第61讲 原子结构与性质（解析版） 高考化学【一轮 夯实基础】复习精讲精练

这是一份第61讲 原子结构与性质（解析版） 高考化学【一轮 夯实基础】复习精讲精练，共19页。
【复习目标】
1．能结合能量最低原理、泡利原理、洪特规则书写1～36 号元素基态原子的核外电子排布式和轨道表示式。
2．掌握元素电离能、电负性。
3．能从原子价电子数目和价电子排布的角度解释元素周期表的分区、周期和族的划分。
【知识精讲】
考点一 原子核外电子排布
1．能层与能级的关系
(1)能层：
原子核外电子是分层排布的，根据电子的能量不同，可将核外电子分成不同的能层。能层用n表示。n值越大，能量越高。
(2)能级：
①在多电子原子中，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。
②能级用相应能层的序数和字母s、p、d、f组合在一起来表示，如n能层的能级按能量由低到高的顺序排列为ns、np、nd、nf等。
③能层序数等于该能层所包含的能级数，如第三能层有3s、3p、3d能级。
④s、p、d、f能级可容纳的电子数为1、3、5、7的二倍。
(3)能层、能级与其容纳的最多电子数之间的关系
2．原子状态与原子光谱
(1)原子状态
①基态原子：处于最低能量状态的原子。
②激发态原子：基态原子吸收能量后，电子跃迁到较高能级，变为激发态原子。
(2)原子光谱
不同元素原子的电子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，利用光谱仪摄取各种元素原子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。
3．基态原子的核外电子排布
(1)排布规律
①每个电子层最多能容纳2n2个电子(n代表电子层数)。
②最外层电子数最多不超过8个。
③次外层电子数最多不超过18个，倒数第三层不超过32个。
(2)遵循原则
(3)填充顺序——构造原理
随着原子核电荷数的递增，原子核每增加一个质子，原子核外便增加一个电子，这个电子大多是按如图所示的能级顺序填充的，填满一个能级再填一个新能级。
【规律总结】“两原理，一规则”的正确理解
(1)原子核外电子排布符合能量最低原理、洪特规则、泡利不相容原理，若违背其一，则原子能量不处于最低状态。
在写基态原子的轨道表示式时，常出现以下错误：
(2)半充满、全充满状态的原子结构稳定，即ns2、np3、np6等是相对稳定结构状态。如
Cr：[Ar]3d54s1、Mn：[Ar]3d54s2、Cu：[Ar]3d104s1、Zn：[Ar]3d104s2。
(3)当出现d轨道时，虽然电子按ns、(n－1)d、np的顺序填充，但在书写时，仍把(n－1)d放在ns前。
(4)表示方法
【规律总结】电子排布式的书写方法
1．原子的电子排布式
(1)简单原子：按照构造原理将电子依次填充到能量逐渐升高的能级中。如14Si：1s22s22p6 3s23p2。
(2)复杂原子：先按构造原理从低到高排列，然后将同能层的能级移到一起。如26Fe：先排列为1s22s22p63s23p64s23d6，然后将同一能层的能级排到一起，即该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。
2．离子的电子排布式
(1)判断该原子变成离子时会得到或失去多少个电子。
(2)原子失去电子时，总是从能量高的能级失去电子，即失去电子的顺序是由外向里。一般来说，主族元素只失去它们的最外层电子，而副族和第Ⅷ族元素可能还会进一步向里失去内层电子。
(3)原子得到电子而形成阴离子，则得到的电子填充在最外一个能层的某一个能级上。
3．简化电子排布式
如K：1s22s22p63s23p64s1，其简化电子排布式可表示为[Ar]4s1，其中[Ar]代表Ar的核外电子排布式，即1s22s22p63s23p6。
4．价层电子排布式
如K：1s22s22p63s23p64s1，其价层电子排布式可表示为4s1。
4．电子云和原子轨道
(1)电子云：
电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述。小黑点越密，表示概率密度越大。由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云。
(2)原子轨道——电子云轮廓图：量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道。
(3)轨道能量
