内容正文:
章末综合提升
第一章 原子结构与性质
概念梳理
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土壤中的硝酸盐可通过其中的硫化物分解,其主要化学反应原理是:5K2S+8KNO3+4H2O4N2↑+5K2SO4+8KOH。下列相关微粒的化学用语表示正确的是
A.中子数为9的氮原子N
B.KOH的电子式:K︰︰H
C.S2-的结构示意图:
D.基态O原子的电子排布图:
√
典例
1
一、有关物质结构的化学用语
中子数为9的氮原子,质量数为16,表示为N,A错误;KOH为离子化合物,电子式为K+︰︰H-,B错误;S2-的核电荷数为16,核外电子数为18,S2-的结构示意图为 ,C正确;基态O原子的
电子排布图为 ,D错误;故选C。
1.基态原子(离子)核外电子排布的表示方法
题后总结
表示方法 以硫原子为例
电子排布式 1s22s22p63s23p4
简化电子排布式 Ne3s23p4
电子排布图(轨道表示式)
价电子排布式或轨道表示式 3s23p4
离子(S2-)的电子、价电子排布式 1s22s22p63s23p6、3s23p6
2.核外电子排布式与原子结构示意图、轨道表示式的关系
原子结构示意图→电子排布式→轨道表示式逐步细化核外电子的运动状态。
题后总结
二、电离能与电负性
M、R、T、X、Y为短周期主族元素,且原子序数依次增大。M的基态原子所含3个能级中电子数均相等;T的基态原子2p能级上的未成对电子数与M原子的相同;X与T位于同一周期;Y和T位于同一主族。下列说法正确的是
A.原子半径:r(Y)>r(X)>r(T)
B.第一电离能:I1(R)>I1(T)>I1(M)
C.电负性:χ(R)>χ(T)>χ(M)
D.Y的氧化物对应水化物一定为强酸
√
典例
2
M、R、T、X、Y为短周期主族元素,且原子序数依次增大,其中M的基态原子所含3个能级中电子数均相等,其核外电子排布式为1s22s22p2,故M为C元素;T的基态原子2p能级上的未成对电子数与M原子的相同,其核外电子排布式为1s22s22p4,故T为O元素;R的原子序数介于碳、氧之间,则R为N元素;Y和T(氧)位于同一主族,可知T为S元素;X与T(氧)位于同一周期,X的原子序数大于氧,故X为F元素;
由上述分析可知,M为C元素、R为N元素、T为O元素、X为F元素、Y为S元素。同周期主族元素自左而右原子半径减小,同主族自上而下原子半径增大,则原子半径:S>O>F,故A错误;同周期主族元素随原子序数增大第一电离能呈增大趋势,N元素原子2p轨道为半满稳定状态,其第一电离能大于同周期相邻元素,则第一电离能:N>O>C,故B正确;同周期主族元素随原子序数增大电负性逐渐增大,故电负性:O>N>C,故C错误;Y是S元素,硫酸属于强酸,而亚硫酸属于弱酸,故D错误。
1.元素第一电离能的周期性变化规律
题后总结
一般
规律 同一周期,随着原子序数的增加,元素的第一电离能呈现增大的趋势,稀有气体元素的第一电离能最大,碱金属元素的第一电离能最小;同一主族,随着电子层数的增加,元素的第一电离能逐渐减小
特殊
情况 第一电离能的变化与元素原子的核外电子排布有关。通常情况下,当原子核外电子排布在能量相等的轨道上形成全空(p0、d0、f0)、半满(p3、d5、f7)和全满(p6、d10、f14)结构时,原子的能量较低,该元素具有较大的第一电离能
2.电离能、电负性大小判断
题后总结
规律 在周期表中,电离能、电负性从左到右逐渐增大,从上往下逐渐减小
特性 同周期主族元素,第ⅡA族(ns2)全充满、第ⅤA族(np3)半充满,比较稳定,所以其第一电离能大于同周期相邻的第ⅢA族和第ⅥA族元素
方法 常常应用化合价及物质类别判断电负性的大小,如O与Cl的电负性比较:①HClO中Cl为+1价、O为-2价,可知O的电负性大于Cl;
②Al2O3是离子化合物、AlCl3是共价化合物,可知O的电负性大于Cl
√
三、核外电子运动状态的分析
下列各项叙述不正确的是
A.若硫元素基态原子的核外电子排布图为 则违反泡利原理
B.若21号Sc元素的基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d3,违反能量最低原理
C.铍原子核外有两种能量不同的电子
D.某原子核外电子排布由1s22s22p33s1→1s22s22p4,能释放特定能量产生发射光谱
典例
3
电子应该尽可能分占不同的原子轨道,若硫原子核外电子排布图为
