2023屆新高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(一)學(xué)案

原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)【學(xué)科素養(yǎng)】1．宏觀辨識(shí)與微觀探析：能從能層、能級(jí)等不同層次認(rèn)識(shí)原子的結(jié)構(gòu)，以及核外電子的排布規(guī)律，能從宏觀和微觀相結(jié)合的視角分析原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)的關(guān)系。2．證據(jù)推理與模型認(rèn)知：能運(yùn)用構(gòu)造原理和能量最低原理，揭示元素原子核外電子排布的規(guī)律。3．變化觀念與平衡思想：能多角度、動(dòng)態(tài)地分析核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及原子結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律，認(rèn)識(shí)元素性質(zhì)的變化規(guī)律?？键c(diǎn)考題考點(diǎn)一：原子結(jié)構(gòu)核素同位素2021廣東選擇考第3題2021河北選擇考第5題2021湖南選擇考第5題2020全國(guó)Ⅰ卷第11題2020北京等級(jí)考第4題2020海南等級(jí)考第3題考點(diǎn)二：原子核外電子排布2021全國(guó)甲卷第35題(1)2021全國(guó)乙卷第35題(1)2021山東等級(jí)考第16題(1)2021廣東選擇考第20題(1)2021湖南選擇考第18題(1)2021河北選擇考第17題(1)2020全國(guó)Ⅰ卷第35題(1)2020全國(guó)Ⅱ卷第35題(1)分析近五年全國(guó)卷高考試題，高考命題在本講有以下規(guī)律：1．從考查題型和內(nèi)容上看，高考命題以選擇題、非選擇題呈現(xiàn)，考查內(nèi)容主要有以下3個(gè)方面：(1)元素、核素、同位素、同素異形體概念的辨析。(2)原子中質(zhì)量數(shù)、質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)、核外電子數(shù)之間的相互關(guān)系及計(jì)算。(3)根據(jù)原子核外電子排布判斷元素種類、書寫電子排布式和電子排布圖。2．從命題思路上看，主要以選擇題的形式為主。(1)選擇題以最新的科技成果、新聞事件為背景，考查原子結(jié)構(gòu)、同位素、核素知識(shí)，核外電子排布表達(dá)式的正誤判斷。(2)非選擇題直接考查電子排布式和電子排布圖的書寫，利用核外電子排布推斷元素等。3．從考查學(xué)科素養(yǎng)的角度看，注重考查宏觀辨識(shí)與微觀探析、證據(jù)推理與模型認(rèn)知、變化觀念與平衡思想等。根據(jù)高考命題的特點(diǎn)和規(guī)律，復(fù)習(xí)時(shí)要注意以下幾個(gè)方面：(1)同位素和同素異形體的概念分析、原子構(gòu)成微粒之間的關(guān)系。(2)原子結(jié)構(gòu)及核外電子排布特性(全空、半充滿、全充滿的穩(wěn)定性)。(3)規(guī)范化學(xué)術(shù)語(yǔ)的書寫，重點(diǎn)掌握第四周期過(guò)渡元素的電子排布式和電子排布圖。考點(diǎn)一：原子結(jié)構(gòu)核素同位素(基礎(chǔ)性考點(diǎn))一、從微觀層面認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)1．原子結(jié)構(gòu)(1)構(gòu)成原子的微粒及作用(2)構(gòu)成原子或離子的微粒間的數(shù)量關(guān)系。①質(zhì)量數(shù)(A)＝質(zhì)子數(shù)(Z)＋中子數(shù)(N)。②原子中：質(zhì)子數(shù)＝核電荷數(shù)＝核外電子數(shù)＝原子序數(shù)。③陽(yáng)離子的核外電子數(shù)＝質(zhì)子數(shù)－陽(yáng)離子所帶電荷數(shù)。④陰離子的核外電子數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＋陰離子所帶電荷數(shù)。2．核素：具有一定數(shù)目質(zhì)子和一定數(shù)目中子的一種原子。微點(diǎn)撥(1)原子中不一定都含有中子，如eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H中沒(méi)有中子。(2)電子排布完全相同的原子不一定是同一種原子，如互為同位素的各原子。(3)破壞原子結(jié)構(gòu)的核裂變不屬于化學(xué)變化。(4)質(zhì)子數(shù)相同的微粒不一定屬于同一種元素，如F和OH－。二、從微觀層面認(rèn)識(shí)同位素1．同位素的概念：質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同的同一元素的不同核素的互稱。實(shí)例比較(氫元素的三種核素)：符號(hào)名稱質(zhì)子數(shù)中子數(shù)eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H或H氕10eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H或D氘或重氫1eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(1))H或T氚或超重氫2助理解同位素的“六同三不同”(1)“六同”歸納(2)“三不同”辨析2．