63s23p1,3p能级是3s能级的一半，故B符合题意
C.Si的核外电子能级排布是1s22s22p63s23p2,3p能级是3s能级的1倍，故C不符合题意
D.Cl的核外电子能级排布是1s22s22p63s23p5,3p能级是3s能级的2.5倍，故D不符合题意
故答案为：B
【分析】写出给出元素的额核外电子能级排布即可判断
5.【答案】C
【解析】根据以上分析可知W是H，X是O，Y是Na，Z是Si。
A．SiO2不溶于水，不能与水反应制得M，A不符合题意；B．非金属性O＞Si，非金属性越强，简单氢化物越稳定，则最简单氢化物的稳定性：X＞Z，B不符合题意；C．X与Y形成的化合物过氧化钠或氧化钠中阴、阳离子个数比均为1：2，C符合题意；D．电子层数相同时，离子半径随原子序数的增大而减小，则简单离子半径大小顺序为：Y＜X，D不符合题意；故答案为：C。
【分析】短周期主族元素W、X、Y、Z原子序数依次增大，Y、W分别是短周期主族元素中原子半径最大和最小的两种元素，Y是Na，W是H，X2-、Y+的简单离子核外电子排布相同，则X是O。由W、X、Z三种元素形成的化合物M的结构可知Z可以形成4个共价键，原子序数大于Na，则Z是Si，据此解答。
6.【答案】B
【解析】A．根据分析，若A为N，C为Si，不处于同一主族，若A为O，C为S，则处于同一主族，A不符合题意；B．若A为N，和氢可以形成NH3和N2H4等多种化合物，若A为O，则和氢可以形成H2O和H2O2，均不止一种，B符合题意；C．B的简单离子为Na+，A的简单离子为N3-或O2-，电子层数相同，核电荷数越大半径越小，故Na+半径小于A的简单离子半径，C不符合题意；D．C为S或Si，最高价氧化物对应水化物为H2SO4或H2SiO3，H2SO4是强酸，H2SiO3是弱酸，D不符合题意；故答案为：B。
【分析】短周期主族元素A、B、C、D原子序数依次增大，B的原子半径是短周期主族元素原子中最大的，则B是Na；D与B形成的离子化合物的水溶液呈中性，说明这种盐不水解，D只能是第三周期的非金属元素，且D的氢化物的水溶液属于强酸，则D是Cl；A、B的简单离子具有相同电子层结构，则A在第二周期且是非金属元素，可能是氮和氧；C的原子序数是A的2倍，C在B与D之间，则推出A为O，C为S或者，A为N，C为Si。
7.【答案】A
【解析】A.同周期自左向右原子半径逐渐减小，同主族自上而下原子半径逐渐增大，W、Z同主族，原子序数Z＞W，X、Y、Z同周期，X、Y、Z的原子序数Z＞Y＞X，所以原子半径X＞Y＞Z＞W，A符合题意；B.若W为N元素，Y为Mg元素，二者的原子序数相差5，二者形成化合物的化学式可能为Mg3N2，为Y3W2，B不符合题意
C.若W为C元素，Z为Si元素，甲烷和SiH4相比，甲烷的沸点低，C不符合题意；D.若W与X形成的化合物为过氧化钠，既含离子键又含共价键，D不符合题意；故答案为：A。
【分析】W、X、Y、Z为短周期元素，W、Z同主族，W的气态氢化物的稳定性比Z的气态氢化物的稳定性强，故W、Z为非金属，原子序数Z＞W，W处于第二周期，Z处于第三周期；X、Y、Z同周期，X、Y为金属元素，X的阳离子的氧化性小于Y的阳离子的氧化性，则原子序数Y＞X，且二者处于第三周期。
8.【答案】C
【解析】A.同周期元素，从左到右非金属性依次增强，则元素非金属性的顺序为O(Q）＞N(Z)＞C(Y)，故A不符合题意；B.氮元素的氧化物对应的水化物不一定是一元强酸，如亚硝酸为弱酸，故B不符合题意；C.由H、C、O、Na四种元素能形成的化合物NaHC2O4，NaHC2O4在溶液中电离大于水解，使溶液呈酸性，故C符合题意；D.氨气的水溶液呈碱性，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，故D不符合题意；故答案为：C。
【分析】X、Y、Z、Q、W为原子序数依次增大的五种短周期主族元素，W能形成+1价阳离子，则W是Na元素；X、W为同族，则X为H元素；根据形成共价键数，Z形成3个共价键、Y形成4个共价键、Q形成2个共价键，Q核外最外层电子数与Y核外电子总数相同，则Y是C元素、Z是N元素、Q是O元素。
