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一、主干知识——在微点判断中澄清
1.判断下列有关原子结构模型叙述的正误
(1)日常生活中我们看到的许多可见光都与原子核外电子跃迁吸收能量有关 (　　)
(2)电子云轮廓图表示电子在原子核外相应空间出现的概率,s和p电子云轮廓图均为球形 (　　)
(3)处于s能级的电子能量一定比处于p能级的电子能量低 (　　)
(4)当能层数n=2时,有2s、2px、2py、2pz四个原子轨道 (　　)
(5)只要能层、原子轨道、原子轨道伸展方向都确定,就能准确表示电子的运动状态 (　　)
(6)同一原子中,2p、3p、4p能容纳的电子数逐渐增多 (　　)
(7)原子中的电子在具有确定半径的圆周轨道上像火车一样高速运转着 (　　)
(8)碳的基态原子轨道表示式: 违背了洪特规则 (　　)
(9)3p能级上有2个未成对电子和4p能级上有2个未成对电子的原子一定属于同一族 (　　)
(10)原子的价电子排布式为nsn-1npn+1的原子位于第三周期ⅥA族 (　　)
2.判断下列有关原子结构与元素周期表叙述的正误
(1)所含元素种类最多的族是第ⅢB族 (　　)
(2)在元素周期表中,ds区只有6种自然形成的元素,且均为金属元素 (　　)
(3)基态O原子轨道表示式为,违反了洪特规则 (　　)
(4)基态Sc原子的电子排布式可表示为
　1s22s22p63s23p64s23d1 (　　)
(5)铁位于第四周期ⅧB族,价电子排布式为3d64s2 (　　)
(6)最外层电子排布为ns2的元素一定是ⅡA族元素 (　　)
(7)基态原子的价电子排布为(n-1)d6~8ns2的元素一定是过渡元素 (　　)
(8)钛元素在周期表中处于第四周期第ⅡB族 (　　)
(9)碳的基态原子轨道表示式: (　　)
(10)正三价阳离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5的元素在周期表中位于第ⅧB族 (　　)
(11)最外层有2个未成对电子的可能是ns2np2或ns2np4,短周期元素中分别为C、Si和O、S (　　)
3.判断下列有关元素性质及其变化规律叙述的正误
(1)化合物中相邻的两个原子核间距为两个原子的半径之和 (　　)
(2)O、N、S、P的非金属性依次减弱 (　　)
(3)同一周期中,主族元素原子第一电离能从左到右越来越大 (　　)
(4)第一电离能小的元素的金属性一定强 (　　)
(5)M(g)M2+(g)+2e-所需能量不是第二电离能 (　　)
(6)Cr的电负性比K高,Cr原子对键合电子的吸引力比K大 (　　)
(7)主族元素的电负性越大,元素原子的第一电离能一定越大 (　　)
(8)Al和Cl的电负性值分别为1.5、3.0,则二者形成离子键 (　　)
二、综合思维——在知识融会中贯通
(一)核外电子排布
原子结构 能层
能级
原子轨道
排布规则 能量最低原理
泡利原理
洪特规则
表示方法 电子排布式
轨道表示式(电子排布图)
简化电子排布式
价层电子排布
价层电子轨道表示式
　　[综合训练]
1.(2024·云南保山期末)下列叙述正确的是 (　　)
A.各能层的原子轨道数按s、p、d、f的顺序分别为1、3、5、7
B.各能层的能级都是从s能级开始到f能级结束
C.钾的M层有8个电子,所以钾的M层有4个轨道
D.各能层含有的原子轨道数为2n2
2.下列各项叙述中,正确的是 (　　)
A.所有原子任一能层的s电子云轮廓图都是球形,但球的半径大小不同
B.价电子排布式为5s25p1的元素位于第五周期第ⅠA族,是s区元素
C.钠原子由1s22s22p63s1→1s22s22p63p1时,原子释放能量,由基态转化成激发态
D.24Cr原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d44s2
3.(2024·浙江丽水期末)下列说法正确的是 (　　)
A.基态Cr原子的价层电子排布式:3d54s1,违反能量最低原理
B.基态C原子的电子排布式:1s22s222,违反能量最低原理
C.基态C原子的价层电子排布图: ,违反泡利原理
D.基态Fe3+的3d电子排布图: ,违反洪特规则
(二)元素性质的递变
原子 半径 同周期元素从左到右,原子半径减小
同主族元素从上到下,原子半径增大
第一 电离能 同周期元素从左到右,第一电离能呈增大趋势
同主族元素从上到下,第一电离能减小
电负性 同周期元素从左到右,电负性逐渐变大
同主族元素从上到下,电负性逐渐变小
　　[综合训练]
4.下列说法正确的是 (　　)
A.Zn分布在元素周期表d区
B.第四周期含14种金属元素
C.稀有气体基态原子最外层都是ns2np6
D.116Lv位于周期表第七周期第ⅣA族
5.(2024·重庆渝中期末)下列有关元素周期表的说法正确的是 (　　)
A.按照核外电子排布,可把元素周期表划分为s、 p、d、f四个区
B.元素周期表中,氟元素的电负性最大,第一电离能也最大
C.元素周期表的各个周期总是从ns能级开始,以np能级结束
D.元素周期表中,从第ⅢB族到第ⅡB族的10个纵列的元素全都是金属元素
6.(2024·江苏卷)明矾[KAl(SO4)2·12H2O]可用作净水剂。下列说法正确的是 (　　)
A.半径:r(Al3+)>r(K+)
B.电负性:χ(O)>χ(S)
C.沸点:H2S>H2O
D.碱性:Al(OH)3>KOH
7.(2023·重庆卷)“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
