2025届高考化学一轮复习 元素周期表与电子排布 讲义

第4讲 元素周期表与电子排布 备考导航 1.了解元素、核素和同位素的含义。了解原子构成，了解原子序数、 核电荷数、质子数。 2.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、价层电子的电子排布式和轨道表示 式。 复习目标 3.了解元素周期表的结构（周期、族）及其应用。了解元素的性质电 离能、电负性、原子半径与电子排布的关系。 4.掌握元素周期律的实质。了解金属、非金属在元素周期表中的位 置及其性质递变的规律。以第3周期、「A和ⅦA族为例，掌握同 一周期、同一主族内元素性质的递变规律与原子结构的关系 以原子结构为核心，重点是原子的电子排布与元素在周期表中的定 位之间的关系，推断元素及其化合物物的结构和性质的周期性变化。 在复习时要注意： 1.体会物质的结构决定物质的性质。掌握元素周期律的实质及其元 复习策略 素性质的递变规律。 2.掌握特殊元素的原子的电子排布的结构特点（如Cr、C)、性质的 特殊性[如电离能：IN)>I(O刃。 3.充分理解元素“位置一结构一性质”三者之间的关系进行元素的 推导 网电：土业 桥顿：→dr 电子式轮席图 轨通电了云物展方创 鱼子非有 x的合义 熟记网络 ®子不径 元素的 原子格构 电子自酸方自限时粉，这时学)】 电肉性 元南 、 衔运期夏 执性 陆构决定机调 电右 藏峰 的利学三一每个轨单最多表纳2个电了 {电了准电式 域真子) 镜场表达式 问题1如何理解元素“位置一结构一性质”三者之间的关系？ 课前思考 【答案】元素的原子结构决定了元素在周期表中的位置，元素在周 期表中的位置反映了元素的原子结构和元素的性质特点。元素性质、 原子结构、元素在周期表中的位置三者之间的关系如下： 原子结构 原子序数=质子数 原子半径 电子得 周期序数电子层数 电子层结构 ◆尖难易 主族序数=最外层电子数 化合价 金属性与 同位同化性 非金属性 表中位置 同主族：相似、递变性 元素性质 的强弱 同周期：递变性 问题2基态铬原子和铜原子的价层电子排布式为什么分别是 3d54s1、3d104s1,而不是3d44s2、3d94s2” 【答案】电子排布选择半充满(p3、d5)或全充满(p、d10)状态、能量 最低、最稳定的排布方式，所以铬原子和铜原子的价层电子排布式 分别为3d54s1、3d104s1。 课前8min 对应学生用书P3别 1.(1)(2020新课标|卷)I1Li)>11Na),原因是 (2)(2020新课标川卷)基态Ti原子的电子排布式为 (3)(2020江苏卷)C、N、O元素的第一电离能由大到小的顺序为 (4)(2019江苏卷)基态Cu2+电子排布式为 (⑤)①基态钒原子价层电子排布式是 ②元素N、O、F、Na的第一电离能由大到小的顺序为 请解释原因： (6)(2020新课标I卷)基态Fe2+与Fe3+中未成对的电子数之比为 0 (7)(2017·新课标川卷)基态Co原子电子排布式为 。 元素Mn与O 中，第一电离能较大的是 基态原子核外未成对电子数较多的是 (8)(2020新课标川卷)H、B、N中，原子半径最大的是 根据对角 线规则，B的一些化学性质与元素 的相似。 【答案】(I)Na与Li同主族，Na电子层数多，原子半径大，易失电子 (2)[Ar]3d24s2或1s22s22p3s23p3d24s2 (3)N>0>C(4)[Ar]3d9或1s22s22p3s23p3d9 (5)①3d4s2②F>N>O>NaNa原子半径最大，最外层1个电子，故第一 电离能最小；N、O、F原子半径逐渐减小，但N原子为半充满稳定结构，N元素 的第一电离能大于O元素，故第一电离能由大到小顺序是F>N>O>Na(6) 4:5 (7)[Ar]3d4s2或1s22s22p3s23p3d74s20Mm (8B Si 【解析】(6)Fc2+和Fc3+的价层电子排布式分别为3d6和3d5,基态Fe2+有 4个未成对电子，基态F3+有5个未成对电子，所以未成对电子个数比为4：5。 (7基态O原子价层电子排布式为2s22p,核外未成对电子数是2，而基态M原 子价层电子排布式为3d54s2,核外未成对电子数是5，因此核外未成对电子数较 多的是Mm。 2.2023·江苏卷)元素C、Si、G位于周期表中VA族。下列说法正确的是(D) A.原子半径：C)>(Si>(Ge) B.第一电离能：i(C)<I(Si)<I1(Ge) C.碳单质、晶体硅、SC均为共价晶体 D.可在周期表中元素Si附近寻找新半导体材料 【解析】同一主族元素随着原子序数增大，原子半径增大，A错误；同一主 族元素随着原子序数增大，第一电离能逐渐减小，B错误；碳单质中存在C0、C C120等分子晶体，C错误。 3.(2023·全国甲卷)W、X、Y、Z为短周期主族元素，原子序数依次增大，最 外层电子数之和为19。Y的最外层电子数与其K层电子数相等，WX2是形成酸 雨的物质之一。下列说法正确的是(C) A.