2021届高考化学一轮复习第12章物质结构与性质第35讲原子结构与性质教学案新人教版
第十二章 物质结构与性质
[考纲解读] 1.原子结构与元素的性质：(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。2.化学键与分子结构：(1)理解离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。(2)了解共价键的形成、极性、类型(σ键和π键)，了解配位键的含义。(3)能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。(4)了解杂化轨道理论及简单的杂化轨道类型(sp、sp2、sp3)。(5)能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测简单分子或离子的空间结构。3.分子间作用力与物质的性质：(1)了解范德华力的含义及对物质性质的影响。(2)了解氢键的含义，能列举存在氢键的物质，并能解释氢键对物质性质的影响。4.晶体结构与性质：(1)了解晶体的类型，了解不同类型晶体中结构微粒、微粒间作用力的区别。(2)了解晶格能的概念，了解晶格能对离子晶体性质的影响。(3)了解分子晶体结构与性质的关系。(4)了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。(5)理解金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质。了解金属晶体常见的堆积方式。(6)了解晶胞的概念，能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。
第35讲 原子结构与性质
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)
Al，P>S。
b．同族元素：从上至下第一电离能逐渐减小。
c．同种原子：随着电子的逐个失去，阳离子所带的正电荷数越来越多
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，再失去电子需克服的电性引力越来越大，消耗的能量越来越大，逐级电离能越来越大(即I11.8，一般为非金属元素；电负性<1.8，一般为金属元素)。
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(2)确定化学键类型(一般来说，两成键元素电负性差值>1.7，为离子键；两成键元素电负性差值<1.7，为共价键)。
(3)判断化合物中元素价态正、负(电负性大的元素呈现负价，电负性小的元素呈现正价)。
(4)判断元素金属性和非金属性的强弱。
3．共价化合物中，两种元素电负性差值越大，它们形成共价键的极性就越强。
4．同周期主族元素，从左到右，非金属性越来越强，电负性越来越大，第一电离能总体呈增大趋势。元素第一电离能变化的反常情况：ⅡA族和ⅤA族元素的第一电离能分别比同周期相邻元素的第一电离能都高。
4．(1)元素C、N、O、K的电负性从大到小依次为________。
(2)CH4中共用电子对偏向C，SiH4中共用电子对偏向H，则C、Si、H三种元素的电负性由大到小的顺序为______________。
(3)(2016·全国卷Ⅰ)光催化还原CO2制备CH4反应中，带状纳米Zn2GeO4是该反应的良好催化剂。Zn、Ge、O电负性由大至小的顺序是____________。
答案 (1)O>N>C>K
(2)C>H>Si (3)O>Ge>Zn
5．(1)(2019·河南汝州实验中学高三期末)铜的第一电离能为I1Cu＝745.5 kJ·mol－1，第二电离能为I2Cu＝1957.9 kJ·mol－1，锌的第一电离能为I1Zn＝906.4 kJ·mol－1，第二电离能为I2Zn＝1733.3 kJ·mol－1，I2Cu>I2Zn的原因是__________________________________________________。
(2)(2019·石家庄市质检一)甲醇可以在铜作催化剂的条件下直接氧化成甲醛(HCHO)；甲醇和甲醛的组成元素的电负性由小到大的顺序为________。
(3)第四周期过渡元素如铁、锰、铜、锌等在太阳能电池、磁性材料等科技方面有广泛的应用，回答下列问题：比较铁与锰的第三电离能(I3)：铁________锰(填“＞”“＝”或“＜”)，原因是________________________________________________________________。
答案 (1)铜失去的是全充满的3d10电子，而锌失去的是4s1电子
(2)H、C、O
(3)< Mn2＋、Fe2＋的价电子排布式分别为3d5、3d6，Mn2＋处于3d5半满较稳定结构，再失去一个电子所需能量较高，所以第三电离能Fe小于Mn
建议用时：40分钟 满分：100分
