專題2原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)-2023-2024學(xué)年高二化學(xué)單元精講速記巧練（2019選擇性必修2）（原卷版）

專題2原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)必背知識清單01原子核外電子的運動一、人類對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識1．原子結(jié)構(gòu)模型的演變(1)實心球模型：19世紀(jì)，英國科學(xué)家道爾頓提出了______________，認(rèn)為原子有質(zhì)量，不可分割。(2)葡萄干面包模型：19世紀(jì)末，英國物理學(xué)家湯姆生發(fā)現(xiàn)了_______，提出_______普遍存在于原子中。(3)有核模型：1911年，英國物理學(xué)家盧瑟福根據(jù)______________實驗，認(rèn)為原子的質(zhì)量主要集中在___________上，電子在原子核外空間做_______運動。(4)1913年，丹麥物理學(xué)家玻爾研究了______________后，根據(jù)量子力學(xué)的觀點，提出了新的原子結(jié)構(gòu)模型：①原子核外電子在一系列______________上運動，既不______________，也不______________。②不同的原子軌道具有不同的能量，原子軌道的能量變化是_________的，即量子化的。③原子核外電子可以在能量不同的軌道上發(fā)生_______。當(dāng)電子吸收了能量后，就會從能量較低的軌道_______到能量較高的軌道上。處于能量較高軌道上的電子不穩(wěn)定，當(dāng)電子從能量較高的軌道回到能量較低的軌道時，就會發(fā)射出光子，發(fā)出的光的波長取決于兩個軌道的______________。2．現(xiàn)代量子力學(xué)模型(1)電子主要在原子核周圍的_______區(qū)域內(nèi)運動。運動區(qū)域距離核近，電子出現(xiàn)的機會_______；運動區(qū)域距離核遠(yuǎn)，電子出現(xiàn)的機會_______。(2)電子云：用小點的疏密描述電子在原子核外空間______________的大小所得到的圖形叫電子云。用小點代表電子在核外空間區(qū)域內(nèi)______________，小點的疏密與電子在該區(qū)域內(nèi)______________大小成正比。二、原子核外電子的運動特征1．電子層根據(jù)電子的能量差異和主要運動區(qū)域的不同，認(rèn)為核外電子處于不同的電子層上。電子層n1234567符號特點離核由_______到_______，能量由_______到_______。2．原子軌道(1)原子軌道：①電子在原子核外的一個______________狀態(tài)稱為一個原子軌道。原子軌道是用______________描述電子在原子核外空間運動的主要區(qū)域。②處于同一電子層的原子核外電子，可以在不同_______的原子軌道上運動，其_______也不相同，故可將同一電子層進一步劃分為不同的能級。(2)原子軌道的類型和伸展方向①原子軌道的類型不同，能量_______，形狀也_______。②形狀相同的原子軌道在原子核外空間有不同的______________。(3)原子軌道的表示方法：原子軌道用_____________________和____________________________結(jié)合起來共同表示，如1s、2s、2p(2px、2py、2pz)、3d等。原子軌道形狀延伸方向軌道數(shù)可容納的電子數(shù)spd-----f-----原子軌道的伸展方向=原子軌道數(shù)(4)各電子層包含的原子軌道數(shù)目和可容納的電子數(shù)電子層原子軌道類型原子軌道數(shù)目可容納的電子數(shù)1234n——(5)原子軌道能量高低相同電子層的原子軌道中ns_____np_____nd_____nf形狀相同的原子軌道2p_____3p_____4p電子層數(shù)和原子軌道形狀均相同2px_____2py_____2pz3．電子的自旋運動原子核外電子有_______種不同的自旋狀態(tài)，通常用“↑”和“↓”表示。三、原子核外電子的排布1．構(gòu)造原理(1)構(gòu)造原理：電子是按照一定順序填充的，_______一個能級之后再填下一個能級，這個規(guī)律稱為構(gòu)造原理。原子核外電子的排布遵循構(gòu)造原理的三大內(nèi)容：能量最低原理、泡利不相容原理和洪特規(guī)則。(2)原子核外電子排布的軌道能量順序原子核外電子排布的能量順序電子所排的軌道順序：1s、2s、2p、3s、3p、4s、_____、4p、5s、_______、5p、6s、_____、_____、6p、7s……，這是實驗得到的規(guī)律，適用于大多數(shù)基態(tài)原子的核外電子排布。三層以上的電子層中出現(xiàn)能級交錯現(xiàn)象，對核外電子排布的影響很大。2．原子核外電子排布的構(gòu)造原理(1)能量最低原理原子核外電子先占據(jù)_________的軌道，然后依次進入_________的軌道，這樣使整個原子處于______________的狀態(tài)。