9.【答案】C
【解析】根据分析X、Y、Z、W可能分别为N、Mg、Si、P或O、Al、Si或P、S。
A．X分别为N3－、O2－，Y为Mg2＋、Al3＋，各离子的电子层结构相同，核电荷数越大半径越小，Y代表的元素原子序数大于X代表的原子，因此简单离子半径：X＞Y，A不符合题意；B．Z元素可能是P，不用于制作芯片和光电池，B不符合题意；C．Y的氧化物为MgO或Al2O3，W的氧化物P2O5或Cl2O7等，W的氧化物均为共价分子，而Y的氧化物为离子化合物。一般情况下，离子化合物的熔点高于共价分子构成的物质的熔点，C符合题意；D．W可能是P，其最高价氧化物的水化物是H3PO4，是弱酸，D不符合题意；故答案为：C。
【分析】X、W的原子最外层电子数相同且X形成的简单氢化物的沸点较高，说明X形成的简单氢化物间含有氢键，则X可能为N、O、F。若X为N，W为P，根据只有Y为金属元素且Y、W的原子序数之差为3，则Y是Mg，Z为Si元素。若X为O，W为S，根据只有Y为金属元素且Y、W的原子序数之差为3，则Y为Al，Z为Si或P。若X为F，W为Cl，根据只有Y为金属元素且Y、W的原子序数之差为3，没有元素符合该条件。
10.【答案】D
【解析】A．原子半径，H【分析】的单质在常温下为银白色液体，则W为Hg；R单质常温下为紫黑色固体，R为I；Y、Z的单质是空气的主要成分，再结合图可知Z形成两个共价键，Y形成四个共价键且带一个正电荷，可知Y为N，Z为O；X、Y的核外电子数之和与Z的原子序数相等，则X为H。
11.【答案】（1）N>O>H>C；sp3杂化、sp2
（2）杂化联氨分子间形成的氢键数目多于氨分子间形成的氢键；π78；H3O+
（3）3d3
（4）黑球是碳，白球是硅；dsi-c=(1-58)c=38×505pm=189pm
【解析】(1)CH3COONH2所含四种元素分别为N、H、C、O，同一主族，从上到下，第一电离能减小，同一周期中，元素的第一电离能随着原子序数的增大呈增大趋势，但是氮元素的2p能级容纳3个电子，处于半满稳定状态，能量较低，第一电离能大于同周期的相邻元素，所以四种元素第一电离能由大到小的顺序为：N>O>H>C；CH3COONH2中甲基中的C原子sp³杂化，羧基中的C原子sp²杂化；正确答案：N>O>H>C；sp³杂化、sp²杂化。(2)氨和联氨分子间均存在氢键，但联氨分子间形成的氢键数目多于氨分子间形成的氢键，故联氨的沸点明显高于氨；分子中，6个碳的P轨道，每个碳含有1个电子，1个氮的P轨道，含有2个未参与成键的电子，因此大π键中含有的电子数为8，参与形成π键的原子数为7，所以的离域π键表示为π78；原子数、总电子数均相等的物质，其结构相似，物理性质相近，相应的物质称为等电子体，所以与NH3互为等电子体的阳离子有H3O+；正确答案：联氨分子间形成的氢键数目多于氨分子间形成的氢键；π78；H3O+。(3)根据化合价法则，Cr[(H2O)3(NH3)3]Cl3中铬为+3价，铬原子核外电子排布为ls22s22p63s23p63d54s1，Cr3+价电子排布式为3d3；(4)①SiC六方晶胞的轴比c/a＝505pm/308pm＝1.64，Si原子和C原子的共价半径分别为113pm和77pm，参照这些数据和原子的坐标参数，画出SiC的六万晶胞如下图所示：黑球是碳，白球是硅；正确答案：黑球是碳，白球是硅。
②由上图中的晶胞图可知，Si－C键键长为dsi-c=(1-58)c=38×505pm=189pm；正确答案：189pm。
