選修3物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

第30講原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

備考導(dǎo)航核心素養(yǎng)

1.了解原子核外電子的運(yùn)動狀態(tài)、能級分布和

1.宏觀辨識與微觀探析：能從能層、能級等不

排布原理，能正確書寫1?36號元素原子核

同層次認(rèn)識原子的結(jié)構(gòu)，以及核外電子的排

外電子、價電子的電子排布式和電子排布圖。

布規(guī)律，能從宏觀和微觀相結(jié)合的視角分析

2.了解電離能的含義，并能用以說明元素的

原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)的關(guān)系。

某些性質(zhì)。

2.科學(xué)探究與創(chuàng)新意識：能發(fā)現(xiàn)和提出有探

3.了解電子在原子軌道之間的躍遷及其簡單

索價值的原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的問題，如核外電

應(yīng)用。

子排布、元素第一電離能的特殊性等，面對

4.了解電負(fù)性的概念，并能用以說明元素的

異常現(xiàn)象敢于提出自己的見解。

某些性質(zhì)。

考點一原子核外電子排布原理

(對應(yīng)學(xué)生用書學(xué)案P297)

必備知識?梳理夯實

畫畫回回

1.能層與能級

(1)能層(〃)：在多電子原子中，核外電子的能量是不同的,按照電子的能量差異將

其分成不同能層。通常用K、L、M、N……表示，能量依次升高。

(2)能級：同一能層里電子的能量也可能不同,又將其分成不同的能級，通常用s、隊

d、f等表示。同一能層里，各能級的能量按s、p、d、f的順序依次升高,即：

E(ns)<E(np)<E(nd)<E(nf)-

［微點撥］第一能層(K)只有s能級；第二能層(L)有s、p兩種能級，p能級上有三個原子

軌道以、Pcpz,它們具有相同的能量；第三能層(M)有s、p、d三種能級，d能級包含了能

量相等的五個原子軌道。

2.基態(tài)與激發(fā)態(tài)原子光譜

(1)原子的狀態(tài)。

①基態(tài)原子：處于最低能量狀態(tài)的原子。

②激發(fā)態(tài)原子：基態(tài)原子吸收能量后，它的電子會躍遷到較高能級，變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)原子。

(2)原子光譜：不同元素原子的電子發(fā)生躍遷時會吸妝或釋放不同的光,可以用光

譜儀攝取各種元素原子的吸收光譜或發(fā)射光譜，總稱原子光譜。在現(xiàn)代化學(xué)中，常利用原子

光譜上的特征譜線來鑒定元素，稱為光譜分析。

(3)基態(tài)、激發(fā)態(tài)及光譜的關(guān)系示意圖。

吸收光譜/幽吸收能量釋放能量坦&發(fā)射光譜

3.構(gòu)造原理與電子排布式

(1)構(gòu)造原理：以光譜學(xué)事實為基礎(chǔ)，從氫開始，隨核電荷數(shù)遞增，新增電子填入能級

的順序稱為構(gòu)造原理。下圖為構(gòu)造原理示意圖。

Q「篦卷、OOOO0

P潦標(biāo)遜OOO

,、、、、、、、、、

O[⑥:'感''、域O

N,二碰'顧;'、碰'⑥

M，滴】扇\瀛〉'、'

*、'、、]、、、、、、、/

L叵?;

K0

能級交錯：隨核電荷數(shù)遞增，電子并不總是填滿一個能層后再開始填入下一個能層的。

如電子是按3pf4sf3d的順序而不是按3pf3df4s的順序填充的,這種現(xiàn)象被稱為能級

交錯。

(2)基態(tài)原子核外電子排布式。

表示方法舉例(以硫原子為例)

電子排布式Is22s22p63s23p4

簡化電子排布式[Ne]3s23P4

價電子排布式3s23P4

(3)原子結(jié)構(gòu)示意圖。

XAV—

NaGl)28k

Iry層內(nèi)電子數(shù)

粒子符號原*核\

核內(nèi)質(zhì)子數(shù)

(4)核外電子排布與元素性質(zhì)的關(guān)系。

①金屬元素原子的最外層電子數(shù)一般小于4，較易失去電子形成陽離子,表現(xiàn)出還

原性，在化合物中顯正化合價。

②非金屬元素原子的最外層電子數(shù)一般大于或等于工，較易得到電子,活潑非金屬

原子易形成陰離子。在化合物中主要顯負(fù)化合價。

③稀有氣體元素的原子最外層為8電子(氨為2電子)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，不易失去或得到電子，

