第1章 章末整合提升 体系构建 素养提升（Word教参）-【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中化学选择性必修第二册（人教版）

该高中化学讲义围绕“物质结构与性质”单元，以超导材料为情境载体系统构建知识体系，通过电子排布图、简化电子排布式等工具梳理核外电子排布规律、电离能比较、电负性递变等要点，突出结构决定性质的化学观念，呈现清晰知识脉络与重难点联系。 讲义亮点在于情境化练习设计，如通过N原子电子排布图能量比较、Fe-Sm-As-F-N-O电负性排序等题型培养科学思维，结合高考真题与基础提示，帮助学生掌握证据推理方法，基础薄弱者可依托提示巩固概念，优秀学生能深入探究综合应用，为教师分层教学与学生自主复习提供精准支持。

探究超导材料组成元素的原子结构与性质 　　超导材料，是指具有在一定的低温条件下呈现出电阻等于零以及排斥磁力线的性质的材料。我国成功掌握了铁基超导技术，一举打破了世界纪录，目前我们可以将这项技术灵活运用到磁悬浮列车等重要的生活和生产领域当中。近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料，其中一类为Fe—Sm—As—F—N—O组成的化合物。 1.探究超导材料组成元素的原子的核外电子的排布规律及其表示方法 （1）下列四种N原子的电子排布图表示的状态中，能量由低到高的顺序是　　（用字母表示）。 提示：A为基态原子，能量最低，B、C、D均发生了跃迁，B中发生1s轨道电子跃迁至2p轨道，C中发生2s轨道电子跃迁至2p轨道，由于1s轨道能量低，故能量：B＞C；D中将1s轨道、2s轨道电子跃迁至2p轨道，能量最高，故能量由低到高的顺序为A＜C＜B＜D。 （2）Sm的价层电子排布式为4f66s2，则该元素位于周期表中第　　周期，4f6的电子排布图为　　。As的简化电子排布式为　　。 提示：六　[Ar]3d104s24p3。根据价层电子排布可知最高能层数为6，所以位于周期表的第六周期；4f有7个轨道，所以4f6的电子排布图为As的简化电子排布式为[Ar]3d104s24p3。 （3）写出基态Ti原子的价层电子排布式。 提示：3d24s2。基态Ti原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2。 2.探究超导材料组成元素的电离能、电负性 （1）比较Fe—Sm—As—F—N—O组成的化合物中几种非金属元素的电负性从大到小排列的顺序。 提示：F＞O＞N＞As。 （2）比较N、O、F的第一电离能（从大到小排列），并说明原因。 提示：F＞N＞O，原因：N、O、F位于同一周期，从左到右原子半径减小，核电荷数增大，失电子能力减弱，所以F的第一电离能最大，由于N的2p轨道半充满，能量低且稳定，所以N的第一电离能大于O。 3.以高温超导材料为背景探究元素周期表与元素周期律的综合应用 （1）钇钡铜氧（YBa2Cu3O7－x）类高温超导材料中Y（钇）是一种稀土金属元素，与Sc（钪）同族相邻。指出Y在元素周期表中的位置，目前的周期表中，该族共有多少种元素？ 提示：Sc是第21号元素，处于周期表的第四周期第ⅢB族，所以Y在第五周期第ⅢB族。该族中包括Sc、Y、镧系（15种元素）、锕系（15种元素）一共32种元素。 （2）已知：钡与镁在同一主族。元素周期表分为5个区，钇钡铜氧（YBa2Cu3O7－x）类高温超导材料中的四种组成元素在元素周期表有没有在同一个分区中的？ 提示：没有。Y：d区、Ba：s区；Cu：ds区；O：p区。 （3）比较Cl－、O2－、F－的半径大小。 提示：Cl－＞O2－＞F－。Cl－核外电子排布有三个能层，O2－与F－核外电子排布有两个能层，且O2－的核内质子数小于F－。 1.X、Y是同周期的两种主族元素，均为高温超导材料常用元素。