【分析】（1）根据同一主族，从上到下，第一电离能减小，同一周期中，元素的第一电离能随着原子序数的增大呈增大趋势判断，但要考虑特殊情况；（2）根据氢键数目判断物质沸点的高低；（3）根据化合价法则解答；（4）根据价层电子对互斥理论确定分子空间构型及中心原子杂化方式，价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数，个数=配原子个数，孤电子对个数=（a-xb），a指中心原子价电子个数，x指配原子个数，b指配原子形成稳定结构需要的电子个数．根据n值判断杂化类型：一般有如下规律：当n=2，sp杂化；n=3，sp2杂化；n=4，sp3杂化；中心原子的杂化类型为sp2，说明该分子中心原子的价层电子对个数是3，无孤电子对数，空间构型是平面三角形；根据晶胞结构计算。
12.【答案】（1）Al
（2）15；4s；1s22s22p63s23p63d5
（3）
（4）六；IB
（5）ds
（6）[Ar]3d10
【解析】(1)金、银、铜、铁、铝和钛中只有铝属于主族元素。
(2)铁为26号元素，基态Fe的电子排布为1s22s22p63s23p63d64s2，所有电子占有15种不同的空间运动状态。Fe成为阳离子时首先失去4s轨道电子，Fe3+的基态的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5。
(3)钛是22号元素，基态钛原子外围电子排布图为。
(4)基态金原子的外围电子排布式为5d106s1，则金在元素周期表中位于第六周期第IB族。
(5)已知Ag与Cu位于同一族，铜在ds区，所以Ag在元素周期表中位于ds区。
(6)铜为29号元素，所以Cu+基态核外电子简化排布式为[Ar]3d10。
【分析】（1）根据元素周期表确定主族元素的符号
（2）写出其原子的核外电子能级排布情况即可找出能量不同的电子，失去电子时先失去的是4s轨道电子，失去3个电子即可写出铁离子的核外电子能级排布
（3）找出钛的原子序数，写出最外层电子能级排布即可
（4）处于ds区，是过渡金属，而又6个电子层，且最外层电子数为1即可判断位置
（5）铜处于ds区域，故银也是一样
（6）铜在第四周期，即可根据Ar写出最简的亚铜离子的核外电子排布
N2H4
NH3
熔点/℃
2
-77.8
沸点/℃
113.5
-33.5
1.了解原子结构。
2.了解原子核外电子的运动状态。
3.了解轨道和电子云。
4.了解原子核外电子的能级分布。
一、原子结构
1.原子的构成和表示方式
（1）原子的构成
由居于原子中心带正电荷的原子核和核外带负电的电子构成。
（2）表示方式
用表示一个质量数为A，质子数为Z的原子。
2.元素、核素、同位素
二、能层与能级
1.能层
科学家认为电子在原子核外离核由近到远、能量由低到高的不同能层上分层排布。
2.能级
多电子原子中，同一能层的电子，能量也可能不同，还可以分为不同的能级。
三、基态原子与构造原理
1.基态电子与激发态电子
2.原子光谱：不同元素电子发生跃迁会吸收或释放不同的光。
3.构造原理：从氢开始，随核电荷数递增，新增电子填入能级的顺序。
4.电子云：描述电子在空间单位体积内出现概率大小的图形。
5.原子轨道：量子力学把原子中的单个电子的空间运动状态用原子轨道来描述。
四、基态原子核外电子的排布规律
1.电子自旋和泡利原理
2.洪特规则
3.能量最低原理
4.价电子
5.核外电子排布的表示方式
构成原子的各粒子的关系
1.现有短周期主族元素X、Y、Z、R、T。R原子最外层电子数是电子层数的2倍；Y与Z能形成Z2Y、Z2Y2型离子化合物，Z与T形成的Z2T化合物的水溶液呈碱性。五种元素的原子半径与原子序数的关系如图。下列说法正确的是( )
A.原子半径和离子半径均满足：Y
C.最高价氧化物对应的水化物的酸性：T
【解析】A．原子半径Y
【分析】短周期元素，每一周期原子半径均是由IA族到VIIA族依次减小(0族原子半径测量方案不同于普通原子，不考虑)，但随着周期数增加，元素原子外电子层数也随之增加，故原子半径会出现同族元素随周期数上升而增大。由题图可看出，X元素占一周期，R、Y占一周期，Z、T占一周期。再有R元素最外层电子数是电子层数的2倍，可以推得R是碳元素；故X是第一周期主族元素氢；Z是第三周期半径最大元素，故是钠元素；Z与Y能形成Z2Y、Z2Y2型离子化合物，故Y是氧元素；最后，Z与T形成Z2T化合物，所以T是与Z同周期且能形成T2-离子的元素，硫元素，Na2S强碱弱酸盐，溶于水溶液显碱性。