①同能层的不同能级能量sS，即Z>W>X，故B错误；Y为F元素，其氢化物为HF，可以与SiO2反应从而刻蚀玻璃，故C正确；X为S元素，其＋4价氧化物对应的水化物H2SO3为弱酸，故D错误。
【例题12】(2022·济南模拟)已知X、Y、Z是三种原子序数依次增大的短周期元素。甲、乙、丙分别是三种元素形成的单质，A、B、C、D分别是由三种元素中的两种形成的化合物，且A与C中均含有10个电子。它们之间转化关系如下图所示。下列说法正确的是( )
A．原子半径：Z>Y>X
B．X与Y形成的化合物只含极性键
C．Y有多种同素异形体，且均具有高熔点、高沸点、硬度大的性质
D．气态氢化物的稳定性：AZ>X，错误；B项，X为H元素，Y为C元素，二者形成的化合物，如CH4只含极性键，C2H6、C2H4等既含极性键，也含有非极性键，错误；C项，Y为C元素，C元素有多种同素异形体，其中金刚石具有高熔点、高沸点、硬度大的性质，而石墨则质地软，错误；D项，A是CH4，C是H2O，元素的非金属性：O>C，元素的非金属性越强，其最简单的氢化物的稳定性就越强，所以气态氢化物的稳定性：AY
B．简单氢化物的还原性：X>Y
C．同周期元素形成的单质中Y氧化性最强
D．同周期中第一电离能小于X的元素有4种
【答案】D
【分析】Y位于第三周期，且最高正价与最低负价的代数和为6，则Y是Cl元素，由X、Y形成的阴离子和阳离子知，X与Y容易形成共价键，根据化合物的形式知X是P元素。
【详解】
A．P与Cl在同一周期，则P半径大，即X>Y，A项不符合题意；
B．两者对应的简单氢化物分别是PH3和HCl，半径是P3->Cl-，所以PH3的失电子能力强，还原性强，即X>Y，B项不符合题意；
C．同周期元素从左往右，金属性减弱，非金属性增强，各元素对应的金属单质还原性减弱，非金属单质的氧化性增强，所以Cl2的氧化性最强，C项不符合题意；
D．同一周期，从左到右，第一电离能呈现增大的趋势，第VA族元素的第一电离能大于相邻元素的第一电离能；所以第三周期第一电离能从小到大依次为Na、Al、Mg、Si、S、P、Cl，所以有5种，D项符合题意；
故选D。
12．（2021-2022学年高一化学课后培优练）下列说法正确的是
A．同一周期中，随着核电荷数的增加，元素的原子半径逐渐增大
B．原子核外电子排布，先排满K层再排L层､先排满M层再排N层
C．同一原子中，在离核较远的区域运动的电子能量较高
D．同一周期中，IIA与IIIA族元素原子的核电荷数都相差1
【答案】C
【详解】
A．同一周期中，随着核电荷数的增加，原子核对核外电子的束缚力逐渐增强，元素的原子半径逐渐减小，A错误；
B．M能层中d能级的能量高于N能层中s能级能量，填充完4s能级后才能填充3d能级，B错误；
C．同一原子中，在离核较远的区域运动的电子能量较高，C正确；
D．同一周期中，ⅡA与ⅢA族元素原子的核电荷数不一定都相差1，例如第四周期的Ca和Ga相差11，D错误；
答案选C。
13．（2020年天津卷化学高考试题）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
A．元素电负性：ZY
【答案】C
【分析】X、Y、Z、W、E的原子序数依次增大，W与E原子的基态价电子排布均为，则W为F原子、E为Cl元素；X与其它几种元素不同周期，则X为H元素；由药物的结构示意图可知，Y、Z形成共价键的数目为4、2，则Y为C元素、X为O元素。
【详解】
A．氢原子的原子半径小于氯原子，故A正确；
B．水分子能形成分子间氢键，甲烷不能形成分子间氢键，则水的分子间作用力大于甲烷，水的沸点高于甲烷，故B正确；
C．同周期元素，从左到右第一电离能呈增大趋势，则氟元素的第一电离能大于Y元素，故C错误；
D．元素的非金属性越强，最高价氧化物对应的水化物的酸性越强，氯元素的非金属性强于碳元素，则高氯酸的酸性强于碳酸，故D正确；
故选C。
5．（2022·湖南·新宁崀山实验学校三模）F2、Ne、Ar、Kr(氪，第四周期)、Xe(氙，第五周期)是半导体行业光刻气的主要原料，其中F2和Xe在高温下可以化合生成XeF2。下列说法错误的是
A．Xe的价电子排布为
B．氧化性：F2>XeF2
C．Xe的原子序数比Kr大18
D．第一电离能：XeM>Z
C．工业上常用电解熔融物ZY制取Z单质
D．Z为镁元素
【答案】D
【分析】短周期元素X、Y、Z、M的原子序数依次增大，X、M的族序数均等于周期序数，Y原子核外最外层电子数为6，则X是H，M是Al，Y是O，根据团簇分子结构发现Z的原子半径大于M，大于Y，所以Z元素应该和M同周期，再结合团簇分子发现，H原子2个，O原子6个，Al原子2个，Z原子2个，根据化合物化合价总和推断出Z元素是Mg。
