第1章 原子结构与性质（复习讲义）化学沪科版选择性必修2

第一章 原子结构与性质 复习讲义 复习目标 1．结合有关数据和实验事实认识原子结构、元素性质呈周期性变化的规律，构建元素周期律。 2．知道元素周期表的结构，以第三周期的钠、镁、铝、硅、磷、硫、氯，以及碱金属和卤族元素为例，了解同周期和主族元素性质的递变规律。 3．认识元素的原子半径、第一电离能、电负性等元素性质的周期性变化，知道原子核外电子排布呈现周期性变化是导致元素性质周期性变化的原因。 4．知道元素周期表中分区、周期和族的元素原子核外电子排布特征，了解元素周期律(表)的应用价值。 重点和难点 重点：能层与能级、原子轨道与电子云、光谱的概念及应用、多电子原子核外电子的排布原理及表示方法、元素周期律及应用。 难点：电子云、原子轨道、电子越低状态概念等的理解及应用、原子核外电子排布规则及应用。 █知识点一 玻尔原子结构模型和原子光谱 1．原子结构模型的演变 道尔顿模型（英国约翰·道尔顿—1803年）→葡萄干面包模型（英国约瑟夫·约翰·汤姆森—1904年）→行星（有核）模型（英国卢瑟福—1911年）→原子模型（丹麦玻尔—1913年）→现代电子云模型（奥地利薛定谔—1926～1935年）。 2．玻尔的原子结构模型 （1）主要观点： ①原子中的电子只能在某些确定半径的圆周轨道上运绕原子核运动，这些轨道称为定态轨道； ②在不同定态轨道上运动的电子具有不同的能量（E），而且能量是量子化的，即轨道能量是“一份一份”地增加或减少的。轨道能量与n值有关。n的取值为正整数1、2、3、......、∞，n值越小，电子离核越近；反之能量就越高。 ③电子在不同能量的两个轨道之间发生跃迁时，才会辐射或吸收能量。如果电子从高能量的轨道跃回低能量轨道，就会以光的形式释放出这些能量，光辐射的波长（λ）与两个轨道的能量差（ΔE）有关。 （2）玻尔模型的局限性： ①保留了经典粒子的概念，仍把电子的运动看作经典力学描述下的轨道运动。科学家研究发现，微观粒子既具有波动性又具有粒子性，他的运动速度和空间位置无法同时准确测量，描述宏观物体的经典力学方法不适用于描述微观粒子。 ②对稍微复杂一点的原子（多电子原子）如氦原子，就无法解释他的光谱现象。 （3）基态和激发态： ①基态：原子能量处于最低的电子状态。如对于氢原子而言，当核外的一个电子处于n = 1的轨道时能量最低，这个状态就称为氢原子的基态。 ②激发态：原子或分子吸收一定的能量后，电子跃迁到较高能级的状态。此时，电子被激发到较高轨道但尚未离开原子。如基态氢原子的一个电子跃迁至n > 1的轨道上运动时，这些状态称为氢原子的激发态。 3．原子光谱 （1）光谱：光谱就是通过棱镜或光栅的分光作用，将一束复色光分解成各种波长的单色光，按照波长或频率大小顺序排列起来形成的图案。 （2）连续光谱和线光谱：得到的图案如果是一条连续的亮带，就是连续光谱，如阳光光谱；得到的图案如果是不连续的亮线，就是线状光谱。 （3）原子光谱：不同原子的电子发生跃迁时可以吸收或发射不同的光，用光谱仪可以摄取各种原子的吸收光谱和发射光谱，总称为原子光谱。二者的相互关系如下图所示： （4）氢原子光谱：由于能量是不连续的，因此不同轨道之间能量的差值是不连续的，导致光辐射的波长也是不连续的。氢原子的光谱在可见光区中的4条谱线，就是电子分别从n=3、4、5、6的轨道跃迁回到n=2的轨道时释放的能量所形成的。如图： （5）光谱分析及应用： ①光谱分析：每种原子都有自己的特征谱线，在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。它的优点是灵敏度高，样本中一种元素的含量达到10-13 kg 时就可以被检测到。 ②应用：生产生活中光(辐射)是电子释放能量的重要形式之一。焰火、霓虹灯光、激光、荧光、LED 灯光等都与核外电子跃迁释放能量有关。 【特别提醒】 （1）光辐射的波长和电子跃迁时吸收或释放的能量ΔE有关，△E=E2-E1=h(h =6.626×10—34J·s，为普朗克常数；c =2.997 924 58×108m·s—1，为真空中光速)。氢原子中电子分别从n=5和n=2的轨道跃迁道基态时，n=5的轨道能量更高，与n=1轨道的能量差值更大，释放能量更多，ΔE5→1 > ΔE2→1但ΔE与波长λ成反比，故电子从n=2跃迁至n=1（基态）光辐射的波长更长。（规律：主量子数数值越大，相邻主量子数之间差值越小；能量变化越小，波长越长） （2）每当夜幕降临，华灯初上，五颜六色的灯光就把城市装扮的五彩缤纷，原因是霓虹灯内充有稀有气体，当外电路接通后，变压器输出端会产生几千伏甚至几万伏高压，当这一电压接到霓虹灯两端后，管内带电粒子（电子）就会发生跃迁，发出五颜六色的光。 效果检测 1．在探究原子结构的历史长河中，有许多科学家做出了贡献，下列说法不正确的是 A．道尔顿认为物质是由原子构成，原子是不能被创造，在化学反应中不可再分 B．卢瑟福提出了带核的原子结构模型 C．汤姆孙发现了原子中电子的存在 D．玻尔根据α粒子散射实验提出了玻尔模型 【答案】D 【解析】A．道尔顿的原子论确实认为原子不可再分且在化学反应中不可变，此描述符合其理论，A正确；B．卢瑟福通过α粒子散射实验提出原子核式模型，明确原子存在带核结构，B正确；C．汤姆孙通过阴极射线实验发现电子，证实原子中存在电子，C正确；D．玻尔模型的提出主要基于氢原子光谱研究及量子理论，而非直接依据α粒子散射实验（该实验属于卢瑟福），D错误；故答案选D。 2．下列说法正确的是 A．各电子层含有的原子轨道数为2n2(n为电子层序数) B．霓虹灯光、节日焰火，都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关 C．电子的“自旋”类似于地球的“自转” D．电子仅在激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱 【答案】B 【解析】A．各电子层含有的原子轨道数为n2(n为电子层序数)，A项错误；B．霓虹灯光、节日焰火等是原子中的电子吸收了能量，从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道，但处于能量较高轨道上的电子是不稳定的，很快跃迁回能量较低的轨道，这时就将多余的能量以光的形式放出，即与电子跃迁释放能量有关，B项正确；C．电子在原子核外高速、无规则运动，电子的“自旋”并不意味着电子像地球那样绕轴“自转”，C项错误；D．电子在能量较高的激发态跃迁到较低激发态或基态时，会产生发射光谱，电子由能量较低的基态跃迁到激发态时，会产生吸收光谱，吸收光谱与发射光谱总称原子光谱，D项错误；故答案为：B。 █知识点二 氢原子结构模型 1．电子云 （1）定义：由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象地称为电子云。电子云只是形象的表示电子出现在个点的概率高低，二实际上并不存在。 （2）概率密度：用P表示电子在某处出现的概率，V表示该处的体积，则P/V称为概率密度，用ρ表示。如处于1s轨道上的电子在空间出现的概率分布呈球型对称，处于2p轨道上的电子在空间单位体积内出现的概率是沿一个坐标轴对称。 （3）轮廓图：为了表示电子云轮廓的形状，对核外电子的空间运动状态有一个形象化的简便描述。把电子在原子核外空间出现概率P＝90%的空间圈出来，即电子云轮廓图。 2．原子轨道 （1）定义：电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道。即电子在核外经常出现的区域。将电子层的n值和表示轨道形状的s、p、d、f结合起来表示原子轨道，如1s、2s、2p（2px、2py、2pz）等。 （2）形状： ①s电子的原子轨道呈球形，能层序数越大，原子轨道的半径越大。 ②除s电子云外，其他电子云轮廓图都不是球形的。例如，p电子云轮廓图是呈哑铃状的。 （3）各能级所含有原子轨道数目 能级符号 ns np nd nf 轨道数目 1 3 5 7 【特别提醒】原子轨道及与能层序数的关系 （1）原子轨道的含义和玻尔原子结构模型中轨道的含义完全不同，它既不是圆周轨道，也不是其他经典意义上的固定轨迹。 （2）不同能层同种能级的原子轨道形状相同，半径不同。能层序数n越大，原子轨道的半径越大。 （3）s能级只有1个原子轨道（或一个空间伸展方向）。p能级有3个原子轨道（或三个空间伸展方向），它们互相垂直，分别以px、py、pz表示，在同一能层中px、py、pz的能量相同。 （4）将电子层的n值和表示轨道形状的s、p、d、f结合起来表示原子轨道，如1s、2s、2p（2px、2py、2pz）等。 3．能层与能级 （1）能层： ①定义：核外电子按能量不同分成不同的能层（电子层），常用n表示电子层数，n的取值为正整数1、2、3、4、5、6、7......，并可用对应符号K、L、M、N、O、P、Q…表示。 ②能量：能层越高，电子的能量越高，能量的高低顺序为E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q)。 （2）能级： ①定义：根据多电子原子的能量也可能不同，将它们分为不同能级。 ②表示方法：分别用相应能层的序数和字母s、p、d、f等表示，如n能层的能级按能量由低到高的排列顺序为ns、np、nd、nf等。 ③能层、能级与最多容纳的电子数 能层 一 二 三 四 五 六 七 符号 K L M N O P Q 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f ...... ...... ...... 最多电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 8 18 32 50 72 98 离核远近 近 远 能量高低 低 高 ④规律： a.任一能层的能级总是从s能级开始，能级符号的顺序是ns、np、nd、nf......(n为能层序数)。能层序数等于该能层所包含的能级数，如第三能层有3个能级。 b.s、p、d、f 各能级可容纳的电子数分别为1、3、5、7的2倍。 c.原子核外电子的每一能层最多可容纳的电子数与能层的序数(n)间存在的关系是2n2。 【特别提醒】 （1）不同能层之间，符号相同的能级的能量随着能层数的递增而增大。 （2）在相同能层各能级能量由低到高的顺序是ns<np<nd<nf。 （3）不同能层中同一能级，能层数越大，能量越高。例如：1s<2s<3s<4s…… 4．电子自旋 （1）定义：原子核外电子还存在一种被称为“自旋”的运动状态。处于同一原子轨道的电子有两种不同的运动状态， （2）表示方法：通常用向上箭头“↑”和向下箭头“↓”表示。当然，电子“自旋”并非真像地球绕轴自旋一样，它只是表示电子的两种不同的自旋状态。 （3）特点：1925 年，泡利正式提出，在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，它们的自旋相反，这个原理被称为泡利原理(泡利不相容原理)。 效果检测 1．下列有关电子运动状态及电子云的叙述正确的是 A．电子的运动速率特别快，运动范围特别小，不可能同时准确地测定其位置和速度 B．电子云直观地表示了核外电子的数目 C．1s电子的电子云轮廓图是一个球形，表示在这个球以外，电子出现的概率为零 D．电子云是电子绕核运动形成的一团带负电荷的云雾 【答案】A 【解析】A．电子的质量小、运动速率快，运动范围小，无法准确地测定其位置和速度，A正确；B．电子云表示电子出现的概率分布，而不是核外电子数目，B错误；C．1s电子云轮廓图的球形表示电子出现概率较高的区域，球外仍有概率，并非为零，C错误；D．电子云是概率分布模型，并非实际存在的云雾，D错误；故选A。 2．图甲是氢原子的1s电子云图，图乙、丙分别表示s、p能级的电子云轮廓图。 下列有关说法正确的是 A．电子云轮廓图就是原子轨道图 B．3p1表示3p能级中有1个原子轨道 C．由图乙可知，s能级的电子云轮廓图呈圆形，有无数条对称轴 D．由图丙可知，px、py、pz轨道相互垂直，虽然伸展方向不同，但能量相同 【答案】D 【解析】A．电子云就是用小黑点的疏密程度来表示空间各电子出现概率大小的一种图形，量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道，核外电子运动的电子云轮廓图并不完全等同于原子轨道图，故A错误；B．3p1表示3p轨道上有1个电子，故B错误；C．由图可知，s电子的电子云轮廓图呈球形，有无数条对称轴，故C错误；D．p电子的电子云轮廓图呈哑铃状，每个p能级有px、py、pz三个原子轨道，这三个轨道相互垂直，且能量相同，故D正确；故选D。 █知识点三 多电子原子核外电子的排布 1．基态原子核外电子排布规则 （1）能量最低原理： ①概念：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的状态。 ②构造原理：从氢开始，随核电荷数递增，新增电子填入能级的顺序图示。即电子所排的能级顺序：1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f、5d、6p、7s……。(对于1～36号元素来说，应重点掌握和记忆“1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p”这一顺序)。 （2）能级交错：当出现d能级时，电子按ns、(n－1)d、np的顺序填充电子，当出现f能级时，电子按ns、(n－2)f、(n－1)d、np的顺序填充电子。从第三能层开始，各能级能量高低不完全符合能层顺序，产生了能级交错排列，即产生“能级交错”现象。要特别记忆4s＜3d这一能级交错现象。 （3）结论：根据构造原理和能级交错现象，在多电子原子中，电子最后填入的能级不一定是原子最外层上的能级，如Ti、V等过渡元素电子最后填入的是3d能级而不是4s能级。 （2）泡利不相容原理：在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，它们的自旋相反。如： s轨道，p轨道，d轨道。 （3）洪特规则： ①内容：基态原子（或离子）中，填入简并轨道的电子总是先单独分占，且自旋平行。 ②特例：在简并轨道(同一能级)上的电子排布处于全充满、半充满和全空状态时，具有较低的能量和较大的稳定性。 相对稳定的状态 如24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，为半充满状态，易错写为1s22s22p63s23p63d44s2。 2． 