2020版新一线高考化学（苏教版）一轮复习讲义：第2部分选修物质结构与性质第1单元原子结构与元素的性质



第一单元　原子结构与元素的性质
考纲定位
核心素养
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示式。
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。
1.微观探析——能从电子层、能级等不同层次认识原子的结构，以及核外电子的排布规律，能从宏观和微观相结合的视角分析原子结构与元素性质的关系。
2．模型认知——能运用构造原理，用电子排布式、轨道表示式揭示元素原子核外电子的排布。
3．科学探究——从结构上探究元素的电离能和电负性及其影响因素。
考点一| 原子核外电子的运动

1．玻尔的原子结构模型
(1)原子核外电子在一系列稳定的原子轨道上运动，核外电子在原子轨道上运动时，既不放出能量，也不吸收能量。
(2)不同的原子轨道具有不同的能量，原子轨道的能量变化是不连续的，即量子化的。
(3)原子核外电子可以在能量不同的轨道上发生跃迁。
①电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，可以得到发射光谱，②电子从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道时，可以得到吸收光谱。
2．电子云
(1)概念
形象地描绘电子在原子核外空间出现的机会大小的图形。
(2)意义
电子云图中，点密集的地方表示在那里电子在单位体积内出现的机会大；点稀疏的地方表示在那里电子在单位体积内出现的机会小。
3．电子层和原子轨道
电子层
K
L
M
N
原子轨道
及其数目
1s
2s、2p
3s、3p、3d
4s、4p、4d、4f
1
1＋3＝4
1＋3＋5＝9
1＋3＋5＋7＝16
最多容纳
电子数目
2
8
18
32
4．原子轨道的形状、数目及能量关系
(1)轨道形状
(2)s、p、d、f能级上原子轨道数目依次为1、3、5、7，其中npx、npy、npz三个原子轨道在三维空间相互垂直，各能级的原子轨道半径随电子层数(n)的增大而增大。
(3)能量关系
5．原子核外电子排布规律
(1)能量最低原理：其原子轨道能量顺序图示如下：

(2)泡利不相容原理：每个原子轨道上最多只能容纳两个自旋状态不同的电子。
(3)洪特规则：原子核外电子在能量相同的各上轨道上排布时，电子尽可能分占不同的原子轨道，且自旋状态相同。
注：洪特规则特例：当能量相同的原子轨道在全充满(p6、d10、f14)、半充满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)状态时，体系的能量最低。如24Cr的基态原子电子排布式为
1s22s22p63s23p63d54s1，而不是1s22s22p63s23p63d44s2。
6．电子的跃迁与原子光谱
(1)电子的跃迁
①基态―→激发态
当基态原子的电子吸收能量后，电子会从能量较低轨道跃迁到能量较高轨道变成激发态原子，得到吸收光谱。
②激发态―→基态
激发态原子的电子从能量较高轨道跃迁到能量较低轨道时会释放出光子，得到发射光谱。
(2)原子光谱：不同元素的原子中电子发生跃迁时会吸收或放出不同的光子，用光谱仪记录下来便得到原子光谱。包括吸收光谱和发射光谱。用原子光谱的特征谱线可以鉴定元素，称为光谱分析。
提醒：①“七基色”与波长的关系为：按“红、橙、黄、绿、青、蓝、紫”的顺序，波长逐渐变小。
②基态、激发态及光谱示意图。


完成下列化学用语
(1)Cr原子的核外电子排布式________，外围电子排布式________，原子结构示意图________，价电子轨道表示式________________。
(2)Cu2＋的核外电子排布式________，离子结构示意图________。
(3)As的核外电子排布式________，原子结构示意图________，价电子轨道表示式________________。
(4)Co的外围电子轨道表示式________________，外围电子轨道表示式________________。
答案：(1)1s22s22p63s23p63d54s1　3d54s1　

