知識(shí)清單15原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)-2024年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)知識(shí)清單

知識(shí)清單15原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)知識(shí)點(diǎn)01能層、能級(jí)與原子軌道知識(shí)點(diǎn)03原子光譜知識(shí)點(diǎn)05電負(fù)性知識(shí)點(diǎn)02原子核外電子排布知識(shí)點(diǎn)04電離能大小的比較及應(yīng)用知識(shí)點(diǎn)01能層、能級(jí)與原子軌道1．能層（n）：（又稱：電子層）（1）分層依據(jù)：按照電子的能量差異（2）表示符號(hào)：K、L、M、N、O、P、Q2．原子軌道（又稱：能級(jí)、電子亞層）符號(hào)spd電子云形狀球形紡錘形或啞鈴形花瓣形軌道個(gè)數(shù)1353．1~36號(hào)元素的能層和能級(jí)（1）K層：有1s一個(gè)電子亞層（2）L層：有2s、2p兩個(gè)電子亞層（3）M層：有3s、3p、3d三個(gè)電子亞層（4）N層：有4s、4p、4d、4f四個(gè)電子亞層4．原子核外電子排布的原理（1）能量最低原理：電子盡先排布在能量最低的軌道中。（2）泡利不相容原理：每個(gè)原子軌道上最多只能容納2個(gè)自旋方向相反的電子。如：（3）洪特規(guī)則：電子在能量相同原子軌道上排布時(shí)，應(yīng)盡可能分占不同的軌道而且自旋方向相同。錯(cuò)誤正確N原子的2p軌道（4）洪特規(guī)則特例：能量相同的原子軌道在下列情況時(shí)，體系能量最低①全滿；即s2、p6、d10②半滿；即s1、p3、d5③全空；即s0、p0、d0注意：(1)能層數(shù)＝電子層數(shù)。(2)第一能層(K)，只有s能級(jí)；第二能層(L)，有s、p兩種能級(jí)，p能級(jí)上有三個(gè)原子軌道px、py、pz，它們具有相同的能量；第三能層(M)，有s、p、d三種能級(jí)?！镜淅?1】硫的下列4種微粒，若失去一個(gè)電子所需要能量最多的是A．[Ne] B．[Ne] C．[Ne] D．[Ne]【答案】B【解析】A、B、C、D四項(xiàng)中的微粒分別對(duì)應(yīng)基態(tài)S、、激發(fā)態(tài)、激發(fā)態(tài)S，激發(fā)態(tài)上電子能量高，不穩(wěn)定，易失去，故需要能量最多的是基態(tài)的；答案選B?！镜淅?2】下列說法正確的是A．3s2表示3s能級(jí)有2個(gè)軌道B．p能級(jí)的能量一定比s能級(jí)的能量高C．在離核越近區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)的電子，能量越低D．1個(gè)原子軌道里，最少要容納2個(gè)電子【答案】C【解析】A．s能級(jí)只有1個(gè)軌道，3s2表示3s能級(jí)容納2個(gè)電子，A不正確；B．p能級(jí)的能量不一定比s能級(jí)的能量高，如2p能級(jí)的能量低于3s能級(jí)的能量，B不正確；C．能量較低的電子，在離核較近的區(qū)域運(yùn)動(dòng)，在離核越近區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)的電子，能量越低，C正確；D．1個(gè)原子軌道里，最多能容納2個(gè)電子，也可以容納1個(gè)電子或不容納電子，D不正確；故選C。知識(shí)點(diǎn)02原子核外電子排布1．基態(tài)原子核外電子排布（1）21~30號(hào)：［Ar］3dx4s2①一般最后1位數(shù)是幾，x就等于幾②24Cr：［Ar］3d44s2→［Ar］3d54s1③29Cu：［Ar］3d94s2→［Ar］3d104s1（2）31~36號(hào)：［Ar］3d104s24px①最后1位數(shù)是幾，x就等于幾②32Ge：［Ar］3d104s24p2③34Se：［Ar］3d104s24p42．