2.短周期主族元素A、B、C、D、E的原子序数依次递增，A、B两元素相邻，B、C、E原子的最外层电子数之和为13，E原子最外层电子数是B原子内层电子数的3倍或者是C原子最外层电子数的3倍，B、D原子最外层电子数之和等于C、E原子最外层电子数之和。下列说法正确的是( )
A.元素B所形成的氧化物不止一种B.元素C的最高价氧化物对应的水化物为强碱
C.元素B与C形成的化合物既含有离子键又含有共价键D.氢化物的沸点：A>B
【解析】A．B为N元素，其氧化物有NO、NO2等不止一种，A符合题意；B．C为Mg元素，其最高价氧化物对应的水化物为Mg(OH)2，是一种弱碱，B不符合题意；C．N和Mg可以形成化合物Mg3N2，为只含离子键的离子化合物，C不符合题意；D．A为碳元素，B为氮元素，碳、氮的氢化物均有多种，所以无法确定氢化物的沸点高低，D不符合题意；综上所答案为A。
【分析】短周期主族元素A、B、C、D、E的原子序数依次递增，E原子最外层电子数是B原子内层电子数的3倍，则B只能有2个电子层，处于第2周期，故E原子最外层电子数为6，E原子最外层电子数是C原子最外层电子数的3倍，则C原子最外层电子数为2，B、C、E原子的最外层电子数之和为13，则B原子最外层电子数为13－6－2＝5，则B为氮元素；A、B两元素相邻，A原子序数小于B，则A为碳元素；结合原子序数可知，C、D、E只能处于第3周期，故E为硫元素，C为镁元素；B、D原子最外层电子数之和等于C、E原子最外层电子数之和，则D原子最外层电子数＝2＋6－5＝3，则D为铝元素。
3.价电子排布图，表示下列哪种微粒( )
+D.Cu2+
【解析】A．Mn外围电子排布式为3d54s2，故A不符；B．C外围电子排布式为3d74s2，故B符合；C．Fe3+外围电子排布式为3d5，故C不符；D．Cu2+外围电子排布式为3d9，故D不符；故答案为：B。
【分析】价电子排布图，外围电子排布式为3d74s2。
4.已知某元素的＋2价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p6，则该元素在周期表中属于( )
A.第3周期ⅤB族B.第4周期ⅡB族C.第4周期Ⅷ族D.第4周期ⅡA族
【解析】由＋2价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p6，可知其原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s2,位于第4周期ⅡA族的Ca元素，
故答案为：D。
【分析】根据离子的核外电子能级排布还原为原子的核外电子排布即可判断周期数和族序数
5.下列现象和应用与电子跃迁无关的是( )
A.激光B.焰色反应C.原子光谱D.燃烧放热
【解析】激光、焰色反应、原子光谱均涉及基态原子的电子发生跃迁成为激发态，与原子核外电子发生跃迁有关；燃烧放热是化学能转化为热能，未涉及电子的跃迁；故答案为：D。
【分析】激光、焰色反应、原子光谱都涉及导电子的跃迁，而燃烧与电子的与电子的跃迁无关
1.硒(34Se)是人体必需的微量元素，能有效提高人体免疫机能，预防癌症和心脑血管等疾病。下列有关硒元素的说法中不正确的是( )
A.Se元素处于元素周期表中的第15列B.Se原子的价电子排布为4s24p4
C.Se元素处于元素周期表中的p区D.基态Se原子的核外电子排布中共有8个能级
2.下列有关叙述中正确的是( )
A.原子轨道和电子云都是用来形象地描述电子运动状态的
B.因为s轨道的形状是球形的，所以s电子做的是圆周运动
C.3px、3py、3pz的差异之处在于三者中电子(基态)的能量不同
D.电子云图上的每一个点都代表一个电子
3.下列能层中，不包含d能级的是( )
4.某元素的原子核外有三个电子层，其3p能级上的电子数是3s能级上的一半，则此元素是()