【详解】
A．电子层结构相同时，核电荷数越大半径越小，则简单离子半径：Y>Z>M，A错误；
B．非金属元素第一电离能通常大于金属元素第一电离能，Mg最外层电子排布式为3s2全满而稳定，第一电离能比Al大，即第一电离能Y>Z>M，B错误；
C．MgCl2熔点远低于MgO，为节约能耗用电解熔融MgCl2制取Mg单质，C错误；
D．据分析知，Z为镁元素，D正确；
故选D。
10．（2022·湖北·襄阳五中模拟预测）(式量为M)是生物医药、太阳能电池等领域的理想荧光材料，其晶胞结构如图所示，阿伏加德罗常数为。已知：原子中运动的电子有两种相反的自旋状态，一种自旋状态用表示，与之相反的表示，称为电子的自旋磁量子数。下列说法错误的是
A．的价层电子排布式为
B．基态S原子电子自旋磁量子数的代数和为1
C．若A点的分数坐标为，则B点的分数坐标为
D．晶体的密度为
【答案】B
【详解】
A．位于第五周期ⅢA、核外电子排布式为，A正确；
B． 基态S原子电子排布式为，同一个轨道中电子自旋方向相反、电子自旋磁量子数的代数和为0，中有2个p电子位于同一个轨道、另2个电子分占两个p轨道且自旋方向相同，则电子自旋磁量子数的代数和为1或-1，B不正确；
C． 由晶胞示意图可知，若A点的分数坐标为，则B点的分数坐标为，C正确；
D．晶胞中Cu有8个位于顶点、4个面心、1个晶胞内，个数为8×+4×+1=4，In有4位于棱上、6个在面心，个数为4×+6×=4，8个S位于晶胞内，则晶体的密度为，D正确；
答案选B。
11．（2019·新疆兵团第二师华山中学一模）四种元素的基态原子的电子排布式如下：① 1s22s22p63s23p4；②1s22s22p63s23p3；③1s22s22p3；④1s22s22p5，则下列有关比较中正确的是
A．原子半径：④>③>②>①B．第一电离能：④>③>②>①
C．电负性：④>③>②>①D．最高正化合价：④>③=②>①
【答案】B
【详解】
由四种元素基态原子电子排布式可知，①1s22s22p63s23p4是S元素、②1s22s22p63s23p3是P元素、③1s22s22p3是N元素、④1s22s22p5是F元素。
A．同周期元素，从左到右原子半径依次减小，同主族元素，从上到下原子半径依次增大，则原子半径P>S>N>F，即②>①>③>④，选项A错误；
B．同主族元素，从上到下第一电离能依次降低，同周期元素，从左到右第一电离能依次增大，但VA族元素的原子p轨道为半充满的稳定状态，第一电离能大于同周期的相邻元素，则第一电离能S＜P＜N＜F，即④>③>②>①，选项B正确；
C．同周期元素，从左到右电负性依次增大，同主族元素，从上到下电负性依次减小，N元素非金属性与S元素强，则电负性P＜S＜N＜F，④>③>①>②，选项C错误；
D．元素的最高正化合价等于核外最外层电子数，但F元素没有正化合价，则元素的最高正化合价：①>②=③，选项D错误；
答案选B。
12．（2022·江苏·南京市第十三中学模拟预测）银锌电池以为正极、Zn为负极，KOH溶液作电解质，放电反应为：，下列说法不正确的是
A．基态的价电子排布式：B．为含有极性键的非极性分子
C．的电子式：D．放电时，电子由Zn流向
【答案】B
【详解】
A．基态Zn原子的价电子排布式为：3d104s2，失去2个电子后形成基态Zn2+，故其价电子排布式为：3d10，故A正确；
B．H2O中只存在O-H极性键，H2O为V形分子，正负电荷重心不重合，为极性分子，故B错误；
C．OH-带一个单位的负电荷且氧原子最外层达8电子结构，其电子式为，故C正确；
D．根据总反应Ag2O+Zn+H2O=2Ag+Zn(OH)2可知，Zn为负极，Ag2O为正极，电子由Zn电极沿导线流向Ag2O2电极，故D正确；
故选：B。
13．（2022·湖北·天门市教育科学研究院模拟预测）20世纪30年代，科学家查德威克用α粒子(即氦核)轰击某金属原子X发现了中子，该核反应还可得到了Y，核反应方程式为+ X →Y +n，其中X、Y的L能层上的电子数之比为1：2。下列叙述错误
A．X原子核内中子数与质子数相等
B．X的氢氧化物与Al(OH)3的性质相似
C．Y有多种不同的含氧酸
D．电负性： X＜Y
【答案】A
【分析】核反应方程式为+ X →Y +n，M=2+Z，2M+1=4+A，其中X、Y的L能层上的电子数之比为1：2，则为，为。
【详解】