同位素的特征(1)相同存在形態(tài)的同位素，化學(xué)性質(zhì)幾乎完全相同，物理性質(zhì)不同。(2)天然存在的同一元素的各核素所占的原子百分?jǐn)?shù)一般不變。3．常見(jiàn)的重要核素及其應(yīng)用核素eq\o\al(\s\up1(235),\s\do1(92))Ueq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(6))Ceq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))Heq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(1))Heq\o\al(\s\up1(18),\s\do1(8))O用途核燃料用于考古斷代制氫彈示蹤原子辨易錯(cuò)(1)一種元素可能有多種核素，也可能只有一種核素，有多少種核素就有多少種原子。(√)(2)核聚變?nèi)鏴q\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H＋eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(1))H→eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n，因?yàn)橛行挛⒘Ｉ桑栽撟兓腔瘜W(xué)變化。(×)(3)eq\o\al(\s\up1(35),\s\do1(17))Cl與eq\o\al(\s\up1(37),\s\do1(17))Cl得電子能力幾乎相同。(√)(4)一種核素只有一個(gè)質(zhì)量數(shù)。(√)(5)氫的三種核素形成的單質(zhì)有6種，它們物理性質(zhì)有所不同，但化學(xué)性質(zhì)幾乎完全相同。(√)能力點(diǎn)一：原子構(gòu)成的判斷1．我國(guó)某物理研究所取得重大科技成果，研制出由18O所構(gòu)成的氣體單質(zhì)。18O是一種穩(wěn)定的同位素，稱為重氧。下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是()A．1.8g18O2氣體的物質(zhì)的量是0.05molB.0.1mol重氧水中的18O所含的中子數(shù)約為6.02×1023C.0.2mol18O2氣體的體積約為4.48LD．18O2氣體的摩爾質(zhì)量為36g·mol－1【解析】選C。A中1.8g18O2的物質(zhì)的量為0.05mol，正確；B中18O中所含的中子數(shù)為18－8＝10，所以，0.1mol18O的中子數(shù)為0.1×10NA＝NA，正確；C中0.2mol18O2氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為4.48L，錯(cuò)誤；D中18O2的摩爾質(zhì)量為36g·mol－1，正確。2．(2022·廣州模擬)2020年12月4日我國(guó)自主研制的核聚變關(guān)鍵裝置——“中國(guó)環(huán)流器二號(hào)M”裝置實(shí)現(xiàn)首次放電，標(biāo)志著我國(guó)核聚變發(fā)展取得重大突破。其原理為eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H＋eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(1))H→AZX＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n，下列敘述正確的是()A．eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(1))H的中子數(shù)為1B．AZX的質(zhì)子數(shù)為4C．eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H與eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(1))H是兩種不同的核素D．上述核聚變屬于化學(xué)變化【解析】選C。eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(1))H的中子數(shù)為2，A錯(cuò)誤；核聚變的過(guò)程中質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)守恒，Z＝2，A＝4，X為He，其質(zhì)量數(shù)為4，質(zhì)子數(shù)為2，B錯(cuò)誤；eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H與eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(1))H是氫元素的不同原子(即核素)，互為同位素，C正確；化學(xué)反應(yīng)前后元素種類不變，但核聚變?cè)胤N類發(fā)生變化，不屬于化學(xué)變化，D錯(cuò)誤。【加固訓(xùn)練】1．質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)相同的原子A，其陽(yáng)離子An＋核外共有x個(gè)電子，則A的質(zhì)量數(shù)為()A．