(江蘇專用)2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 選考 物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 1 第一單元 原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)教案
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1、(江蘇專用)2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 選考 物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 1 第一單元 原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)教案 1.了解原子核外電子的運動狀態(tài)、能級分布和排布原理,能正確書寫1~36號元素原子核外電子、價電子的電子排布式和軌道表達(dá)式?!?.了解電離能的含義,并能用以說明元素的某些性質(zhì)。 3.了解電子在原子軌道之間的躍遷及其簡單應(yīng)用。 4.了解電負(fù)性的概念,并能用以說明元素的某些性質(zhì)。 原子核外電子的排布 [知識梳理] 1.核外電子的排布特征 (1)電子云 用小點的疏密來描述電子在原子核外空間出現(xiàn)的機(jī)會的大小所得到的圖形。 (2)電子層(又稱為能層) ①在多電子原子中,核外電子
2、的能量是不同的。能量不同的電子在核外不同的區(qū)域內(nèi)運動,這種不同的區(qū)域稱為電子層。 ②習(xí)慣上人們用英文字母n表示電子層。原子中由里向外的電子層數(shù)可取1、2、3、4、5等正整數(shù),對應(yīng)的電子層符號分別為K、L、M、N、O等。每一電子層最多容納的電子數(shù)為2n2。 ③離核越近的電子層,能量越低。不同電子層的能量是不連續(xù)的。 (3)原子軌道(又稱為能級) ①在多電子原子中,同一電子層的電子,能量也可能不同,不同能量的電子分占在不同的原子軌道,不同形狀的原子軌道分別用s、p、d、f表示。 ②原子軌道有不同的形狀:s軌道呈球形,p軌道呈紡錘形,d軌道和f軌道較復(fù)雜。形狀相同的原子軌道在原子核外空間還
3、有不同的伸展方向。 2.原子核外電子排布的原理 (1)能量最低原理 電子盡可能地先占有能量低的軌道,然后進(jìn)入能量高的軌道,使整個原子的能量處于最低狀態(tài)。如圖為原子核外電子排布的軌道能量順序圖: (2)泡利不相容原理 每個原子軌道最多容納2個電子,并且自旋狀態(tài)相反。 (3)洪特規(guī)則 當(dāng)電子排布在不同軌道時,原子中的電子總是優(yōu)先單獨占據(jù)一個軌道,并且自旋狀態(tài)相同。 洪特規(guī)則特例:當(dāng)能量相同的原子軌道在全滿(p6、d10、f14)、半滿(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)狀態(tài)時,體系的能量最低,如24Cr的電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1。 3.
4、原子核外電子排布的表示方法 表示方法 以硫原子為例 電子排布式 1s22s22p63s23p4 簡化電子排布式 [Ne]3s23p4 軌道表示式 外圍電子排布式 3s23p4 4.基態(tài)、激發(fā)態(tài)與光譜 (1)基態(tài)原子:處于最低能量的原子。 (2)激發(fā)態(tài)原子:當(dāng)基態(tài)原子的電子吸收能量后,電子會躍遷到能量較高的原子軌道,變成激發(fā)態(tài)原子。 (3)原子光譜:不同元素的原子發(fā)生躍遷時會吸收或釋放不同的光,可以用光譜儀攝取各種元素的電子的吸收光譜或發(fā)射光譜,總稱原子光譜。 [自我檢測] 1.寫出下列原子的電子排布式與簡化電子排布式。 原子 電子排布式 簡化電子排布式
5、 N Cl Ca Fe Cu 答案: 原子 電子排布式 簡化電子排布式 N 1s22s22p3 [He]2s22p3 Cl 1s22s22p63s23p5 [Ne]3s23p5 Ca 1s22s22p63s23p64s2 [Ar]4s2 Fe 1s22s22p63s23p63d64s2 [Ar]3d64s2 Cu 1s22s22p63s23p63d104s1 [Ar]3d104s1 2.請用核外電子排布的相關(guān)規(guī)則解釋Fe3+較Fe2+更穩(wěn)定的原因。 答案:26Fe外圍電子的電子排布式為3d64s2,F(xiàn)e3
