第一章 原子结构与性质（考点串讲）-2024-2025学年高二化学上学期期末考点大串讲（沪科版2020）

原子结构与性质 第一章 考点串讲 沪科版2020 目 录 CONTENTS 01 02 元素周期律 原子结构 思 维 导 图 原子结构 1 考 点 梳 理 一、能层与能级 考点01 原子结构 1、能层、能级、原子轨道之间的关系 能层n 1 2 3 4 … 符 号 K L M N … 能级 s s p s p d s p d f … 轨道数 1 1 3 1 3 5 1 3 5 7 … 最多容纳的电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 … 2 8 18 32 2n2 5 考 点 梳 理 一、能层与能级 考点01 原子结构 2、能级能量大小的判断方法 （1）先看能层，一般情况下，能层序数越大，能量越高； （2）不同能层中的同一能级，能层序数越大，能量越高。 例如：E(1s)< E(2s)<E(3s) （3）不同原子的同一能层的同一能级的能量大小也不同。 例如：Ar的1s能级的能量≠S的1s能级的能量 6 考 点 梳 理 二、基态与激发态、原子光谱 考点01 原子结构 1、基态原子与激发态原子 （1）基态原子：处于最低能量状态的原子。 （2）激发态原子：基态原子吸收能量，电子会跃迁到较高能级，变为激发态原子。 （3）基态、激发态相互间转化的能量变化 7 考 点 梳 理 二、基态与激发态、原子光谱 考点01 原子结构 2、原子光谱 （1）光谱的成因及分类 ①电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将释放能量；反之，将吸收能量。光(辐射)是电子释放能量的重要形式之一。 ②电子的跃迁是物理变化(未发生电子转移)，而原子得失电子时发生的是化学变化。 ③一般在能量相近的能级间发生电子跃迁。 （2）光谱分析：在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素。 8 考 点 梳 理 三、构造原理与电子排布式 考点01 原子结构 1、构造原理 ①内容： 以光谱学事实为基础，从氢开始，随核电荷数递增，新增电子填入能级的顺序称为构造原理。 ②电子填充的常见一般规律： 1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p →5s→4d→5p→6s ③能级交错： 构造原理告诉我们，随核电荷数递增，电子并不总是填满一个能层后再开始填入下一个能层的。这种现象被称为能级交错。 9 考 点 梳 理 三、构造原理与电子排布式 考点01 原子结构 2、电子排布式 电子排布式 含义 用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式 实例 K：1s22s22p63s23p64s1 简化电子 排布式 含义 为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内层电子达到稀有气体原子结构的部分以相应稀有气体元素符号外加方括号表示 实例 K：[Ar]4s1 价电子 排布式 含义 主族元素的价层电子指最外层电子，价层电子排布式即最外层电子排布式 实例 Al：3s23p1 电子排 布图 含义 每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子 实例 Al： 10 考 点 梳 理 四、电子云与原子轨道 考点01 原子结构 1、电子云 原子核外电子绕核高速运动是没有确定的轨道的，就好像一团“带负电荷的云雾”笼罩在原子核周围，这种“带负电荷的云雾”称之为电子云。 ①电子云图中的黑点不代表一个电子，每个黑点表示电子在该处出现过一次。 ②黑点的疏密程度表示了电子在原子核外出现的概率大小。点稀疏的地方，表示电子在那里出现的概率小；点密集的地方，表示电子在那里出现的概率大。 ③离核越近，电子出现的概率越大，黑点越密集，如：2s电子云比1s电子云更扩散。 11 考 点 梳 理 四、电子云与原子轨道 考点01 原子结构 2、原子轨道 表示电子在原子核外的一个空间运动状态，电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道，s能级有1个轨道，p能级有3个轨道，d能级有5个轨道。 原子轨道 s p d f 轨道形状 球形 哑铃形(纺锤形) 复杂 复杂     轨道个数 1 3 5 7 12 考 点 梳 理 五、原子核外电子排布的原理 考点01 原子结构 1、原子核外电子排布三原理 能量最低原理 原子核外电子尽可能占有能量低的轨道，然后依次进入能量较高的轨道，这样使整个原子处于最低的能量状态。 泡利原理 1个原子轨道里最多容纳2个电子，且自旋方向相反。 洪特规则 电子在能量相同的各个轨道上排布时，电子尽可能分占不同的原子轨道，且自旋方向相同。 