2(x＋n) B．2(x－n)C．2x D．n＋2x【解析】選A。已知陽(yáng)離子An＋中：質(zhì)子數(shù)＝核外電子數(shù)＋n。則A的質(zhì)子數(shù)＝中子數(shù)＝x＋n，故其質(zhì)量數(shù)＝2(x＋n)。2．下列各組微粒中，具有相同質(zhì)子數(shù)和電子數(shù)的一組微粒是()A．H2O、CH4、NH3、NeB．OH－、F－、Ne、O2－C．H3O＋、Na＋、NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))、Mg2＋D．O2－、F－、Mg2＋、Al3＋【解析】選A。H2O、CH4、NH3、Ne的質(zhì)子數(shù)都是10，電子數(shù)都為10，故A正確；OH－、F－、Ne、O2－的質(zhì)子數(shù)分別為9、9、10、8，電子數(shù)分別為10、10、10、10，故B錯(cuò)誤；H3O＋、Na＋、NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))、Mg2＋的質(zhì)子數(shù)分別為11、11、11、12，電子數(shù)分別為10、10、10、10，故C錯(cuò)誤；O2－、F－、Mg2＋、Al3＋的質(zhì)子數(shù)分別是8、9、12、13，電子數(shù)都是10，故D錯(cuò)誤。能力點(diǎn)二：元素、核素、同位素的比較項(xiàng)目元素核素同位素定義具有相同核電荷數(shù)(質(zhì)子數(shù))的同一類原子的總稱具有一定數(shù)目質(zhì)子和一定數(shù)目中子的一種原子質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同一元素的不同原子互稱為同位素(即同一元素的不同核素互稱為同位素)范疇同類原子，存在游離態(tài)和化合態(tài)兩種形式原子原子決定因素質(zhì)子數(shù)質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)舉例H、C、N三種元素、、三種核素、、互為同位素聯(lián)系(1)同位素屬于同一種元素，但不是同種原子。(2)同位素化學(xué)性質(zhì)基本相同。(3)元素、核素與同位素之間的包含與被包含關(guān)系如圖所示1．(2022·深圳模擬)“華龍一號(hào)”是我國(guó)自主研制的核電技術(shù)，其使用后的乏燃料中含有Pu和Pu。下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．Pu中所含中子數(shù)為144B．Pu和Pu互為同位素C．由U轉(zhuǎn)化為Pu的過(guò)程屬于化學(xué)變化D．Pu和Pu的核外電子數(shù)均為94【解析】選C。Pu中所含中子數(shù)為238－94＝144，A正確；Pu和Pu質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同，互為同位素，B正確；由U轉(zhuǎn)化為Pu的過(guò)程原子核發(fā)生變化，屬于核變，C錯(cuò)誤；Pu和Pu的核外電子數(shù)等于質(zhì)子數(shù)，質(zhì)子數(shù)相同，則電子數(shù)相同，D正確。2．(2022·珠海模擬)2020年12月27日，長(zhǎng)征四號(hào)丙遙三十五運(yùn)載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火升空，以“一箭雙星”的方式成功將遙感三十三號(hào)衛(wèi)星和微納技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星送入預(yù)定軌道。下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．氕、氘、氚互為同位素B．火箭中的助燃劑14N16O2分子的中子總數(shù)為23C．利用微納技術(shù)研發(fā)的高端芯片，其組成為單晶硅，硅原子核外的L能層電子數(shù)為M能層電子數(shù)的2倍D．eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(2))He＋eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H→eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H＋18.4MeV為氧化還原反應(yīng)【解析】選D。氕、氘、氚為H的同位素，互為同位素，A正確；1個(gè)N中含有7個(gè)中子，1個(gè)O中含有8個(gè)中子，則14N16O2分子的中子總數(shù)為7＋8×2＝23，B正確；硅原子為14號(hào)元素，原子結(jié)構(gòu)示意圖為，L能層有8個(gè)電子，M能層有4個(gè)電子，則L能層電子數(shù)為M能層電子數(shù)的2倍，C正確；eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(2))He＋eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H→eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H＋18.4MeV為核反應(yīng)，不是化學(xué)反應(yīng)，D錯(cuò)誤?！