高考化学二轮复习(新高考版) 第1部分 专题5 考点一 原子结构及核外电子排布(含解析)
展开1.明确微粒间“三个”数量关系
中性原子:核电荷数=质子数=核外电子数=原子序数
阴离子:核外电子数=质子数+所带的电荷数
阳离子:核外电子数=质子数-所带的电荷数
2.元素、核素、同位素、同素异形体之间的联系
特别提醒 许多元素存在同位素,故原子的种数大于元素的种数。一种单质可由不同的核素组成,如HD、HT等;同种核素可以构成不同的单质,如18O2、18O3等。
3.基态原子的核外电子排布
(1)排布规律
①能量最低原理:基态原子核外电子优先占据能量最低的原子轨道,如Ge:1s22s22p63s23p63d104s24p2。
②泡利原理:每个原子轨道上最多只能容纳2个自旋状态相反的电子。
a.每层最多容纳的电子数为2n2。b.最外层不超过8个(K层为最外层时不超过2个)。c.次外层不超过18个,倒数第三层不超过32个。
③洪特规则:当电子排布在同一能级的不同轨道时,基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道,且自旋状态相同。
(2)表示方法
(3)特殊原子的核外电子排布式
①Cr的核外电子排布:
先按能量从低到高排列:1s22s22p63s23p64s23d4,因3d5为半充满状态,比较稳定,故需要将4s轨道的一个电子调整到3d轨道,得1s22s22p63s23p64s13d5,再将同一能层的排到一起,得该原子的电子排布式:1s22s22p63s23p63d54s1。
②Cu的核外电子排布:
先按能量从低到高排列:1s22s22p63s23p64s23d9,因3d10为全充满状态,比较稳定,故需要将4s轨道的一个电子调整到3d轨道,得1s22s22p63s23p64s13d10,再将同一能层的排到一起,得该原子的电子排布式:1s22s22p63s23p63d104s1。
易错提醒 (1)在写基态原子的电子排布式时,常出现以下错误:
①3d、4s书写顺序混乱。
如eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(Fe:1s22s22p63s23p64s23d6×,Fe:1s22s22p63s23p63d64s2√))
②违背洪特规则特例。
如eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(Cr:1s22s22p63s23p63d44s2×,Cr:1s22s22p63s23p63d54s1√))
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(Cu:1s22s22p63s23p63d94s2×,Cu:1s22s22p63s23p63d104s1√))
(2)在写基态原子的电子排布图时,常出现以下错误:
①(违反能量最低原理)
②(违反泡利原理)
③(违反洪特规则)
④(违反洪特规则)
(3)注意元素电子排布式、简化电子排布式、元素价电子排布式的区别与联系。
如Fe的电子排布式:1s22s22p63s23p63d64s2;简化电子排布式:[Ar]3d64s2;价电子排布式:3d64s2。
题组一 2020真题汇编
1.(2020·江苏,2)反应8NH3+3Cl2===6NH4Cl+N2可用于氯气管道的检漏。下列表示相关微粒的化学用语正确的是( )
A.中子数为9的氮原子:eq \\al(9,7)N
B.N2分子的电子式:N⋮⋮N
C.Cl2分子的结构式:Cl—Cl
D.Cl-的结构示意图:
答案 C
解析 中子数为9的氮原子应为eq \\al(16, 7)N,A项错误;N2分子的电子式为eq \\al(·,·)N⋮⋮Neq \\al(·,·),B项错误;Cl-的结构示意图为,D项错误。
2.(2019·江苏,2)反应NH4Cl+NaNO2===NaCl+N2↑+2H2O放热且产生气体,可用于冬天石油开采。下列表示反应中相关微粒的化学用语正确的是( )
A.中子数为18的氯原子:eq \\al(18,17)Cl
B.N2的结构式:N==N
C.Na+的结构示意图:
D.H2O的电子式:
答案 D
解析 A项,中子数为18的氯原子应表示为eq \\al(35,17)Cl,错误;B项,N2分子中N与N之间形成三键,结构式为N≡N,错误;C项,Na+的结构示意图为,错误;D项,H2O为共价化合物,每个H原子和O原子之间共用一个电子对,正确。
3.(2020·山东等级模拟考,4)某元素基态原子4s轨道上有1个电子,则该基态原子价电子排布不可能是( )
A.3p64s1 B.4s1
C.3d54s1 D.3d104s1
答案 A
