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2019-2020年高三化學(xué)一輪總復(fù)習(xí) 第十二章 第1講 原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 新人教版
[考綱要求] 1.能規(guī)范書寫常見元素(1～36號)原子核外電子的電子排布式和電子排布圖。2.能運用原子核外電子躍遷等解釋某些實際問題。3.能用電離能、電負(fù)性等解釋元素的某些性質(zhì)。4.掌握周期表各區(qū)、周期、族的原子核外電子排布規(guī)律及元素性質(zhì)的遞變規(guī)律。
考點一 原子核外電子排布原理
1．能層、能級與原子軌道
(1)能層(n)：在多電子原子中，核外電子的能量是不同的，按照電子的能量差異將其分成不同能層。通常用K、L、M、N……表示，能量依次升高。
(2)能級：同一能層里的電子的能量也可能不同，又將其分成不同的能級，通常用s、p、d、f等表示，同一能層里，各能級的能量按s、p、d、f的順序升高，即：E(s)
1.8，非金屬元素；<1.8，金屬元素)。
(2)確定化學(xué)鍵類型(兩元素電負(fù)性差值>1.7，離子鍵；<1.7，共價鍵)。
(3)判斷元素價態(tài)正負(fù)(電負(fù)性大的為負(fù)價，小的為正價)。
(4)電負(fù)性是判斷金屬性和非金屬性強弱的重要參數(shù)(表征原子得電子能力強弱)，電負(fù)性越大，非金屬性越強。F的電負(fù)性最大，為4.0。
特別提醒 (1)金屬活動性順序與元素相應(yīng)的電離能大小順序不完全一致，故不能根據(jù)金屬活動性順序表判斷電離能的大小。
(2)不能將電負(fù)性1.8作為劃分金屬和非金屬的絕對標(biāo)準(zhǔn)。
(3)共價化合物中，兩種元素電負(fù)性差值越大，它們形成共價鍵的極性就越強。
題組一 元素推斷與元素逐級電離能
1．根據(jù)下列五種元素的第一至第四電離能數(shù)據(jù)(單位：kJmol－1)，回答下列各題：
元素代號
I1
I2
I3
I4
Q
2 080
4 000
6 100
9 400
R
500
4 600
6 900
9 500
S
740
1 500
7 700
10 500
T
580
1 800
2 700
11 600
U
420
3 100
4 400
5 900
(1)在周期表中，最可能處于同一族的是________。
A．Q和R B．S和T
C．T和U D．R和T
E．R和U
(2)下列離子的氧化性最弱的是________。
A．S2＋ B．R2＋
C．T3＋ D．U＋
(3)下列元素中，化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)最像Q元素的是________________________。
A．硼 B．鈹 C．氦 D．氫
(4)每種元素都出現(xiàn)相鄰兩個電離能的數(shù)據(jù)相差較大的情況，這一事實從一個側(cè)面說明：____________________________________________________________________，
如果U元素是短周期元素，你估計它的第2次電離能飛躍數(shù)據(jù)將發(fā)生在失去第______個電子時。
(5)如果R、S、T是同周期的三種主族元素，則它們的原子序數(shù)由小到大的順序是__________，其中________元素的第一電離能異常高的原因是________________。
答案 (1)E (2)D (3)C
(4)電子分層排布，各能層能量不同 10
(5)RCH4。(3)Na2O2與CO2反應(yīng)生成Na2CO3和O2，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，每生成1 mol O2轉(zhuǎn)移電子2 mol。(4)在由碳原子和氫原子形成的多種分子中有兩種氫原子的有丙烷、正丁烷、異丁烷等。該無機陰離子為HCO，可與由C、H、O構(gòu)成的CH3COOH反應(yīng)生成CO2：CH3COOH＋HCO===CO2↑＋CH3COO－＋H2O。
2．[xx福建理綜，30(1)(2)](1)元素的第一電離能：Al______Si(填“>”或“<”)。
(2)基態(tài)Mn2＋的核外電子排布式為________________________________________。
答案 (1)<
(2)1s22s22p63s23p63d5(或[Ar]3d5)
解析 (1)同一周期元素自左向右第一電離能有增大趨勢，故第一電離能Al”、“<”或“＝”填空：
第一電離能的大小：Mg______Al；熔點的高低：KCl______MgO。
答案 (1)AC (2)1s22s22p63s23p63d104s24p1 (5)> <
解析 (1)L層不存在2d軌道，M層不存在3f軌道，A、C可正確表示原子軌道。
