2025届高考化学一轮复习 课件 微专题8　原子结构与性质

微专题8　原子结构与性质 高考怎么考 高考考什么 命题角度一 原子结构 命题角度二 原子结构与元素性质 高考精准练 1 高考怎么考 1. [2023•新课标全国卷] 一种可吸附甲醇的材料,其化学式为[C(NH2)3]4[B(OCH3)4]3Cl,部分晶体结构如下图所示,其中[C(NH2)3]+为平面结构。 下列说法正确的是 ( 　) A.该晶体中存在N—H…O氢键 B.基态原子的第一电离能:C<N<O C.基态原子未成对电子数:B<C<O<N D.晶体中B、N和O原子轨道的杂化类型相同 A 　　　 [解析]如图: 该晶体中存在N—H…O氢键,A正确; 同周期元素从左向右第一电离能呈增大趋势,N原子的2p轨道为半充满状态,其基态原子的第一电离能较大,第一电离能:C<O<N,B错误; 高考怎么考 1. [2023•新课标全国卷] 一种可吸附甲醇的材料,其化学式为[C(NH2)3]4[B(OCH3)4]3Cl,部分晶体结构如下图所示,其中[C(NH2)3]+为平面结构。 下列说法正确的是 ( 　) A.该晶体中存在N—H…O氢键 B.基态原子的第一电离能:C<N<O C.基态原子未成对电子数:B<C<O<N D.晶体中B、N和O原子轨道的杂化类型相同 A 　　　 基态原子未成对电子数: B有1个,C有2个,N有3个,O有2个,故基态原子未成对电子数:B<C=O<N,C错误; [C(NH2)3]+为平面结构,故N采用sp2杂化方式,[B(OCH3)4]-中B与O形成4个σ键,无孤电子对,O形成2个σ键,有2个孤电子对,B和O均采用sp3杂化,D错误。 高考怎么考 2. (1)[2022•河北卷节选] 基态S原子的价电子中,两种自旋状态的电子数之比为　 。  2∶1(或1∶2) [解析] (1)基态S原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4,价层电子轨道表示式为 ,则两种自旋状态的电子数之比为2∶1(或1∶2)。 高考怎么考 (2)[2022•全国乙卷节选] 氟原子激发态的电子排布式有　　 　,其中能量较高的是　 。 (填标号)　　　 　　　　　 　　　　　 a.1s22s22p43s1 b.1s22s22p43d2 c.1s22s12p5 d.1s22s22p33p2 [解析] (2)F的原子序数为9,其基态原子电子排布式为1s22s22p5。 若基态氟原子2p能级上的1个电子跃迁到3s能级上,其电子排布式为1s22s22p43s1,属于氟原子的激发态,a正确; 若为1s22s22p43d2,其核外共10个电子,不是氟原子,b错误; 若为1s22s12p5,其核外共8个电子,不是氟原子,c错误; 若为1s22s22p33p2,基态氟原子2p能级上的2个电子跃迁到3p能级上,属于氟原子的激发态,d正确。 同一原子3p能级的能量比3s能级的能量高,因此能量较高的是1s22s22p33p2。 ad　 d　 高考怎么考 3. (1)[2022•北京卷节选] Fe2+的价层电子排布式为　　 　　。 (2)[2022•重庆卷节选] 配位化合物X由配体L2-(如图)和具有正四面体结构的[Zn4O]6+构成。 ①基态Zn2+的电子排布式为　 。   ②L2-所含元素中,电负性最大的原子处于基态时电子占据最高能级的电子云轮廓图为　 　　形。  3d6 [解析] ①锌元素的原子序数为30,基态锌离子的价电子排布式为[Ar]3d10或1s22s22p63s33p63d10。 [解析] ②配体L2-所含元素中氧元素的电负性最大,氧原子处于基态时,电子云轮廓图为哑铃形的2p能级的电子占据最高能级。 [Ar]3d10或1s22s22p63s33p63d10　 哑铃 高考怎么考 4. [2023•北京卷节选] 硫代硫酸盐是一类具有应用前景的浸金试剂。硫代硫酸根(S2)可看作是S中的一个O原子被S原子取代的产物。 (1)基态S原子价层电子排布式是　 。  (2)比较S原子和O原子的第一电离能大小,从原子结构的角度说明理由:  　 。 3s23p4 I1(O)>I1(S),氧原子半径小,原子核对最外层电子的吸引力大,不易失去一个电子　 [解析] (1)S是第三周期第ⅥA族元素,基态S原子的价层电子排布式为3s23p4。 [解析] (2)S和O为同主族元素,O原子核外有2个电子层,S原子核外有3个电子层,O原子半径小,原子核对最外层电子的吸引力大,不易失去1个电子,即O的第一电离能大于S的第一电离能。 命题角度一 原子结构 整合要点·夯实必备 高考考什么 1. 原子核外电子排布 (1)原子核外电子排布 的“三原则” 整合要点·夯实必备 高考考什么 (2)基态原子核外电子排布的表示方法 表示方法 以硫原子为例 电子排布式 1s22s22p63s23p4 简化电子排布式 [Ne]3s23p4 电子排布图 (轨道表示式) 价层电子排布 3s23p4 整合要点·夯实必备 高考考什么 2. 认识元素周期表的结构 (1)元素周期表的结构及分区 整合要点·夯实必备 高考考什么 (2)主族元素基态原子的价层电子排布 族序数 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 价层电子 排布 ns1 ns2 ns2np1 ns2np2 ns2np3 ns2np4 ns2np5 整合要点·夯实必备 高考考什么 (3)第四周期过渡元素基态原子的价层电子排布 过渡元素 21Sc 22Ti 23V 24Cr 25Mn 族序数 ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB 价层电子 排布 3d14s2 3d24s2 3d34s2 3d54s1 3d54s2 过渡元素 26Fe 27Co 28Ni 29Cu 30Zn 族序数 Ⅷ ⅠB ⅡB 价层电子 排布 3d64s2 3d74s2 3d84s2 3d104s1 3d104s2 探究典例·提升能力 高考考什么 例1 (1)[2022•广东卷节选] Se与S同族,基态硒原子价电子排布式为　　　　　。  (2)[2022•海南卷节选] 基态O原子的电子排布式:　 ,  其中未成对电子有　　　　个。  (3)[2022•全国甲卷节选] 基态F原子的价电子排布图(轨道表示式)为 　　　　　　 　　　。  1s22s22p4或[He]2s22p4　 [解析] (1)基态硫原子价电子排布式为3s23p4。Se与S同族,Se为第四周期元素,因此基态硒原子价电子排布式为4s24p4。 4s24p4 2　 [解析] (2)O为8号元素,其基态原子核外有8个电子,因此基态O原子的电子排布式为1s22s22p4或[He]2s22p4,其1s、2s轨道全充满,2p轨道有2个未成对电子。 [解析] (3)F为第9号元素,其基态原子的电子排布式为1s22s22p5,则其价电子排布图为 。 迁移应用 (1)[2021•山东卷节选] 基态F原子核外电子的运动状态有　　　种。   (2)[2021•天津卷节选] 基态Fe原子的价层电子排布式为　 。   (3)[2021•海南卷节选] 基态锰原子的价层电子排布式为　　 　　　。   (4)[2021•福建卷节选] 基态碳原子的成对电子数与未成对电子数之比为　　　　。 9　 [解析] (1)基态F原子共有9个核外电子,则每个电子都有对应的轨道和自旋状态,所以核外电子的运动状态有9种。 探究典例·提升能力 高考考什么 3d64s2 3d54s2 [解析] (2)基态Fe原子的价层电子排布式为3d64s2。 [解析] (3)Mn元素是第25号元素,其价层电子排布式为3d54s2。 [解析] (4)基态C原子的核外电子排布式是1s22s22p2,成对电子数为4,未成对电子数为2,其比值为2∶1。 2∶1 命题角度二 原子结构与元素性质 整合要点·夯实必备 高考考什么 1. 