炯庸逃?xùn)練】1．重水(D2O)是重要的核工業(yè)原料，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．氘(D)原子核外有1個(gè)電子B．1H與D互稱同位素C．H2O與D2O互稱同素異形體D．1H218O與D216O的相對(duì)分子質(zhì)量相同【解析】選C。A正確；同位素是同種元素不同核素間的互稱，B正確；同素異形體是同一元素的不同單質(zhì)，C錯(cuò)誤；相對(duì)分子質(zhì)量都是20，D正確。2．稀土元素鏑(Dy)在許多高新技術(shù)領(lǐng)域起著越來(lái)越重要的作用。下列關(guān)于156Dy和158Dy的說(shuō)法正確的是()A．156Dy的原子核中有156個(gè)中子B．156Dy和158Dy是同一種核素C．158Dy的原子核中有158個(gè)質(zhì)子D．156Dy和158Dy互為同位素【解析】選D。A.元素符號(hào)左上角為質(zhì)量數(shù)，156Dy的原子質(zhì)量數(shù)為156，質(zhì)子數(shù)為66，中子數(shù)＝156－66＝90，故A錯(cuò)誤；B.156Dy和158Dy中子數(shù)分別為156－66＝90、158－66＝92，不是同一種核素，故B錯(cuò)誤；C.稀土元素鏑(Dy)原子序數(shù)為66，158Dy的原子核中有66個(gè)質(zhì)子，故C錯(cuò)誤；D.156Dy和158Dy的質(zhì)量數(shù)不同，質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)分別為156－66＝90、158－66＝92，互為同位素，故D正確?？键c(diǎn)二：原子核外電子排布(應(yīng)用性考點(diǎn))一、能層和能級(jí)1．能層與能級(jí)微點(diǎn)撥各能級(jí)所在能層的取值(1)ns(n≥1)，如1s、2s、…；(2)np(n≥2)，如2p、3p、…；(3)nd(n≥3)，如3d、4d、…；(4)nf(n≥4)，如4f、5f、…。2．電子云與原子軌道(1)電子云——核外電子的概率密度分布“看”起來(lái)像一片云霧，因而被形象地稱作電子云。(2)原子軌道——電子云輪廓圖原子軌道軌道形狀軌道個(gè)數(shù)s球形1p啞鈴形3深思考(1)相同能層上原子軌道的能量高低如何？提示：ns＜np＜nd＜nf……(2)形狀相同的原子軌道的能量高低如何？提示：1s＜2s＜3s＜4s……辨易錯(cuò)(1)電子云中的小黑點(diǎn)代表一個(gè)電子(×)(2)s電子云的形狀為圓形(×)二、基態(tài)原子核外電子排布1．構(gòu)造原理基態(tài)原子核外電子在原子軌道上的排布順序圖：2．排布規(guī)則微點(diǎn)撥洪特規(guī)則特例當(dāng)能量相同的原子軌道在全滿(p6、d10、f14)、半滿(p3、d5、f7)、全空(p0、d0、f0)時(shí)原子的能量最低，如24Cr的電子排布式為[Ar]3d54s1，29Cu的電子排布式為[Ar]3d104s1。3．電子能量高低的比較4．基態(tài)原子核外電子排布的表示方法表示方法以硫原子為例原子結(jié)構(gòu)示意圖電子排布式1s22s22p63s23p4簡(jiǎn)化電子排布式[Ne]3s23p4電子排布圖(軌道表示式)價(jià)電子排布式3s23p4三、基態(tài)與激發(fā)態(tài)原子光譜1．原子狀態(tài)2．原子光譜(1)成因和分類：(2)光譜分析：利用原子光譜的特征譜線可以鑒定元素，稱為光譜分析。能力點(diǎn)一：電子排布原理與應(yīng)用1．玻爾提出了核外電子分層排布的原子結(jié)構(gòu)模型。下列各項(xiàng)敘述正確的是()A．鎂原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2時(shí)，原子釋放能量，由基態(tài)轉(zhuǎn)化成激發(fā)態(tài)B．價(jià)電子排布為5s25p1的元素位于第五周期第ⅠA族，是s區(qū)元素C．所有原子任一能層的s電子云輪廓圖都是球形，但球的半徑大小不同D．24Cr原子的電子排布式是1s22s22p63s23p63d44s2【解析】選C。鎂原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2時(shí)，原子吸收能量，由基態(tài)轉(zhuǎn)化成激發(fā)態(tài)，A錯(cuò)誤；價(jià)電子排布為5s25p1的元素，位于第五周期第ⅢA族，是p區(qū)元素，B錯(cuò)誤；所有原子任一能層的s電子云輪廓圖都是球形，能層越大，球的半徑越大，C正確；24Cr原子的電子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1，半充滿軌道能量較低，D錯(cuò)誤。2．(2022·日照模擬)下列敘述正確的是()A．可能存在核外電子排布式為1s22s22p63s23p64s24p1的原子B．當(dāng)電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí)，總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道，而且自旋方向相反C．1個(gè)原子軌道里最多容納2個(gè)電子，且自旋方向相同D．