核外电子排布的表示方法 原子(离子)结构示意图 含义 将每个能层上的电子总数表示在原子核外的式子 实例 S：、Cl-：、Na+： 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烦琐，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。过渡元素的价层电子不仅是最外层电子，也可是次外层电子及某些元素倒数第三层电子 实例 Al：3s23p1 轨道表示式 含义 每个方框（或圆圈）代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子 实例 电子式 含义 化学中常在元素符号周围用“·”或“×”来表示元素原子的最外层电子，相应的式子叫做电子式 实例 、、、 【特别提醒】判断原子核外电子的运动状态和空间运动状态种类的方法 （1）核外电子的运动状态种类＝原子核外电子的总数：描述原子核外电子运动状态有4个参数：能层、能级、原子轨道和自旋方向，因此同一原子核外各电子的运动状态均不相同。 （2）核外电子的空间运动状态种类＝电子占据的原子轨道总数：描述原子核外电子的空间运动状态有3个参数：能层、能级和原子轨道，故根据核外电子排布占据的原子轨道总数判断原子的空间运动状态种类。 效果检测 1．下列说法错误的是 A．ns电子的能量不一定高于(n-1)p电子的能量 B．6C的电子排布式1s22s22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违反了泡利原理 【答案】A 【解析】A．根据构造原理，能级顺序中ns的能级一定高于(n-1)p的能级（如4s > 3p），A错误；B．碳原子2p轨道应遵循洪特规则，两个电子分占不同轨道且自旋相同，写成违反此规则，B正确；C．钪（Sc）的电子应先填满4s轨道（能量低于3d），排布式3d3未填4s，违反能量最低原理，C正确；D．钛（Ti）的3p轨道最多容纳6个电子，排布式3p10超过轨道容量，违反泡利原理，D正确；故答案选A。 2．下列有关原子核外电子排布的说法，正确的是 A. 电子排布为的中性原子是基态原子 B．违背了洪特规则，是激发态原子的电子排布 C. 不符合泡利原理，是不存在的排布 D. 原子结构示意图为的原子，核外电子云有种不同形状 【答案】C  【解析】A.的中性原子是激发态原子，而是基态原子，故A错B.没有违反洪特规则，是激发态原子的电子排布，故B错误；C.中轨道个电子自旋方向相同，该排布不符合泡利原理，是不存在的排布，故C正确；D.原子结构示意图为的原子的电子排布式为，核外电子云有种不同形状球形和哑铃型，故D错误。 █知识点四 核外电子排布特点与元素周期表分区 1．元素周期表的编排原则 （1）周期：把电子层数相同的元素，按原子序数递增的顺序，从左至右排成的横行。 （2）族：把最外层电子数相同的元素，按电子层数递增的顺序，由上而下排成的纵列。2.原子结构与元素周期表的关系。 2．原子结构与周期、族的关系 （1）原子结构与周期的关系： 周期 能层数 (电子层数) 每周期第一种元素 每周期最后一种元素 每周期中各元素原子价层电子排布特点 每周期元素种类 原子 序数 基态原子简化 电子排布式 原子 序数 基态原子简化 电子排布式 一 1 1 1s1 2 1s2 1s1→1s2 2 二 2 3 [He]2s1 10 [He]2s22p6 2s1→2s22p6 8 三 3 11 [Ne]3s1 18 [Ne]3s23p6 3s1→3s23p6 8 四 4 19 [Ar]4s1 36 [Ar]3d104s24p6 18 五 5 37 [Kr]5s1 54 [Kr]4d105s25p6 18 六 6 55 [Xe]6s1 86 [Xe]4f145d106s26p6 32 ①第一能级组（1s）：对应第一周期，能级中可能的电子排布有：1s1、 1s2；对应氢、氦共2种元素。 ②第二能级组（2s 2p）：对应第二周期，能级中可能电子排布有：2s1 、2s2 ；2s2 2p1、2s2 2p2、2s2 2p3、2s2 2p4、2s2 2p5、2s2 2p6；对应锂到氖，共8种元素。 ③第三能级组（3s 3p）：对应第三周期，能级中可能电子排布有：3s1 3p0、3s2 3p0；3s2 3p1、3s2 3p2、3s2 3p3、3s2 3p4、3s2 3p5、3s2 3p6；对应钠到氩，共8种元素。 ④第四能级组（4s 3d 4p）：对应第四周期，能级中可能电子排布：4s 电子排布有2种、3d 电子排布有10种、4p电子排布有6种，对应钾到氪，共18种元素。 （2）原子结构与族的关系 ①主族和0族元素原子的价层电子排布特点 族序数 Ⅰ A Ⅱ A Ⅲ A ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 0族 价层电子排布 ns1 ns2 ns2np1 ns2np2 ns2np3 ns2np4 ns2np5 ns2np6(He：1s2) ②副族元素原子的价层电子排布特点(除镧系、锕系元素外) 族序数 Ⅲ B ⅣB … ⅦB Ⅷ Ⅰ B Ⅱ B 价层电子排布 (n－1)d1ns2 (n－1)d2ns2 (n－1)d5ns2 (n－1)d6～8ns2 (n－1)d10ns1 (n－1)d10ns2 ①电子最后填充在最外层的s和p轨道上的元素为主族（A族）元素。通常把惰性气体称为零族元素。主族元素最外电子层上的电子数与所属的族数或最高氧化数相同，同主族元素的化学性质非常相似。 ②一般来说，同族元素的价电子数相同，对主族元素而言，其价电子数与主族序数相同。 ③主族元素原子的价电子全部排布在最外层的 ns 或 ns np 轨道上，价电子就是最外层电子。 ④稀有气体元素原子的最外层电子排布都是 ns2np6（ He 是 1s2）。 ⑤过渡元素原子价电子不仅仅是最外层电子，还包括次外层电子，甚至倒数第三层电子，同一族内，价电子排布基本相同。 3．元素周期表的分区 （1）按价层电子排布分区： ①分区：分s、p、d、f四个区 ②分布及电子排布： 分区 元素分布 外围电子排布式 s区 ⅠA族、ⅡA族（共2个纵列） ns1～2 p区 ⅢA族～ⅦA族、0族（共6个纵列） ns2np1～6 d区 ⅢB族～ⅦB族、Ⅷ族、ⅠB族、ⅡB族（除镧系和锕系外，共10个纵列） (n－1)d1～10ns1～2 f区 镧系、锕系 (n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2 ③ⅠB族、ⅡB族这2个纵列的元素原子的核外电子因先填充满(n－1)d能级而后再填充ns能级又得名ds区。④处于d区、ds区和f区的元素全部是金属元素。s区的元素除氢外，也全部是金属元素。 （2）按元素的种类分区：金属元素和非金属元素 ①金属元素和非金属元素的分界线为沿B、Si、As、Te、At与Al、Ge、Sb、Po之间所画的一条连线，非金属性较强的元素处于元素周期表的右上角位置，金属性较强的元素处于元素周期表的左下角位置。 ②处于d区和f区的元素全部是金属元素。s区的元素除氢外，也全部是金属元素。 效果检测 1．下列说法不正确的是 A．Xe元素所在族的基态原子的价层电子排布式均为ns2np6 B．在元素周期表中，s区、d区和ds区的元素都是金属元素(氢元素除外) C．基态Ag原子的价层电子排布式为4d105s1，由此可判断Ag在第五周期第ⅠB族，处于ds区 D．某元素基态原子的价层电子排布式为4f75d16s2，该元素位于第六周期第ⅢB族 【答案】A 【解析】Xe是稀有气体元素，同一族的He的核外电子排布式为1s2，A错误；s区元素除H外均为金属元素，d区和ds区的元素包括副族和第Ⅷ族元素，全部是金属元素，B正确；Ag的价层电子排布式为4d105s1，由此可判断Ag在第五周期第ⅠB族，可理解为先填满了4d能级后再填充5s能级，所以属于ds区，C正确；由基态原子的价层电子排布式为4f75d16s2，判断此元素位于周期表中第六周期第ⅢB族，D正确。故选A。 2．关于元素周期表说法正确的是 A．除ds区外，各区的名称来自按照构造原理最后填入电子的能级的符号 B．最外层电子数为2的元素都分布在s区 C．第二周期元素中，第一电离能介于B、N之间的有1种元素 D．第四周期的金属元素从左到右，元素的金属性依次减弱 【答案】A 【解析】A．除ds区外，按照构造原理最后填入电子的能级的符号将元素周期表分为s、p、d、f和ds五个区，A正确；B．最外层电子数为2的元素不都分布在s区，如He在p区，Sc、Ti、V、Mn、Fe、Co、Ni等在d区，B错误；C．同一周期从左往右元素的第一电离能呈增大趋势，IIA与IIIA、VA与VIA之间反常，故第二周期元素中，第一电离能介于B、N之间的有Be、C、O等3种元素，C错误；D．同一周期主族元素的金属性从左往右依次减弱，但副族元素就不一定有这规律了，故第四周期的主族金属元素从左到右，元素的金属性依次减弱，副族原子不一定，如Zn＞Fe，D错误；故答案为：A。 █知识点四 元素周期律及应用 1．元素周期律 （1）概念：元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性变化的规律。 （2）实质：元素的性质的周期性变化是元素原子的核外电子排布呈周期性变化的结果。 2．主族元素的原子结构和元素性质的变化规律 （1）原子结构的变化规律 同周期(左→右) 同主族(上→下) 核电荷数 逐渐增大 逐渐增大 电子层数 均相同 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 阳离子(或阴离子)逐渐增大 （2）元素性质的变化规律 同周期(左→右) 同主族(上→下) 金属性 逐渐减弱 逐渐增强 非金属性 逐渐增强 逐渐减弱 气态氢化物的稳定性 逐渐增强 逐渐减弱 第一电离能 呈增大趋势 逐渐减小 电负性 逐渐增大 逐渐减小 3.原子半径 （1）影响因素： ①电子层（能层）越多，电子之间的排斥作用将使半径越大； ②核电荷数越多，核对电子的吸引作用也就越大，将使半径越小； ③相同条件下，最外层电子数越多，半径越大。 （2）规律： ①同周期元素的原子半径随核电荷数的增大而减小（稀有气体除外）； ②同主族元素的原子（离子）半径随核电荷数的增大而增大； ③电子层结构相同的离子半径随核电荷数的增大而减小； ④同一元素不同价态的微粒半径，价态越高离子半径越小。 【特别提醒】 微粒（原子或离子）半径大小的比较方法 （1）同种元素的离子半径：阴离子大于原子，原子大于阳离子，低价阳离子大于高价阳离子。如： r(Cl－)＞r(Cl)，r(Fe)＞r(Fe2＋)＞r(Fe3＋)。 （2）能层结构相同的离子：核电荷数越大，半径越小。如：r(O2－)＞r(F－)＞r(Na＋)＞r(Mg2＋)＞r(Al3＋)。 （3）带相同电荷的离子：能层数越多，半径越大。如：r(Li＋)＜r(Na＋)＜r(K＋) ＜  r(Rb＋)＜r(Cs＋)，r(O2－)＜r(S2－)  ＜  (Se2－)＜r(Te2－)。 （4）核电荷数、能层数均不同的离子：可选一种离子参照比较。如：比较r(K＋)与r(Mg2＋)，可选r(Na＋)为参照，r(K＋)  ＞  r(Na＋)  ＞  r(Mg2＋)。 4.电离能 （1）第一电离能： 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，用符号I1表示。 ②规律： a．同一周期，第一种（碱金属和氢）元素的第一电离能最小，最后一种（稀有气体）元素的第一电离能最大；从左到右，元素的第一电离能在总体上呈现从小到大的变化趋势，表示元素原子越来越难失去电子。 b．同族元素，自上而下第一电离能变小，表明自上而下原子越来越易失去电子。 c．过渡元素的第一电离能的变化不太规则。 d．同周期元素第一电离能的变化呈现的是一种趋势，第ⅡA族和ⅤA族元素的第一电离能比同周期的相邻元素都高。 （2）逐级电离能： ①定义：气态基态一价正离子再失去一个电子成为气态基态二价正离子所需的最低能量叫做第二电离能，第三电离能和第四、第五电离能依此类推。 ②影响：p、d、f轨道处于全充满、半充满或全空的电子排布，稳定性较高，其电离能数值较大。 ③规律：同种元素的各级电离能逐渐增大并且会发生一个突变。即突然增大多倍，这是由于电子是分层排布的。 （3）应用： ①根据电离能数据，确定元素核外电子的排布。如Li：I1≪I2<I3，表明Li原子核外的三个电子排布在两个能层上(K、L能层)，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。 5．电负性 （1）含义：用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。电负性越大的原子，对键合电子的吸引力越大。 （2）标准：以氟的电负性为4.0和锂的电负性为1.0作为相对标准，得出各元素的电负性(稀有气体未计)。 （3）规律：一般来说，同周期元素从左至右，元素的电负性逐渐增大；同族元素从上至下，元素的电负性逐渐减小。 （4）应用： ①判断金属性、非金属性强弱：金属元素的电负性越小，金属元素越活泼；非金属元素的电负性越大，非金属元素越活泼。金属的电负性一般小于1.8，非金属的电负性一般大于1.8，而位于非金属三角区边界的“类金属”(如锗、锑等)的电负性则在1.8左右，它们既有金属性，又有非金属性。 ②判断元素的化合价：电负性数值小的元素在化合物中吸引电子的能力弱，元素的化合价为正值。反之，元素的化合价为负值。 ③判断化学键的类型：一般认为如果两个成键元素原子间的电负性差值大于1.7，它们之间通常形成离子键；小于1.7，它们之间通常形成共价键。 ④解释元素“对角线”规则：在元素周期表中，某些主族元素与其右下方的主族元素(如图所示)的有些性质是相似的，被称为“对角线规则”。 Li、Mg的电负性分别为1.0、1.2；Be、Al的电负性分别为1.5、1.5；B、Si的电负性分别为2.0、1.8。它们的电负性接近，说明它们对键合电子的吸引力相当，它们表现出的性质相似，如Li、Mg在空气中燃烧的产物分别为Li2O和MgO；Be(OH)2、Al(OH)3均属于难溶的两性氢氧化物；B、Si的含氧酸都是弱酸等。 6．元素周期表和元素周期律的应用 （1）科学预测：为新元素的发现及预测其原子结构和性质提供了线索。 （2）寻找新物质： （3）用于工农业生产：对探矿有指导意义的是地球化学元素的分布与它们在元素周期表中的位置关系，研制农药材料等。 效果检测 1．由硅原子核形成的三种粒子，电子排布式分别为①[Ne]3s23p2、②[Ne]3s23p1、③[Ne]3s23p14s1，有关这些粒子的叙述正确的是 A．