通常表現(xiàn)為0價。

4.電子云與原子軌道

(1)由于核外電子的概率密度分布看起來像一片云霧，因而被形象地稱作電子云。電子云

是處于一定空間運(yùn)動狀態(tài)的電子在原子核外空間的慨率密度分布的形象化描述。

(2)原子軌道。

量子力學(xué)把電子在原子核外的一個空間運(yùn)動狀態(tài)稱為原子軌道。

原子軌道軌道形狀軌道個數(shù)

S球形J_

P啞鈴形3

5.泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理

(1)泡利原理。

在一個原子軌道里，最多只能容納2個電子,它們的自旋狀態(tài)相反。如2s軌道上

2s

的電子排布圖為口，不能表示為

2s

包

(2)洪特規(guī)則。

基態(tài)原子中，填入同一能級的不同軌道的電子總是優(yōu)先單獨占據(jù)一個軌道且自旋狀

12Pl12Pl2p

T1T

態(tài)相同。如2P3的電子排布圖為I""fL不能表示為達(dá)山」_HII1°

洪特規(guī)則特例：當(dāng)能量相同的原子軌道在全充滿(。6、d2產(chǎn))、半充滿S3、d\f7)

和全空(p°、d°、P)狀態(tài)時,體系的能量最低，如24Cr的電子排布式為:Is22s221363s23P63d54sl

或fArl3d54sl。

(3)能量最低原理。

在構(gòu)建基態(tài)原子時，電子將盡可能地占據(jù)能量_＜依—的原子軌道，使整個原子的能量

低，這就是能量最低原理。

①基態(tài)原子的核外電子排布遵循泡利原理、洪特規(guī)則和能量最低原理。

②核外電子排布中的幾個簡單數(shù)量規(guī)律：

〃每層最多容納的電子為2〃2個（〃表示能層

序數(shù)）

--------最外層電子不超過8個（K層為最外層時不

數(shù)量規(guī)律＜一

超過2個）

次外層電子不超過個，倒數(shù)第三層不超

、過32個

?_______2］特別提醒

（1）要注意比較原子核外電子排布式、簡化電子排布式、原子外圍電子排布式的區(qū)別與聯(lián)

系。如Cu的電子排布式：Is22s22P63s23P63dI°4sl簡化電子排布式：［Ar］3404si：外圍價層電

子排布式:3di°4s1

（2）核外電子排布常見錯誤

①在寫基態(tài)原子的電子排布圖時，常出現(xiàn)以下錯誤：

i.0IfIT||（違反能量最低原理）

ii.jtj（違反泡利不相容原理）

iii.TI（違反洪特規(guī)則）

t（違反洪特規(guī)則）

②當(dāng)出現(xiàn)d軌道時，雖然電子按〃s、（〃-l）d、〃p的順序填充，但在書寫電子排布式時，

仍把（〃一l）d放在〃s前,如Fe：Is22s22P63s23P63d64s2,而失電子時，卻先失4s軌道上的電子，

如Fe3+：Is22s22P63s23P63d5。

6.基態(tài)原子電子排布式的書寫方法

（1）知道原子序數(shù)書寫核外電子排布式的方法。

①常規(guī)方法：常根據(jù)構(gòu)造原理（Is、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p）,各能級最多容納的電

子數(shù)及能量最低原理，依次由低能級向高能級排列，如31號元素錢，首先排滿1s2,依次2s2、

2P6、3s2、3P6、4s2、34。最后4p）

②原子序數(shù)大于18的方法：如31號元素，我們也可以用31—18=13,然后在［Ar］的基

礎(chǔ)上再填充13個電子,如從甲小。4s24PL

（2）知道元素名稱書寫核外電子排布式的方法.

①前三周期主族元素可以根據(jù)最外層電子數(shù)書寫，如S的最外層電子數(shù)為6,其排布式

為［Ne］3s23P“0

②第四周期的元素，要熟記元素名稱，然后從K開始數(shù)，數(shù)到幾，就可以寫成“［Ar］+

幾個電子”。如Fe,從鉀開始數(shù)到鐵為8,其排布式為［Ar］3d64s2；Se,從鉀開始數(shù)到Se為

16,其排布式為［Ar］3di°4s24P4。

（3）注意事項。

基態(tài)原子失電子生成金屬陽離子時，應(yīng)先失去最外層上的電子，如Fe原子核外電子排布

式為［Ar］3d64s2,失電子變?yōu)镕e2+,失去的不是能量高的3d軌道上的電子，而是能量低的4s

軌道上的電子。所以Fe?+的基態(tài)核外電子排布式正確的為［Ar］3d6,其他［Ar］3dZs?、［Ar］3d54sl

均錯誤。

因回回畫

1.判斷正誤，正確的打“，錯誤的打“X”。

(1)原子核外的電子像云霧一樣籠罩在原子核周圍，故稱為電子云。(X)