(2)Ga為31號元素，其基態(tài)原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p1。
(5)同一周期元素原子的第一電離能一般隨著原子序數(shù)的遞增而增大，但因鎂原子3p軌道全空，原子結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定，因此第一電離能比相鄰的鋁原子的第一電離能大；KCl、MgO均為離子晶體，而離子晶體的熔點高低取決于晶格能的大小，陰、陽離子半徑越小，離子所帶電荷數(shù)越多，晶格能越大，晶體的熔點越高，故熔點：KClO、Mg>Al，B項錯；C項所述元素為零族元素，性質(zhì)穩(wěn)定，第一電離能都較大。
7．同周期內(nèi)不同元素的第一電離能I1隨著原子序數(shù)的增大而增大，但個別元素的I1出現(xiàn)反常現(xiàn)象。下列關(guān)系正確的是 ( )
A．I1(氮)>I1(氧) B．I1(氟)I1(鎂)
答案 A
解析 A中N原子p電子軌道屬于半充滿狀態(tài)，較穩(wěn)定，其I1會出現(xiàn)反常；B中F和O，F(xiàn)的原子半徑較小，非金屬性氟>氧，因而I1(氟)>I1(氧)；C中鎂3s全滿，較為穩(wěn)定，I1出現(xiàn)反常；D中鎂和鈣最外層ns2均為全滿，但金屬鈣比鎂多一個能層，鈣的原子半徑較大，因而I1(鈣)②>①
B．原子半徑：③>②>①
C．電負(fù)性：③>②>①
D．最高正化合價：③>②>①
答案 A
解析 由基態(tài)原子的電子排布式可知①、②、③分別為S、P、N。P原子由于3p軌道處于半充滿的穩(wěn)定狀態(tài)，故其第一電離能大于S，因此三者第一電離能大小關(guān)系為N>P>S；原子半徑P最大；電負(fù)性：N>S>P；S的最高正化合價最高，為＋6，N、P為＋5。
9．下表中元素均為中學(xué)化學(xué)中常見短周期元素，根據(jù)表中信息，下列說法不正確的是
( )
元素代號
X
Y
Z
W
N
原子半徑/nm
0.186
0.074
0.102
0.099
0.160
主要化合價
＋1
－2
－2、＋6
＋7、－1
＋2
A.X與W形成的化合物是共價化合物
B．常溫下單質(zhì)與水反應(yīng)速率：X>N
C．最高價氧化物對應(yīng)水化物酸性：W>Z
D．X和Y的單質(zhì)在一定條件下反應(yīng)可生成一種淡黃色的固體化合物
答案 A
解析 根據(jù)表中信息，X為Na，Y為O，Z為S，W為Cl，N為Mg。A項，NaCl為離子化合物；B項，Na的活潑性大于Mg；C項，酸性HClO4>H2SO4；D項，Na2O2為淡黃色固體。
10．以下有關(guān)元素性質(zhì)的說法不正確的是 ( )
A．具有下列電子排布式的原子中，①1s22s22p63s23p2 ②1s22s22p3?、?s22s22p2 ④1s22s22p63s23p4原子半徑最大的是①
B．具有下列最外層電子排布式的原子中，①3s23p1 ②3s23p2?、?s23p3 ④3s23p4第一電離能最大的是③
C．①Na、K、Rb ②N、P、As?、跲、S、Se?、躈a、P、Cl，元素的電負(fù)性隨原子序數(shù)增大而遞增的是④
D．某元素氣態(tài)基態(tài)原子的逐級電離能分別為738、1 451、7 733、10 540、13 630、17 995、21 703，當(dāng)它與氯氣反應(yīng)時可能生成的陽離子是X3＋
答案 D
解析 A項，①為Si，②為N，③為C，④為S，原子半徑最大的為Si，正確；B項，①為Al，②為Si，③為P，④為S，第一電離能最大的為P，正確；C項，同一主族元素，第一電離能從上到下逐漸減?。煌恢芷?，第一電離能呈增大趨勢，正確；D項，根據(jù)電離能變化趨勢，最外層應(yīng)有2個電子，所以與Cl2反應(yīng)時應(yīng)呈＋2價，D錯。
11．現(xiàn)有七種元素，其中A、B、C、D、E為短周期主族元素，F(xiàn)、G為第四周期元素，它們的原子序數(shù)依次增大。請根據(jù)下列相關(guān)信息，回答問題。
A元素的核外電子數(shù)和電子層數(shù)相等
B元素原子的核外p電子數(shù)比s電子數(shù)少1
C原子的第一至第四電離能如下：
I1＝738 kJmol－1 I2＝1 451 kJmol－1 I3＝7 733 kJmol－1 I4＝10 540 kJmol－1
D原子核外所有p軌道全滿或半滿
E元素的主族序數(shù)與周期數(shù)的差為4
F是前四周期中電負(fù)性最小的元素
G在周期表的第七列
(1)已知BA5為離子化合物，寫出其電子式：______________________________。
(2)B元素基態(tài)原子中能量最高的電子，其電子云在空間有__________個方向，原子軌道呈________形。
(3)某同學(xué)根據(jù)上述信息，推斷C基態(tài)原子的核外電子排布圖為