5.短周期主族元素W、X、Y、Z原子序数依次增大，Y、W分别是短周期主族元素中原子半径最大和最小的两种元素，X2-、Y+的简单离子核外电子排布相同，由W、X、Z三种元素形成的化合物M的结构如图所示。下列说法正确的是( )
A.ZX2可以与水反应制得M
B.最简单氢化物的稳定性：X
D.简单离子半径大小顺序为：Y>X
6.短周期主族元素A、B、C、D原子序数依次增大，A、B的简单离子具有相同的电子层结构，B的原子半径是短周期主族元素原子中最大的，C的原子序数是A的2倍，D与B形成的离子化合物的水溶液呈中性。下列说法一定正确的是( )
A.A与C在周期表中位于同一主族
B.氢元素与A能形成的化合物不止一种
C.B的简单离子的半径比A的大
D.C最高价氧化物对应水化物一定是一种强酸
7.已知W、X、Y、Z为短周期元素，W、Z同主族，X、Y、Z同周期，W的气态氢化物的稳定性大于Z的气态氢化物的稳定性，X、Y为金属元素，X的阳离子的氧化性小于Y的阳离子的氧化性。下列说法正确的是( )
A.X、Y、Z、W的原子半径依次减小
B.若W与Y的原子序数相差5，则二者形成化合物的化学式一定为Y2W3
C.W的气态氢化物的沸点一定高于Z的气态氢化物的沸点
D.W与X形成的化合物只含离子键
8.某种化合物的结构如图所示，其中X、Y、Z、Q、W为原子序数依次增大的五种短周期元素，X、W为同族，Q原子核外最外层电子数与Y原子核外电子总数相同。下列叙述正确的是( )
A.元素非金属性的顺序为：Q＞Y＞Z>X
B.Z的氧化物对应的水化物是一种一元强酸
C.由X、Y、Q、W四种元素形成的化合物的水溶液可能呈酸性
D.ZX3可以使湿润的蓝色石蕊试纸变红
9.短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，其中只有Y为金属元素且Y、W的原子序数之差为3，X、W的原子最外层电子数相同且X形成的简单氢化物的沸点较高。下列说法一定正确的是( )
A.简单离子半径：Y>XB.单质Z是制作芯片和光电池的关键材料
C.氧化物的熔点：Y>WD.W的最高价氧化物的水化物是强酸
10.X、Y、Z、W、R五种元素形成的化合物结构如图所示，W的单质在常温下为银白色液体，R的单质在常温下为紫黑色固体，Y、Z的单质是空气的主要成分，且X、Y的核外电子数之和与Z的原子序数相等，下列说法错误的是( )
A.原子半径：X
C.R的单质中混有NaCl时，可用加热的方法提纯
D.X、Y、Z三种元素形成的化合物只能是离子化合物
11.【化学一选修3:物质结构与性质】
（1）CH3COONH2分子中各元素第一电离能大小顺序________，该物质中碳原子杂化方式为________
（2）工业制备铁氧体也可使用沉淀法，制备时常加入氨(NH3)、联氨(N2H4)等弱碱。
比较上表中氨(NH3)、联氨(N2H4)的熔、沸点，解释其高低的主要原因________，的离域π键表示为________，与NH3互为等电子体的阳离子有________。
（3）浅红色Cr[(H2O)3(NH3)3]Cl3中铬离子价电子排布式为________。
（4）SiC具有高硬度，高耐磨性，高耐腐蚀性和较高的高温强度特点，已成为一种重要的工程材料，其晶体具有六方ZnS型结构。晶胞参数a=308pm，c=505pm，已知C原子的分数坐标(0,0,0)和(23,13,12)；Si原子的分数坐标(0,0,58)和(23,13,18)
①按比例在下框中商出SiC六方晶胞________
②列式计算Si-C的键长________(保留整数部分)
12.金、银、铜、铁、铝和钛均是人类大量生产和使用的金属。回答与上述金属原子结构有关的问题：
（1）上述金属中属于主族元素的有________(填写元素符号)。
（2）基态Fe所有电子占有________种不同的空间运动状态。Fe成为阳离子时首先失去________轨道电子，Fe3+的基态的核外电子排布式为________。