(三)元素推断及性质判断
解读信息 确定元素 依据原子序数、核外电子排布、元素周期表中位置、元素及其化合物的性质等信息,推测未知元素
判断位置 比较性质 判断各元素在周期表中的相对位置(同周期、同主族),结合元素周期律,比较元素的金属性(非金属性)、第一电离能、电负性等大小
合理推理 准确判断 分析各选项中的描述,结合元素周期表中递变规律合理推理,并作出准确判断,得出正确答案
　　
[综合训练]
8.X、Y为第三周期元素,Y最高正价与最低负价的代数和为6,二者形成的一种化合物能以[XY4]+[XY6]-的形式存在。下列说法错误的是 (　　)
A.原子半径:X>Y
B.简单氢化物的还原性:X>Y
C.同周期元素形成的单质中Y氧化性最强
D.同周期中第一电离能小于X的元素有4种
9.(2024·安徽亳州期末)已知五种短周期元素的信息如下表,有关叙述错误的是 (　　)
元素编号 X Y Z M N
原子半径/nm 0.074 0.102 0.143 0.186 0.160
最高化合价 或最低化合价 -2 -2、+4、+6 +3 +1 +2
A.简单离子的离子半径:ZB.最简单氢化物的稳定性:X>Y
C.第一电离能:MD.Z的单质既能与强酸反应又能与强碱反应
10.(2024·山东枣庄期末)软包电池的关键组件LiTFSI结构如图所示。
X、Y、Z、W、M、Q为原子序数依次增大的短周期元素,X最外层电子数是次外层电子数的一半,W和Q同主族。下列说法错误的是 (　　)
A.第一电离能:M>W>Z>Y
B.电负性:W>Q
C.常温下M单质可以置换出W单质
D.简单气态氢化物的热稳定性:M>W>Q
三、迁移应用——在课题活动中践行
课题活动　 通过“超导材料”认识“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,已发现有28种元素和几千种合金和化合物可以成为超导体。经过研究,超导体不仅在一定温度之下具有零电阻特性,而且在一定的条件下具有高密度载流能力、完全抗磁性(迈斯纳效应)、约瑟夫森效应等常规导体完全不具备的电磁特性,在能源、医疗、交通、国防工业等领域都有广阔的应用前景。
探究目标(一)　了解形成超导材料的元素的位置
　　化学材料不断改变人类的生产生活方式,新材料的研究、发现与应用,是科技发展与社会进步的重要基石。化学材料种类众多,其中近年来超导材料的研究与应用是重要的研究热点。有哪些元素可以组成超导材料
1.科学家进行超导材料研究时,偶然发现汉代器物上的颜料“汉紫”的主要成分(BaCuSi2Ox )中的第四周期元素可以作为超导元素。请写出该元素原子的基态核外价层电子排布。
2.超导材料有铜氧超导体(如HgBa2Ca2Cu3O8、YBa2Cu3O7等)、C60为基本材料的超导体等。已知基态Hg原子的价层电子排布为5d106s2,请说明Hg在元素周期表中的位置,属于哪个区。
3.能源、材料已成为当今科学研究的热点。请回答下列问题:
上图是超导材料元素在周期表中的分布,上述元素的短周期元素中原子半径最大的是哪种元素的原子 其原子最外层有多少种运动状态不同的电子
探究目标(二)　了解“超导材料”元素的性质
　　现代科学研究,在常压下有28种元素具有超导性。超导元素加入某些其他元素作合金成分, 可以使超导材料的性能提高。结构决定性质,构成超导材料的元素具有哪些性质呢 结合下面的试题我们将有更清晰的认识。
1.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)已知Sm的价层电子排布为4f66s2,请画出该元素原子的4f轨道的电子排布图。
(2)原子的核外电子排布式可以简化。请写出As的简化电子排布式。
(3)该化合物中几种短周期非金属元素的电负性从大到小排列的顺序是怎样的 第一电离能呢
(4)在周期表中,与Li的化学性质最相似的邻族元素是哪个 该元素基态原子核外M层电子的自旋状态相同吗
2.Fe—Sm—As—F—N—O组成的化合物中O与N、F均为第二周期元素,其部分电离能(I)数据如下:
元素 N O F
电离能 /(kJ·mol-1) I1 1 402.23 1 313.9 1 681.0
I2 2 856.0 a b
由表格中数据可知I1(N)>I1(O),原因是什么 a大于b还是小于b
3.科学工作者合成了含镁、镍、碳3种元素的超导材料,具有良好的应用前景。回答下列问题:
(1)基态镍原子d轨道中成对电子与单电子的数量比为多少
(2)第二周期元素的第一电离能(I1)随原子序数(Z)的变化情况如图。I1随Z的递增而呈增大趋势的原因是什么 导致I1在a点出现齿峰的原因是什么
4.稀土有“工业维生素”的美称,如今已成为极其重要的战略资源。回答下列问题:
(1)基态钪(Sc)原子M能层中能量不同的电子有多少种
(2)高温超导材料是具有高临界转变温度,能在液氮温度条件下工作的超导材料。高温超导材料镧钡铜氧化物中含有Cu3+ 。写出基态 Cu3+ 的电子排布式。
(3)化合物中,稀土元素最常见的化合价是+3,但也有少数的稀土元素可以显+4价。四种稀土元素的电离能(单位:kJ·mol-1 )数据如下表所示,判断最有可能显+4价的稀土元素是哪种元素
　　电离能 元素　　 I1 I2 I3 I4
Sc (钪) 633 1 235 2 389 7 019
Y(钇) 616 1 181 1 980 5 963
La(镧) 538 1 067 1 850 4 819
Ce(铈) 527 1 047 1 949 3 547
[素养训练]
1.如图甲是元素周期表的一部分,表中所列的字母分别代表一种化学元素。
试回答下列问题。
