2020版高考一轮复习化学新课改省份专用学案：第八章第1课时 认识层面——原子结构、核外电子排布
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考试要求 | 教学建议 |
1.认识原子结构、元素性质以及元素在元素周期表中位置的关系。 2．知道元素、核素的涵义，了解原子核外电子的排布。 3．知道元素周期表的结构，以第三周期的钠、镁、铝、硅、磷、硫、氯，以及碱金属和卤族元素为例，了解主族元素性质的递变规律。 4．认识物质是由原子、离子、分子等微粒构成的，微粒之间存在不同类型的相互作用。 5．认识离子键、共价键的本质。 6．认识分子间存在相互作用，知道范德华力和氢键是两种常见的分子间作用力，了解分子内氢键和分子间氢键在自然界中的广泛存在及重要作用。 7．认识原子间通过原子轨道重叠形成共价键，了解共价键具有饱和性和方向性。 8．知道根据原子轨道的重叠方式，共价键可分为σ键和π键等类型。 9.知道共价键可分为极性和非极性共价键，共价键的键能、键长和键角可以用来描述键的强弱和分子的空间构型。 10．结合实例了解共价分子具有特定的空间几何结构，并可运用相关理论和模型进行解释和预测。 11．知道分子可以分为极性分子和非极性分子，知道分子极性与分子中键的极性及分子的空间构型相关。结合实例初步认识分子的手性对其性质的影响。 12．了解晶体中微粒的空间排布存在周期性，认识简单的晶胞。 13．借助分子晶体、共价晶体、离子晶体、金属晶体等模型认识晶体的结构特点。知道介于典型晶体之间的过渡晶体以及混合型晶体是普遍存在的。 | 必修模块“物质结构基础”与选修模块“物质结构与性质”都是从原子、分子水平上认识物质构成的规律，必修模块内容是基础入门，选修模块内容是知识的丰富和拔高，二者相辅相承，是研究物质结构的理论知识。 本章共设计6课时，前4课时重在打牢基础知识，做到从基础到能力的有机过渡，后2课时进行题型分析，精讲细研练透，实现能力到高考的无缝对接。 一轮复习不是循教材按部就班的进行，而是合理整合知识，从基础到重难到题型的递进式模式，符合学生的认知规律。 |
第1课时 认识层面——原子结构、核外电子排布
知识点一 原子结构、同位素
1．原子结构
(1)原子的构成粒子
(2)构成原子或离子的微粒间的数量关系
①原子中：质子数(Z)＝核电荷数＝核外电子数。
②质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。
③阳离子的核外电子数＝质子数－阳离子所带电荷数。如Mg2＋的核外电子数是10。
④阴离子的核外电子数＝质子数＋阴离子所带电荷数。如Cl－的核外电子数是18。
(3)一个信息丰富的符号
[提醒] ①原子中不一定都含有中子，如H中没有中子。
②电子排布完全相同的原子不一定是同一种原子，如互为同位素的各原子。
③易失去1个电子形成＋1价阳离子的不一定是金属原子，如氢原子失去1个电子形成H＋。
④形成稳定结构的离子最外层不一定是8个电子，如Li＋为2个电子稳定结构。
2．核素、同位素
(1)概念辨析
(2)同位素的特征
①相同存在形态的同位素，化学性质几乎完全相同，物理性质不同。
②天然存在的同一元素各核素所占的原子百分数(丰度)一般不变。
(3)同位素的“六同三不同”
(4)常见的重要核素及其应用
核素 | U | C | H(D) | H(T) | O |
用途 | 核燃料 | 用于考古断代 | 制氢弹 | 示踪原子 |
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(5)元素、核素、同位素的联系与区别
①现行元素周期表已发现的元素有118种，由于同位素的存在，故核素的种数远大于118种。
②不同核素可能具有相同的质子数，如H、H；也可能具有相同的中子数，如C、O；也可能具有相同的质量数，如C、N。
③同位素之间的转化，既不是物理变化也不是化学变化，是核反应。
④同位素之间可形成不同的同位素单质。如氢的三种同位素形成的单质有六种：H2、D2、T2、HD、HT、DT，他们的物理性质(如密度)有所不同，但化学性质几乎完全相同。
⑤同位素之间可形成不同的同位素化合物。如水分子有H2O(普通水)、D2O(重水)、T2O(超重水)等。他们的相对分子质量不同，物理性质(如密度)有所不同，但化学性质几乎完全相同。
[对点训练]
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)(2018·全国卷Ⅰ)22.4 L(标准状况)氩气含有的质子数为18NA(√)
(2)(2018·全国卷Ⅲ)1 mol重水和1 mol水中，中子数比为2∶1(×)