原子半径：X>W B.简单氢化物的沸点：X<Z C.Y与X可形成离子化合物 D.Z的最高价含氧酸是弱酸 【解析】W为N,X为O,Y为Mg,Z为S。同周期主族元素从左到右原 子半径依次减小，原子半径：W>X,A错误；HO分子间含有氢键，HS分子 间没有氢键，所以简单氢化物的沸点：X>Z,B错误；Z为S,硫的最高价含氧 酸为硫酸，是强酸，D错误。 4.(2023·全国乙卷)一种矿物由短周期元素W、X、Y组成，溶于稀盐酸有无 色无味气体生成。W、X、Y原子序数依次增大。简单离子X2-与Y2+具有相同 的电子结构。下列叙述正确的是(A) A.X的常见化合价有一1、一2 B.原子半径大小为Y>X>W C.YX的水合物具有两性 D.W单质只有4种同素异形体 【解析】W为C,X为O,Y为Mg。原子半径大小为Y>W>X,B错误； YX的水合物为Mg(OD2,Mg(OHD2没有两性，C错误；碳的同素异形体有金刚 石、石墨、石墨烯、富勒烯、碳纳米管等，种类不止4种，D错误。 考点研析 对应学生用书P32 考点1核外电子的运动状态与核外电子排布规律 知识梳理 知识1能层与能级 1.原子核外电子的运动特征：核外电子按能量的不同分成不同的能层； 各能层(m)最多容纳的电子数为2n。 2.同一能层的电子，根据能量的不同又被分成不同能级；能级类型的种 类数与能层数相对应；同一能层里，能级的能量：E(s)≤E(p)≤E(nd) ≤E(f。 能 层 二 三 四 五 六 七 (n) 符 K L M N R Q 号 能 28 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 级 最 2 2 2 6 10 2 6 10 14 2 多 容 纳 2 8 18 32 * 2n2 电 子 数 知识卫巴原子轨道一电子在原子核外的一个空间运动状态 1.电子云：是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布 的形象化描述。 s电子云形状为球形，只有1种空间伸展方向；p电子云形状为哑铃 形，p电子云有3种空间伸展方向(p,p,P,它们相互垂直)，即s能级有1个 原子轨道，p能级有3个原子轨道；d能级有5个原子轨道；f能级有7个 原子轨道。 2.构造原理 绝大多数基态原子核外电子的排布都遵循构造原理。顺序如图。能级交错： E3d)PE(4s)、E(4d)>E(5s)、E(5d)>E6s)、E6d)PE(7s)、E(4D>E(5p)、E(4D>E(6s) 等。 [3p 知识3泡利原理、洪特规则、能量最低原理 1.泡利原理：在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，它们的自旋方向 相反。 2.洪特规则：基态原子中，填入能量相同的原子轨道（简并轨道）的电子总是 先单独分占，且自旋平行（注意：全空、半充满或全充满状态能量最低、最稳 定) 3.能量最低原理 ()基态原子：处于最低能量状态的原子。 (②)能量最低原理：在构建基态原子时，电子将尽可能地占据能量最低的原子 轨道，使整个原子的能量最低。 [及时巩固] 典例1写出基态硫原子的电子排布式和轨道表示式 电子排布式 轨道表示式 价层电子排布式 价层电子轨道表示式 【答案】1s22s22p3s23p4或Ne3s23p4 团田四田田E Is 2s 1 3p 四HF 3s23p4 3s 3p 奥例2写出以下常见基态原子、离子简化电子排布式 微粒 简化电子排布式 微粒 简化电子排布式 Fe Cr Fe2+ Cr3+ Fe3+ Ni Cu Ni2+ Cu+ Mn Cu2+ n2+ Zn Zn2+ Se Sc2+ Ti 【答案】[Ar]3d64s2[Ar]3d4s1[Ar]3d6[Ar]3d3[Ar]3d5[Ar]3d84s2 [Ar]3d104s1 [Ar]3d8 [Ar]3d10 [Ar]3d54s2 [Ar]3d>[Ar]3d5 [Ar]3d104s2 [Ar]3d10 [Ar]3d14s2 [Ar]3d [Ar]3d24s2 [Ar]3d34s2 奥例3下列说法正确的是(A) A.基态Fe3+的最外层电子排布式为3s23p3d 团 B.基态碳原子价层电子轨道表示式：s 2p W田W C.轨道表示式s2s 2p违背了洪特规则 0 D.价层电子轨道表示式3p违背了泡利原理 【解析】基态碳原子价层电子排布式为2s2印？，价层电子轨道表示式为 田口 2p,B错误；2s轨道上的2个电子应该自旋方向相反，违背了泡利原理， C错误；3p轨道上电子应该自旋方向相同，违背了洪特规则，D错误。 解疑释惑8 原子光谱与核外电子的排布 1.原子光谱与可见光 不同元素原子的电子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取 各种元素原子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。 