（3）钛被称为继铁、铝之后的第三金属。基态钛原子外围电子排布图为________。
（4）基态金原子的外围电子排布式为5d106s1，试判断金在元素周期表中位于第________周期第________族。
（5）已知Ag与Cu位于同一族，则Ag在元素周期表中位于________区(填“s”“p”“d”“f”或“ds”)。
（6）将乙炔通入[Cu(NH3)2]Cl溶液生成Cu2C2红棕色沉淀。Cu+基态核外电子简化排布式为________。
答案解析部分
1.【答案】A
【解析】A.Se的原子序数34，与氧同主族，是元素周期表中的16列，故A符合题意
B.Se的原子序数是34，核外电子能级排布是1s22s22p63s23p63d104s24p4,价层电子排布式4s24p4，故B不符合题意
C.属于p区元素，故C不符合题意
D.根据核外电子能级排布有1s,2s,2p,3s,3p,3d,4s,4p8个能级，故D不符合题意
故答案为：A
【分析】Se的原子序数是34，与氧元素同主族，因此能级排布是1s22s22p63s23p63d104s24p4，可以判断价层电子排布以及区域以及能级数
2.【答案】A
【解析】A.原子轨道和电子云都是用来描述电子运动状态的，故A符合题意
B.s轨道的形状是球形的，表示电子出现概率大小，而不表示电子运动轨迹，故B不符合题意
C.都是处于p能级，方向不同但是能量相同，故C不符合题意
D.电子云示意图中的小黑点只表示某个电子在这里出现过，不是每一个点就表示一个电子，故D不符合题意故答案为：A
【分析】A.考查的是电子运动状态的描述
B.轨道的形状主要表示的是电子出现的概率不是运动状态
C.同一能级能量相同，不同能级的能量不同
D.点表示不是电子，而是出现的概率
3.【答案】A
【解析】当层数大于等于3时才会出现d能级，因此A符合题意
故答案为：A
【分析】考查的是d能级出现的能层，当能层大于3时才会出现
4.【答案】B
【解析】A.S的核外电子能级排布是1s22s22p63s23p4,3p能级是3s能级的2倍，故A不符合题意
B.Al的核外电子能级排布是1s22s22p63s23p1,3p能级是3s能级的一半，故B符合题意
C.Si的核外电子能级排布是1s22s22p63s23p2,3p能级是3s能级的1倍，故C不符合题意
D.Cl的核外电子能级排布是1s22s22p63s23p5,3p能级是3s能级的2.5倍，故D不符合题意
故答案为：B
【分析】写出给出元素的额核外电子能级排布即可判断
5.【答案】C
【解析】根据以上分析可知W是H，X是O，Y是Na，Z是Si。
A．SiO2不溶于水，不能与水反应制得M，A不符合题意；B．非金属性O＞Si，非金属性越强，简单氢化物越稳定，则最简单氢化物的稳定性：X＞Z，B不符合题意；C．X与Y形成的化合物过氧化钠或氧化钠中阴、阳离子个数比均为1：2，C符合题意；D．电子层数相同时，离子半径随原子序数的增大而减小，则简单离子半径大小顺序为：Y＜X，D不符合题意；故答案为：C。
【分析】短周期主族元素W、X、Y、Z原子序数依次增大，Y、W分别是短周期主族元素中原子半径最大和最小的两种元素，Y是Na，W是H，X2-、Y+的简单离子核外电子排布相同，则X是O。由W、X、Z三种元素形成的化合物M的结构可知Z可以形成4个共价键，原子序数大于Na，则Z是Si，据此解答。
6.【答案】B
【解析】A．根据分析，若A为N，C为Si，不处于同一主族，若A为O，C为S，则处于同一主族，A不符合题意；B．若A为N，和氢可以形成NH3和N2H4等多种化合物，若A为O，则和氢可以形成H2O和H2O2，均不止一种，B符合题意；C．B的简单离子为Na+，A的简单离子为N3-或O2-，电子层数相同，核电荷数越大半径越小，故Na+半径小于A的简单离子半径，C不符合题意；D．C为S或Si，最高价氧化物对应水化物为H2SO4或H2SiO3，H2SO4是强酸，H2SiO3是弱酸，D不符合题意；故答案为：B。
