2021高三全国统考化学（经典版）一轮学案：选修3第1节　原子结构与性质


选修3 物质结构与性质
第1节　原子结构与性质
[考试说明]　1.了解原子核外电子的运动状态、能级分布和排布原理，能正确书写1～36号元素原子核外电子、价电子的电子排布式和轨道表达式。2.了解电离能的含义，并能用以说明元素的某些性质。3.了解电子在原子轨道之间的跃迁及其简单应用。4.了解电负性的概念，并能用以说明元素的某些性质。
[命题规律]　高考中对本部分知识点的考查为：对原子结构的考查，常常指定原子或离子，然后写出其基态原子或价电子的电子排布式或电子排布图(轨道表示式)；对元素性质的考查，通常是比较元素第一电离能的大小，并从原子结构角度解释原因。
考点1　原子结构
知识梳理
1.能层、能级与原子轨道
(1)能层(n)：在多电子原子中，核外电子的能量是不同的，按照电子的能量差异将其分成不同能层。通常用K、L、M、N、O、P、Q……表示相应的第一、二、三、四、五、六、七……能层，能量依次升高。
(2)能级：同一能层里的电子的能量也可能不同，又将其分成不同的能级，通常用s、p、d、f等表示，同一能层里，各能级的能量按s、p、d、f的顺序升高，即：E(s)P>Si
(4)
1s22s22p63s23p63d104s24p1(或[Ar]3d104s24p1)
题组训练　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
题组一 元素周期表的分区
1．下列有关元素周期表分区的说法正确的是(　　)
A．s区全部是金属元素
B．p区全部是非金属元素
C．d区内元素原子的价电子排布必为(n－1)d1～10ns2
D．除ds区外，以最后填入电子的轨道能级符号作为区的名称
答案　D
题组二 元素周期律
2．现有三种元素的基态原子的电子排布式如下：
①1s22s22p63s23p4；②1s22s22p63s23p3；③1s22s22p5。
则下列有关比较中正确的是(　　)
A．最高正化合价：③>②>①
B．原子半径：③>②>①
C．电负性：③>②>①
D．第一电离能：③>②>①
答案　D
解析　根据核外电子排布式可知①是S，②是P，③是F。F无正价，A错误；同周期主族元素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，则原子半径：②>①>③，B错误；同周期自左向右元素的电负性逐渐增大，同主族自上而下元素的电负性逐渐减小，则电负性：③>①>②，C错误；同周期主族元素自左向右第一电离能呈增大趋势，但P的3p轨道电子处于半充满状态，稳定性强，第一电离能大于S，同主族从上到下第一电离能逐渐减小，则第一电离能：③>②>①，D正确。
3．已知元素X、Y同周期，且电负性X>Y，下列说法错误的是(　　)
A．X的原子序数一定大于Y
B．第一电离能Y一定小于X
C．X和Y在形成化合物时，X显负价、Y显正价
D．气态氢化物的稳定性：HmX大于HnY
答案　B
4．碲化锌(ZnTe)具有宽禁带的特性，常用于制作半导体材料，在太阳能电池、太赫兹器件、波导以及绿光光电二极管等方面具有良好应用前景。
(1)碲(Te)元素在周期表中的位置：____________；核外未成对电子数有________个。
(2)原子的第一电离能是指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，第一电离能Zn________Ga(填“>”“　(3)3d104s2
高考真题实战
1．(2019·高考题组)(1)(全国卷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________(填标号)。
A．[Ne] B．[Ne]
C．[Ne] D．[Ne]
(2)(全国卷Ⅱ)近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料，其中一类为Fe­Sm­As­F­O组成的化合物。回答下列问题：
①Fe成为阳离子时首先失去____________轨道电子，Sm的价层电子排布式为4f66s2，Sm3＋价层电子排布式为____________。
②比较离子半径：F－________O2－(填“大于”“等于”或“小于”)。
(3)(全国卷Ⅲ)在周期表中，与Li的化学性质最相似的邻族元素是________，该元素基态原子核外M层电子的自旋状态________(填“相同”或“相反”)。
答案　(1)A　(2)①4s　4f5　②小于　(3)Mg　相反
解析　(3)在周期表中存在“对角线”关系的元素化学性质相似，如Li和Mg、Be和Al、B和Si等，所以与Li的化学性质最相似的邻族元素是Mg。Mg元素基态原子核外M层上只有3s轨道上2个自旋状态相反的电子。
2．(2018·高考题组)(1)(全国卷Ⅰ)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是________、________(填标号)。
A. B.
C. D.
②Li＋与H－具有相同的电子构型，r(Li＋)小于r(H－)，原因是________________________________________________________________________。
(2)(全国卷Ⅲ)①Zn原子核外电子排布式为____________________。
②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)________I1(Cu)(填“大于”或“小于”)。原因是________________________________。
(3)(全国卷Ⅲ)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________形。
答案　(1)①D　C　②Li＋核电荷数较大
(2)①[Ar]3d104s2或1s22s22p63s23p63d104s2
②大于　Zn核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子
(3)　哑铃(纺锤)
解析　(1)①根据核外电子排布规律可知Li的基态核外电子排布式为1s22s1，则D中能量最低；C中有2个电子处于2p能级上，能量最高。
3．(2017·高考题组)(1)(全国卷Ⅰ)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________nm(填标号)。
A．404.4 B．553.5
C．589.2 D．670.8
E．766.5
②基态K原子中，核外电子占据最高能层的符号是________，占据该能层电子的电子云轮廓图形状为________________。
(2)(全国卷Ⅱ)①氮原子价层电子的轨道表达式(电子排布图)为________________________。
②元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量称作第一电子亲和能(E1)。第二周期部分元素的E1变化趋势如图所示，其中除氮元素外，其他元素的E1自左而右依次增大的原因是______________________________；氮元素的E1呈现异常的原因是
______________________________________________________________________________________________________。

(3)(全国卷Ⅲ)Co基态原子核外电子排布式为____________。元素Mn与O中，第一电离能较大的是________，基态原子核外未成对电子数较多的是________。
(4)(江苏高考)①Fe3＋基态核外电子排布式为____________。
②C、H、O三种元素的电负性由小到大的顺序为____________。
答案　(1)①A　②N　球形
(2)①　②同周期元素随核电荷数依次增大，原子半径逐渐变小，故结合一个电子释放出的能量依次增大　N原子的2p轨道为半充满状态，具有稳定性，故不易结合一个电子
(3)[Ar]3d74s2　O　Mn
(4)①[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5　②HGe>Zn
(2)1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2　2
铜失去的是全充满的3d10电子，镍失去的是4s1电子
(3)大于　小于　
(4)1s22s22p63s1或[Ne]3s1　Cl
解析　(4)由M基态原子L层中p轨道电子数是s轨道电子数的2倍，可知M为O元素；R是同周期元素中最活泼的短周期金属元素，且原子序数大于O元素，故R为Na元素；X和M形成的一种化合物是引起酸雨的主要大气污染物，故X为S元素，Y为Cl元素；Z的基态原子4s和3d轨道半充满，故其电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，故Z为Cr元素。R为Na元素，其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s1；电负性较大的是Cl元素。