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

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：YT
C.最高价氧化物对应的水化物的酸性：TH2CO3，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：XX
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：XC；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