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

里

1.能層（〃）：（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、Q

2.原子軌道（又稱：能級(jí)、電子亞層）

符號(hào)SPd

球形紡錘形或啞鈴形花瓣形

電子云形狀**a

3d*

回回可僧用可

軌道個(gè)數(shù)

135

3.1~36號(hào)元素的能層和能級(jí)

（1）K層：有運(yùn)一個(gè)電子亞層

(2)L層：有室、至兩個(gè)電子亞層

(3)M層：有無(wú)、迎、亞三個(gè)電子亞層

(4)N層：有在、及、4d＞在四個(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：錯(cuò)誤,正確)

(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

%物2pz%縱2pz縱物獨(dú)

原子的軌道

N2P心口11HH1t11111口1

(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￡、P，、d10

②半滿;即3、p3、d5

③全空;即S。、P。、cP

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

子軌道這、p”P(pán)?，它們具有相同的能量；第三能層(M),有s、p、d三種能級(jí)。

s???

【典例01】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]3s23P4B.[Ne]3s23P?C.[Ne]Ss^p^s1D.[Ne]3s23P34sl

【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、S2+＞激發(fā)態(tài)S?+、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S2+；

答案選B。

【典例02]下列說(shuō)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):[Ar13dx4s2

①一般最后1位數(shù)是幾，尤就等于幾

②20：[Ar]3d44s2f[Ar]3d54sl

③29C11：[Ar]3d94s2f[A門(mén)3d1114sl

(2)31-36號(hào)：[Ar]3d"4s24Px

①最后1位數(shù)是幾，x就等于幾

②32Ge：[Ar]3dHi4s24M

③34Se：[Ar]3d'。4s241/

2.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(guò)渡金屬原子：除Cu和Cr原子最外層有L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(guò)渡金屬離子的價(jià)電子構(gòu)型：優(yōu)先失去最處層電子數(shù)

原子FeCoCu

價(jià)電子構(gòu)型3d64s23d74s23d1°4sl

離子Fe2+Fe3+Co2+Co3+Cu+Ci?+

價(jià)電子構(gòu)型3d63d53d73d63d1°3d9

(7)第四周期主族元素原子或離子的結(jié)構(gòu)示意圖：次外層都有運(yùn)個(gè)電子

微粒GaAsBr-

結(jié)構(gòu)

(+31)2818383)281856-35)28188

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

ScTiVCrMnFeCoNiCuZn

3dl4s23d24s23d34s23d54sl3d54s23d64s23d74s23d84s23d1°4sl3d"4s2

3456789101112

niBWBVBVIBWBVfflIBIIB

(3)元素的分區(qū)

4.各種特征的電子(以Mn為例，Is22s22P63s23P63d54s2)

(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(lèi)：3

(4)不同能級(jí)(能量)的電子種類(lèi)：7

(5)最高能級(jí)的電子數(shù)：5

(6)最高能層的電子數(shù)：2

5.1~36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(lèi)

1ns2np2(3)3

2店〃pi(3)、3d34s2(1)4

33d24s2(1)2

43dl4s2(1)1

6.1~36號(hào)元素原子的未成對(duì)電子數(shù)(w)

(1)"=1：ns1(4)、ns2npl(3)>ns2np5C3)>3d'4s2⑴、3d1°4sl⑴,共四種

(2)n—2：nsrnp~(3)、ns~np4(3)、3d24s2(1)、3d84s?(1),共貴種

(3)n=3：ns2np3(3)、3d34s2(1)、3d74s2(1),共&種

(4)n=4：3d64s2(1),共種

(5)n—5：3d54s2(1),共種

(6)”=6：3d54sl(1),共L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(lèi)要求的電子排布式

①電子排布式：Is22s22P63s23P63d64s2

②簡(jiǎn)化電子排布式:[Ar]3d64s2

③價(jià)電子(外圍電子、特征電子)排布式：3d64s2

④最外層電子排布式：4s2

⑤M層電子排布式：3s231163d6

⑥最高能級(jí)電子排布式：3df

（2）各類(lèi)要求的電子排布圖

Is2s2P3s3P3d4s

①電子排布圖：同同而而i阡i皿而irnwrrmm

Is2s2P3s3P3d4s

②軌道表示式：向而麗而而Ki而而TTE而

3d4s

③價(jià)電子排布圖：[出一山1」」」」的

c、\\

《26）28142

④原子結(jié)構(gòu)示意圖：'''）

核外電子排布常見(jiàn)錯(cuò)誤

⑴在寫(xiě)基態(tài)原子的軌道表示式時(shí)，常出現(xiàn)以下錯(cuò)誤：

①rnPHIi（違反能量最低原理）

②叵（違反泡利原理）

③TH」（違反洪特規(guī)則）

@HU1（違反洪特規(guī)則）

（2）當(dāng)出現(xiàn)d軌道時(shí)，雖然電子按"S、（"-l）d、”p的順序填充，但在書(shū)寫(xiě)電子排布式時(shí)，仍把（〃一l）d放在"S前，

如Fe：Is22s22P63s23P63d64s2,而失電子時(shí)，卻先失4s軌道上的電子，如Fe?/Is22s22P63s23P63d5。

（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：Is22s22P63s23P63di°4si；簡(jiǎn)化電子排布式：[Ar]3dI°4SL外圍電子或價(jià)電子排布式：3di°4s]。

?@?S

【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9

D.基態(tài)R原子的軌道表示式為血血||][

【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WA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ns2np、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Ao

【典例04】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(guò)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(wèn)題：

(1)寫(xiě)出M、R的價(jià)層電子排布式：M、R=

(2)寫(xiě)出X、Y的價(jià)層電子軌道表示式：X、Yo

(3)寫(xiě)出Z的核外電子排布式：oZ的核外未成對(duì)電子數(shù)為o

【答案】⑴2s22P43s1

八、3s3P3s3p

⑵pslFRFI

⑶Is22s22P63s23P63d54sl(或［Ar］3d54si)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2s22P%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2s22P上3s>?

