第十一单元选修3 物质结构与性质第1讲原子结构与性质命题一电子排布1.按要求填空。
(1)(2018年全国Ⅰ卷,35节选)下列Li原子电子排布图表示的状态中,能量最低和最高的分别为、(填标号)。
(2)(2018年全国Ⅱ卷,35节选)基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为,基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为形。
(3)(2018年全国Ⅲ卷,21节选)Zn原子核外电子排布式为。
(4)(2018年江苏,35节选)Fe2+基态核外电子排布式为。
解析(1)基态Li原子能量最低,而电子排布图中D项所示状态为基态。
处于激发态的电子数越多,原子能量越高,A项中只有1个1s电子跃迁到2s轨道;B项中1s轨道中的两个电子一个跃迁到2s轨道,另一个跃迁到2p轨道;C项图中1s轨道的两个电子都跃迁到2p轨道,故C项表示的原子能量最高。
(2)基态Fe原子的核外电子排布式为[Ar]3d64s2,则价层电子排布图为。
基态S原子的核外电子排布式为[Ne]3s23p4,电子占据的最高能级为3p能级,电子云轮廓图为哑铃(纺锤)形。
(3)Zn为30号元素,价层电子数为12,则电子排布式为[Ar]3d104s2。
(4)Fe为26号元素,基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2;Fe失去最外层的2个电子得到Fe2+,故Fe2+的基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d6。
(1)D;C(2) ; 哑铃(纺锤)(3)[Ar]3d104s2(4)[Ar]3d6(或1s22s22p63s23p63d6)2.(2017年全国Ⅰ卷,35节选)钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。
回答下列问题:(1)元素K的焰色反应呈紫`红色,其中紫色对应的辐射波长为nm(填标号)。
A.404.4B.553.5C.589.2D.670.8E.766.5(2)基态K原子中,核外电子占据的最高能层的符号是,占据该能层电子的电子云轮廓图形状为。
(1)紫色光的辐射波长范围为400 ~430 nm。
(2)基态K原子核外有4个能层:K、L、M、N,能量依次增大,处于N层上的1个电子位于s轨道,s电子云轮廓图形状为球形。
(1)A (2)N;球形3.按要求填空:(1)(2017年全国Ⅱ卷,35节选)氮原子价层电子的轨道表达式(电子排布图)为。
(2)(2017年全国Ⅲ卷,35节选)Co基态原子核外电子排布式为,元素Mn 与O中,基态原子核外未成对电子数较多的是。
(3)(2016年全国Ⅱ卷,37改编)镍元素基态原子的电子排布式为,3d能级上的未成对电子数为。
(4)(2016年全国Ⅰ卷,37改编)基态Ge原子的核外电子排布式为,有个未成对电子。
(5)(2016年江苏,21节选)Zn2+基态核外电子排布式为。
(6)(2015年全国Ⅰ卷,37节选)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用形象化描述。
在基态14C原子中,核外存在对自旋相反的电子。
解析(1)根据构造原理可知,氮原子的价电子排布式为2s22p3,根据洪特规则和泡利原理可知,其价电子的轨道表达式为(2)根据构造原理可写出Co基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2。
Mn和O的基态原子核外电子排布式分别为1s22s22p63s23p63d54s2、1s22s22p4,前者的3d轨道中5个电子均未成对,后者的2p轨道中有2个电子未成对,所以Mn的基态原子核外未成对电子数较多。
(3)Ni是28号元素,根据核外电子的排布规律可知,其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2。
根据洪特规则可知,Ni原子3d能级上8个电子尽可能分占5个不同的轨道,其未成对电子数为2。
(4)Ge(锗)元素在周期表的第四周期ⅣA族,因此核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2,p轨道上的2个电子是未成对电子。
(5)Zn为30号元素,其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2,失去最外层的2个电子即可得到Zn2+,Zn2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10。
(6)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布用电子云形象地描述。
基态14C原子的电子排布图为,则核外存在2对自旋相反的电子。
答案(1)(2)1s22s22p63s23p63d74s2{或[Ar]3d74s2};Mn(3)1s22s22p63s23p63d84s2{或[Ar]3d84s2};2(4)1s22s22p63s23p63d104s24p2{或[Ar]3d104s24p2};2(5)1s22s22p63s23p63d10{或[Ar]3d10}(6)电子云;2命题二电离能及电负性4.按要求填空。
(1)(2018年全国Ⅰ卷,35节选)Li2O是离子晶体,其晶格能可通过图(a)的Born-Haber循环计算得到。
