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1、考點考點1 1 原子結構與核外電子排布原子結構與核外電子排布 原子核外電子排布的幾條規(guī)律原子核外電子排布的幾條規(guī)律 (1)能量最低原理現代物質結構理論證實，原子的電子排布遵循構造原理能使整個原子的能量處于最低狀態(tài)，簡稱能量最低原理。 構造原理和能量最低原理是從整體角度考慮原子的能量高低，而不局限于某個能級。 (2)泡利(不相容)原理：基態(tài)多電子原子中，不可能同時存在4個量子數完全相同的電子。換言之，一個軌道里最多只能容納兩個電子，且自旋方向相反(用“”表示)，這個原理稱為泡利(Pauli)原理。 (3)洪特規(guī)則：當電子排布在同一能級的不同軌道(能量相同)時，總是優(yōu)先單獨占據一個軌道，而且自旋方
2、向相同，這個規(guī)則叫洪特(Hund)規(guī)則。比如，p3的軌道式為 或 ，而不是 。 洪特規(guī)則特例：當p、d、f軌道填充的電子數為全空、半充滿或全充滿時，原子處于較穩(wěn)定的狀態(tài)。即p0、d0、f0、p3、d5、f7、p6、d10、f14時，是較穩(wěn)定狀態(tài)。 前36號元素中，全空狀態(tài)的有4Be 2s22p0、12Mg 3s23p0、20Ca 4s23d0；半充滿狀態(tài)的有：7N 2s22p3、15P 3s23p3、24Cr 3d54s1、25Mn 3d54s2、33As 4s24p3；全充滿狀態(tài)的有10Ne 2s22p6、18Ar 3s23p6、29Cu 3d104s1、30Zn 3d104s2、36Kr
3、4s24p6。 例例1 有四種短周期元素，它們的結構、性質等信息如下表所述。 元素結構、性質等信息A是短周期中(除稀有氣體外)原子半徑最大的元素，該元素的某種合金是原子反應堆的導熱劑BB與A同周期，其最高價氧化物的水化物呈兩性C元素的氣態(tài)氫化物極易溶于水，可用作制冷劑D是海水中除氫、氧元素外含量最多的元素，其單質或化合物也是自來水生產過程中常用的消毒殺菌劑 請根據表中信息填寫： (1)A原子的核外電子排布式為_。 (2)B元素在周期表中的位置為_；離子半徑：B_A(填“大于”或“小于”)。 (3)C原子的電子排布圖是_，其原子核外有_個未成對電子，能量最高的電子為_軌道上的電子，其軌道呈_形。
4、 (4)D原子的電子排布式為_， D的結構示意圖是_。 (5)B的最高價氧化物對應的水化物與A的最高價氧化物對應的水化物反應的化學方程式為_，與D的氫化物的水化物反應的化學方程式為_。 【解析】 根據題中信息可推出：A為Na，B為Al，C為N，D為Cl。 (1)Na原子核外電子排布式為1s22s22p63s1。 (2)B為Al，其在元素周期表中的位置為第3周期第A族，Na與Al3核外電子排布相同，核電荷數Al3大于Na，故r(Al3)r(Na)。 (3)C為N，其電子排布圖為 ，其中有3個未成對電子，能量最高的為2p軌道上的電子，其軌道呈啞鈴形。 (4)D為Cl，其核外電子排布式為1s22s2
5、2p63s23p5，簡化電子排布式為Ne3s23p5，Cl的結構示意圖為 (5)本題考查Al(OH)3分別與NaOH、鹽酸反應的方程式。 Al(OH)3NaOH=NaAlO22H2O，Al(OH)33HCl=AlCl33H2O。 【答案】 (1)1s22s22p63s1 (2)第3周期第A族小于 (3) 32p啞鈴 (4)1s22s22p63s23p5或Ne3s23p5 (5)NaOHAl(OH)3=NaAlO22H2O 3HClAl(OH)3=AlCl33H2O 考點考點2 原子結構與元素周期律原子結構與元素周期律1元素周期表的分區(qū)元素周期表的分區(qū) (1)根據核外電子排布 分區(qū)各區(qū)元素化學性