【分析】短周期主族元素A、B、C、D原子序数依次增大，B的原子半径是短周期主族元素原子中最大的，则B是Na；D与B形成的离子化合物的水溶液呈中性，说明这种盐不水解，D只能是第三周期的非金属元素，且D的氢化物的水溶液属于强酸，则D是Cl；A、B的简单离子具有相同电子层结构，则A在第二周期且是非金属元素，可能是氮和氧；C的原子序数是A的2倍，C在B与D之间，则推出A为O，C为S或者，A为N，C为Si。
7.【答案】A
【解析】A.同周期自左向右原子半径逐渐减小，同主族自上而下原子半径逐渐增大，W、Z同主族，原子序数Z＞W，X、Y、Z同周期，X、Y、Z的原子序数Z＞Y＞X，所以原子半径X＞Y＞Z＞W，A符合题意；B.若W为N元素，Y为Mg元素，二者的原子序数相差5，二者形成化合物的化学式可能为Mg3N2，为Y3W2，B不符合题意
C.若W为C元素，Z为Si元素，甲烷和SiH4相比，甲烷的沸点低，C不符合题意；D.若W与X形成的化合物为过氧化钠，既含离子键又含共价键，D不符合题意；故答案为：A。
【分析】W、X、Y、Z为短周期元素，W、Z同主族，W的气态氢化物的稳定性比Z的气态氢化物的稳定性强，故W、Z为非金属，原子序数Z＞W，W处于第二周期，Z处于第三周期；X、Y、Z同周期，X、Y为金属元素，X的阳离子的氧化性小于Y的阳离子的氧化性，则原子序数Y＞X，且二者处于第三周期。
8.【答案】C
【解析】A.同周期元素，从左到右非金属性依次增强，则元素非金属性的顺序为O(Q）＞N(Z)＞C(Y)，故A不符合题意；B.氮元素的氧化物对应的水化物不一定是一元强酸，如亚硝酸为弱酸，故B不符合题意；C.由H、C、O、Na四种元素能形成的化合物NaHC2O4，NaHC2O4在溶液中电离大于水解，使溶液呈酸性，故C符合题意；D.氨气的水溶液呈碱性，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，故D不符合题意；故答案为：C。
【分析】X、Y、Z、Q、W为原子序数依次增大的五种短周期主族元素，W能形成+1价阳离子，则W是Na元素；X、W为同族，则X为H元素；根据形成共价键数，Z形成3个共价键、Y形成4个共价键、Q形成2个共价键，Q核外最外层电子数与Y核外电子总数相同，则Y是C元素、Z是N元素、Q是O元素。
9.【答案】C
【解析】根据分析X、Y、Z、W可能分别为N、Mg、Si、P或O、Al、Si或P、S。
A．X分别为N3－、O2－，Y为Mg2＋、Al3＋，各离子的电子层结构相同，核电荷数越大半径越小，Y代表的元素原子序数大于X代表的原子，因此简单离子半径：X＞Y，A不符合题意；B．Z元素可能是P，不用于制作芯片和光电池，B不符合题意；C．Y的氧化物为MgO或Al2O3，W的氧化物P2O5或Cl2O7等，W的氧化物均为共价分子，而Y的氧化物为离子化合物。一般情况下，离子化合物的熔点高于共价分子构成的物质的熔点，C符合题意；D．W可能是P，其最高价氧化物的水化物是H3PO4，是弱酸，D不符合题意；故答案为：C。
【分析】X、W的原子最外层电子数相同且X形成的简单氢化物的沸点较高，说明X形成的简单氢化物间含有氢键，则X可能为N、O、F。若X为N，W为P，根据只有Y为金属元素且Y、W的原子序数之差为3，则Y是Mg，Z为Si元素。若X为O，W为S，根据只有Y为金属元素且Y、W的原子序数之差为3，则Y为Al，Z为Si或P。若X为F，W为Cl，根据只有Y为金属元素且Y、W的原子序数之差为3，没有元素符合该条件。
10.【答案】D
【解析】A．原子半径，H
11.【答案】（1）N>O>H>C；sp3杂化、sp2
（2）杂化联氨分子间形成的氢键数目多于氨分子间形成的氢键；π78；H3O+
（3）3d3
（4）黑球是碳，白球是硅；dsi-c=(1-58)c=38×505pm=189pm