一、选择题(每题6分，共42分)
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1．下列关于钠元素的几种表达式错误的是( )
A．基态Na＋的电子排布图：
B．基态Na＋的结构示意图：
C．基态Na的电子排布式：1s22s22p63s1
D．基态Na的简化电子排布式：[Na]3s1
答案 D
解析 Na的简化电子排布式为[Ne]3s1。
2．下列有关电子排布图的表述正确的是( )
A.可表示单核10电子粒子基态时电子排布
B.此图错误，违背了泡利原理
C.表示基态N原子的价电子排布
D.表示处于激发态的B的电子排布图
答案 A
解析 A项，单核10电子粒子基态时电子排布式为1s22s22p6，每个轨道内排布2个电子，自旋方向相反，正确；B项，此图违背了洪特规则，错误；C项，正确的价电子排布图为，错误；D项，该电子排布图中的电子没有跃迁到能量更高的轨道上，错误。
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
解析 由电负性大小可知X在Y的右边，A、C、D均正确；如果Y、X分别是ⅤA、ⅥA族，因为第ⅤA族最外层p能级半充满，所以Y的第一电离能大于X，B错误。
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4．下列各组原子中，彼此化学性质一定相似的是( )
A．原子核外电子排布式为1s2的X原子与原子核外电子排布式为1s22s2的Y原子
B．原子核外M层上仅有两个电子的X原子与原子核外N层上仅有两个电子的Y原子
C．2p轨道上只有2个电子的X原子与3p轨道上只有2个电子的Y原子
D．最外层都只有一个电子的X、Y原子
答案 C
解析 A中X为He，Y为Be，两者性质不相似；B项X原子为Mg，Y原子N层上有2个电子的有多种元素，如第四周期中Ca、Fe等都符合，化学性质不一定相似；C项为同主族的元素，化学性质一定相似；D项最外层只有1个电子的可能是第ⅠA族元素，过渡元素中也有很多最外层只有1个电子的元素，故性质不一定相似。
5．现有四种元素的基态原子的电子排布式如下：
①1s22s22p63s23p4；②1s22s22p63s23p3；③1s22s22p3；④1s22s22p5。则下列有关比较中正确的是( )
A．第一电离能：④>③>②>①
B．原子半径：④>③>②>①
C．电负性：④>③>②>①
D．最高正化合价：④>①>③＝②
答案 A
解析 ①表示S，②表示P，③表示N，④表示F。第一电离能：F>N>P>S，A正确；原子半径：P>S>N>F，B错误；电负性：F>N>S>P，C错误；F无正价，D错误。
6．下列各组表述中，两个原子不属于同种元素原子的是( )
A．3p能级有一个空轨道的基态原子和核外电子的排布式为1s22s22p63s23p2的原子
B．2p能级无空轨道，且有一个未成对电子的基态原子和原子的最外层电子排布式为2s22p5的原子
C．M层全充满而N层为4s2的原子和核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2的原子
D．最外层电子数是核外电子总数的原子和最外层电子排布式为4s24p5的原子
答案 C
解析 A项，3p能级有一个空轨道的基态原子，按洪特规则可得其3p轨道上只能有两个电子，所以两个原子是同种元素的原子；B项，2p能级无空轨道，且有一个未成对电子的基态原子，它的2p能级上只能是5个电子，所以两原子是同种元素的原子；C项，M层全充满而N层为4s2的原子，其M层应为18个电子，而后者的M层上只有8个电子，所以两原子不是同种元素的原子；D项，最外层电子数是核外电子总数的
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的原子中，最外层电子数要小于或等于8个电子，且电子总数为5的倍数，所以可得该原子可能是原子序数为5、10、15、20、25、30、35、40，其中满足最外层电子数是核外电子总数的且符合核外电子排布规则的只能是35号元素，该元素原子的外围电子排布式为4s24p5，所以两原子是同种元素的原子。
7．已知X、Y是主族元素，I为电离能，单位是kJ·mol－1。请根据下表数据判断，错误是( )
元素
I1
I2
I3
I4
X
500
4600
6900
9500
Y
580
1800
2700
11600
A．元素X的常见化合价是＋1价
B．元素Y是ⅢA族元素
C．元素X与氯形成化合物时，化学式可能是XCl
D．若元素Y处于第三周期，它可与冷水剧烈反应
答案 D
解析 X为第ⅠA族元素，Y为第ⅢA族元素；D项，若元素Y处于第三周期，则Y为Al，Al不与冷水反应。
二、非选择题(共58分)
8．(15分)现有七种元素，其中A、B、C、D、E为短周期主族元素，F、G为第四周期元素，它们的原子序数依次增大。请根据下列相关信息，回答问题。