特例：若s、p、d轨道上全空(p0、d0、f0)、半满(p3、d5、f7)或全满(p6、d10、f14)，则结构较稳定！ 13 考 点 梳 理 六、原子核外电子运动状态的描述——“四个量子数” 考点01 原子结构 1.主量子数n，n＝1，2，3，4，……(只能取正整数)，描述原子中电子出现概率最大区域离核的远近(对应不同的能层)，用K、L、M、N等符号表示，决定电子能量高低。 2.角量子数l，l＝0，1，2，3……n－1(取值受n的限制)，描述原子轨道或电子云的形状(对应不同的能级)，用s、p、d、f等符号表示，与主量子数n共同决定电子的能量。 3.磁量子数m，m＝0，±1，±2，……±l(取值受l的限制)，描述原子轨道或电子云在空间的伸展方向(对应不同的原子轨道)。 4.自旋磁量子数m，m＝±1/2，表示同一原子轨道中电子的两种自旋状态。 14 考 点 梳 理 方法点拨 考点01 原子结构 书写电子排布式的常见错误与技巧 常见错误 违反能量最低原理，如 违反泡利原理，如 违反洪特规则，如 不按能层排序书写，如1s22s22p63s23p64s23d6 书写技巧 同能级空轨道不能省略，如 不能写成 出现d(或f)轨道时，电子按能级ns、(n－1)d顺序填充，但书写排列仍按能层顺序，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2 15 典 例 精 讲 考点01 原子结构 【典例01-1】下列关于原子结构说法中，正确的是 A．p能级能量一定比s能级的能量高 B．3d、4d能级容纳的电子数依次增多 C．2p和3p轨道的形状均为哑铃形 D．电子从较低能级跃迁到较高能级将释放能量 C 16 典 例 精 讲 考点01 原子结构 【典例01-2】已知某原子结构示意图为 ，下列有关说法不正确的是(　　) A．结构示意图中x＝2 B．该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p2 C．该原子的轨道表示式为 D．该原子结构中共有5个能级上填充有电子 C 17 典 例 精 讲 考点01 原子结构 【典例01-3】核外电子的能量不仅与电子所处的能层、能级有关，还与核外电子的数目及核电荷数有关。氩原子与硫离子的核外电子排布相同，都是1s22s22p63s23p6。下列说法中正确的是 A．两粒子的1s能级上电子的能量相同 B．两粒子的3p能级上的电子离核的距离相同 C．两粒子的电子发生跃迁时，产生的光谱不同 D．两粒子都达8电子稳定结构，化学性质相同 C 18 举 一 反 三 考点01 原子结构 【演练01】下列说法正确的是 A．各能层含有的能级数为n＋1 B．各能层含有的电子数为2n2 C．基态硫原子的核外电子有9种空间运动状态 D．同一原子中，2p、3p、4p能级中的轨道数依次增多 C 19 举 一 反 三 考点01 原子结构 【演练02】列各项叙述中，正确的是(　　) A．镁原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2时，原子释放能量，由基态转化成激发态 B．价层电子排布式为6s26p3的元素位于第六周期第ⅢA族，是s区元素 C．所有原子任一能层的s电子云轮廓图都是球形，但球的半径大小不同 D．24Cr原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d44s2 C 20 举 一 反 三 考点01 原子结构 【演练03】下列有关化学用语的表述正确的是 A．NH4Cl的电子式： B．基态碳原子的轨道表示式： C．基态氧原子的电子排布式： D．F-的结构示意图： C 21 举 一 反 三 考点01 原子结构 【演练04】完成下列问题 (1)对于基态Cr原子，下列叙述正确的是_______(填标号)。 A．轨道处于半充满时体系总能量低，核外电子排布应为[Ar]3d54s1 B．4a电子能量较高，总是在比3s电子离核更远的地方运动 (2)原子中运动的电子有两种相反的自旋状态，若一种自旋状态用+1/2表示，与之相反的用-1/2表示，称为电子的自旋磁量子数。对于基态的磷原子，其价层电子自旋磁量子数的代数和为_______。 (3)镁元素基态原子核外M层电子的自旋状态_______(填“相同”或“相反”)。 (4)基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为_______形。 (5)铝原子核外电子云有_______种不同的伸展方向，有_______种不同运动状态的电子。 (1)A (2)+2/3(或-2/3) (3)相反 (4)哑铃(纺锤) (5)4 13 22 元素周期律 2 考 点 梳 理 一、元素周期表的结构 考点02 原子结构与元素性质 1、原子核外电子排布与周期的划分 周期 外围电子排布 各周期增加的能级 元素种类 第ⅠA族 0族 最外层最多容纳电子数 一 1s1 1s2 2 1s 2 二 2s1 2s22p6 8 2s、2p 8 三 3s1 3s23p6 8 3s、3p 8 四 4s1 4s24p6 8 4s、3d、4p 18 五 5s1 5s25p6 8 5s、4d、5p 18 六 6s1 6s26p6 8 6s、4f、5d、6p 32 七 7s1 7s27p6 8 7s、5f、6d、7p 32 24 考 点 梳 理 一、元素周期表的结构 考点02 原子结构与元素性质 2、族 列 数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 类 别 主族 副族 副族 副族 主族 0 族 名 称 I A II A III B IV B V B VI B VII B 第VIII族 IB II B III A IV A V A VI A VII A 0 族 主族序数=最外层电子数=纵行个位数=价电子数 其余族族序数 =纵行个位数(除第VIII 族和零族外) 25 考 点 梳 理 一、元素周期表的结构 考点02 原子结构与元素性质 3、核外电子排布与族的关系 ①价电子：主族元素的价电子为该元素原子的最外层电子。如碱金属元素原子的价电子排布为ns1。副族元素的价电子与其最外层电子和次外层电子有关(镧系、锕系元素还与次次外层的f电子有关)。如铁元素的价电子排布式为3d64s2。 ②主族元素的族序数=原子的最外层电子数。同主族元素原子的价电子排布相同，价电子全部排布在ns或nsnp能级上。 主族序数 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 价电子构型 ns1 ns2 ns2np1 ns2np2 ns2np3 ns2np4 ns2np5 26 考 点 梳 理 一、元素周期表的结构 考点02 原子结构与元素性质 3、核外电子排布与族的关系 ③稀有气体元素的价电子排布为ns2np6(He为1s2)。 ④过渡元素(副族和第Ⅷ族)同一纵列原子的价电子排布基本相同。 族序数 ⅢB ⅣB … ⅦB 价电子构型 (n-1)d1ns2 (n-1)d2ns2 … (n-1)d5ns2 族序数 Ⅷ ⅠB ⅡB 价电子构型 (n-1)d6~8ns2 (n-1)d10ns1 (n-1)d10ns2 27 考 点 梳 理 一、元素周期表的结构 考点02 原子结构与元素性质 4、元素周期表的分区 按电子排布分区 按金属元素与非金属元素分区 28 考 点 梳 理 一、元素周期表的结构 考点02 原子结构与元素性质 5、各区元素原子的价层电子排布、元素的位置及类别 分区 元素位置 价层电子排布式 元素种类及性质特点 s区 IA族、ⅡA族 ns1-2 原子的核外电子最后排布在ns能级上，属于活泼金属元素(H除外)，为碱金属元素和碱土金属元素 p区 ⅢA~ⅦA族及0族 ns2np1-6(He除外) 原子的核外电子最后排布在np能级(He为s能级)上，为非金属元素和少数金属元素 d区 ⅢB~ⅦB族(镧系、锕系除外) 以及Ⅷ族 (n-1)d1-9ns1-2(Pd除外) 为过渡金属元素，原子的核外电子最后排布在(n-1)d能级上，d轨道可以不同程度地参与化学键的形成 ds区 IB族、ⅡB族 (n-1)d10ns1-2 为过渡金属元素，核外电子先填满(n-1)d能级而后再填充ns能级，由于d轨道已填满电子，因此d轨道一般不参与化学键的形成 f区 镧系和锕系 (n-2)f0-14(n-1)d0-2ns2 镧系元素化学性质相似；锕系元素化学性质相似 29 考 点 梳 理 二、元素周期律 考点02 原子结构与元素性质 1、原子半径 （1）影响原子半径大小的因素：电子的能层数和核电荷数。 （2）影响方式： 30 考 点 梳 理 二、元素周期律 考点02 原子结构与元素性质 1、原子半径 （3）微粒半径大小比较 范围 微粒半径的变化 举例 同周期(0族除外) 原子或离子半径从左到到右逐渐变小 Na＞Mg＞Al 同主族 原子或离子半径从上而下依次增大 Li＜Na＜K；Li＋＜Na＋＜K＋ 同元素 ①原子半径比其阳离子半径大 ②原子半径比其阴离子半径小 H＋＜H＜H－ 电子层结构相同离子 其核电荷数越大，离子半径越小 Al3＋＜Mg2＋＜Na＋＜F－＜O2－ 既不在同周期 又不在同主族 找与一种元素在同周期、与另一种元素在同主族的元素作参照物 如比较F、Na的原子半径，找Cl或Li作参照物：F＜Cl＜Na或F＜Li＜Na 31 考 点 梳 理 二、元素周期律 考点02 原子结构与元素性质 2、电离能 （1）定义：气态电中性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做第一电离能。 （2）意义：衡量元素的原子失去一个电子的难易程度。 第一电离能数值越小，原子越容易失去一个电子； 第一电离能数值越大，原子越难失去一个电子。 （3）变化规律 ①一般规律： 同周期：随原子序数的递增而增大； 同周期中，第一电离能最小的是第一主族的元素，最大的是稀有气体元素 第一电离能最大的元素是氦 同主族：随原子序数的递增而减小 32 考 点 梳 理 二、元素周期律 考点02 原子结构与元素性质 2、电离能 ②特例： 具有全充满、半充满及全空的电子构型的原子 稳定性较高，其电离能数值较大。 例如：第IIA族>第IIIA族； 第VA族>第VIA族 如：Be > B，Mg > Al； 如：N > O，P > S。 He Ne Ar H Li Na Be B C N O F Mg Al Si P S Cl 短周期元素的第一电离能 33 考 点 梳 理 二、元素周期律 考点02 原子结构与元素性质 3、电负性 用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小 定义 意义 元素的电负性越大，其原子在化合物中吸引电子的能力越强，表示该元素越容易接受电子，越不容易失去电子，形成阴离子的倾向越大。反之，电负性越小，相应原子在化合物中吸引电子的能力越弱，表示该元素越不不易接受电子，越容易失去电子，形成阳离子的倾向越大 34 考 点 梳 理 二、元素周期律 考点02 原子结构与元素性质 3、电负性 规律 1、一般来说，同周期元素 从左到右，元素的电负 性逐渐变大； 2、同族元素从上到下，元素的电负性逐渐变小。 3、金属元素的电负性较小，非金属元素的电负性较大。 电负性的周期性变化 35 考 点 梳 理 二、元素周期律 考点02 原子结构与元素性质 4、主族元素的周期性变化规律 项目 同周期(左→右) 同主族(上→下) 原子结构 核电荷数 逐渐增大 逐渐增大   电子层数 相同 逐渐增多   原子半径 逐渐减小 逐渐增大   离子半径 阳离子逐渐减小 阴离子逐渐减小 r(阴离子)＞r(阳离子) 逐渐增大 36 考 点 梳 理 二、元素周期律 考点02 原子结构与元素性质 4、主族元素的周期性变化规律 项目 同周期(左→右) 同主族(上→下) 性质 化合价 最高正化合价由＋1→＋7(O、F除外)负化合价＝－(8－主族序数) 相同，最高正化合价＝主族序数(O、F除外) 元素的金属性和非金属性 金属性逐渐减弱 非金属性逐渐增强 金属性逐渐增强 非金属性逐渐减弱 第一电离能 有逐渐增大的趋势 逐渐减小 电负性 逐渐增强 逐渐减弱 离子的氧化性、还原性 阳离子氧化性逐渐增强 阴离子还原性逐渐减弱 阳离子氧化性逐渐减弱 阴离子还原性逐渐增强 气态氢化物的稳定性 逐渐增强 逐渐减弱 最高价氧化物对应的水化物的酸碱性 碱性逐渐减弱 酸性逐渐增强 碱性逐渐增强 酸性逐渐减弱 37 典 例 精 讲 考点02 原子结构与元素性质 【典例02-1】若某基态原子的外围电子排布为 ，则下列说法正确的是 A．该元素位于周期表第5周期第IB族 B．该元素原子核外有5个电子层 C．该元素原子最外层共有3个电子 D．该元素原子位于s区 B 38 典 例 精 讲 考点02 原子结构与元素性质 【典例02-2】 B 39 典 例 精 讲 考点02 原子结构与元素性质 【典例02-3】M、W、X、Y、Z五种短周期非金属元素原子序数依次增大，Z为地壳中含量最高的元素，基态Y原子p轨道上的电子处于半充满状态。由五种元素组成某种电池材料的结构如图所示，下列说法正确的是 A．简单离子半径：M＜X＜Y＜Z B．氢化物沸点：X＜Y C．第一电离能：W＜X＜Z＜Y D．W的最高价氧化物对应水化物为强酸 C 40 举 一 反 三 考点02 原子结构与元素性质 【演练01】已知某微粒的核外电子排布式是1s22s22p63s23p4，下列判断错误的是 A．该元素在周期表的位置是第三周期IVA族 B．该元素最高价是+6，最低价是-2 C．该微粒原子核外有16种运动状态不同的电子 D．该微粒原子核外有5种能量不同的电子 A 41 举 一 反 三 考点02 原子结构与元素性质 【演练02】短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，基态X原子的价电子排布式可表示为nsnnpn+1，Y是地壳中含量最多的元素，Z的原子半径在短周期中最大，Y、W同主族。下列说法正确的是 A．简单离子半径：Z<Y<W B．简单气态氢化物的稳定性：X<Y<W C．元素的第一电离能：X<Y D． 的VSEPR模型为平面三角形 D 42 举 一 反 三 考点02 原子结构与元素性质 【演练03】X、Y、Z、W、R为五种短周期主族元素，原子序数依次增大。X核外电子只有一种自旋取向，X与Y能形成两种常见的化合物YX3和Y2X4，基态Z原子有两个未成对电子，W的简单离子是同周期元素中离子半径最小的，R是同周期元素中电负性最大的元素。下列说法一定正确的是 A．基态原子第一电离能：Y<Z B．简单离子半径大小：R>W>Y>Z>X C．实验室可通过电解熔融W2Z3获得W单质 D．R原子最高能层所对应的最高能级电子云轮廓形状为球形 C 43 $$