6、+外圍電子的電子排布式為3d5,F(xiàn)e2+外圍電子的電子排布式為3d6。根據(jù)“能量相同的軌道處于全空、全滿和半滿時能量最低”的原則,3d5處于半滿狀態(tài),結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定,所以Fe3+較Fe2+更為穩(wěn)定。 (1)第一電子層(K)只有s一種原子軌道;第二電子層(L)有s、p兩種原子軌道;第三電子層(M)有s、p、d三種原子軌道。 (2)s軌道只有1個軌道,p軌道有3個軌道,d軌道有5個軌道,f軌道有7個軌道。 (3)核外電子的能量并不是完全按電子層序數(shù)的增加而升高,不同電子層的原子軌道之間的能量高低有交錯現(xiàn)象,如E(3d)>E(4s)、E(4d)>E(5s)、E(5d)>E(6s)、E(6d)
7、>E(7s)、E(4f)>E(5p)、E(4f)>E(6s)等。
(4)原子軌道的能量關(guān)系
①相同電子層上原子軌道能量的高低:ns 8、高能層的符號是____________,占據(jù)該能層電子的電子云輪廓圖形狀為________。
(2)[2016·高考全國卷Ⅰ,37(1)]基態(tài)Ge原子的核外電子排布式為[Ar]__________,有________個未成對電子。
(3)[2016·高考全國卷Ⅱ,37(1)]鎳元素基態(tài)原子的電子排布式為_______________,3d能級上的未成對電子數(shù)為________。
(4)[2015·高考全國卷Ⅰ,37(1)]處于一定空間運動狀態(tài)的電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度分布可用________形象化描述。在基態(tài)14C原子中,核外存在________對自旋相反的電子。
(5)下列表示的 9、為激發(fā)態(tài)原子的是________。
A.1s12s1 B.1s22s22p1
C.1s22p53s1 D.1s22s22p63s2
[解析] (1)①當(dāng)對金屬鉀或其化合物進(jìn)行灼燒時,焰色反應(yīng)顯紫紅色,可見光的波長范圍為400~760 nm,紫色光波長較短(鉀原子中的電子吸收較多能量發(fā)生躍遷,但處于較高能量軌道的電子不穩(wěn)定,躍遷到較低能量軌道時放出的能量較多,故放出的光的波長較短)。②基態(tài)鉀原子核外有4個能層:K、L、M、N,能量依次增高,處于N層的1個電子位于s軌道,s電子云輪廓圖形狀為球形。
(2)在元素周期表中,鍺位于硅正下方,鍺的原子序數(shù)為14+18=32,基態(tài)鍺原子的核 10、外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2,由于4p能級有3個能量相同的軌道,根據(jù)洪特規(guī)則,4p上2個電子分別占據(jù)兩個軌道且自旋方向相同,故未成對電子數(shù)為2。
(3)Ni元素原子核外有28個電子,電子排布式為1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2。3d能級上有2個未成對電子。
(4)處于一定空間運動狀態(tài)的電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度分布用電子云形象地描述?;鶓B(tài)14C原子的電子排布圖為,則核外存在2對自旋相反的電子。
[答案] (1)①A ②N 球形
(2)3d104s24p2 2
(3)1s22s22p63 11、s23p63d84s2(或[Ar]3d84s2) 2
(4)電子云 2
(5)AC
(1)31Ga的正三價陽離子的核外電子排布式為____________________。
(2)Cu2+的外圍電子排布式為_________________________________。
(3)[2015·高考全國卷Ⅱ,37(1)]磷原子的核外電子排布式為______________________。
(4)(2015·高考海南卷)釩在元素周期表中的位置為__________,其外圍電子軌道表示式為_______________________________________________ 12、_________________________。
(5)(2015·高考江蘇卷)Cr3+基態(tài)核外電子排布式為______________________________。
答案:(1)1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10) (2)3d9
(3)1s22s22p63s23p3(或[Ne]3s23p3)
(4)第4周期ⅤB族
(5)1s22s22p63s23p63d3(或[Ar]3d3)
(1)復(fù)雜原子的核外電子排布式
對于復(fù)雜原子的核外電子排布式,應(yīng)先按能量最低原理從低到高排列,然后將同一電子層的排在一起。例如:26Fe,先按能量從低到高排列為1s2 13、2s22p63s23p64s23d6,然后將同一電子層的電子排在一起,即該原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2。
(2)特殊原子的核外電子排布式
例如:24Cr,先將電子按能量從低到高排列為