粒子半径：①>②>③ 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 【答案】B 【解析】由三种粒子的电子排布式可知，①是基态Si原子；②是基态Si＋；③是激发态Si原子，B正确。激发态Si原子的4s轨道排布1个电子，其半径最大，基态Si＋的3p轨道只有1个电子，排斥力较小，其半径最小，故粒子半径：③＞①＞②，A错误。激发态Si原子具有较高能量，电离一个电子所需能量最低，基态Si＋电离一个电子，所需能量最高，故所需最低能量：②＞①＞③，C错误。基态Si＋较易得到电子，故得电子能力：②＞①，D错误。 2．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．电负性：Y>X>W C．简单离子的半径：X >Z>Y D．氢化物水溶液的酸性：Y>W 【答案】B 【解析】四种短周期主族元素，基态X原子的电子总数是其最高能级电子数的2倍，若X为第二周期元素原子，则X可能为Be或O，若X为第三周期元素原子，则均不满足题意；Z与X能形成Z2X2的淡黄色化合物，该淡黄色固体为Na2O2，则X为O元素，Z为Na元素；Y与W的最外层电子数相同，则Y为F元素，W为Cl元素，据此分析。同一周期元素从左向右第一电离能总趋势为逐渐增大，同一主族元素从上到下第一电离能逐渐减小，故四种元素中第一电离能从大到小的顺序为F>O>Cl>Na，A错误；电负性：F>O>Cl，B正确；相同结构的离子，原子序数越大半径越小，故四种元素中离子半径从大到小的顺序为O2－>F－>Na＋，C错误；F元素的非金属性强于Cl元素，则稳定性：HF>HCl，在水溶液中HF不容易发生电离，故HCl的酸性强于HF，D错误。故选B。 █考点一 原子结构与元素周期表的关系 【例1】元素周期表中共有18个纵列，从左到右排为18列，第1列为碱金属元素(氢元素除外)，第18列为稀有气体元素。下列说法正确的是 A．第9列元素中没有非金属元素 B．第15列元素基态原子的最外层电子排布式是ns2np5 C．最外层电子排布式为ns2的元素一定在第2列 D．元素周期表中每一周期元素从左到右，基态原子的最外层电子排布式均是从ns1过渡到ns2np6 【答案】A 【解析】第9列元素是第Ⅷ族元素，全部为金属元素，A正确；第15列元素是第ⅤA族元素，基态原子的最外层电子排布式为ns2np3，B错误；最外层电子排布式为ns2的元素还可能是He(第18列)或过渡元素(如锌)，C错误；第一周期元素基态原子的最外层电子排布式是从1s1过渡到1s2，D错误。故选A。 【变式1-1】某元素基态原子的电子排布式为[Ar]3d74s2，则下列说法正确的是 A．该元素为Ni元素 B．该元素属于ds区元素 C．该元素原子最外层共有9个电子 D．该元素位于第四周期第Ⅷ族 【答案】D 【解析】A．某元素的基态原子核外电子排布式为[Ar]3d74s2，则该元素为27号Co元素，A错误；B．某元素的基态原子核外电子排布式为[Ar]3d74s2，该元素为27号Co元素，属于元素周期表d区元素，B错误；C．某元素的基态原子核外电子排布式为[Ar]3d74s2，该元素原子最外层为N层，该元素原子最外层共有2个电子，C错误；D．某元素的基态原子核外电子排布式为[Ar]3d74s2，该元素为27号Co元素，属于第四周期第Ⅷ族元素，D正确；故合理选项是D。 【变式1-2】元素X、Y、Z在周期表中的相对位置如图所示。已知Y元素原子的外围电子排布为，则下列说法不正确的是 A．Y元素原子的外围电子排布为4s24p4 B．Y元素在周期表的第三周期第ⅥA族 C．X元素所在周期中所含非金属元素最多 D．Z元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3 【答案】A 【解析】因为Y元素原子的外围电子排布中出现了np能级，故其ns能级已经排满且只能为2个电子，则n－1＝2，n＝3，即Y元素原子的外围电子排布为3s23p4，故A项错误，B项正确；Y为S元素，X为F元素，第二周期所含非金属元素最多，故C项正确；Z为As元素，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，D项正确。故选A。 █考点二 元素周期表的结构与应用 【例2】下列关于元素周期表的说法中，正确的是 A．按照核外电子排布，元素周期表可划分为s、p、d、f四个区 B．元素周期表中第ⅠB族位于元素周期表的第三列 C．价电子数与最高正价相等的元素一定是主族元素 D．元素周期表中第四、五两个周期分别含18、32种元素 【答案】A 【解析】A．按照核外电子排布，元素周期表可划分为s、p、d、f四个区，A正确；B．元素周期表中第ⅠB族位于元素周期表的第十一列，B错误；C．锰元素的价层电子排布为3d54s2，价电子数为7，最高正价为+7价，锰元素在周期表中的位置为第四周期第ⅦB族，故价电子数与最高正价相等的元素不一定是主族元素，C错误；D．元素周期表中第四、五两个周期均含18种元素，D错误；故选A。 【变式2-1】 短周期元素X、Y在周期表中的相对位置如图所示，且已知X基态原子的价电子排布为，下列说法不正确的是 A．X在周期表中位于第二周期第IIIA族 B．原子半径 C．X元素的电负性大于Y D．X元素的第一电离能大于Y 【答案】A 【解析】短周期元素X、Y在周期表中的相对位置如图所示，且已知X基态原子的价电子排布为nsnnpn+1，s最多容纳2个电子，则n=2，X基态原子的价电子排布为2s22p3，位于第二周期第ⅤA族，则X为N元素，结合Y的相对位置可知，Y为Si元素，以此分析解答。根据分析可知，X为N，Y为Si元素，A．氮元素在周期表中位于第二周期第ⅤA族，故A错误；B．主族元素同周期从左向右原子半径逐渐减小，则原子半径Mg＞Y，故B正确；C．主族元素同周期从左向右电负性逐渐增强，同主族从上到下电负性逐渐减小，则X元素的电负性大于Y，故C正确；D．主族元素同周期从左向右第一电离能呈增大趋势，则第一电离能N＞C，同主族从上到下第一电离能逐渐减小，则第一电离能C＞Si，所以X元素的第一电离能大于Y，故D正确；故选：A。 【变式2-2】如图是部分短周期元素的原子序数与其某种常见化合价的关系图，若用原子序数代表所对应的元素，则下列说法正确的是 A．和属于同种核素 B．第一电离能：d>e，电负性：d＜e C．简单气态氢化物的稳定性：a>d>e D．a和c形成的化合物不能与b的最高价氧化物对应的水化物反应 【答案】B 【解析】短周期元素中a为-2价、e为+6价，处于VIA族,可推知a为O、e为S，b有+1价，原子序数大于氧，则b为Na，由原子序数可以知道c、d处于第三周期，化合价分别为+3、+5，则c为Al、d为P，则a、b、c、d、e分别为O、Na、Al、P、S五种元素据此分析；A．由分析可知，31d和33d即31P和33P质子数相同，中子数不同，不属于同种核素，A错误；B．由分析可知，d为P、e为S，同一周期从左往右第一电离能呈增大趋势，IIA与IIIA、VA与VIA反常，故第一电离能：d>e，电负性从左往右依次增大，故电负性：d＜e，B正确；C．由分析可知，a、d、e分别为O、P、S，简单气态氢化物的稳定性与其非金属性一致，同一周期从左往右非金属性依次增强，同一主族从上往下非金属性依次弱，故H2O＞H2S＞PH3即a> e > d，C错误；D．a和c形成的化合物为氧化铝，b的最高价氧化物对应的水化物为氢氧化钠，氧化铝为两性氧化物，可以和氢氧化钠反应，D错误；故选B。 █考点三 原子（离子）半径大小的比较 【例3】根据表中信息，下列叙述正确的是 短周期元素代号 L M Q R T 原子半径/nm 0.160 0.143 0.089 0.104 0.066 主要化合价 ＋2 ＋3 ＋2 ＋6，－2 －2 A.氢化物的热稳定性：H2T<H2R B．单质与稀盐酸反应的速率：L<Q C．离子半径：R2－<L2＋ D．M与T形成的化合物既能与强酸反应，又能与强碱反应 【答案】D 【解析】从化合价入手，R应为S元素，T为O元素，M为Al元素，结合半径的大小可知，L、Q为第ⅡA族元素，L为Mg，Q为Be。 【变式3-1】已知1~18号元素的离子aW3+、bX+、cY2-、dZ-具有相同的电子层结构，下列关系正确的是 A．质子数：c>d，离子的还原性：Y2->Z- B．氢化物的稳定性：H2Y>HZ C．原子半径：X<W，第一电离能：X<W D．电负性：Z>Y>W>X 【答案】D 【解析】离子aW3+、bX+、cY2-、dZ-具有相同的电子层结构，则有a-3=b-1=c+2=d+1，可知原子序数a>b>d>c。Y、Z为非金属元素，处于第二周期，Y为O元素，Z为F元素，W、X为金属元素，处于第三周期，W为Al元素，X为Na元素。质子数：c<d，A错误；氢化物稳定性：HF>H2O，B错误；原子半径：Na>Al，C错误；一般来说，同周期元素从左到右，电负性逐渐增大，同主族元素从上到下，电负性逐渐减小，则电负性：F>O>Al>Na，即Z>Y>W>X，D正确。 【变式3-2】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2p轨道上，有1个电子的自旋方向与其他电子的自旋方向相反。Y原子M层上有两个未成对电子，基态W原子的电子总数是其最高能级电子数的4倍。下列说法错误的是 A．第一电离能：Z>W>Y B．简单离子还原性：Z>W>X C．原子半径：Y>W>X D．简单氢化物的沸点：X>Y>W 【答案】D 【解析】基态X原子的2p轨道上，有1个电子的自旋方向与其他电子的自旋方向相反，则X为O；Y原子M层上有两个未成对电子，则Y为Si；基态W原子的电子总数是其最高能级电子数的4倍，则W为S；又短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，则Z为P。Z为P，W为S，Y为Si，P元素最外层电子为半充满结构，故第一电离能：Z>W>Y，A正确；非金属性越强，单质氧化性越强，而相应简单阴离子的还原性越弱，则简单离子还原性：Z>W>X；B正确；同一周期元素从左到右原子半径逐渐减小，Y和W为第三周期元素，X为第二周期元素，则原子半径：Y>W>X，C正确；Y为Si，简单氢化物为SiH4，W为S，简单氢化物为H2S，H2S的相对分子质量大于SiH4，则简单氢化物的沸点：X>W>Y，D错误。 █考点四 电离能与电负性变化规律及应用 【例4】以下说法不正确的是 A．第一电离能越小,表示气态原子越容易失电子 B．同一元素的电离能,各级电离能逐级增大 C．在元素周期表中,主族元素原子的第一电离能从左到右一定是越来越大 D．在元素周期表中,同主族元素从上到下,第一电离能呈现递减的趋势 【答案】C 【解析】第一电离能越小,气态原子失去一个电子所需要的最小能量越小,越容易失电子,故A正确;同一元素的电离能,各级电离能逐级增大,故B正确;在元素周期表中,主族元素原子的第一电离能从左到右呈增大的趋势,当核外电子排布处于全空、半充满或全充满状态时,原子的能量较低,元素的第一电离能较大,故C错误;在元素周期表中,同主族元素从上到下,第一电离能呈现递减的趋势,这是因为同主族元素的价层电子数相同,原子半径逐渐增大,原子核对核外电子的有效吸引作用逐渐减弱,故D正确。 【变式4-1】黑火药的主要成分是硫磺、硝酸钾和木炭，能发生剧烈的氧化还原反应。下列说法正确的是 A．半径： B．稳定性： C．第一电离能： D．电负性： 【答案】C 【解析】A．K+和S2-具有相同电子层结构，核电荷数越大，半径越小，O2-有两个电子层比K+和S2-少一个电子层。因此半径应为S2-＞K+＞O2-，A错误；B．非金属性：O＞N＞C，氢化物稳定性应为H2O＞NH3＞CH4，B错误；C．第一电离能：N的2p轨道半充满，结构稳定，第一电离能N＞O；同周期元素从左到右，原子核电荷数依次增大，原子半径依次减小，第一电离能总体呈增大趋势，第一电离能O＞C，因此顺序为I₁(N)＞I₁(O)＞I₁(C)，C正确；D．电负性随周期从左到右增大，O＞N＞C，D错误；故答案选C。 【变式4-2】位于三个周期的短周期元素X、Y、Z、M、N的原子序数依次增大，又知Y原子的最外层电子数是其内层电子总数的3倍，M原子的最外层上只有2个电子，Z与X位于同一主族，N与Y位于同一主族。下列叙述不正确的是 A．原子半径：r(Z)>r(M)>r(N)>r(Y)>r(X) B．元素的电负性：Y>X >N >Z C．元素的第一电离能：I1(X)>I1(M)>I1(Z) D．原子中的未成对电子数：N=Y>Z>M 【答案】B 【解析】Y原子的最外层电子数是其内层电子总数的3倍，Y是O；M原子的最外层上只有2个电子，结合短周期元素X、Y、Z、M、N的原子序数依次增大，M是Mg；Z与X位于同一主族，只能是第ⅠA族元素。又五种元素位于三个周期，X是H，Z是Na；N与Y位于同一主族，N是S。原子半径：r(Z)>r(M)>r(N)>r(Y)>r(X)，故A正确；元素的非金属性越强，电负性越大，电负性：Y>N>X>Z，故B错误；根据同一周期从左到右，元素的第一电离能呈增大趋势，同一主族从上到下，元素的第一电离能逐渐减小，I1(X)>I1(M)>I1(Z)，故C正确；原子中的未成对电子数，N有2个，Y有2个，Z有1个，M有0个，应该为N=Y>Z>M，故D正确。 █考点五 元素金属性和非金属性比较 【例5】“结构决定性质”是学习化学的重要思维方法，下列说法正确的是 A．同一元素不可能既表现金属性，又表现非金属性 B．第三周期元素的最高正化合价等于它所处的主族序数 C．核外电子排布相同的微粒，化学性质一定相同 D．元素周期表中位于金属和非金属分界线附近的元素属于过渡元素 【答案】B 【解析】A项，元素周期表中位于金属和非金属分界线附近的元素既能表现一定的金属性，又能表现一定的非金属性，如B、Al、Si、Ge等，A项错误；B项，第三周期元素的最高正化合价=原子的最外层电子数=相应的主族族序数，B项正确；C项，核外电子排布相同的微粒，化学性质不一定相同，如K+和Cl-的核外电子排布相同，K+具有氧化性，Cl-具有还原性，C项错误；D项，元素周期表中位于金属和非金属分界线附近的元素是B、Al、Si、Ge、As、Sb、Te、Po、At，它们都是主族元素，而过渡元素指副族元素和第VIII族元素，D项错误；故选B。 【变式5-1】根据事实对于元素的金属性或非金属性相对强弱的推论，错误的是 事实 推论 A Na最外层有一个电子，Mg最外层有2个电子 不能推出金属性：Na＞Mg B Ca(OH)2的碱性强于Mg(OH)2 金属性：Ca＞Mg C SO2与NaHCO3溶液反应生成CO2 非金属性：S＞C D t℃时，Br2+H22HBr   K=5.6×107  I2+H22HI   K=23 非金属性：Br＞I A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【解析】A．