該同學(xué)所畫的電子排布圖違背了_____________________________________。
(4)G位于________族________區(qū)，該元素的核外電子排布式為_________________。
(5)DE3中心原子的雜化方式為____________，用價層電子對互斥理論推測其空間構(gòu)型為__________。
(6)檢驗F元素的方法是________________，請用原子結(jié)構(gòu)的知識解釋產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因：_______________________________________________________________。
答案 (1) (2)3 啞鈴
(3)泡利原理 (4)第ⅦB d 1s22s22p63s23p63d54s2
(5)sp3 三角錐形
(6)焰色反應(yīng) 當(dāng)基態(tài)原子的電子吸收能量后，電子會躍遷到較高能級，變成激發(fā)態(tài)原子。電子從較高能量的激發(fā)態(tài)躍遷到較低能量的激發(fā)態(tài)或基態(tài)時，將以光的形式釋放能量
解析 由題給信息可知元素A、B、C、D、E、F、G分別為H、N、Mg、P、Cl、K、Mn。(1)離子化合物NH5為氫化銨。(2)N原子的基態(tài)原子能量最高的電子為p電子，p電子云有三個方向，原子軌道呈啞鈴形。(3)題圖中3s軌道的兩個電子自旋方向相同，違背了泡利原理。(5)PCl3的中心原子P的價層電子對數(shù)為4，故為sp3雜化；因外層有一對孤對電子，故空間構(gòu)型為三角錐形。
12．已知元素的某種性質(zhì)“X”和原子半徑、金屬性、非金屬性等一樣，也是元素的一種基本性質(zhì)。下面給出13種元素的X的數(shù)值：
元素
Al
B
Be
C
Cl
F
Li
X的數(shù)值
1.5
2.0
1.5
2.5
2.8
4.0
1.0
元素
Mg
Na
O
P
S
Si
X的數(shù)值
1.2
0.9
3.5
2.1
2.5
1.7
試結(jié)合元素周期律知識完成下列問題：
(1)經(jīng)驗規(guī)律告訴我們：當(dāng)形成化學(xué)鍵的兩原子相應(yīng)元素的X差值大于1.7時，所形成的一般為離子鍵；當(dāng)小于1.7時，一般為共價鍵。試推斷AlBr3中的化學(xué)鍵類型是__________。
(2)根據(jù)上表給出的數(shù)據(jù)，簡述主族元素的X的數(shù)值大小與元素的得失電子能力大小的關(guān)系：__________；簡述第二周期元素(除稀有氣體外)的X的數(shù)值大小與原子半徑之間的關(guān)系：____________。
(3)請你預(yù)測Br與I元素的X數(shù)值的大小關(guān)系__________________。
(4)某有機化合物分子中含有S—N鍵，你認(rèn)為該共用電子對偏向于__________原子(填元素符號)。
答案 (1)共價鍵
(2)元素X的數(shù)值越大，得電子能力越強(或元素X的數(shù)值越小，失電子能力越強) 原子半徑越小，X的數(shù)值越大 (3)Br大于I (4)N
13．元素A～D是元素周期表中短周期的四種元素，請根據(jù)表中信息回答下列問題。
元素
A
B
C
D
性質(zhì)或結(jié)構(gòu)信息
單質(zhì)制成的高壓燈，發(fā)出的黃光透霧力強、射程遠(yuǎn)
工業(yè)上通過分離液態(tài)空氣獲得其單質(zhì)，原子的最外層未達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)
單質(zhì)常溫、常壓下是氣體，原子的L層有一個未成對的p電子
＋2價陽離子的核外電子排布與氖原子相同
(1)上表中與A屬于同一周期的元素是________(填元素符號)，寫出D離子的電子排布式____________________________________________________________。
(2)D和C形成的化合物屬于__________晶體。寫出C單質(zhì)與水反應(yīng)的化學(xué)方程式_____________________________________________________________________。
(3)對元素B的單質(zhì)或化合物描述正確的是________(填序號)。
a．B元素的最高正價為＋6
b．常溫、常壓下單質(zhì)難溶于水
c．單質(zhì)分子中含有18個電子
d．在一定條件下鎂條能與B的單質(zhì)反應(yīng)
(4)A和D兩元素金屬性較強的是_____________________________(寫元素符號)。
寫出能證明該結(jié)論的一個實驗事實_______________________________________。
答案 (1)Mg 1s22s22p6