1s22s22p63s23p64s23d4,因3d5是半充滿狀態(tài)穩(wěn)定,因此需要將4s軌道上的一個電子調(diào)整到3d軌道上,得1s22s22p63s23p64s13d5,再將同一電子層的排在一起,得該原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1。再如:29Cu,先將電子按能量從低到高排列為1s22s22p63s23p64s23d9,因3d10是全充滿狀態(tài)穩(wěn)定 14、,因此需要將4s軌道上的一個電子調(diào)整到3d軌道上,得1s22s22p63s23p64s13d10,再將同一電子層的排在一起,得該原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1。
原子核外電子排布式的書寫
1.(1)S的基態(tài)原子核外有________個未成對電子。
(2)基態(tài)硼原子的電子排布式為________________。
(3)Cu+基態(tài)核外電子排布式為____________________。
(4)周期表前四周期元素中e的最外層只有1個電子,但次外層有18個電子,e的外圍電子軌道表示式為________________。
(5)XY2是紅棕色氣 15、體;X與氫元素可形成XH3。Y基態(tài)原子的電子排布式是___________。
(6)基態(tài)Fe原子有________個未成對電子。Fe3+的電子排布式為______________________________。
解析:(1)S的外圍電子排布式為3s23p4,利用洪特規(guī)則和泡利不相容原理可知S的基態(tài)原子核外有2個未成對電子。(2)硼原子的核外電子數(shù)是5,則基態(tài)硼原子的電子排布式為 1s22s22p1。(3)Cu為29號元素,Cu+核外有28個電子,按照核外電子排布規(guī)律,其核外電子排布式應(yīng)為1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10。(4)由e的最外層只有1個電子且次外層有1 16、8個電子確定e為銅元素。(5)依據(jù)題目信息:XY2為紅棕色氣體,且X可以形成XH3,則X為氮元素,Y為氧元素。(6)基態(tài)Fe原子3d原子軌道排有6個電子,即基態(tài)Fe原子存在4個未成對電子;Fe3+是由基態(tài)Fe原子失去4s原子軌道上的2個電子和3d原子軌道上的1個電子得到的,其電子排布式為1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5。
答案:(1) 2 (2)1s22s22p1
(3)1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10)
(4)
(5)1s22s22p4 (6)4 1s22s22p63s23p63d5(或[Ar]3d5)
根據(jù)原子核外電子排布推斷元素
17、
2.A、B、C、D、E、F代表6種元素。請根據(jù)各項信息填空。
(1)A元素基態(tài)原子的最外層有3個未成對電子,次外層有8個電子,則A的元素符號為________。
(2)B元素的負(fù)一價離子和C元素的正一價離子的電子層結(jié)構(gòu)都與氬相同,則B的元素符號為________,C的元素符號為________。
(3)D元素的正三價離子的3d軌道為半充滿狀態(tài),則D的元素符號為____________,其基態(tài)原子的軌道表示式為_________________________。
(4)E元素基態(tài)原子的M層全充滿,N層只有一個電子,則E的元素符號為________。
(5)F元素的原子最外層電子排布式 18、為nsnnpn+1,則n=________;原子中能量最高的是________電子,其原子軌道呈________形。
解析:(1)根據(jù)A元素基態(tài)原子的電子排布情況:最外層有3個未成對電子,次外層有8個電子,其軌道表示式為,則該元素核外有15個電子,為磷元素,其元素符號為P。
(2)B-、C+的電子層結(jié)構(gòu)都與Ar相同,即核外都有18個電子,則B為17號元素Cl,C為19號元素K。
(3)D元素原子失去2個4s電子和1個3d電子后變成+3價離子,其原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2,即D為26號元素鐵。
(4)根據(jù)題意要求,首先寫出電子排布式:
1s22s2 19、2p63s23p63d104s1,該元素為29號元素Cu。
(5)s軌道只有1個原子軌道,故最多只能容納2個電子,即n=2,所以元素F的原子最外層電子排布式為2s22p3,由此可知F是氮元素;根據(jù)核外電子排布的能量最低原理,可知氮原子的核外電子中的2p軌道能量最高,p電子的原子軌道呈紡錘形。
答案:(1)P (2)Cl K
(3)Fe
(4)Cu (5)2 2p 紡錘
核外電子排布式書寫的幾個易錯點
(1)24Cr、29Cu的特殊性。前者半充滿、后者全充滿更穩(wěn)定,所以二者簡化的核外電子排布式分別為[Ar]3d54s1、[Ar]3d104s1?!?
