高考化学必备专题复习——原子结构

2014高考化学必备专题——原子结构 核外电子排布 【考纲解读】 【高考预测】《物质结构》可谓中学化学之灵魂，高考重现率几乎为100%，且常考常新，现将近两年全国各地高考试题中有关考点试题分类如下： 一、以等电子微粒结构为基点考查常见微粒的性质 二、以原子构成为切入点考查同素异形体的性质 三、以元素周期表的结构为载体考查简单推理能力 四、以元素周期律为指导考查分析判断能力 五、以分子结构与分子组成考查观察能力 六、借助微粒结构考查审题能力 一、原子的构成质子 → 决定元素种类 原子核 → 质量数1．原子A ZX 中子 → 决定同位素电子数 → 最外层电子数 → 化学性质 核外电子电子排布 → 电子层数 2．原子结构的表示方法（1）原子结构示意图：表示原子的核电荷数和核外电子数在各电子层排布的图示（圆圈表示原子核，圆圈里面的数字表示核电荷数，“+”表示质子带正电，半弧表示电子层，半弧上的数字表示该层上的电子数）。

如Cl 原子：（2）原子组成表示式：A ZX ，其中X 为原子符号，A 为质量数，Z 为质子数，A-Z 为中子数。

（3）电子式：在元素符号周围用“· ”或“×”表示最外层电子的图示。

3．构成原子或离子微粒间的数量关系：（1）质子数=核电荷数=核外电子数=原子序数 （2）质量数=质子数+中子数（3）质子数=阳离子的核外电子数+阳离子所带电荷数 （4）质子数=阴离子的核外电子数-阴离子所带电荷数 （5）原子的质量数≈该同位素原子的相对原子量 （6）元素的质量数≈该元素的平均相对原子量例1.（2013·上海化学·3）230Th 和232Th 是钍的两种同位素，232Th 可以转化成233U 。

下列有关Th 的说法正确的是A. Th 元素的质量数是232B. Th 元素的相对原子质量是231C. 232Th 转换成233U 是化学变化D. 230Th 和232Th 的化学性质相同 【答案】D二、元素、核素、同位素1.元素、核素、同位素的区别与联系元素是具有 的同一类原子的总称核素是具有 和 的一种原子同一元素的不同 之间互称为同位素元素、核素、同位素间的关系可用右图表示： 2.原子中各粒子的作用① 数决定元素种类，同种元素的不同 ，其 数相同 数不同， ② 数和 数共同决定了原子(核素)的种类元素 同位素 核素 核素③元素的化学性质决定于和，其中是决定元素化学性质的主要因素3.同位素的性质及表示方法同位素的性质几乎完全相同而性质不同，若某元素的原子核内有6个质子和6个中子，其核素组成符号为，说出核素的一个用途。

思考：为什么同位素的化学性质几乎完全相同而物理性质不同？4.同位素、同素异形体、同分异构体、同系物的研究对象同位素同素异形体同分异构体同系物研究对象5．元素相对原子质量、元素近似相对原子质量、同位素相对原子质量、同位素近似相对原子质量（以35Cl、37Cl为例：35Cl的相对原子质量是34.969，在自然界中占75.77%；37Cl的相对原子质量是36.966，在自然界中占24.23%）同位素饿相对原子量同位素近似相对原子量元素相对原子量元素近似相对原子量概念国际上用某种同位素原子的绝对质量与12C原子的绝对质量的1/12比较所得的数值同位素近似相对原子量即质量数指某元素的各种同位素相对原子质量与该同位素原子所占的原子个数百分比的乘积之和指某元素的各种同位素近似相对原子质量（质量数）与该同位素原子所占的原子个数百分比的乘积之和特点一个原子的相对原子质量质量数平均值平均值举例35Cl=34.969 35Cl=35 氯元素相对原子量5.453氯元素近似相对原子量35.537Cl=36.966 37Cl=37例2.（2013·上海化学·2）氰酸铵（NH4OCN）与尿素[CO(NH2)2]A.都是共价化合物B.都是离子化合物C.互为同分异构体D.互为同素异形体【答案】C三、原子的核外电子排布1.核外电子排布排布的规律（1）电子层的划分电子层数 1 2 3 4 5 6 7符号K L M N O P Q离核距离近远能量高低低高（2①各电子层最多容纳的电子数是2 n2（n表示电子层数）。