(2)泡利不相容原理每個原子軌道上最多容納_______個自旋狀態(tài)不同的電子。在核外電子的排布中，排在同一軌道上的兩個電子，自旋方向_______；而自旋方向相同的電子，必然處于_______的軌道上?？梢赃@樣理解：在同一原子中，沒有運動狀態(tài)完全相同的兩個電子存在，原子核外有幾個電子，就有幾種運動狀態(tài)。(3)洪特規(guī)則原子核外電子在能量相同的各個軌道上排布時，電子盡可能分占在______________上，且自旋狀態(tài)_______，這樣整個原子的能量_______。3．核外電子排布遵循的三個原理間的關(guān)系在不違反泡利不相容原理的前提下，核外電子在各個原子軌道上的排布應(yīng)使整個原子體系的能量_______。我們稱原子的最低能量狀態(tài)為原子的_______，能量高于基態(tài)的狀態(tài)為____________。四、原子核外電子的排布的表示方法1．核外電子排布排布式(1)電子排布式用數(shù)字在軌道符號右上角標(biāo)明該軌道上排布的電子數(shù)，例如：15P：____________________________19K：____________________________(2)簡化的電子排布式為了避免電子排布式書寫過于繁瑣，把內(nèi)層電子已達到______________結(jié)構(gòu)的部分寫成“原子實”，以相應(yīng)______________符號外加方括號表示，得到簡化的電子排布式。例如：16S：_____________________21Sc：_____________________(3)外圍電子排布式外圍電子又稱價電子，對主族元素而言，外圍電子就是最外層電子。例如：8O：______________13Al：______________2．軌道表示式將每一個原子軌道用一個方框表示，在方框內(nèi)標(biāo)明基態(tài)原子核外電子分布的式子稱為軌道表示式。例如Al的軌道表示式為：__________________________________________。3．核外電子排布式的書寫(1)書寫原子的電子排布式時，應(yīng)按照電子層的順序書寫，如鐵原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，而不是1s22s22p63s23p64s23d6。(2)書寫離子的電子排布式時，先失去最外層電子，再失去內(nèi)層電子，如Fe2+的電子排布式為：1s22s22p63s23p63d6，F(xiàn)e3+的電子排布式為：1s22s22p63s23p63d5。(3)洪特規(guī)則特例：能量相同的原子軌道在_______(如p6和d10)、_______(如p3和d5)和_______(如p0和d0)狀態(tài)時，體系的能量較低，原子較穩(wěn)定。這稱為洪特規(guī)則特例。如Cr的電子排布式為____________________________，3d和4s軌道均為半充滿狀態(tài)，原子較為穩(wěn)定；又如Cu的電子排布式為____________________________，3d軌道為全充滿，4s軌道為半充滿狀態(tài)，原子較為穩(wěn)定。五、原子光譜與光譜分析1．原子光譜形成原因在通常情況下，原子核外電子的排布總是使整個原子處于能量_______的狀態(tài)。當(dāng)處于能量最低狀態(tài)的原子_______能量后，電子能從能量_______的軌道躍遷到能量_______的軌道上。電子從能量較高的軌道躍遷到能量較低的軌道時，將_______出能量。2．原子光譜分類發(fā)射光譜：原子中的電子從能量較高的軌道躍遷到能量較低的軌道時，_______光子，將發(fā)出的光通過棱鏡就得到原子的原子發(fā)射光譜。吸收光譜：原子中的電子_______光子，原子中的電子從能量較低的軌道躍遷到能量較高的軌道，然后將透過光通過棱鏡，就得到原子吸收光譜。3．光譜分析通過原子發(fā)射光譜或吸收光譜_______元素，稱為光譜分析。必背知識清單02元素性質(zhì)的遞變規(guī)律一、原子核外電子排布的周期性1．最外層電子數(shù)目的變化除第1周期外，每隔一定數(shù)目的元素，元素原子的最外層電子數(shù)重復(fù)出現(xiàn)從_____逐漸增加到_____的周期性變化。2．核外電子排布的周期性變化規(guī)律每隔一定數(shù)目的元素，元素原子的外圍電子排布重復(fù)出現(xiàn)從_______到_______的周期性變化(第1周期除外)。3．外圍電子排布的變化(1)第2、3周期從左到右，元素原子的外圍電子排布呈現(xiàn)從_______到_______的變化。(2)第4周期，從左到右，元素原子的外圍電子排布呈現(xiàn)從_______經(jīng)過____________逐漸過渡到_______。(3)第5周期元素原子的外圍電子排布與第4周期元素外圍電子排布有相似的變化規(guī)律。4．元素周期表中區(qū)的劃分根據(jù)元素原子的_____________________特征，可將元素周期表分成五個區(qū)域：s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)、ds區(qū)和f區(qū)。