(2)離子核外電子排布式的 20、書寫。要注意一定是先寫原子的核外電子排布式,然后再從外到里失電子(陽離子)或最外層得電子(陰離子),最后寫出相應(yīng)離子的核外電子排布式。
(3)注意區(qū)分“核外電子排布式”“外圍電子排布式”和“最外層電子排布式”。外圍電子排布式指去除“原子實”后的剩余部分。最外層電子排布式則指最外層電子的排布(對于主族元素的原子而言,外圍電子就是最外層電子)。
元素性質(zhì)的遞變規(guī)律
[知識梳理]
一、原子結(jié)構(gòu)與元素在周期表中的位置關(guān)系
1.原子結(jié)構(gòu)與周期表的關(guān)系
周期
電子層數(shù)
每周期第一種元素
每周期最后一種元素
原子
序數(shù)
基態(tài)原子的
電子排布式
原子
序數(shù)
基態(tài)原子的 21、簡化電子排布式
2
2
3
[He]2s1
10
1s22s22p6
3
3
11
[Ne]3s1
18
1s22s22p63s23p6
4
4
19
[Ar]4s1
36
1s22s22p63s23p63d104s24p6
5
5
37
[Kr]5s1
54
1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6
6
6
55
[Xe]6s1
86
1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s26p6
(1)電子層數(shù)=周期序數(shù)。
(2)主族元素最外層電子數(shù)=主族序 22、數(shù)。
2.元素周期表的分區(qū)與外圍電子排布的關(guān)系
(1)元素周期表的分區(qū)
(2)各區(qū)外圍電子排布特點
分區(qū)
外圍電子排布
s區(qū)
ns1~2
p區(qū)
ns2np1~6(除He外)
d區(qū)
(n-1)d1~9ns1~2(除Pd外)
ds區(qū)
(n-1)d10ns1~2
f區(qū)
(n-2)f0~14(n-1)d0~2ns2
二、第一電離能
1.含義
氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個電子形成+1價氣態(tài)陽離子所需的最低能量,符號為I1,單位為kJ·mol-1。
2.規(guī)律
(1)同周期:第一種元素的第一電離能最小,最后一種元素的第一電離能最大,總體呈現(xiàn)從左至右逐漸增大的變化趨勢 23、。
(2)同主族元素:從上至下第一電離能逐漸減小。
(3)同種原子:逐級電離能越來越大(即I1 24、電負(fù)性逐漸增大,同主族從上至下,元素的電負(fù)性逐漸減小。
[自我檢測]
1.某元素的外圍電子排布式為4s24p4,則該元素位于________區(qū),為第________周期第________族,是________元素(填名稱)。
答案:p 4?、鯝 硒
2.第4周期中,未成對電子數(shù)最多的元素是____________(填名稱)。
(1)它位于第________族。
(2)核外電子排布式是________________。
(3)它有________個電子層,________種不同原子軌道的電子,________種運動狀態(tài)不同的電子。
(4)外圍電子排布式為________,外圍電子 25、軌道表示式為__________________。
(5)屬于________區(qū)。
答案:鉻 (1)ⅥB
(2)1s22s22p63s23p63d54s1(或[Ar]3d54s1)
(3)4 7 24
(4)3d54s1
(5)d
(1)電離能越小,金屬原子越容易失去電子,金屬性越強(qiáng);反之越弱。
(2)第2、3、4周期的同周期主族元素,第ⅡA族(ns2np0)和第ⅤA族(ns2np3),因p軌道處于全空或半充滿狀態(tài),比較穩(wěn)定,所以其第一電離能分別大于同周期相鄰的ⅢA和ⅥA族元素,如第一電離能Mg>Al,P>S。
(3)如果某元素的In+1?In,則該元素的常見化合價為+ 26、n,如鈉原子的最外層電子數(shù)為1,鈉元素I2?I1,其化合價為+1。多電子原子中,元素的各級電離能逐級增大,當(dāng)電離能的變化出現(xiàn)突變時,電子所在的電子層數(shù)就可能發(fā)生變化。
(1)[2017·高考全國卷Ⅱ,35(2)]元素的基態(tài)氣態(tài)原子得到一個電子形成氣態(tài)負(fù)一價離子時所放出的能量稱作第一電子親和能(E1)。第二周期部分元素的E1變化趨勢如圖所示,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呈現(xiàn)異常的原因是_________________________。
(2)[2017·高考全國卷Ⅲ,35(1)]研究發(fā)現(xiàn),在C 27、O2低壓合成甲醇反應(yīng)(CO2+3H2===CH3OH+H2O)中,Co氧化物負(fù)載的Mn氧化物納米粒子催化劑具有高活性,顯示出良好的應(yīng)用前景。Co基態(tài)原子核外電子排布式為____________________。元素Mn與O中,第一電離能較大的是________,基態(tài)原子核外未成對電子數(shù)較多的是____________。
(3)[2016·高考全國卷Ⅰ,37(4)]光催化還原CO2制備CH4反應(yīng)中,帶狀納米Zn2GeO4是該反應(yīng)的良好催化劑。Zn、Ge、O電負(fù)性由大至小的順序是____________。
(4)[2016·高考全國卷Ⅲ,37(2)]根據(jù)元素周期律,原子半徑Ga________ 28、As,第一電離能Ga________As。(填“大于”或“小于”)
(5)[2015·高考全國卷Ⅱ,37(1)改編]O、Na、P、Cl四種元素中電負(fù)性最大的是__________(填元素符號)。
