专题01 原子结构与元素性质(考题猜想）(4大题型)-2024-2025学年高二化学下学期期中考点大串讲（苏教版2019选择性必修2）

专题01 原子结构与元素性质 题型一 原子核外电子排布原理及表示方法 题型二 原子核外电子排布和元素周期表 题型三 电离能和电负性及应用 题型四 元素的推断 ◆题型一 原子核外电子排布原理及表示方法 【例1-1】下列说法错误的是(　　) A．ns电子的能量可能低于(n－1)p电子的能量 B．6C的电子排布式为1s22s22p，违反了洪特规则 C．电子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原理 D．电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了泡利不相容原理 答案　A 解析　电子的能量与电子层、能级有关，ns电子的能量一定高于(n－1)p电子的能量，A错误；根据洪特规则知，2p轨道上的两个电子应排在两个不同轨道上，B正确；根据能量最低原理知，电子先排能量低的轨道，后排能量高的轨道，故应先排4s轨道，即21Sc的电子排布式应为1s22s22p63s23p63d14s2，C正确；根据泡利不相容原理知，3p轨道最多容纳6个电子，D正确。 【例1-2】按要求填空。 (1)下列微粒基态的电子排布中未成对电子数最多的是________(填字母)。 a．N3－　　b．Fe3＋　　c．Cu　　d．Cr　　e．C (2)与铜同周期的所有元素的基态原子中，未成对电子数与铜原子相同的元素有________种。 (3)基态铬原子的外围电子排布式是________________________，这样排布使整个体系能量降低，原因是_____________________________________________________________。 (4)基态砷原子的外围电子排布式为____________，其原子核外有________个电子层，________个原子轨道，其原子轨道达到全充满状态的个数是________，与其同周期元素基态原子与砷原子未成对电子数相同的元素还有________种。 (5)短周期元素中，原子处于基态时具有1个未成对电子的元素共有________种。 答案　(1)d　(2)4　(3)3d54s1　3d轨道和4s轨道上的电子均为半充满稳定结构 (4)4s24p3　4　18　15　2　(5)7 解析　(1)N3－、Fe3＋、Cu、Cr、C的基态原子或离子的外围电子排布式分别为2s22p6、3d5、3d104s1、3d54s1、2s22p2，未成对电子数分别为0个、5个、1个、6个、2个，基态Cr原子的未成对电子数目最多。(2)铜元素基态原子的外围电子排布式为3d104s1，有1个未成对电子，Cu位于第4周期，第4周期元素基态原子未成对电子数为1的原子，外围电子排布式为4s1、3d14s2、3d104s1、4s24p1、4s24p5，故除Cu外还有4种。(3)铬的原子序数为24，铬原子的外围电子排布式为3d54s1，3d和4s轨道上的电子均为半充满状态时，原子能量最低。(4)砷的原子序数为33，基态砷原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，外围电子排布式为4s24p3，共有4个电子层18个原子轨道，原子轨道达到全充满状态的个数为15。基态砷原子核外有3个未成对电子，第4周期元素基态原子未成对电子数为3的外围电子排布式为3d34s2、3d74s2、4s24p3，除砷外，还有2种元素。(5)短周期元素中，原子处于基态时具有1个未成对电子，其外围电子排布应为ns1、ns2np1、ns2np5。在1到18号元素中，有H(1s1)、Li(1s22s1)、B(1s22s22p1)、F(1s22s22p5)、Na(1s22s22p63s1)、Al(1s22s22p63s23p1)、Cl(1s22s22p63s23p5)共7种元素。 【解题要点】 (1)简单离子电子排布式的书写 先写原子的电子排布式，然后根据得失电子情况，将原子的电子排布式改为离子的电子排布式。例如：O2－的电子排布式，先写O原子的电子排布式，为1s22s22p4，再得2个电子得到O2－的电子排布式，为1s22s22p6。Fe3＋的电子排布式，先写Fe原子的电子排布式，为[Ar]3d64s2，再失去3个电子(由外层向内层依次失去电子)得到Fe3＋的电子排布式，为[Ar]3d5。 (2)外围电子排布式的书写 ①主族元素原子最外层电子排布式即为外围电子排布式。如钙的外围电子排布式为4s2，溴的外围电子排布式为4s24p5。 ②第4周期的过渡元素原子次外层电子常常参与成键，其外围电子包括3d轨道上的电子。如铬的外围电子排布式为3d54s1，铜的外围电子排布式为3d104s1。 (3)电子式、原子结构示意图、电子排布式、外围电子排布式、轨道表示式均能反映原子结构，其中轨道表示式不仅能表示出原子的核外电子排布的电子层、能级和原子轨道，还能表示出这些电子的自旋状态，对电子运动状态四个方面都进行了描述，最为详尽。 (4)元素基态原子中未成对电子数目的判断： ①ⅠA、ⅢA、ⅦA族→1个未成对电子，ⅣA、ⅥA族→2个未成对电子，ⅤA族→3个未成对电子(主族元素原子中未成对电子数最多)，ⅡA族、0族→不含未成对电子。 ②1～36号元素基态原子中，含未成对电子数最多的为24Cr(外围电子排布式为3d54s1)，共有6个未成对电子。 【变式1-1】下列说法或有关化学用语的表达正确的是(　　) A．能级能量大小关系：4f>5d B．基态铜原子(29Cu)的外围电子排布式：3d104s1 C．基态Ca原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64p2 D．Na＋的轨道表示式： 答案　B 解析　根据构造原理，能级能量大小关系为4f<5d，A错误；Cu是29号元素，核外电子排布式为[Ar]3d104s1，其外围电子排布式为3d104s1，B正确；基态Ca元素原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s2，C错误；根据泡利不相容原理，Na＋的轨道表示式：，D错误。 【变式1-2】下列电子排布式或轨道表示式书写正确的是(　　) A．O原子的轨道表示式： B．K原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d1 C．Cr原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d44s2 D．Br－的电子排布式：[Ar]3d104s24p6 答案　D 解析　根据洪特规则，O原子的轨道表示式为，A错误；K是19号元素，K原子的电子排布式应为1s22s22p63s23p64s1，B错误；根据洪特规则，Cr原子的电子排布式应为1s22s22p63s23p63d54s1，C错误。 【变式1-3】按要求写出电子排布式、原子结构示意图或轨道表示式。 (1)基态Ni原子的电子排布式：_____________________________________________________。 (2)基态Cu＋的电子排布式：________________________________________________________。 (3)基态P原子的外围电子排布式：__________________________________________________。 (4)基态Fe原子结构示意图：_______________________________________________________。 (5)基态35Cl原子的轨道表示式：___________________________________________________。 答案　(1)1s22s22p63s23p63d84s2(或[Ar]3d84s2) (2)1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10)　(3)3s23p3 (4)　(5) 解析　(1)Ni的原子序数为28，基态Ni原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2。(2)基态Cu原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，失去1个电子所得Cu＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10。(3)P原子最外层为第3电子层，且有5个电子，所以其基态原子外围电子排布式为3s23p3。(4)基态Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，原子结构示意图为。(5)基态35Cl原子的电子排布式为1s22s22p63s23p5，轨道表示式为。 ◆题型二 原子核外电子排布和元素周期表 【例2-1】下列关于元素周期表和元素周期律的说法正确的是(　　) A．元素周期表中的d区、ds区全部是金属元素 B．第4周期的金属元素从左到右元素的金属性依次减弱 C．基态原子最外层电子排布为ns1的元素均在ⅠA族或ⅠB族 D．元素周期表最右侧稀有气体元素的基态原子，最外层的电子排布均为ns2np6 答案　A 解析　元素周期表中的d区、ds区全部是过渡金属元素，A正确；第4周期的主族元素从左到右，元素的金属性依次减弱，B错误；基态原子最外层电子排布为ns1的元素不一定在ⅠA族或ⅠB族，如Cr位于ⅥB族，基态Cr原子的电子排布式为[Ar]3d54s1，C错误；元素周期表最右侧稀有气体元素的基态原子，最外层的电子排布不一定为ns2np6，He为1s2，D错误。 