原子结构与元素的性质高考总复习

原子结构与元素的性质1.原子核外电子排布与周期的划分周期外围电子排布各周期增加的能级元素种数ⅠA族0族最外层最多容纳电子数一1s11s221s2二2s12s22p682s、2p8三3s13s23p683s、3p8四4s14s24p684s、3d、4p18五5s15s25p685s、4d、5p18六6s16s26p686s、4f、5d、6p32七7s187s、5f、6d(未完)……(2)观察分析上表，讨论原子核外电子排布与周期划分的关系①元素周期系形成的原因：元素原子核外电子排布发生周期性的变化。

②元素周期系的形成过程③元素周期系的特点：每一周期(除第一周期外)从碱金属元素开始，到稀有气体元素结束，外围电子排布从n s1递增至n s2n p6；元素周期系的周期不是单调的，而是随周期序号的递增逐渐增多，同时，金属元素的数目也逐渐增多。

2.原子核外电子排布与族的划分族数ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA价电子排布式n s1n s2n s2n p1n s2n p2n s2n p3n s2n p4n s2n p5列数121314151617价电子数1234567副族元素21Sc22Ti23V24Cr25Mn29Cu30Zn族数ⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅠBⅡB价电子排布式3d14s23d24s23d34s23d54s13d54s23d104s13d104s2价电子数目34567(3)依据上述表格，讨论族的划分与原子核外电子排布的关系①同主族元素原子的价层电子排布完全相同，价电子全部排布在n s或n s n p轨道上。

价电子数与族序数相同。

②稀有气体的价电子排布为1s2或n s2n p6。

③过渡元素(副族和Ⅷ族)同一纵行原子的价层电子排布基本相同。

价电子排布为(n－1)d1～10n s1～2，ⅢB～ⅦB族的价电子数与族序数相同，第ⅠB、ⅡB族和第Ⅷ族不相同。

(1)最外层电子排布与周期表的关系①原子的电子层数＝能级中最高能层序数＝周期序数。

②主族元素原子的最外层电子数＝主族元素原子的价电子数＝主族序数。

(2)对价电子认识的误区提醒①价电子不一定是最外层电子，只有主族元素的价电子才是最外层电子。

对于过渡元素还包括部分内层电子。

②元素的价电子数不一定等于其所在族的族序数，这只对主族元素成立，对部分过渡元素是不成立的。

③同一族元素的价电子排布不一定相同，如过渡元素中的镧系元素和锕系元素就不相同，在第Ⅷ族中部分元素的价电子排布也不相同。

例1价电子排布式为5s25p3的主族元素是()A.第五周期ⅢA族B.51号元素C.非金属元素D.Te【考点】原子结构与元素周期表的关系【题点】价电子与元素周期表的关系答案B解析5s25p3，5指的是电子层数，即属于第五周期，价电子指的是最外层电子数，主族元素所在族序数等于最外层电子数，即属于第ⅤA族元素，按照核外电子排布的规律，推出此元素是锑(Sb)，B正确。

例2某元素的原子序数为29，试问：(1)此元素原子的电子总数是________个。

(2)它有________个电子层，有________个能级。

(3)它的价电子排布式是________________。

(4)它属于第________周期________族。

(5)它有________个未成对电子。

【考点】原子结构与元素周期表的综合【题点】原子结构与元素周期表的综合答案(1)29(2)47(3)3d104s1(4)四ⅠB(5)1解析解答该题需掌握原子核外电子排布与元素周期表的关系和原子核外电子排布的规律。

根据核外电子排布原理，该元素的电子排布式应为1s22s22p63s23p63d104s1，共有29个电子，故为Cu元素。

从核外电子排布式中可以得出n＝4，有四个电子层，所以为第四周期元素，价电子排布式为3d104s1，所以在ⅠB族。

价电子的电子排布图为，所以有1个未成对电子。

1.根据核外电子的排布分区按电子排布式中最后填入电子的能级符号可将元素周期表分为s 、p 、d 、f 4个区，而ⅠB 、ⅡB 族这2个纵行的元素的核外电子因先填满了(n －1)d 能级而后再填充n s 能级而得名ds 区。

5个区的位置关系如下图所示。

2.根据元素的金属性和非金属性分区根据原子结构特征判断元素在元素周期表的位置 电子排布式――→确定价电子排布式――→确定例3 (2018·扶余市第一中学期末)根据电子排布的特点，Cu 在周期表属于( ) A.ds 区 B.p 区 C.d 区 D.s 区 【考点】元素周期表的分区【题点】元素周期表的分区及应用电子的原子④最外层电子形成全满结构的原子A.②③B.①③C.②④D.①④【考点】元素周期表的分区【题点】元素周期表分区的应用答案B解析最外层有3个电子的原子，其最外层电子排布式为n s2n p1，只能是第ⅢA族元素的原子，①正确；最外层电子排布式为n s2的原子，既可能是第ⅡA族元素的原子，也可能是过渡元素的原子，还可能是He原子，②错误；最外层有3个未成对电子的原子，其最外层电子排布式一定为n s2n p3，位于第ⅤA族，③正确；最外层电子形成全满结构的原子，包括n s2、n s2n p6等结构的原子及钯原子，可能位于多个区，④错误。

