人教版高中化学选修3第1章原子结构与性质 章末整合提升

\n\n专题一专题二专题三专题一原子结构与核外电子排布1.构造原理\n专题一专题二专题三构造原理揭示了能级的能量高低顺序和电子的填充顺序,如图所示。多电子原子中,电子填充能级时,能级能量的高低存在如下规律:(1)相同能层能量的高低:E(ns)<E(np)<E(nd)<E(nf)。(2)不同能层能量的高低:E(1s)<E(2s)<E(3s)<E(4s)……(3)相同能层电子云形状相同的原子轨道的能量相等,例如2px、2py、2pz的能量相同。(4)能级交错规律:E(ns)<E[(n-2)f]<E[(n-1)d]<E(np)。\n专题一专题二专题三2.核外电子排布遵循的原理和规则核外电子的排布遵循能量最低原理、泡利原理和洪特规则。\n专题一专题二专题三【例1】A、B、C、D是四种短周期元素,E是过渡元素。A、B、C同周期,C、D同主族,A的原子结构示意图为,B是同周期除稀有气体外原子半径最大的元素,C的最外层有3个未成对电子,E的外围电子排布式为3d64s2。回答下列问题:A为(写出元素符号,下同),电子排布式是;B为,简化电子排布式是;C为,外围电子排布式是;D为,电子排布图是;E为,原子结构示意图是。\n专题一专题二专题三解析:由题意可知,A为Si,B为Na,C为P,则D为N,E为Fe,这五种元素原子的电子排布式分别为A:1s22s22p63s23p2,B:1s22s22p63s1,C:1s22s22p63s23p3,D:1s22s22p3,E:1s22s22p63s23p63d64s2。答案:Si1s22s22p63s23p2Na[Ne]3s1\n专题一专题二专题三迁移训练1A、B、C、D、E代表5种元素。请填空:(导学号52700018)(1)A元素基态原子的最外层有3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-1价离子和C元素的+1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能级为半充满状态,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层填充满电子,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。\n专题一专题二专题三解析:(1)根据A元素基态原子的最外层有3个未成对电子,次外层有2个电子,可推知该元素是氮元素,元素符号为N。(2)根据B、C元素的离子的电子层结构与氩相同,可推知B为氯(Cl),C为钾(K)。(3)因D元素的正三价离子的3d能级为半充满状态,可知D为铁元素(Fe),其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。(4)E元素基态原子的M层填充满电子,N层没有成对电子,只有一个未成对电子,推知E为铜(Cu),基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。答案:(1)N(2)ClK(3)Fe1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2(4)Cu1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1\n专题一专题二专题三专题二表示原子结构和组成的常见化学用语(以Na和S为例)\n专题一专题二专题三\n专题一专题二专题三【例2】在元素周期表前四周期中,有A、B、C、D四种元素,它们的原子序数依次增大,A元素的原子核外有3个未成对电子;B元素的原子次外层有8个电子,1molB元素的单质与足量盐酸反应可生成1molH2,B元素的单质不易与冷水反应;C元素的+3价离子的d能级为半充满状态;D元素易形成-1价阴离子。(导学号52700019)(1)填写下表:\n专题一专题二专题三(2)A元素位于第周期第族,A元素的最高价氧化物的化学式为,对应水化物的化学式为,A元素的气态氢化物的化学式为。(3)B元素位于第周期第族,B元素的单质在A元素的单质中燃烧的化学方程式为,燃烧产物与水反应的化学方程式为。\n专题一专题二专题三(4)C元素位于第周期第族,C2+的电子排布式为,在含C2+的水溶液中,滴入氯水后再滴入数滴KSCN溶液,现象是,上述反应中涉及氧化还原反应的离子方程式为。在含C3+的水溶液中加入足量铁粉充分振荡后,滴入KSCN溶液,现象是,上述反应中涉及氧化还原反应的离子方程式为。(5)D元素位于第周期第族,在C2+与D-形成的化合物的水溶液中,滴入足量氯水,反应的化学方程式为。\n专题一专题二专题三(6)写出B与D两种元素形成的化合物的电子式:,此化合物属于化合物。(7)四种元素中电负性最大的元素是,第一电离能最小的元素是。A、B两种元素的原子半径的大小关系是,单核离子的离子半径的大小关系是。\n专题一专题二专题三解析:A元素的原子核外有3个未成对电子,其外围电子排布式为2s22p3或3s23p3。1molB元素的单质与足量盐酸反应产生1molH2,B为第ⅡA族元素Mg或Ca,又由于B比A的原子序数大且B元素的单质不易与冷水反应,则B元素为Mg,那么A元素为N。C元素的+3价离子的d能级为半充满状态,那么C元素原子的外围电子排布式为3d64s2,C元素为Fe;D元素在第四周期(原子序数比C元素的大)且易形成-1价阴离子,D元素是Br。推出了A、B、C、D四种元素,则(1)~(7)小题可依次推理作答。\n专题一专题二专题三答案:(1)\n专题一专题二专题三\n专题一专题二专题三迁移训练2根据要求填空:(导学号52700020)(1)W、X、Y、Z是四种常见的短周期元素,其原子半径与原子序数的关系如下图所示。