【例2-2】某元素原子最外层只有1个电子，最高电子层n＝4。 (1)符合上述条件的元素，可以有________种；原子序数分别为________。 (2)写出相应元素原子的电子排布式，并指出在周期表中的位置 _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________。 答案　(1)3　19、24、29　(2)K：[Ar]4s1，第4周期ⅠA族；Cr：[Ar]3d54s1，第4周期ⅥB族；Cu：[Ar]3d104s1，第4周期ⅠB族 解析　(1)题给元素原子最高电子层n＝4，最外层只有一个电子，则该电子在4s轨道上，所以最外层电子排布式为4s1。次外层：当最外层已经填入电子时，次外层的3s和3p应已充满；而3d轨道的电子数可为0、5、10。这三种情况的原子序数分别为19、24和29，即K、Cr和Cu三种元素。 【解题要点】 (1)外围电子不一定是最外层电子，只有主族元素的外围电子才是最外层电子。对于过渡元素还包括部分内层电子。 (2)元素的外围电子数不一定等于其所在族的族序数，对主族元素成立，部分过渡元素不成立。 (3)同一族元素的外围电子排布不一定相同，如He和Ne等。 (4)根据原子结构特征判断元素在元素周期表中的位置 元素的分区 【变式2-1】下列关于原子结构及元素周期表的说法错误的是(　　) A．已知某元素＋3价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，该元素位于周期表中的ds区 B．第3、4周期同主族元素的原子序数相差8或18 C．第4周期ⅡA族与ⅢA族元素的原子序数相差11 D．基态原子3d轨道上有5个电子的元素位于ⅥB族或ⅦB族 答案　A 解析　ⅡA族的镁和钙原子序数之差为8，ⅢA族的铝和镓原子序数之差为18，所以第3、4周期同主族元素的原子序数相差8或18，B正确；第4周期ⅡA族与ⅢA族元素相隔10种过渡金属元素，所以它们的原子序数相差11，C正确；基态原子3d轨道上有5个电子的元素，位于ⅥB族(3d54s1)或ⅦB族(3d54s2)，分别为铬元素和锰元素，D正确。 【变式2-2】下列说法正确的是(　　) A．3p能级有一个空轨道的基态原子和4p能级有两个未成对电子的基态原子一定属于同一族 B．基态原子核外电子全部在s能级上的有4种 C．最外层电子排布为ns2的元素都属于s区 D．最高正化合价与最低负化合价代数和为4的短周期元素的最高能级为2p 答案　B 解析　3p能级有一个空轨道(3p2)的基态原子和4p能级有两个未成对电子(4p2或4p4)的基态原子不一定属于同一族，例如Si和Se不是同一族元素，A错误；基态原子核外电子全部在s能级上的有4种，即H、He、Li、Be，B正确；最外层电子排布为ns2的元素不一定都属于s区，例如Zn位于ds区，C错误；最高正化合价与最低负化合价代数和为4的短周期元素是S，其最高能级为3p，D错误。 【变式2-3】下列关于原子核外电子排布与元素在周期表中位置关系的叙述正确的是(　　) A．基态原子核外N电子层上只有一个电子的元素一定是第ⅠA或ⅠB族元素 B．原子核外外围电子排布式为(n－1)d6～8ns2的元素都是副族元素 C．基态原子的p能级上半充满的元素一定位于p区 D．基态原子核外外围电子排布式为(n－1)dxnsy的元素的族序数一定为x＋y 答案　C 解析　基态原子核外N电子层上只有一个电子的元素，可能是钾元素，也可能是铬元素或铜元素，A项错误；原子核外外围电子排布式为(n－1)d6～8ns2的元素是第Ⅷ族元素，不是副族元素，B项错误；基态原子的p能级上半充满的元素，其基态原子核外外围电子排布式为ns2np3，则该元素一定属于p区元素，C项正确；基态原子核外外围电子排布式为(n－1)dxnsy的元素的族序数可能为x＋y(x＋y≤7)，也可能为8(8≤x＋y≤10)，还可能为y(x＝10)，D项错误。 ◆题型三 电离能和电负性及应用 【例3-1】下列选项中的各组元素(从左到右)同时满足下列三个条件的是(　　) ①原子半径依次减小　②第一电离能逐渐升高　③电负性逐渐增大 A．Na、Mg、Al B．C、O、N C．Li、Na、K D．I、Cl、F 答案　D 解析　Na、Mg、Al为同周期元素，同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐减小，电负性逐渐增大，Mg原子的3p轨道处于全空状态，故Mg的第一电离能大于Al的第一电离能，A项错误；C、O、N为同周期元素，同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐减小，故原子半径：N>O，B项错误；同主族元素从上到下，原子半径逐渐增大，故Li、Na、K的原子半径逐渐增大，C项错误；I、Cl、F是同主族元素，同主族元素从下到上，原子半径逐渐减小，第一电离能逐渐升高，电负性逐渐增大，D项正确。 