【解析】(1)CH3COONH2所含四种元素分别为N、H、C、O，同一主族，从上到下，第一电离能减小，同一周期中，元素的第一电离能随着原子序数的增大呈增大趋势，但是氮元素的2p能级容纳3个电子，处于半满稳定状态，能量较低，第一电离能大于同周期的相邻元素，所以四种元素第一电离能由大到小的顺序为：N>O>H>C；CH3COONH2中甲基中的C原子sp³杂化，羧基中的C原子sp²杂化；正确答案：N>O>H>C；sp³杂化、sp²杂化。(2)氨和联氨分子间均存在氢键，但联氨分子间形成的氢键数目多于氨分子间形成的氢键，故联氨的沸点明显高于氨；分子中，6个碳的P轨道，每个碳含有1个电子，1个氮的P轨道，含有2个未参与成键的电子，因此大π键中含有的电子数为8，参与形成π键的原子数为7，所以的离域π键表示为π78；原子数、总电子数均相等的物质，其结构相似，物理性质相近，相应的物质称为等电子体，所以与NH3互为等电子体的阳离子有H3O+；正确答案：联氨分子间形成的氢键数目多于氨分子间形成的氢键；π78；H3O+。(3)根据化合价法则，Cr[(H2O)3(NH3)3]Cl3中铬为+3价，铬原子核外电子排布为ls22s22p63s23p63d54s1，Cr3+价电子排布式为3d3；(4)①SiC六方晶胞的轴比c/a＝505pm/308pm＝1.64，Si原子和C原子的共价半径分别为113pm和77pm，参照这些数据和原子的坐标参数，画出SiC的六万晶胞如下图所示：黑球是碳，白球是硅；正确答案：黑球是碳，白球是硅。
②由上图中的晶胞图可知，Si－C键键长为dsi-c=(1-58)c=38×505pm=189pm；正确答案：189pm。
【分析】（1）根据同一主族，从上到下，第一电离能减小，同一周期中，元素的第一电离能随着原子序数的增大呈增大趋势判断，但要考虑特殊情况；（2）根据氢键数目判断物质沸点的高低；（3）根据化合价法则解答；（4）根据价层电子对互斥理论确定分子空间构型及中心原子杂化方式，价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数，个数=配原子个数，孤电子对个数=（a-xb），a指中心原子价电子个数，x指配原子个数，b指配原子形成稳定结构需要的电子个数．根据n值判断杂化类型：一般有如下规律：当n=2，sp杂化；n=3，sp2杂化；n=4，sp3杂化；中心原子的杂化类型为sp2，说明该分子中心原子的价层电子对个数是3，无孤电子对数，空间构型是平面三角形；根据晶胞结构计算。
12.【答案】（1）Al
（2）15；4s；1s22s22p63s23p63d5
（3）
（4）六；IB
（5）ds
（6）[Ar]3d10
【解析】(1)金、银、铜、铁、铝和钛中只有铝属于主族元素。
(2)铁为26号元素，基态Fe的电子排布为1s22s22p63s23p63d64s2，所有电子占有15种不同的空间运动状态。Fe成为阳离子时首先失去4s轨道电子，Fe3+的基态的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5。
(3)钛是22号元素，基态钛原子外围电子排布图为。
(4)基态金原子的外围电子排布式为5d106s1，则金在元素周期表中位于第六周期第IB族。
(5)已知Ag与Cu位于同一族，铜在ds区，所以Ag在元素周期表中位于ds区。
(6)铜为29号元素，所以Cu+基态核外电子简化排布式为[Ar]3d10。
【分析】（1）根据元素周期表确定主族元素的符号
（2）写出其原子的核外电子能级排布情况即可找出能量不同的电子，失去电子时先失去的是4s轨道电子，失去3个电子即可写出铁离子的核外电子能级排布
（3）找出钛的原子序数，写出最外层电子能级排布即可
（4）处于ds区，是过渡金属，而又6个电子层，且最外层电子数为1即可判断位置
（5）铜处于ds区域，故银也是一样
（6）铜在第四周期，即可根据Ar写出最简的亚铜离子的核外电子排布
N2H4
NH3
熔点/℃
2
-77.8
沸点/℃
113.5
-33.5
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