可知,Li原子的第一电离能为kJ·mol-1,键键能为kJ·mol-1。
(2)(2018年全国Ⅲ卷,35节选)黄铜是人类最早使用的合金之一,主要由Zn和Cu组成。
第一电离能I1(Zn) (填“大于”或“小于”)I1(Cu)。
原因是。
解析(1)根据图像及第一电离能的概念(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),Li原子的第一电离能是520 kJ·mol-1。
键的键能是249 kJ·mol-1×2=498 kJ·mol-1。
(2)Zn的电子排布式为[Ar]3d104s2,Cu的电子排布式为[Ar]3d104s1,故Zn的第一电离能比Cu大。
(1)520;498(2)大于;Zn的核外电子排布为全满稳定结构,较难失电子5.按要求填空。
(1)(2017年全国Ⅲ卷,35节选)元素Mn与O中,第一电离能较大的是。
(2)(2017年全国Ⅱ卷,35改编)元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量称作第一电子亲和能(E1)。
第二周期部分元素的E1变化趋势如图所示,其中除氮元素外,其他元素的E1自左而右依次增大的原因是;氮元素的E1呈现异常的原因是。
(3)(2016年全国Ⅱ卷,37节选)元素铜与镍的第二电离能分别为I Cu=1958 kJ·mol-1、I Ni=1753 kJ·mol-1,I Cu>I Ni的原因是。
(4)(2016年全国Ⅲ卷,37节选)根据元素周期律,原子半径Ga As,第一电离能Ga As。
(填“大于”或“小于”)(1)O是非金属元素,而Mn是金属元素,前者易得电子而不易失电子,后者则反之,所以O的第一电离能大于Mn的。
(2)由图可知,除N外,同周期元素随核电荷数的增大,E1逐渐增大,这是因为随原子半径逐渐减小,结合一个电子需要释放出更多的能量;N原子的2p轨道处于半充满状态,不易再结合一个电子,故E1呈现异常。
(3)铜的第二电离能失去的是全充满的3d10电子所需要的能量,镍的第二电离能失去的是4s1电子所需要的能量,前者属于稳定状态,故第二电离能:I Cu>I Ni。
(4)Ga和As均属于第四周期元素,且原子序数Ga<As,则原子半径Ga>As,第一电离能I Ga<I As。
(1)O(2)同周期元素随核电荷数的增大,原子半径逐渐变小,故结合一个电子释放出的能量依次增大N原子的2p轨道为半充满状态,具有额外稳定性,故不易结合一个电子(3)铜失去的是全充满的3d10电子,镍失去的是4s1电子(4)大于;小于6.按要求填空。
(1)(2017年江苏,21节选)C、H、O三种元素的电负性由小到大的顺序为。
(2)(2016年全国Ⅰ卷,37改编)Zn、Ge、O的电负性由大到小的顺序是。
(3)(2015年全国Ⅱ卷,31改编)O、Na、P、Cl四种元素中电负性最大的是。
(4)(2015年福建理综,31节选)CH4和CO2所含三种元素电负性从小到大的顺序为。
(1)H<C<O(2)O>Ge>Zn(3)O(4)H<C<O命题角度主要考查基态原子电子排布式、电子排布图、离子电子排布式、原子轨道中未成对电子数、原子轨道形状及能量、元素电离能及电负性大小的比较等备考启示高考对原子结构与性质内容的考查,相对比较简单,注重基础,主要考查对基本概念的理解。
在复习时应做好类比,理清电子排布式、电子排布图、外围电子排布式、简化电子排布式的区别,能层、能级、电子云、原子轨道的区别,元素第一电离能、电负性的递变规律见《自学听讲》P222原子核外电子排布1.能层、能级与原子轨道的关系能层能级最多容纳电子数序号 符号 符号 原子轨道数 各能级 各能层1 K 1s12①2 L 2s 1 2②2p 3 63 M ③1 2⑥④3 6⑤5 104 N 4s 1 2⑧4p 3 64d 5 10⑦7 14………………………………n ……………………⑨注意:(1)能层(n)即电子层,不同能层的电子离核越远,能量越高,所在能层的序数越大。
(2)同一能层里电子根据能量不同,又分成不同的能级,每一能层的能级数等于能层的序数,同一能层里,各能级的能量按s、p、d、f的顺序依次升高。
2.原子轨道(1)轨道形状a.s能级电子的原子轨道呈⑩。
b.p能级电子的原子轨道呈。
(2)各能级上的原子轨道数目能级ns np nd nf …原子轨道…数(3)能量关系a.相同能层上原子轨道能量的高低:ns<np<nd<nf……b.形状相同的原子轨道能量的高低:1s<2s<3s<4s……c.同一能层内形状相同而伸展方向不同的原子轨道的能量相等,如np x、np y、np z轨道的能量。
注意:(1)由于核外电子的概率分布看起来像一片云雾,因而被形象地称为电子云,电子云轮廓图称为原子轨道。
(2)各能层的原子轨道数为n2。
3.基态原子核外电子排布依据(1)能量最低原理原子的核外电子排布遵循构造原理,使整个原子的能量处于。
下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。
(2)泡利原理1个原子轨道里最多容纳个电子,且自旋方向。
如2s轨道上的电子排布图为,不能表示为。
(3)洪特规则电子排布在同一能级的不同轨道时,总是优先,且自旋方向相同。
如2p3的电子排布图为,不能表示为。
注意:(1)所有电子排布规则都需要满足能量最低原理。
(2)当能量相同的原子轨道在全满(p6、d10、f14)、半满(p3、d5、f7)、全空(p0、d0、f0)时原子的能量最低,如24Cr的电子排布式为[Ar]3d54s1,29Cu的电子排布式为[Ar]3d104s1。