價(jià)電子（外圍電子、特征電子）（1）21~30號(hào)：3d和4s上的電子數(shù)之和（2）其他：最外層電子數(shù)（3）過渡金屬原子：除Cu和Cr原子最外層有1個(gè)電子外，其余的元素的原子最外層都有2個(gè)電子（4）過渡金屬離子的價(jià)電子構(gòu)型：優(yōu)先失去最外層電子數(shù)原子FeCoCu價(jià)電子構(gòu)型3d64s23d74s23d104s1離子Fe2+Fe3+Co2+Co3+Cu+Cu2+價(jià)電子構(gòu)型3d63d53d73d63d103d9（5）元素的最高價(jià)：等于價(jià)電子數(shù)元素CrFeMnAs價(jià)電子構(gòu)型3d54s13d44s23d54s24s24p3最高價(jià)+6+8+7+5（6）過渡金屬原子或離子的結(jié)構(gòu)示意圖微粒VCr3+Cu+結(jié)構(gòu)示意圖（7）第四周期主族元素原子或離子的結(jié)構(gòu)示意圖：次外層都有18個(gè)電子微粒GaAsBr－結(jié)構(gòu)示意圖3．元素在周期表中的位置（1）主族：主族序數(shù)＝原子的最外層電子數(shù)，周期序數(shù)＝原子的電子層數(shù)（2）21~30號(hào)：根據(jù)3d和4s上的電子數(shù)之和確定ScTiVCrMnFeCoNiCuZn3d14s23d24s23d34s23d54s13d54s23d64s23d74s23d84s23d104s13d104s23456789101112ⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅧⅠBⅡB（3）元素的分區(qū)4．各種特征的電子（以Mn為例，1s22s22p63s23p63d54s2）（1）不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子數(shù)：25（2）不同空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子數(shù)：15（3）形狀不同的電子云種類：3（4）不同能級(jí)（能量）的電子種類：7（5）最高能級(jí)的電子數(shù)：5（6）最高能層的電子數(shù)：25．1~36號(hào)元素原子的空軌道數(shù)目空軌道數(shù)價(jià)電子構(gòu)型元素種類1ns2np2（3）32ns2np1（3）、3d34s2（1）433d24s2（1）243d14s2（1）16．1~36號(hào)元素原子的未成對(duì)電子數(shù)（n）（1）n＝1：ns1（4）、ns2np1（3）、ns2np5（3）、3d14s2（1）、3d104s1（1），共12種（2）n＝2：ns2np2（3）、ns2np4（3）、3d24s2（1）、3d84s2（1），共8種（3）n＝3：ns2np3（3）、3d34s2（1）、3d74s2（1），共5種（4）n＝4：3d64s2（1），共1種（5）n＝5：3d54s2（1），共1種（6）n＝6：3d54s1（1），共1種7．基態(tài)原子核外電子排布的表示方法（以鐵原子為例）（1）各類要求的電子排布式①電子排布式：1s22s22p63s23p63d64s2②簡(jiǎn)化電子排布式：［Ar］3d64s2③價(jià)電子（外圍電子、特征電子）排布式：3d64s2④最外層電子排布式：4s2⑤M層電子排布式：3s23p63d6⑥最高能級(jí)電子排布式：3d6（2）各類要求的電子排布圖①電子排布圖：②軌道表示式：③價(jià)電子排布圖：④原子結(jié)構(gòu)示意圖：核外電子排布常見錯(cuò)誤(1)在寫基態(tài)原子的軌道表示式時(shí)，常出現(xiàn)以下錯(cuò)誤：①(違反能量最低原理)②(違反泡利原理)③(違反洪特規(guī)則)④(違反洪特規(guī)則)(2)當(dāng)出現(xiàn)d軌道時(shí)，雖然電子按ns、(n－1)d、np的順序填充，但在書寫電子排布式時(shí)，仍把(n－1)d放在ns前，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2，而失電子時(shí)，卻先失4s軌道上的電子，如Fe3＋：1s22s22p63s23p63d5。(3)注意比較原子核外電子排布式、簡(jiǎn)化電子排布式、原子外圍電子或價(jià)電子排布式的區(qū)別與聯(lián)系。如Cu的電子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1；簡(jiǎn)化電子排布式：[Ar]3d104s1；外圍電子或價(jià)電子排布式：3d104s1。【典例03】短周期元素R基態(tài)原子最外層的p能級(jí)上有2個(gè)未成對(duì)電子。下列關(guān)于基態(tài)R原子的描述正確的是A．基態(tài)R原子核外電子的電子云輪廓圖有兩種：球形和啞鈴形B．基態(tài)R原子的價(jià)層電子排布式為ns2np2(n＝2或3)C．基態(tài)R原子的原子軌道總數(shù)為9D．基態(tài)R原子的軌道表示式為