[解析] (1)從題圖可以看出:除N外,同周期元素隨核電荷數(shù)依次增大,E1逐漸增大,這是因為隨原子半徑逐漸減小,結(jié)合一個電子需要釋放出更多的能量;N原子的2p軌道處于半充滿狀態(tài),不易再結(jié)合一個電子,故E1呈現(xiàn)異常。(2)根據(jù)構(gòu)造原理可寫出Co基態(tài)原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2。O是非金屬元素,而Mn是金屬元素,前者易得電子而不易失電子,后者則反 29、之, 所以O(shè)的第一電離能大于Mn。Mn和O的基態(tài)原子核外電子排布式分別為1s22s22p63s23p63d54s2、1s22s22p4,前者的3d軌道中5個電子均未成對,后者的2p軌道中有2個電子未成對,所以Mn的基態(tài)原子核外未成對電子數(shù)較多。(3)鋅、鍺位于同周期,同一周期從左至右元素的電負(fù)性逐漸增大(稀有氣體元素除外),而氧位于元素周期表右上角,電負(fù)性僅次于氟,由此得出氧、鍺、鋅的電負(fù)性依次減小。(4)同周期主族元素從左到右,原子半徑逐漸減小,第一電離能呈增大趨勢,但ⅡA和ⅤA族元素例外。Ga的原子半徑大于As,Ga的第一電離能小于As。(5)四種元素中,氧元素的非金屬性最強(qiáng),故其電負(fù)性最 30、大。
[答案] (1)同周期元素隨核電荷數(shù)依次增大,原子半徑逐漸變小,故結(jié)合一個電子釋放出的能量依次增大 N原子的2p軌道為半充滿狀態(tài),具有額外穩(wěn)定性,故不易結(jié)合一個電子
(2)1s22s22p63s23p63d74s2(或[Ar]3d74s2) O Mn
(3)O>Ge>Zn (4)大于 小于 (5)O
(1)N、O、S三種元素中電負(fù)性最大的是________(填元素符號)。
(2)F、K、Fe、Ni中第一電離能最大的元素是________,第一電離能最小的元素是________。
答案:(1)O (2)F K
第一電離能與電負(fù)性的比較
1.(1)鎂所在周期中第一 31、電離能最大的主族元素是________。
(2)第一電離能:Si________S(用“>”或“<”填空)。
(3)下列曲線表示鹵族元素某種性質(zhì)隨核電荷數(shù)的變化趨勢,正確的是________。
解析:(1)~(2)第3周期的第一電離能的大小為Cl>P>S>Si>Mg>Al>Na,則第一電離能最大的是Cl。(3)元素非金屬性越強(qiáng),電負(fù)性越大。同主族元素自上而下非金屬性逐漸減弱,電負(fù)性逐漸降低,a正確;F的非金屬性最強(qiáng),沒有正價,b錯誤;HF分子間存在氫鍵,其沸點高于HCl和HBr,c錯誤;鹵素單質(zhì)自上而下熔點逐漸升高,d錯誤。
答案:(1)Cl (2)< (3)a
2.(1) 依據(jù) 32、第2周期元素第一電離能的變化規(guī)律,參照如圖中B、F元素的位置,用小黑點標(biāo)出C、N、O三種元素的相對位置。
(2)請回答下列問題:
①N、Al、Si、Zn四種元素中,有一種元素的電離能數(shù)據(jù)如下:
電離能
I1
I2
I3
I4
……
Ia/kJ·mol-1
578
1 817
2 745
11 578
……
則該元素是________(填寫元素符號)。
②Ge的最高價氯化物的分子式是________。該元素可能的性質(zhì)或應(yīng)用有________(填字母)。
A.是一種活潑的金屬元素
B.其電負(fù)性大于硫
C.其單質(zhì)可作為半導(dǎo)體材料
D.其最高價氯化物的沸點低于其 33、溴化物的沸點
(3)原子的第一電離能是指氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的最低能量,O、S、Se原子的第一電離能由大到小的順序為__________。
解析:(1)第2周期從左向右元素的第一電離能呈增大趨勢,但氮元素因為p軌道電子為半充滿狀態(tài),其第一電離能大于氧。(2)①分析表中數(shù)據(jù)可知,該元素的逐級電離能中,I1、I2、I3與I4相差較大,說明該元素原子最外層有3個電子,顯然該元素為Al元素。②鍺原子基態(tài)原子的電子排布式為[Ar]3d104s24p2,最高化合價為+4,其氯化物為GeCl4。Ge元素處于金屬與非金屬分界線附近,表現(xiàn)出一定的金屬性和非金屬性,其單質(zhì)常 34、用作半導(dǎo)體材料,不屬于活潑金屬。Ge元素的電負(fù)性小于Si元素的電負(fù)性,而Si元素的電負(fù)性小于S元素的電負(fù)性,則S元素的電負(fù)性大于Ge元素的。GeCl4的相對分子質(zhì)量小于GeBr4,則GeCl4的分子間作用力小于GeBr4的分子間作用力,GeCl4的沸點低于GeBr4的沸點。(3)同主族元素自上而下第一電離能逐漸減小。
答案:(1)
(2)①Al?、贕eCl4 CD
(3)O>S>Se
第一電離能與電負(fù)性的應(yīng)用
3.下表列出了某短周期元素R的各級電離能數(shù)據(jù)(用I1、I2……表示,單位為kJ/mol)。
電離能
I1
I2
I3
I4
……
R
740
1 500
35、7 700
10 500
……
下列關(guān)于元素R的判斷中一定正確的是( )
A.R元素的最高正價為+3價
B.R元素位于元素周期表中第ⅡA族
C.R元素的原子最外層共有4個電子
D.R元素基態(tài)原子的電子排布式為1s22s2
解析:選B。由表中數(shù)據(jù)I3?I2知其最高正價為+2價,R元素位于第ⅡA族,最外層有2個電子,R不一定是Be元素,故電子排布式不一定是1s22s2。
4.(2018·延安調(diào)研)已知X、Y元素同周期,且電負(fù)性X>Y,下列說法錯誤的是( )
A.X與Y形成的化合物中,X顯負(fù)價,Y顯正價
B.第一電離能可能Y小于X
C.最高價含氧酸的酸性:X弱于Y
D. 36、氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性:HmY小于HnX
解析:選C。由題意,非金屬性:X>Y,所以最高價含氧酸的酸性:X強(qiáng)于Y。
電負(fù)性的應(yīng)用
[課后達(dá)標(biāo)檢測]
一、選擇題
1.以下表示氦原子結(jié)構(gòu)的化學(xué)用語中,對電子運動狀態(tài)描述最詳盡的是( )
A.He B.