【例3-2】下列各组元素性质的叙述中，正确的是(　　) A．第一电离能：C<O<N<F B．电负性：C<O<N<F C．最高正化合价：C<N<O<F D．原子半径：O>F>Na>Mg 答案　A 解析　同周期元素从左到右，电负性依次增大，电负性：C<N<O<F，B错误；F元素没有正化合价，O元素没有最高正价，C错误；电子层数越多原子半径越大，电子层数相同，核电荷数越多原子半径越小，原子半径：Na>Mg>O>F，D错误。 【解题要点】 (1)电离能数值的大小主要取决于原子的核电荷数、原子半径及原子的核外电子排布。 (2)元素电离能的应用 ①根据电离能数据，确定元素原子核外电子的排布。如Li：I1≪I2<I3，表明Li原子核外的三个电子排布在两个电子层上(K、L电子层)，且最外层上只有一个电子。 ②根据电离能数据，确定元素在化合物中的化合价。如K：I1≪I2<I3，表明K原子易失去一个电子形成＋1价阳离子。 ③判断元素的金属性、非金属性强弱：I1越大，元素的非金属性越强；I1越小，元素的金属性越强。 (3)电负性及其应用易错易混 ①不能把电负性1.8作为划分金属和非金属的绝对标准。 ②不是所有电负性差值大于1.7的元素间都形成离子键，电负性差值小于1.7的元素间都形成共价键，如Na的电负性为0.9，H的电负性是2.1，F的电负性是4.0，Na与H的电负性差值为1.2，NaH中存在离子键，H与F的电负性差值为1.9，而HF中存在共价键。 【变式3-1】下列有关元素周期表和周期律的说法正确的是(　　) A．p区所有元素，电子最后填入的能级均为p能级 B．第2周期元素，第一电离能介于B和N之间的元素有1种 C．第14列元素形成化合物种类最多 D．同一周期，ⅡA族元素电负性大于ⅢA族元素 答案　C 解析　He是第1周期0族元素，属于周期表p区，核外电子排布式为1s2，A错误；同周期元素从左至右第一电离能呈增大趋势，但Be和N原子第一电离能高于相邻元素，则第2周期元素中第一电离能介于B和N之间的元素有Be、C、O，共3种，B错误；周期表第14列为ⅣA族，含碳元素，形成化合物种类最多，C正确；同一周期，ⅡA族元素电负性小于ⅢA族元素，D错误。 【变式3-2】X和Y是原子序数大于4的短周期元素，Xm＋和Yn－两种离子的核外电子排布相同，下列说法正确的是(　　) A．X的原子半径比Y小 B．X和Y的核电荷数之差为m－n C．电负性：X>Y D．第一电离能：X<Y 答案　D 解析　由题干信息可知，X处于Y的下一周期，原子核外电子层数越多，原子半径越大，所以原子半径：X>Y，A错误；Xm＋和Yn－两种离子的核外电子排布相同，则两种离子核外电子数相等，假设X的核电荷数为a，Y的核电荷数为b，则a－m＝b＋n，所以a－b＝m＋n，B错误；X比Y更易失电子，所以元素的电负性：X<Y，C错误。 【变式3-3】下列四种元素的基态原子的电子排布式如下： ①1s22s22p63s23p4　②1s22s22p63s23p3　③1s22s22p3　④1s22s22p5，则下列有关比较正确的是(　　) A．第一电离能：④＞③＞②＞① B．原子半径：④＞③＞②＞① C．电负性：④＞②＞①＞③ D．最高正化合价：④＞③＝②＞① 答案　A 解析　由四种元素基态原子的电子排布式可知，①是S元素、②是P元素、③是N元素、④是F元素。同周期主族元素自左而右第一电离能呈增大趋势，故第一电离能：N＜F，但P元素原子的3p能级为半充满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，所以第一电离能：S＜P，同主族元素自上而下第一电离能逐渐降低，所以第一电离能：N＞P，第一电离能：S＜P＜N＜F，即④＞③＞②＞①，故A正确；同周期主族元素自左而右原子半径逐渐减小，所以原子半径：P＞S、N＞F，电子层数越多原子半径越大，故原子半径：P＞S＞N＞F，即②＞①＞③＞④，故B错误；同周期主族元素自左而右电负性逐渐增大，所以电负性：P＜S、N＜F，同主族元素自上而下电负性逐渐减小，所以电负性：P＜N，N元素的非金属性比S元素强，故电负性：F>N>S>P，即④>③>①>②，故C错误；F元素没有正化合价，所以最高正化合价：①＞②＝③，故D错误。 ◆题型四 元素的推断 【例4-1】下表为元素周期表前四周期的一部分，下列有关R、W、X、Y、Z五种元素的叙述中正确的是(　　) A．W元素的第一电离能小于Y元素的第一电离能 B．Y、Z的阴离子电子层结构都与R原子的相同 C．p能级未成对电子最多的是W元素 D．