(1)元素p为26号元素,请写出其基态原子的电子排布式:　　　　　　　　　。
(2)c、d、e、f四种元素的第一电离能由大到小的顺序为　　　　　　(填元素符号)。
(3)h的单质在空气中燃烧发出耀眼的白光,请用原子结构的知识解释发光的原因:　 。
(4)o、p两元素的部分电离能数据如表:
元素 o p
I1 717 759
I2 1 509 1 561
I3 3 248 2 957
比较两元素的I2、I3可知,气态基态o2+再失去一个电子比气态基态p2+再失去一个电子难。对此,你的解释是　 。
2.根据原子结构、元素周期表和元素周期律的知识回答下列问题:
(1)A元素M层电子数是N电子数的7倍,其价层电子轨道表示式为 。
(2)C元素基态原子的轨道表示式是下列中的　　　　　　(填“①”或“②”),另一轨道表示式不能作为基态原子的轨道表示式是因为它不符合　　　　(填“A”“B”或“C”)。
A.能量最低原理　B.泡利原理　C.洪特规则
(3)第三周期元素的气态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(设为E)。如图所示:
①同周期内,随着原子序数的增大,E值变化的总趋势是　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。
②根据图中提供的信息,可推断出E氧　　　E氟(填“>”“<”或“=”,下同)。
③根据第一电离能的含义和元素周期律,可推断出E镁　　　　E钙。
单元整体教学设计与阶段验收评价
一、主干知识——在微点判断中澄清 　
1.(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×　(6)×　(7)×　(8)√
(9)×　(10)√
2.(1)√　(2)√　(3)√　(4)×　(5)×　(6)×　(7)√
(8)×　(9)×　(10)×　(11)√
3.(1)√　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√　(6)√　(7)×　(8)×
二、综合思维——在知识融会中贯通 　
1.选A　各能层的原子轨道数按s、p、d、f的顺序分别为1、3、5、7,故A正确;各能层的能级都是从s能级开始,但不一定到f能级结束,第一能层只有s能级,第二能层只有s、p两个能级,第三能层有s、p、d三个能级,都不存在f能级,故B错误;M能层共有9个轨道,故C错误;各能层含有的原子轨道数为n2,各能层最多容纳的电子数为2n2,D错误。
2.选A　所有原子任一能层的s电子云轮廓图都是球形,但球的半径大小不同,A正确;价电子排布式为5s25p1的元素位于第五周期第ⅢA族,是p区元素,B错误;钠原子由1s22s22p63s1→1s22s22p63p1时,原子吸收能量,由基态转化成激发态,C错误;24Cr原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1,D错误。
3.选C　基态Cr原子的价层电子排布式:3d54s1,处于半充满稳定结构,能量低,符合能量最低原理,A错误;基态C原子的电子排布式:1s22s222,符合洪特规则,符合能量最低原理,B错误;泡利原理为在一个原子轨道里,最多只能容纳2个电子,且它们的自旋相反,C正确;基态Fe3+的3d电子排布图: ,符合洪特规则,D错误。
4.选B　Zn元素位于周期表的ds区,A错误;第四周期中,金属元素有K、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge共14种元素,B正确;稀有气体的基态原子的最外层电子排布均达到稳定结构,氦原子最外层电子数为2,除氦外最外层电子的排布通式为ns2np6,C错误;116Lv是元素周期表第116号元素,116Lv的原子核外最外层电子数是6,7个电子层,可知116Lv位于元素周期表中第七周期第ⅥA族,D错误。
5.选D　按核外电子排布可将元素周期表划分为s区、p区、d区、f区、ds区,A错误;同一主族元素从上到下,电负性逐渐减小,同一周期元素从左到右,电负性逐渐增大,所以氟的电负性最大。同周期元素从左往右,第一电离能呈增大趋势,同主族元素自上而下,第一电离能减小,氦元素的第一电离能最大,B错误;元素周期表的各个周期总是从ns能级开始,不一定np能级结束,如第一周期从1s能级开始,以1s能级结束,C错误;元素周期表中,从第ⅢB族到ⅡB族10个纵列的元素都是过渡元素,过渡元素全部为金属元素,D正确。
6.选B　Al3+核外有2个电子层,K+核外有3个电子层,则K+的半径比Al3+大,A错误;O与S位于同一主族,O的非金属性强于S,所以O的电负性比S大,B正确;H2O可以形成分子间氢键,所以H2O的沸点比H2S高,C错误;KOH属于强碱,Al(OH)3为两性氢氧化物,所以KOH的碱性强于Al(OH)3,D错误。
7.选A　Y的原子序数比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;基态Ca原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2,电子填充在10个轨道中,B错误;5种元素中,钙元素的第一电离能最小,C错误;元素的非金属性越强,电负性越大,故5种元素中,电负性最大的是O,D错误。