元素最外层电子数的多少不能证明金属的活泼性强弱，选项A正确；B．Ca、Mg位于同主族，金属性Ca＞Mg，对应的最高价氧化物的水化物碱性为Ca(OH)2强于Mg(OH)2，选项B正确；C．SO2与NaHCO3溶液反应生成CO2，可知酸性亚硫酸大于碳酸，亚硫酸不是最高价氧化物的水化物，则不能以此比较非金属性，选项C错误；D．K越大，说明生成的气态氢化物越稳定，则稳定性为HBr＞HI，则非金属性为Br＞I，选项D正确；答案选C。 【变式5-2】短周期主族元素X、Y、Z、M、N的原子序数依次增大，其中基态Y原子s能级电子数是p能级的两倍，Z和M位于同一主族，由上述五种元素形成的化合物可作离子导体，结构如图所示。下列说法不正确的是 A．原子半径：M>Y>Z>X B．非金属性：M>Y，N>Z C．氢化物沸点：Z>N>M>Y D．同周期中第一电离能小于Z的元素有5种 【答案】C 【解析】短周期主族元素X、Y、Z、M、N的原子序数依次增大，基态Y原子s能级电子数是p能级的两倍，基态Y的电子排布为1s22s22p2，Y为C元素；根据结构图可知，X形成1对电子对，则X为H元素，Z的原子序数比Y(C)大，且Z和M位于同一主族，则Z在第二周期，M、N在第三周期，若Z为N元素，则M为P，由[MN6]-可得N为Cl元素；若Z为O元素，则M为S，N为Cl，不符合[MN6]-结构，因此Z为N元素， M为P元素，N为Cl元素。A项，同周期原子序数越大原子半径越小，电子层数越多原子半径越大，则原子半径：M(P)＞Y(C)＞Z(N)＞X(H)，A正确；B项，元素最高价含氧酸酸性越强，则元素的非金属性越强，由酸性HClO4＞HNO3＞H3PO4＞H2CO3可知非金属性：N(Cl)＞Z(N)＞M(P)＞Y(C)，B正确；C项，选项中没有说明是最简单的氢化物，Y为C元素，碳原子数目较大的烷烃是固态，Z为N元素，而NH3为气态，则沸点Y>Z，C错误；D项，Z为N元素，同周期主族元素随原子序数增大第一电离能呈增大趋势，但ⅡA、ⅤA元素高于同周期相邻元素，稀有气体第一电离能最大，N的2p能级处于半满稳定状态，其第一电离能大于同周期相邻元素，则同周期中第一电离能小于N的有Li、Be、B、C、O共5种，D正确；故选C。 █考点六 元素“位、构、性”及推断 【例6】已知元素原子的下列结构或性质，能确定其在周期表中位置的是 A．某元素原子的第二电子层电子排布图为 B．某元素在某种化合物中的化合价为+4价 C．某元素原子的最外层上电子数为6 D．某元素原子的价层电子排布式为5s25p1 【答案】D 【解析】A项,只能说明该元素的L层有8个电子,无法确定其在周期表中的位置;B项,仅通过化合价无法确定元素在周期表中的位置;C项,根据最外层电子数只能确定族序数,无法确定周期序数;D项,可确定该元素在第五周期第ⅢA族,故选D。 【变式6-1】X、Y、Z、W、M五种短周期主族元素在元素周期表中的位置如图所示，Z的第一电离能比W的大，M的3p轨道上有2个未成对电子。下列说法错误的是 Y Z W X M A．电负性：W>Z>Y B．最高价氧化物对应水化物的酸性：M>Y C．通过电解熔融的X2W3可制得X单质 D．常温下，将一定量气态Z2W4充入一烧瓶内，烧瓶内始终为无色 【答案】D 【解析】由题给信息推知，X、Y、Z、W、M分别为Al、C、N、O、S。同周期从左到右，元素的电负性逐渐增大，则电负性：O>N>C，A正确；元素的非金属性：S＞C，则酸性：硫酸>碳酸，B正确；工业上通过电解熔融的Al2O3可以得到Al，C正确；将N2O4通入烧瓶后会发生可逆反应：N2O4⥫⥬2NO2，故容器内会出现红棕色，D错误。 【变式6-2】日光灯中用到的某种荧光粉的主要成分为3W3(ZX4)2·WY2，已知：X、Y、Z和W为原子序数依次增大的前20号元素，W为金属元素，基态X原子s轨道上的电子数和p轨道上的电子数相等，基态X、Y、Z原子的未成对电子数之比为2∶1∶3，下列说法正确的是 A．电负性：X>Y>Z>W B．原子半径：X<Y<Z<W C．Y和W的单质都能与水反应生成气体 D．Z元素最高价氧化物对应的水化物具有强氧化性 【答案】C 【解析】X、Y、Z和W为原子序数依次增大的前20号元素，根据基态X原子s轨道上的电子数和p轨道上的电子数相等，且X、Y、Z原子的未成对电子数之比为2∶1∶3，再结合化学式3W3(ZX4)2·WY2，可推得X为氧元素、Y为氟元素、Z为磷元素，根据化合物中元素化合价代数和为0可得W的化合价为＋2，又由于W为金属元素，因此W为钙元素。电负性：Y(F)>X(O)>Z(P)>W(Ca)，A错误；原子半径：W(Ca)>Z(P)>X(O)>Y(F)，B错误；2F2＋2H2O===4HF＋O2、Ca＋2H2O===Ca(OH)2＋H2↑，Y的单质F2、W的单质Ca都能与水反应产生气体，C正确；Z元素最高价氧化物对应的水化物为H3PO4，H3PO4不具有强氧化性，D错误。 基础应用 1．电子由3d能级跃迁至4p能级时，可通过光谱仪直接摄取 A．电子的运动轨迹图像 B．原子的吸收光谱 C．电子体积大小的图像 D．原子的发射光谱 【答案】B 【解析】E(3d)<E(4p)，故电子由3d能级跃迁至4p能级时，吸收能量，形成吸收光谱。 2．下列现象与原子核外电子的跃迁无关的是 A．激光笔产生红色光线 B．金属钠在空气中燃烧时的火焰呈黄色 C．用光束照射胶体时产生光亮的通路 D．焰火在夜空中呈现五彩缤纷的图案 【答案】C 【解析】当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子；相反，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。光是电子跃迁释放能量的重要形式之一。我们看到的许多可见光，如灯光、霓虹灯光、激光、焰火等都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关。激光笔产生的红色光线是可见光，与原子核外电子的跃迁有关，故A正确；金属元素的焰色试验，与原子核外电子的跃迁有关，故B正确；用光束照射胶体时产生光亮的通路是胶体的性质，是丁达尔效应，与原子核外电子的跃迁无关，故C错误；燃放的焰火在夜空中呈现五彩缤纷的图案为金属元素的焰色试验，与原子核外电子的跃迁有关，故D正确。 3．下列叙述正确的是 A．钠的焰色试验呈现黄色，是电子由激发态转化成基态时吸收能量产生的 B．能级能量：1s<2s<3s<4s C．在基态多电子原子中，p能级电子能量一定高于s能级电子能量 D．同一原子中，2p、3p、4p能级的能量相同 【答案】B 【解析】A.钠的焰色试验是电子由激发态转化成基态时释放能量产生的，A错误；B.能级能量1s＜2s＜3s＜4s，B正确；C.在基态多电子原子中，同能层的p能级电子的能量一定比s能级电子能量高，但能层不同则不一定存在这种关系，C错误；D.同一原子中，2p、3p、4p能级的能量2p＜3p＜4p, D错误。 4．在学习核外电子排布知识时，甲、乙两小组对多电子原子能级的有关知识产生了分歧：甲组认为第三周期元素的基态原子中，不可能出现d电子，而乙组认为第三周期元素基态原子中一定有d电子，下列可作为甲组论据的是 A．能量守恒原理　　 B．泡利不相容原理 C．洪特规则 D．3d轨道能量比4s轨道高 【答案】D 【解析】第三周期中，只有3个电子层，如果有3d电子，必然有4s电子，因为3d轨道能量比4s轨道高，电子层则变为了4层，不符合实际。 5．下列有关说法正确的是 A．每个能层s能级的原子轨道的形状相同，能层序数越大，轨道半径越大，电子能量越高 B．原子核外电子云是核外电子运动后留下的痕迹 C．教材中说“核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因为被形象地称作电子云”，这说明原子核外电子云是实际存在的 D．每个能层都有P能级，P能级都有3个原子轨道 【答案】A 【解析】A．s能级原子轨道都是球形的，且能层序数越大，半径也越大，电子能量越高，故A正确；B.电子云就是用小黑点疏密来表示空间电子出现概率大小的一种图形，故B错误；C. “核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因为被形象地称作电子云”，电子云是不存在的，故C错误；D. 第一能层没有P能级，故D错误。 6．如图是s能级和P能级的原子轨道示意图，下列说法正确的是     A．s能级和p能级的原子轨道形状相同 B．每个p能级都有6个原子轨道 C．s能级的原子轨道的半径与电子层序数有关 D．Na原子的电子在11个原子轨道上高速运动 【答案】C 【解析】A.s轨道为球形，p轨道为哑铃形，原子轨道形状不相同，故A错误；B.每个p能级只有3个原子轨道，故B错误；C.电子层序数越小，s能级的原子轨道的半径越小，故C正确；D.Na原子的电子在6个原子轨道上高速运动，故D错误；选C。 7．下列有关构造原理的说法错误的是 A．原子核外电子填充3p、3d、4s能级的顺序为3p→4s→3d B．某基态原子部分核外电子的排布式为3d64s2 C．所有基态原子的核外电子排布都遵循构造原理 D．构造原理中的电子排布能级顺序，实质是各能级能量由低到高的顺序 【答案】C 【解析】A．根据构造原理ns＜(n−2)f＜(n−1)d＜np，可判断原子核外电子填充3p、3d、4s能级的顺序为3p→4s→3d，故A正确；B．根据构造原理ns＜(n−2)f＜(n−1)d＜np，某基态原子部分核外电子的排布式为3d64s2，故B正确；C．绝大多数基态原子的核外电子排布都遵循构造原理，但也有少数例外，如Cu，故C错误；D．构造原理中电子填入能级的顺序即各能级能量由低到高的顺序，故D正确。综上所述，答案为C。 8．下列说法不正确的是 A．Xe元素所在族的基态原子的价层电子排布式均为ns2np6 B．在元素周期表中，s区、d区和ds区的元素都是金属元素(氢元素除外) C．基态Ag原子的价层电子排布式为4d105s1，由此可判断Ag在第五周期第ⅠB族，处于ds区 D．某元素基态原子的价层电子排布式为4f75d16s2，该元素位于第六周期第ⅢB族 【答案】A 【解析】Xe是稀有气体元素，同一族的He的核外电子排布式为1s2，A错误；s区元素除H外均为金属元素，d区和ds区的元素包括副族和第Ⅷ族元素，全部是金属元素，B正确；Ag的价层电子排布式为4d105s1，由此可判断Ag在第五周期第ⅠB族，可理解为先填满了4d能级后再填充5s能级，所以属于ds区，C正确；由基态原子的价层电子排布式为4f75d16s2，判断此元素位于周期表中第六周期第ⅢB族，D正确。故选A。 9．氮气可以作食品包装、灯泡等的填充气。一种实验室制备氮气的原理是NH4Cl+NaNO2 NaCl+2H2O+N2↑。反应发生后即停止加热，反应仍可持续进行，直至反应完全。下列说法正确的是 A．主族元素的电负性越大，其元素原子的第一电离能一定越大 B．第一电离能：O>N>Na C．元素的电负性：Cl>O>H D．①和②示意图表示的钠原子失去最外层一个电子所需要的能量：①>② 【答案】D 【解析】主族元素原子的第一电离能、电负性变化趋势基本一致，但电离能变化有特例，如第一电离能：O<N，但电负性：O>N，A错误；第一电离能N>O>Na，B错误；在化合物ClO2中，O呈负价，Cl呈正价，说明O的电负性比Cl强，C错误；图①所示的钠原子为基态，而图②所示的钠原子为激发态，即图②所示的钠原子已经吸收了一部分能量，由于3s轨道的能量比3p轨道的低，故失去最外层一个电子所需要的能量：①>②，D正确。 10．元素为短周期元素，其原子序数与化合价的关系如图所示。下列说法正确的是 A．c与e的原子半径： B．第一电离能： C．简单气态氢化物的稳定性： D．基态和原子核外均有1个未成对电子 【答案】B 【解析】从图中可以看出，a～e原子序数逐渐增大，a显-3价，则为N元素；b显+2价，则为Mg元素；c为+3价，则为Al元素；d显+5价，则为P元素；e显+7价，则为Cl元素，据此回答。A．由分析知，c与e分别为Al、Cl，第三周期主族元素从左到右，原子半径逐渐减小，所以原子半径：Al>Cl，A错误；B．由分析可知，b、c分别为Mg、Al元素，Al的价电子排布式为3s23p1，其第一电离能失去的是能量较高的3p能级上的电子，所需能量较少；Mg的价电子排布式为3s2，失去的是能量较低的3s能级上的电子，所需能量较多；所以第一电离能：Mg＞Al，B正确；C．a、d分别为N、P，二者为同主相邻族元素，非金属性：N＞P，气态氢化物的稳定性：NH3＞PH3，C错误；D．d为15号的P元素，其基态原子价电子排布式为3s23p3，有3个未成对电子；e为Cl元素，其基态原子的价电子排布式为3s23p5，有1个未成对电子，D错误；选B。 11．下列说法不正确的是 A．某价层电子排布为3d24s2的基态原子，该元素位于周期表中第四周期第IVB族 B．在元素周期表中，s区、d区和ds区的元素都是金属元素 C．当碳原子的核外电子排布由转变为时，释放能量，由激发态转化成基态 D．非金属元素形成的共价化合物中，原子的最外层电子数不一定是2或8 【答案】B 【解析】A．某元素基态原子价层电子排布为3d24s2，最外层为第4层，价电子数为4，所以该元素位于元素周期表中第四周期ⅣB族，A正确；B．H元素为s区元素，H为非金属元素，B错误；C．碳原子基态的核外电子排布为1s22s22p2，当核外电子排布为1s22s12p3时，该原子处于激发态，所以其核外电子排布由转变为 时，释放能量，由激发态转化为基态，C正确；D．非金属元素形成的共价化合物中，原子的最外层不一定都满足稳定结构，如PCl5，P原子最外层为10个电子，D正确；故答案选B。 12．几种短周期元素的原子半径及某些化合价见下表。判断下列说法错误的是 元素代号 化合价 原子半径/nm L -1 0.071 M -2 0.074 Q +4、-4 0.077 R +7、-1 0.099 T +5、-3 0.110 X +3 0.143 Y +2 0.160 Z +1 0.186 A．L的简单氢化物的键长小于R的简单氢化物的键长 B．L、X、Z的简单离子半径由大到小的顺序是L>Z>X C．X、Y、Z的第一电离能大小顺序是X>Y>Z D．