Z元素是电负性最大的元素 答案　C 解析　根据五种元素所处位置，X、W、Y、R、Z五种元素分别为：F、P、S、Ar、Br。P元素的第一电离能比S元素的第一电离能要略大，Z的阴离子比R原子多一个电子层，A、B项错误。W元素的p能级上有3个未成对的电子，C项正确；X是所有元素中电负性最大的元素，D项错误。 【例4-2】X、Y、Z、M、W为原子序数依次增大的5种短周期元素。X的质子总数与电子层数相同，Y、Z、M同周期且相邻，W原子核外电子数是M原子最外层电子数的2倍。Z与其同主族的短周期元素可形成常见气体甲。X、Y、Z 3种元素可形成化合物乙。下列说法不正确的是(　　) A．原子半径：W>Y>Z>M>X B．化合物乙是一种酸 C．电负性：M>Z>Y>W D．X分别与Y、Z、M、W形成的常见化合物中，稳定性最好的是XM 答案　B 解析　X、Y、Z、M、W为原子序数依次增大的5种短周期元素，其中X的质子总数与电子层数相同，说明X为H，Z与其同主族的短周期元素可形成常见的气体甲，可知Z为O，Y、Z、M同周期且相邻，因此Y为N，M为F，W原子核外电子数是M原子最外层电子数的2倍，所以W为Si，综上X为H，Y为N，Z为O，M为F，W为Si，甲为SO2，X、Y、Z 3种元素形成化合物乙，乙为HNO3、NH4NO3等，据此判断。 【解题要点】 1．元素推断的一般思路 2．推断元素的常用方法 (1)利用元素原子或离子的核外电子排布推断 要注意一些元素原子核外电子排布的特殊性，如前18号元素中： ①族序数等于周期序数的元素：H、Be、Al。 ②族序数等于周期序数两倍的元素：C、S。 ③族序数等于周期序数三倍的元素：O。 ④周期序数等于族序数两倍的元素：Li。 ⑤周期序数等于族序数三倍的元素：Na。 ⑥第四周期元素中未成对电子数最多的元素是Cr。 (2)利用元素的特殊性质推断 ①最高正价与最低负价代数和为零的短周期元素：H、C、Si。 ②最高正价是最低负价绝对值三倍的短周期元素：S。 ③除H外，原子半径最小的主族元素：F。 ④第一电离能最大的主族元素：F；第一电离能最小的主族元素：Cs(放射性元素除外)。 ⑤电负性最小的主族元素：Cs(0．7)(放射性元素除外)；电负性最大的主族元素：F(4．0)。 ⑥同主族相邻两种元素的原子序数若具有2倍关系，则两种元素为O和S。 【变式4-1】短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，基态X原子的电子总数是其最高能级电子数的2倍，Z可与X形成淡黄色化合物Z2X2，Y、W最外层电子数相同。下列说法正确的是(　　) A．第一电离能：W＞X＞Y＞Z B．简单离子的还原性：Y＞X＞W C．简单离子的半径：W＞X＞Y＞Z D．氢化物水溶液的酸性：Y＞W 答案　C 解析　根据短周期主族元素Z与X形成淡黄色化合物Z2X2，结合所学元素化合物知识推断Z2X2是Na2O2，则X是O元素，Z是Na元素。基态O原子的核外电子排布式是1s22s22p4，电子总数是8，最高能级电子数是4，符合题意。再根据Y、W最外层电子数相同，且主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，可以判断Y、W分别是F元素、Cl元素。同主族元素从上到下，第一电离能逐渐减小，同周期元素从左到右，第一电离能呈增大趋势，故第一电离能：F＞Cl，F＞O，A项错误；元素电负性由大到小的顺序是F、O、Cl，则单质得电子能力由强到弱的顺序也是F、O、Cl，因此简单离子的还原性由强到弱的顺序是Cl、O、F，B项错误；O、F、Na、Cl对应的简单离子中，Cl－电子层数最多，半径最大，O、F、Na对应的简单离子电子层数相同，原子序数越大，半径越小，故简单离子半径由大到小的顺序是Cl、O、F、Na，C项正确；F、Cl对应的氢化物分别是HF和HCl，HCl是强酸，HF是弱酸，D项错误。 【变式4-2】元素周期表对化学学科的发展起到了至关重要的作用，如图是元素周期表短周期的一部分，下列说法正确的是(　　) A．图中四种元素电负性最大的是X B．第一电离能大小：Y>W C．Y原子的外围电子排布式为1s22s22p63s23p4 D．Z单质与X的简单氢化物能发生置换反应 答案　D 解析　由图可知，X、Z、W、Y分别为氧、氟、磷、硫元素。图中四种元素电负性最大的是Z，A错误；第一电离能大小：Y<W，B错误；Y原子的外围电子排布式为3s23p4，C错误；氟单质与X的简单氢化物水发生置换反应生成氧气和HF，D正确。 【变式4-3】已知X、Y、Z、W、R是元素周期表前四周期中原子序数依次增大的常见元素，相关信息如下表： 元素 相关信息 X 元素原子的核外p电子数比s电子数少1 Y 地壳中含量最多的元素 Z 第一电离能至第四电离能分别是I1＝578 kJ·mol－1，I2＝1 817 kJ·mol－1，I3＝2 745 kJ·mol－1，I4＝11 575 kJ·mol－1 W 前四周期中电负性最小的元素 R 在周期表的第十一列 下列说法错误的是(　　) A．