②最外层电子数不超过8个（K层是最外层时最多不超过2个）；次外层电子数不超过18个；倒数第三层不超过32个。

③核外电子总是先排布在能量最低的电子层上，然后由里往外从能量低的电子层逐步向能量高的电子层排布（即排满K层再排L层，排满L层再排M层）。

2．核外电子排布特点归纳（1）前18号元素排布的特点①原子核中无中子的原子1 1H②最外层有一个电子的元素H、Li、Na③最外层有两个电子的元素Be、Mg、He④最外层电子数等于次外层电子数的元素为Be、Ar⑤最外层电子数是次外层电子数2倍的元素是C；是次外层电子数3倍的元素是O；是次外层电子数4倍的是Ne⑥电子层数与最外层电子数相等的元素H、Be、Al⑦电子总数为最外层电子数2倍的是Be⑧次外层是最外层电子数2倍的元素是Li、Si⑨内层电子总数是最外层电子数的2倍的是Li、P（2核外电子总数为10个电子的微粒核外电子总数为18个电子的微粒核外电子总数及质子总数都相同的离子分子Ne、HF、H2O、NH3、CH4Ar、F2、HCl、H2S、PH3、SiH4、CH3CH3、CH3OH、N2H4 、H2O2阳离子Na+、Mg2+、Al3+、NH4+、H3O+K+、Ca2+ Na+、NH4+、H3O+阴离子N3—、O2—、F—、OH—、NH2—P3—、S2—、Cl—、HS—F—、OH—、NH2—或Cl—、HS—3．判断分子中原子的最外层电子是否满足8电子稳定结构的方法（1）常见的单质X2（卤素单质）、O2、N2等双原子单质分子满足原子最外层电子8电子结构。

（2）分子中含有氢元素，则氢原子不满足最外层8电子稳定结构。

（3）依据某元素的化合价的绝对值与其最外层电子数之和是否等于8进行判断。

4、能层与能级对多电子原子的核外电子，按将其分成不同的能层(n)；对于同一能层里能量不同的电子，将其分成不同的；能级类型的种类数与能层数相对应；同一能层里，能级的能量按的顺序升高，即E(s)＜E(p)＜E(d)＜E(f)。

能层(n) 一二三四五六七符号K L N O P Q能级(l) 1s 2s 2p 3s 3p 3d 5s ………最多电子数2 2 6 2 ………2 18 32 ……2n2由表中可知：①各能层最多容纳的电子数为。

②能级类型的种类数与数相对应③s p d f 能级所含轨道数分别为，与能级所在能层无关。

5、电子云与原子轨道1．电子云：电子在原子核外出现的概率密度分布。

电子云是核外电子运动状态的形象化描述，小黑点的疏密表示。

2．原子轨道：不同能级上的电子出现概率约为%的电子云空间轮廓图。

s电子的原子轨道呈对称，ns能级各有个原子轨道；p电子的原子轨道呈，np能级各有个原子轨道，相互垂直（用px、py、pz表示）；nd能级各有个原子轨道；nf 能级各有 个原子轨道。

各轨道的的形状与所处的能层无关。

6、核外电子排布规律 1）．构造原理：绝大多数基态原子核外电子的排布都遵循下列顺序： 1s 、2s 、2p 、3s 、3p 、 、 、4p 、5s 、4d 、5p 、6s 、4f……构造原理揭示了原子核外电子的能级分布。

从中可以看出，不同能层的能级有交错现象，如E(3d)＞E(4s)、E(4d)＞E(5s)、E(5d)＞E(6s)、E(6d)＞E(7s)、E(4f)＞E(5p)、E(4f)＞E(6s)等。