QM2分子中所有原子均满足8电子的稳定结构 【答案】C 【解析】结合题意,根据L、M、R的化合价易知分别为F、O、Cl;Q的化合价为；+4、-4,说明Q为C或Si,结合其原子半径大于M的,但又小于R的,说明Q为C；T的化合价为+5、-3,说明T为N或P,结合其原子半径大于R的,说明T为P；X、Y、Z的原子半径大于T的,结合它们的化合价知分别为Al、Mg、Na;X、Y、Z的第一电离能大小顺序是Y>X>Z,故C错误。 能力提升 13．白铜是一种延展性好、硬度高、色泽美观、耐腐蚀的合金材料，其主要成分为Cu、Ni、Zn，还含有少量S、P、As等元素。关于上述涉及到的元素，下列说法正确的是 A．基态Ni原子的简化电子排布式为： B．基态As原子最高能级的轨道形状为哑铃形 C．第一电离能：S>P>Cu D．S、P为p区元素，Cu、Zn为d区元素 【答案】B 【解析】A项，基态Ni原子的简化电子排布式为：[Ar]3d84s2，故A错误；B项，基态As原子最高能级为4p，其轨道为哑铃形，故B正确；C项，第一电离能：P＞S＞Cu，故C错误；D项，S、P为p区元素，Cu、Zn为ds区元素，故D错误；故选B。 14．最近我国科研人员发现了一种安全、高效的点击化学试剂——FSO2N3。下列有关元素F、S、O、N的说法不正确的是 A．基态氟原子核外电子的运动状态有9种 B．基态硫原子价层电子轨道表示式： C．基态氧原子核外电子的空间运动状态有4种 D．基态氮原子核外未成对电子数最多 【答案】C 【解析】原子核外各电子的运动状态均不相同，故基态氟原子核外电子的运动状态有9种，A正确；基态硫原子的价层电子排布式为3s23p4，其价层电子轨道表示式为，B正确；基态氧原子核外电子排布式为1s22s22p4，电子占据1s、2s轨道和3个2p轨道，故核外电子的空间运动状态有5种，C错误；基态氮原子核外电子排布式为1s22s22p3，根据洪特规则，2p轨道的3个电子分占3个不同轨道，有3个未成对电子，基态氧和硫原子有2个未成对电子，基态氟原子有1个未成对电子，故基态氮原子核外未成对电子数最多，D正确。 15．短周期元素W、X、Y、Z在元素周期表中的相对位置如图所示，其中W的简单气态氢化物与其最高价氧化物对应的水化物能相互反应。下列说法错误的是 W X Y Z A．基态W原子的轨道表示式为 B．第一电离能：W>X C．简单氢化物的稳定性：X>Y D．Z的氧化物对应的水化物为强酸 【答案】D 【解析】短周期元素W的简单气态氢化物与其最高价氧化物对应的水化物能相互反应，则W为N；根据元素周期表可知，X为O，Y为S，Z为Cl。W为N，基态N原子的轨道表示式为，A正确；W为N，X为O，同一周期从左到右，元素的第一电离能呈增大趋势，但是第ⅤA族元素的第一电离能高于第ⅥA族元素，故第一电离能：N＞O，B正确；X为O，Y为S，同一主族从上到下，元素的非金属性逐渐减弱，其对应的简单氢化物的稳定性逐渐减弱，故稳定性：H2O＞H2S，C正确；Z为Cl，其氧化物对应的水化物不一定是强酸，如HClO是弱酸，D错误。 16．金属M在潮湿的空气中会形成一层致密稳定的MZX3•3M(XY)2薄膜。X、Y、Z为短周期主族元素，X的原子序数是Y的8倍，X和Z同周期且X和Z基态原子的未成对电子数相同，M是人体必需的微量元素之一。1molMZX3含有60mol质子。下列说法正确的是 A．原子半径：X＞Z＞Y B．基态M原子的价层电子排布式为4s2 C．X、Y、Z三种元素的电负性：X＞Z＞Y D．同周期元素中第一电离能比X大的有2种 【答案】C 【解析】X、Y、Z为短周期主族元素，X的原子序数是Y的8倍，推出Y为H元素，X为O元素；X和Z同周期且基态X和Z的未成对电子数相同，则Z为C元素；金属M在潮湿的空气中会形成一层致密稳定的MZX3•3M(XY)2，1molMZX3含有60mol质子，M是人体的必需微量元素之一，为Zn元素；综上，X为O、Y为H、Z为C、M为Zn。A项，电子层数越多半径越大，电子层数相同时，核电荷数越大，半径越小；原子半径： Z(C)>X(O)>Y(H)，A错误；B项，M为Zn，原子的价层电子排布式为3d104s2，B错误；C项，同周期从左到右，金属性减弱，非金属性变强，元素的电负性变强；同主族由上而下，金属性增强，非金属性逐渐减弱，元素电负性减弱；X、Y、Z三种元素的电负性：O＞C＞H，C正确；D项，同一周期随着原子序数变大，第一电离能变大，N的2p轨道为半充满稳定状态，第一电离能大于同周期相邻元素，X为O，同周期元素中第一电离能比O大的有N、F、Ne元素，所以有3种元素，D错误；故选C。 17．由同周期元素原子W、X、Y、Z构成的一种阴离子如图所示，Y的最外层电子数等于X的核外电子总数，四种原子最外层电子数之和为20。下列说法正确的是 A．第一电离能：Z>Y>X>W B．Y形成的简单离子的半径比Z形成的简单离子的半径小 C．W和X的最高价氧化物对应水化物的酸性：W>X D．W、Z形成的化合物分子中各原子均满足8电子稳定结构 【答案】A 【解析】根据同周期元素原子W、X、Y、Z构成的一种阴离子结构，可知Y能形成2个共价键，Y是第ⅥA族元素，Y的最外层电子数等于X的核外电子总数，则X是C元素、Y是O元素；Z形成1个共价键，Z是F元素；四种原子最外层电子数之和为20，则W是B元素。同周期元素从左到右，第一电离能总体呈增大趋势，第一电离能：F>O>C>B，A正确；O2－、F－电子层数相同，核电荷数越大，离子半径越小，简单离子的半径：O2－>F－，B错误；元素非金属性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越强，酸性：H2CO3>H3BO3，C错误；B、F形成的化合物BF3分子中，B原子不满足8电子稳定结构，D错误。 18．X、Y、Z、W、Q五种短周期元素，原子序数依次增大。X元素基态原子电子排布式为，Y元素的第一电离能大于同周期相邻元素的第一电离能，Z元素基态原子2p轨道有一个未成对电子，W元素基态原子s能级上的电子总数与p能级上电子总数相等，Q是地壳中含量最多的金属元素。下列说法不正确的是 A．最高价氧化物对应水化物的碱性：X< W B．Y和原子序数为51的元素位于同一主族 C．同周期元素中Z的第一电离能最大 D．X、Q的氧化物、氢氧化物都有两性 【答案】C 【解析】X、Y、Z、W、Q五种短周期元素，原子序数依次增大，X元素基态原子电子排布式为，n=2，则X为Be元素；Q是地壳中含量最多的金属元素，则Q为Al元素；Y元素的第一电离能大于同周期相邻元素的第一电离能，Y位于IIA或VA族，且原子序数介于Be，O之间，则Y元素为N元素，W元素基态原子s能级上的电子总数与p能级上电子总数相等，W原子核外电子排布式为1s22s22p63s2，则W为Mg元素；Z元素基态原子2p轨道有一个未成对电子，且原子序数介于O、Al之间，Z原子核外电子排布式为1s22s22p5，则Z为F元素。A项，金属性：Be<Mg，则最高价氧化物对应水化物的碱性：Be(OH)2<Mg(OH)2，A项正确；B项，原子序数为51的元素位于第四周期VA族，与N元素位于同一主族，B项正确；C项，F元素位于第二周期，第二周期中稀有气体Ne的第一电离能最大，C项错误；D项，根据对角线规则，Be、Al的性质相似，二者氧化物，氢氧化物都有两性，D项正确；故选C。 19．回答下列问题 （1）钠在火焰上灼烧产生的黄光是一种_________(填字母)。 A．吸收光谱     B．发射光谱 （2）下列Mg原子的核外电子排布式中，能量最高的是________，能量最低的是________(填序号) a．      b． c．      d． （3）Ti原子核外共有_______种运动状态不同的电子，最高能层电子的电子云轮廓图形状为______________，其价电子排布图为____________。与Ti同周期的所有过渡元素的基态原子中，写出任意一种最外层电子数与钛不同的元素基态原子的外围电子排布式_____________。 （4）N、O、Mg元素的前3级电离能如下表所示：X、Y、Z中为N元素的是___________。 元素 I1/kJ/mol I2/kJ/mol I3/kJ/mol X 737.7 1450.7 7732.7 Y 1313.9 3388.3 5300.5 Z 1402.3 2856.0 4578.1 （5）第二周期基态原子未成对电子数与Ni相同且电负性小的元素是___________(填元素符号)；若元素R原子核外电子占有9个轨道，而且有一个未成对电子，则R是____________元素(填元素名称)。 （6）硼(B)及其化合物在化学中有重要的地位。在第二周期中，第一电离能位于硼元素与氮元素之间的元素有________种。B、C、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序是___________。 （7）已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42.X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。X与Y可形成化合物X2Y3，Z元素可以形成负一价离子。 ①X元素基态原子的简化电子排布式为____________，该元素的名称是_______________。 ②已知化合物X2Y3在稀硫酸中可被金属锌还原为XZ3气体，产物还有ZnSO4和H2O，该反应的化学方程式是____________________________。 【答案】（1）B （2）b d （3）22 球形 3d54s1或3d104s1 （4）Z （5） C 氯 （6）3 O＞C>B （7）[Ar]3d104s24p3 砷 As2O3+6Zn+6H2SO4=2AsH3↑+6ZnSO4+3H2O 【解析】（1）钠在火焰上灼烧时，原子中的电子吸收了能量，从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道，但处于能量较高的电子是不稳定的，很快跃迁回能量较低的轨道，这时就将多余的能量以黄光的形式放出，属于发射光谱，选B。 （2）基态Mg原子的核外电子排布为1s22s22p63s2，能量最低；电子由低能级跃迁到高能级需要吸收能量，c与基态d相比，3s轨道上的1个电子跃迁到3p轨道，吸收能量，故能量c>d，a与c相比，又有2p轨道上的两个电子跃迁到3p轨道，故能量a>c，b与a相比，b状态的原子中2p轨道上的3个电子跃迁到3p轨道，而2p轨道跃迁到3p轨道需要的能量比3s轨道跃迁到3p轨道需要的能量高，故能量b>a，故b的能量最高，综上，能量最高的是b，能量最低的是d。 （3）Ti原子核外有22个电子，每个电子运动状态都不同，所以原子中运动状态不同的电子共有22种；其电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2，最高能层为4s能级，电子云轮廓形状为球形；价电子排布式为3d24s2，价电子排布图为。与Ti同周期的所有过渡元素的基态原子中，最外层电子数与钛不同，结合构造原理与洪特规则，符合条件的外围电子排布式为3d54s1、3d104s1。 （4）金属元素第一电离能I1小于非金属元素，则第一电离能I1最小的X为镁元素；N原子外围电子排布式为2s22p3，N与O相比，2p轨道处于半充满的稳定结构，故失去第一个电子较难，I1较大，则I1较大的Z为N元素。 （5）Ni原子外围电子排布为3d84s2，未成对电子数为2，第二周期基态原子未成对电子数的外围电子排布为2s22p2或2s22p4，同周期自左而右电负性增大，故未成对电子数与Ni相同且电负性最小的元素是C，R原子核外电子占有9个轨道，而且有一个未成对电子，原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p5，为氯元素。 （6）第二周期元素，随着原子序数增大，第一电离能呈增大的趋势，p能级电子半满为稳定结构，第ⅡA族和第ⅤA族的反常，所以第一电离能介于硼和氮之间的第二周期元素有Be、C、O一共有3种，B、C、O属于同一周期元素且原子序数依次增大，同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大，所以其第一电离能大小顺序是O＞C>B。 （7）X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，X元素原子的电子排布式为：1s22s22p63s23p63d104s24p3，则X原子序数为33，X元素是As；Y元素的原子最外层2p轨道上有2个未成对电子，则Y元素原子的电子排布式为：1s22s22p2或1s22s22p4，Y可能为C或O；三种元素的原子序数为42，则Z元素的原子序数为：42-33-8=1，或42-33-6=3，Z元素可能为H或Li，由于Z可以形成负一价离子，所以Z为H，则Y为O，X2Y3为As2O3。 ①X元素为As，基态原子的简化电子排布式为[Ar]3d104s24p3，该元素的名称是砷； ②已知化合物As2O3在稀硫酸溶液中可被金属锌还原为AsH3，产物还有ZnSO4和H2O，则反应方程式为：As2O3+6Zn+6H2SO4=2AsH3↑+6ZnSO4+3H2O。 20．有八种短周期主族元素x、y、z、d、e、f、g、h，其中x、y、d、f随着原子序数的递增，其原子半径的相对大小、最高正价或最低负价的变化如图1所示。z、e、g、h的最高价氧化物对应水化物溶液(浓度均为0.01 )的pH与原子序数的关系如图2所示。(已知：pH=2， pH=12，) 根据上述信息进行判断，并回答下列问题： （1）h在元素周期表中的位置是___________。 （2）①比较f、g、h常见离子的半径大小___________(用离子符号表示)； ②写出e、f的最高价氧化物对应水化物反应的离子方程式___________ （3）下列可作为比较f和Mg金属性强弱的依据是___________。 a．测两种元素单质的硬度和熔、沸点 b．比较最高价氧化物对应水化物的碱性强弱 c．比较单质与同浓度盐酸反应的剧烈程度 d．比较两种元素在化合物中化合价的高低 （4）上述元素任选三种组成六原子共价化合物，写出其化学式________(写一个即可)。 （5）据报道，最近意大利科学家获得了极具研究价值的z4，其分子结构与白磷分子的正四面体结构相似。已知断裂1 mol z-z键吸收167 kJ热量，生成1 mol Z=Z键放出942 kJ热量，则1mol z4完全反应的能量变化为___________ （6）由上述元素中的y、z、e组成的某剧毒化合物eyz不慎泄漏时，消防人员通常采用喷洒过氧化氢溶液的方式处理，以较少污染。反应生成一种酸式盐和一种气体，二者溶于水均呈碱性，该反应的化学方程式为________。