4.[2020·山东等级模拟考,17(2)节选]基态Ge原子核外电子排布式为_______________。
答案 1s22s22p63s23p63d104s24p2(或[Ar]3d104s24p2)
5.[2020·全国卷Ⅱ,35(1)]基态Ti原子的核外电子排布式为__________________________。
答案 1s22s22p63s23p63d24s2
6.[2020·全国卷Ⅰ,35(1)]基态Fe2+与Fe3+离子中未成对的电子数之比为________。
答案 4∶5
7.[2020·天津,13(1)]基态Fe原子电子排布式为_________________________________
________________________________________________________________________。
答案 1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)
8.[2020·山东5月等级模拟考,16(2)节选]CH3NHeq \\al(+,3)的电子式为__________________________
________________________________________________________________________。
答案
题组二 2019真题探讨
9.[2019·全国卷Ⅰ,35(1)]下列状态的镁中,电离最外层一个电子所需能量最大的是________(填标号)。
答案 A
解析 由题给信息知,A项和D项代表Mg+,B项和C项代表Mg。A项,Mg+再失去一个电子较难,即第二电离能大于第一电离能,所以电离最外层一个电子所需能量A大于B;3p能级的能量高于3s,3p能级上电子较3s上易失去,故电离最外层一个电子所需能量:A>C、A>D,选A。
10.[2019·全国卷Ⅱ,35(2)(3)](2)Fe成为阳离子时首先失去________轨道电子,Sm的价层电子排布式为4f66s2,Sm3+价层电子排布式为________。
(3)比较离子半径:F-________O2-(填“大于”“等于”或“小于”)。
答案 (2)4s 4f5 (3)小于
解析 (2)Fe的价层电子排布式为3d64s2,其阳离子Fe2+、Fe3+的价层电子排布式分别是3d6、3d5,二者均首先失去4s轨道上的电子;Sm失去3个电子成为Sm3+时,首先失去6s轨道上的电子,然后再失去1个4f轨道上的电子,故Sm3+的价层电子排布式为4f5。(3)F-与O2-核外电子层结构相同,核电荷数越大,原子核对核外电子的吸引力越大,离子半径越小,故离子半径:F-
答案 Mg 相反
解析 由元素周期表中的“对角线规则”可知,与Li的化学性质最相似的邻族元素是Mg;Mg为12号元素,M层只有2个电子,排布在3s轨道上,故M层的2个电子自旋状态相反。
12.[2018·全国卷Ⅰ,35(1)(2)](1)下列Li原子电子排布图表示的状态中,能量最低和最高的分别为________、________(填标号)。
(2)Li+与H-具有相同的电子构型,r(Li+)小于r(H-),原因是____________________。
答案 (1)D C (2)Li+核电荷数较大
13.[2018·全国卷Ⅱ,35(1)]基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为__________,基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为________形。
答案
(或) 哑铃(纺锤)
“两原理,一规则”的正确理解
(1)原子核外电子排布符合能量最低原理、洪特规则、泡利原理,若违背其一,则电子能量不处于最低状态。
(2)同能级的轨道半充满、全充满或全空状态的原子结构稳定。
如np3、np6
Cr:3d54s1 Mn:3d54s2 Cu:3d104s1 Zn:3d104s2
(3)31Ga、33As等基态原子核外电子排布(简写)常出现以下错误:
31Ga [Ar]4s24p1应为[Ar]3d104s24p1
33As [Ar]4s24p3应为[Ar]3d104s24p3
题组一 概念辨析、比较数量
1.正误判断,正确的打“√”,错误的打“×”
(1)同种元素可以有若干种不同的核素,即核素种类远大于元素种类(√)
(2)同一元素的不同同位素原子其质量数不同,核外电子层结构相同,其原子、单质及其构成的化合物的化学性质几乎完全相同,只是某些物理性质略有差异(√)
(3)离子化合物中一定含离子键,一定不含共价键(×)
(4)共价键可存在于离子化合物、共价化合物和共价单质分子中(√)