【答案】A【分析】由“短周期元素R基態(tài)原子最外層的p能級(jí)上有2個(gè)未成對(duì)電子”可知，可能有兩種情況：p能級(jí)上只有2個(gè)電子，R為第ⅣA族元素，C或Si；p能級(jí)上有4個(gè)電子，R為第ⅥA族元素，O或S，由此可知：【解析】A．基態(tài)R原子核外電子的電子云輪廓圖有兩種：球形和啞鈴形，A正確；B．基態(tài)R原子的價(jià)層電子排布式還可能為ns2np4，B錯(cuò)誤；C．R元素一共有4種可能，C錯(cuò)誤；D．R元素還有可能為C，D錯(cuò)誤；故選A?！镜淅?4】M、R、X、Y為原子序數(shù)依次增大的短周期主族元素，Z是一種過渡元素。M基態(tài)原子L能層中p軌道電子數(shù)是s軌道電子數(shù)的2倍，R是同周期元素中最活潑的金屬元素，X和M形成的一種化合物是引起酸雨的主要大氣污染物，Z的基態(tài)原子4s和3d軌道半充滿。請(qǐng)回答下列問題：(1)寫出M、R的價(jià)層電子排布式：M、R。(2)寫出X、Y的價(jià)層電子軌道表示式：X、Y。(3)寫出Z的核外電子排布式：。Z的核外未成對(duì)電子數(shù)為?！敬鸢浮?1)2s22p43s1(2)(3)1s22s22p63s23p63d54s1(或[Ar]3d54s1)6【分析】M基態(tài)原子L能層中p軌道電子數(shù)是s軌道電子數(shù)的2倍，則M的價(jià)電子排布式為2s22p4，則M為氧元素；R是同周期元素中最活潑的金屬元素，M、R原子序數(shù)依次增大，則R為鈉元素；X和M形成的一種化合物是引起酸雨的主要大氣污染物，則X為硫元素，推知Y為氯元素；Z的基態(tài)原子4s和3d軌道半充滿，即為3d54s1，則Z為Cr；【解析】（1）結(jié)合上述分析可知，M、R分別為氧、鈉，價(jià)層電子排布式分別為2s22p4、3s1。答案為：2s22p4；3s1。（2）上述分析可知X、Y分別為硫、氯，價(jià)層電子軌道表示式分別為：、。答案為：

；。（3）Z為鉻元素，核外電子排布式：1s22s22p63s23p63d54s1(或[Ar]3d54s1)，核外未成對(duì)電子數(shù)為6。答案為：1s22s22p63s23p63d54s1(或[Ar]3d54s1)；6。知識(shí)點(diǎn)03原子光譜1．電子的躍遷（1）基態(tài)電子：處于最低能量的電子（2）激發(fā)態(tài)電子：能量比基態(tài)電子高的電子（3）電子躍遷3．原子光譜：電子躍遷時(shí)會(huì)吸收或釋放不同的光形成的譜線（1）測(cè)量光譜儀器：光譜儀（2）光譜圖上數(shù)據(jù)：波長(zhǎng)（3）光譜類型：線狀光譜①發(fā)射光譜：1s22s22p63s23p34s1→1s22s22p63s23p4②吸收光譜：1s22s22p3→1s22s22p13s2（4）解釋原子發(fā)光現(xiàn)象①在××條件，基態(tài)電子吸收能量躍遷到激發(fā)態(tài)②由激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)過程中，釋放能量③釋放的能量以××可見光的形式呈現(xiàn)（5）可見光的波長(zhǎng)（λ）和能量（E）①公式：E＝hv，c（光速）＝λv②顏色和波長(zhǎng)的關(guān)系注意：①可見光中，紅光的波長(zhǎng)最長(zhǎng)，紫色的波長(zhǎng)最短。②焰色反應(yīng)是電子躍遷的結(jié)果，故金屬的焰色反應(yīng)是物理變化過程，不屬于化學(xué)變化?！镜淅?5】吸收光譜和發(fā)射光譜統(tǒng)稱為原子光譜。下列說法錯(cuò)誤的是A．同一種元素原子的吸收光譜和發(fā)射光譜的特征譜線相同B．