2025春高二化學(xué)選擇性必修2 （配人教版）第一章 原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 章末整合 素養(yǎng)提升

章末整合素養(yǎng)提升『知識(shí)整合』一、原子結(jié)構(gòu)及核外電子排布規(guī)律思考1.如何比較不同能層中同一能級(jí)的能量?同一能層中,各能級(jí)之間的能量大小有怎樣的關(guān)系?提示:不同能層中的同一能級(jí),能層序數(shù)越大,能量越高。同一能層中,各能級(jí)之間的能量大小關(guān)系是s<p<d<f……思考2.鈉原子第三能層只有3s能級(jí)填充電子,是否可以說(shuō)鈉原子第三能層只有3s能級(jí)?鈉原子有3個(gè)能層填充電子,是否可以說(shuō)鈉原子只有3個(gè)能層?提示:不可以;鈉原子第三能層有3s、3p、3d能級(jí),只有3s能級(jí)填充電子,3p、3d能級(jí)沒(méi)有電子。不可以;鈉原子具有若干能層,但只有K、L、M三個(gè)能層填充電子,其他能層沒(méi)有電子。思考3.為什么K的原子結(jié)構(gòu)示意圖不是,而是

呢?提示:由于出現(xiàn)能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象,K排滿第一層和第二層后,在排第三層時(shí),先排滿3s能級(jí)、3p能級(jí),最后一個(gè)電子進(jìn)入4s能級(jí)而不是3d能級(jí),所以它的原子結(jié)構(gòu)示意圖為。思考4.所有原子和核外電子排布都遵循構(gòu)造原理嗎?提示:不是。構(gòu)造原理是根據(jù)光譜事實(shí)總結(jié)的一般規(guī)律,適用于絕大多數(shù)原子。思考5.寫(xiě)出Fe的原子結(jié)構(gòu)示意圖、24號(hào)鉻元素原子的電子排布式、N的基態(tài)原子電子排布圖(軌道表示式)。提示:Fe的原子結(jié)構(gòu)示意圖為;24號(hào)鉻元素原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1;N的基態(tài)原子電子排布圖為

。思考6.寫(xiě)出14號(hào)元素的簡(jiǎn)化電子排布式;50號(hào)元素與14號(hào)元素同主族,寫(xiě)出其價(jià)層電子排布式。提示:14號(hào)元素Si的簡(jiǎn)化電子排布式為[Ne]3s23p2;50號(hào)元素的價(jià)層電子排布式為5s25p2。二、元素周期表和元素周期律思考7.元素周期表劃分區(qū)的依據(jù)是什么?提示:元素周期表劃分區(qū)的依據(jù)是原子的價(jià)層電子排布。思考8.s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)元素最后填入的電子的能級(jí)符號(hào)分別是什么?提示:s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)元素最后填入的電子的能級(jí)符號(hào)分別是ns、np、nd。思考9.原子序數(shù)1～36的某元素基態(tài)原子的最外層電子排布式為ns2,該元素可能屬于哪一族?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的原子半徑大于B的原子半徑,那么A的離子半徑一定大于B的離子半徑嗎?提示:不一定,原子半徑與離子半徑大小不同,有時(shí)可能出現(xiàn)相反的結(jié)果,如原子半徑Na>F,而離子半徑Na+<F-。思考11.某元素位于周期表中第四周期第ⅤA族,你能否據(jù)此寫(xiě)出該元素的價(jià)層電子排布式、電子排布式?提示:元素的價(jià)層電子排布式為4s24p3,電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3。思考12.價(jià)層電子排布式為5s25p1的元素,在元素周期表中處于什么位置?據(jù)此分析元素的價(jià)層電子排布與元素在周期表中的位置有何關(guān)系。提示:位于第五周期第ⅢA族。元素能級(jí)中最高能層序數(shù)=周期序數(shù),主族元素原子的價(jià)層電子數(shù)=該元素在元素周期表中的主族序數(shù)。思考13.第ⅡA族元素和第ⅤA族元素第一電離能的反常現(xiàn)象如何解釋?提示:一般地,同周期元素從左到右,第一電離能逐漸增大,但第ⅡA族元素第一電離能大于同周期第ⅢA族元素,第ⅤA族元素第一電離能大于同周期第ⅥA族元素。因?yàn)榈冖駻族元素的價(jià)電子層s軌道全滿、p軌道是全空結(jié)構(gòu),第ⅤA族元素的價(jià)電子層p軌道是半充滿結(jié)構(gòu),它們都比較穩(wěn)定,所以第一電離能Be比B大,N比O大,Mg比Al大,P比S大?？枷蛞辉拥暮送怆娮优挪?.(2021·全國(guó)乙卷,節(jié)選)過(guò)渡金屬元素鉻(Cr)是不銹鋼的重要成分,在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國(guó)防建設(shè)中有著廣泛應(yīng)用。對(duì)于基態(tài)Cr原子,下列敘述正確的是