电离能 (1)第一电离能的 周期性 整合要点·夯实必备 高考考什么 [微点拨] ①同周期元素,从左到右第一电离能总体上呈增大趋势。 ②第ⅢA族元素的第一电离能失去的电子是np能级的,该能级的能量比同周期第ⅡA族元素ns能级的能量高,则第ⅡA族元素的第一电离能反常,如第一电离能Be>B、Mg>Al。 ③第ⅤA族元素的np能级半充满,较稳定,则第ⅤA族元素的第一电离能反常,如第一电离能N>O、P>S。 整合要点·夯实必备 高考考什么 (2)电离能的应用 整合要点·夯实必备 高考考什么 2. 电负性 (1)电负性的周期性变化 同周期从左到右,主族元素电负性逐渐增大;同主族从上到下,元素电负性逐渐减小。 (2)电负性的应用 探究典例·提升能力 高考考什么 例2 [2022•江苏卷] 工业上电解熔融Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)的混合物可制得铝。下列说法正确的是 (　 ) A.半径大小:r(Al3+)<r(Na+) B.电负性大小:χ(F)<χ(O) C.电离能大小:I1(O)<I1(Na) D.碱性强弱:NaOH<Al(OH)3 A [解析]电子层结构相同时,核电荷数越小,离子半径越大,则离子半径:r(Al3+)<r(Na+), A正确; 同周期主族元素从左到右,电负性逐渐增大,则电负性:χ(F)>χ(O),B错误; O是非金属元素,Na是活泼金属元素,Na比O更易失去电子,故电离能:I1(O)>I1(Na), C错误; 元素的金属性:Na>Al,则碱性:NaOH>Al(OH)3,D错误。 迁移应用 (1)[2023•全国乙卷节选] 中国第一辆火星车“祝融号”成功登陆火星。探测发现火星上存在大量橄榄石矿物(MgxFe2-xSiO4)。基态Fe原子的价电子排布式为　　 　。橄榄石中,各元素电负性大小顺序为　 ,  铁的化合价为　　　　。 3d64s2　 [解析] (1)Fe是26号元素,其基态原子的价电子排布式为3d64s2。 镁橄榄石中各元素按照元素周期律知,电负性大小顺序为 O>Si>Fe>Mg, 依据化合物中各元素化合价代数和为0知,铁的化合价为+2。 探究典例·提升能力 高考考什么 O>Si>Fe>Mg　 　+2 (2)[2022•全国甲卷节选] 图a、b、c分别表示C、N、O和F的逐级电离能I变化趋势(纵坐标的标度不同)。第一电离能的变化图是　　　(填标号),判断的根据是 _______________________________________________________________________________________________________; 第三电离能的变化图是　　　(填标号)。  a　 [解析](2)C、N、O、F四种元素在同一周期,同一周期从左向右元素的第一电离能总体呈上升趋势,但由于N元素的2p能级为半充满状态,因此N元素的第一电离能较C、O两种元素高,因此C、N、O、F四种元素的第一电离能从小到大的顺序为C<O<N<F,满足这一规律的图像为a。 探究典例·提升能力 高考考什么 同一周期第一电离能总体呈上升趋势,但由于N元素的2p能级为半充满状态,因此N元素的第一电离能较C、O两种元素高　 (2)[2022•全国甲卷节选] 图a、b、c分别表示C、N、O和F的逐级电离能I变化趋势(纵坐标的标度不同)。第一电离能的变化图是　　　(填标号),判断的根据是 _______________________________________________________________________________________________________; 第三电离能的变化图是　　　(填标号)。  a　 气态基态正二价阳离子失去1个电子生成气态基态正三价阳离子所需要的能量为该原子的第三电离能,同一周期从左向右元素的第三电离能总体也呈升高趋势,但由于C原子在失去2个电子之后的2s能级为全充满状态,因此其再失去一个电子需要的能量稍高,则满足这一规律的图像为b。 探究典例·提升能力 高考考什么 同一周期第一电离能总体呈上升趋势,但由于N元素的2p能级为半充满状态,因此N元素的第一电离能较C、O两种元素高　 b (3)[2022•河北卷节选] Cu与Zn相比,第二电离能与第一电离能差值更大的是　 　,原因是________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________________ 。 Cu　 [解析] (3)Cu的价层电子排布为3d104s1,易失去1个4s电子达到稳定状态,Zn的价层电子排布为3d104s2,4s轨道为全充满稳定状态,不易失去电子,故Cu的第一电离能比Zn的第一电离能小,Cu+的价层电子排布为3d10,Zn+的价层电子排布为3d104s1,Cu+的3d能级处于全充满稳定状态,Zn+易失去4s能级上的1个电子形成稳定结构,故Cu的第二电离能比Zn的第二电离能大,因此第二电离能与第一电离能差值更大的是Cu。 探究典例·提升能力 高考考什么 Cu的第一电离能比Zn的第一电离能小,但Cu失去1个电子后形成的Cu+的价层电子排布为3d10,较难失去电子,Zn失去1个电子后形成的Zn+的价层电子排布为3d104s1,较易失去1个电子达到稳定状态,Cu的第二电离能比Zn的第二电离能大 1. [2023 •湖南名校联盟联考] 黑火药发生爆炸反应的化学方程式为3C+S+2KNO3 K2S+3CO2↑+N2↑。下列说法正确的是 ( 　) A.元素的第一电离能:O>N>C B.元素的电负性:S>O>K C.N的空间结构为平面三角形 D.CO2分子中,碳原子的杂化轨道类型为sp2 C　　　 高考精准练 [解析]同周期元素从左到右,元素的第一电离能呈增大趋势,由于N的2p轨道处于半充满的稳定状态,较难失去电子,其第一电离能大于O,故第一电离能:N>O>C,A错误; K是金属,其电负性小于S和O,同主族自上而下,元素的电负性逐渐减小,故电负性:O>S>K,B错误; 24 1. [2023 •湖南名校联盟联考] 黑火药发生爆炸反应的化学方程式为3C+S+2KNO3 K2S+3CO2↑+N2↑。下列说法正确的是 ( 　) A.元素的第一电离能:O>N>C B.元素的电负性:S>O>K C.N的空间结构为平面三角形 D.CO2分子中,碳原子的杂化轨道类型为sp2 C　　　 高考精准练 N中N原子的价层电子对数为3+×(5+1-3×2)=3,不含孤电子对,则N原子采取sp2杂化,N的空间结构为平面三角形,C正确; CO2分子的结构式为O=C=O,分子的空间结构为直线形,C原子采取sp杂化,D错误。 25 2. [2023•浙江1月选考节选] 由硅原子核形成的三种微粒,电子排布式分别为 ①[Ne]3s23p2、②[Ne]3s23p1、③[Ne]3s23p14s1,有关这些微粒的叙述,正确的是　 　。  A.微粒半径:③>①>② B.电子排布属于基态原子(或离子)的是①② C.电离一个电子所需最低能量:①>②>③ D.得电子能力:①>② AB [解析] ①为基态硅原子;②为失去一个电子的基态Si+;③为激发态的硅原子。 三种微粒的核电荷数都是14,根据核外电子数多少及电子所处的能级可知,微粒半径大小顺序为③>①>②,A正确; 电子排布属于基态硅原子的是①,属于基态硅离子的是②,B正确; 高考精准练 26 2. [2023•浙江1月选考节选] 由硅原子核形成的三种微粒,电子排布式分别为 ①[Ne]3s23p2、②[Ne]3s23p1、③[Ne]3s23p14s1,有关这些微粒的叙述,正确的是　 　。  A.微粒半径:③>①>② B.电子排布属于基态原子(或离子)的是①② C.电离一个电子所需最低能量:①>②>③ D.得电子能力:①>② AB ③为激发态硅原子,电离一个电子所需能量小于基态硅原子(①),②为基态Si+,电离一个电子所需能量大于基态硅原子(①),C错误; ②基态Si+得电子能力比基态硅原子强,D错误。 