(2)p能級能量一定比s能級的能量高。(X)

［提示］因為沒有指明能層，如2P的能量比3s的要低。只有同能層時，〃p的能量大于

ns<>

(3)6C的電子排布式Is22s22p9違反了洪特規(guī)則。(V)

［提示］6c原子2P能級有3個能量相同的原子軌道，最后2個電子應(yīng)該以自旋狀態(tài)相同

的方式分布在兩個不同的2P軌道上，違反了洪特規(guī)則。

(4)基態(tài)磷原子的電子排布圖為(X)

Is2s2p3s3P

旦［H］中巾U叵11t

(5)同一原子中，2p、3p、4P能級的軌道數(shù)依次增多。(X)

(6)Cr的電子排布式為Is22s22P63s23P63d44s2。(X)

(7)2p和3P軌道形狀均為啞鈴狀，能量也相等。(X)

(8)2s能級和2P能級所具有的原子軌道數(shù)目之比為13。(J)

(9)能量關(guān)系：ls<2s<3p<3d<4s。(X)

(10)基態(tài)氮原子最外層有2個未成對電子。(X)

(11)1?36號元素中，基態(tài)原子未成對電子數(shù)最多的是Cr元素。(V)

(12)基態(tài)Zn原子的電子排布式為［Ar］4s23dQ(X)

(13)電子排布式(22Ti)ls22s22P63s23P違反了能量最低原理。(X)

［提示］22Ti的3P能級共有3個軌道，最多可以排6個電子，如果排10個電子，則違反

了泡利原理。

(14)基態(tài)碑原子的核外電子排布式為［Ar］4s24P3。(X)

［提示］基態(tài)碑原子的核外電子排布式為［Ar］3d4s24P3。用簡化的電子排布式書寫過渡元

素右側(cè)的主族時一定要注意3d上的電子不能丟。

(15)Is2s2p3s表示的原子能量處于最低狀態(tài)。(X)

［提示］因為2P軌道中的電子排布不遵循洪特規(guī)則，故不符合能量最低原理。

2.深度思考：

(1)如圖是s能級和p能級的原子軌道圖，試回答下列問題：

①s電子的原子軌道呈球形,每個s能級有1個原子軌道:p電子的原子軌道呈啞鈴

形，每個p能級有個原子軌道。

②元素X的原子最外層電子排布式為〃s"〃p"+i,原子中能量最高的是2P電子,其電子云在

空間有三個互相垂直的伸展方向;元素X的名稱是氮，它的氫化物的電子式是一

H

H:N:H,

若元素X的原子最外層電子排布式為那么X的元素符號為屋，

Is2s2p3s3p

原子的電子排布圖為Q］Q］口|卜WUE3。

［解析］①S電子的原子軌道都是球形的，每個S能級有1個原子軌道；p電子的原子軌

道都是啞鈴形的，每個p能級有3個原子軌道，它們相互垂直，分別以pc口、p二表示。②

因為元素X的原子最外層電子排布式為〃s，p"T,”p軌道已排上電子，說明〃s軌道已排滿

電子，即"=2,則元素X的原子核外電子排布式為Is22s22P3,是氮元素，原子中能量最高的

是2P電子，其電子云在空間有三個互相垂直的伸展方向；氮元素的氫化物是氨氣，其電子式

H

是當(dāng)元素x的原子最外層電子排布式為〃s"r〃p"+i時，根據(jù)上述分析，有八一1

=2,則〃=3,所以X元素的原子核外電子排布式為Is22s22P63s23P、是硫元素，元素符號

Is2s2p3s3p

為s,其原子的電子排布圖為叵I目卜中中UHULLiLd。。

(2)某元素的基態(tài)原子價電子排布式為3di°4sl該元素符號是Cu,原子中所有電子占有上

個軌道，核外共有個不同運(yùn)動狀態(tài)的電子。

［提示］某元素的基態(tài)原子價電子排布式為3di°4sl基杰原子核外電子排布式為

Is22s22P63s23P63di°4sl原子核外電子數(shù)為29,是29號Cu元素；原子中所有電子占有15個

軌道，核外共有29個不同運(yùn)動狀態(tài)的電子。

考點突破?訓(xùn)練提升

微考點1電子排布式、電子排布圖的書寫

?■典例1按要求填空:

(1)(2020?江蘇化學(xué)，21節(jié)選)基態(tài)鐵原子的核外電子排布式為[Ari3d64s2或

Is22s22P63s23P63d64s2。

(2)(2020?全國2,35節(jié)選)基態(tài)鈦原子的核外電子排布式為1s22s22P63s23P63d24s?或

[Ar]3d24s2。

⑶(2019?全國2,35節(jié)選)Fe成為陽離子時首先失去4s軌道電子,Sm的價層電子排布式為

4F6s2,Sn?+的價層電子排布式為4f。

(4)(2019?江蘇化學(xué)，21節(jié)選)C。+基態(tài)核外電子排布式為fAr]3d9或Is22s22P63s23P63d9。

(5)(2018?全國1,35節(jié)選)Li是最輕的固體金屬，采用Li作為負(fù)極材料的電池具有小而輕、能

量密度大等優(yōu)良性能，得到廣泛應(yīng)用?；卮鹣铝袉栴}：

①下列鋰原子電子排布圖表示的狀態(tài)中，能量最低和最高的分別為D、C(填標(biāo)號)。

Is2s2p,2p,2p,

A-0ODDD

32j也2p,里

B.白血向亡]1]

Is2s2p,2p,2p,

c□由包白亡]

Is2s2p,2p,2p,

D-OHDDD

②Li+與H具有相同的電子構(gòu)型，廠(Li+)小于r(H),原因是Li+核電荷數(shù)較大。

(6)(2018?全國2,35節(jié)選)基態(tài)鐵原子價層電子的電子排布圖(軌道表示式)為

3d4s

""可回基態(tài)硫原子電子占據(jù)最高能級的電子云輪廓圖為啞鈴形。

[解析](l)Fe為26號元素，價電子數(shù)為26—18=8,在4s軌道上填充2個電子，在3d

軌道上填充6個電子，則基態(tài)鐵原子的核外電子排布式為[Ar]3d64s2或Is22s22P63s23P63d64s2。

(2)鈦元素是22號元素，故其基態(tài)原子的核外電子排布式為Is22s22P63s23P63d24s2或

[Ar]3d24s2。

(3)Fe為26號元素，鐵原子核外電子排布式為Is22s22P63s23P63d64s2,鐵原子失去1個電

子使4s軌道為半充滿狀態(tài)，能量較低，故首先失去4s軌道電子;Sm的價電子排布式為446s2,

失去3個電子變成Sm?+成為穩(wěn)定狀態(tài)，要失去最外層6s上的2個電子和4f上的1個電子，

所以Sn?+的價電子排布式為4f5。

(4)Cu位于第四周期第IB族，其價電子排布式為3』°4si,因此C/+基態(tài)核外電子排布

式為[Ar]3d9或Is22s22P63s23P63d—

(5)①根據(jù)電子排布圖可知，對應(yīng)的四種電子排布式分別是W2s2、2s22p\2s'2p\ls22s',

根據(jù)構(gòu)造原理可知能級能量大小關(guān)系是：ls<2s<2p,則D狀態(tài)能量最低、C狀態(tài)能量最高。

②由于Li+的核電荷數(shù)較大，原子核對核外電子的吸引力較大，因此Li+半徑小于H,

⑹基態(tài)鐵原子核外電子排布式為［Ar］3d64s2,則價層電子軌道表示式為

3d4s

OIEHHOo基態(tài)硫原子的核外電子排布式為［Ne］3s23P4,電子占據(jù)的最高能級

為3P能級，p能級電子云輪廓圖為啞鈴形。

〔對點集訓(xùn)1〕（1）（2022.廣西北海模擬）下列電子排布式或軌道表示式正確的是（D）

A.C原子的軌道表示式:叵］［H］叵—

Is2s2p

B.Ca原子的電子排布式:Is22s22P63s23P63d2

C.N原子的軌道表示式:叵］|H］|T|T］不

Is2s2p

D.BL的電子排布式［Ar］3d'°4s24P6

［解析］2P上的兩個電子不符合洪特規(guī)則，兩個電子應(yīng)分別占據(jù)2p的兩個能量相近的軌

RRIIt|t||

道，且自旋方向相同，正確的應(yīng)是Is2s2P,A錯誤；4s能級的能量小于3d能

級的能量，所以最后兩個電子應(yīng)排在4s上，正確的應(yīng)為Is22s22P63s23P64s2,B錯誤；根據(jù)泡

OOEHZ］

利原理可知：同一軌道上的兩個電子自旋方向相反，正確的應(yīng)是Is2s2p,（：錯

誤；B）核外有36個電子，按照電子排布規(guī)律，其電子排布式為［Ar］34°4s24P6,D正確。

（2）（2022.山東濰坊模擬）下列有關(guān)電子排布圖的表述正確的是（A）

oooon

A.Is2s2P可表示單核10電子粒子基態(tài)時的電子排布

B.包旦|||I/圖錯誤，違背了泡利原理

Is2s2P

c.Ttt表示基態(tài)N原子的價電子排布圖

2p