它们的逐级电离能（I）数据如下表所示： 电离能/（kJ·mol－1） I1 I2 I3 I4 I5 …… X 496 4 562 6 912 9 543 13 353 …… Y 738 1 451 7 733 10 540 13 630 …… 下列有关说法正确的是（　　） A.电负性：X＞Y B.与水反应剧烈程度：X＜Y C.X的最外层电子数为1 D.Y的最高化合价为＋3价 解析：C　X、Y是同周期的两种主族元素，由X元素：I2≫I1可知，X是第ⅠA族元素，Y元素：I3≫I2，Y是第ⅡA族元素。同周期元素从左到右，电负性增大，所以电负性：X＜Y，A错误；同周期元素从左到右，金属性减弱，所以金属性：X＞Y，金属性越强，越易与水反应，与水反应剧烈程度：X＞Y，B错误；由X元素：I2≫I1可知，X是第ⅠA族元素，X的最外层电子数为1，C正确；由Y元素：I3≫I2可知，Y是第ⅡA族元素，Y的最高化合价为＋2价，D错误。 2.（原创题）已发现的高温超导材料按成分分为含铜的和不含铜的。含铜超导材料有铋锶钙铜氧体系、铅锶钇铜氧体系等，不含铜超导体主要是钡镓铋氧体系等。回答下列问题： （1）钇（Y）的原子序数比Fe大13，Y位于元素周期表的第ⅢB族。 （2）基态铜原子的价层电子排布式为3d104s1。 （3）第一电离能：I1（O）＞（填“＞”“＜”或“＝”）I1（S），其原因是氧、硫为同一主族元素，氧原子半径小于硫原子，氧原子核对核外电子的吸引力更大。 （4）钡的核外电子排布为[Xe]6s2，下列关于钡的说法错误的是d（填字母）。 a.其电负性比Cs大 b.位于第六周期第ⅡA族 c.能与冷水反应放出氢气 d.第一电离能比Cs小 解析：（1）铁为26号元素，钇（Y）的原子序数比Fe大13，Y为39号元素，位于元素周期表的第四周期第ⅢB族。（2）基态Cu原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s1，价层电子排布式为3d104s1。（3）氧、硫为同一主族元素，第一电离能：I1（O）＞I1（S）。（4）根据钡的核外电子排布[Xe]6s2可知，该元素位于元素周期表第六周期第ⅡA族，位于同周期第ⅠA族的元素是Cs。Ba的电负性及第一电离能均比Cs大；钡的金属性强于同主族的钙，钙能与冷水反应生成氢气，故钡也能与冷水反应放出氢气。 3.铜氧化物超导材料和碳化物超导材料是常见超导材料中的两种。铜氧化物超导材料是指以氧化铜为主要成分的超导材料，碳化物超导材料又称为B—C—N—F超导材料，是指材料中含有碳、硼、氮、氟等元素的超导材料，均被广泛应用于超导电缆、磁体和器件等领域。 （1）氟原子激发态的电子排布式有ad　， 其中能量较高的是d（填字母）。 a.1s22s22p43s1 b.1s22s22p43d2 c.1s22s12p5 d.1s22s22p33p2 （2）基态F原子的价电子排布图（轨道表示式）为。 （3）Cu与Zn相比，第二电离能与第一电离能差值更大的是Cu，原因是Cu的第二电离能失去的是3d10电子，第一电离能失去的是4s1电子，Zn的第二电离能失去的是4s1电子，第一电离能失去的是4s2电子，3d10电子处于全充满状态，其与4s1电子能量差值更大。 （4）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a（填字母），判断的根据是同周期元素从左往右第一电离能的总体趋势是依次升高的，但N元素的2p轨道处于半充满状态，相对较稳定，因此N元素的第一电离能较C、O两种元素高； 第三电离能的变化图是b（填字母）。 解析：（1）F的原子序数为9，其基态原子电子排布式为1s22s22p5，1s22s22p43s1是基态氟原子2p能级上的1个电子跃迁到3s能级上，属于氟原子的激发态，a正确；1s22s22p43d2，核外共10个电子，不是氟原子，b错误；1s22s12p5，核外共8个电子，不是氟原子，c错误；1s22s22p33p2是基态氟原子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；而同一原子3p能级的能量比3s能级的能量高，因此能量最高的是1s22s22p33p2。