已知eyz含有z2分子中类似的化学键，写出化合物eyz的电子式________。 （7）①将xyzd的电负性按照从大到小的顺序排序___________(用元素符号表示) ②将efgh的第一电离能按照从小到大的顺序排序___________(用元素符号表示) 【答案】（1）第三周期第ⅦA族 （2）S2-＞Cl-＞Al3+ OH－+Al(OH)3＝Al3＋+3H2O （3）bc （4）HClO4、H2CO3、H2SO3 （5）N4(g)=2N2(g)  ΔH=-882kJ/mol （6） NaCN+H2O2+H2O＝NaHCO3+NH3↑    （7） O＞N＞C＞H Na＜Al＜S＜Cl 【解析】从图中的化合价、原子半径的大小及原子序数，可知x是H元素，y是C元素，d是O元素，f是Al元素，z、e、g、h的最高价氧化物对应水化物溶液浓度均为0.01mol•L-1，e的pH为12，为一元强碱，则e是Na元素，z、h的pH均为2，为一元强酸，则z为N元素、h为Cl元素；g的pH小于2，则g的为二元强酸，故g为S元素。(1)h为Cl元素，处于周期表中第三周期第ⅦA族；(2)①电子层结构相同的离子，核电荷数越大离子半径越小，离子电子层越多离子半径越大，则离子半径：S2-＞Cl-＞Al3+；②氢氧化钠和氢氧化铝反应的离子方程式为OH－+Al(OH)3＝Al3＋+3H2O；(3)a项，单质的硬度和熔、沸点，属于物理性质，不能比较金属强弱，故a错误；b项，金属性越强，最高价氧化物对应水化物的碱性越强，则比较最高价氧化物对应水化物的碱性强弱能比较金属强弱，故b正确；c项，单质与同浓度盐酸反应越剧烈，说明金属性越强，故c正确；d项，化合物中金属元素化合价越高，说明金属原子失去电子越大，但金属性强弱与失去电子数目无关，与得失电子难易有关，故d错误，故选bc；(4)任三种元素组成六原子共价化合物有HClO4、H2CO3、H2SO3等；(5)根据原子守恒知，一个N4分子生成2个N2分子，一个N4分子中含有6个N-N键，破坏1molN4分子中含有6molN-N键需要吸收167kJ/mol×6mol=1002kJ能量；生成2molN≡N键放出942kJ/mol×2mol=1884kJ能量，所以该反应放出1884kJ-1002kJ=882kJ能量，所以热化学反应方程式为N4(g)=2N2(g)  ΔH=-882kJ/mol；(6)化合物NaCN不慎泄漏时，通常采用喷洒过氧化氢溶液的方式处理，以较少污染．反应生成一种酸式盐和一种气体，二者溶于水均呈碱性，应生成NaHCO3、NH3，反应方程式为：NaCN+H2O2+H2O＝NaHCO3+NH3↑，NaCN由Na+、CN-构成，含有N2分子中类似的化学键，则CN-中存在三键，NaCN电子式为： 。(7)①非金属性越强，电负性越大，则H、C、N、O的电负性按照从大到小的顺序排序为O＞N＞C＞H；②Na、Al、S、Cl的第一电离能按照从小到大的顺序排序为Na＜Al＜S＜Cl。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一章 原子结构与性质 复习讲义 复习目标 1．结合有关数据和实验事实认识原子结构、元素性质呈周期性变化的规律，构建元素周期律。 2．知道元素周期表的结构，以第三周期的钠、镁、铝、硅、磷、硫、氯，以及碱金属和卤族元素为例，了解同周期和主族元素性质的递变规律。 3．认识元素的原子半径、第一电离能、电负性等元素性质的周期性变化，知道原子核外电子排布呈现周期性变化是导致元素性质周期性变化的原因。 4．知道元素周期表中分区、周期和族的元素原子核外电子排布特征，了解元素周期律(表)的应用价值。 重点和难点 重点：能层与能级、原子轨道与电子云、光谱的概念及应用、多电子原子核外电子的排布原理及表示方法、元素周期律及应用。 难点：电子云、原子轨道、电子越低状态概念等的理解及应用、原子核外电子排布规则及应用。 █知识点一 玻尔原子结构模型和原子光谱 1．原子结构模型的演变 道尔顿模型（英国约翰·道尔顿—1803年）→ 模型（英国约瑟夫·约翰·汤姆森—1904年）→ 模型（英国卢瑟福—1911年）→ 模型（丹麦玻尔—1913年）→现代电子云模型（奥地利薛定谔—1926～1935年）。 2．玻尔的原子结构模型 （1）主要观点： ①原子中的电子只能在某些确定半径的圆周轨道上运绕 运动，这些轨道称为定态轨道； ②在不同定态轨道上运动的电子具有不同的能量（E），而且能量是 的，即轨道能量是“一份一份”地增加或减少的。轨道能量与n值有关。n的取值为正整数1、2、3、......、∞，n值越小，电子离核越近；反之能量就越高。 ③电子在不同能量的两个轨道之间发生跃迁时，才会辐射或 能量。如果电子从高能量的轨道跃回低能量轨道，就会以 的形式释放出这些能量，光辐射的波长（λ）与两个轨道的 有关。 （2）玻尔模型的局限性： ①保留了经典粒子的概念，仍把电子的运动看作经典力学描述下的轨道运动。科学家研究发现，微观粒子既具有 性又具有 性，他的运动速度和空间位置无法同时准确测量，描述宏观物体的经典力学方法 描述微观粒子。 ②对稍微复杂一点的原子（多电子原子）如氦原子，就无法解释他的光谱现象。 （3）基态和激发态： ①基态：原子能量处于 的电子状态。如对于氢原子而言，当核外的一个电子处于n = 1的轨道时能量最低，这个状态就称为氢原子的 态。 ②激发态：原子或分子吸收一定的能量后，电子跃迁到 的状态。此时，电子被激发到较高轨道但尚未离开原子。如基态氢原子的一个电子跃迁至n > 1的轨道上运动时，这些状态称为氢原子的 态。 3．原子光谱 （1）光谱：光谱就是通过棱镜或光栅的分光作用，将一束复色光分解成各种波长的单色光，按照 或 排列起来形成的图案。 （2）连续光谱和线光谱：得到的图案如果是一条连续的 带，就是连续光谱，如阳光光谱；得到的图案如果是不连续的亮线，就是 光谱。 （3）原子光谱：不同原子的电子发生跃迁时可以吸收或发射不同的光，用光谱仪可以摄取各种原子的 光谱和 光谱，总称为原子光谱。二者的相互关系如下图所示： （4）氢原子光谱：由于能量是不连续的，因此不同轨道之间能量的差值是 的，导致光辐射的波长也是 的。氢原子的光谱在可见光区中的 条谱线，就是电子分别从n=3、4、5、6的轨道跃迁回到n=2的轨道时释放的能量所形成的。如图： （5）光谱分析及应用： ①光谱分析：每种原子都有自己的特征谱线，在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来 ，称为光谱分析。它的优点是灵敏度高，样本中一种元素的含量达到10-13 kg 时就可以被检测到。 ②应用：生产生活中光(辐射)是电子释放能量的重要形式之一。焰火、霓虹灯光、激光、荧光、LED 灯光等都与核外电子跃迁 能量有关。 【特别提醒】 （1）光辐射的波长和电子跃迁时吸收或释放的能量ΔE有关，△E=E2-E1=h(h =6.626×10—34J·s，为普朗克常数；c =2.997 924 58×108m·s—1，为真空中光速)。氢原子中电子分别从n=5和n=2的轨道跃迁道基态时，n=5的轨道能量 ，与n=1轨道的能量差值 ，释放能量 ，ΔE5→1 > ΔE2→1但ΔE与波长λ成反比，故电子从n=2跃迁至n=1（基态）光辐射的波长 。（规律：主量子数数值越大，相邻主量子数之间差值 ；能量变化 ，波长 ） （2）每当夜幕降临，华灯初上，五颜六色的灯光就把城市装扮的五彩缤纷，原因是霓虹灯内充有稀有气体，当外电路接通后，变压器输出端会产生几千伏甚至几万伏高压，当这一电压接到霓虹灯两端后，管内带电粒子（电子）就会发生 ，发出五颜六色的光。 效果检测 1．在探究原子结构的历史长河中，有许多科学家做出了贡献，下列说法不正确的是 A．道尔顿认为物质是由原子构成，原子是不能被创造，在化学反应中不可再分 B．卢瑟福提出了带核的原子结构模型 C．汤姆孙发现了原子中电子的存在 D．玻尔根据α粒子散射实验提出了玻尔模型 2．下列说法正确的是 A．各电子层含有的原子轨道数为2n2(n为电子层序数) B．霓虹灯光、节日焰火，都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关 C．电子的“自旋”类似于地球的“自转” D．电子仅在激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱 █知识点二 氢原子结构模型 1．电子云 （1）定义：由于核外电子的 看起来像一片云雾，因而被形象地称为电子云。电子云只是形象的表示电子出现在个点的 高低，二实际上并不存在。 （2）概率密度：用P表示电子在某处出现的概率，V表示该处的体积，则 称为概率密度，用ρ表示。如处于1s轨道上的电子在空间出现的概率分布呈 型对称，处于2p轨道上的电子在空间单位体积内出现的概率是沿 对称。 （3）轮廓图：为了表示电子云轮廓的形状，对核外电子的 有一个形象化的简便描述。把电子在原子核外空间出现概率P＝ 的空间圈出来，即电子云轮廓图。 2．原子轨道 （1）定义：电子在原子核外的 称为一个原子轨道。即电子在核外经常出现的区域。将电子层的n值和表示轨道形状的s、p、d、f结合起来表示原子轨道，如1s、2s、2p（2px、2py、2pz）等。 （2）形状： ①s电子的原子轨道呈 形，能层序数越大，原子轨道的半径越 。 ②除s电子云外，其他电子云轮廓图都不是球形的。例如，p电子云轮廓图是呈 状的。 （3）各能级所含有原子轨道数目 能级符号 ns np nd nf 轨道数目 【特别提醒】原子轨道及与能层序数的关系 （1）原子轨道的含义和玻尔原子结构模型中轨道的含义完全 ，它既不是圆周轨道，也不是其他经典意义上的固定轨迹。 （2）不同能层同种能级的原子轨道形状 ，半径 。能层序数n越大，原子轨道的半径 。 （3）s能级只有1个原子轨道（或一个空间伸展方向）。p能级有 个原子轨道（或三个空间伸展方向），它们互相 ，分别以px、py、pz表示，在同一能层中px、py、pz的能量 。 （4）将电子层的n值和表示轨道形状的s、p、d、f结合起来表示 ，如1s、2s、2p（2px、2py、2pz）等。 3．能层与能级 （1）能层： ①定义：核外电子按能量不同分成不同的能层（电子层），常用n表示电子层数，n的取值为正整数1、2、3、4、5、6、7......，并可用对应符号 、 、 、 、 、 、 …表示。 ②能量：能层越高，电子的能量 ，能量的高低顺序为 。 （2）能级： ①定义：根据多电子原子的能量也可能不同，将它们分为不同能级。 ②表示方法：分别用相应能层的序数和字母 等表示，如n能层的能级按能量由低到高的排列顺序为 等。 ③能层、能级与最多容纳的电子数 能层 一 二 三 四 五 六 七 符号 K L M N O P Q 能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f ...... ...... ...... 最多电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 8 18 32 50 72 98 离核远近 近 远 能量高低 低 高 ④规律： a.任一能层的能级总是从 能级开始，能级符号的顺序是ns、np、nd、nf......(n为能层序数)。能层序数 该能层所包含的能级数，如第三能层有 个能级。 b.s、p、d、f 各能级可容纳的电子数分别为1、3、5、7的 倍。 c.原子核外电子的每一能层最多可容纳的电子数与能层的序数(n)间存在的关系是 。 【特别提醒】 （1）不同能层之间，符号相同的能级的能量随着能层数的递增而 。 （2）在相同能层各能级能量由低到高的顺序是 。 （3）不同能层中同一能级，能层数越大，能量 。例如：1s 2s 3s 4s…… 4．电子自旋 （1）定义：原子核外电子还存在一种被称为“ ”的运动状态。处于同一原子轨道的电子有两种不同的运动状态， （2）表示方法：通常用向上箭头“↑”和向下箭头“↓”表示。当然，电子“自旋”并非真像地球绕轴自旋一样，它只是表示电子的两种不同的 状态。 （3）特点：1925 年，泡利正式提出，在一个原子轨道里，最多只能容纳 个电子，它们的自旋 ，这个原理被称为泡利原理(泡利不相容原理)。 效果检测 1．下列有关电子运动状态及电子云的叙述正确的是 A．电子的运动速率特别快，运动范围特别小，不可能同时准确地测定其位置和速度 B．电子云直观地表示了核外电子的数目 C．1s电子的电子云轮廓图是一个球形，表示在这个球以外，电子出现的概率为零 D．电子云是电子绕核运动形成的一团带负电荷的云雾 2．图甲是氢原子的1s电子云图，图乙、丙分别表示s、p能级的电子云轮廓图。 下列有关说法正确的是 A．电子云轮廓图就是原子轨道图 B．3p1表示3p能级中有1个原子轨道 C．由图乙可知，s能级的电子云轮廓图呈圆形，有无数条对称轴 D．由图丙可知，px、py、pz轨道相互垂直，虽然伸展方向不同，但能量相同 █知识点三 多电子原子核外电子的排布 1．基态原子核外电子排布规则 （1）能量最低原理： ①概念：在构建基态原子时，电子将尽可能地占据 的原子轨道，使整个原子的能量 的状态。 ②构造原理：从氢开始，随核电荷数递增，新增电子填入能级的 。即电子所排的能级顺序：1s、2s、2p、3s、3p、4s、 、4p、5s、 、5p、6s、 、 、6p、7s……。(对于1～36号元素来说，应重点掌握和记忆“1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p”这一顺序)。 （2）能级交错：当出现d能级时，电子按ns、 、np的顺序填充电子，当出现f能级时，电子按ns、 、(n－1)d、np的顺序填充电子。从第三能层开始，各能级能量高低不完全符合能层顺序，产生了能级交错排列，即产生“能级交错”现象。要特别记忆4s 3d这一能级交错现象。 （3）结论：根据构造原理和能级交错现象，在多电子原子中，电子最后填入的能级 是原子最外层上的能级，如Ti、V等过渡元素电子最后填入的是 能级而不是 能级。 （2）泡利不相容原理：在一个原子轨道里，最多只能容纳 个电子，它们的自旋 。如： s轨道，p轨道，d轨道。 （3）洪特规则： ①内容：基态原子（或离子）中，填入简并轨道的电子总是先单独分占，且自旋 。 ②特例：在简并轨道(同一能级)上的电子排布处于 状态时，具有较低的能量和较大的稳定性。 相对稳定的状态 如24Cr的电子排布式为 ，为半充满状态，易错写为1s22s22p63s23p63d44s2。 2． 