违反了洪特规则,不是违反了泡利原理, A错误;Sc元素的基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原理,应该为1s22s22p63s23p63d14s2,故B正确;Be是4号元素,核外电子数为4,1s能级有两个电子,2s能级有2个电子,而每个能级电子的能量相同,故核外有两种能量不同的电子,C正确;3s能级的能量大于2p能级的能量,原子的电子排布式由1s22s22p33s1→1s22s22p4,能量降低,所以能释放特定能量产生发射光谱,D正确。
1.能量最低原理:原子核外电子优先占据能量较低的轨道,然后依次进入能量较高的轨道,这样使整个原子处于能量最低的状态。所有电子排布规则都需满足能量最低原理。
2.泡利原理:每个原子轨道里最多只能容纳2个电子,且自旋状态相反。
3.洪特规则:当电子排布在同一能级的不同轨道时,基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道,且自旋状态相同。
知识支持
√
四、“位、构、性”关系的综合应用
M、W、X、Y、Z为原子序数依次增大的前四周期元素,M的一种原子不含中子,W是第二周期未成对电子数最多的元素,X、Y同族,且Y的原子序数为X的两倍,Z+的d轨道有10个电子。下列说法错误的是
A.WX2与M2X可以发生化合反应
B.仅含M、W、Y的某种盐既能与酸反应又能与碱反应
C.第一电离能由大到小的顺序为W>X>Y
D.工业上可采用热还原法冶炼Z的单质
典例
4
M、W、X、Y、Z为原子序数依次增大的前四周期元素,M的一种原子不含中子,M是H元素;W是第二周期未成对电子数最多的元素,W是N元素;X、Y同族,且Y的原子序数为X的两倍,X是O元素、Y是S元素;Z+的d轨道有10个电子,Z是Cu。NO2与H2O反应生成HNO3和NO,该反应不是化合反应,故A错误;仅含H、N、S元素的盐(NH4)2S既能与酸反应又能与碱反应,故B正确;N原子2p能级半充满,结构稳定,第一电离能大于同周期相邻元素,同主族元素从上到下第一电离能依次减小,第一电离能由大到小的顺序为N>O>S,故C正确;工业上可用碳还原氧化铜冶炼Cu的单质,故D正确。
思维建模
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1.请完成下列填空:
(1)(2024·湖南卷节选)Cu属于_____区元素,其基态原子的价电子排布式为________。
ds
3d104s1
Cu的原子序数为29,位于第四周期第ⅠB族,位于ds区,其基态原子的价电子排布式为3d104s1。
(2)(2024·安徽卷节选)Cu位于元素周期表第_____周期第______族。
四
ⅠB
(3)(2024·湖北卷节选)基态Be2+的轨道表示式为____。
基态Be2+的电子排布式为1s2,结合泡利原理,则轨道表示式为 。
(4)(2024·全国甲卷节选)第ⅣA族元素基态原子核外未成对电子数为____,在与其他元素形成化合物时,呈现的最高化合价为_____。
2
+4
基态第ⅣA族元素的价电子排布式为ns2np2,核外未成对电子数为2;在形成化合物时,呈现的最高化合价为+4。
(5)(2024·新课标卷节选)Ni基态原子价电子的轨道表示式为___________。
Ni为28号元素,基态Ni原子的价电子排布式为3d84s2,价电子的轨道表示式为 。
(6)(2024·河北卷节选)钒原子的价层电子排布式为________。
3d34s2
V为23号元素,价层电子排布式为3d34s2。
2.(2024·河北卷)侯氏制碱法工艺流程中的主反应为QR+YW3+XZ2+W2ZQWXZ3+YW4R,其中W、X、Y、Z、Q、R分别代表相关化学元素。下列说法正确的是
A.原子半径:W<X<Y
B.第一电离能:X<Y<Z
C.单质沸点:Z<R<Q
D.电负性:W<Q<R
√
侯氏制碱法的主反应方程式为NaCl+NH3+CO2+H2ONaHCO3↓+NH4Cl,可知W为H,X为C,Y为N,Z为O,Q为Na,R为Cl。同周期主族元素从左到右,原子半径逐渐减小,H原子半径最小,则原子半径:H<N<C,A错误。同周期元素从左到右,第一电离能整体呈增大的趋势,但N的2p轨道为半充满状态,较稳定,其第一电离能大于同周期相邻的元素,故第一电离能:C<O<N,B错误。O2和Cl2常温下均为气体,相对分子质量大的沸点高,Na常温下为固体,故单质沸点:O2<Cl2<Na,C正确。Na为金属元素,则其电负性最小,电负性:Na<H<Cl,D错误。
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