基態(tài)原子的電子獲得一定能量變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)原子，而激發(fā)態(tài)原子變?yōu)榛鶓B(tài)原子，則要放出能量【解析】選D。按照各能級(jí)能量的大小順序，原子中電子排滿4s軌道后應(yīng)排布3d軌道，A項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)洪特規(guī)則，電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí)，基態(tài)原子中的電子總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道，而且自旋方向相同，B項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)泡利原理，同一軌道上的2個(gè)電子自旋方向相反，C項(xiàng)錯(cuò)誤。3．已知Na的核外電子排布式為1s22s22p63s1，通?？砂褍?nèi)層已達(dá)稀有氣體原子的電子層結(jié)構(gòu)的部分寫成“原子實(shí)”，如Na的核外電子排布式可寫成[Ne]3s1。用“原子實(shí)”表示的30號(hào)元素鋅的原子核外電子排布式正確的是()A．[Ne]3d104s2 B．[Ar]3d104s24p2C．[Ar]3d84s24p2 D．[Ar]3d104s2【解析】選D。根據(jù)構(gòu)造原理可知，鋅元素原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s2，除3d104s2外，鋅原子內(nèi)層電子的排布與稀有氣體原子Ar的電子排布相同，因此鋅的核外電子排布式可寫為[Ar]3d104s2。能力點(diǎn)二：核外電子排布的表示方法1．電子排布式書寫方法——“三步法”第一步：按照構(gòu)造原理寫出電子填入能級(jí)的順序，1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s……第二步：根據(jù)各能級(jí)容納的電子數(shù)填充電子。第三步：去掉空能級(jí)，并按照能層順序排列即可得到電子排布式。2．價(jià)電子的位置及表示(1)對(duì)于主族元素和零族元素來(lái)說(shuō)，價(jià)電子就是最外層電子。表示方法：nsx或nsxnpy。(2)對(duì)于過(guò)渡元素來(lái)說(shuō)，價(jià)電子除最外層電子外，還可能包括次外層電子。表示方法：(n－1)dxnsy或ndx(鈀4d10)或(n－2)fx(n－1)dynsz或(n－2)fxnsy。1．“胃舒平”的主要成分是氫氧化鋁，同時(shí)含有三硅酸鎂(Mg2Si3O8·nH2O)等化合物。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．鎂元素基態(tài)原子的核外電子排布式是1s22s22p63s2B．鋁元素原子核外共有5種不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子C．鈉離子半徑比鋁離子半徑大D．金屬鋁與鈉的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物溶液發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋3H2↑【解析】選B。鎂元素基態(tài)原子的核外電子排布式是1s22s22p63s2，A正確；鋁元素原子核外共有13種不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子，B錯(cuò)誤；鈉離子半徑比鋁離子半徑大，C正確；金屬鋁與鈉的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物溶液發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋3H2↑，D正確。2．(1)(2021·山東等級(jí)考T35)非金屬氟化物在生產(chǎn)、生活和科研中應(yīng)用廣泛?；卮鹣铝袉?wèn)題：基態(tài)F原子核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有________種。(2)(2021·全國(guó)乙卷T35(1))過(guò)渡金屬元素鉻(Cr)是不銹鋼的重要成分，對(duì)于基態(tài)Cr原子，軌道處于半充滿時(shí)體系總能量低，核外電子排布應(yīng)為_(kāi)___________。(3)(2019·江蘇高考，21A(1))Cu2O廣泛應(yīng)用于太陽(yáng)能電池領(lǐng)域。以CuSO4、NaOH和抗壞血酸為原料，可制備CuO。其中Cu2＋基態(tài)核外電子排布式為_(kāi)_______________。【解析】(1)基態(tài)F原子共有9個(gè)核外電子，則每個(gè)電子都有對(duì)應(yīng)的軌道和自旋狀態(tài)，所以核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有9種。(2)基態(tài)原子滿足能量最低原理，Cr有24個(gè)核外電子，軌道處于半充滿時(shí)體系總能量低，核外電子排布應(yīng)為[Ar]3d54s1或1s22s22p63s23p63d54s1。(3)Cu位于第四周期ⅠB族，其價(jià)電子排布式為3d104s1，因此Cu2＋基態(tài)核外電子排布式為[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9。