(填字母)。

A.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]3d54s1B.4s電子能量較高,總是在比3s電子離核更遠(yuǎn)的地方運(yùn)動(dòng)C.電負(fù)性比鉀高,原子對(duì)鍵合電子的吸引力比鉀大『真題體驗(yàn)』AC解析:軌道處于半充滿狀態(tài)時(shí)體系總能量低,基態(tài)Cr原子核外電子排布式為[Ar]3d54s1,A正確;由量子力學(xué)的基本理論可知,4s軌道的電子也會(huì)出現(xiàn)在離核較近的位置,B錯(cuò)誤;鉻的電負(fù)性比鉀的大,對(duì)鍵合電子的吸引力比鉀的大,C正確。2.按要求回答下列問(wèn)題。(1)(2023·北京卷)基態(tài)S價(jià)層電子排布式是

。3s23p4解析:(1)S是第三周期第ⅥA族元素,基態(tài)S價(jià)層電子排布式為3s23p4。(2)(2023·全國(guó)乙卷)基態(tài)Fe的價(jià)層電子排布式為

。3d64s2解析:(2)Fe為26號(hào)元素,基態(tài)Fe的價(jià)層電子排布式為3d64s2。(3)(2022·湖南卷)基態(tài)Se的核外電子排布式為[Ar]

。3d104s24p4解析:(3)硒元素的原子序數(shù)為34,基態(tài)Se的核外電子排布式為[Ar]3d104s24p4。(4)(2022·廣東卷)Se與S同族,基態(tài)硒原子價(jià)層電子排布式為

。

4s24p4解析:(4)S屬于第三周期第ⅥA族,價(jià)層電子排布式為3s23p4,硒位于第四周期第ⅥA族,則基態(tài)硒原子價(jià)層電子排布式為4s24p4。(5)(2022·山東卷)基態(tài)Ni的價(jià)層電子排布式為

,在元素周期表中位置為

。

3d84s2解析:(5)Ni是28號(hào)元素,故基態(tài)Ni的價(jià)層電子排布式為3d84s2,在元素周期表中第四橫行第10縱列即位于第四周期第Ⅷ族。第四周期第Ⅷ族(6)(2022·全國(guó)甲卷)基態(tài)F的價(jià)層電子排布圖(軌道表示式)為

。

解析:(6)基態(tài)F的價(jià)層電子排布式為2s22p5,則其價(jià)層電子排布圖為

。(7)(2022·全國(guó)乙卷)氟原子激發(fā)態(tài)的電子排布式有

,其中能量較高的是

。(填字母)

a.1s22s22p43s1 b.1s22s22p43d2c.1s22s12p5 d.1s22s22p33p2解析:(7)F的原子序數(shù)為9,其基態(tài)原子電子排布式為1s22s22p5,根據(jù)電子總數(shù)可知,a、d正確;而同一原子3p能級(jí)的能量比3s能級(jí)的能量高,因此能量最高的是1s22s22p33p2,故選d。add(8)(2021·河北卷)在KH2PO4的四種組成元素各自所能形成的簡(jiǎn)單離子中,核外電子排布相同的是

(填離子符號(hào))。

K+、P3-解析:(8)K+和P3-的結(jié)構(gòu)示意圖分別為

和,二者核外電子排布相同。(9)(2021·湖南卷)基態(tài)硅原子最外層的電子排布圖為

?？枷蚨刂芷诼傻木C合考查3.(2020·山東卷)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序數(shù)依次增大,基態(tài)X原子的電子總數(shù)是其最高能級(jí)電子數(shù)的2倍,Z可與X形成淡黃色化合物Z2X2,Y、W最外層電子數(shù)相同。下列說(shuō)法正確的是(

