（江苏专用）2020版高考化学 专题九 第1讲 原子结构与元素的性质学案

第1讲原子结构与元素的性质【2020·备考】最新考纲：1.认识原子核外电子的运动状态，了解电子云、电子层(能层)、原子轨道(能级)的含义。2.了解多电子原子中核外电子分层排布遵循的原理，能用电子排布式表示1～36号元素的原子和离子的基态核外电子排布。3.了解主族元素第一电离能、电负性等性质的周期性变化规律，能根据元素电负性说明元素的金属性和非金属性的周期性变化规律。新课标要求：能说明微观粒子的运动状态与宏观物体运动特点的差异。能结合能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则书写1～36号元素基态原子的核外电子排布式和轨道表示式，并说明含义。能说出元素电离能、电负性的含义，能描述主族元素第一电离能、电负性变化的一般规律，能从电子排布的角度对这一规律进行解释。能说明电负性大小与原子在化合物中吸引电子能力的关系，能利用电负性判断元素的金属性与非金属性的强弱，推测化学键的极性。能从原子价电子数目和价电子排布的角度解释元素周期表的分区、周期和族的划分。能列举元素周期律(表)的应用。最新考情：本讲知识在江苏高考中主要考查内容有：一是考查电子排布式的书写，如2018年T21(2)、2017年T21(1)、2016年T21(1)、2015年T21(1)等；二是考查电离能、电负性的变化规律，如2017年T21(3)等；预计2020年高考中考查视角主要有：①电子排布式、价层电子排布式、价层电子排布图。②基态原子电子云形状(主要考查球形和哑铃形)。③不同运动状态、能级、能层、轨道数等。④第一电离能、电负性大小比较。考点一原子核外电子排布原理[知识梳理]1.电子层与原子轨道原子轨道轨道形状s电子的原子轨道呈球形对称p电子的原子轨道呈哑铃形原子轨道数目s轨道1个p轨道3个d轨道5个f轨道7个……能量关系①相同电子层上原子轨道能量的高低：ns＜np＜nd＜nf②形状相同的原子轨道能量的高低：1s＜2s＜3s＜4s……③同一电子层内形状相同而伸展方向不同的原子轨道的能量相等，如2px、2py、2pz轨道的能量相等名师助学：第一电子层(K)，只有s原子轨道；第二电子层(L)，有s、p两种原子轨道，p原子轨道上有三个原子轨道px、py、pz，它们具有相同的能量；第三电子层(M)，有s、p、d三种原子轨道。2.基态原子的核外电子排布(1)能量最低原理：即电子尽可能地先占有能量低的轨道，然后进入能量高的轨道，使整个原子的能量处于最低状态。如图为构造原理示意图，即基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序图：名师助学：所有电子排布规则都需要满足能量最低原理。(2)泡利不相容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。如2s轨道上的电子排布为，不能表示为。(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。如2p3的电子排布为，不能表示为或洪特规则特例：当能量相同的原子轨道在全满(p6、d10、f14)、半满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)状态时，体系的能量最低，如：24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1。名师助学：①当出现d轨道时，虽然电子按ns、(n－1)d、np顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把(n－1)d放在ns前，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2，正确；Fe：1s22s22p63s23p64s23d6，错误。②在书写简化的电子排布式时，并不是所有的都是[X]＋价电子排布式(注：X代表上一周期稀有气体元素符号)。3.基态、激发态及光谱示意图[题组诊断]原子核外电子排布原理1.(1)[2018·江苏化学，21A(2)]Fe2＋基态核外电子排布式为_____________________________________________________________________。(2)[2017·江苏化学，21A(1)]Fe3＋基态核外电子排布式为_____________________________________________________________________。(3)[2016·江苏化学，21A(1)]Zn2＋基态核外电子排布式为_____________________________________________________________________。(4)[2015·江苏化学，21A(1)]Cr3＋基态核外电子排布式为_____________________________________________________________________。(5)[2014·江苏化学，21A(1)]Cu＋基态核外电子排布式为_____________________________________________________________________。(6)[2012·江苏化学，21A(1)]Mn2＋基态的电子排布式可表示为_____________________________________________________________________。解析(1)26号元素铁，先写出基态铁原子的核外电子排布式[Ar]3d64s2，再由外向内失电子。(2)Fe3＋基态核外电子排布式为[Ar]3d5。(3)Zn是30号元素，Zn2＋核外有28个电子，根据原子核外电子排布规律可知基态Zn2＋核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10；(4)基态Cr的电子排布遵循“半满”稳定原理，其基态电子排布式为[Ar]3d54s1，失去电子时，先失最外层上的电子，所以Cr3＋的核外电子排布式为[Ar]3d3；(5)Cu为29号，核外电子排布为[Ar]3d104s1，Cu＋失去4s上面的一个电子，则为[Ar]3d10。(6)Mn原子序数为25，Mn的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，Mn2＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5。