答案：(1)9(2)[Ar]3d54s1或1s22s22p63s23p63d54s1(3)[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9【加固訓(xùn)練】1．(2022·長(zhǎng)沙模擬)下列敘述正確的是()A．基態(tài)鋁原子核外有三個(gè)單電子B．[Ar]3d24s2是基態(tài)鈦原子的電子排布式C．基態(tài)銅原子的價(jià)電子排布式是3d94s2D．基態(tài)鉻原子的電子排布式是1s22s22p63s23p64s13d5【解析】選B?；鶓B(tài)鋁原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p1，有1個(gè)單電子，故A錯(cuò)誤；鈦為22號(hào)元素，基態(tài)電子排布式為[Ar]3d24s2，故B正確；基態(tài)銅原子的價(jià)電子排布式是3d104s1，而不是3d94s2，故C錯(cuò)誤；Cr元素為24號(hào)元素，原子核外有24個(gè)電子，所以核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1，故D錯(cuò)誤。能力點(diǎn)三：基態(tài)與激發(fā)態(tài)1．(2022·中山模擬)下列碳原子軌道表示式表示的狀態(tài)中能量關(guān)系正確的是()A．①＝②＝③＝④B．③＞④＞①＞②C．④＞③＞①＝②D．②＞①＞④＞③【解析】選D。電子能量為1s＜2s＜2p，則2p軌道上電子越多、1s、2s軌道上電子越少，其能量越高，則能量由高到低的順序是②＞①＞④＞③，故合理選項(xiàng)是D。2．(1)(2019·全國(guó)卷Ⅰ節(jié)選)在普通鋁中加入少量Cu和Mg后，形成一種稱為拉維斯相的MgCu2微小晶粒，其分散在Al中可使得鋁材的硬度增加、延展性減小，形成所謂“堅(jiān)鋁”，是制造飛機(jī)的主要材料。回答下列問(wèn)題：下列狀態(tài)的鎂中，電離最外層一個(gè)電子所需能量最大的是__________(填標(biāo)號(hào))。(2)(2018·全國(guó)卷Ⅰ節(jié)選)Li是最輕的固體金屬，采用Li作為負(fù)極材料的電池具有小而輕、能量密度大等優(yōu)良性能，得到廣泛應(yīng)用?；卮鹣铝袉?wèn)題：下列Li原子電子排布圖表示的狀態(tài)中，能量最低和最高的分別為_(kāi)_________、________(填標(biāo)號(hào))?！窘馕觥?1)A.[Ne]3s1屬于基態(tài)的Mg＋，由于Mg的第二電離能高于其第一電離能，故其再失去一個(gè)電子所需能量較大；B.[Ne]3s2屬于基態(tài)Mg原子，其失去一個(gè)電子變?yōu)榛鶓B(tài)Mg＋；C.[Ne]3s13p1屬于激發(fā)態(tài)Mg原子，其失去一個(gè)電子所需能量低于基態(tài)Mg原子；D.[Ne]3p1屬于激發(fā)態(tài)Mg＋，其失去一個(gè)電子所需能量低于基態(tài)Mg＋，綜上所述，電離最外層一個(gè)電子所需能量最大的是[Ne]3s1，答案選A；(2)根據(jù)核外電子排布規(guī)律可知Li的基態(tài)核外電子排布式為1s22s1，則D項(xiàng)排布能量最低；選項(xiàng)C中有2個(gè)電子處于2p能級(jí)上，能量最高。答案：(1)A(2)DC【加固訓(xùn)練】(1)下列原子的最外層電子排布式(或軌道表示式)中，哪一種狀態(tài)的能量較低？①氮原子：()②鈉原子：A.3s1B．3p1()③碳原子：()(2)原子序數(shù)為24的元素原子中有____________個(gè)能級(jí)，____________個(gè)價(jià)電子，____________個(gè)未成對(duì)電子?！窘馕觥?1)①根據(jù)洪特規(guī)則，電子在能量相同的各個(gè)軌道上排布時(shí)盡可能分占不同的原子軌道，且自旋方向相同，故①選B，③選A。據(jù)能量最低原理，核外電子先占據(jù)能量低的軌道，再占據(jù)能量高的軌道，由于②中s軌道的能量低于p軌道的能量，故選A。(2)某元素的原子序數(shù)為24，基態(tài)原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1，原子核外電子排布分成4層，有4個(gè)能層，K能層上有1個(gè)能級(jí)1s，L能層上有2個(gè)能級(jí)，分別為2s、2p能級(jí)，M能層上有3個(gè)能級(jí)，分別為3s、3p、3d能級(jí)，N能層上有1個(gè)能級(jí)，為4s，共7個(gè)能級(jí)，價(jià)電子排布式為3d54s1，有6個(gè)價(jià)電子，3d能級(jí)有5個(gè)未成對(duì)電子，4s能級(jí)有1個(gè)未成對(duì)電子，共有6個(gè)未成對(duì)電子。答案：(1)①B②A③A(2)766【科技前沿】在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目和中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局能源礦產(chǎn)調(diào)查項(xiàng)目的聯(lián)合資助下，我國(guó)學(xué)者發(fā)現(xiàn)自然界新礦物——Taipingite－(Ce)(太平石)，是一種含氟稀土硅酸鹽礦物，晶體化學(xué)式為(Ce7Ca2)Σ9Mg(SiO4)3[SiO3(OH)]4F3，屬于三方晶系，晶胞參數(shù)a＝10.7246(3)?