A．为，质子数为4，质量数为9，中子数为9-4=5，中子数与质子数不相等，A项错误；
B．根据对角线规则，Be(OH)2与Al(OH)3的性质相似，都具有两性氢氧化物的性质，B项正确；
C．Y为C，C有多种含氧酸如H2CO3、H2C2O4等，C项正确；
D．同周期从左到右元素的电负性逐渐增大，则电负性：X(Be)＜Y(C)，D项正确；
答案选A。
14．（2020·山东省青岛第五十八中学模拟预测）同周期有下列电子排布式的原子中，第一电离能最小的是
A．ns2np3B．ns2np4
C．ns2np5D．ns2np6
【答案】B
【详解】
A为半满结构，D为全满结构，第一电离能较大，B和C位于同一周期，从左往右第一电离能呈增大趋势，故第一电离能最小的是B，故选B。
15．（2022·江苏省木渎高级中学模拟预测）短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大，其中只有Y、Z处于同一周期且相邻，Z是地壳中含量最多的元素，W是短周期中金属性最强的元素。下列说法正确的是
A．原子半径：
B．气态氢化物的稳定性：Y>Z
C．第一电离能：Y＜Z
D．X、Y、Z三种元素可以组成共价化合物和离子化合物
【答案】D
【分析】短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大，Z是地壳中含量最多的元素，W是短周期中电负性最小的元素，则Z是O元素，W是Na元素；其中只有Y、Z处于同一周期且相邻，且Y原子序数小于Z，则Y是N元素，X是H元素，据此解答。
【详解】
由分析可知X、Y、Z、W分别是：H、N、O、Na。
A．原子的电子层数越多其半径越大，原子的电子层数相同时，原子半径随着原子序数的增大而减小，X位于第一周期，Y、Z位于第二周期且原子序数YH O
(3)平面正三角形 碳酸镁分解产物是MgO和CO2， 碳酸钙分解产物是CaO和CO2，MgO的晶格能大于CaO，更加稳定
(4)，sp2杂化
(5)
【详解】
（1）基态碳原子的电子排布式是：1s22s22p2，占据的最高能级是2p，电子云形状为纺锤形或哑铃形；与碳元素同主族的第四周期元素是Ge，同主族元素价电子排布相同，Ge基态原子核外电子排布式是：[Ar]3d104s24p2，外围电子排布式为3d104s24p2。
（2）是常见的含碳化合物，其构成元素C、H、O，同主族元素电负性从上往下减小，同周期元素电负性从左往右增大，故电负性从大到小的顺序为O>C>H；该分子中C和H原子分别形成了4个和1个σ键，没有孤对电子，O原子形成了2个σ键，有两对孤对电子，具有孤对电子的原子是O。
（3）阴离子的价电子对数是，形成3个σ键，没有孤电子对，立体构型为平面正三角形；碳酸镁分解产物是MgO和CO2， 碳酸钙分解产物是CaO和CO2，MgO的晶格能大于CaO，更加稳定，则碳酸镁更容易分解。
（4）阴离子的多聚链状结构，连接结构单元的主要作用力是氢键，其中H原子与O形成的共价键只有O-H，形成氢键的另外O原子有C-O和C=O两种，故图中前后各链接一个结构单元后为，其中C原子形成3个σ键，没有孤电子对，则碳原子杂化方式为sp2杂化。
（5）从图中可知，该晶胞含有C原子个数为3，含有W原子个数为=3，则晶胞的质量为g=g，设晶胞底面六边形的边长为xpm，则晶胞的体积为=pm3，晶胞的密度为，即，则。
18．（2022·广西南宁·模拟预测）软包电池(水系)具有优异的稳定性，良好的容量保持率，且成本较低，大规模储能的应用前景广泛。
回答下列问题：
(1)基态原子核外电子排布式为_______；原子中运动的电子有两种相反的自旋状态，若一种自旋状态用表示，则与之相反的用表示，称为电子的自旋磁量子数。对于基态原子，其核外电子自旋磁量子数的代数和为_______。
(2)是锰的一种配合物。配体与中心原子形成配位键时，提供孤对电子的原子是_______(填元素符号)，其能量最高的电子所在的能级符号为_______，配合物中心原子的配位数是_______。
(3)软包电池的关键组件结构如图所示。
①其中S原子的杂化轨道类型为_______。
②中存在的作用力为_______(填标号)。
A．金属键 B．键 C．键 D．氢键
③中第二周期非金属元素的第一电离能由大到小的顺序为_______，原因是_______。
(4)掺杂的氮化钛晶胞结构如图所示。距离最近的有_______个，已知阿伏加德罗常数的值为，若晶体的密度为，该晶胞的边长为_______cm(列出算式)。
【答案】
(1) 或
(2)N 6