核外电子排布的表示方法 原子(离子)结构示意图 含义 将每个能层上的电子 表示在原子核外的式子 实例 S：、Cl-：、Na+： 电子排布式 含义 用数字在 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烦琐，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 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 电子，价层电子排布式即最外层电子排布式。过渡元素的价层电子不仅是最外层电子，也可是次外层电子及某些元素倒数第三层电子 实例 Al：3s23p1 轨道表示式 含义 每个方框（或圆圈）代表一个 ，每个箭头代表一个 实例 电子式 含义 化学中常在元素符号周围用“·”或“×”来表示元素原子的 电子，相应的式子叫做电子式 实例 、、、 【特别提醒】判断原子核外电子的运动状态和空间运动状态种类的方法 （1）核外电子的运动状态种类＝原子 ：描述原子核外电子运动状态有4个参数：能层、 、原子轨道和 ，因此同一原子核外各电子的运动状态均 。 （2）核外电子的空间运动状态种类＝电子占据的 ：描述原子核外电子的空间运动状态有3个参数：能层、 和 ，故根据核外电子排布占据的 总数判断原子的空间运动状态种类。 效果检测 1．下列说法错误的是 A．ns电子的能量不一定高于(n-1)p电子的能量 B．6C的电子排布式1s22s22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违反了泡利原理 2．下列有关原子核外电子排布的说法，正确的是 A. 电子排布为的中性原子是基态原子 B．违背了洪特规则，是激发态原子的电子排布 C. 不符合泡利原理，是不存在的排布 D. 原子结构示意图为的原子，核外电子云有种不同形状 █知识点四 核外电子排布特点与元素周期表分区 1．元素周期表的编排原则 （1）周期：把 相同的元素，按 递增的顺序，从左至右排成的横行。 （2）族：把 相同的元素，按 递增的顺序，由上而下排成的纵列。2.原子结构与元素周期表的关系。 2．原子结构与周期、族的关系 （1）原子结构与周期的关系： 周期 能层数 (电子层数) 每周期第一种元素 每周期最后一种元素 每周期中各元素原子价层电子排布特点 每周期元素种类 原子 序数 基态原子简化 电子排布式 原子 序数 基态原子简化 电子排布式 一 1 1 2 1s1→1s2 2 二 2 3 10 2s1→2s22p6 8 三 3 11 18 3s1→3s23p6 8 四 4 19 36 18 五 5 37 54 18 六 6 55 86 32 ①第一能级组（1s）：对应第 周期，能级中可能的电子排布有： ；对应氢、氦共2种元素。 ②第二能级组（2s 2p）：对应第 周期，能级中可能电子排布有：2s1 、2s2 ；2s2 2p1、2s2 2p2、2s2 2p3、2s2 2p4、2s2 2p5、2s2 2p6；对应锂到氖，共 种元素。 ③第三能级组（3s 3p）：对应第 周期，能级中可能电子排布有：3s1 3p0、3s2 3p0；3s2 3p1、3s2 3p2、3s2 3p3、3s2 3p4、3s2 3p5、3s2 3p6；对应钠到氩，共 种元素。 ④第四能级组（4s 3d 4p）：对应第 周期，能级中可能电子排布：4s 电子排布有2种、3d 电子排布有10种、4p电子排布有6种，对应钾到氪，共 种元素。 （2）原子结构与族的关系 ①主族和0族元素原子的价层电子排布特点 族序数 Ⅰ A Ⅱ A Ⅲ A ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 0族 价层电子排布 ns1 ns2 ns2np1 ns2np2 ns2np3 ns2np4 ns2np5 ns2np6(He：1s2) ②副族元素原子的价层电子排布特点(除镧系、锕系元素外) 族序数 Ⅲ B ⅣB … ⅦB Ⅷ Ⅰ B Ⅱ B 价层电子排布 (n－1)d1ns2 (n－1)d2ns2 (n－1)d5ns2 (n－1)d6～8ns2 (n－1)d10ns1 (n－1)d10ns2 ①电子最后填充在最外层的 和 轨道上的元素为主族（A族）元素。通常把惰性气体称为 族元素。主族元素最外电子层上的电子数与所属的族数或最高氧化数 ，同主族元素的化学性质非常相似。 ②一般来说，同族元素的 数相同，对主族元素而言，其价电子数与主族序数 。 ③主族元素原子的价电子全部排布在最外层的 或 轨道上，价电子就是 电子。 ④稀有气体元素原子的最外层电子排布都是 （ He 是 1s2）。 ⑤过渡元素原子价电子不仅仅是最外层电子，还包括 电子，甚至倒数第三层电子，同一族内，价电子排布 。 3．元素周期表的分区 （1）按价层电子排布分区： ①分区：分s、p、d、f四个区 ②分布及电子排布： 分区 元素分布 外围电子排布式 s区 （共2个纵列） p区 （共6个纵列） d区 （除镧系和锕系外，共10个纵列） f区 ③ⅠB族、ⅡB族这2个纵列的元素原子的核外电子因先填充满 能级而后再填充 能级又得名 区。④处于d区、ds区和f区的元素全部是 元素。s区的元素除氢外，也全部是金属元素。 （2）按元素的种类分区：金属元素和非金属元素 ①金属元素和非金属元素的分界线为沿B、Si、As、Te、At与Al、Ge、Sb、Po之间所画的一条连线，非金属性较强的元素处于元素周期表的 位置，金属性较强的元素处于元素周期表的 位置。 ②处于d区和f区的元素全部是 元素。s区的元素除氢外，也全部是 元素。 效果检测 1．下列说法不正确的是 A．Xe元素所在族的基态原子的价层电子排布式均为ns2np6 B．在元素周期表中，s区、d区和ds区的元素都是金属元素(氢元素除外) C．基态Ag原子的价层电子排布式为4d105s1，由此可判断Ag在第五周期第ⅠB族，处于ds区 D．某元素基态原子的价层电子排布式为4f75d16s2，该元素位于第六周期第ⅢB族 2．关于元素周期表说法正确的是 A．除ds区外，各区的名称来自按照构造原理最后填入电子的能级的符号 B．最外层电子数为2的元素都分布在s区 C．第二周期元素中，第一电离能介于B、N之间的有1种元素 D．第四周期的金属元素从左到右，元素的金属性依次减弱 █知识点五 元素周期律及应用 1．元素周期律 （1）概念：元素的性质随着原子序数的递增而呈 变化的规律。 （2）实质：元素的性质的周期性变化是元素原子的 呈周期性变化的结果。 2．主族元素的原子结构和元素性质的变化规律 （1）原子结构的变化规律 同周期(左→右) 同主族(上→下) 核电荷数 逐渐增大 逐渐增大 电子层数 均相同 逐渐增多 原子半径 逐渐 逐渐 离子半径 阳离子逐渐 阴离子逐渐 阳离子(或阴离子)逐渐 （2）元素性质的变化规律 同周期(左→右) 同主族(上→下) 金属性 逐渐减弱 逐渐增强 非金属性 逐渐 逐渐 气态氢化物的稳定性 逐渐增强 逐渐减弱 第一电离能 呈增大趋势 逐渐 电负性 逐渐 逐渐 3.原子半径 （1）影响因素： ①电子层（能层）越多，电子之间的排斥作用将使半径 ； ②核电荷数越多，核对电子的吸引作用也就 ，将使半径 ； ③相同条件下，最外层电子数越多，半径 。 （2）规律： ①同周期元素的原子半径随核电荷数的增大而 （稀有气体除外）； ②同主族元素的原子（离子）半径随核电荷数的增大而 ； ③电子层结构相同的离子半径随核电荷数的增大而 ； ④同一元素不同价态的微粒半径，价态越高离子半径 。 【特别提醒】 微粒（原子或离子）半径大小的比较方法 （1）同种元素的离子半径：阴离子 原子，原子 阳离子，低价阳离子 高价阳离子。如： r(Cl－)＞r(Cl)，r(Fe)＞r(Fe2＋)＞r(Fe3＋)。 （2）能层结构相同的离子：核电荷数越大，半径 。如：r(O2－)＞r(F－)＞r(Na＋)＞r(Mg2＋)＞r(Al3＋)。 （3）带相同电荷的离子：能层数越多，半径 。如：r(Li＋)＜r(Na＋)＜r(K＋) ＜  r(Rb＋)＜r(Cs＋)，r(O2－)＜r(S2－)  ＜  (Se2－)＜r(Te2－)。 （4）核电荷数、能层数均不同的离子：可选一种离子参照比较。如：比较r(K＋)与r(Mg2＋)，可选r(Na＋)为参照，r(K＋)     r(Na＋)     r(Mg2＋)。 4.电离能 （1）第一电离能： ①定义： 原子失去一个电子转化为 离子所需要的 叫做第一电离能，用符号I1表示。 ②规律： a．同一周期，第一种（碱金属和氢）元素的第一电离能 ，最后一种（稀有气体）元素的第一电离能 ；从左到右，元素的第一电离能在总体上呈现 的变化趋势，表示元素原子越来越 失去电子。 b．同族元素，自上而下第一电离能 ，表明自上而下原子越来越 失去电子。 c．过渡元素的第一电离能的变化不太规则。 d．同周期元素第一电离能的变化呈现的是一种趋势，第 和 元素的第一电离能比同周期的相邻元素都高。 （2）逐级电离能： ①定义： 离子再失去一个电子成为 离子所需的 叫做第二电离能，第三电离能和第四、第五电离能依此类推。 ②影响：p、d、f轨道处于全充满、半充满或全空的电子排布，稳定性较高，其电离能数值 。 ③规律：同种元素的各级电离能逐渐增大并且会发生一个突变。即突然增大 ，这是由于电子是 排布的。 （3）应用： ①根据电离能数据，确定元素核外电子的排布。如Li：I1≪I2<I3，表明Li原子核外的三个电子排布在 个能层上(K、L能层)，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 个电子形成 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 性越强；I1越小，元素的 性越强。 5．电负性 （1）含义：用来描述不同元素的原子对键合电子 的大小。电负性越大的原子，对键合电子的吸引力 。 （2）标准：以氟的电负性为 和锂的电负性为 作为相对标准，得出各元素的电负性(稀有气体未计)。 （3）规律：一般来说，同周期元素从左至右，元素的电负性逐渐 ；同族元素从上至下，元素的电负性逐渐 。 （4）应用： ①判断金属性、非金属性强弱：金属元素的电负性 ，金属元素越活泼；非金属元素的电负性 ，非金属元素越活泼。金属的电负性一般 1.8，非金属的电负性一般 1.8，而位于非金属三角区边界的“类金属”(如锗、锑等)的电负性则在 ，它们既有金属性，又有非金属性。 ②判断元素的化合价：电负性数值小的元素在化合物中吸引电子的能力 ，元素的化合价为 。反之，元素的化合价为 。 ③判断化学键的类型：一般认为如果两个成键元素原子间的电负性差值 1.7，它们之间通常形成 ；小于1.7，它们之间通常形成 。 ④解释元素“对角线”规则：在元素周期表中，某些主族元素与其 的主族元素(如图所示)的有些性质是相似的，被称为“对角线规则”。 Li、Mg的电负性分别为1.0、1.2；Be、Al的电负性分别为1.5、1.5；B、Si的电负性分别为2.0、1.8。它们的电负性接近，说明它们对 电子的吸引力相当，它们表现出的性质 ，如Li、Mg在空气中燃烧的产物分别为 ；Be(OH)2、Al(OH)3均属于难溶的 ；B、Si的含氧酸都是 酸等。 6．元素周期表和元素周期律的应用 （1）科学预测：为新元素的发现及预测其原子结构和性质提供了线索。 （2）寻找新物质： （3）用于工农业生产：对探矿有指导意义的是地球化学元素的分布与它们在元素周期表中的位置关系，研制农药材料等。 效果检测 1．由硅原子核形成的三种粒子，电子排布式分别为①[Ne]3s23p2、②[Ne]3s23p1、③[Ne]3s23p14s1，有关这些粒子的叙述正确的是 A．粒子半径：①>②>③ 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 2．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．电负性：Y>X>W C．简单离子的半径：X >Z>Y D．氢化物水溶液的酸性：Y>W █考点一 原子结构与元素周期表的关系 【例1】元素周期表中共有18个纵列，从左到右排为18列，第1列为碱金属元素(氢元素除外)，第18列为稀有气体元素。下列说法正确的是 A．第9列元素中没有非金属元素 B．第15列元素基态原子的最外层电子排布式是ns2np5 C．最外层电子排布式为ns2的元素一定在第2列 D．元素周期表中每一周期元素从左到右，基态原子的最外层电子排布式均是从ns1过渡到ns2np6 【变式1-1】某元素基态原子的电子排布式为[Ar]3d74s2，则下列说法正确的是 A．该元素为Ni元素 B．该元素属于ds区元素 C．该元素原子最外层共有9个电子 D．该元素位于第四周期第Ⅷ族 【变式1-2】元素X、Y、Z在周期表中的相对位置如图所示。已知Y元素原子的外围电子排布为，则下列说法不正确的是 A．Y元素原子的外围电子排布为4s24p4 B．Y元素在周期表的第三周期第ⅥA族 C．X元素所在周期中所含非金属元素最多 D．Z元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3 █考点二 元素周期表的结构与应用 【例2】下列关于元素周期表的说法中，正确的是 A．按照核外电子排布，元素周期表可划分为s、p、d、f四个区 B．元素周期表中第ⅠB族位于元素周期表的第三列 C．价电子数与最高正价相等的元素一定是主族元素 D．元素周期表中第四、五两个周期分别含18、32种元素 【变式2-1】 短周期元素X、Y在周期表中的相对位置如图所示，且已知X基态原子的价电子排布为，下列说法不正确的是 A．X在周期表中位于第二周期第IIIA族 B．原子半径 C．X元素的电负性大于Y D．X元素的第一电离能大于Y 【变式2-2】如图是部分短周期元素的原子序数与其某种常见化合价的关系图，若用原子序数代表所对应的元素，则下列说法正确的是 A．和属于同种核素 B．第一电离能：d>e，电负性：d＜e C．简单气态氢化物的稳定性：a>d>e D．a和c形成的化合物不能与b的最高价氧化物对应的水化物反应 █考点三 原子（离子）半径大小的比较 【例3】根据表中信息，下列叙述正确的是 短周期元素代号 L M Q R T 原子半径/nm 0.160 0.143 0.089 0.104 0.066 主要化合价 ＋2 ＋3 ＋2 ＋6，－2 －2 A.氢化物的热稳定性：H2T<H2R B．单质与稀盐酸反应的速率：L<Q C．离子半径：R2－<L2＋ D．M与T形成的化合物既能与强酸反应，又能与强碱反应 【变式3-1】已知1~18号元素的离子aW3+、bX+、cY2-、dZ-具有相同的电子层结构，下列关系正确的是 A．质子数：c>d，离子的还原性：Y2->Z- B．氢化物的稳定性：H2Y>HZ C．