(1)s區(qū)：包含______________兩族元素，除氫元素外，其余都是活潑的金屬元素。(2)p區(qū)：包含_____________________元素，除氫元素外，所有的_______元素都在p區(qū)。(3)d區(qū)：包含_____________________的元素。(4)ds區(qū)：包含_____________________的元素。(5)f區(qū)：_____________________元素。二、元素的電離能1．第一電離能的含義某元素的_______原子失去一個電子形成＋1價_______陽離子所需要的_______能量。符號：_______。M(g)e→M+(g)2．第一電離能的意義(1)第一電離能可以衡量元素的_______原子失去一個電子的難易程度。(2)第一電離能數(shù)值越小，該氣態(tài)原子越_______失去一個電子；第一電離能越大，該氣態(tài)原子越_______失去一個電子。3．元素的第一電離能變化規(guī)律(1)同主族元素的原子_________________相同，隨著核電荷數(shù)的增大，原子半徑逐漸_______，失電子能力逐漸_______，第一電離能逐漸_______。(2)同一周期的主族元素具有相同的______________，隨著核電荷數(shù)的遞增，最外層電子數(shù)_______，原子半徑逐漸_______，失電子能力逐漸_______，第一電離能呈現(xiàn)_______的趨勢。對同周期元素來說，__________的第一電離能最小，______________的第一電離能最大，但是第一電離能ⅡA_______ⅢA、ⅤA_______ⅥA。4．元素的電離能與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系(1)第一電離能與原子核外電子排布的關(guān)系當(dāng)原子核外電子排布在能量相等的軌道上形成_____________________結(jié)構(gòu)時，原子的能量較低，該元素具有_______的第一電離能。例如，Mg的外圍電子排布為3s2，s軌道處于_______狀態(tài)，P的外圍電子排布為3s23p3，p軌道處于_______狀態(tài)，因此二者電離能相對_______。(2)元素的電離能與原子核外電子排布的關(guān)系①同一元素的各級電離能逐級變大，即I1<I2<I3……。②電離能突然變大，說明原子的_______發(fā)生了變化，由此可以判斷該元素原子的______________和______________。5．元素的逐級電離能的變化規(guī)律(1)原子的逐級電離能越來越大。首先失去的電子是能量_______的電子，故第一電離能_______，以后再失去的電子都是原子軌道較低的_______，所需要的能量_______。(2)當(dāng)電離能突然變大時說明電子的________發(fā)生了變化，即同一電子層中電離能相近，不同電子層中電離能有很大的差距。如Al：I1＜I2＜I3?I4＜I5……三、電離能的應(yīng)用1．確定元素的核外電子排布根據(jù)電離能數(shù)據(jù)，確定元素原子核外電子的排布，根據(jù)核外電子排布，一個電子層的所有電子均失去之后，換新的電子層再失去電子時，由于內(nèi)層是飽和結(jié)構(gòu)，難失去，故電離能數(shù)值在層與層之間呈現(xiàn)_______變化，而層內(nèi)電離能數(shù)值差別相對較小。如Al的第一到第四級電離能分別為(單位：kJ·mol－1)577、1817、2745、11575。從中明顯看出在第三、第四電離能之間有突躍，故可判斷Al最外層只有3個電子。2．判斷主族元素的外圍電子數(shù)或最高化合價通常用電離能來表示原子或離子失去電子的______________。如K的I1比I2小很多，電離能差值很大，說明失去第一個電子比失去第二個電子容易得多，所以K容易失去一個電子形成＋1價離子；Mg的I1和I2相差不多，而I2比I3小很多，所以Mg容易失去兩個電子形成＋2價離子。一般來說，如果某元素的電離能在In與In＋1之間發(fā)生突變，則該元素的原子易形成＋n價離子而不易形成＋(n＋1)價離子。3．判斷元素的金屬性與非金屬性強弱一般地，除稀有氣體外，I1越大，元素的非金屬性_______；I1越小，元素的金屬性_______。四、電負(fù)性1．電負(fù)性(1)概念：元素的原子在化合物中______________能力的標(biāo)度。(2)標(biāo)準(zhǔn)：指定氟的電負(fù)性為_______，并以此為標(biāo)準(zhǔn)確定其他元素的電負(fù)性。2．主族元素電負(fù)性的變化規(guī)律同一周期，主族元素的電負(fù)性從左到右依次_______，表明其吸引電子的能力逐漸_______，_________逐漸減弱，______________逐漸增強。同一主族，元素的電負(fù)性從上到下呈現(xiàn)_______的趨勢，表明其吸引電子的能力逐漸_______，_________逐漸增強，____________逐漸減弱。3．電負(fù)性的應(yīng)用(1)衡量元素金屬性和非金屬性的強弱①金屬元素的電負(fù)性越小，金屬元素越_______；非金屬元素的電負(fù)性越大，非金屬元素越_______。