C.1s2 D.
解析:選D。A、B、C三個選項只是表達(dá)出氦原子核外有2個電子,而D項能詳盡地描述出電子的運動狀態(tài)。
2.(2018·大原模擬)下列各項敘述正確的是( )
A.鎂原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2時,原子釋放能量,由基態(tài)轉(zhuǎn)化成激發(fā)態(tài)
B.價電子排布式 37、為5s25p1的元素位于第5周期第ⅠA 族,是s區(qū)元素
C.所有原子任一電子層的s電子云輪廓圖都是球形,但球的半徑大小不同
D.24Cr原子的核外電子排布式是1s22s22p63s23p63d44s2
解析:選C。鎂原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2時,原子吸收能量,由基態(tài)轉(zhuǎn)化成激發(fā)態(tài),A錯誤;價電子排布式為5s25p1的元素,位于第5周期第ⅢA 族,是p區(qū)元素,B錯誤;所有原子任一電子層的s電子云輪廓圖都是球形,電子層越大,球的半徑越大,C正確;24Cr原子的核外電子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1,半充滿軌道能量較低,D錯誤。
3.下列說法中 38、正確的是( )
A.第3周期所含元素中鈉的第一電離能最小
B.鋁的第一電離能比鎂的第一電離能大
C.在所有元素中,氟的第一電離能最大
D.鉀的第一電離能比鎂的第一電離能大
解析:選A。同周期中堿金屬元素的第一電離能最小,稀有氣體元素的最大,故A正確,C錯誤;由于鎂的外圍電子排布式為3s2,而鋁的外圍電子排布式為3s23p1,故鋁的第一電離能小于鎂的,故B錯誤;鉀比鎂更易失電子,鉀的第一電離能小于鎂的,故D錯誤。
4.如圖是第3周期11~17號元素某些性質(zhì)變化趨勢的柱形圖,下列有關(guān)說法中正確的是( )
A.y軸表示的可能是第一電離能
B.y軸表示的可能是電負(fù)性
C.y軸 39、表示的可能是原子半徑
D.y軸表示的可能是形成基態(tài)離子轉(zhuǎn)移的電子數(shù)
解析:選B。對于第3周期11~17號元素,隨著原子序數(shù)的增大,第一電離能呈現(xiàn)增大的趨勢,但Mg、P特殊,A項錯誤;原子半徑逐漸減小,C項錯誤;形成基態(tài)離子轉(zhuǎn)移的電子數(shù)依次為Na為1,Mg為2,Al為3,Si不易形成離子,P為3,S為2,Cl為1,D項錯誤。
5.美國“海狼”號潛艇上的核反應(yīng)堆內(nèi)使用了液體鋁鈉合金做載熱介質(zhì),下列關(guān)于Al、Na原子結(jié)構(gòu)的分析中正確的是( )
A.原子半徑:Al>Na
B.第一電離能:Al>Na
C.電負(fù)性:Na>Al
D.基態(tài)原子未成對電子數(shù):Na>Al
解析:選B。根據(jù)元素周期 40、律,原子半徑:Na>Al,電負(fù)性:Na<Al,Al基態(tài)原子的電子排布式為[Ne]3s23p1,Na基態(tài)原子的電子排布式為[Ne]3s1,故未成對電子數(shù)相等。
6.下列關(guān)于元素電負(fù)性大小的比較中,不正確的是( )
A.O 41、CO2的分子模型示意圖:
B.某元素原子的軌道表示式:
C.p-p π鍵電子云模型:
D.乙烯分子的球棍模型:
解析:選C。A項,CO2為直線形分子,錯誤;B項,不符合洪特規(guī)則,錯誤;D項為比例模型,錯誤。
8.X、Y為兩種元素的原子,X的陰離子與Y的陽離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu),由此可知( )
A.X的原子半徑大于Y的原子半徑
B.X的電負(fù)性大于Y的電負(fù)性
C.X陰離子的半徑小于Y陽離子的半徑
D.X的第一電離能小于Y的第一電離能
解析:選B。X的陰離子與Y的陽離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu),則Y在周期表中位于X的下一周期,且X為非金屬元素,Y為金屬元素,Y比X多一個電子層,故 42、原子半徑Y(jié)>X,電負(fù)性X>Y,A錯誤,B正確;電子層結(jié)構(gòu)相同,核電荷數(shù)越多,離子半徑越小,故X陰離子半徑大于Y陽離子半徑,C錯誤;X為非金屬元素易得電子形成陰離子,而Y為金屬元素易失電子形成陽離子,故其第一電離能X>Y,D錯誤。
9.A、B、C、D四種元素,已知A元素是地殼中含量最多的元素;B元素為金屬元素,它的原子核外K、L層上電子數(shù)之和等于M、N層電子數(shù)之和;C元素是第3周期第一電離能最小的元素;D元素在第3周期中第一電離能最大。下列有關(guān)敘述錯誤的是( )