A元素的核外电子数和电子层数相等
B元素原子的核外p电子数比s电子数少1
C原子第一至第四电离能如下：
I1＝738 kJ·mol－1，I2＝1451 kJ·mol－1，I3＝7733 kJ·mol－1，I4＝10540 kJ·mol－1
D原子核外所有p轨道全满或半满
E元素的主族序数与周期数的差为4
F是前四周期中电负性最小的元素
G在周期表的第七列
(1)已知BA5为离子化合物，写出其电子式：________。
(2)B元素基态原子中能量最高的电子，其电子云在空间有________个方向，原子轨道呈________形。
(3)某同学根据上述信息，推断C基态原子的核外电子排布图为，该同学所画的电子排布图违背了____________。
(4)G位于第________族________区，该元素的核外电子排布式为________________。
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(5)检验F元素的方法是____________，请用原子结构的知识解释产生此现象的原因：__________________________________________________________。
答案 (1)
(2)3 哑铃(或纺锤)
(3)泡利原理
(4)ⅦB d 1s22s22p63s23p63d54s2或[Ar]3d54s2
(5)焰色反应 当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时，将以光的形式释放能量
解析 由题给信息可知元素A、B、C、D、E、F、G分别为H、N、Mg、P、Cl、K、Mn。
(1)离子化合物NH5为氢化铵。
(2)氮原子的基态原子能量最高的电子为p电子，p电子云有3个方向，原子轨道呈哑铃形或纺锤形。
(3)题图中3s轨道的两个电子自旋状态相同，违背了泡利原理。
9．(14分)X、Y、Z、M、R、Q为元素周期表中前四周期元素，且原子序数之和为105。Y是良好的半导体材料，晶体Y结构与金刚石类似；Z原子价电子层的p轨道半充满，核外电子总数是最外层电子数的3倍；X＋与M－相差一个电子层；M原子得到一个电子后3p轨道全充满；R有“生物金属”之称，R4＋和氩原子的核外电子排布相同。
请填写下列空白：
(1)六种元素中电负性最大的是____________(填元素符号)；其中Q的基态原子核外电子排布式为__________；化合物XM的电子式为____________。
(2)X、Y、Z、M的第一电离能由小到大的顺序是____________(填元素符号)。
(3)Q元素可形成两种常见的离子Q2＋与Q3＋，其中化学性质较稳定的是__________(填离子符号)，其原因是________________________________________。
(4)与R位于同周期的元素中，基态原子的电子排布中4s轨道上只有1个电子的元素有____________(填元素名称)。
答案 (1)Cl 1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)
Na＋[]－ (2)NaNa，同主族中电负性Mg”“<”或“＝”)I2(Zn)。
④铜元素在周期表中的位置是__________________，[Cu(NH3)4]SO4
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中，N、O、S三种元素的第一电离能由大到小的顺序为________。
(2)原子序数小于36的元素Q和T，在周期表中既位于同一周期又位于同一族，且T的原子序数比Q多2。T的基态原子的外围电子(价电子)排布式为________，Q2＋的未成对电子数是________。
答案 (1)①原子光谱 ②3d9 ③3d104s1 > ④第四周期ⅠB族 N＞O＞S
(2)3d84s2 4
解析 (1)②Cu是29号元素，电子排布式为：[Ar]3d104s1，Cu2＋的外围电子排布式为3d9。③基态铜原子核外有29个电子，其电子排布式为[Ar]3d104s1，价层电子排布式为3d104s1。Cu、Zn原子各失去1个电子后的电子排布式分别为[Ar]3d10、[Ar]3d104s1，由于3d轨道全满，为稳定状态，再失去1个电子较难，故铜的第二电离能大于锌的第二电离能。④铜在周期表中的位置是第四周期ⅠB族；同一主族从上往下第一电离能逐渐减小，同一周期从左往右第一电离能呈逐渐增大趋势，但N元素的2p轨道处于半充满状态，所以N的第一电离能大于O。
(2)Q、T位于同一周期的同一族，且T的原子序数比Q多2，则断定Q、T位于第四周期第Ⅷ族，Q为Fe，T为Ni，Ni的基态原子的价电子排布式为3d84s2，Fe2＋的3d轨道有6个电子，电子排布图为，所以未成对电子数为4。
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