②金屬的電負(fù)性一般小于_______，非金屬的電負(fù)性一般大于_______，而位于非金屬三角區(qū)邊界的“類金屬”(如鍺、銻等)的電負(fù)性則在1.8左右，它們既有_______性，又有_________性。(2)判斷化合物中元素化合價的正負(fù)電負(fù)性數(shù)值小的元素在化合物中吸引電子的能力_______，元素的化合價為_____值；電負(fù)性數(shù)值大的元素在化合物中吸引電子的能力_____，元素的化合價為_____值。(3)判斷化學(xué)鍵的類型如果兩個成鍵元素原子間的電負(fù)性差值大于1.7，它們之間通常形成_______鍵；如果兩個成鍵元素原子間的電負(fù)性差值小于1.7，它們之間通常形成_______鍵。如H的電負(fù)性為2.1，Cl的電負(fù)性為3.0，Cl的電負(fù)性與H的電負(fù)性之差為3.0－2.1＝0.9<1.7，故HCl為_______化合物；Al的電負(fù)性為1.5，Cl的電負(fù)性與Al的電負(fù)性之差為3.0－1.5＝1.5＜1.7，因此AlCl3為_______化合物。五、元素周期表的應(yīng)用1．對人們認(rèn)識原子結(jié)構(gòu)和___________的關(guān)系具有指導(dǎo)意義。2．為人們尋找__________提供了科學(xué)的途徑：(1)在ⅠA族可以找到制造________材料的元素；(2)在ⅢA、ⅣA、ⅤA族可以找到制造優(yōu)良的_________材料的元素?！镜淅?】已知幾種元素原子的核外電子排布情況，分別判斷其元素符號、原子序數(shù)并指出其在周期表中的位置。元素核外電子排布元素符號原子序數(shù)周期族A1s22s22p63s1BC3d104s1D3s23p4E【典例2】如圖是元素周期表的簡略框架。(1)按外圍電子排布，可把元素劃分成五個區(qū)，不全是金屬元素的區(qū)為________。(2)根據(jù)氫元素最高正化合價與最低負(fù)化合價的絕對值相等，還可以把氫元素放在元素周期表中的________族；有人建議將氫元素放在元素周期表的ⅦA族，請寫出支持這一觀點的一個化學(xué)事實_____________________________________________。(3)上表中元素①②原子的最外層電子排布式分別為______________、_______________；比較元素①與元素②的下列性質(zhì)(填“＞”或“＜”)。原子半徑：①______②；電負(fù)性：①________②；金屬性：①______②；第一電離能：①______②。(4)某短周期元素的最高正化合價為＋7，其原子結(jié)構(gòu)示意圖為________________?！镜淅?】如表列出了元素周期表中前20號元素中某些元素性質(zhì)的一些數(shù)據(jù)：序號性質(zhì)原子半徑(1010m)最高價態(tài)最低價態(tài)①1.02+62②2.27+1—③0.74—2④1.43+3—⑤0.77+44⑥1.10+53⑦0.99+71⑧1.86+1—⑨0.75+53⑩1.17+44試回答下列問題。(1)以上10種元素中，第一電離能最小的是______(填序號)。(2)上述⑤、⑥、⑦三種元素中的某兩種元素形成的化合物中，每一個原子都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的物質(zhì)可能是______________(填分子式，兩種即可)。元素⑨和⑩形成的化合物的化學(xué)式為________；元素①的原子外圍電子排布式是_____________。(3)①、⑥、⑦、⑩四種元素的氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性由強到弱的順序是__________________(填化學(xué)式)。(4)③和⑨兩元素相比，非金屬性較弱的是______(填名稱)，可以驗證該結(jié)論的是____________(填序號)。A．氣態(tài)氫化物的揮發(fā)性 B．單質(zhì)分子中的鍵能C．兩元素的電負(fù)性 D．含氧酸的酸性E．最簡單氫化物的穩(wěn)定性 F．兩單質(zhì)在自然界中的存在形式【典例4】如圖是元素周期表的一部分，其中所列的字母分別代表某一化學(xué)元素。(1)下列________(填寫編號)組元素的單質(zhì)可能都是電的良導(dǎo)體。①a、c、h②b、g、k③c、h、l④d、e、f(2)如果給核外電子足夠的能量，這些電子便會擺脫原子核的束縛而離去。核外電子離開該原子或離子所需要的能量主要受兩大因素的影響：a．原子核對核外電子的吸引力b．形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的傾向下表是一些主族元素氣態(tài)原子失去核外不同電子所需的能量(kJ·mol－1)鋰XY失去第一個電子519502580失去第二個電子729645701820失去第三個電子1179969202750失去第四個電子－955011600①鋰原子失去核外第二個電子時所需的能量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于失去第一個電子所需的能量，原因是_________________________________