)A.第一電離能:W>X>Y>ZB.簡(jiǎn)單離子的還原性:Y>X>WC.簡(jiǎn)單離子的半徑:W>X>Y>ZD.氫化物水溶液的酸性:Y>W√解析:根據(jù)Z與X可形成淡黃色化合物Z2X2,即該化合物為Na2O2,結(jié)合原子序數(shù)關(guān)系可知,X為氧元素,Z為鈉元素;基態(tài)O原子核外有8個(gè)電子,是最高能級(jí)2p上排布的電子數(shù)的2倍;由原子序數(shù)關(guān)系可知Y為氟元素,則與其同主族的W為氯元素。根據(jù)第一電離能遞變規(guī)律,可知其相對(duì)大小順序?yàn)镕>O>Cl>Na,A項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)非金屬性為F>O>Cl,可知簡(jiǎn)單離子的還原性為Cl->O2->F-,B項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)離子半徑的變化規(guī)律,可知簡(jiǎn)單離子半徑為Cl->O2->F->Na+,C項(xiàng)正確;氫化物水溶液的酸性為HF<HCl,D項(xiàng)錯(cuò)誤。4.(2022·遼寧卷)短周期元素X、Y、Z、W、Q原子序數(shù)依次增大?；鶓B(tài)X、Z、Q原子均有兩個(gè)單電子,W簡(jiǎn)單離子在同周期離子中半徑最小,Q與Z同主族。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)A.X能與多種元素形成共價(jià)鍵B.簡(jiǎn)單氫化物沸點(diǎn):Z<QC.第一電離能:Y>ZD.電負(fù)性:W<Z√解析:短周期元素X、Y、Z、W、Q原子序數(shù)依次增大,W簡(jiǎn)單離子在同周期離子中半徑最小,說(shuō)明W為第三周期元素Al。短周期元素的基態(tài)原子中有兩個(gè)單電子,可分類(lèi)討論,①為第二周期元素時(shí),最外層電子排布為2s22p2或2s22p4,即C或O;②為第三周期元素時(shí),最外層電子排布為3s23p2或3s23p4,即Si或S。Q與Z同主族,結(jié)合原子序數(shù)大小關(guān)系可知,X、Z、Q分別為C、O和S,則Y為N。X為C,能與多種元素(H、O、N、P、S等)形成共價(jià)鍵,A正確;Z和Q形成的簡(jiǎn)單氫化物為H2O和H2S,由于H2O分子間能形成氫鍵,故H2O的沸點(diǎn)高于H2S的,B錯(cuò)誤;Y為N,Z為O,N的最外層p軌道電子為半充滿結(jié)構(gòu),比較穩(wěn)定,故第一電離能N比O大,C正確;W為Al,Z為O,O的電負(fù)性更大,D正確。5.(2023·湖南卷)日光燈中用到的某種熒光粉的主要成分為

。已知:X、Y、Z和W為原子序數(shù)依次增大的前20號(hào)元素,W為金屬元素?；鶓B(tài)X原子s軌道上的電子數(shù)和p軌道上的電子數(shù)相等,基態(tài)X、Y、Z原子的未成對(duì)電子數(shù)之比為2∶1∶3。下列說(shuō)法正確的是(

)A.電負(fù)性:X>Y>Z>WB.原子半徑:X<Y<Z<WC.Y和W的單質(zhì)都能與水反應(yīng)生成氣體D.Z元素最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物具有強(qiáng)氧化性√解析:根據(jù)題中所給的信息,基態(tài)X原子s軌道上的電子數(shù)與p軌道上的電子數(shù)相等,可以推測(cè)X為O或Mg,由題給化學(xué)式可知,X主要形成的是酸根離子,則X為O;基態(tài)X原子中未成對(duì)電子數(shù)為2,則Y的未成對(duì)電子數(shù)為1,因X、Y、Z、W的原子序數(shù)依次增大,故Y可能為F、Na、Cl,因W為金屬元素且題給化學(xué)式中Y與W化合,故Y為F或Cl;Z原子的未成對(duì)電子數(shù)為3,且其原子序數(shù)大于Y,故Y應(yīng)為F、Z應(yīng)為P;由題給化學(xué)式可知W為+2價(jià)元素,故其為Ca;綜上所述,X、Y、Z、W四種元素分別為O、F、P、Ca。同一周期元素從左到右,電負(fù)性依次增大,同一主族元素從上到下,電負(fù)性依次減小,故四種元素的電負(fù)性大小為Y>X>Z>W,A錯(cuò)誤;同周期主族元素原子半徑從左到右依次減小,同主族元素原子半徑從上到下依次增大,故四種元素的原子半徑大小為Y<X<Z<W,B錯(cuò)誤;F2與水反應(yīng)生成HF和O2,Ca與水反應(yīng)生成Ca(OH)2和H2,兩者均可以與水反應(yīng)生成氣體,C正確;Z元素的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物為H3PO4,幾乎沒(méi)有氧化性,D錯(cuò)誤。6.按要求回答下列問(wèn)題。(1)(2023·全國(guó)乙卷)中國(guó)第一輛火星車(chē)“祝融號(hào)”成功登陸火星。探測(cè)發(fā)現(xiàn)火星上存在大量橄欖石礦物(MgxFe2-xSiO4)。橄欖石中,各元素電負(fù)性大小順序?yàn)?/p>