D-OO悔示處于激發(fā)態(tài)的B的電子排

Is2s2p

布圖

［解析］A項，單核10電子粒子基態(tài)時電子排布式為Is22s22P6,每個軌道內(nèi)排布2個電

子，自旋方向相反，正確；B項，此圖違背了洪特規(guī)則，錯誤；C項，正確的價電子排布圖

OEHE

為2s2P,錯誤；D項，該電子排布圖中的電子沒有躍遷到能量更高的軌道上，錯

誤。

微考點2根據(jù)基態(tài)原子核外電子排布推斷元素

?■典例2（2022?云南玉溪模擬）元素X、Y、Z在周期表中的相對位置如圖所示。已

知Y元素原子的外圍電子排布式為則下列說法不正確的是（A）

X

Y

Z

A.Y元素原子的價電子排布式為4s24P4

B.Y元素在元素周期表的第三周期第VIA族

C.X元素所在周期中所含非金屬元素最多

D.Z元素原子的核外電子排布式為

Is22s22P63s23P63d1°4s24P3

［解析］Y元素原子的外圍電子排布式為s能級最多容納2個電子，故〃一1

=2,解得〃=3,故Y元素原子的外圍電子排布式為3s23P\Y為S元素，由X、Y、Z在周

期表中的位置可知，X為F元素，Z為As元素。Y元素原子的外圍電子排布式為3s23P、故

A錯誤；Y為S元素，處于第三周期第VIA族，故B正確；X為F元素，處于第二周期，只

有2種金屬元素，含有6種非金屬元素，含非金屬元素最多，故C正確；Z為As元素，是

33號元素,其元素原子的核外電子排布式為Is22s22P63s23P63d1°4s24P）故D正確。

〔對點集訓(xùn)2〕（1）（2022?內(nèi)蒙古赤峰模擬）A、B屬于短周期不同主族的元素，A、B原

子的最外層電子中，成對電子和未成對電子占據(jù)的軌道數(shù)相等，若A元素的原子序數(shù)為a,

則B元素的原子序數(shù)不可能為（C）

A.a+3B.a~5

C.a+8D.a+11

［解析］A、B屬于短周期不同主族的元素，A、B原子的最外層電子中，成對電子和未

成對電子占據(jù)的軌道數(shù)相等，A、B的價電子排布式為ns2np\rts2np4,可能元素為B、O,

Al、S；若A元素的原子序數(shù)為a,B與A屬于不同主族，則B的原子序數(shù)可能為“+3、a

+11、〃-3、a+5、a-5,a—11,不可能為a+8,答案選C。

（2）（2022?廣東北江中學(xué)模擬）①A元素基態(tài)原子的最外層有3個未成對電子，次外層有2

2s2p

個電子，其元素符號為N；其價層電子的電子排布圖為in.'??。

②B元素的負(fù)一價離子和C元素的正一價離子的電子層結(jié)構(gòu)都與氮相同，B的元素符號

為C1,C離子的結(jié)構(gòu)示意圖為⑺。

③D元素的正三價離子的3d能級為半充滿，D的元素符號為Fe,其基態(tài)原子的電子

U26）28142

排布式為Is22s22D63s23P63d64s2或1Ar】3d64s2,其原子的結(jié)構(gòu)示意圖為,⑺。

④E元素基態(tài)原子的M層全充滿，N層沒有成對電子且只有一個未成對電子，E的元素

符號為Cu,其基態(tài)原子的電子排布式為Is22s22P63s23典4°4sl或加134°4sl。

⑤F元素的原子最外層電子排布式為〃s"〃p"+2,則〃=/；原子中能量最高的是2P電

Is2s2p

子，其基態(tài)原子核外電子的電子排布圖為一

（3）①M基態(tài)原子L層中p軌道電子數(shù)是s電子的2倍，Z的基態(tài)原子4s和3d軌道半充

滿。則M基態(tài)原子的電子排布式是Is22s22P4,Z為Cr（填元素符號）,Z的基態(tài)原子的

11TITITIHF1

價電子排布圖為3d4s。

②X是第四周期元素，最外層只有1個電子，次外層的所有原子軌道均充滿電子。元素

Y的負(fù)一價離子的最外層電子數(shù)與次外層的相同。元素X為Cu（填元素符號）,Y基態(tài)原子

的核外電子排布式為Is22s22P63s23Ps。

③某質(zhì)量數(shù)為32,核內(nèi)有16個中子的原子，其電子排布式是Is22s22P63s23P4,該原

子中有1個未成對電子，這些未成對電子具有相同（填“相同”或“相反”）的自旋狀

O

■,萃取精華：

熟記3種最外層電子的排布特征

3最外層有3個未成對電子的為〃s2〃p3。1?36號元素中分別為N、P、Aso

?最外層有2個未成對電子的可能是后后、；7S2??p4o短周期元素中分別為C、Si和0、

So

S最外層有一個未成對電子的可能是〃s<ns2/?p',（n—l）d5ns1>（n—l）d1°ns\ns2??p5o

第四周期中的對應(yīng)元素有K、Ga、Cr、Cu、Br?