(5)熔融状态下能导电的化合物是离子化合物,熔融状态下不能导电的化合物是共价化合物
(√)
(6)氢化物一定是共价化合物(×)
(7)H2O的稳定性大于H2S,是因为H2O分子间存在氢键(×)
(8)Na2O、NaOH、Na2S、Na2SO4加热熔化,克服的是相同类型的作用力(√)
(9)CH3CH2OH的沸点大于CH3CHO的沸点是因为CH3CH2OH存在分子间氢键(√)
(10)由强极性键构成的物质一定是强电解质(×)
2.有eq \\al(a,b)X和eq \\al(c,d)R两种核素,下列说法正确的是( )
A.当a=c时,eq \\al(a,b)X和eq \\al(c,d)R一定为同种元素
B.当b=d时,eq \\al(a,b)X和eq \\al(c,d)R一定为同种核素
C.当a≠c时,eq \\al(a,b)X和eq \\al(c,d)R一定不是同种元素
D.当b≠d时,eq \\al(a,b)X和eq \\al(c,d)R一定不是同种核素
答案 D
解析 当a=c时,质量数相等,但质子数b和d不一定相等,则eq \\al(a,b)X和eq \\al(c,d)R不一定为同种元素,故A错误;当b=d时,质子数相等,但质量数a、c不一定相等,则eq \\al(a,b)X和eq \\al(c,d)R不一定为同种核素,故B错误;当a≠c时,质量数不相等,但质子数b和d可能相等,则eq \\al(a,b)X和eq \\al(c,d)R可能是同种元素,故C错误;当b≠d时,质子数不相等,X和R一定不是同种元素,则eq \\al(a,b)X和eq \\al(c,d)R一定不是同种核素,故D正确。
3.下列各组中两种微粒所含电子数不相等的是( )
A.H3O+和OH- B.CO和N2
C.HNO2和NOeq \\al(-,2) D.CHeq \\al(+,3)和NHeq \\al(+,4)
答案 D
解析 中性微粒核外电子数等于核内质子数;阳离子电子数等于质子数减所带的电荷数,阴离子核外电子数等于质子数加所带的电荷数。CHeq \\al(+,3)中的电子数为8,NHeq \\al(+,4)中电子数为10,二者不相等。
题组二 原子、离子、分子的结构表示方法
4.正误判断,正确的打“√”,错误的打“×”
(1)中子数为20的氯原子:eq \\al(20,17)Cl( )
(2)NH4Cl的电子式:( )
(3)氨分子的比例模型:( )
(4)氟离子的结构示意图:( )
(5)氢氰酸的结构式:H—C≡N( )
(6)HClO的电子式:( )
(7)CS2的比例模型:( )
(8)氨基负离子(NHeq \\al(-,2))的电子式: ( )
答案 (1)× (2)× (3)√ (4)× (5)√ (6)× (7)√ (8)×
题组三 对比书写电子式
5.按要求书写下列电子式:
(1)H3O+________________,Ceq \\al(2-,2)______________________________________,
Oeq \\al(2-,2)__________________,NHeq \\al(+,4)________________________________________。
(2)HClO__________________,CCl4_____________________________________,
NH3________________,CO2___________________________________________,
CS2________________,COS___________________________________________,
HCHO________________,C2H4________________________________________,
COCl2________________,N2H4_________________________________________,
N2Heq \\al(+,5)________________。
(3)Na3N________________,Mg(OH)2_____________________________________,
Na2S________________,NaH____________________________________________,
NH4H________________,NaCN___________________________________________,
NaSCN________________,NaBH4__________________________________________。