(3) BC F>N>O>C 中第二周期非金属元素为F、C、N、O，同周期主族元素随原子序数增大第一电离能呈增大趋势，N原子轨道为半充满稳定状态，第一电离能大于同周期相邻元素，故第一电离能为F>N>O>C
(4)4 或
【详解】
（1）是25号元素，基态原子核外电子排布式为；原子中运动的电子有两种相反的自旋状态，若一种自旋状态用表示，则与之相反的用表示，称为电子的自旋磁量子数。对于基态原子，电子排布式为，其核外电子自旋磁量子数的代数和为或；
（2）中，甲基与碳形成C-C单键，C与N形成三键，含有孤电子对的原子为N原子，其电子排布式为，其能量最高的电子所在的能级符号为，配合物中心原子Mn的配位数是6；
（3）①根据结构简式中S的价键可知，S形成6对共用电子对，没有孤电子对，S原子的杂化轨道类型为sp3杂化；
②中既有单键也有双键，非金属元素之间形成共价键，故存在的作用力为键、键 ，不存在金属键、氢键，答案选BC；
③中第二周期非金属元素为F、C、N、O，同周期主族元素随原子序数增大第一电离能呈增大趋势，N原子轨道为半充满稳定状态，第一电离能大于同周期相邻元素，故第一电离能为F>N>O>C；
（4）位于晶胞体心，位于晶胞的棱，若以为中心，则围在以为中心的棱为中心的四个晶胞的中心为距离最近的，总共有4个；
根据均摊法，晶胞中含有8个N，12个，1个，已知阿伏加德罗常数的值为，若晶体的密度为，该晶胞的质量为g，体积为，则边长为或cm。
19．（2022·陕西·武功县教育局教育教学研究室一模）中国科学家在国际上首次实现了CO2到淀粉的合成，不依赖植物光合作用，原料只需CO2、H2和电，相关成果发表在《科学》上。回答下列问题：
(1)CO2的空间结构为_______。
(2)淀粉遇碘变蓝。单质碘易溶于KI溶液，原因是_______(用离子方程式表示)。
(3)淀粉在一定条件下可水解成葡萄糖()，葡萄糖分子中键角∠H1C1O1_______∠C1C2O2 (填“＞”、“＜”或“=”)。
(4)(CH3NH3)PbI3的晶胞结构如图所示，其中B代表Pb2+。
①Pb位于第六周期第IVA族，其基态原子的价电子排布图为_______，基态I原子核外电子占据最高能级的电子云轮廓图为_______。
②(CH3NH3)PbI3中涉及的短周期元素的电负性由大到小的顺序为_______(用元素符号表示)。
③有机阳离子可通过CH3NH2制备，CH3NH2中C和N的杂化类型分别是_______、_______。
④_______(填“A”或“C”)代表I-，原子分数坐标A为(0，0，0)，B为，则C的原子分数坐标为_______。NA为阿伏加德罗常数的值，则(CH3NH3)PbI3晶体的密度为_______ g∙cm-3。
【答案】
(1)直线形
(2)I-+I2
(3)＞
(4) 纺锤形(或哑铃形) N＞C＞H sp3 sp3 C (1，，)
【解析】
（1）CO2分子中碳原子的价层电子对数为2，中心C原子发生sp杂化，则其空间结构为直线形。答案为：直线形；
（2）单质碘易溶于KI溶液，生成，原因是：I-+I2；
（3）葡萄糖()分子中，C2的价层电子对数为4，发生sp3杂化，形成正四面体结构，键角为109°28′，C1的价层电子对数为3，发生sp2杂化，形成平面三角形结构，键角为120°，所以键角∠H1C1O1＞∠C1C2O2。答案为：＞；
（4）从晶胞图中可以看出，晶胞中含有1个B原子，含C个数为6×=3，含A个数为8×=1，依据化学式，可确定A为，B为I-。
①Pb位于第六周期第IVA族，则其最外层有4个电子，价电子排布式为6s26p2，其基态原子的价电子排布图为，基态I原子核外电子占据最高能级的电子云(p电子云)轮廓图为纺锤形(或哑铃形)。
②(CH3NH3)PbI3中涉及的短周期元素为C、N、H，非金属性N＞C＞H，电负性由大到小的顺序为N＞C＞H。
③CH3NH2中C和N的价层电子对数都为4，杂化类型分别是sp3、sp3。
④由分析可知，C代表I-，其x=1、y=z=，则C的原子分数坐标为(1，，)。NA为阿伏加德罗常数的值，则(CH3NH3)PbI3晶体的密度为=g∙cm-3。答案为：；纺锤形(或哑铃形)；N＞C＞H；sp3；sp3；C；(1，，)；。
20．（2022·广东佛山·模拟预测）乙二胺四乙酸(EDTA)及其盐类能与多种金属离子发生络合反应，具有广泛用途。EDTA的分子结构如图所示。
(1)EDTA所含元素电负性有小到大的顺序为_______。
(2)EDTA分子中碳原子采取的杂化类型为_______。基态氧原子核外电子有_______种运动状态。
