2020届高考化学一轮复习第十一单元第1讲原子结构与性质学案

2020届高考化学一轮复习第十一单元第1讲原子结构与性质学案

第十一单元 选修3　物质结构与性质 第1讲　原子结构与性质 命题一　电子排布 ‎1.按要求填空。‎ ‎(1)(2018年全国Ⅰ卷,35节选)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为　　　、　　　(填标号)。  ‎ ‎ ‎ ‎(2)(2018年全国Ⅱ卷,35节选)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。  ‎ ‎(3)(2018年全国Ⅲ卷,21节选)Zn原子核外电子排布式为　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)(2018年江苏,35节选)Fe2+基态核外电子排布式为　　　　。 ‎ 解析　(1)基态Li原子能量最低,而电子排布图中D项所示状态为基态。处于激发态的电子数越多,原子能量越高,A项中只有1个1s电子跃迁到2s轨道;B项中1s轨道中的两个电子一个跃迁到2s轨道,另一个跃迁到2p轨道;C项图中1s轨道的两个电子都跃迁到2p轨道,故C项表示的原子能量最高。(2)基态Fe原子的核外电子排布式为[Ar]3d64s2,则价层电子排布图为。基态S原子的核外电子排布式为[Ne]3s23p4,电子占据的 最高能级为3p能级,电子云轮廓图为哑铃(纺锤)形。(3)Zn为30号元素,价层电子数为12,则电子排布式为[Ar]3d104s2。(4)Fe为26号元素,基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2;Fe失去最外层的2个电子得到Fe2+,故Fe2+的基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d6。‎ 答案　(1)D;C ‎(2) ; 哑铃(纺锤)‎ ‎(3)[Ar]3d104s2‎ ‎(4)[Ar]3d6(或1s22s22p63s23p63d6)‎ ‎2.(2017年全国Ⅰ卷,35节选)钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。回答下列问题:‎ ‎(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,核外电子占据的最高能层的符号是　　,占据该能层电子的电子云轮廓图形状为　　　。 ‎ 解析　(1)紫色光的辐射波长范围为400 ~430 nm。(2)基态K原子核外有4个能层:K、L、M、N,能量依次增大,处于N层上的1个电子位于s轨道,s电子云轮廓图形状为球形。‎ 答案　(1)A　(2)N;球形 ‎3.按要求填空:‎ ‎(1)(2017年全国Ⅱ卷,35节选)氮原子价层电子的轨道表达式(电子排布图)为　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)(2017年全国Ⅲ卷,35节选)Co基态原子核外电子排布式为　　　　　　　　,元素Mn与O中,基态原子核外未成对电子数较多的是　　　　。 ‎ ‎(3)(2016年全国Ⅱ卷,37改编)镍元素基态原子的电子排布式为　　　　,3d能级上的未成对电子数为　　　　。 ‎ ‎(4)(2016年全国Ⅰ卷,37改编)基态Ge原子的核外电子排布式为　　　　　　　　,有　　　　个未成对电子。 ‎ ‎(5)(2016年江苏,21节选)Zn2+基态核外电子排布式为　　　。 ‎ ‎(6)(2015年全国Ⅰ卷,37节选)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用　　　　　　　形象化描述。在基态14C原子中,核外存在　　　　对自旋相反的电子。 ‎ 解析　(1)根据构造原理可知,氮原子的价电子排布式为2s22p3,根据洪特规则和泡利原理可知,其价电子的轨道表达式为 ‎(2)根据构造原理可写出Co基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2。Mn和O的基态原子核外电子排布式分别为1s22s22p63s23p63d54s2、1s22s22p4,前者的3d轨道中5个电子均未成对,后者的2p轨道中有2个电子未成对,所以Mn的基态原子核外未成对电子数较多。‎ ‎(3)Ni是28号元素,根据核外电子的排布规律可知,其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2。根据洪特规则可知,Ni原子3d能级上8个电子尽可能分占5个不同的轨道,其未成对电子数为2。‎ ‎(4)Ge(锗)元素在周期表的第四周期ⅣA族,因此核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2,p轨道上的2个电子是未成对电子。