X基态原子中能量最高的电子，其电子云在空间有3个伸展方向 B．与Z元素成“对角线”规则的元素G的最高价氧化物对应的水化物具有两性，该两性物质与强碱反应的离子方程式为Be(OH)2＋2OH－===BeO＋2H2O C．X、Y、Z元素均位于元素周期表的p区，R元素位于元素周期表的ds区 D．五种元素中W元素的第一电离能最小，Y元素的电负性最大 答案　B 解析　由题给信息分析可知X、Y、Z、W、R分别为N、O、Al、K、Cu。X为N元素，基态原子中能量最高的电子处于2p能级，其电子云在空间有3个伸展方向，A正确；与Al元素成“对角线”规则的元素Be的最高价氧化物的水化物具有两性，该两性物质与强碱反应的离子方程式为Be(OH)2＋2OH－===BeO＋2H2O，B错误；N、O、Al均位于元素周期表的p区，Cu位于元素周期表的ds区，C正确；根据电离能、电负性变化规律，五种元素中K元素的第一电离能最小，O元素的电负性最大，D正确。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题01 原子结构与元素性质 题型一 原子核外电子排布原理及表示方法 题型二 原子核外电子排布和元素周期表 题型三 电离能和电负性及应用 题型四 元素的推断 ◆题型一 原子核外电子排布原理及表示方法 【例1-1】下列说法错误的是(　　) A．ns电子的能量可能低于(n－1)p电子的能量 B．6C的电子排布式为1s22s22p，违反了洪特规则 C．电子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原理 D．电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了泡利不相容原理 【例1-2】按要求填空。 (1)下列微粒基态的电子排布中未成对电子数最多的是________(填字母)。 a．N3－　　b．Fe3＋　　c．Cu　　d．Cr　　e．C (2)与铜同周期的所有元素的基态原子中，未成对电子数与铜原子相同的元素有________种。 (3)基态铬原子的外围电子排布式是________________________，这样排布使整个体系能量降低，原因是_____________________________________________________________。 (4)基态砷原子的外围电子排布式为____________，其原子核外有________个电子层，________个原子轨道，其原子轨道达到全充满状态的个数是________，与其同周期元素基态原子与砷原子未成对电子数相同的元素还有________种。 (5)短周期元素中，原子处于基态时具有1个未成对电子的元素共有________种。 【解题要点】 (1)简单离子电子排布式的书写 先写原子的电子排布式，然后根据得失电子情况，将原子的电子排布式改为离子的电子排布式。例如：O2－的电子排布式，先写O原子的电子排布式，为1s22s22p4，再得2个电子得到O2－的电子排布式，为1s22s22p6。Fe3＋的电子排布式，先写Fe原子的电子排布式，为[Ar]3d64s2，再失去3个电子(由外层向内层依次失去电子)得到Fe3＋的电子排布式，为[Ar]3d5。 (2)外围电子排布式的书写 ①主族元素原子最外层电子排布式即为外围电子排布式。如钙的外围电子排布式为4s2，溴的外围电子排布式为4s24p5。 ②第4周期的过渡元素原子次外层电子常常参与成键，其外围电子包括3d轨道上的电子。如铬的外围电子排布式为3d54s1，铜的外围电子排布式为3d104s1。 (3)电子式、原子结构示意图、电子排布式、外围电子排布式、轨道表示式均能反映原子结构，其中轨道表示式不仅能表示出原子的核外电子排布的电子层、能级和原子轨道，还能表示出这些电子的自旋状态，对电子运动状态四个方面都进行了描述，最为详尽。 (4)元素基态原子中未成对电子数目的判断： ①ⅠA、ⅢA、ⅦA族→1个未成对电子，ⅣA、ⅥA族→2个未成对电子，ⅤA族→3个未成对电子(主族元素原子中未成对电子数最多)，ⅡA族、0族→不含未成对电子。 ②1～36号元素基态原子中，含未成对电子数最多的为24Cr(外围电子排布式为3d54s1)，共有6个未成对电子。 【变式1-1】下列说法或有关化学用语的表达正确的是(　　) A．能级能量大小关系：4f>5d B．基态铜原子(29Cu)的外围电子排布式：3d104s1 C．基态Ca原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64p2 D．Na＋的轨道表示式： 【变式1-2】下列电子排布式或轨道表示式书写正确的是(　　) A．