考點二原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)

（對應(yīng)學(xué)生用書學(xué)案P301）

,必備知識?梳理夯實

畫畫回畫

1.原子結(jié)構(gòu)與元素周期表的關(guān)系：

每周期每周期

第一種元素最后一種元素

電子

周期基態(tài)原子

層數(shù)原子原子基態(tài)原子的

的電子排

序數(shù)序數(shù)電子排布式

布式

二23[He]2sl10Is22s22P6

三311「Ne13sl18Is22s22P63s23r>6

Is22s221363s23a

四419[Ar14sl36

3d104s24P6

Is22s22P63s23P63d1°

五537[Kr]5s'54

4s24P64d5s25P6

Is22s22P63s23P63d104s2

六

655[Xe]6sl864P644。4fH5s25P654。

6s26P6

2.每族元素的價電子排布特點:

⑴主族。

主族IAIIAIIIAWA

121

排布特點ns小■S如??S2如2

主族VAVIAVHA

2324

排布特點?S叩叩〃S%p5

（2）0族：He：Is2；其他:ns2np6o

（3）過渡元素（副族和vm族,Pd、錮系、鋼系除外）:

（?—l）d'l0rts'2（）

3.元素周期表的分區(qū)與價電子排布的關(guān)系：

（1）周期表的分區(qū)。

（2）各區(qū)元素化學(xué)性質(zhì)及原子最外層電子排布特點。

分區(qū)元素分布外圍電子排布元素性質(zhì)特點

除氫外都是活潑金屬元

S區(qū)IA、HA族ns]2素；通常是最外層電子

參與反應(yīng)

ns1np]6通常是最外層電子參與

P區(qū)HIA族?VHA族、0族

（He除外）反應(yīng)

IHB族?VIIB族、VHI族（〃一l）d「2d軌道可以不同程度地

d區(qū)

（除鐲系、婀系外）（Pd除外）參與化學(xué)鍵的形成

ds區(qū)IB族、HB族（〃一I）』％]？金屬兀素

f區(qū)鋤系、鋼系（〃一2嚴(yán)14錮系元素化學(xué)性質(zhì)相

(H—l)d°2?s2近，鋼系元素化學(xué)性質(zhì)

相近

4.元素周期律:

(1)原子半徑。

.能層數(shù)：能層數(shù)越多，原子半徑越大

①影響因素｛核電荷數(shù)：能層數(shù)相同，核電荷數(shù)越大，

原子半徑越小

②變化規(guī)律

元素周期表中的同周期主族元素從左到右，原子半徑逐漸減??；同主族元素從上到下，

原子半徑逐漸增大。

(2)電離能。

①第一電離能:氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的迷低

能量，符號：I1.單位：kJ-mol-1o

②規(guī)律

a.同周期：第一種元素的第一電離能最小，最后一種元素的第一電離能最大，總

體呈現(xiàn)從左至右逐漸增大的變化趨勢。

b.同族元素：從上至下第一電離能逐漸減小。

C.同種原子：逐級電離能越來越大，即LV12Vb……

③電離能的三個重要應(yīng)用

a.判斷元素的金屬性和非金屬性強(qiáng)弱。A越大，元素的非金屬性越強(qiáng)，人越小，元素的

金屬性越強(qiáng)。

b.判斷元素在化合物中的化合價。如K:表明K原子易失去1個電子形成+1

價陽離子。

C.判斷元素核外電子的分層排布情況。如Li:表明Li原子核外的三個電子排

布在兩個電子層(K、L)上，且最外層上只有一個電子。

?________特別提醒

同周期元素從左向右，元素的第一電離能并不是依次增大的，當(dāng)元素的核外電子排布軌

道是全空、半充滿和全充滿狀態(tài)時，第一電離能就會反常得大。

示例

①第三周期所有元素的第一電離能(4)大小順序為Na<AI<Mg<Si<S<P<Cl<Ar(用元素符

號表示)。

②高溫條件下CU2。比CuO穩(wěn)定的原因是CU2。中Cu+的3d軌道處于全充滿穩(wěn)定狀態(tài)，

難失電子。

(3)電負(fù)性

①定義：用來描述不同元素的原子在化合物中吸引鍵合電子的能力。元素的電負(fù)性越

大，表示其原子在化合物中吸引鍵合電子的能力越強(qiáng)。

②標(biāo)準(zhǔn)：以最活潑的非金屬元素氟的電負(fù)性為作為相對標(biāo)準(zhǔn)，計算得出其他元素

的電負(fù)性(稀有氣體不計)。

③變化規(guī)律

金屬元素的電負(fù)性一般小于(填“大于”或“小于"，下同)1.8,非金屬元素的電負(fù)性

一般大于1.8,而位于非金屬三角區(qū)邊界的“類金屬”(如錯、睇等)的電負(fù)性則在1.8左右。

在元素周期表中，同周期從左至右，主族元素的電負(fù)性逐漸增大，同主族從上至下,

元素的電負(fù)性逐漸衛(wèi)

④兩元素電負(fù)性差值大于1.7時，一般形成離子鍵，小于1.7時，一般形成共價鍵。

(4)對角線規(guī)則。

在元素周期表中，某些主族元素與右下方的主族元素的有些性質(zhì)是相似的。例如：

LiBeB

MgAlSi

._______^特別提醒

①金屬活動性順序與元素相應(yīng)的電離能大小順序不完全一致，故不能根據(jù)金屬活動性順

序判斷電離能的大小。

②第二、三、四周期的同周期主族元素，第IIA族(〃s2〃p°)和第VA族(〃s2〃p3)因原子P

軌道分別處于全空或半充滿狀態(tài)而比較穩(wěn)定，所以其第一電離能分別大于同周期相鄰的第川

A族和第VIA族元素，如第一電離能：Mg>AI,P>So

③共價化合物中，兩種元素電負(fù)性差值越大，它們形成共價鍵的極性就越強(qiáng)。

④同周期主族元素從左到右，非金屬性越來越強(qiáng)，電負(fù)性越來越大，第一電離能總體呈

增大趨勢。

回回回回

1.判斷正誤，正確的打“J”，錯誤的打“X”。

(1)價電子排布為4s24P3的元素位于第四周期第VA族，是p區(qū)元素(V)

(2)B和N相比，電負(fù)性較大的是N(V)

(3)C、N、0、F四種元素第一電離能從大到小的順序是N>O>F>C(X)

(4)正三價陽離子的電子排布式為Is22s22P63s23P63d$的元素在周期表中位于皿族(V)

(5)s區(qū)元素全部是金屬元素(X)

(6)元素的電負(fù)性越大，非金屬性越強(qiáng)，第一電離能也越大(X)

(7)電負(fù)性大的元素非金屬性強(qiáng)(V)

(8)鈉元素的第一、第二電離能分別小于鎂元素的第一、第二電離能。(X)

(9)最外層有2個未成對電子的可能是ns2np2或ns2np4,短周期元素中分別為C、Si和0、

S。(J)

(10)同一周期元素，從左至右，元素的第一電離能逐漸增大。(X)

［提示］同一周期元素中，第HA、VA族中由于元素價電子處于全滿和半滿狀態(tài)，表現(xiàn)

出的第一電離能比同周期相鄰元素的大，如I(N)>I(O)。

(ll)Ga與As位于同一周期，原子序數(shù)Ga<As,則根據(jù)元素周期律，原子半徑Ga小于

As,第一電離能Ga大于As。(X)

［提示］Ga和As為同一周期元素，原子序數(shù)Ga<As,則原子半徑Ga>As,由于從左到

右第一電離能呈增大趨勢，則第一電離能Ga小于As。

(12)最外層電子排布為〃s2〃p6(當(dāng)只有K層時為卜2)的原子，第一電離能較大。(V)

［提示］每一周期第一電離能最大的為稀有氣體元素。

(13)價電子排布為5s25Pl的元素位于第五周期第IA族，是s區(qū)元素。(X)

［提示］價電子排布為5s25Pl的元素，位于第五周期第HIA族，是p區(qū)元素。

(14)電負(fù)性差值大于1.7時，一定形成離子鍵。(X)

［提示］電負(fù)性差值大于1.7時，一般形成離子鍵，也可能形成共價鍵。

(15)主族元素的電負(fù)性越大，元素原子的第--電離能一定越大。(X)

［提示］元素的電負(fù)性大，第一電離能不一定大。如N元素的電負(fù)性小于氧元素的電負(fù)