‎ ‎(5)Zn为30号元素,其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2,失去最外层的2个电子即可得到Zn2+,Zn2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10。‎ ‎(6)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布用电子云形象地描述。基态14C原子的电子排布图为 ,则核外存在2对自旋相反的电子。‎ 答案　(1) ‎ ‎(2)1s22s22p63s23p63d74s2{或[Ar]3d74s2};Mn ‎(3)1s22s22p63s23p63d84s2{或[Ar]3d84s2};2‎ ‎(4)1s22s22p63s23p63d104s24p2{或[Ar]3d104s24p2};2‎ ‎(5)1s22s22p63s23p63d10{或[Ar]3d10}‎ ‎(6)电子云;2‎ 命题二　电离能及电负性 ‎4.按要求填空。‎ ‎(1)(2018年全国Ⅰ卷,35节选)Li2O是离子晶体,其晶格能可通过图(a)的Born-Haber循环计算得到。‎ ‎ ‎ ‎　　可知,Li原子的第一电离能为　　　　kJ·mol-1,键键能为　　　　kJ·mol-1。  ‎ ‎(2)(2018年全国Ⅲ卷,35节选)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)　　　(填“大于”或“小于”)I1(Cu)。原因是　 ‎ ‎　。  ‎ 解析　(1)根据图像及第一电离能的概念(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要的最低能量),Li原子的第一电离能是520 kJ·mol-1。键的键能是249 kJ·mol-1×2=498 kJ·mol-1。(2)Zn的电子排布式为[Ar]3d104s2,Cu的电子排布式为[Ar]3d104s1,故Zn的第一电离能比Cu大。‎ 答案　(1)520;498‎ ‎(2)大于;Zn的核外电子排布为全满稳定结构,较难失电子 ‎5.按要求填空。‎ ‎(1)(2017年全国Ⅲ卷,35节选)元素Mn与O中,第一电离能较大的是　　　　。 ‎ ‎(2)(2017年全国Ⅱ卷,35改编)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)(2016年全国Ⅱ卷,37节选)元素铜与镍的第二电离能分别为ICu=1958 kJ·mol-1、INi=1753 kJ·mol-1,ICu>INi的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)(2016年全国Ⅲ卷,37节选)根据元素周期律,原子半径Ga　　　　As,第一电离能Ga　　　　As。(填“大于”或“小于”) ‎ 解析　(1)O是非金属元素,而Mn是金属元素,前者易得电子而不易失电子,后者则反之,所以O的第一电离能大于Mn的。(2)由图可知,除N外,同周期元素随核电荷数的增大,E1逐渐增大,这是因为随原子半径逐渐减小,结合一个电子需要释放出更多的能量;N原子的2p轨道处于半充满状态,不易再结合一个电子,故E1呈现异常。(3)铜的第二电离能失去的是全充满的3d10电子所需要的能量,镍的第二电离能失去的是4s1电子所需要的能量,前者属于稳定状态,故第二电离能:ICu>INi。(4)Ga和As均属于第四周期元素,且原子序数GaAs,第一电离能IGaGe>Zn ‎(3)O ‎(4)HAl,P>S。‎ ‎　　6.对角线规则 在元素周期表中,某些主族元素与右下方的主族元素的有些性质是相似的。如图所示:‎ ‎①[Ne]3s1　②1s22s22p63s23p6　③[Ar]4s1‎ ‎④1s22s22p63s23p63d104s24p6　⑤ns2　⑥ns2np1‎ ‎⑦ns2np2　⑧ns2np3　⑨ns2np4　⑩ns2np5　1s2‎ ns2np6　ⅠA、ⅡA族　ns1~2　ⅢA族~ⅦA族、0族　ns2np1~6　ⅢB族~ⅦB族(除镧系、锕系外)、Ⅷ族　(n-1)d1~9ns1~2　ⅠB族、ⅡB族　(n-1)d10ns1~2‎ 镧系、锕系　(n-2)f0~14(n-1)d0~2ns2　最低能量 I1　kJ·mol-1　越强　相同　逐渐增多　相同　递增　减小　增大　+1　+7‎ ‎-4　-1　主族序数　主族序数-8　增强 减弱　减弱　增强　减小　增大　减小　减弱　增强　增强　减弱 ‎1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。‎ ‎(1)价电子排布式为5s25p1的元素位于第五周期ⅠA族,是s区元素。(　　)‎ ‎(2)电负性大的元素非金属性强。(　　)‎ ‎(3)主族元素的电负性越大,元素原子的第一电离能一定越大。