(2)離子 2F2＋2H2O===4HF＋O2
(3)bd
(4)Na 鈉與水反應(yīng)比鎂與水反應(yīng)劇烈(或氫氧化鈉的堿性比氫氧化鎂的強，合理即可)
解析 由鈉的用途可知，A元素是鈉；原子的最外層電子未達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，B可能是氮或氧；L層有一個未成對電子，常溫下又是氣體，故C是氟；D易知是Mg。
14．已知X、Y和Z三種元素的原子序數(shù)之和等于42。X元素原子的4p軌道上有3個未成對電子，Y元素原子的2p軌道上有2個未成對電子。X跟Y可形成化合物X2Y3，Z元素通常只可以形成正一價離子。請回答下列問題：
(1)X元素原子基態(tài)時的電子排布式為_____________，該元素的符號是_________。
(2)Y元素原子的價電子的電子排布圖為 ________________ ，該元素的名稱是________。
(3)已知化合物X2Y3在稀硫酸溶液中可被金屬鋅還原為XZ3，產(chǎn)物還有ZnSO4和H2O，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是___________________________________________。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d104s24p3{或[Ar]3d104s24p3} As
(2) 氧 (3)As2O3＋6Zn＋6H2SO4===2AsH3↑＋6ZnSO4＋3H2O
解析 X元素的4p軌道已填充電子，故前三個電子層已填滿，該元素是33號元素As；Y的2p軌道有2個未成對電子，則Y可能是碳或氧，又Y能夠與As形成As2Y3，故Y是氧；則Z只能是氫。
15．下表是元素周期表的一部分。表中所列的字母分別代表某一化學(xué)元素。
(1)下列________(填寫編號)組元素的單質(zhì)可能都是電的良導(dǎo)體。
①a、c、h ②b、g、k?、踓、h、l?、躣、e、f
(2)如給核外電子足夠的能量，這些電子便會擺脫原子核的束縛而離去。核外電子離開該原子或離子所需要的能量主要受兩大因素的影響：①原子核對核外電子的吸引力，②形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的傾向。下表是一些氣態(tài)原子失去核外不同電子所需的能量(kJmol－1)：
鋰
X
Y
失去第一個電子
519
502
580
失去第二個電子
7 296
4 570
1 820
失去第三個電子
11 799
6 920
2 750
失去第四個電子
9 550
11 600
①通過上述信息和表中的數(shù)據(jù)分析為什么鋰原子失去核外第二個電子時所需的能量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于失去第一個電子所需的能量：_____________________________。
②表中X可能為以上13種元素中的________(填寫字母)元素，則該元素屬于________區(qū)元素。用元素符號表示X和j所能形成的化合物的化學(xué)式是__________。
③Y是周期表中________族元素。
④以上13種元素中，________(填寫字母)元素原子失去核外第一個電子需要的能量最多。
答案 (1)①④ (2)①鋰原子失去核外第一個電子后即達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以鋰原子失去核外第二個電子時所需的能量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于失去第一個電子所需的能量 ②a s Na2O和Na2O2?、邰驛 ④m
解析 b為H，a為Na，c為Mg，d為Sr，e為Ti，f為Al，g為Ge，h為C，i為P，j為O，k為Te，l為Cl，m為Ar。
(1)金屬以及石墨為電的良導(dǎo)體，所以①④都符合。
(2)①由于Li失去一個電子后，達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以再失去一個電子所需能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于失去第一個電子所需能量。
②根據(jù)X的逐級電離能數(shù)據(jù)，X最外層應(yīng)有1個電子，應(yīng)為Na元素，即a，Na在s區(qū)，Na與O(j)可形成Na2O，Na2O2兩種化合物。
③根據(jù)Y的逐級電離能數(shù)據(jù)，Y最外層應(yīng)有3個電子，對應(yīng)的應(yīng)為Al(f)。
④稀有氣體元素原子最穩(wěn)定，失去第一個電子需要能量最多。
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