学习小结：核外电子排布与元素周期表的关系1.比较判断下列各组微粒半径的大小，并说明原因。

(1)Ba>Sr，同族元素，电子的能层数越多，半径越大。

(2)Ca>Sc，同周期元素，电荷数越大，半径越小。

(3)S2－>S，同一元素，电子数越多，半径越大。

(4)Na＋>Al3＋，具有相同的电子层结构的离子，核电荷数越大，半径越小。

(5)Pb2＋>Sn2＋，同族元素的离子，所带电荷相同，电子层数越多，半径越大。

(6)Fe2＋>Fe3＋，同一元素的离子，电子数越少，正电荷数越高，半径越小。

2.微粒半径大小的判断方法规律。

(1)同周期元素的原子半径、最高价阳离子半径、最低价阴离子半径：随着核电荷数增多，都依次减小(稀有气体除外)。

(2)同主族元素的原子半径、相同价态阳离子半径和阴离子半径：随着核电荷数增多，都依次增大。

(3)核外电子排布(即电子层结构)相同的离子半径：随核电荷数增多，半径依次减小。

(4)同种元素形成的粒子半径：阳离子<中性原子<阴离子，且阳离子价态越高，半径越小。

如：Fe3＋<Fe2＋<Fe，Cl<Cl－，H＋<H<H－。

(5)核电荷数和电子数都不同的粒子，一般要找参考物。

如比较Al3＋和S2－，可找出与Al3＋电子数相同，与S2－同一主族的元素O2－来比较，因为Al3＋<O2－，且O2－<S2－，故Al3＋<S2－。

“三看”比较微粒半径的大小“一看”电子的能层数：当电子的能层数不同时，能层数越多，半径越大。

“二看”核电荷数：当电子的能层数相同时，核电荷数越大，半径越小。

“三看”核外电子数：当电子的能层数和核电荷数均相同时，核外电子数越多，半径越大。

例5下列原子半径大小顺序正确的是()①1s22s22p3②1s22s22p63s23p3③1s22s22p5④1s22s22p63s23p2A.③＞④＞②＞①B.④＞③＞②＞①C.④＞③＞①＞②D.④＞②＞①＞③【考点】微粒半径的大小与比较【题点】原子半径的大小与比较答案D解析由核外电子排布式可知，①、②、③、④四种元素分别是N、P、F、Si，结合原子半径的递变规律可知，大小顺序为④＞②＞①＞③。

例6下列化合物中阴离子半径和阳离子半径之比最大的是()A.LiIB.NaBrC.KClD.CsF【考点】微粒半径的大小与比较【题点】离子半径的大小与比较答案A解析碱金属离子半径：r(Li＋)<r(Na＋)<r(K＋)<r(Cs＋)，卤素离子半径：r(F－)<r(Cl－)<r(Br－)<r(I－)，显然，阴离子半径和阳离子半径之比最大的是LiI。

1.元素第一电离能的概念与意义(1)概念：①第一电离能：气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量叫做第一电离能，符号：I1。

②逐级电离能：气态基态一价正离子再失去一个电子成为气态基态二价正离子所需的最低能量叫做第二电离能，第三电离能和第四、第五电离能依此类推。

由于原子失去电子形成离子后，若再失去电子会更加困难，因此同一原子的各级电离能之间存在如下关系：I1<I2<I3……(2)意义：可以衡量元素的原子失去一个电子的难易程度。

第一电离能数值越小，原子越容易失去一个电子；第一电离能数值越大，原子越难失去一个电子。

2.元素第一电离能变化规律(1)第一电离能的变化趋势如下图所示：(2)观察分析上图，总结元素第一电离能的变化规律①对同一周期的元素而言，从左到右，元素的第一电离能在总体上呈现从小到大的变化趋势，表示元素原子越来越难失去电子。

②同主族元素，自上而下第一电离能逐渐减小，表明自上而下原子越来越易失去电子。

③具有全充满、半充满及全空的电子构型的元素稳定性较高，其电离能数值较大。

如稀有气体的电离能在同周期元素中最大，N为半充满、Mg为全充满状态，其电离能均比同周期相邻元素大。

3.电离能的应用(1)根据电离能数据，确定元素原子核外电子的排布及元素的化合价。

如Li：I1≪I2<I3，表明Li 原子核外的三个电子排布在两个能层上(K、L能层)，且最外层上只有一个电子，易失去一个电子形成＋1价阳离子。

(2)判断元素的金属性、非金属性强弱：I1越大，元素的非金属性越强；I1越小，元素的金属性越强。

电离能的变化规律(1)电离能数值的大小主要取决于原子的核电荷数、原子半径及原子的电子构型。

(2)第一电离能的变化规律例7下列有关电离能的说法，正确的是()A.第一电离能越大的原子失电子的能力越强B.第一电离能是元素的原子失去核外第一个电子需要的能量C.同一周期中，主族元素原子第一电离能从左到右越来越大D.可通过一种元素各级电离能的数值，判断元素可能的化合价【考点】元素的电离能【题点】元素第一电离能的概念及递变规律答案D解析①第一电离能是气态电中性原子失去核外第一个电子需要的能量；②元素原子的第一电离能越大，表示该元素的原子越难失去电子；③从总的变化趋势上看，同一周期中元素的第一电离能从左到右逐渐增大，但有反常，如I1(N)>I1(O)。

例8元素X的各级电离能数据如下：则元素X的常见价态是()A.＋1B.＋2C.＋3D.＋6答案C解析对比表中电离能数据可知，I1、I2、I3数值相对较小，至I4数值突然增大，说明元素X 的原子中，有3个电子容易失去，因此，该元素的常见化合价为＋3。

方法规律元素的各级电离能逐渐增大并且会有突跃，一般第一次突跃前的电离能所对应的电子是最外层电子，对于金属元素来说，该类电子的个数就是该元素的最高正化合价。