答案 (1)
(2)
(3)
书写“电子式”需要注意5个问题
(1)首先要判断是阴离子,还是阳离子,是离子化合物还是共价化合物。
(2)不能漏写没有参与成键的电子对,如NH3的电子式不是。
(3)不能错误合并离子,如Na2O2的电子式写成是错误的。
(4)不能混淆化学键的类别,如H2O2的电子式写成是错误的。
(5)离子(或根)带电荷,基团不显电性,如OH-为,—OH为。
题组四 “10e-、18e-”微粒在推断题中的应用
6.甲、乙、丙、丁4种物质分别含2种或3种元素,它们的分子中均含18个电子,甲是气态氢化物,在水中分步电离出两种阴离子,下列推断不正确的是( )
A.甲通入硫酸铜溶液中无明显现象,但甲能与碱反应
B.乙的摩尔质量为32 g·ml-1,则乙分子中可能含有极性键、非极性键
C.若丙中含有第二周期ⅣA族的元素,则丙可能是甲烷的同系物
D.若丁中各元素质量比跟甲中各元素质量比相同,则丁既可能表现氧化性也可能表现还原性
答案 A
解析 甲是气态氢化物,在水中分步电离出两种阴离子,说明甲是H2A型的二元弱酸,再根据甲中含18个电子,知甲为H2S,硫化氢通入硫酸铜溶液有硫化铜黑色沉淀生成,A项错误;B项,乙应为NH2—NH2;C项,丙可以是CH3—CH3;D项,在甲(H2S)中,H和S的质量比为1∶16,根据题给条件,其应为H2O2。
7.已知A、B、C、D四种物质均是由短周期元素原子组成的,它们之间有如图所示的转化关系,且A是一种含有18电子的微粒,C是一种含有10电子的微粒。请完成下列各题:
(1)若A、D均是气态单质分子,写出A与B反应的化学方程式:_________________________
_________________________________________________。
(2)若B、D属同主族元素的单质分子,写出C的电子式:________________。
(3)若A、B均是含2个原子核的微粒,其中B中含有10个电子,D中含有18个电子,则A、B之间发生反应的离子方程式为_____________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)若D是一种含有22电子的分子,则符合如图关系的A的物质有____________(写物质的化学式,如果是有机物则写相应的结构简式)。
答案 (1)2F2+2H2O===4HF+O2 (2)
(3)HS-+OH-===S2-+H2O (4)CH3CH3、CH3OH
解析 (1)18电子的气态单质分子为F2,则C为HF、B为H2O、D为O2,反应的化学方程式为2F2+2H2O===4HF+O2。
(2)B、D为同主族元素的单质,且A含有18个电子,C含有10个电子时,则B为O2、A为H2S、C为H2O、D为S,即2H2S+O2===2H2O+2S↓。
(3)含2个原子核的18电子的微粒为HS-,10电子的微粒为OH-,反应的离子方程式为HS-+OH-===S2-+H2O。
(4)含22电子的分子为CO2,则A为含18电子的含C、H或C、H、O的化合物,可能为CH3CH3或CH3OH。
题组五 基态核外电子排布式
8.按要求书写:
(1)Sc的价电子排布式为________________________________________________。
答案 3d14s2
(2)V的价电子排布图为__________________________________________________。
答案
(3)基态铜原子的核外电子排布式(简写)为
________________________________________________________________________。
答案 [Ar]3d104s1
(4)基态Ga原子的核外电子排布式(简写)为
________________________________________________________________________。
答案 [Ar]3d104s24p1
(5)第四周期核外电子排布未成对电子数和周期数相同的基态原子的核外电子排布式(简写)为________________________________________________________________________。
答案 [Ar]3d64s2表示方法
举例
原子结构示意图
电子排布式
Cr:1s22s22p63s23p63d54s1
简化电子排布式
Cu:[Ar]3d104s1
价电子排布式
Fe:3d64s2
电子排布图
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