(3)(2018·江苏高考)中子数为8的氮原子：N(×)
(4)(2017·全国卷Ⅲ)0.1 mol的11B中，含有0.6NA个中子(√)
(5)(2017·北京高考)117号元素Ts的同位素原子具有相同的电子数(√)
(6)(2017·北京高考)中子数为176的Ts核素符号是Ts(×)
(7)(2017·江苏高考)质量数为31的磷原子：P(√)
(8)(2015·全国卷Ⅱ)235 g核素U发生裂变反应：U＋nSr＋Xe＋10n，净产生的中子(n)数为10NA(×)
2．(2017·海南高考)下列分子中，其中子总数为24的是( )
A．18O3 B．2HO2
C．14N16O2 D．14C16O2
解析：选D 18O3中含有的中子总数为(18－8)×3＝30，故A错误；2HO2中含有的中子数为(2×1＋2×9)＝20，故B错误；14N16O2中含有的中子数为7＋2×8＝23，故C错误；14C16O2中含有的中子数为8＋2×8＝24，故D正确。
3．(2015·上海高考)中国科学技术名词审定委员会已确定第116号元素Lv的名称为。关于Lv的叙述错误的是( )
A．原子序数116 B．中子数177
C．核外电子数116 D．相对原子质量293
解析：选D 对于Lv，质子数＝核电荷数＝原子序数＝核外电子数＝116，A、C正确；中子数＝质量数－质子数＝293－116＝177，B正确；293为核素Lv的质量数，而不是相对原子质量，D错误。
知识点二 原子核外电子排布原理
1．能层和能级
(1)能层：原子核外电子是分层排布的，根据电子的能量差异，可将核外电子分成不同的能层。
(2)能级：在多电子原子中，同一能层的电子，能量也可能不同，不同能量的电子分成不同的能级。
(3)能层与能级的关系
能层 | 一 | 二 | 三 | 四 | 五…… |
符号 | K | L | M | N | O…… |
能级 | 1s | 2s 2p | 3s 3p 3d | 4s 4p 4d 4f | 5s 5p…… |
最多 电子数 | 2 | 2 6 | 2 6 10 | 2 61014 | 2 6…… |
电子离 核远近 | 近→远 | ||||
电子能 量高低 | 低→高 | ||||
2．电子云与原子轨道
(1)电子云
①由于核外电子的概率分布图看起来像一片云雾，因而被形象地称为电子云。
②电子云轮廓图称为原子轨道。
(2)原子轨道
原 子 轨 道
3．基态原子核外电子排布
(1)排布原则
[提醒] 当能量相同的原子轨道在全满(p6、d10、f14)、半满(p3、d5、f7)、全空(p0、d0、f0)时原子的能量最低，如24Cr的电子排布式为[Ar]3d54s1,29Cu的电子排布式为[Ar]3d104s1。
(2)填充顺序——构造原理
(3)基态原子核外电子排布的表示方法
表示方法 | 以硫原子为例 |
电子排布式 | 1s22s22p63s23p4 |
简化电子排布式 | [Ne]3s23p4 |
电子排布图 (或轨道表示式) | |
价电子排布式 | 3s23p4 |
4．电子的跃迁与原子光谱
(1)电子的跃迁
(2)不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。
[对点训练]
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)p能级能量一定比s能级的能量高(×)
(2)同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多(×)
(3)2p和3p轨道形状均为哑铃形，能量也相等(×)
(4)2px、2py、2pz的能量相等(√)
(5)铁元素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s23d6(×)
(6)磷元素基态原子的电子排布图为 (×)
(7)电子排布式1s22s22p63s23p10违反了能量最低原理(×)
(8) 表示的原子能量处于最低状态(×)
2．按要求书写电子排布式或电子排布图。
(1)基态C原子的核外电子排布式为_______________________________________。
(2)基态Ni原子的简化电子排布式为_______________________________________。
(3)基态Cr3＋的核外电子排布式为______________________________________。
(4)基态Mn2＋的核外电子排布式为_____________________________________________。