，c＝37.953(1)?，Z＝6。其結(jié)構(gòu)如下：太平石的發(fā)現(xiàn)，不僅豐富了我國(guó)稀土礦物種類與研究資料，對(duì)深入研究稀土礦的礦床成因和提升礦床價(jià)值具有重要意義，同時(shí)也會(huì)為人工合成稀土納米材料技術(shù)提供新的參考。命題視角1：元素、核素、同位素閱讀素材回答下列問(wèn)題：(1)太平石中共含有幾種元素？按原子序數(shù)由小到大的順序排列。提示：根據(jù)太平石的化學(xué)式可以得出，其中共含有7種元素，按原子序數(shù)由小到大的順序?yàn)镠、O、F、Mg、Si、Ca、Ce。(2)鈰(Ce)是一種稀土元素，它的一種核素中含有58個(gè)質(zhì)子和80個(gè)中子，寫出其原子符號(hào)。提示：eq\o\al(\s\up1(138),\s\do1(58))Ce。含有58個(gè)質(zhì)子說(shuō)明質(zhì)子數(shù)為58，質(zhì)量數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＋中子數(shù)＝58＋80＝138，因此可表示為eq\o\al(\s\up1(138),\s\do1(58))Ce。(3)硅有23種核素，其中有3種核素是穩(wěn)定的，分別為28Si、29Si、30Si，判斷這三種核素之間的關(guān)系，并計(jì)算這三種核素的中子數(shù)。提示：28Si、29Si、30Si屬于同一種元素，但是它們的質(zhì)量數(shù)不同，因此互為同位素。根據(jù)質(zhì)量數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＋中子數(shù)，可以判斷28Si、29Si、30Si的中子數(shù)分別為14、15、16。命題視角2：原子核外電子排布的表示方法閱讀素材回答下列問(wèn)題：(1)畫出下列微粒的原子結(jié)構(gòu)示意圖。Ca、Mg2＋、Si、O2－提示：Ca，Mg2＋，Si，O2－。(2)基態(tài)的O原子中有多少種不同運(yùn)動(dòng)形態(tài)的電子，其中能量最高的電子的電子云在空間中有幾種方向，其原子軌道呈什么形狀？提示：基態(tài)O原子核外有8個(gè)電子，因此共有8種不同運(yùn)動(dòng)形態(tài)的電子，按照核外電子排布規(guī)律，能量最高的電子在2p能級(jí)上，p能級(jí)的原子軌道有3種不同的伸展方向，呈啞鈴狀。(3)寫出下列微粒的電子排布式。微粒電子排布式CaCa2＋SiO2－F提示：按照核外電子的排布規(guī)律，可以得出：Ca：1s22s22p63s23p64s2；Ca2＋：1s22s22p63s23p6；Si：1s22s22p63s23p2；O2－：1s22s22p6；F：1s22s22p5。(4)某同學(xué)將基態(tài)Mg原子的核外電子排布圖寫為，該同學(xué)所寫的電子排布圖是否正確，為什么？提示：不正確，違背了泡利原理。正確的電子排布圖為。1．[“源”來(lái)如此](2019·北京高考)2019年是元素周期表發(fā)表150周年，期間科學(xué)家為完善周期表做出了不懈努力。中國(guó)科學(xué)院院士張青蓮教授曾主持測(cè)定了銦(49In)等9種元素相對(duì)原子質(zhì)量的新值，被采用為國(guó)際新標(biāo)準(zhǔn)。銦與銣(37Rb)同周期。下列說(shuō)法不正確的是()A．In是第五周期第ⅢA族元素B．eq\o\al(\s\up1(115),\s\do1(49))In的中子數(shù)與電子數(shù)的差值為17C．原子半徑：In＞AlD．堿性：In(OH)3＞RbOH【解析】選D。In為49號(hào)元素，根據(jù)元素周期表中元素的排布規(guī)律，In是第五周期第ⅢA族元素，故A正確；eq\o\al(\s\up1(115),\s\do1(49))In的中子數(shù)為115－49＝66，電子數(shù)為49，中子數(shù)與電子數(shù)的差值為66－49＝17，故B正確；In是第五周期第ⅢA族元素，Al為第三周期第ⅢA族元素，依據(jù)元素周期律，原子半徑：In＞Al，故C正確；In是第五周期第ⅢA族元素，Rb為第五周期第ⅠA族元素，金屬性In<Rb，依據(jù)元素周期律，堿性：In(OH)3＜RbOH，故D錯(cuò)誤。2．[變換有道](2021·廣東選擇考)“天問(wèn)一號(hào)”著陸火星，“嫦娥五號(hào)”采回月壤。騰飛中國(guó)離不開(kāi)化學(xué)，長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭使用的燃料有液氫和煤油等化學(xué)品。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A．煤油是可再生能源B．H2燃燒過(guò)程中熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能C．火星隕石中的20Ne質(zhì)量數(shù)為20D．月壤中的3He與地球上的3H互為同位素【解析】選C。