8.选D　Y位于第三周期,且最高正价与最低负价的代数和为6,则Y是Cl元素,由X、Y形成的阴离子和阳离子的形式知X是P元素。P与Cl在同一周期,则P原子半径大,即X>Y,A项不符合题意;两者对应的简单氢化物分别是PH3和HCl,PH3的还原性强,即X>Y,B项不符合题意;同周期元素从左往右,金属性减弱,非金属性增强,各元素对应的金属单质还原性减弱,非金属单质的氧化性增强,所以Cl2的氧化性最强,C项不符合题意;同一周期,从左到右,第一电离能呈现增大的趋势,第ⅤA族元素的第一电离能大于相邻元素的第一电离能,所以第三周期第一电离能从小到大依次为Na、Al、Mg、Si、S、P、Cl、Ar,所以有5种,D项符合题意。
9.选C　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;主族元素的最高价等于其族序数,氧没有正价只有负价;根据表中数据,X为O,Y为S,Z为Al,M为Na,N为Mg。简单离子的离子半径:ZY,故B正确。同一周期随着原子序数变大,第一电离能呈增大趋势,但是镁原子价电子为3s2全满稳定状态,电离能较大,故Al的第一电离能比Mg小,故第一电离能:M10.选A　X、Y、Z、W、M、Q为原子序数依次增大的短周期元素,X元素最外层电子数是次外层电子数的一半,则X为Li元素;W和Q同主族,由阴离子的结构示意图可知,W、Q形成共价键的数目分别为2和6,则W为O元素、Q为S元素;Y、M形成共价键的数目分别为4和1,则Y为C元素、Z为N元素、M为F元素。同一周期随着原子序数变大,第一电离能呈增大趋势,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,第一电离能:M>Z >W >Y,故A错误。氧的电负性更强,即W>Q,故B正确。氟元素的非金属性强于氧元素,氟气能与水发生置换反应生成氢氟酸和氧气,故C正确。元素的非金属性越强,简单气态氢化物的热稳定性越强,元素的非金属性强弱顺序为F>O>S,则氢化物的稳定性强弱顺序为HF>H2O>H2S,故D正确。
三、迁移应用——在课题活动中践行 　
探究目标(一)
1.提示:3d104s1。
2.提示:第六周期ⅡB族。由Hg的价层电子排布可知,Hg位于元素周期表的ds区。
3.提示:Al;3。同周期元素自左而右原子半径减小,一般电子层越多原子半径越大,图中的短周期元素中Al的原子半径最大,且最外层有3个电子,故有3种运动状态不同的电子。
探究目标(二)
1.(1)提示: (2)提示:[Ar]3d104s24p3。
(3)提示:电负性:F>O>N;第一电离能:F>N>O。
(4)提示:Mg;不同。在周期表中存在“对角线”关系的元素化学性质相似,如Li和Mg、Be和Al、B和Si等,所以与Li的化学性质最相似的邻族元素是Mg,Mg元素基态原子核外M层上只有3s轨道上2个自旋状态相反的电子。
2.提示:N元素的基态原子的核外电子排布式为1s22s22p3,O元素的基态原子的核外电子排布式为1s22s22p4,由表格中数据可知I1(N)>I1(O);是因为O的2p轨道为4个电子,易失去1个电子变为和N相同半充满的稳定状态;O原子失去一个电子后的2p3处于半充满状态,而F 原子失去一个电子后的2p4处于不稳定状态,所以第二电离能I2(O)>I2(F),即a>b。
3.(1)提示:3∶1。镍d轨道的电子排布为3d8,有3对(6个)成对电子和2个单电子,数量比为6∶2=3∶1。
(2)提示:随原子序数增大,核电荷数增大,原子半径逐渐减小,原子核对外层电子的引力增大。N元素原子的2p能级轨道半满,更稳定。
4.(1)提示:3。基态钪(Sc)原子的核外电子排布式为[Ar]3d14s2 ,M层有s轨道、p轨道、d轨道三种不同能量的电子。
(2)提示:1s22s22p63s23p63d8 (或 [Ar]3d8)。
(3)提示:Ce。原子核外电子的电离能越小越容易失电子形成阳离子,由表中数据知,Ce (铈)的I4 与I3 相差较小,且四种元素中Ce (铈)的I4 最小,故最有可能显+4价的稀土元素为 Ce (铈)。
[素养训练]
1.解析:(1)p为Fe元素,原子核外电子数为26,根据能量最低原理可知,其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)。(2)同周期元素从左到右,元素的第一电离能呈增大趋势,但第ⅡA、第ⅤA族元素第一电离能大于同周期相邻元素,故第一电离能由大到小的顺序为F>N>O>C。(3)镁在空气中燃烧发出耀眼的白光,是因为在反应过程中电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时,以光(辐射)的形式释放能量。(4)基态Mn2+的3d轨道电子为半充满状态,比较稳定;而基态Fe2+的3d轨道电子排布为3d6,更易失电子达到稳定状态。
答案:(1)1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)　(2)F>N>O>C　(3)电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时,以光(辐射)的形式释放能量　(4)基态Mn2+的3d轨道电子为半充满状态,比较稳定
2.解析:(1)A元素M层电子数是N电子数的7倍,说明N层中含有2个电子,那么M层中有14个电子,故可知为26号铁元素,基态铁原子的价层电子排布式为3d64s2,故其价层电子轨道表示式为 ;(2)由轨道表示式中的电子数知,C元素是硅,根据洪特规则,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,且自旋方向相同,故硅元素基态原子的轨道表示式为②;轨道表示式①违背洪特规则,不能作为硅元素基态原子的轨道表示式,故选C。(3)①由图可知,同周期内,随着原子序数的增大,E值变化的总趋势是增大;③同主族元素金属性越强,第一电离能越小,则E镁>E钙。