(5)基态氮原子的价电子排布式为_________________________________________。
(6)基态钒原子的价电子排布图为_________________________________________。
(7)基态镓(Ga)原子的电子排布式为____________________________________。
(8)基态铜原子的核外电子排布式为______________________________________。
(9)基态Ni2＋的价电子排布图为_____________________________________。
答案：(1)1s22s22p2 (2)[Ar]3d84s2
(3)1s22s22p63s23p63d3(或[Ar]3d3)
(4)1s22s22p63s23p63d5(或[Ar]3d5) (5)2s22p3
(6)
(7)1s22s22p63s23p63d104s24p1(或[Ar]3d104s24p1)
(8)1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)
(9)
3．(1)(2017·全国卷Ⅰ)钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。回答下列问题：
①元素K的焰色反应呈紫红色，其中紫色对应的辐射波长为________ nm(填标号)。
A．404.4 B．553.5
C．589.2 D．670.8
E．766.5
②基态K原子中，核外电子占据最高能层的符号是______，占据该能层电子的电子云轮廓图形状为________。
(2)(2017·全国卷Ⅱ)氮原子价层电子的轨道表达式(电子排布图)为______________。
(3)(2017·全国卷Ⅲ)Co基态原子核外电子排布式为________________，元素Mn与O中，基态原子核外未成对电子数较多的是________。
(4)(2016·全国卷Ⅱ)镍元素基态原子的电子排布式为________，3d能级上的未成对电子数为________。
(5)(2016·全国卷Ⅰ)基态Ge原子的核外电子排布式为________，有________个未成对电子。
(6)(2016·江苏高考)Zn2＋基态核外电子排布式为______。
解析：(1)①当对金属钾或其化合物进行灼烧时，焰色反应显紫红色，紫色光的辐射波长范围为400 nm～430 nm。②基态K原子核外有4个能层：K、L、M、N，能量依次增高，处于N层上的1个电子位于s轨道，s电子云轮廓图形状为球形。(2)根据构造原理可知氮原子价电子排布式为2s22p3，根据洪特规则和泡利原理可知其价电子的轨道表达式为。(3)根据构造原理可写出Co基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2。Mn和O的基态原子核外电子排布式分别为1s22s22p63s23p63d54s2、1s22s22p4，前者的3d轨道中5个电子均未成对，后者的2p轨道中有2个电子未成对，所以Mn的基态原子核外未成对电子数较多。(4)Ni是28号元素，根据核外电子的排布规律可知，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2。根据洪特规则可知，Ni原子3d能级上8个电子尽可能分占5个不同的轨道，其未成对电子数为2。(5)Ge(锗)元素在周期表的第四周期、第ⅣA族，因此核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2，p轨道上的2个电子是未成对电子。(6)Zn为30号元素，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，失去最外层的2个电子即可得到Zn2＋，Zn2＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10。
答案：(1)①A ②N 球形 (2)
(3)1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2 Mn
(4)1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2 2
(5)1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2 2
(6)1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10