霓虹燈光與原子核外電子發(fā)生躍遷釋放能量有關(guān)C．光譜儀可以攝取元素的吸收光譜和發(fā)射光譜D．目前發(fā)現(xiàn)的元素都是通過原子光譜發(fā)現(xiàn)的【答案】D【解析】A．不同元素的原子發(fā)生躍遷時(shí)會(huì)吸收或釋放不同的光，可以用光譜儀攝取各種元素的電子的吸收光譜或發(fā)射光譜，同一種元素原子的吸收光譜和發(fā)射光譜的特征譜線相同，故A正確；B．電子躍遷本質(zhì)上是組成物質(zhì)的粒子中電子的一種能量變化，霓虹燈廣告與原子核外電子發(fā)生躍遷釋放能量有關(guān)，故B正確；C．吸收光譜和發(fā)射光譜都是線譜，區(qū)別在于前者顯示黑色線條，而發(fā)射光譜顯示光譜中的彩色線條，可以用光譜儀攝取各種元素電子的吸收光譜或發(fā)射光譜，故C正確；D．每種元素都有自己的特征譜線，在歷史上許多元素是通過原子光譜發(fā)現(xiàn)的，如銫和銣，但目前發(fā)現(xiàn)的元素并非都是通過原子光譜發(fā)現(xiàn)的，故D錯(cuò)誤；故選D?！镜淅?6】對(duì)充有氛氣的霓虹燈管通電，燈管發(fā)出紅光，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的主要原因是A．電子由激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷時(shí)吸收除紅光以外的光B．電子由激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷時(shí)以光的形式釋放能量C．電子由基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷時(shí)吸收除紅光以外的光D．通電后在電場(chǎng)作用下，氖原子與構(gòu)成燈管的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)【答案】B【解析】霓虹燈發(fā)紅光是因?yàn)殡娮游漳芰亢筌S遷到能量較高的軌道，能量較高軌道上的電子會(huì)躍遷回能量較低的軌道而以光的形式釋放能量。綜上所述故選B。知識(shí)點(diǎn)04電離能大小的比較及應(yīng)用1．概念：氣態(tài)原子或離子失去1個(gè)電子所需要的最小能量（1）第一電離能（I1）：M（g）－e－＝M+（g）（2）第二電離能（I2）：M+（g）－e－＝M2+（g）（3）第n電離能（In）：M（n－1）+（g）－e－＝Mn+（g）2．同一原子各級(jí)電離能（1）變化規(guī)律：I1＜I2＜I3＜…（2）變化原因①電子分層排布②各能層能量不同3．第一電離能變化規(guī)律（1）根據(jù)遞變規(guī)律判斷①基本規(guī)律：周期表右上角位置的He原子的I1最大②特殊規(guī)律：同一周期中I1，ⅡA＞ⅢA；ⅤA＞ⅥA元素LiBeBCNOFNeI1大?、啖蔻撷茛邰堍冖伲?）根據(jù)金屬性判斷①基本規(guī)律：I1越小，金屬性越強(qiáng)，注意ⅡA和ⅤA族元素的特殊性②金屬元素和非金屬元素的I1：I1（金屬）＜I1（非金屬）（3）根據(jù)微粒結(jié)構(gòu)判斷①穩(wěn)定結(jié)構(gòu)微粒的I大：全滿、半滿和全空狀態(tài)穩(wěn)定②I（全滿）＞I（半滿）③判斷：I1（Cu）＜I1（Ni），I2（Cu）＞I2（Zn）4．各級(jí)電離能數(shù)據(jù)的應(yīng)用（1）判斷元素價(jià)態(tài)：In+1?In，最高正價(jià)為+n（2）判斷某一級(jí)電離能最大：第n級(jí)電離能最大，說明其最高正價(jià)為+（n－1）價(jià)（3）判斷電離能的突增點(diǎn)：形成相應(yīng)電子層最穩(wěn)定狀態(tài)后再失去1個(gè)電子元素原子突增點(diǎn)的電離能級(jí)數(shù)第一次第二次第三次PI6I14CaI3I11I19注意：a.金屬活動(dòng)性順序與元素相應(yīng)的電離能大小順序不完全一致，故不能根據(jù)金屬活動(dòng)性順序判斷電離能的大小。b.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軌道處于全空或半充滿狀態(tài)，比較穩(wěn)定，所以其第一電離能大于同周期相鄰的第ⅢA族和第ⅥA族元素的，如第一電離能：Mg>Al，P>S。【典例07】某短周期金屬原子X的逐級(jí)電離能如圖所示，下列說法正確的是