（2）F为第9号元素，其电子排布为1s22s22p5，则其价层电子排布图为 。（3）铜元素的第二电离能失去的是3d10电子，第一电离能失去的是4s1电子，锌元素的第二电离能失去的是4s1电子，第一电离能失去的是4s2电子，3d10电子处于全充满状态，其与4s1电子能量差值更大，所以铜与锌相比，第二电离能与第一电离能差值更大的是铜元素。（4）同周期元素的第一电离能从左到右呈增大的趋势，但N的2p轨道上的电子排布是半充满的，比较稳定，其第一电离能高于邻位C、O的第一电离能，故图a符合C、N、O、F第一电离能的大小顺序；C、N、O、F的价层电子排布式分别为2s22p2、2s22p3、2s22p4、2s22p5，失去两个电子后，价层电子排布式分别为2s2、2s22p1、2s22p2、2s22p3，此时F的2p轨道上的电子排布处于半充满状态，比较稳定，其第三电离能最大，O的半径小于N的半径，O的第三电离能大于N，C失去的第三个电子为2s上的电子，导致其第三电离能大于N，故图b符合C、N、O、F第三电离能的大小顺序。 4.前四周期元素X、Y、Z、R、Q核电荷数逐渐增加，其中X、Y、Z、R四种元素的核电荷数之和为58；Y 原子的M层p轨道有3个未成对电子；Z与Y同周期，且在该周期中电负性最大；R原子的L层电子数与最外层电子数之比为4∶1，其d轨道中的电子数与最外层电子数之比为5∶2；Q2＋的价电子排布式为3d9。 回答下列问题： （1）R基态原子核外电子的排布式为[Ar]3d54s2或1s22s22p63s23p63d54s2。 （2）Z元素的最高价氧化物对应的水化物的化学式是HClO4。 （3）Y、Z分别与X形成最简单共价化合物A、B，A与B相比，稳定性较差的是PH3 （写分子式）。 （4）Q的价电子的轨道表示式为；从轨道结构角度考虑Q的两种价态离子中更稳定的为Cu＋（写出离子符号）。 解析：前四周期元素X、Y、Z、R、Q核电荷数依次增加，由Y原子的M层p轨道有3个未成对电子可知，Y原子价电子排布为3s23p3，则Y为P元素；Z与Y同周期，且在该周期中电负性最大，则Z为Cl元素；R原子的L层电子数与最外层电子数之比为4∶1说明最外层电子数为2，由d轨道中的电子数与最外层电子数之比为5∶2可知，d轨道电子数为5，原子的价电子排布为3d54s2，则R为Mn元素；由X、Y、Z、R四种元素的核电荷数之和为58可知，X元素核电荷数为58－15－17－25＝1，则X为H元素；Q2＋的价电子排布式为3d9，则Q为Cu元素。（1）锰元素的原子序数为25，位于元素周期表中第四周期第ⅦB族，基态原子核外电子的排布式为[Ar]3d54s2或1s22s22p63s23p63d54s2。（2）氯元素的最高价氧化物对应的水化物为高氯酸，化学式为HClO4。（3）非金属元素的非金属性越强，简单氢化物的稳定性越强，氯元素的非金属性强于磷元素，则氯化氢的稳定性强于磷化氢。（4）铜元素的原子序数为29，位于元素周期表中第四周期第ⅠB族，基态原子的价电子排布式为3d104s1，则价电子轨道表示式为，铜原子失去1个电子形成亚铜离子，价电子排布式为3d10，失去2个电子形成铜离子，价电子排布式为3d9，亚铜离子的3d轨道为全充满稳定结构，则从轨道结构角度看，亚铜离子的稳定性强于铜离子。 一、原子结构与核外电子排布 1.（2024·北京高考1题）我国科研人员利用激光操控方法，从Ca原子束流中直接俘获41Ca原子，实现了对同位素41Ca的灵敏检测。41Ca的半衰期（放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间）长达10万年，是14C的17倍，可应用于地球科学与考古学。下列说法正确的是（　　） A.41Ca的原子核内有21个中子 B.41Ca的半衰期长，说明41Ca难以失去电子 C.41Ca衰变一半所需的时间小于14C衰变一半所需的时间 D.