高考精准练 27 3. [2023•山东名校联盟联考] 已知a~f是原子序数依次增大的前四周期的六种元素,a元素原子核外电子只有一种自旋取向;b元素原子最高能级的不同轨道都有电子且自旋方向相同;c元素原子的价层电子排布为nsnnp2n,d元素原子中只有两种形状的电子云,最外层只有一种自旋方向的电子;e与d的最高能层数相同,但其价电子层电子数等于其电子层数;f元素原子最外层只有1个电子,次外层内的所有轨道的电子均成对。  请回答下列问题(答题时涉及a~f元素,要用元素符号表示): (1)e元素基态原子占据的最高能级共有　　个原子轨道,其形状是　　　　　;f元素位于周期表的　　区,其基态原子的电子排布式为　　　 　 　　　　。  高考精准练 3　 哑铃形　 ds　 1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1 28 高考精准练 [解析] a~f是原子序数依次增大的前四周期的六种元素,a元素原子核外电子只有一种自旋取向,则 a为H元素;c元素原子的价层电子排布是nsnnp2n,而n=2,则c为O元素;b的原子序数小于氧,b元素原子最高能级不同轨道上都有电子,并且自旋方向相同,其核外电子排布式为1s22s22p3,则b为N元素;f元素原子的最外层只有一个电子,其次外层内的所有轨道的电子均成对,则f处于第四周期,其核外电子排布式1s22s22p63s23p63d104s1,故f为Cu;d的原子序数大于氧,d元素原子中只有两种形状的电子云,最外层只有一种自旋方向的电子,只有s、p轨道,其核外电子排布式为1s22s22p63s1,e和d的最高能层数相同,其价层电子数等于其电子层数,若d为Na,则e为Al。 (1)Al元素基态原子占据的最高能级为3p,p能级共有3个原子轨道,其形状是哑铃形;铜元素位于周期表的ds区,其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar] 3d104s1; 29 (2)a、b、c三种元素的电负性由大到小的顺序为　 。  (3)b、c、d、e四种元素的第一电离能由大到小的顺序为　 。  高考精准练 O>N>H　 N>O>Al>Na　 [解析] (2)元素的非金属性越强电负性越大,氧、氮、氢的非金属性依次减弱,则电负性依次减小,即O>N>H; [解析] (3)同周期元素随核电荷数的增加,第一电离能增大,故Na<Al,但氮原子的2p轨道为稳定的半充满结构,第一电离能大于相邻的氧,即N>O,非金属的第一电离能大于金属的第一电离能,故N、O、Na、Al第一电离能由大到小的顺序为N>O>Al>Na; 30 (4)如图是a~f中某种元素的部分电离能, 由此判断该元素是　　　　。  高考精准练 Al [解析] (4)该元素第四电离能剧增, 说明该元素最外层电子数为3,应是Al元素; 31 (5)Mn、Fe的部分电离能如下表,比较表中Mn、Fe两元素的I2、I3可知,气态Mn2+再失去一个电子比气态Fe2+再失去一个电子　　　(填“易”或“难”)。你的解释是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 高考精准练 难　 [解析] (5)Mn为25号元素,核外电子排布式 为[Ar]3d54s2,Mn2+的价电子排布式为3d5, 半充满,更稳定,而Fe2+的价电子排布式为3d6, 易失去1个电子生成更稳定的3d5结构。 由Mn2+转化为Mn3+时,3d能级由较稳定的3d5半充满状态转变为不稳定的3d4状态,较难(或Fe2+转化为Fe3+时,3d能级由不稳定的3d6状态转变为较稳定的3d5半充满状态,较易) 元素 Mn Fe 电离能/ (kJ·mol-1) I1 717 759 I2 1509 1561 I3 3248 2957 32 $$