6、質及原子最外層電子排布特點 分區(qū)元素分布外圍電子排布元素性質特點s區(qū)A、A族ns12除氫外都是活潑金屬元素；通常是最外層電子參與反應p區(qū)A族A族、零族ns2np16通常是最外層電子參與反應d區(qū)B族B族、族(除鑭系、錒系外)(n1)d19ns12d軌道可以不同程度地參與化學鍵的形成續(xù)表分區(qū)元素分布外圍電子排布元素性質特點ds區(qū)B族、B族(n1)d10ns12金屬元素f區(qū)鑭系、錒系(n2)f014(n1)d02ns2鑭系元素化學性質相近，錒系元素化學性質相近 若已知元素的外圍電子排布，可直接判斷該元素在周期表中的位置。如：某元素的外圍電子排布為4s24p4，由此可知，該元素位于p區(qū)，為第四周期A族
7、元素。即最大能層為其周期數，最外層電子數為其族序數，但應注意過渡元素(副族與第族)的最大能層為其周期數，外圍電子數應為其縱列數而不是其族序數(鑭系、錒系除外)。 2原子結構與元素性質的遞變規(guī)律原子結構與元素性質的遞變規(guī)律 3.對角線規(guī)則對角線規(guī)則 在元素周期表中，某些主族元素與右下方的主族元素的有些性質是相似的，如 例例2 在元素周期表中，一稀有氣體元素原子的最外層電子構型為4s24p6，與其同周期的A、B、C、D四種元素，它們的原子的最外層電子數依次為2、2、1、7，其中A、C兩元素原子的次外層電子數為8，B、D兩元素原子的次外層電子數為18，E、D兩元素處于同族，且在該族元素中，E的氣態(tài)氫
8、化物的沸點最高。 (1)B元素在周期表中的位置是_，B元素原子的價層電子排布為_。 (2)E的氣態(tài)氫化物在同族元素中沸點最高的原因是_。 (3)A、C兩元素第一電離能_。(填元素符號) (4)D元素原子的結構示意圖為_。 (5)A、E所形成化合物的電子式為_。 【解析】 據稀有氣體的最外層電子構型，知其為第4周期元素，則A、B、C、D均為第4周期元素。D元素最外層電子數為7，則D為Br；A、C兩元素原子的次外層電子數均為8，最外層電子數分別為2、1，則A為Ca，C為K；B元素原子的次外層電子數為18，最外層電子數為2，則B為Zn；E、D兩元素處于同族，為A族，且在該族元素中，E的氣態(tài)氫化物的沸
9、點最高，可知E為F(HF分子間存在氫鍵)。 【答案】 (1)第4周期B族3d104s2 (2)HF分子之間存在氫鍵 (3)CaK (4)(5) 解答元素推斷題的突破口可能是原子結構、元素在周期表中的位置、元素的性質等；在解答這類問題時，關鍵是抓住元素性質和元素在周期表中的位置的關系，從原子半徑的變化和元素的最高正價和最低負價入手尋求突破。 1.(2011安徽卷安徽卷)中學化學中很多“規(guī)律”都有其使用范圍，下列根據有關“規(guī)律”推出的結論合理的是( ) A根據同周期元素的第一電離能變化趨勢，推出Al的第一電離能比Mg大 B根據主族元素最高正化合價與族序數的關系，推出鹵族元素最高正價都是7 C根據溶
10、液的pH與溶液酸堿性的關系，推出pH6.8的溶液一定顯酸性 D根據較強酸可以制取較弱酸的規(guī)律，推出CO2通入NaClO溶液中能生成HClOD 【解析】 本題考查各種“規(guī)律”，綜合考查化學原理中的共性與特性。選項具體分析結論A同一周期自左向右，第一電離能呈現增大趨勢，但由于p軌道處于全空、半充滿或全充滿時相對穩(wěn)定，這使得第A族與第A族、第A族與第A族反常，故Mg比Al的第一電離能要大錯誤BF的電負性最大，沒有正化合價錯誤C溶液的酸堿性受pH和溫度共同影響。常溫下，pHHClO，故能發(fā)生反應：NaClOCO2H2O=HClONaHCO3正確 2.(2010上海卷上海卷)幾種短周期元素的原子半徑及主
11、要化合價如下表： 元素代號XYZW原子半徑/pm1601437066主要化合價235、3、32 下列敘述正確的是( ) AX、Y元素的金屬性：XY，A錯；根據Z、W的原子半徑相差不大，化合價不同，且W只有負價，則其可能是O，Z是N，兩者的單質直接生成NO，B錯；據此判斷可知X是Mg，Y是Al；Y的最高價氧化物的水化物是氫氧化鋁，不溶于氨水，C錯；一定條件下，氧氣可以和氨氣反應生成水和氮氣，D對。 3.(2011晉中月考晉中月考)下列說法中正確的是( ) A第三周期所包含的元素中鈉的原子半徑最小 B鈉的第一電離能比鎂的第一電離能大 C在所有元素中，氟的電負性最大 D電子云示意圖中的每個小黑點都表