已知W的一种核素的质量数为18,中子数为10;X和Ne原子的核外电子数相差1;Y的单质是一种常见的半导体材料;Z的电负性在同周期主族元素中最大。X位于元素周期表中第周期第族;W的基态原子核外有个未成对电子。\n专题一专题二专题三(2)氮元素可以形成多种化合物,①基态氮原子的外围电子排布式是;②C、N、O三种元素的第一电离能从大到小的顺序是。(3)基态B原子的电子排布式为;B和N相比,电负性较大的是,BN中B元素的化合价为价。\n专题一专题二专题三解析:(1)因为W的一种核素的质量数为18,中子数为10,说明W的质子数为8,即为氧元素;Y的单质是一种常见的半导体材料,而在短周期元素中只有硅符合条件,即Y是Si;由图像中原子半径的大小顺序可知X、Y、Z应该属于第三周期元素,在第三周期主族元素中电负性最大的元素是Cl,所以Z是Cl;又因为X和Ne原子的核外电子数相差1,且X位于第三周期,所以X是Na,O的电子排布式是1s22s22p4,所以O的基态原子核外有2个未成对电子。(2)①基态氮原子的外围电子排布式是2s22p3。②C、N、O三种元素第一电离能从大到小的顺序是N>O>C。(3)B的原子序数是5,所以基态B原子的电子排布式为1s22s22p1;B和N都属于第二周期元素,一般来说,同周期元素自左向右电负性逐渐增大,所以电负性较大的是N。B原子最外层有3个电子,所以在化合物中通常显+3价。\n专题一专题二专题三答案:(1)三ⅠA2(2)①2s22p3②N>O>C(3)1s22s22p1N+3\n专题一专题二专题三专题三元素“位”“构”“性”的关系1.元素“位”“构”“性”关系图解\n专题一专题二专题三2.元素性质的递变规律\n专题一专题二专题三【例3】下列曲线表示卤族元素某种性质随核电荷数的变化趋势,其中不正确的是()\n专题一专题二专题三解析:一般来说,同主族元素从上到下电负性依次减小,A项正确;卤族元素中氟无正价,B项错误;F、Cl、Br的最外层电子数相同,C项正确;卤族元素从上到下第一电离能逐渐减小,D项正确。答案:B\n专题一专题二专题三迁移训练3现有A、B、C、D四种元素,A是第五周期第ⅣA族元素,B是第三周期元素,B、C、D的价电子层的电子总数分别为2、2、7。四种元素的原子序数从小到大的顺序是B、C、D、A。已知C和D的次外层电子数均为18。(1)写出A、B、C、D的元素符号:A、B、C、D。(2)C位于元素周期表的区,C2+的电子排布式为。\n专题一专题二专题三(3)其中最高价氧化物对应水化物碱性最强的化合物是(写化学式,下同);最高价氧化物对应水化物酸性最强的化合物是。(4)元素的第一电离能最小的是,元素的电负性最大的是。\n专题一专题二专题三解析:(1)A是第五周期第ⅣA族元素,则A元素为Sn。由于B是第三周期元素,且其价电子层的电子总数为2,所以B元素为Mg。由于C、D的原子序数均大于B的,C、D的价电子层的电子总数分别为2、7,且C、D的次外层电子数均为18,因此,C应该为第四周期第ⅡB族元素Zn,又因为原子序数:Zn<D<Sn,所以D应为第四周期第ⅦA族元素Br。(2)锌元素基态原子的外围电子排布式为3d104s2,它位于元素周期表的ds区,Zn2+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10。\n专题一专题二专题三(3)金属性:Mg>Zn>Sn,故最高价氧化物对应水化物碱性最强的化合物是Mg(OH)2。Br是非金属元素,其最高价氧化物对应水化物呈酸性,其化学式为HBrO4。(4)元素的第一电离能越小,表示其原子失去一个电子的能力越强,其金属性越强,故镁元素的第一电离能最小。元素电负性越大,表示其原子吸引电子的能力越强,其非金属性越强,故电负性最大的为溴元素。答案:(1)SnMgZnBr(2)ds1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10(3)Mg(OH)2HBrO4(4)MgBr\n专题一专题二专题三迁移训练4下图是元素周期表的简略框架图。(导学号52700021)\n专题一专题二专题三(1)请在上图所示的元素周期表中画出金属元素与非金属元素的分界线。按电子排布,可把元素划分成5个区,不全是金属元素的区为。(2)根据氢元素最高正化合价与最低负化合价的绝对值相等,你认为还可把氢元素放在元素周期表中的第族;有人建议将氢元素排在元素周期表的第ⅦA族,请你写出支持这一观点的一个化学事实:。\n专题一专题二专题三(3)上图中元素①②原子的外围电子排布式分别为、。比较元素①与元素②的下列性质(填“>”或“<”)。原子半径:①②;电负性:①②;金属性:①②;第一电离能:①②。(4)某短周期元素最高正化合价为+7价,其原子结构示意图为。\n专题一专题二专题三解析:(1)金属元素与非金属元素的分界线是非金属元素的硼、硅、砷、碲、砹与金属元素铝、锗、锑、钋之间的分界线,按电子填充顺序把元素周期表划分为5个区,即s区、p区、d区、ds区和f区,其中s区中的氢以及p区的大部分元素不是金属元素。(2)最高正化合价与最低负化合价绝对值相等的族为第ⅣA族;氢原子得到1个电子达到稳定结构,这一特点同第ⅦA族元素相同。\n专题一专题二专题三(3)由①和②在元素周期表中的位置可以确定①和②分别为Mg和Al,外围电子排布式分别为3s2和3s23p1。利用同周期元素性质的递变规律可知,原子半径:Mg>Al,金属性:Mg>Al,电负性:Al>Mg;第ⅡA族元素的第一电离能比同周期相邻元素的第一电离能大,所以第一电离能:Mg>Al。(4)短周期最高正化合价为+7价的元素应为第ⅦA族元素,氟元素无正价,所以该元素为氯元素。\n专题一专题二专题三答案:(1)s区和p区(2)ⅣA氢原子得到1个电子达到稳定结构(其他合理答案如与碱金属元素可形成离子化合物M+[∶H]-或NaH的存在等均可)(3)3s23s23p1><>>