答案(1)[Ar]3d6或1s22s22p63s23p63d6(2)1s22s22p63s23p63d5(或[Ar]3d5)(3)1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10)(4)1s22s22p63s23p63d3(或[Ar]3d3)(5)1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10)(6)1s22s22p63s23p63d5(或[Ar]3d5)2.A、B、C、D、E、F代表6种元素。请填空：(1)A元素基态原子的最外层有2个未成对电子，次外层有2个电子，其元素符号为____________；(2)B元素的负一价离子和C元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同，B的元素符号为________，C的元素符号为________；(3)D元素的正三价离子的3d能级为半充满，D的元素符号为________，其基态原子的电子排布式为___________________________________________________；(4)E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子，E的元素符号为________，其基态原子的电子排布式为_____________________________________________________________________。(5)F元素的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋1，则n＝________；原子中能量最高的是________电子。解析(1)A元素基态原子次外层有2个电子，故次外层为K层，A元素有2个电子层，由题意可写出其轨道表示式(或电子排布图)为：，则该元素核外有6个电子，为碳元素，其元素符号为C，另外氧原子同样也符合要求，其轨道表示式(或电子排布图)为：。(2)B－、C＋的电子层结构都与Ar相同，即核外都有18个电子，则B为17号元素Cl，C为19号元素K。(3)D元素原子失去2个4s电子和1个3d电子后变成＋3价离子，其原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2即为26号元素铁。(4)根据题意要求，首先写出电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1，该元素为29号元素Cu。(5)s能级只有1个原子轨道，故最多只能容纳2个电子，即n＝2，所以元素F原子的最外层电子排布式为2s22p3，由此可知F是N元素；根据核外电子排布的能量最低原理，可知氮原子的核外电子中的2p能级能量最高。答案(1)C或O(2)ClK(3)Fe1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2(4)Cu1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1(5)22p【方法技巧】“两原理，一规则”的正确理解原子核外电子排布符合能量最低原理、洪特规则、泡利不相容原理，若违背其一，则电子能量不处于最低状态。易误警示在书写基态原子的轨道表示式(或电子排布图)时，常出现以下错误：(2)半充满、全充满状态原子结构稳定如ns2、np3、np6Cr：3d54s1Mn：3d54s2Cu：3d104s1Zn：3d104s2考点二原子结构与元素的性质[知识梳理]1.原子结构与周期表的关系(1)原子结构与周期表的关系(完成下列表格)周期电子层数每周期第一种元素每周期最后一种元素原子序数基态原子的电子排布式原子序数基态原子的电子排布式二23[He]2s1101s22s22p6三311[Ne]3s1181s22s22p63s23p6四419[Ar]4s1361s22s22p63s23p63d104s24p6五537[Kr]5s1541s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6六655[Xe]6s1861s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s26p6名师助学：①电子层数＝周期数②价电子数＝主族序数(2)每族元素的电子排布特点①主族主族ⅠAⅡAⅢAⅣA排布特点ns1ns2ns2np1ns2np2主族ⅤAⅥAⅦA排布特点ns2np3ns2np4ns2np5②0族：He：1s2；其他ns2np6。③过渡元素(副族和第Ⅷ族)：(n－1)d1～10ns1～2。(3)元素周期表的分区根据核外电子排布分区名师助学：“外围电子排布”即“价电子层”，对于主族元素原子，价电子层就是最外电子层，而对于过渡元素原子不仅仅是最外电子层，如Fe的价电子层排布为3d64s2。2.元素周期律(1)原子半径①影响因素能层数：能层数越多，原子半径越大核电荷数：能层数相同，核电荷数越大，原子半径越小②变化规律元素周期表中的同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐减小；同主族元素从上到下，原子半径逐渐增大。(2)电离能①第一电离能：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，符号I1，单位kJ·mol－1。②规律a.同周期：第一种元素的第一电离能最小，最后一种元素的第一电离能最大，总体呈现从左至右逐渐增大的变化趋势。b.同族元素：从上至下第一电离能逐渐减小。c.同种原子：逐级电离能越来越大(即I1I2I3…)。名师助学：第二、三、四周期的同周期主族元素，第ⅡA族(ns2np0)和第ⅤA族(ns2np3)，因p轨道处于全空或半充满状态，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族元素的，如第一电离能：Mg＞Al，P＞S。(3)电负性①含义：元素的原子在化合物中吸引键合电子能力的标度。元素的电负性越大，表示其原子在化合物中吸引键合电子的能力越强。②标准：以最活泼的非金属氟的电负性为4.0和锂的电负性为1.0作为相对标准，计算得出其他元素的电负性(稀有气体元素未计)。③变化规律金属元素的电负性一般小于1.8，非金属元素的电负性一般大于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。在元素周期