,鐵的化合價(jià)為

。

O>Si>Fe>Mg+2解析:(1)元素的金屬性越強(qiáng),其電負(fù)性越小,元素的非金屬性越強(qiáng),則其電負(fù)性越大,因此,橄欖石(MgxFe2-xSiO4)中,各元素電負(fù)性大小順序?yàn)镺>Si>Fe>Mg;因?yàn)镸gxFe2-xSiO4中Mg、Si、O的化合價(jià)分別為+2、+4和-2,根據(jù)化合物中各元素的化合價(jià)的代數(shù)和為0,可以確定鐵的化合價(jià)為+2。(2)(2023·北京卷)比較S和O的第一電離能大小,從原子結(jié)構(gòu)的角度說(shuō)明理由:

。I1(O)>I1(S),氧原子半徑小,原子核對(duì)最外層電子的吸引力大,不易失去一個(gè)電子解析:(2)S和O為同主族元素,O原子核外有2個(gè)電子層,S原子核外有3個(gè)電子層,O原子半徑小,原子核對(duì)最外層電子的吸引力大,不易失去1個(gè)電子,即O的第一電離能大于S的第一電離能。(3)(2022·全國(guó)甲卷)圖a、b、c分別表示C、N、O和F的逐級(jí)電離能I變化趨勢(shì)(縱坐標(biāo)的標(biāo)度不同)。第一電離能的變化圖是

(填標(biāo)號(hào)),判斷的根據(jù)是

;第三電離能的變化圖是

(填標(biāo)號(hào))。

圖a同一周期元素的第一電離能從左到右總體趨勢(shì)是依次升高的,但由于N的2p能級(jí)為半充滿狀態(tài),相對(duì)較穩(wěn)定,因此N的第一電離能較C、O兩種元素的高圖b解析:(3)C、N、O、F四種元素在同一周期,同一周期元素的第一電離能從左向右總體趨勢(shì)是依次升高的,但由于N的2p能級(jí)為半充滿狀態(tài),因此N的第一電離能較C、O兩種元素的高,因此C、N、O、F四種元素的第一電離能從小到大的順序?yàn)镃<O<N<F,滿足這一規(guī)律的圖像為圖a;氣態(tài)基態(tài)+2價(jià)陽(yáng)離子失去1個(gè)電子生成氣態(tài)基態(tài)+3價(jià)陽(yáng)離子所需要的能量為該原子的第三電離能,同一周期原子的第三電離能的總體趨勢(shì)也是依次升高的,但由于C在失去2個(gè)電子之后的2s能級(jí)為全充滿狀態(tài),因此其再失去一個(gè)電子需要的能量稍高,則滿足這一規(guī)律的圖像為圖b。N原子2p軌道半充滿,比相鄰的O原子更穩(wěn)定,更難失電子;O和S同主族,S原子半徑大于O原子,更易失去電子(4)(2021·福建卷)N、O、S的第一電離能(I1)大小為I1(N)>I1(O)>I1(S),原因是

。解析:(4)N、O、S的第一電離能(I1)大小為I1(N)>I1(O)>I1(S),原因是相同電子層數(shù)的原子,N的核外電子排布式是1s22s22p3,p軌道處在半充滿狀態(tài),比較穩(wěn)定,原子核對(duì)核外電子的束縛作用較強(qiáng),較難失去第一個(gè)電子,第一電離能N大于O;O和S是同一主族元素,O的半徑較小,原子核對(duì)核外電子的束縛作用較強(qiáng),較難失去第一個(gè)電子,第一電離能O大于S。故第一電離能(I1)大小為I1(N)>I1(O)>I1(S)。(5)(2020·全國(guó)Ⅰ卷)Li及其周期表中相鄰元素的第一電離能(I1)如下表所示。I1(Li)>I1(Na),原因是

。I1(Be)>I1(B)>I1(Li),原因是