(3)EDTA可以与形成盐，分子的VSEPR模型为_______。氨熔沸点低，铵盐熔沸点高，原因是_______。
(4)EDTA及其盐可与形成稳定络合物，用于测定水的硬度，这一性质与EDTA分子中_______原子能够提供孤电子对有关。
【答案】
(1)H、C、N、O或H＜C＜N＜O
(2)、 8
(3)四面体 氨是分子晶体，相邻分子靠分子间作用力相互吸引，铵盐是离子晶体，离子间存在离子键，离子键的相互作用比分子间作用力强，所以熔沸点高
(4)N、O
【详解】
（1）EDTA的组成元素有碳、氢、氮、氧，因此四种元素的电负性从大到小的顺序为H、C、N、O或H＜C＜N＜O；
（2）EDTA中羧基上C原子价层电子对个数是3、亚甲基上C原子价层电子对个数是4，根据价层电子对互斥理论判断C原子杂化轨道类型，前者为sp2杂化、后者为sp3 杂化，答案为、；
同一核外没有两个电子的各个参数完全相同，原子核外每个电子的运动状态都是不同的，基态氧原子核外电子数为8，所以电子的运动状态有8种；
（3）NH3中N原子成3个σ键，有一对未成键的孤对电子，杂化轨道数为4，采取sp3型杂化杂化，VSEPR模型为四面体形；
氨是分子晶体，相邻分子靠分子间作用力相互吸引，铵盐是离子晶体，离子间存在离子键，离子键的相互作用比分子间作用力强，所以熔沸点高；
（4）EDTA分子中N、O原子能够提供孤电子对，EDTA及其盐可与形成稳定络合物，用于测定水的硬度。
21．（2022·河南·焦作市第一中学模拟预测）BP晶体超硬、耐磨，是耐高温飞行器的红外增透的理想材料，其合成途径之一为。
请回答下列问题：
(1)基态溴原子的核外电子排布式为_______；基态磷原子中自旋方向相反的电子数目相差_______个。
(2)①的熔沸点比的熔沸点高的原因为_______。
②在分子中，有B的_______杂化轨道与Br的4p轨道形成的_______键(填“σ”或“π”)，并且还有B_______(填“杂化”或“未杂化”)的2p空轨道与Br的4p轨道形成4中心6电子的大π键。
(3)的空间构型为_______。
(4)BP的晶胞结构如图所示，B原子在P原子围成的_______空隙中(填“四面体”或“八面体”)；若晶胞的棱长为，用表示阿伏加德罗常数的值，则BP晶体的摩尔体积=_______(用含a、的代数式表示)。
【答案】
(1) 3
(2)、的结构相似，的相对分子质量大，范德华力大 σ 未杂化
(3)三角锥形
(4)四面体
【解析】
（1）溴为35号元素，基态溴原子的核外电子排布式为；磷为15号元素，核外电子排布图为，故基态磷原子中自旋方向相反的电子数目相差3个。
（2）
①的熔沸点比的熔沸点高的原因为、均为分子晶体，结构相似，的相对分子质量大，范德华力大，熔沸点高。
②在分子中，中心B原子价层电子对数为3+=3，B原子采用sp2杂化，有B的杂化轨道与Br的4p轨道形成的σ键，并且还有B未杂化的2p空轨道与Br的4p轨道形成4中心6电子的大π键。
（3）中心P原子价层电子对数为3+=4，P原子采用sp3杂化，空间构型为三角锥形；
（4）BP的晶胞结构如图所示，由图我看着B原子在P原子围成的四面体空隙中；
晶胞中P原子位于顶点和面心，一个晶胞中原子数目为；B原子位于晶胞内部，一个晶胞中原子数目为4；晶胞体积为，BP晶体的摩尔体积为：。
22．（2022·广西·模拟预测）我国“嫦娥”五号首次实现地外天体采样返回，这是我国航天事业的又一突破。带回的月壤中含有H、N、O、Al、S、Cd、Zn、Ti、Cu、Au、Cr等多种元素。请完成下列问题：
(1)N、O、Al、S四种元素第一电离能从大到小的顺序为_______。
(2)Cu、Au是同一副族的元素，Au的原子序数更大，它们属于_______区元素，基态Au原子的价电子排布式为_______。
(3)SO2分子的空间构型为_______，请写出一种与SO2互为等电子体的单质_______(填化学式)。
(4)某晶体的晶胞结构如图所示，该晶体的化学式为_______。如果将Se原子看做密堆积，则其堆积模型为_______。
【答案】
(1)N＞O＞S＞Al
(2)ds 5d106s1
(3)V型 O3
(4)CuInSe2 面心立方最密堆积
【解析】
（1）根据同周期同主族元素性质递变规律判断，同一周期由左向右元素原子的第一电离能呈递增趋势，但氮原子2p轨道为半充满状态，第一电离能比相邻的元素都大；同主族由上到下元素原子的第一电离能逐渐减小，N、O、Al、S四种元素的第一电离能从大到小的顺序为N＞O＞S＞Al；