可见光波长范围： 颜色 波长范围 红 770~622nm 橙 622～597nm 黄 597577nm 绿 577≈492nm 蓝、靛 492455nm 紫 455～350nm 2.核外电子的排布规律 (1)在同一原子中各电子层之间的关系 电子层 1234n 电子层符号 KLMN 离核距离 近 远 电子的能量 低 高 最多能容纳的电子数2818322n2 (2)原子核外电子排布规律 ①核外电子总是先排布在能量低的电子层里，然后再由近向远，依次排布在 能量逐渐升高的电子层。 ②每个电子层最多容纳的电子数为2n2个。 ③最外层最多容纳电子数不超过8个K层为最外层时不超过2个)。 ④次外层最多容纳的数目不超过18个，倒数第三层不超过32个。 元素的主要化学性质主要由最外层电子数决定。 考点2元素周期表元素周期律 知识梳理 知识工稀有气体元素的原子核外电子排布 K L M 2 He 1oNe 2 8 18 Ar 2 8 8 36 Kr 8 18 6 54 Xe 2 8 18 18 8 86 Rn 8 18 32 18 8 知识2元素周期表的结构 第1周期 (共2种元茶) 第2岗期 山主族元东和 (共8种元求) 0族元素构成 第3周期 ”(共8种尤素) 周期 第4周期 (7个横) 共18种元紫) 第5制期 山主族元茶、 共18种元素) 副族元煮 (包活m族】 第6周期 和0族元素 元菜期表 (共32种元素) 构成 第7周期 气共32种元素】 -主族A共7个主族，IA~A 包括长周期心素和短周期元素 族 (18个纵列) 一到族B)共8个族，IB-B、围 只包活长周期元素 0族：稀有气体元素，位于第18纵列 [易错提醒] ①镧系元素和锕系元素分别位于第六周期和第七周期，均在第川B族（第3 列。 从第川B族到第川B族（第3一12列，共10个纵行）的元素统称为过渡元素或 过渡金属元素。 ②元素周期表与原子结构的关系 周期序数=电子层数一； 主族序数=最外层电子数。 知识3原子结构与元素周期表 0 IANAVAMAMA BMVE VEVBVIB ds☒ f区 1.s区：特征电子排布s一2，均为主族元素，其价层电子数=主族序数。 2.p区：特征电子排布s2p16He:1s2除外)，包括第lA~VA族、0族， 其中主族元素的价层电子数=主族序数，0族元素的价电子数为8H为2)。 3.d区：特征电子排布(n一1)d~9s1~2,均为金属元素。 4.ds区：特征电子排布(n一1)d10s1~2,均为金属元素。 知识④元素周期律 1.元素周期律的内容 元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性变化的规律。元素性质的周期性 变化实质是元素原子的核外电子排布呈周期性变化。 2.元素性质的周期性变化 (①)元素原子最外层电子结构的周期性变化：随着原子序数的递增，元素原子 的最外层电子排布呈现1~8个电子的周期性变化。 (2)元素原子半径的周期性变化：随着原子序数的增加，主族元素原子半径呈 现由大变小的周期性变化（不包括稀有气体，稀有气体原子半径突然变大是因其测 量方法与其他原子不同)。 (3)元素的电离能(D的周期性变化 气态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叫作第 一电离能。符号：1，单位为kJ/mol。电离能越小，表示在气态时该原子越容易失 去电子。同一周期从左到右，元素的第一电离能总体上呈现增大的趋势， 第川A、VA族元素的第一电离能大于同周期相邻元素，原因是价层电子排布为 全充满或半充满状态如：1N)>1(O川，同一主族从上到下，元素的第一电离 能减小。 第一电离能/kmo) He 2500F 2000 F 1500 Br As 100 Fe CoCu e e s,C了 Ge 500 Ga Rb 原了序致 (4)元素的电负性()的周期性变化 电负性：描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。原子中用于形成化 学键的电子称为键合电子。电负性大的元素显负价，电负性小的元素显正价。金 属元素的电负性一般小于18；非金属元素的电负性一般大于1.8。元素的电负性 越大，元素的非金属性越强，反之越弱。在元素周期表中，同周期从左到右，元 素的电负性逐渐增大（稀有气体元素除外），同主族从上到下元素，元素的电 负性逐渐减小 IA ⅡA ⅢA IA VA VIA VIA 6 7 89 25 35 40 2 4 5 16 7 Na Al Si 0 10 1 20 52 4 35 K Ga Ge Br Se 16 1袋 4 8 3 49 0 52 53 Sr n Sn 0.8 1. 17 19 21 25 55 56 4 Pb Bi Po 19 20 (⑤)元素主要化合价呈周期性的变化 一般情况下，主族元素的最高化合价等于主族的族序数，最低负价等于原子 核外最外层电子数一8；最高正化合价十最低负化合价=8。F元素没有正价，O