答案:(1) 　(2)②　C (3)①增大　②<　③>(共68张PPT)
单元整体教学设计与阶段验收评价
第一章
目录
一、主干知识
在微点判断中澄清
二、综合思维
在知识融会中贯通
三、迁移应用
在课题活动中践行
在微点判断中澄清
一、主干知识
1．判断下列有关原子结构模型叙述的正误
(1)日常生活中我们看到的许多可见光都与原子核外电子跃迁吸收能量有关( )
(2)电子云轮廓图表示电子在原子核外相应空间出现的概率，s和p电子云轮廓图均为球形( )
(3)处于s能级的电子能量一定比处于p能级的电子能量低( )
(4)当能层数n＝2时，有2s、2px、2py、2pz四个原子轨道( )
×
×
×
√
(5)只要能层、原子轨道、原子轨道伸展方向都确定，就能准确表示电子的运动状态( )
(6)同一原子中，2p、3p、4p能容纳的电子数逐渐增多( )
(7)原子中的电子在具有确定半径的圆周轨道上像火车一样高速运转着( )
(8)碳的基态原子轨道表示式： ,违背了洪特规则 ( )
×
×
×
√
(9)3p能级上有2个未成对电子和4p能级上有2个未成对电子的原子一定属于同一族 ( )
(10)原子的价电子排布式为nsn-1npn+1的原子位于第三周期ⅥA族( )
×
√
2.判断下列有关原子结构与元素周期表叙述的正误
(1)所含元素种类最多的族是第ⅢB族( )
(2)在元素周期表中,ds区只有6种自然形成的元素,且均为金属元素( )
(3)基态O原子轨道表示式为 ,违反了洪特规则( )
(4)基态Sc原子的电子排布式可表示为1s22s22p63s23p64s23d1( )
√
√
√
×
(5)铁位于第四周期ⅧB族,价电子排布式为3d64s2 ( )
(6)最外层电子排布为ns2的元素一定是ⅡA族元素( )
(7)基态原子的价电子排布为(n-1)d6~8ns2的元素一定是过渡元素( )
(8)钛元素在周期表中处于第四周期第ⅡB族( )
(9)碳的基态原子轨道表示式: ( )
×
×
√
×
×
(10)正三价阳离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5的元素在周期表中位于第ⅧB族 ( )
(11)最外层有2个未成对电子的可能是ns2np2或ns2np4,短周期元素中分别为C、Si和O、S ( )
×
√
3.判断下列有关元素性质及其变化规律叙述的正误
(1)化合物中相邻的两个原子核间距为两个原子的半径之和( )
(2)O、N、S、P的非金属性依次减弱( )
(3)同一周期中,主族元素原子第一电离能从左到右越来越大( )
(4)第一电离能小的元素的金属性一定强( )
√
√
×
×
(5)M(g) M2+(g)+2e-所需能量不是第二电离能( )
(6)Cr的电负性比K高,Cr原子对键合电子的吸引力比K大 ( )
(7)主族元素的电负性越大,元素原子的第一电离能一定越大( )
(8)Al和Cl的电负性值分别为1.5、3.0,则二者形成离子键 ( )
√
√
×
×
二、综合思维
在知识融会中贯通
(一)核外电子排布
原子 结构 能层
能级
原子轨道
排布 规则 能量最低原理
泡利原理
洪特规则
表示 方法 电子排布式
轨道表示式(电子排布图)
简化电子排布式
价层电子排布
价层电子轨道表示式
续表
[综合训练]
1.(2024·云南保山期末)下列叙述正确的是 (　　)
A.各能层的原子轨道数按s、p、d、f的顺序分别为1、3、5、7
B.各能层的能级都是从s能级开始到f能级结束
C.钾的M层有8个电子,所以钾的M层有4个轨道
D.各能层含有的原子轨道数为2n2
√
解析:各能层的原子轨道数按s、p、d、f的顺序分别为1、3、5、7,故A正确;各能层的能级都是从s能级开始,但不一定到f能级结束,第一能层只有s能级,第二能层只有s、p两个能级,第三能层有s、p、d三个能级,都不存在f能级,故B错误;M能层共有9个轨道,故C错误;各能层含有的原子轨道数为n2,各能层最多容纳的电子数为2n2,D错误。
2.下列各项叙述中,正确的是 (　　)
A.所有原子任一能层的s电子云轮廓图都是球形,但球的半径大小不同
B.价电子排布式为5s25p1的元素位于第五周期第ⅠA族,是s区元素
C.钠原子由1s22s22p63s1→1s22s22p63p1时,原子释放能量,由基态转化成激发态
D.24Cr原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d44s2
√
解析:所有原子任一能层的s电子云轮廓图都是球形,但球的半径大小不同,A正确;价电子排布式为5s25p1的元素位于第五周期第ⅢA族,是p区元素,B错误;钠原子由1s22s22p63s1→1s22s22p63p1时,原子吸收能量,由基态转化成激发态,C错误;24Cr原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1,D错误。
3.(2024·浙江丽水期末)下列说法正确的是 (　　)
A.基态Cr原子的价层电子排布式:3d54s1,违反能量最低原理
B.基态C原子的电子排布式:1s22s222,违反能量最低原理
C.基态C原子的价层电子排布图: ,违反泡利原理
D.基态Fe3+的3d电子排布图: ,违反洪特规则
√
解析:基态Cr原子的价层电子排布式:3d54s1,处于半充满稳定结构,能量低,符合能量最低原理,A错误;基态C原子的电子排布式:1s22s222,符合洪特规则,符合能量最低原理,B错误;泡利原理为在一个原子轨道里,最多只能容纳2个电子,且它们的自旋相反,C正确;基态Fe3+的3d电子排布图: ,符合洪特规则,D错误。
(二)元素性质的递变
原子 半径 同周期元素从左到右,原子半径减小
同主族元素从上到下,原子半径增大
第一 电离能 同周期元素从左到右,第一电离能呈增大趋势
同主族元素从上到下,第一电离能减小
电负性 同周期元素从左到右,电负性逐渐变大
同主族元素从上到下,电负性逐渐变小
[综合训练]
4.下列说法正确的是 (　　)
A.Zn分布在元素周期表d区
B.第四周期含14种金属元素
C.稀有气体基态原子最外层都是ns2np6
D.116Lv位于周期表第七周期第ⅣA族
√
解析:Zn元素位于周期表的ds区,A错误;第四周期中,金属元素有K、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge共14种元素,B正确;稀有气体的基态原子的最外层电子排布均达到稳定结构,氦原子最外层电子数为2,除氦外最外层电子的排布通式为ns2np6,C错误;116Lv是元素周期表第116号元素,116Lv的原子核外最外层电子数是6,7个电子层,可知116Lv位于元素周期表中第七周期第ⅥA族,D错误。
5.(2024·重庆渝中期末)下列有关元素周期表的说法正确的是 (　　)
A.按照核外电子排布,可把元素周期表划分为s、 p、d、f四个区
B.元素周期表中,氟元素的电负性最大,第一电离能也最大
C.元素周期表的各个周期总是从ns能级开始,以np能级结束
D.元素周期表中,从第ⅢB族到第ⅡB族的10个纵列的元素全都是金属元素
√
解析:按核外电子排布可将元素周期表划分为s区、p区、d区、f区、ds区,A错误;同一主族元素从上到下,电负性逐渐减小,同一周期元素从左到右,电负性逐渐增大,所以氟的电负性最大。同周期元素从左往右,第一电离能呈增大趋势,同主族元素自上而下,第一电离能减小,氦元素的第一电离能最大,B错误;元素周期表的各个周期总是从ns能级开始,不一定np能级结束,如第一周期从1s能级开始,以1s能级结束,C错误;元素周期表中,从第ⅢB族到ⅡB族10个纵列的元素都是过渡元素,过渡元素全部为金属元素,D正确。
6.(2024·江苏卷)明矾[KAl(SO4)2·12H2O]可用作净水剂。下列说法正确的是 (　　)
A.半径:r(Al3+)>r(K+)
B.电负性:χ(O)>χ(S)
C.沸点:H2S>H2O
D.碱性:Al(OH)3>KOH
√
解析:Al3+核外有2个电子层,K+核外有3个电子层,则K+的半径比Al3+大,A错误;O与S位于同一主族,O的非金属性强于S,所以O的电负性比S大,B正确;H2O可以形成分子间氢键,所以H2O的沸点比H2S高,C错误;KOH属于强碱,Al(OH)3为两性氢氧化物,所以KOH的碱性强于Al(OH)3,D错误。
7.(2023·重庆卷)“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:Y的原子序数比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;基态Ca原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2,电子填充在10个轨道中,B错误;5种元素中,钙元素的第一电离能最小,C错误;元素的非金属性越强,电负性越大,故5种元素中,电负性最大的是O,D错误。
(三)元素推断及性质判断
解读信息 确定元素 依据原子序数、核外电子排布、元素周期表中位置、元素及其化合物的性质等信息,推测未知元素
判断位置 比较性质 判断各元素在周期表中的相对位置(同周期、同主族),结合元素周期律,比较元素的金属性(非金属性)、第一电离能、电负性等大小
合理推理 准确判断 分析各选项中的描述,结合元素周期表中递变规律合理推理,并作出准确判断,得出正确答案
8.X、Y为第三周期元素,Y最高正价与最低负价的代数和为6,二者形成的一种化合物能以[XY4]+[XY6]-的形式存在。下列说法错误的是 (　　)
A.原子半径:X>Y
B.简单氢化物的还原性:X>Y
C.同周期元素形成的单质中Y氧化性最强
D.同周期中第一电离能小于X的元素有4种
√
[综合训练]
解析:Y位于第三周期,且最高正价与最低负价的代数和为6,则Y是Cl元素,由X、Y形成的阴离子和阳离子的形式知X是P元素。P与Cl在同一周期,则P原子半径大,即X>Y,A项不符合题意;两者对应的简单氢化物分别是PH3和HCl,PH3的还原性强,即X>Y,B项不符合题意;同周期元素从左往右,金属性减弱,非金属性增强,各元素对应的金属单质还原性减弱,非金属单质的氧化性增强,所以Cl2的氧化性最强,C项不符合题意;同一周期,从左到右,第一电离能呈现增大的趋势,第ⅤA族元素的第一电离能大于相邻元素的第一电离能,所以第三周期第一电离能从小到大依次为Na、Al、Mg、Si、S、P、Cl、Ar,所以有5种,D项符合题意。
9.(2024·安徽亳州期末)已知五种短周期元素的信息如下表,有关叙述错误的是 (　　)
元素编号 X Y Z M N
原子半径/nm 0.074 0.102 0.143 0.186 0.160
最高化合价 或最低化合价 -2 -2、+4、+6 +3 +1 +2
A.简单离子的离子半径:ZB.最简单氢化物的稳定性:X>Y
C.第一电离能:MD.Z的单质既能与强酸反应又能与强碱反应
√
解析: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;主族元素的最高价等于其族序数,氧没有正价只有负价;根据表中数据,X为O,Y为S,Z为Al,M为Na,N为Mg。简单离子的离子半径:ZY,故B正确。同一周期随着原子序数变大,第一电离能呈增大趋势,但是镁原子价电子为3s2全满稳定状态,电离能较大,故Al的第一电离能比Mg小,故第一电离能:M10.(2024·山东枣庄期末)软包电池的关键组件LiTFSI结构如图所示。X、Y、Z、W、M、Q为原子序数依次增大的短周期元素,X最外层电子数是次外层电子数的一半,W和Q同主族。下列说法错误的是 (　　)
A.第一电离能:M>W>Z>Y
B.电负性:W>Q
C.常温下M单质可以置换出W单质
D.简单气态氢化物的热稳定性:M>W>Q
√
解析:X、Y、Z、W、M、Q为原子序数依次增大的短周期元素,X元素最外层电子数是次外层电子数的一半,则X为Li元素;W和Q同主族,由阴离子的结构示意图可知,W、Q形成共价键的数目分别为2和6,则W为O元素、Q为S元素;Y、M形成共价键的数目分别为4和1,则Y为C元素、Z为N元素、M为F元素。同一周期随着原子序数变大,第一电离能呈增大趋势,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,第一电离能:M>Z >W >Y,故A错误。氧的电负性更强,
即W>Q,故B正确。氟元素的非金属性强于氧元素,氟气能与水发生置换反应生成氢氟酸和氧气,故C正确。元素的非金属性越强,简单气态氢化物的热稳定性越强,元素的非金属性强弱顺序为F>O>S,则氢化物的稳定性强弱顺序为HF>H2O>H2S,故D正确。
在课题活动中践行
三、迁移应用
课题活动　 通过“超导材料”认识“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,已发现有28种元素和几千种合金和化合物可以成为超导体。经过研究,超导体不仅在一定温度之下具有零电阻特性,而且在一定的条件下具有高密度载流能力、完全抗磁性(迈斯纳效应)、约瑟夫森效应等常规导体完全不具备的电磁特性,在能源、医疗、交通、国防工业等领域都有广阔的应用前景。
探究目标(一)　了解形成超导材料的元素的位置
化学材料不断改变人类的生产生活方式,新材料的研究、发现与应用,是科技发展与社会进步的重要基石。化学材料种类众多,其中近年来超导材料的研究与应用是重要的研究热点。有哪些元素可以组成超导材料
1.科学家进行超导材料研究时,偶然发现汉代器物上的颜料“汉紫”的主要成分(BaCuSi2Ox )中的第四周期元素可以作为超导元素。请写出该元素原子的基态核外价层电子排布。
提示:3d104s1。
2.超导材料有铜氧超导体(如HgBa2Ca2Cu3O8、YBa2Cu3O7等)、C60为基本材料的超导体等。已知基态Hg原子的价层电子排布为5d106s2,请说明Hg在元素周期表中的位置,属于哪个区。
提示:第六周期ⅡB族。由Hg的价层电子排布可知,Hg位于元素周期表的ds区。
3.能源、材料已成为当今科学研究的热点。请回答下列问题:
上图是超导材料元素在周期表中的分布,上述元素的短周期元素中原子半径最大的是哪种元素的原子 其原子最外层有多少种运动状态不同的电子
提示:Al;3。同周期元素自左而右原子半径减小,一般电子层越多原子半径越大,图中的短周期元素中Al的原子半径最大,且最外层有3个电子,故有3种运动状态不同的电子。
探究目标(二)　了解“超导材料”元素的性质
现代科学研究,在常压下有28种元素具有超导性。超导元素加入某些其他元素作合金成分, 可以使超导材料的性能提高。结构决定性质,构成超导材料的元素具有哪些性质呢 结合下面的试题我们将有更清晰的认识。
1.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)已知Sm的价层电子排布为4f66s2,请画出该元素原子的4f轨道的电子排布图。
提示: 。
(2)原子的核外电子排布式可以简化。请写出As的简化电子排布式。
提示:[Ar]3d104s24p3。
(3)该化合物中几种短周期非金属元素的电负性从大到小排列的顺序是怎样的 第一电离能呢
提示:电负性:F>O>N;第一电离能:F>N>O。
(4)在周期表中,与Li的化学性质最相似的邻族元素是哪个 该元素基态原子核外M层电子的自旋状态相同吗
提示:Mg;不同。在周期表中存在“对角线”关系的元素化学性质相似,如Li和Mg、Be和Al、B和Si等,所以与Li的化学性质最相似的邻族元素是Mg,Mg元素基态原子核外M层上只有3s轨道上2个自旋状态相反的电子。
2.Fe—Sm—As—F—N—O组成的化合物中O与N、F均为第二周期元素,其部分电离能(I)数据如下:
由表格中数据可知I1(N)>I1(O),原因是什么 a大于b还是小于b
元素 N O F
电离能 /(kJ·mol-1) I1 1 402.23 1 313.9 1 681.0
I2 2 856.0 a b
提示:N元素的基态原子的核外电子排布式为1s22s22p3,O元素的基态原子的核外电子排布式为1s22s22p4,由表格中数据可知I1(N)>I1(O);是因为O的2p轨道为4个电子,易失去1个电子变为和N相同半充满的稳定状态;O原子失去一个电子后的2p3处于半充满状态,而F 原子失去一个电子后的2p4处于不稳定状态,所以第二电离能I2(O)>I2(F),即a>b。
3.科学工作者合成了含镁、镍、碳3种元素的超导材料,具有良好的应用前景。回答下列问题:
(1)基态镍原子d轨道中成对电子与单电子的数量比为多少
提示:3∶1。镍d轨道的电子排布为3d8,有3对(6个)成对电子和2个单电子,数量比为6∶2=3∶1。
(2)第二周期元素的第一电离能(I1)随原子序数(Z)的变化情况如图。I1随Z的递增而呈增大趋势的原因是什么 导致I1在a点出现齿峰的原因是什么
提示:随原子序数增大,核电荷数增大,原子半径逐渐减小,原子核对外层电子的引力增大。N元素原子的2p能级轨道半满,更稳定。
4.稀土有“工业维生素”的美称,如今已成为极其重要的战略资源。回答下列问题:
(1)基态钪(Sc)原子M能层中能量不同的电子有多少种
提示:3。基态钪(Sc)原子的核外电子排布式为[Ar]3d14s2 ,M层有s轨道、p轨道、d轨道三种不同能量的电子。
(2)高温超导材料是具有高临界转变温度,能在液氮温度条件下工作的超导材料。高温超导材料镧钡铜氧化物中含有Cu3+ 。写出基态 Cu3+ 的电子排布式。
提示:1s22s22p63s23p63d8 (或 [Ar]3d8)。
(3)化合物中,稀土元素最常见的化合价是+3,但也有少数的稀土元素可以显+4价。四种稀土元素的电离能(单位:kJ·mol-1 )数据如下表所示,判断最有可能显+4价的稀土元素是哪种元素
　　电离能 元素　　 I1 I2 I3 I4
Sc (钪) 633 1 235 2 389 7 019
Y(钇) 616 1 181 1 980 5 963
La(镧) 538 1 067 1 850 4 819
Ce(铈) 527 1 047 1 949 3 547
提示:Ce。原子核外电子的电离能越小越容易失电子形成阳离子,由表中数据知,Ce (铈)的I4 与I3 相差较小,且四种元素中Ce (铈)的I4 最小,故最有可能显+4价的稀土元素为 Ce (铈)。
1．如图甲是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别代表一种化学元素。
[素养训练]
试回答下列问题。
(1)元素p为26号元素，请写出其基态原子的电子排布式：________________________________。
解析：p为Fe元素，原子核外电子数为26，根据能量最低原理可知，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)。
1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)
(2)c、d、e、f四种元素的第一电离能由大到小的顺序为____________(填元素符号)。
解析：同周期元素从左到右，元素的第一电离能呈增大趋势，但第ⅡA、第ⅤA族元素第一电离能大于同周期相邻元素，故第一电离能由大到小的顺序为F>N>O>C。
F>N>O>C
(3)h的单质在空气中燃烧发出耀眼的白光，请用原子结构的知识解释发光的原因：____________________________________________
_________________________。
解析：镁在空气中燃烧发出耀眼的白光，是因为在反应过程中电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以光(辐射)的形式释放能量。
电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，
以光(辐射)的形式释放能量
(4)o、p两元素的部分电离能数据如表：
比较两元素的I2、I3可知，气态基态o2＋再失去一个电子比气态基态p2＋再失去一个电子难。对此，你的解释是_____________________
___________________________。
元素 Mn Fe
电离能/(kJ·mol-1) I1 717 759
I2 1 509 1 561
I3 3 248 2 957
基态Mn2＋的3d轨道
电子为半充满状态，比较稳定
解析：基态Mn2＋的3d轨道电子为半充满状态，比较稳定；而基态Fe2＋的3d轨道电子排布为3d6，更易失电子达到稳定状态。
2．根据原子结构、元素周期表和元素周期律的知识回答下列问题：
(1)A元素M层电子数是N电子数的7倍，其价层电子轨道表示式为_________________。
解析:A元素M层电子数是N电子数的7倍,说明N层中含有2个电子,那么M层中有14个电子,故可知为26号铁元素,基态铁原子的价层电子排布式为3d64s2,故其价层电子轨道表示式为 ;
(2)C元素基态原子的轨道表示式是下列中的____________(填“①”或“②”)，另一轨道表示式不能作为基态原子的轨道表示式是因为它不符合________(填“A”“B”或“C”)。
A．能量最低原理　B．泡利原理　C．洪特规则
②
　C
解析:由轨道表示式中的电子数知,C元素是硅,根据洪特规则,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,且自旋方向相同,故硅元素基态原子的轨道表示式为②;轨道表示式①违背洪特规则,不能作为硅元素基态原子的轨道表示式,故选C。
(3)第三周期元素的气态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(设为E)。如图所示：
①同周期内，随着原子序数的增大，E值变化的总趋势是_____(填“增大”“减小”或“不变”)。
②根据图中提供的信息，可推断出E氧____E氟(填“>”“<”或“＝”，下同)。
③根据第一电离能的含义和元素周期律，可推断出E镁__E钙。
解析:①由图可知,同周期内,随着原子序数的增大,E值变化的总趋势是增大;③同主族元素金属性越强,第一电离能越小,则E镁>E钙。
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