（2）Cu、Au是同一副族的元素，Au的原子序数更大，为ⅠB族元素，它们属于ds区元素，Au为79号元素，基态Au原子的价电子排布式为5d106s1；
（3）SO2分子的中心原子S原子的杂化轨道数为=3，采取sp2杂化，含有1对孤对电子对，故SO2为V型结构；
互为等电子体的微粒满足原子个数相同，价电子总数相同，与SO2互为等电子体的单质有O3；
（4）Cu原子有4个位于棱上，6个位于面上，故个数为6+4= 4，In原子有8个位于顶点上，4个位于面上，1个在体心，故个数为8 +4+1=4，Se原子有8个，全部在晶胞内部共8个，因此晶体的化学式为CuInSe2；晶胞从顶部向 底部看Se原子分布有四层，排布符合ABABAB，故堆积方式为面心立方最密堆积。能层
一
二
三
四
…
符号
K
L
M
N
…
能级
eq \a\vs4\al(1s)
eq \a\vs4\al(2s)
eq \a\vs4\al(2p)
eq \a\vs4\al(3s)
eq \a\vs4\al(3p)
eq \a\vs4\al(3d)
eq \a\vs4\al(4s)
eq \a\vs4\al(4p)
eq \a\vs4\al(4d)
eq \a\vs4\al(4f)
…
最多电子数
eq \a\vs4\al(2)
eq \a\vs4\al(2)
eq \a\vs4\al(6)
eq \a\vs4\al(2)
eq \a\vs4\al(6)
eq \a\vs4\al(10)
eq \a\vs4\al(2)
eq \a\vs4\al(6)
eq \a\vs4\al(10)
eq \a\vs4\al(14)
…
eq \a\vs4\al(2)
eq \a\vs4\al(8)
eq \a\vs4\al(18)
eq \a\vs4\al(32)
…
电子离核远近
近→远
电子能量高低
低→高
能量最低原理
在构建基态原子时，电子将尽可能地占据能量最低的原子轨道，使整个原子的能量最低
泡利原理
在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，而且它们的自旋状态相反
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，而且自旋状态相同
表示方法
以硫原子为例
原子结构示意图
电子排布式
1s22s22p63s23p4
简化电子排布式
[Ne]3s23p4
电子排布图
（轨道表示式）
价电子排布式
3s23p4
能级符号
电子云形状
空间延伸方向
s
球形
1种
p
哑铃形
3种(相互垂直，分别相对于x、y、z轴对称)
d
/
5
f
/
7
周
期
能层数
每周期第一个元素
每周期最后一个元素
基态原子的简化电子排布式
原子序数
基态原子的电子排布式
原子序数
二
2
3
[He]2s1
10
1s22s22p6
三
3
11
[Ne]3s1
18
1s22s22p63s23p6
四
4
19
[Ar]4s1
36
1s22s22p63s23p63d104s24p6
五
5
37
[Kr]5s1
54
1s22s22p63s23p63d10
4s24p64d105s25p6
六
6
55
[Xe]6s1
86
1s22s22p63s23p63d104s24p6
4d104f145s25p65d106s26p6
主族
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
排布特点
ns1
ns2
ns2np1
ns2np2
主族
ⅤA
ⅥA
ⅦA
排布特点
ns2np3
ns2np4
ns2np5
分区
元素分布
价层电子排布
元素性质特点
s区
ⅠA、ⅡA族
ns1～2
除氢外都是活泼金属元素；通常是最外层电子参与反应
p区
ⅢA族～ⅦA族、0族
ns2np1～6(除He外)
通常是最外层电子参与反应
d区
ⅢB族～ⅦB族、Ⅷ族
(除镧系、锕系外)
(n－1)d1～9ns1～2(除钯外)
d轨道可以不同程度地参与化学键的形成
ds区
ⅠB族、ⅡB族
(n－1)d10ns1～2
金属元素
f区
镧系、锕系
(n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2
镧系元素化学性质相近，锕系元素化学性质相近
项目
同周期(左→右)
同主族(上→下)
原子结构
核电荷数
逐渐增大
逐渐增大
电子层数
相同
逐渐增多
原子半径
逐渐减小(稀有气体元素除外)
逐渐增大
离子半径
阳离子半径逐渐减小，