(2)1s22s22p63s23p63d9　
(3)[Ar]3d104s24p3　
(4)3d74s2　

考法1　核外电子的排布规律及表示方式
1．下列轨道表示式所表示的元素原子中，其能量处于最低状态的是________(填序号)。



解析：①不符合能量最低原理；②不符合洪特规则；④不符合能量最低原理。
答案：③⑤
2．(1)A元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子，其元素符号为__________；其价层电子轨道表示式为____________。
(2)B元素的负一价离子和C元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同，B的元素符号为________，C＋的结构示意图为________。
(3)D元素的正三价离子的3d能级为半充满，D的元素符号为________，其基态原子的电子排布式为________，其原子的结构示意图为________。
(4)E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子且只有一个未成对电子，E的元素符号为_______，其基态原子的电子排布式为___________。
(5)F元素的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋2，则n＝________；原子中能量最高的是________电子，核外电子轨道表示式为______________________________。
(6)G基态原子L层中p轨道电子数是s轨道电子数的2倍，则G的价电子排布式为________________。
(7)H的基态原子4s和3d轨道电子半充满，则H的外围电子轨道表示式为________________，未成对电子数为________________。
解析：(1)A元素基态原子的轨道表示式由题意可写成：，则该元素核外有7个电子，为氮元素，其元素符号为N。
(2)B－、C＋的电子层结构都与Ar相同，即核外都有18个电子，则B为17号元素Cl，C为19号元素K。
(3)D元素原子失去2个4s电子和1个3d电子后变成＋3价离子，其原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，即26号元素铁。
(4)E元素的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，故E为Cu。
(5)F元素最外层电子排布式为2s22p4。
(6)G基态原子的L层电子排布式为 2s22p4，也是价电子排布式。
(7)H基态原子的外围电子排布式为3d54s1，为Cr；其未成对电子数有6个。
答案：(1)N　　(2)Cl　
(3)Fe　1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)
　(4)Cu　1s22s22p63s23p63d104s1(或
[Ar]3d104s1)
(5)2　2p　
(6)2s22p4　(7) 6

(1)电子排布式
(2)
注意：(1)上述两类化学用语还应注意是原子还是离子，对于阳离子，先失去最外层电子再失去次外层的d电子，如Fe2＋的电子排布式为[Ar]3d6。
(2)当出现d轨道时，虽然电子按ns、(n－1)d、np的顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把(n－1)d放在ns前。
考法2　电子跃迁与原子光谱
3．下列原子的电子跃迁能释放光能形成发射光谱的是(　　)
A．1s22s22p63s2―→1s22s22p63p2
B．1s22s22p33s1―→1s22s22p4
C．1s22s2―→1s22s12p1
D．1s22s22p―→1s22s22p
B　[A项，吸收光能，形成吸收光谱；B项，由激发态→基态，释放光能，形成发射光谱；C项，形成吸收光谱；D项，2px与2py能量相同，不属于电子跃迁。]
4．(2017·全国卷Ⅰ，节选)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
A　[紫色光对应的波长最短，一般范围为400～430 nm。]
5．从电子跃迁的角度指出焰色反应呈现不同颜色光的原理是
_________________________________________________________
_________________________________________________________
________________________________________________________。
答案：吸收能量后，电子从激发态向基态发生跃迁，跃迁时以不同颜色光的形式释放出不同能量
考点二| 元素的性质

1．元素周期表的结构与性质特点
分区
元素分布
外围电子排布
元素性质特点
s区
ⅠA族、ⅡA族
ns1～2
除氢外都是活泼金属元素
p区
ⅢA族～ⅦA族、0族
ns2np1～6
(He除外)
最外层电子参与反应(0族元素一般不考虑)
d区
ⅢB族～ⅦB族、Ⅷ族
(n－1)d1～9ns1～2
(Pd除外)
d轨道也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
2．电离能
(1)定义：元素的气态原子失去一个电子形成＋1价气态阳离子所需的最低能量，叫做该元素的第一电离能。
(2)分类
M(g)M＋(g)M2＋(g)M3＋(g)
(3)影响因素
电离能数值的大小取决于原子的有效核电荷数、电子层结构及原子的半径。
(4)同种元素的逐级电离能逐渐增大，即I1＜I2＜I3。不同电子层的逐级电离能发生突跃。如Na的I1≪I2。
(5)电离能的3个重要应用
①判断元素的金属性和非金属性强弱。I1越大，元素的非金属性越强，I1越小，元素的金属性越强。
②判断元素在化合物中的化合价。如K：I1≪I2