12、示一個電子C 【解析】 同一周期，從左到右，原子半徑逐漸減小，第三周期所包含的元素中鈉的原子半徑最大，A錯誤；同一周期，從左到右，雖然有個別特殊性，但總體上元素第一電離能是逐漸增大的，鈉的第一電離能比鎂的第一電離能小，B錯誤；電負性就是以氟作為標準的，氟的電負性最大是正確的；電子云示意圖中的小黑點的疏密代表電子在這一區(qū)域出現機會的大小，D不對。 4.(2011湖南師大附中月考湖南師大附中月考)請完成下列各題： (1)前四周期元素中，基態(tài)原子中未成對電子與其所在周期數相同的元素有_種。 (2)A、A族元素組成的化合物GaN、GaP、GaAs等是人工合成的平等體材料，其晶體結構與單晶 硅 相 似
13、， G a 原 子 的 電 子 排 布 式 為_。在GaN晶體中，每個Ga原子與_個N原子相連，與同一個Ga原子相連的N原子構成的空間構型為_。在四大晶體類型中，GaN屬于_晶體。51s22s22p63s23p63d104s24p1或Ar3d104s24p14正四面體原子 (3)在極性分子NCl3中，N原子的化合價為3，Cl原子的化合價為1，請推測NCl3水解的主要產物是_(填化學式)。 (4)D元素的正三價離子的3d亞層為半充滿，D元素 的 正 三 價 離 子 的 電 子 排 布 式 為_；寫出D元素的正三價離子與NCl3在水溶液中反應的離子方程式：_。HClO、NH3H2O1s22s22p
14、63s23p63d5Fe33NCl312H2O=Fe(OH)33 9HClO+4NH 【解析】 本題主要考查原子結構知識，涉及原子的基態(tài)電子排布式及分子構型、離子方程式的書寫等知識點。 (1)前四周期中，基態(tài)原子中未成對電子數與其周期數相同的元素包括：第一周期的氫、第二周期的碳和氧、第三周期的磷、第四周期的鐵，共5種。 (2)Ga在元素周期表中是第四周期A族，原子序數是31，即原子核外電子數是31，根據核外電子的排布規(guī)律可以寫出該原子的電子排布式：1s22s22p63s23p63d104s24p1或Ar3d104s24p1。因為GaN晶體結構與單晶硅相似，可知GaN晶體是原子晶體，晶體結構為空
15、間網狀結構，每個Ga原予與4個N原子相連，這4個N原子構成的空間構型是正四面體。 (3)水解反應前后各元素的化合價不變，則在NCl3水解的產物中N的化合價還是3價，Cl的化合價還是1價，分析可知其水解產物是HCl和NH3H2O。 ( 4 ) 該 離 子 為 F e3 ， 其 電 子 排 布 式 為1s22s22p63s23p63d5。在水溶液中Fe3與NCl2反應的實質是與其水解的產物NH3H2O反應，因此其離子方程式為Fe33NCl312H2O=Fe(OH)33 9HClO。+4NH 1.(2011安徽卷安徽卷)W、X、Y、Z是四種常見的短周期元素，其原子半徑隨原子序數變化如下圖所示，已知W
16、的一種核素的質量數為18，中子數為10；X和Ne原子的核外電子數相差1；Y的單質是一種常見的半導體材料；Z的電負性在同周期主族元素中最大。 (1)X位于元素周期表中第_周期第_族；W的基態(tài)原子核外有_個未成對電子。 (2)X的單質和Y的單質相比，熔點較高的是_(寫化學式)；Z的氣態(tài)氫化物和溴化氫相比，較穩(wěn)定的是_(寫化學式)。 (3)Y與Z形成的化合物和足量水反應，生成一種弱 酸 和 一 種 強 酸 ， 該 反 應 的 化 學 方 程 式 是_。三A2SiHClSiCl43H2O=H2SiO34HCl (4)在25 、101 kPa下，已知Y的氣態(tài)氫化物在氧氣中完全燃燒后恢復至原狀態(tài)，平均每轉