原子半径：X<W，第一电离能：X<W D．电负性：Z>Y>W>X 【变式3-2】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2p轨道上，有1个电子的自旋方向与其他电子的自旋方向相反。Y原子M层上有两个未成对电子，基态W原子的电子总数是其最高能级电子数的4倍。下列说法错误的是 A．第一电离能：Z>W>Y B．简单离子还原性：Z>W>X C．原子半径：Y>W>X D．简单氢化物的沸点：X>Y>W █考点四 电离能与电负性变化规律及应用 【例4】以下说法不正确的是 A．第一电离能越小,表示气态原子越容易失电子 B．同一元素的电离能,各级电离能逐级增大 C．在元素周期表中,主族元素原子的第一电离能从左到右一定是越来越大 D．在元素周期表中,同主族元素从上到下,第一电离能呈现递减的趋势 【变式4-1】黑火药的主要成分是硫磺、硝酸钾和木炭，能发生剧烈的氧化还原反应。下列说法正确的是 A．半径： B．稳定性： C．第一电离能： D．电负性： 【变式4-2】位于三个周期的短周期元素X、Y、Z、M、N的原子序数依次增大，又知Y原子的最外层电子数是其内层电子总数的3倍，M原子的最外层上只有2个电子，Z与X位于同一主族，N与Y位于同一主族。下列叙述不正确的是 A．原子半径：r(Z)>r(M)>r(N)>r(Y)>r(X) B．元素的电负性：Y>X >N >Z C．元素的第一电离能：I1(X)>I1(M)>I1(Z) D．原子中的未成对电子数：N=Y>Z>M █考点五 元素金属性和非金属性比较 【例5】“结构决定性质”是学习化学的重要思维方法，下列说法正确的是 A．同一元素不可能既表现金属性，又表现非金属性 B．第三周期元素的最高正化合价等于它所处的主族序数 C．核外电子排布相同的微粒，化学性质一定相同 D．元素周期表中位于金属和非金属分界线附近的元素属于过渡元素 【变式5-1】根据事实对于元素的金属性或非金属性相对强弱的推论，错误的是 事实 推论 A Na最外层有一个电子，Mg最外层有2个电子 不能推出金属性：Na＞Mg B Ca(OH)2的碱性强于Mg(OH)2 金属性：Ca＞Mg C SO2与NaHCO3溶液反应生成CO2 非金属性：S＞C D t℃时，Br2+H22HBr   K=5.6×107  I2+H22HI   K=23 非金属性：Br＞I A．A B．B C．C D．D 【变式5-2】短周期主族元素X、Y、Z、M、N的原子序数依次增大，其中基态Y原子s能级电子数是p能级的两倍，Z和M位于同一主族，由上述五种元素形成的化合物可作离子导体，结构如图所示。下列说法不正确的是 A．原子半径：M>Y>Z>X B．非金属性：M>Y，N>Z C．氢化物沸点：Z>N>M>Y D．同周期中第一电离能小于Z的元素有5种 █考点六 元素“位、构、性”及推断 【例6】已知元素原子的下列结构或性质，能确定其在周期表中位置的是 A．某元素原子的第二电子层电子排布图为 B．某元素在某种化合物中的化合价为+4价 C．某元素原子的最外层上电子数为6 D．某元素原子的价层电子排布式为5s25p1 【变式6-1】X、Y、Z、W、M五种短周期主族元素在元素周期表中的位置如图所示，Z的第一电离能比W的大，M的3p轨道上有2个未成对电子。下列说法错误的是 Y Z W X M A．电负性：W>Z>Y B．最高价氧化物对应水化物的酸性：M>Y C．通过电解熔融的X2W3可制得X单质 D．常温下，将一定量气态Z2W4充入一烧瓶内，烧瓶内始终为无色 【变式6-2】日光灯中用到的某种荧光粉的主要成分为3W3(ZX4)2·WY2，已知：X、Y、Z和W为原子序数依次增大的前20号元素，W为金属元素，基态X原子s轨道上的电子数和p轨道上的电子数相等，基态X、Y、Z原子的未成对电子数之比为2∶1∶3，下列说法正确的是 A．电负性：X>Y>Z>W B．原子半径：X<Y<Z<W C．Y和W的单质都能与水反应生成气体 D．Z元素最高价氧化物对应的水化物具有强氧化性 基础应用 1．电子由3d能级跃迁至4p能级时，可通过光谱仪直接摄取 A．电子的运动轨迹图像 B．原子的吸收光谱 C．电子体积大小的图像 D．原子的发射光谱 2．下列现象与原子核外电子的跃迁无关的是 A．激光笔产生红色光线 B．金属钠在空气中燃烧时的火焰呈黄色 C．用光束照射胶体时产生光亮的通路 D．焰火在夜空中呈现五彩缤纷的图案 3．下列叙述正确的是 A．钠的焰色试验呈现黄色，是电子由激发态转化成基态时吸收能量产生的 B．能级能量：1s<2s<3s<4s C．在基态多电子原子中，p能级电子能量一定高于s能级电子能量 D．同一原子中，2p、3p、4p能级的能量相同 4．在学习核外电子排布知识时，甲、乙两小组对多电子原子能级的有关知识产生了分歧：甲组认为第三周期元素的基态原子中，不可能出现d电子，而乙组认为第三周期元素基态原子中一定有d电子，下列可作为甲组论据的是 A．能量守恒原理　　 B．泡利不相容原理 C．洪特规则 D．3d轨道能量比4s轨道高 5．下列有关说法正确的是 A．每个能层s能级的原子轨道的形状相同，能层序数越大，轨道半径越大，电子能量越高 B．原子核外电子云是核外电子运动后留下的痕迹 C．教材中说“核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因为被形象地称作电子云”，这说明原子核外电子云是实际存在的 D．每个能层都有P能级，P能级都有3个原子轨道 6．如图是s能级和P能级的原子轨道示意图，下列说法正确的是     A．s能级和p能级的原子轨道形状相同 B．每个p能级都有6个原子轨道 C．s能级的原子轨道的半径与电子层序数有关 D．Na原子的电子在11个原子轨道上高速运动 7．下列有关构造原理的说法错误的是 A．原子核外电子填充3p、3d、4s能级的顺序为3p→4s→3d B．某基态原子部分核外电子的排布式为3d64s2 C．所有基态原子的核外电子排布都遵循构造原理 D．构造原理中的电子排布能级顺序，实质是各能级能量由低到高的顺序 8．下列说法不正确的是 A．Xe元素所在族的基态原子的价层电子排布式均为ns2np6 B．在元素周期表中，s区、d区和ds区的元素都是金属元素(氢元素除外) C．基态Ag原子的价层电子排布式为4d105s1，由此可判断Ag在第五周期第ⅠB族，处于ds区 D．某元素基态原子的价层电子排布式为4f75d16s2，该元素位于第六周期第ⅢB族 9．氮气可以作食品包装、灯泡等的填充气。一种实验室制备氮气的原理是NH4Cl+NaNO2 NaCl+2H2O+N2↑。反应发生后即停止加热，反应仍可持续进行，直至反应完全。下列说法正确的是 A．主族元素的电负性越大，其元素原子的第一电离能一定越大 B．第一电离能：O>N>Na C．元素的电负性：Cl>O>H D．①和②示意图表示的钠原子失去最外层一个电子所需要的能量：①>② 10．元素为短周期元素，其原子序数与化合价的关系如图所示。下列说法正确的是 A．c与e的原子半径： B．第一电离能： C．简单气态氢化物的稳定性： D．基态和原子核外均有1个未成对电子 11．下列说法不正确的是 A．某价层电子排布为3d24s2的基态原子，该元素位于周期表中第四周期第IVB族 B．在元素周期表中，s区、d区和ds区的元素都是金属元素 C．当碳原子的核外电子排布由转变为时，释放能量，由激发态转化成基态 D．非金属元素形成的共价化合物中，原子的最外层电子数不一定是2或8 12．几种短周期元素的原子半径及某些化合价见下表。判断下列说法错误的是 元素代号 化合价 原子半径/nm L -1 0.071 M -2 0.074 Q +4、-4 0.077 R +7、-1 0.099 T +5、-3 0.110 X +3 0.143 Y +2 0.160 Z +1 0.186 A．L的简单氢化物的键长小于R的简单氢化物的键长 B．L、X、Z的简单离子半径由大到小的顺序是L>Z>X C．X、Y、Z的第一电离能大小顺序是X>Y>Z D．QM2分子中所有原子均满足8电子的稳定结构 能力提升 13．白铜是一种延展性好、硬度高、色泽美观、耐腐蚀的合金材料，其主要成分为Cu、Ni、Zn，还含有少量S、P、As等元素。关于上述涉及到的元素，下列说法正确的是 A．基态Ni原子的简化电子排布式为： B．基态As原子最高能级的轨道形状为哑铃形 C．第一电离能：S>P>Cu D．S、P为p区元素，Cu、Zn为d区元素 14．最近我国科研人员发现了一种安全、高效的点击化学试剂——FSO2N3。下列有关元素F、S、O、N的说法不正确的是 A．基态氟原子核外电子的运动状态有9种 B．基态硫原子价层电子轨道表示式： C．基态氧原子核外电子的空间运动状态有4种 D．基态氮原子核外未成对电子数最多 15．短周期元素W、X、Y、Z在元素周期表中的相对位置如图所示，其中W的简单气态氢化物与其最高价氧化物对应的水化物能相互反应。下列说法错误的是 W X Y Z A．基态W原子的轨道表示式为 B．第一电离能：W>X C．简单氢化物的稳定性：X>Y D．Z的氧化物对应的水化物为强酸 16．金属M在潮湿的空气中会形成一层致密稳定的MZX3•3M(XY)2薄膜。X、Y、Z为短周期主族元素，X的原子序数是Y的8倍，X和Z同周期且X和Z基态原子的未成对电子数相同，M是人体必需的微量元素之一。1molMZX3含有60mol质子。下列说法正确的是 A．原子半径：X＞Z＞Y B．基态M原子的价层电子排布式为4s2 C．X、Y、Z三种元素的电负性：X＞Z＞Y D．同周期元素中第一电离能比X大的有2种 17．由同周期元素原子W、X、Y、Z构成的一种阴离子如图所示，Y的最外层电子数等于X的核外电子总数，四种原子最外层电子数之和为20。下列说法正确的是 A．第一电离能：Z>Y>X>W B．Y形成的简单离子的半径比Z形成的简单离子的半径小 C．W和X的最高价氧化物对应水化物的酸性：W>X D．W、Z形成的化合物分子中各原子均满足8电子稳定结构 18．X、Y、Z、W、Q五种短周期元素，原子序数依次增大。X元素基态原子电子排布式为，Y元素的第一电离能大于同周期相邻元素的第一电离能，Z元素基态原子2p轨道有一个未成对电子，W元素基态原子s能级上的电子总数与p能级上电子总数相等，Q是地壳中含量最多的金属元素。下列说法不正确的是 A．最高价氧化物对应水化物的碱性：X< W B．Y和原子序数为51的元素位于同一主族 C．同周期元素中Z的第一电离能最大 D．X、Q的氧化物、氢氧化物都有两性 19．回答下列问题 （1）钠在火焰上灼烧产生的黄光是一种_________(填字母)。 A．吸收光谱     B．发射光谱 （2）下列Mg原子的核外电子排布式中，能量最高的是________，能量最低的是________(填序号) a．      b． c．      d． （3）Ti原子核外共有_______种运动状态不同的电子，最高能层电子的电子云轮廓图形状为______________，其价电子排布图为____________。与Ti同周期的所有过渡元素的基态原子中，写出任意一种最外层电子数与钛不同的元素基态原子的外围电子排布式_____________。 （4）N、O、Mg元素的前3级电离能如下表所示：X、Y、Z中为N元素的是___________。 元素 I1/kJ/mol I2/kJ/mol I3/kJ/mol X 737.7 1450.7 7732.7 Y 1313.9 3388.3 5300.5 Z 1402.3 2856.0 4578.1 （5）第二周期基态原子未成对电子数与Ni相同且电负性小的元素是___________(填元素符号)；若元素R原子核外电子占有9个轨道，而且有一个未成对电子，则R是____________元素(填元素名称)。 （6）硼(B)及其化合物在化学中有重要的地位。在第二周期中，第一电离能位于硼元素与氮元素之间的元素有________种。B、C、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序是___________。 （7）已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42.X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。X与Y可形成化合物X2Y3，Z元素可以形成负一价离子。 ①X元素基态原子的简化电子排布式为____________，该元素的名称是_______________。 ②已知化合物X2Y3在稀硫酸中可被金属锌还原为XZ3气体，产物还有ZnSO4和H2O，该反应的化学方程式是____________________________。 20．有八种短周期主族元素x、y、z、d、e、f、g、h，其中x、y、d、f随着原子序数的递增，其原子半径的相对大小、最高正价或最低负价的变化如图1所示。z、e、g、h的最高价氧化物对应水化物溶液(浓度均为0.01 )的pH与原子序数的关系如图2所示。(已知：pH=2， pH=12，) 根据上述信息进行判断，并回答下列问题： （1）h在元素周期表中的位置是___________。 （2）①比较f、g、h常见离子的半径大小___________(用离子符号表示)； ②写出e、f的最高价氧化物对应水化物反应的离子方程式___________ （3）下列可作为比较f和Mg金属性强弱的依据是___________。 a．测两种元素单质的硬度和熔、沸点 b．比较最高价氧化物对应水化物的碱性强弱 c．比较单质与同浓度盐酸反应的剧烈程度 d．比较两种元素在化合物中化合价的高低 （4）上述元素任选三种组成六原子共价化合物，写出其化学式________(写一个即可)。 （5）据报道，最近意大利科学家获得了极具研究价值的z4，其分子结构与白磷分子的正四面体结构相似。已知断裂1 mol z-z键吸收167 kJ热量，生成1 mol Z=Z键放出942 kJ热量，则1mol z4完全反应的能量变化为___________ （6）由上述元素中的y、z、e组成的某剧毒化合物eyz不慎泄漏时，消防人员通常采用喷洒过氧化氢溶液的方式处理，以较少污染。反应生成一种酸式盐和一种气体，二者溶于水均呈碱性，该反应的化学方程式为________。已知eyz含有z2分子中类似的化学键，写出化合物eyz的电子式________。 （7）①将xyzd的电负性按照从大到小的顺序排序___________(用元素符号表示) ②将efgh的第一电离能按照从小到大的顺序排序___________(用元素符号表示) 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $