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(共53张PPT)
章末整合　素养提升
一、原子结构及核外电子排布规律
思考1.如何比较不同能层中同一能级的能量 同一能层中,各能级之间的能量大小有怎样的关系
提示:不同能层中的同一能级,能层序数越大,能量越高。同一能层中,各能级之间的能量大小关系是s思考2.钠原子第三能层只有3s能级填充电子,是否可以说钠原子第三能层只有3s能级 钠原子有3个能层填充电子,是否可以说钠原子只有3个能层
提示:不可以;钠原子第三能层有3s、3p、3d能级,只有3s能级填充电子,3p、3d能级没有电子。不可以;钠原子具有若干能层,但只有K、L、M三个能层填充电子,其他能层没有电子。
思考4.所有原子和核外电子排布都遵循构造原理吗
提示:不是。构造原理是根据光谱事实总结的一般规律,适用于绝大多数原子。
思考5.写出Fe的原子结构示意图、24号铬元素原子的电子排布式、N的基态原子电子排布图(轨道表示式)。
思考6.写出14号元素的简化电子排布式;50号元素与14号元素同主族,写出其价层电子排布式。
提示:14号元素Si的简化电子排布式为[Ne]3s23p2;50号元素的价层电子排布式为5s25p2。
二、元素周期表和元素周期律
思考7.元素周期表划分区的依据是什么
提示:元素周期表划分区的依据是原子的价层电子排布。
思考8.s区、p区、d区元素最后填入的电子的能级符号分别是什么
提示:s区、p区、d区元素最后填入的电子的能级符号分别是ns、np、nd。
思考9.原子序数1～36的某元素基态原子的最外层电子排布式为ns2,该元素可能属于哪一族
提示:0族(He)、第ⅡA族、第ⅡB族、第ⅢB族、第ⅣB族、第ⅤB族、第ⅦB族、第Ⅷ族。
思考10.已知A的原子半径大于B的原子半径,那么A的离子半径一定大于B的离子半径吗
提示:不一定,原子半径与离子半径大小不同,有时可能出现相反的结果,如原子半径Na>F,而离子半径Na+思考11.某元素位于周期表中第四周期第ⅤA族,你能否据此写出该元素的价层电子排布式、电子排布式
提示:元素的价层电子排布式为4s24p3,电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3。
思考12.价层电子排布式为5s25p1的元素,在元素周期表中处于什么位置 据此分析元素的价层电子排布与元素在周期表中的位置有何关系。
提示:位于第五周期第ⅢA族。元素能级中最高能层序数=周期序数,主族元素原子的价层电子数=该元素在元素周期表中的主族序数。
思考13.第ⅡA族元素和第ⅤA族元素第一电离能的反常现象如何解释
提示:一般地,同周期元素从左到右,第一电离能逐渐增大,但第ⅡA族元素第一电离能大于同周期第ⅢA族元素,第ⅤA族元素第一电离能大于同周期第ⅥA族元素。因为第ⅡA族元素的价电子层s轨道全满、p轨道是全空结构,第ⅤA族元素的价电子层p轨道是半充满结构,它们都比较稳定,所以第一电离能Be比B大,N比O大,Mg比Al大,P比S大。
考点一　原子的核外电子排布
1.(1)(2024·北京卷)Sn位于元素周期表的第五周期第ⅣA族。将Sn的基态原子最外层轨道表示式补充完整:
(2)(2024·山东卷)Mn在元素周期表中位于第　　　　周期第　　　　族;同周期中,基态原子未成对电子数比Mn多的元素是　　　(填元素符号)。
【解析】 (2)Mn的原子序数为25,位于元素周期表第四周期第ⅦB族;基态Mn的电子排布式为[Ar]3d54s2,未成对电子数为5,同周期中,基态原子未成对电子数比Mn多的元素是Cr,基态Cr的电子排布式为[Ar]3d54s1,有6个未成对电子。
四　
ⅦB　
Cr
(3)(2024·全国甲卷)第ⅣA族元素具有丰富的化学性质,其化合物有着广泛的应用。该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
【解析】 (3)第ⅣA族元素基态原子的价层电子排布式为ns2np2,其核外未成对电子数为2,因最外层电子数均为4,所以在与其他元素形成化合物时,呈现的最高化合价为+4。
(4)(2024·重庆卷)已知基态Ru的核外电子排布式为[Kr]4d75s1,则Ru在元素周期表中位于第　　　　周期第　　　　族。
五　
Ⅷ
【解析】 (4)根据Ru的核外电子排布式为[Kr]4d75s1可知,Ru在周期表中的位置是第五周期第Ⅷ族。
2.(2021·全国乙卷,节选)过渡金属元素铬(Cr)是不锈钢的重要成分,在工农业生产和国防建设中有着广泛应用。对于基态Cr原子,下列叙述正确的是
　　　　(填字母)。
A.轨道处于半充满时体系总能量低,核外电子排布应为[Ar]3d54s1
B.4s电子能量较高,总是在比3s电子离核更远的地方运动
C.电负性比钾高,原子对键合电子的吸引力比钾大
AC
【解析】 轨道处于半充满状态时体系总能量低,基态Cr原子核外电子排布式为[Ar]3d54s1,A正确;由量子力学的基本理论可知,4s轨道的电子也会出现在离核较近的位置,B错误;铬的电负性比钾的大,对键合电子的吸引力比钾的大,C正确。
3.按要求回答下列问题。
(1)(2023·北京卷)基态S价层电子排布式是　　　　　。
3s23p4
【解析】 (1)S是第三周期第ⅥA族元素,基态S价层电子排布式为3s23p4。
(2)(2023·全国乙卷)基态Fe的价层电子排布式为　　　　　　。
3d64s2
【解析】 (2)Fe为26号元素,基态Fe的价层电子排布式为3d64s2。
(3)(2022·湖南卷)基态Se的核外电子排布式为[Ar]　　　　　　　　。
3d104s24p4
【解析】 (3)硒元素的原子序数为34,基态Se的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p4。
(4)(2022·广东卷)Se与S同族,基态硒原子价层电子排布式为　　　　　。
4s24p4
【解析】 (4)S属于第三周期第ⅥA族,价层电子排布式为3s23p4,硒位于第四周期第ⅥA族,则基态硒原子价层电子排布式为4s24p4。
(5)(2022·山东卷)基态Ni的价层电子排布式为　　 　　,在元素周期表中位置为　　　　　　　 　。
3d84s2　
第四周期第Ⅷ族
【解析】 (5)Ni是28号元素,故基态Ni的价层电子排布式为3d84s2,在元素周期表中第四横行第10纵列即位于第四周期第Ⅷ族。
(6)(2022·全国甲卷)基态F的价层电子排布图(轨道表示式)为　 。
【解析】 (6)基态F的价层电子排布式为2s22p5,则其价层电子排布图为
。
(7)(2022·全国乙卷)氟原子激发态的电子排布式有　　　　　　,其中能量较高的是　　　　。(填字母)
a.1s22s22p43s1 b.1s22s22p43d2
c.1s22s12p5 d.1s22s22p33p2
ad　
d
【解析】 (7)F的原子序数为9,其基态原子电子排布式为1s22s22p5,根据电子总数可知,a、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,故选d。
(8)(2021·河北卷)在KH2PO4的四种组成元素各自所能形成的简单离子中,核外电子排布相同的是　　　　 　　(填离子符号)。
K+、P3-
(9)(2021·湖南卷)基态硅原子最外层的电子排布图为　　　 　　。
考点二　元素周期律的综合考查
4.(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
B
【解析】 Al3+有2个电子层,而K+有3个电子层,因此,K+的半径较大,A错误;同一主族的元素,其电负性从上到下依次减小,O和S都是第ⅥA族的元素,氧元素的电负性较大,B正确;虽然H2S的相对分子质量较大,但是H2O分子间可形成氢键,因此H2O的沸点较高,C错误;元素的金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的碱性越强,K的金属性强于Al的,因此KOH的碱性较强,D错误。
5.(2022·江苏卷)工业上电解熔融Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)的混合物可制得铝。下列说法正确的是(　　)
A.半径大小:r(Al3+)B.电负性大小:χ(F)<χ(O)
C.电离能大小:I1(O)D.碱性强弱:NaOHA
【解析】 离子核外电子数相同时,核电荷数越大,半径越小,故半径大小为r(Al3+)χ(O),
B错误;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
第一电离能呈减小趋势,故电离能大小为I1(O)>I1(Na),C错误;元素的金属性
越强,其最高价氧化物对应水化物的碱性越强,故碱性强弱为NaOH>Al(OH)3,
D错误。
6.(2021·江苏卷)前4周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X是空气中含量最多的元素,Y的周期序数与族序数相等,基态时Z原子3p轨道上有5个电子,W与Z处于同个主族。下列说法正确的是(　　)
A.原子半径:r(X)B.X的第一电离能比同周期相邻元素的大
C.Y的最高价氧化物对应水化物的酸性比Z的强
D.Z的简单气态氢化物的热稳定性比W的弱
B
【解析】 前4周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X是空气中含量最多的元素,则X为N;Y的周期序数与族序数相等,则Y为Al;基态时Z原子3p原子轨道上有5个电子,则Z为Cl;W与Z处于同一主族,则W为Br。同周期元素从左到右,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,因此原子半径r(X)HClO4,故C错误;同主族元素从上到下,非金属性逐渐减弱,简单气态氢化物的稳定性逐渐减弱,所以Z的简单气态氢化物的热稳定性比W的强,故D错误。
7.(2020·山东卷)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.简单离子的还原性:Y>X>W
C.简单离子的半径:W>X>Y>Z
D.氢化物水溶液的酸性:Y>W
C
【解析】 根据Z与X可形成淡黄色化合物Z2X2,即该化合物为Na2O2,结合原子序数关系可知,X为氧元素,Z为钠元素;基态O原子核外有8个电子,是最高能级2p上排布的电子数的2倍;由原子序数关系可知Y为氟元素,则与其同主族的W为氯元素。根据第一电离能递变规律,可知其相对大小顺序为F>O>Cl>Na,A项错误;根据非金属性为F>O>Cl,可知简单离子的还原性为Cl->O2->F-,B项错误;根据离子半径的变化规律,可知简单离子半径为Cl->O2->F->Na+,C项正确;氢化物水溶液的酸性为HF8.(2022·辽宁卷)短周期元素X、Y、Z、W、Q原子序数依次增大。基态X、Z、Q原子均有两个单电子,W简单离子在同周期离子中半径最小,Q与Z同主族。下列说法错误的是(　　)
A.X能与多种元素形成共价键
B.简单氢化物沸点:ZC.第一电离能:Y>Z
D.电负性:WB
【解析】 短周期元素X、Y、Z、W、Q原子序数依次增大,W简单离子在同周期离子中半径最小,说明W为第三周期元素Al。短周期元素的基态原子中有两个单电子,可分类讨论,①为第二周期元素时,最外层电子排布为2s22p2或2s22p4,即C或O;②为第三周期元素时,最外层电子排布为3s23p2或3s23p4,即Si或S。Q与Z同主族,结合原子序数大小关系可知,X、Z、Q分别为C、O和S,则Y为N。X为C,能与多种元素(H、O、N、P、S等)形成共价键,A正确;Z和Q形成的简单氢化物为H2O和H2S,由于H2O分子间能形成氢键,故H2O的沸点高于H2S的,B错误;Y为N,Z为O,N的最外层p轨道电子为半充满结构,比较稳定,故第一电离能N比O大,C正确;W为Al,Z为O,O的电负性更大,D正确。
9.(2023·湖南卷)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:XC.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
C
【解析】 根据题中所给的信息,基态X原子s轨道上的电子数与p轨道上的电子数相等,可以推测X为O或Mg,由题给化学式可知,X主要形成的是酸根离子,则X为O;基态X原子中未成对电子数为2,则Y的未成对电子数为1,因X、Y、Z、W的原子序数依次增大,故Y可能为F、Na、Cl,因W为金属元素且题给化学式中Y与W化合,故Y为F或Cl;Z原子的未成对电子数为3,且其原子序数大于Y,故Y应为F、Z应为P;由题给化学式可知W为+2价元素,故其为Ca;综上所述,X、Y、Z、W四种元素分别为O、F、P、Ca。
同一周期元素从左到右,电负性依次增大,同一主族元素从上到下,电负性依次减小,故四种元素的电负性大小为Y>X>Z>W,A错误;同周期主族元素原子半径从左到右依次减小,同主族元素原子半径从上到下依次增大,故四种元素的原子半径大小为Y10.(1)(2024·浙江6月选考,节选)下列有关单核粒子的描述正确的是　　(填字母,下同)。
A.Ar的基态原子电子排布方式只有一种
B.Na的第二电离能>Ne的第一电离能
C.Ge的基态原子简化电子排布式为[Ar]4s24p2
D.Fe变成Fe+,优先失去3d轨道上的电子
AB
【解析】 (1)根据原子核外电子排布规律知,基态氩原子的电子排布方式只有1s22s22p63s23p6一种,A项正确;Na的第二电离能指气态基态Na+失去一个电子转化为气态基态正离子所需的最低能量,Na+和Ne具有相同的电子层结构,Na+的核电荷数大于Ne的,Na+的原子核对外层电子的引力大于Ne的,故Na的第二电离能>Ne的第一电离能,B项正确;Ge的原子序数为32,基态Ge的简化电子排布式为[Ar]3d104s24p2,C项错误;基态Fe的价层电子排布式为3d64s2,Fe变成Fe+,优先失去4s轨道上的电子,D项错误。
(2)(2024·浙江1月选考,节选)下列说法正确的是　　　。
A.电负性:B>N>O
B.离子半径:P3-C.第一电离能:GeD.基态Cr2+的简化电子排布式:[Ar] 3d4
CD
【解析】 (2)同一周期元素从左到右,电负性依次增大,故电负性大小为O>N>B,A错误;核外电子排布相同,核电荷数越大,离子半径越小,故离子半径大小为P3->S2->Cl-,B错误;同一周期元素从左到右,第一电离能呈增大的趋势,第ⅤA族和第ⅥA族相反,故第一电离能大小为Ge11.按要求回答下列问题。
(1)(2023·全国乙卷)中国第一辆火星车“祝融号”成功登陆火星。探测发现火星上存在大量橄榄石矿物(MgxFe2-xSiO4)。橄榄石中,各元素电负性大小顺序为　　　　　　　,铁的化合价为　　　。
O>Si>Fe>Mg
+2
【解析】 (1)元素的金属性越强,其电负性越小,元素的非金属性越强,则其电负性越大,因此,橄榄石(MgxFe2-xSiO4)中,各元素电负性大小顺序为O>Si>
Fe>Mg;因为MgxFe2-xSiO4中Mg、Si、O的化合价分别为+2、+4和-2,根据化合物中各元素的化合价的代数和为0,可以确定铁的化合价为+2。
(2)(2023·北京卷)比较S和O的第一电离能大小,从原子结构的角度说明理由:
　 。
I1(O)>I1(S),氧原子半径小,原子核对最外层电子的吸引力大,不易失去一个电子
【解析】 (2)S和O为同主族元素,O原子核外有2个电子层,S原子核外有3个电子层,O原子半径小,原子核对最外层电子的吸引力大,不易失去 1个电子,即O的第一电离能大于S的第一电离能。
(3)(2022·全国甲卷)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　　　　　　(填标号),判断的根据是
　 　; 第三电离能的变化图是　　　　(填标号)。
图a
同一周期元素的第一电离能从左到右总体趋势是依次升高的,
但由于N的2p能级为半充满状态,相对较稳定,因此N的第一电离能较C、O
两种元素的高
图b
【解析】 (3)C、N、O、F四种元素在同一周期,同一周期元素的第一电离能从左向右总体趋势是依次升高的,但由于N的2p能级为半充满状态,因此N的第一电离能较C、O两种元素的高,因此C、N、O、F四种元素的第一电离能从小到大的顺序为C(4)(2021·福建卷)N、O、S的第一电离能(I1)大小为I1(N)>I1(O)>I1(S),原因是
　。
N原子2p轨道半充满,比相邻的O原子更稳定,更难失电子;O和S同主族,S原子半径大于O原子,更易失去电子
【解析】 (4)N、O、S的第一电离能(I1)大小为I1(N)>I1(O)>I1(S),原因是相同电子层数的原子,N的核外电子排布式是1s22s22p3,p轨道处在半充满状态,比较稳定,原子核对核外电子的束缚作用较强,较难失去第一个电子,第一电离能N大于O;O和S是同一主族元素,O的半径较小,原子核对核外电子的束缚作用较强,较难失去第一个电子,第一电离能O大于S。故第一电离能(I1)大小为I1(N)>I1(O)>I1(S)。
(5)(2020·全国Ⅰ卷)Li及其周期表中相邻元素的第一电离能(I1)如下表所示。I1(Li)>I1(Na),原因是 　。
I1(Be)>I1(B)>I1(Li),原因是
　。
I1/(kJ·mol-1)
Li　520 Be　900 B　801
Na　496 Mg　738 Al　578
Na与Li同族,Na电子层数多,原子半径大,易失电子　
Li、Be、B同周期,核电荷数依次增加。Be为1s22s2全充满稳定结构,第一电离能最大。与Li相比,B核电荷数大,原子半径小,较难失去电子,第一电离能较大
【解析】 (5)同主族元素从上到下,原子半径逐渐增大,第一电离能逐渐减小,所以I1(Li)>I1(Na);同周期元素从左到右,第一电离能呈现增大的趋势,但由于第ⅡA族元素基态原子s能级轨道处于全充满的状态,能量更低,更稳定,所以其第一电离能大于同一周期第ⅢA族元素的,因此I1(Be)>I1(B)>I1(Li)。
(6)(2020·全国Ⅲ卷)H、B、N中,原子半径最大的是　　　　。根据对角线规则,B的一些化学性质与元素　　　　的相似。
B
Si(硅)
【解析】 (6)在所有元素中,H的半径是最小的,同一周期从左到右,主族元素原子半径依次减小,所以,H、B、N中原子半径最大的是B。B与Si在元素周期表中处于对角线的位置,根据对角线规则知,B的一些化学性质与Si相似。
(7)(2020·江苏卷)C、N、O元素的第一电离能由大到小的顺序为　 。
N>O>C
【解析】 (7)同周期主族元素的第一电离能从左到右呈增大趋势,但第ⅤA族元素的第一电离能出现反常,所以C、N、O的第一电离能N>O>C。

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