A.四種元素A、B、C、D分別為O、Ca、Na、Ar
B.元素A、B、C兩兩組成的化合物可為CaO、CaO2、Na2O、Na2 43、O2等
C.元素A、C簡單離子的半徑大小關(guān)系為A<C
D.元素B、C電負(fù)性大小關(guān)系為B 44、、N、O、F的第一電離能由大到小的順序是______________________________。
(2)A、B均為短周期金屬元素。依據(jù)表中的數(shù)據(jù),寫出B原子的電子排布式:________。
電離能/
(kJ·mol-1)
I1
I2
I3
I4
A
932
1 821
15 390
21 771
B
738
1 451
7 733
10 540
(3)過渡金屬離子與水分子形成的配合物是否有顏色,與其d軌道電子排布有關(guān)。一般而言,為d0或d10排布時,無顏色;為d1~d9排布時,有顏色,如[Co(H2O)6]2+顯粉紅色。據(jù)此判斷,[Mn(H2O)6]2 45、+______________顏色(填“無”或“有”)。
(4)L的原子核外電子占有9個軌道,而且有一個未成對電子,L是________(填元素符號)。
答案:(1)N>C>Si F>N>O>C (2)1s22s22p63s2
(3)有 (4)Cl
11.下表為元素周期表中第4周期的部分元素(從左到右按原子序數(shù)遞增排列),根據(jù)要求回答下列各小題:
K
Ca
Sc
Ti
V
Cr
Mn
Fe
Co
Ni
Cu
Zn
Ga
Ge
(1)在以上元素的基態(tài)原子的電子排布中,4s軌道上只有1個電子的元素有________(填元素名稱)。
(2)試比較:第一電離能I 46、1(Cr)________I1(Co)(填“>”“<”或“=”,下同);晶格能U(FeO)________U(NaCl)(FeO與NaCl的晶胞結(jié)構(gòu)相似)。
(3)前四周期元素中,基態(tài)原子中未成對電子數(shù)與其所在周期數(shù)相同的元素有________種。
解析:(1)4s軌道只有1個電子,則3d軌道可能為0、5(半充滿)、10(全充滿),則有1s22s22p63s23p63d04s1、1s22s22p63s23p63d54s1、1s22s22p63s23p63d104s1,分別為鉀、鉻、銅。(2)鉻元素的外圍電子排布為3d54s1,鈷元素的外圍電子排布為3d74s2,前者第一電離能更小。晶格能與 47、陰、陽離子所帶電荷的乘積成正比,與陰、陽離子的半徑成反比。(3)分周期一一討論,第1周期中基態(tài)原子中未成對電子數(shù)為1個,是H原子;第2周期中基態(tài)原子中未成對電子數(shù)為2個,可以是1s22s22p2或1s22s22p4,是C原子或O原子;第3周期中基態(tài)原子中未成對電子數(shù)為3個,是1s22s22p63s23p3,是P原子;第4周期中基態(tài)原子中未成對電子數(shù)為4個,只能是過渡元素,可以是1s22s22p63s23p63d64s2,是Fe原子,因此共有5種元素符合題意。
答案:(1)鉀、鉻、銅 (2)<?。尽?3)5
12.(1)(2016·高考四川卷)M、R、X、Y為原子序數(shù)依次增大的短周期主族元素 48、,Z是一種過渡元素。M基態(tài)原子L層中p軌道電子數(shù)是s軌道電子數(shù)的2倍,R是同周期元素中最活潑的金屬元素,X和M形成的一種化合物是引起酸雨的主要大氣污染物,Z的基態(tài)原子4s和3d軌道半充滿。R基態(tài)原子的電子排布式是_________________________,
X和Y中電負(fù)性較大的是________(填元素符號)。
(2)根據(jù)下列五種元素的第一至第四電離能數(shù)據(jù)(單位:kJ·mo1-1),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
49、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。
③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____ 50、________,其中________元素的第一電離能異常高的原因是___________________
________________________________________________________________________。
解析:(1)R為鈉元素,其基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p63s1;X為硫元素,Y為氯元素,氯比硫活潑,故電負(fù)性較大的是Cl。