A．X在化合物中可能為+3價(jià)B．X可能在周期表第二周期C．X在周期表第VA族D．X的最高價(jià)氧化物是堿性氧化物【答案】A【解析】A．從圖分析，該元素的電離能第四電離能突然變大，故說明該元素的最外層有3個(gè)電子，X在化合物中可能為+3價(jià)，A正確；B．第二周期最外層有3個(gè)電子的為硼，不是金屬元素，B錯(cuò)誤；C．最外層有3個(gè)電子，為第ⅢA族，C錯(cuò)誤；D．最高價(jià)氧化物若為鋁，則為兩性氫氧化物，D錯(cuò)誤；故選A?！镜淅?8】下表列出了某短周期金屬元素R的各級(jí)電離能數(shù)據(jù)(用、……表示)，有關(guān)R元素的說法中，正確的是元素電離能/(kJ·mol1)……5781817274511577……A．R元素的最高正化合價(jià)為+2價(jià)B．R元素的第一電離能高于同周期相鄰元素的C．R的氧化物為兩性氧化物D．R元素形成的單質(zhì)熔點(diǎn)遠(yuǎn)高于其氧化物【答案】C【解析】A．從數(shù)據(jù)看，R的第三電離能和第四電離能差距很大，即R易失去三個(gè)電子，所以它的化合價(jià)為+3價(jià)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；B．R的價(jià)電子排布為ns2np1，失去一個(gè)電子后s全滿穩(wěn)定，而R前面的相鄰元素為ns2穩(wěn)定難失電子，所以R的第一電離能不是全部高于同周期相鄰元素，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C．R為Al，Al2O3為兩性氧化物，C項(xiàng)正確；D．R的單質(zhì)為金屬晶體，而氧化鋁為混合晶體，其熔點(diǎn)高達(dá)2000多度，遠(yuǎn)高于鋁的，D項(xiàng)錯(cuò)誤；故選C。知識(shí)點(diǎn)05電負(fù)性1．意義：衡量元素的原子在化合物中得電子能力2．遞變規(guī)律（1）周期表右上角氟元素的最大（2）電負(fù)性大小①電負(fù)性最大的前三種元素：F＞O＞N②氫元素的電負(fù)：C＞H＞B；P＞H＞Si3．其他判斷方法（1）根據(jù)共用電子對(duì)的偏向判斷：偏向一方元素的電負(fù)性大（2）化合物中化合價(jià)的正負(fù)判斷：顯負(fù)價(jià)元素的電負(fù)性大（3）根據(jù)元素的非金屬性判斷①最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性越強(qiáng)，電負(fù)性越大②單質(zhì)與氫氣越容易化合，電負(fù)性越大③氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定，電負(fù)性越大4．判斷化合物的類型（1）差值：|△X|＞1.7，離子化合物（2）差值：|△X|＜1.7，共價(jià)化合物5．根據(jù)電負(fù)性寫水解方程式（1）水解原理①電負(fù)性大的原子顯負(fù)價(jià)，結(jié)合水中的H+②電負(fù)性小的原子顯正價(jià)，結(jié)合水中的OH－（2）實(shí)例①BrI：IBr+H2OHIO+HBr②NCl3：NCl3+3H2ONH3+3HClO注意：a.共價(jià)化合物中，兩種元素電負(fù)性差值越大，它們形成共價(jià)鍵的極性就越強(qiáng)。b.兩元素電負(fù)性差值大于1.7時(shí)，一般形成離子鍵，小于1.7時(shí)，一般形成共價(jià)鍵，如AlCl3中兩元素的電負(fù)性之差為1.5，因此AlCl3含有共價(jià)鍵，屬于共價(jià)化合物。c.位于非金屬三角區(qū)邊界的“類金屬”(如鍺、銻等)的電負(fù)性則在1.8左右。【典例09】四種元素基態(tài)原子的電子排布式如下：①1s22s22p63s23p4

②1s22s22p63s23p3

③1s22s22p5

④1s22s22p3則下列有關(guān)比較中正確的是A．第一電離能：④＞③＞②＞① B．電負(fù)性：③＞④＞①＞②C．簡(jiǎn)單離子半徑：②＞①＞③＞④ D．最高正化合價(jià)：③＞④=②＞