(　　)‎ ‎(4)在元素周期表中,同周期主族元素的电负性从左到右逐渐增大。(　　)‎ ‎(5)在形成化合物时,电负性越小的元素越容易显正价。(　　)‎ ‎(6)第一电离能:O>N。(　　)‎ ‎(7)正三价阳离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5的元素在周期表中位于Ⅷ族。(　　)‎ ‎(8)价电子排布式为4s24p3的元素位于第四周期ⅤA族,是p区元素。(　　)‎ ‎(9)两成键元素电负性差值大于1.7时,一般形成离子键,小于1.7时,一般形成共价键。(　　)‎ 答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)√　(6)×　(7)√　(8)√　(9)√‎ ‎2.已知X、Y是主族元素,I为电离能,单位是kJ·mol‎-‎‎1‎。请根据表中所列数据判断,下列说法错误的是(　　)。‎ 元素 I1‎ I2‎ I3‎ I4‎ X ‎500‎ ‎4600‎ ‎6900‎ ‎9500‎ Y ‎580‎ ‎1820‎ ‎2750‎ ‎11600‎ A.元素X的常见化合价是+1价 B.元素Y是第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,则它可与冷水剧烈反应 解析　由数据分析元素X的I2≫I1,X易呈+1价,为第ⅠA族元素,A、C两项均正确;元素Y的I4≫I3,易呈+3价,应在第ⅢA族,B项正确;若Y处于第三周期,则Y为铝元素,Al不与冷水反应,D项错误。‎ 答案　D ‎3.(1)第三周期所有元素的第一电离能(I1)大小顺序为　　　　　　　　　　　　(用元素符号表示)。 ‎ ‎(2)Na的逐级电离能中有　　　　次突跃。分别是哪级电离能发生突跃?　　　　　　　 。 ‎ ‎(3)C、N、O、F的电负性大小顺序为　　　　　　　　,第一电离能大小顺序为　　　　　　。 ‎ ‎(4)F、Cl、Br、I的第一电离能大小顺序为　　　　　　　　　　　　,电负性大小顺序为　　　　　　。 ‎ 答案　(1)NaCl>Br>I;F>Cl>Br>I ‎4.根据下列五种元素的第1至第4电离能(单位:kJ·mol‎-‎‎1‎)数据,回答下列问题:‎ 元素代 I1‎ I2‎ I3‎ I4‎ 号 Q ‎2080‎ ‎4000‎ ‎6100‎ ‎9400‎ R ‎500‎ ‎4600‎ ‎6900‎ ‎9500‎ S ‎740‎ ‎1500‎ ‎7700‎ ‎10500‎ T ‎580‎ ‎ 1800‎ ‎2700‎ ‎11600‎ U ‎420‎ ‎3100‎ ‎4400‎ ‎5900‎ ‎(1)在周期表中,最可能处于同一族的是　　　　(填字母,下同)。 ‎ A.Q和R　　B.S和T　　C.T和U　　D.R和T E.R和U ‎(2)下列离子的氧化性最弱的是　　　　。 ‎ A.S2+ B.R+ C.T3+ D.U+‎ ‎(3)下列元素中,化学性质和物理性质与Q元素最相似的是　　　　。 ‎ A.硼　　　B.铍　　　C.氦　　　D.氢 ‎(4)每种元素都出现相邻两个电离能的数据相差较大的情况,这一事实从侧面说明:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。如果U元素是短周期元素,那么它的第2次电离能飞跃数据将发生在失去第　　　个电子时。 ‎ ‎(5)如果R、S、T是同周期的三种主族元素,则它们的原子序数由小到大的顺序是　　　　　,其中　　　　元素的第一电离能异常高,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 解析　(1)根据电离能的变化趋势知,Q为稀有气体元素,R为第ⅠA族元素,S为第ⅡA族元素,T为第ⅢA族元素,U为第ⅠA族元素,所以R和U处于同一主族。‎ ‎(2)由于U+为第ⅠA族元素且电离能比R小,所以U+的氧化性最弱。‎ ‎(3)由于Q是稀有气体元素,所以氦的物理性质和化学性质与其最相似。‎ ‎(4)电离能的突跃变化,说明核外电子是分层排布的。若U是短周期元素,则U是Na,其核外电子排布式为1s22s22p63s1,由于2s22p6所处能层相同,所以它的第2次电离能飞跃数据发生在失去第10个电子时。‎ ‎(5)同一周期,第一电离能呈增大趋势,但ⅡA、ⅤA族比相邻元素要高,因为其最外层电子呈全充满或半充满结构。‎ 答案　(1)E ‎(2)D ‎(3)C ‎(4)电子分层排布,各能层能量不同;10‎ ‎(5)R1.8,为非金属元素;电负性<1.8,为金属元素。‎ ‎(2)确定化学键类型:一般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)判断元素价态的正、负:化合物中电负性大的元素呈负价,电负性小的元素呈正价。‎ ‎(4)电负性是判断元素金属性和非金属性强弱的重要参数之一:表征原子得电子能力强弱。‎