阴离子半径逐渐减小，
r(阴离子)>r(阳离子)
逐渐增大
性质
化合价
最高正化合价由＋1→＋7
(O、F除外)
负化合价＝－(8－主族序数)
(H显－1价)
相同，最高正化合价＝主族序数
(O、F除外)
元素的金属性、非金属性
金属性逐渐减弱
非金属性逐渐增强
金属性逐渐增强
非金属性逐渐减弱
第一电离能
有逐渐增大的趋势
逐渐减小
电负性
逐渐增强
逐渐减弱
气态氢化物的稳定性
逐渐增强
逐渐减弱
最高价氧化物对应的水化物的酸碱性
碱性逐渐减弱
酸性逐渐增强
碱性逐渐增强
酸性逐渐减弱
三表
元素周期表：金属性“右弱左强，上弱下强，右上弱左下强”；非金属性“左弱右强，下弱上强，左下弱右上强”
金属活动性顺序表：按K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、Cu、Hg、Ag、Pt、Au的顺序，金属性逐渐减弱(其中Pb>Sn)
非金属活动性顺序表：按F、O、Cl、Br、I、S的顺序，非金属性逐渐减弱
三反应
置换反应：强的置换弱的，适合金属也适合非金属
与水或非氧化性酸反应越剧烈，或最高价氧化物对应水化物的碱性越强，则金属性越强
与氢气反应越容易，生成的气态氢化物的稳定性越强，或最高价氧化物对应水化物的酸性越强，则非金属性越强
氧化性
金属离子的氧化性越弱，对应单质的金属性越强
还原性
非金属氢化物或非金属阴离子的还原性越弱，对应单质的非金属性越强
金属性比较
本
质
原子越易失电子，金属性越强(与原子失电子数目无关)
判断方法
①在金属活动性顺序表中越靠前，金属性越强
②单质与水或非氧化性酸反应越剧烈，金属性越强
③单质还原性越强或阳离子氧化性越弱，金属性越强
④最高价氧化物对应水化物的碱性越强，金属性越强
⑤若Xn＋＋Y―→X＋Ym＋，则Y比X的金属性强
⑥元素在周期表中的位置：左边或下方元素的金属性强
非金属性比较
本质
原子越易得电子，非金属性越强(与原子得电子数目无关)
判断方法
①与H2化合越容易，气态氢化物越稳定，非金属性越强
②单质氧化性越强或阴离子还原性越弱，非金属性越强
③最高价氧化物对应水化物的酸性越强，非金属性越强
④元素在周期表中的位置：右边或上方元素的非金属性强
I1
I2
I3
I4
…
740
1 500
7 700
10 500
…
元素
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
K
电负性
0.9
1.2
1.5
1.7
2.1
2.3
3.0
0.8
最外层电子数(N)
3≤N＜8
N＝1或2
N＞次外
层电子数
元素在周期表中的位置
ⅢA族～ⅦA族
第ⅠA族、第ⅡA族、第Ⅷ族、副族、0族元素氦
第二周期(Li、Be)除外
族序数等于周期数的元素
H、Be、Al
族序数等于周期数2倍的元素
C、S
族序数等于周期数3倍的元素
O
周期数是族序数2倍的元素
Li、Ca
周期数是族序数3倍的元素
Na、Ba
最高正价与最低负价代数和为零的短周期元素
H、C、Si
最高正价是最低负价绝对值3倍的短周期元素
S
除H外，原子半径最小的元素
F
物质特性
推断元素
形成化合物种类最多的元素或单质是自然界中硬度最大的物质的元素或气态氢化物中氢的质量分数最大的元素
C
空气中含量最多的元素或气态氢化物的水溶液呈碱性的元素
N
地壳中含量最多的元素或氢化物的沸点最高的元素或氢化物在通常情况下呈液态的元素
O
最活泼的金属元素或最高价氧化物对应水化物碱性最强的元素或阳离子的氧化性最弱的元素
Cs
单质最易着火的非金属元素
P
焰色试验呈黄色的元素
Na
焰色试验呈紫色(透过蓝色钴玻璃)的元素
K
单质密度最小的元素
H
单质密度最小的金属元素
Li
常温下单质呈液态的非金属元素
Br
常温下单质呈液态的金属元素
Hg
最高价氧化物及其水化物既能与强酸反应，又能与强碱反应的元素
Al
元素的气态氢化物和它的最高价氧化物对应水化物发生氧化还原反应的元素
S
常见的一种元素存在几种单质的元素
C、P、O、S
元素
X
Y
Z
W
最高价氧化物的水化物
H3ZO4
溶液对应的pH(25℃)
1.00
13.00
1.57
0.70
7 N氮
2s22p3
14.01
选项
陈述I
陈述II
A
甲苯可使酸性高锰酸钾溶液褪色
甲苯中甲基使苯环活化
B
乙醇与足量反应生成
乙醇分子中氢氧键极性大，易断裂；碳氢键极性小，不易断裂
C
SiO2的熔点比干冰高
SiO2分子间的范德华力比干冰大
D
某些金属盐灼烧呈现不同焰色
电子从低能轨道跃迁至高能轨道时吸收光波长不同