从Ca原子束流中直接俘获41Ca原子的过程属于化学变化 解析：A　A项，41Ca的质量数为41，质子数为20，所以中子数为41－20＝21，正确；B项，41Ca的半衰期长短与得失电子能力没有关系，错误；C项，根据题意41Ca衰变一半所需的时间要大于14C衰变一半所需的时间，错误；D项，从Ca原子束流中直接俘获41Ca原子的过程没有新物质产生，不属于化学变化，错误。 二、电离能　电负性 2.（2024·重庆高考6题）“嫦娥石”是中国首次在月球上发现的新矿物，其主要由Ca、Fe、P、O和Y（钇，原子序数比Fe大13）组成，下列说法正确的是（　　） A.Y位于元素周期表的第ⅢB族 B.基态Ca原子的核外电子填充在6个轨道中 C.5种元素中，第一电离能最小的是Fe D.5种元素中，电负性最大的是P 解析：A　钇原子序数比Fe大13，为39号元素，位于元素周期表的第五周期第ⅢB族，A正确；钙为20号元素，原子核外电子排布为1s22s22p63s23p64s2，基态Ca原子的核外电子填充在10个轨道中，B错误；同一主族随原子序数变大，原子半径变大，第一电离能变小；同一周期随着原子序数变大，第一电离能呈增大趋势，5种元素中，钙第一电离能比铁小，C错误；同周期主族元素从左到右，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；5种元素中，电负性最大的是O，D错误。 3.（2024·上海高考1题）下列关于氟元素的性质说法正确的是C。 A.原子半径最小 B.原子第一电离能最大 C.元素的电负性最强 D.最高正化合价为＋7 解析：元素周期表中H的原子半径最小，A错误；同周期元素从左至右第一电离能呈增大趋势，故每一周期最后一种元素（稀有气体元素）的第一电离能最大，B错误；同周期主族元素从左至右，元素的电负性逐渐变大，同主族元素从上到下，元素的电负性逐渐变小，则元素周期表中F的电负性最强，C正确；F没有正化合价，D错误。 三、元素“位—构—性”综合考查 4.（2024·甘肃高考5题）X、Y、Z、W、Q为短周期元素，原子序数依次增大，最外层电子数之和为18。Y原子核外有两个单电子，Z和Q同族，Z的原子序数是Q的一半，W元素的焰色试验呈黄色。下列说法错误的是（　　） A.X、Y组成的化合物有可燃性 B.X、Q组成的化合物有还原性 C.Z、W组成的化合物能与水反应 D.W、Q组成的化合物溶于水呈酸性 解析：D　X、Y、Z、W、Q为原子序数依次增大的短周期元素，W元素的焰色试验呈黄色，则W为Na元素；Z和Q同族，Z的原子序数是Q的一半，则Z为O元素、Q为S元素；Y原子核外有两个单电子，且原子序数小于O元素，故Y为C元素；结合X、Y、Z、W、Q的最外层电子数之和为18，则X的最外层电子数为1，故X为H元素或Li元素。C的电负性大于H和Li，故该化合物中C为负价，具有还原性，则该化合物具有可燃性，A项正确；该化合物中S元素为负价，具有还原性，B项正确；Na2O、Na2O2均能与水反应，C项正确；Na2S属于强碱弱酸盐，其溶于水所得溶液呈碱性，D项错误。 5.（2024·湖北高考9题）主族元素W、X、Y、Z原子序数依次增大，X、Y的价电子数相等，Z的价电子所在能层有16个轨道，4种元素形成的化合物如图。下列说法正确的是（　　） A.电负性：W＞Y B.酸性：W2YX3＞W2YX4 C.基态原子的未成对电子数：W＞X D.氧化物溶于水所得溶液的pH：Z＞Y 解析：D　Z的价电子所在能层有16个轨道，故Z为第四周期元素，结合题给化合物的结构图可知，Z为K元素；W、X、Y、Z原子序数依次增大，X、Y的价电子数相等，结合题给结构图可知，X为O元素、Y为S元素；W形成一个共价键，则W为H元素。电负性：H＜S，A错误；H2SO3为弱酸，故酸性：H2SO3＜H2SO4，B错误；基态H原子中未成对电子数为1，基态O原子中未成对电子数为2，C错误；K的氧化物溶于水生成KOH，溶液pH＞7，S的氧化物溶于水生成H2SO3或H2SO4，溶液pH＜7，D正确。 1 / 6 学科网（北京）股份有限公司 $