(2)①根據(jù)電離能的變化趨勢知,Q為稀有氣體元素,R為第ⅠA族元素,S為第ⅡA族元素,T為第ⅢA族元素,U為第ⅠA族元素,所以R和U處于同一主族。
②電離能的突躍變化,說明核外電子是分層排布的,各電子層 51、能量不同。若U是短周期元素,則U是Na,其核外電子排布式為1s22s22p63s1,由于2s22p6所處電子層相同,所以它的第2次電離能飛躍數(shù)據(jù)發(fā)生在失去第10個電子時。
③同一周期,第一電離能呈增大趨勢,但ⅡA、ⅤA族比相鄰元素要高,因為其最外層電子呈全充滿或半充滿狀態(tài)。
答案:(1)1s22s22p63s1(或[Ne]3s1) Cl
(2)①E?、陔娮臃謱优挪?,各電子層能量不同 10
③R 52、R
基態(tài)原子的最外層有3個未成對電子,次外層有2個電子
S
單質(zhì)能與水劇烈反應(yīng),所得溶液呈弱酸性
T
基態(tài)原子3d軌道上有1個電子
X
(1)R元素的第一電離能要大于其同周期相鄰的元素,原因是____________________。
(2)S元素的常見化合價為________,原因是____________________________。
(3)T元素的原子N電子層上電子數(shù)為____________。
(4)X的核外電子軌道表示式違背了_____________________________________。
用X單質(zhì)、堿金屬鹽及堿土金屬鹽等可以做成焰火。燃 53、放時,焰火發(fā)出五顏六色的光,請用原子結(jié)構(gòu)的知識解釋發(fā)光的原因:____________________________。
解析:(1)由R的核外電子排布可知為N,N原子2p軌道半充滿,能量低,較穩(wěn)定,所以其第一電離能要大于同周期相鄰元素。(2)由題知S為氟元素,F(xiàn)的電負(fù)性最強(qiáng),只能得電子,無正價,其常見化合價為-1價。(3)T原子核外電子排布為1s22s22p63s23p63d14s2,由能量最低原理先排4s軌道再排3d軌道,則N電子層有2個電子。(4)X元素的核外電子排布應(yīng)先排能量低的3s軌道。發(fā)射光譜是電子從較高能量的激發(fā)態(tài)躍遷至較低能量的激發(fā)態(tài)或基態(tài)時釋放能量產(chǎn)生的。
答案:(1)氮 54、原子2p軌道半充滿,能量低,較穩(wěn)定
(2)-1 F的電負(fù)性最強(qiáng),只能得電子 (3)2 (4)能量最低原理 電子從能量較高的軌道躍遷到能量較低的軌道時,以光(子)的形式釋放能量
14.A、B、C、D是四種短周期元素,E是過渡元素,A、B、C同周期,C、D同主族,A的原子結(jié)構(gòu)示意圖為,B是同周期第一電離能最小的元素,C的最外層有三個成單電子,E的外圍電子排布式為3d64s2。回答下列問題:
(1)寫出下列元素的符號:A__________,B__________,C________,D________。
(2)用化學(xué)式表示上述五種元素中最高價氧化物對應(yīng)水化物酸性最強(qiáng)的是________,堿 55、性最強(qiáng)的是________。
(3)用元素符號表示D所在周期第一電離能最大的元素是________,電負(fù)性最大的元素是________。
(4)畫出D的核外電子軌道表示式:____________________________,
這樣排布遵循了________原理和________規(guī)則。
解析:(1)由A的原子結(jié)構(gòu)示意圖可知,x=2,原子序數(shù)為14,A是硅元素,則B是鈉元素,C的最外層電子的排布式為3s23p3,是磷元素,則短周期D元素是氮元素;E的電子排布式為[Ar]3d64s2,核電荷數(shù)為18+8=26,是鐵元素,位于d區(qū)的第4周期Ⅷ族。(2)五種元素中非金屬性最強(qiáng)的是N元素,對應(yīng)的HNO3酸性最強(qiáng),金屬性最強(qiáng)的是Na元素,對應(yīng)的NaOH堿性最強(qiáng)。(3)D所在周期第一電離能最大的元素是稀有氣體氖,電負(fù)性最大的元素是非金屬最強(qiáng)的氟。
答案:(1)Si Na P N (2)HNO3 NaOH (3)Ne
F (4) 泡利不相容 洪特
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