答案為：2s22Pt3sJ

3s3p3s3p

(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：WlAIA川、nniAlAlAl0

(3)Z為銘元素，核外電子排布式：Is22s22P63s23P63d54sl(或［Ar］3d54s1)，核外未成對(duì)電子數(shù)為6。

答案為：Is22s22P63s23P63d54sl(或［Ar］3d54s1)；6。

知識(shí)點(diǎn)03原子光譜

i.電子的躍遷

(i)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

吸收光譜吸收能量］釋放能量且叫發(fā)射光譜

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)：選氐

(3)光譜類(lèi)型：線狀光譜

①發(fā)射光譜：1s22s22P63s23P34s1-1s22s22P63s23P4

②吸收光譜:Is22s22P3f吸22s22Pl3s2

(4)解釋原子發(fā)光現(xiàn)象

①在XX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(guò)程中，釋放能量

③釋放的能量以XX可見(jiàn)光的形式呈現(xiàn)

(5)可見(jiàn)光的波長(zhǎng)(入)和能量(E)

①公式：E=hv,c(光速)=Xv

②顏色和波長(zhǎng)的關(guān)系

|紅|橙|黃|綠|藍(lán)靛|紫|,

7706225975774924553907Jnm

注意：①可見(jiàn)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(guò)程，不屬于化學(xué)變化。

【典例05】吸收光譜和發(fā)射光譜統(tǒng)稱為原子光譜。下列說(shuō)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(guò)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(guò)原子光譜發(fā)現(xiàn)的，如鋅和鋤，但目前發(fā)現(xiàn)的元素并非

都是通過(guò)原子光譜發(fā)現(xiàn)的，故D錯(cuò)誤；

故選D。

【典例06】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，銳原子與構(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

兇

1.概念：氣態(tài)原子或離子失去L個(gè)電子所需要的最小能量

(1)第一電離能(II)：M(g)-e-=M+(g)

2

(2)第二電離能(I2)：M+(g)-e-=M*(g)

(3)第〃電離能(I?)：M<"7+(g)-e-=Mn+(g)

2.同一原子各級(jí)電離能

(1)變化規(guī)律：IWLWbW…

(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：L越小，金屬性越強(qiáng)，注意HA和VA族元素的特殊性

②金屬兀素和非金屬兀素的Ii：Ii(金屬)<11(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)(半滿)

③判斷：11(8W1(Ni)，12(Cu)>I2(Zn)

4.各級(jí)電離能數(shù)據(jù)的應(yīng)用

(1)判斷兀素價(jià)態(tài)：1八+1>>1〃，最高正價(jià)為十〃

鈉、鎂、鋁的電離能(kJmol1)

NaMgAl

11496738577

12456214511817

13691277332745

1495401054011578

(2)判斷某一級(jí)電離能最大：第"級(jí)電離能最大，說(shuō)明其最高正價(jià)為+("一大價(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

元素突增點(diǎn)的電離能級(jí)數(shù)

原子第一次第二次第三次

P114一

Ca13111119

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HA族(〃s2"p。)和第VA族(成2硬3),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?

SO??

【典例07】某短周期金屬原子X(jué)的逐級(jí)電離能如圖所示，下列說(shuō)法正確的是

電離能/(kJ-mof')

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(shuō)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mA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?

【典例08］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1、h……表示)，有關(guān)R元素的說(shuō)法中，正確的

是

電離能/(kJ?moH)

元素

i.1214......

R5781817274511577......

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ns2npi,失去一個(gè)電子后s全滿穩(wěn)定，而R前面的相鄰元素為ns?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,AI2O3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Co

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壬能力

2.遞變規(guī)律

電

增

大

(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>N

②氫元素的電負(fù)：C>H>B；P>H>Si

3.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(lèi)型

(1)差值：［△XI>：!)，離子化合物

(2)差值：口*1*：：：1),共價(jià)化合物

5.根據(jù)電負(fù)性寫(xiě)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)合水中的里

②電負(fù)性小的原子顯正價(jià),結(jié)合水中的OIT

(2)實(shí)例

?BrI：IBr+HzO—HIO+HBr

②NCb：NCI3+3H2O=NH3+3HCIO

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A1CL中兩元素的電負(fù)性之差

為1.5,因此AlCb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(lèi)金屬”(如錯(cuò)、睇等)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：

①I(mǎi)s22s22P63s23P4②Is22s22P63s23P3③Is22s22P5④Is22s22P3

則下列有關(guān)比較中正確的是

A.第一電離能：④>③>②>①B.電負(fù)性：③>④>①>②

C.簡(jiǎn)單離子半徑：②>①>③>④D.最高正化合價(jià)：③〉④二②〉①

【答案】B

【分析】根據(jù)四種元素基態(tài)原子的電子排布式，①是S,②是P,③是