煤油來(lái)源于石油，屬于不可再生能源，故A錯(cuò)誤；氫氣的燃燒過(guò)程放出熱量，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，故B錯(cuò)誤；元素符號(hào)左上角數(shù)字為質(zhì)量數(shù)，所以火星隕石中的20Ne質(zhì)量數(shù)為20，故C正確；同位素須為同種元素，即質(zhì)子數(shù)相等，3He和3H的質(zhì)子數(shù)不同，不可能為同位素關(guān)系，故D錯(cuò)誤。eq\a\vs4\al(點(diǎn)睛：)兩題均以有關(guān)科學(xué)探究成果為載體，考查核素的原子構(gòu)成粒子及同位素的判斷。但是兩題有明顯的不同：第1題考查了元素周期律的應(yīng)用，屬于物質(zhì)結(jié)構(gòu)模塊內(nèi)的綜合。第2題涉及了能源的類型、能量的轉(zhuǎn)化，綜合性更強(qiáng)。1．(2021·河北選擇考)用中子轟擊NZX原子產(chǎn)生α粒子(即氦核eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He)的核反應(yīng)為eq\o\al(\s\up1(N),\s\do1(Z))X＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n→eq\o\al(\s\up1(7),\s\do1(P))Y＋eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He。已知元素Y在化合物中呈＋1價(jià)。下列說(shuō)法正確的是()A．H3XO3可用于中和濺在皮膚上的NaOH溶液B．Y單質(zhì)在空氣中燃燒的產(chǎn)物是Y2O2C．X和氫元素形成離子化合物D．6Y和7Y互為同素異形體【解析】選A。根據(jù)核反應(yīng)為eq\o\al(\s\up1(N),\s\do1(Z))X＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n→eq\o\al(\s\up1(7),\s\do1(P))Y＋eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He可知，X的質(zhì)量數(shù)N為4＋7－1＝10，又因?yàn)閅在化合物中呈＋1價(jià)，則Y位于ⅠA族，Y的質(zhì)量數(shù)為7，得出Y為L(zhǎng)i，其質(zhì)子數(shù)P＝3，所以X的質(zhì)子數(shù)Z＝3＋2－0＝5，X是硼元素。H3BO3為弱酸，氫氧化鈉溶液具有腐蝕性，若不慎將NaOH溶液濺到皮膚上，則需用大量水沖洗，同時(shí)涂抹H3BO3，以中和堿液，A正確；Y為L(zhǎng)i，在空氣中燃燒的產(chǎn)物只有Li2O，B錯(cuò)誤；B與氫元素會(huì)形成BH3或B2H4等硼氫化合物以共價(jià)鍵結(jié)合，屬于共價(jià)化合物，C錯(cuò)誤；6Li和7Li互為同位素，D錯(cuò)誤。2．(2020·全國(guó)Ⅰ卷)1934年約里奧—居里夫婦在核反應(yīng)中用α粒子(即氦核eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He)轟擊金屬原子eq\o\al(\s\up1(W),\s\do1(Z))X，得到核素eq\o\al(\s\up1(30),\s\do1(Z＋2))Y，開(kāi)創(chuàng)了人造放射性核素的先河：eq\o\al(\s\up1(W),\s\do1(Z))X＋eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He→eq\o\al(\s\up1(30),\s\do1(Z＋2))Y＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n其中元素X、Y的最外層電子數(shù)之和為8。下列敘述正確的是()A．eq\o\al(\s\up1(W),\s\do1(Z))X的相對(duì)原子質(zhì)量為26B．X、Y均可形成三氯化物C．X的原子半徑小于Y的D．Y僅有一種含氧酸【解析】選B。原子轟擊實(shí)驗(yàn)中，滿足質(zhì)子和質(zhì)量數(shù)守恒，因此W＋4＝30＋1，則W＝27，X與Y原子之間質(zhì)子數(shù)相差2，因X元素為金屬元素，Y的質(zhì)子數(shù)比X大，則Y與X位于同一周期，且Y位于X右側(cè)，且元素X、Y的最外層電子數(shù)之和為8，設(shè)X最外層電子數(shù)為a，則Y的最外層電子數(shù)為a＋2，解得a＝3，因此X為Al，Y為P，以此解答。eq\o\al(\s\up1(27),\s\do1(13))Al的質(zhì)量數(shù)為27，則該原子相對(duì)原子質(zhì)量為27，故A錯(cuò)誤；Al元素可形成AlCl3，P元素可形成PCl3，故B正確；Al原子與P原子位于同一周期，且Al原子序數(shù)小于P原子序數(shù)，故原子半徑Al>P，故C錯(cuò)誤；P的含氧酸有H3PO4、H3PO3、H3PO2等，故D錯(cuò)誤?！炯庸逃?xùn)練】1．(2018·江蘇高考)用化學(xué)用語(yǔ)表示NH3＋HCl=NH4Cl中的相關(guān)微粒，其中正確的是()A．中子數(shù)為8的氮原子：eq\o\al(\s\up1(8),\s\do1(7))NB．HCl的電子式：C．NH3的結(jié)構(gòu)式：D．Cl－的結(jié)構(gòu)示意圖：【解析】選C。A項(xiàng)，中子數(shù)為8的N，其質(zhì)量數(shù)為15，故應(yīng)寫成eq\o\al(\s\up1(15),\s\do1(07))