构造原理是书写基态原子电子排布式的依据，也是绘制基态原子电子排布图（即轨道表示式）的主要依据之一。

思考：如何快速判断不同能级的能量高低？ 2）．能量最低原理：能量最低原理：原子核外电子遵循构造原理排布时，原子的能量处于最低状态。

即在基态原子里，电子优先排布在 的能级里，然后排布在能量逐渐升高的能级里。

当某能级中的原子轨道处于全充满或半充满状态时能量较低。

3）．泡利原理：每个原子轨道里最多只能容纳 个自旋方向 的电子。

4）．洪特规则：电子排布在同一能级的各个轨道时，优先占据 轨道，且自旋方向 。

思考：为什么在同一原子中不可能出现运动状态完全相同的两个电子？7、基态、激发态、光谱 1）．基态：最低能量状态。

如处于最低能量状态的原子称为基态原子。

2）．激发态：较高能量状态（相对基态而言）。

如基态原子的电子吸收能量后，电子跃迁至较高能级成为激发态原子。

3）．光谱：不同元素的原子发生跃迁时会吸收（基态→激发态）和放出（基态→激发态）能量，产生不同的光谱——原子光谱（吸收光谱和发射光谱）。

利用光谱分析可以发现新元素或利用特征谱线鉴定元素。

例3.（2013·安徽理综·25）X 、Y 、Z 、W 是元素周期表中原子序数依次增大的四种短周期元素，其相关信息如下表：（1）W 位于元素周期表第 周期第 族；W 的原子半径比X 的 （填“大”或“小”）。

（2）Z 的第一电离能比W 的 （填“大”或“小”）；2XY 油固态变为气态所需克服的微粒间作用力是 ；氢元素、X 、Y 的原子可共同形成多种分子，写出其中一种能形成同种分子间氢键的物质名称 。

（3）震荡下，向Z 单质与盐酸反应后的无色溶液中滴加NaOH 溶液直至过量，能观察到的现象是；W 的单质与氢氟酸反应生成两种无色气体，该反应的化学方程式是 。

（4）在25°、101kpa 下，已知13.5g 的Z 固体单质在2Y 气体中完全燃烧后恢复至原状态，放热419kJ,该反应的热化学方程式是。

【答案】（1）三NA 小（2）小分子间作用力（范德华力）甲醛（甲酸）（3）先产生白色沉淀，后沉淀溶解Si + 4HF = SiF4↑+ 2H2↑（4）2Al + 3 O2 =Al2O3 △H= -1675KJmol【考点精析】考点1 原子结构[例1] （2013·江苏化学·2）下列有关化学用语表示正确的是A.丙烯的结构简式：C3H6B.氢氧根离子的电子式：C.氯原子的结构示意图：D.中子数为146、质子数为92的铀(U)原子14692U【参考答案】B考点2 原子核外电子排布规律[例2] （2013·四川理综化学·4）同周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，W、X原子的最外电子层电子数之比为4︰3，Z原子比X原子的核外电子数多4。

下列说法正确的是A. W、Y、Z的电负性大小顺序一定是Z>Y>WB. W、X、Y、Z的原子半径大小顺序可能是W>X>Y>ZC.Y、Z形成的分子的空间构型可能是正四面体D.WY2分子中σ键与π键的数目之比是2︰1【答案】.B考点3 5同[例3] 2013·海南化学·3重水(D2O)是重要的核工业原料，下列说法错误的是A．氘(D)原子核外有1个电子B．1H与D互称同位素C．H2O与D2O互称同素异形体D．1H18O与D216O的相对分子质量相同[答案]C考点4 微粒半径的大小比较和10电子、18电子微粒[例4] 已知A、B、C、D是中学化学中常见的四种不同粒子，它们之间存在如图所示的转化关系(反应条件已经略去)：(1)如果A、B、C、D均是10电子的粒子，请写出A、D的电子式：A____________；D____________。