性。但N元素原子2P能級為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能大于O元素。

2.深度思考：

(1)下表列出了九種元素在元素周期表中的位置。

ab

?'IIIIIIhlIIh|lilTTl-一

①這九種元素電負(fù)性最大的是￡,第一電離能最小的元素是工最不活潑的是

(均用元素符號填空)。

②這九種元素中最外層電子排布式為4s1的元素為K和Cu(用元素符號填空)。

③c、d、e三種元素第一電離能由大到小的順序是P>S>Si,電負(fù)性由大到小的順序是

S>P>Si(均用元素符號填空)。

Is2s2p3s3p

④寫出d元素原子的軌道表示式叵?目［wwutn???,i元素原子

基態(tài)電子排布式Is22s22P63s23P634。4s?4口1(或[Ar]3d1°4s24pi)。

(2)根據(jù)元素周期表中完整周期元素的性質(zhì)，完成下列空格。

①在第三周期中，第一電離能最小的元素符號是其原子的結(jié)構(gòu)示意圖為

），）,第一電離能最大的元素符號是Ar,其價電子排布式為3s23能。

②在元素周期表中，電負(fù)性最大的元素名稱是氟，其價電子排布圖為

2s2p

Tinnt

［解析］①同周期中從左到右，元素的第一電離能（除第IIA族、第VA族反常外）逐漸增

大，同周期中IA族元素第一電離能最小，稀有氣體最大，故第三周期中第一電離能最小的

（+H）2V'l

為Na,其原子的結(jié)構(gòu)示意圖為⑺;第三周期中第一電離能最大的為Ar,其價電子排

布式為3s23P6。②在元素周期表中，同周期中從左到右，元素的非金屬性增強(qiáng)，電負(fù)性增強(qiáng),

同主族元素從上到下，元素的非金屬性減弱，電負(fù)性減弱，在元素周期表中，電負(fù)性最大的

元素是F,其名稱為氟；F原子核外有9個電子，核外電子排布式為Is22s22P5,價電子排布

2s2p

圖為回OLZZJ.

（3）已知某主族元素的逐級電離能為/i=500kJmol\/2—4600kJ-mol/3=6900kJ-mol

,/4=9500kJ-mor',可推知該元素可能在哪一族？最高化合價可能為多少？

［提示］第IA族，+1價。

考點突破?訓(xùn)練提升

微考點1電離能及其變化規(guī)律與應(yīng)用

*1典例1（2022?河北滄州模擬）下表列出了某短周期元素R的各級電離能數(shù)據(jù)（用/卜

，2表示，單位為kJ-mol|）

/1hh/4......

R7401500770010500......

下列關(guān)于元素R的判斷中一定正確的是（B）

A.R的最高正價為+3價

B.R元素位于元素周期表中第IIA族

C.R元素的原子最外層共有4個電子

D.R元素基態(tài)原子的電子排布式為Is22s2

［解析］比較元素R的各級電離能的數(shù)據(jù)可知，該元素的第二級電離能遠(yuǎn)小于第三級電

離能，說明該元素的原子最外層上為2個電子，據(jù)此解題；由分析可知，R的最外層上是2

個電子，故R的最高正價為+2價，A錯誤；由分析可知，R的最外層上是2個電子，且R

為短周期元素，故R元素位于元素周期表中第】IA族，B正確；由分析可知，R的最外層上

是2個電子，C錯誤；由分析可知，R的最外層上是2個電子，R元素基態(tài)原子的電子排布

式為Is22s2或者Is22s22P63s2,D不一定正確。

〔對點集訓(xùn)I1〕(1)(2020?全國1,35節(jié)選)/i(Li)>/i(Na),原因是Na與Li同主族，Na的

電子層數(shù)更多，原子半徑大，易失電子。/i(Be)>/,(B)>/|(Li),原因是Li、Be、B同周期，

核電荷數(shù)依次增加；Be為Is22s2全充滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，第一電離能最大；與Li相比，B的核電

荷數(shù)大，原子半徑小，較難失去電子，第一電離能較大。。

(2)(2018?全國3,35節(jié)選)鋅在工業(yè)中有重要作用，也是人體必需的微量元素。回答下列問

題：

①鋅原子核外電子排布式為「Ar13dl04s2。

②黃銅是人類最早使用的合金之一，主要由Zn和Cu組成。第一電離能/i(Zn)大于

/i(Cu)(填"大于"或"小于“)，原因是Zn的3d能級與4s能級為全充滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，較難失

電子。

(3)(2017?全國2,35節(jié)選)我國科學(xué)家最近成功合成了世界上首個五氮陰離子鹽

(N5)6(H3O)3(NH4)4。(用R代表)o回答下列問題：

-7C

E3

?()()

22

)00

、

控100

運(yùn)