17、移1 mol 電子 放 熱 1 9 0 . 0 k J ， 該 反 應 的 熱 化 學 方 程 式 是_。SiH4(g)2O2(g)=SiO2(s)2H2O(l)H1520.0 kJ/mol 【解析】 本題要緊扣原子半徑的周期性變化，從而確定四種元素的符號。 本題綜合考查元素周期表、晶體結構、元素化合物以及熱化學方程式等知識。根據題意，W的一種核素的質量數為18，中子數為10，則W為O；X和Ne原子的核外電子數相差1，且原子半徑比W大，則X為Na；Y的單質是一種常見的半導體材料，不難推斷Y為Si；Z的電負性在同周期主族元素中最大，且原子半徑比O大，而比Na小，不難推出Z為Cl。 2.(2011
18、株洲市高三質量統(tǒng)一檢測株洲市高三質量統(tǒng)一檢測)C60分子本身是不導電的絕緣體，但它的金屬化合物具有半導體性和超導性。1991年4月Hebard等首先報道摻鉀C60有超導性，超導臨界溫度為19K。研究表明KxC60的晶體結構中，C60具有面心立方結構(與NaCl晶體結構中Na或Cl的排列方式類似)，而K填充在其四面體和八面體空隙中，晶胞參數為1.4253 nm(相當于NaCl晶胞的邊長)。 (1)寫出鉀原子的基態(tài)電子排布式： (2)寫出碳原子的軌道表示式： (3)占據四面體空隙和八面體空隙中的K數目之比是_。 (4)C60是_晶體(均填“分子”、“離子”、“原子”或“金屬”)。 (5)KxC60
19、中x的值為_。 【解析】 本題主要考查物質的結構與性質，涉及電子排布式、軌道表示式等化學用語和有關晶胞的計算。 ( 1 ) K 為 1 9 號 元 素 ， 其 基 態(tài) 電 子 排 布 式 為1s22s22p63s23p64s1或Ar4s1。 (2)C為6號元素，其原子的軌道表示為 (3)根據均攤法可知，在晶體中，4個C60分子可以構成一個四面體，8個C60分子可以構成一個八面體，故四面體空隙數目是八面體的2倍，即占據四面體空隙的K數與占據八面體空隙K數的比值為2 1。 (4)由其構成、性質可知C60是分子晶體，而KxC60能導電，故其為離子晶體。 (5)根據NaCl晶體結構可知，晶體中含有4個
20、結構單元，因此有8個四面體空隙和4個八面體空隙，故含有12個K，通過均攤法可知晶體中含有4個C60結構單元，故其化學式為K3C60，所以x3。 【答案】 (1) 1s22s22p63s23p64s1(或Ar4s1) （2） （3）2 1 （4）分子 （5）3 3.(2011北京卷北京卷)在溫度t1和t2下，X2(g)和H2反應生成HX的平衡常數如下表： (1)已知t2t1，HX的生成反應是_反應(填“吸熱”或“放熱”)。 (2)HX的電子式是_。 (3)共價鍵的極性隨共用電子對偏移程度的增大而增強，HX共價鍵的極性由強到弱的順序是_。 (4)X2都能與H2反應生成HX，用原子結構解釋原因：_。
21、放熱 HF、HCl、HBr、HI 鹵素原子的最外層電子數均為7 (5)K的變化體現出X2化學性質的遞變性，用原子結構解釋原因：_，原子半徑逐漸增大，得電子能力逐漸減弱。 (6)僅依據K的變化，可以推斷出：隨著鹵素原子核電荷數的增加，_(選填字母)。 a在相同條件下，平衡時X2的轉化率逐漸降低 bX2與H2反應的劇烈程度逐漸減弱 cHX的還原性逐漸減弱 dHX的穩(wěn)定性逐漸減弱 同一主族元素從上到下原子核外電子層數依次增多 ad 【解析】 (1)溫度越高K值越小，說明升溫平衡逆向移動，則正反應(HX的生成反應)是放熱反應； (2)鹵原子最外層有7個電子，與H以共價鍵結合為鹵化氫分子，其電子式為H
22、。 (3)F、Cl、Br、I原子得電子能力依次減弱，共用電子對偏移程度依次減小，因而HX共價鍵的極性依次減弱。 (4)鹵原子最外層有7個電子，易得到1個電子形成8電子穩(wěn)定結構，而氫原子最外層1個電子，恰好與鹵素原子形成一對共用電子，也達到2電子穩(wěn)定結構。 (5)生成HF、HCl、HBr、HI的K依次減小，即各反應進行程度依次減弱，說明F、Cl、Br、I原子得電子能力依次減弱，這是由于同主族元素自上而下電子層數依次增多導致的。 (6)平衡常數K表明了可逆反應進行的程度，K越小，反應進行的程度越小，即相同條件下，平衡時X2的轉化率逐漸降低；同理說明產物HX越易分解，故HX的穩(wěn)定性逐漸減弱。根據K值無法判斷反應的劇烈程度。
高中化學第1輪總復習 第14章 第45講 原子結構與性質 C（化學人教版）全國版