O原子的轨道表示式： B．K原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d1 C．Cr原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d44s2 D．Br－的电子排布式：[Ar]3d104s24p6 【变式1-3】按要求写出电子排布式、原子结构示意图或轨道表示式。 (1)基态Ni原子的电子排布式：_____________________________________________________。 (2)基态Cu＋的电子排布式：________________________________________________________。 (3)基态P原子的外围电子排布式：__________________________________________________。 (4)基态Fe原子结构示意图：_______________________________________________________。 (5)基态35Cl原子的轨道表示式：___________________________________________________。 ◆题型二 原子核外电子排布和元素周期表 【例2-1】下列关于元素周期表和元素周期律的说法正确的是(　　) A．元素周期表中的d区、ds区全部是金属元素 B．第4周期的金属元素从左到右元素的金属性依次减弱 C．基态原子最外层电子排布为ns1的元素均在ⅠA族或ⅠB族 D．元素周期表最右侧稀有气体元素的基态原子，最外层的电子排布均为ns2np6 【例2-2】某元素原子最外层只有1个电子，最高电子层n＝4。 (1)符合上述条件的元素，可以有________种；原子序数分别为________。 (2)写出相应元素原子的电子排布式，并指出在周期表中的位置 _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________。 【解题要点】 (1)外围电子不一定是最外层电子，只有主族元素的外围电子才是最外层电子。对于过渡元素还包括部分内层电子。 (2)元素的外围电子数不一定等于其所在族的族序数，对主族元素成立，部分过渡元素不成立。 (3)同一族元素的外围电子排布不一定相同，如He和Ne等。 (4)根据原子结构特征判断元素在元素周期表中的位置 元素的分区 【变式2-1】下列关于原子结构及元素周期表的说法错误的是(　　) A．已知某元素＋3价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，该元素位于周期表中的ds区 B．第3、4周期同主族元素的原子序数相差8或18 C．第4周期ⅡA族与ⅢA族元素的原子序数相差11 D．基态原子3d轨道上有5个电子的元素位于ⅥB族或ⅦB族 【变式2-2】下列说法正确的是(　　) A．3p能级有一个空轨道的基态原子和4p能级有两个未成对电子的基态原子一定属于同一族 B．基态原子核外电子全部在s能级上的有4种 C．最外层电子排布为ns2的元素都属于s区 D．最高正化合价与最低负化合价代数和为4的短周期元素的最高能级为2p 【变式2-3】下列关于原子核外电子排布与元素在周期表中位置关系的叙述正确的是(　　) A．基态原子核外N电子层上只有一个电子的元素一定是第ⅠA或ⅠB族元素 B．原子核外外围电子排布式为(n－1)d6～8ns2的元素都是副族元素 C．基态原子的p能级上半充满的元素一定位于p区 D．基态原子核外外围电子排布式为(n－1)dxnsy的元素的族序数一定为x＋y ◆题型三 电离能和电负性及应用 【例3-1】下列选项中的各组元素(从左到右)同时满足下列三个条件的是(　　) ①原子半径依次减小　②第一电离能逐渐升高　③电负性逐渐增大 A．Na、Mg、Al B．C、O、N C．Li、Na、K D．I、Cl、F 【例3-2】下列各组元素性质的叙述中，正确的是(　　) A．第一电离能：C<O<N<F B．电负性：C<O<N<F C．最高正化合价：C<N<O<F D．原子半径：O>F>Na>Mg 【解题要点】 (1)电离能数值的大小主要取决于原子的核电荷数、原子半径及原子的核外电子排布。 (2)元素电离能的应用 ①根据电离能数据，确定元素原子核外电子的排布。如Li：I1≪I2<I3，表明Li原子核外的三个电子排布在两个电子层上(K、L电子层)，且最外层上只有一个电子。 ②根据电离能数据，确定元素在化合物中的化合价。如K：I1≪I2<I3，表明K原子易失去一个电子形成＋1价阳离子。 ③判断元素的金属性、非金属性强弱：I1越大，元素的非金属性越强；I1越小，元素的金属性越强。 (3)电负性及其应用易错易混 ①不能把电负性1.8作为划分金属和非金属的绝对标准。 ②不是所有电负性差值大于1.7的元素间都形成离子键，电负性差值小于1.7的元素间都形成共价键，如Na的电负性为0.9，H的电负性是2.1，F的电负性是4.0，Na与H的电负性差值为1.2，NaH中存在离子键，H与F的电负性差值为1.9，而HF中存在共价键。 【变式3-1】下列有关元素周期表和周期律的说法正确的是(　　) A．p区所有元素，电子最后填入的能级均为p能级 B．第2周期元素，第一电离能介于B和N之间的元素有1种 C．第14列元素形成化合物种类最多 D．同一周期，ⅡA族元素电负性大于ⅢA族元素 【变式3-2】X和Y是原子序数大于4的短周期元素，Xm＋和Yn－两种离子的核外电子排布相同，下列说法正确的是(　　) A．X的原子半径比Y小 B．X和Y的核电荷数之差为m－n C．电负性：X>Y D．第一电离能：X<Y 【变式3-3】下列四种元素的基态原子的电子排布式如下： ①1s22s22p63s23p4　②1s22s22p63s23p3　③1s22s22p3　④1s22s22p5，则下列有关比较正确的是(　　) A．第一电离能：④＞③＞②＞① B．原子半径：④＞③＞②＞① C．电负性：④＞②＞①＞③ D．最高正化合价：④＞③＝②＞① ◆题型四 元素的推断 【例4-1】下表为元素周期表前四周期的一部分，下列有关R、W、X、Y、Z五种元素的叙述中正确的是(　　) A．W元素的第一电离能小于Y元素的第一电离能 B．Y、Z的阴离子电子层结构都与R原子的相同 C．p能级未成对电子最多的是W元素 D．Z元素是电负性最大的元素 【例4-2】X、Y、Z、M、W为原子序数依次增大的5种短周期元素。X的质子总数与电子层数相同，Y、Z、M同周期且相邻，W原子核外电子数是M原子最外层电子数的2倍。Z与其同主族的短周期元素可形成常见气体甲。X、Y、Z 3种元素可形成化合物乙。下列说法不正确的是(　　) A．原子半径：W>Y>Z>M>X B．化合物乙是一种酸 C．电负性：M>Z>Y>W D．X分别与Y、Z、M、W形成的常见化合物中，稳定性最好的是XM 【解题要点】 1．元素推断的一般思路 2．推断元素的常用方法 (1)利用元素原子或离子的核外电子排布推断 要注意一些元素原子核外电子排布的特殊性，如前18号元素中： ①族序数等于周期序数的元素：H、Be、Al。 ②族序数等于周期序数两倍的元素：C、S。 ③族序数等于周期序数三倍的元素：O。 ④周期序数等于族序数两倍的元素：Li。 ⑤周期序数等于族序数三倍的元素：Na。 ⑥第四周期元素中未成对电子数最多的元素是Cr。 (2)利用元素的特殊性质推断 ①最高正价与最低负价代数和为零的短周期元素：H、C、Si。 ②最高正价是最低负价绝对值三倍的短周期元素：S。 ③除H外，原子半径最小的主族元素：F。 ④第一电离能最大的主族元素：F；第一电离能最小的主族元素：Cs(放射性元素除外)。 ⑤电负性最小的主族元素：Cs(0．7)(放射性元素除外)；电负性最大的主族元素：F(4．0)。 ⑥同主族相邻两种元素的原子序数若具有2倍关系，则两种元素为O和S。 【变式4-1】短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，基态X原子的电子总数是其最高能级电子数的2倍，Z可与X形成淡黄色化合物Z2X2，Y、W最外层电子数相同。下列说法正确的是(　　) A．第一电离能：W＞X＞Y＞Z B．简单离子的还原性：Y＞X＞W C．简单离子的半径：W＞X＞Y＞Z D．氢化物水溶液的酸性：Y＞W 【变式4-2】元素周期表对化学学科的发展起到了至关重要的作用，如图是元素周期表短周期的一部分，下列说法正确的是(　　) A．图中四种元素电负性最大的是X B．第一电离能大小：Y>W C．Y原子的外围电子排布式为1s22s22p63s23p4 D．Z单质与X的简单氢化物能发生置换反应 【变式4-3】已知X、Y、Z、W、R是元素周期表前四周期中原子序数依次增大的常见元素，相关信息如下表： 元素 相关信息 X 元素原子的核外p电子数比s电子数少1 Y 地壳中含量最多的元素 Z 第一电离能至第四电离能分别是I1＝578 kJ·mol－1，I2＝1 817 kJ·mol－1，I3＝2 745 kJ·mol－1，I4＝11 575 kJ·mol－1 W 前四周期中电负性最小的元素 R 在周期表的第十一列 下列说法错误的是(　　) A．X基态原子中能量最高的电子，其电子云在空间有3个伸展方向 B．与Z元素成“对角线”规则的元素G的最高价氧化物对应的水化物具有两性，该两性物质与强碱反应的离子方程式为Be(OH)2＋2OH－===BeO＋2H2O C．X、Y、Z元素均位于元素周期表的p区，R元素位于元素周期表的ds区 D．五种元素中W元素的第一电离能最小，Y元素的电负性最大 1 学科网（北京）股份有限公司 $$