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章末核心素养整合◇专题1原子结构与元素的性质【例1】A、B、C、D、E代表5种元素。请填空：（1）A元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子，其基态原子的电子排布图为。（2）B元素的负一价离子和C元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同，B－的结构示意图为，C元素在元素周期表的区。（3）D元素的正三价离子的3d能级为半充满状态，其基态原子的电子排布式为___________________________________________________________。试根据原子核外电子排布所遵循的原理解释D的二价阳离子具有较强的还原性，易被氧化为正三价离子的原因：_______________________________________。（4）E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子，其基态原子的价电子排布式为。解析（1）A元素为N，核外7个电子分别在1s、2s、2p轨道上。（2）B－与C＋的电子层结构都与氩相同，即核外都有18个电子，则B为Cl，C为K。（3）D元素原子失去2个4s电子和1个3d电子后变成＋3价离子，其原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，即26号元素铁。（4）E元素基态原子的M层全充满，说明M层上的3s、3p、3d能级都充满电子，N层没有成对电子，只有一个未成对电子，故电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，价电子排布式为3d104s1，为铜元素。答案（1）（2）s（3）1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2Fe3＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，3d轨道为半充满稳定结构，故Fe2＋容易失去一个电子，被氧化为Fe3＋（4）3d104s1【例2】A、B、C、D、E、F为硫酸铝钾和硫酸铝铵的组成元素，A原子核外只有1种运动状态的电子，B、C元素位于第二周期且原子半径B＞C，D与C同主族，E、F元素的电离数据如下表：元素EF第一电离能/（kJ·mol－1）418.8577.5第二电离能/（kJ·mol－1）30521816.7第三电离能/（kJ·mol－1）44202744.8第四电离能/（kJ·mol－1）587711577请回答下列问题：（1）A在元素周期表中属于区元素。（2）基态E原子的电子排布式为____________________________。（3）D、E、F离子半径大小顺序为___________________________（用离子符号表示）。（4）B、C、D电负性大小顺序为___________________________（用元素符号表示）。（5）参照表中数据，进行判断：Mg原子第一电离能（填“大于”或“小于”）577.5kJ·mol－1。（6）通过上述信息和表中数据分析，为什么E原子失去核外第二个电子所需的能量要远远大于失去第一个电子所需的能量：_______________。解析硫酸铝钾和硫酸铝铵的化学式分别为KAl（SO4）2、NH4Al（SO4）2，二者的组成元素有H、O、N、S、Al、K，需根据题目条件推出A、B、C、D、E、F所对应的元素。A原子核外只有1种运动状态的电子，说明A原子核外只有1个电子，A为H。H、O、N、S、Al、K六种元素中，只有O、N处于第二周期，且N的原子半径大于O，故B为N，C为O。与O元素同主族的应该是S，故D为S。根据E、F元素电离能数据可知，E元素的第一电离能和第二电离能相差很大，第二电离能与第三、四电离能相差不大，说明E原子最外层只有1个电子，故E为K，F为Al。（1）H的原子结构中只有1s上有1个电子，所以H属于s区元素。（2）E为K，其原子核外有19个电子，基态K原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s1或[Ar]4s1。（3）S2－、Al3＋、K＋半径比较时，由于K＋、S2－具有3个电子层，Al3＋只有2个电子层，所以K＋、S2－的半径都大于Al3＋的半径，K＋和S2－具有相同的电子层结构，原子序数越小，半径越大，故S2－的半径大于K＋的半径。（4）元素非金属性越强，其电负性越大，故电负性：O＞N＞S。（5）Mg原子的价电子排布式为3s2，3p处于全空状态，比较稳定，失去3s2上的1个电子比Al原子失去3p1上的1个电子更难，故Mg原子的第一电离能大于577.5kJ·mol－1。答案（1）s（2）1s22s22p63s23p64s1或[Ar]4s1（3）S2－＞K＋＞Al3＋（4）O＞N＞S（5）大于（6）K原子失去一个电子后，K＋已形成稳定结构，此时再失去一个电子很困难◇专题2表示原子组成和结构的常用化学用语（以钠元素和硫元素为例）钠硫备注化学用语元素符号NaS－核素符号NaS表示构成原子的微粒间的关系原子（离子）结构示意图表示原子（离子）的核电荷数和各电子层的电子排布电子式表示原子最外层电子数电子排布式1s22s22p63s1或[Ne]3s11s22s22p63s23p4或[Ne]3s23p4表示原子各能级上的电子排布价电子（外围电子）排布式3s13s23p4表示原子价电子的排布电子排布图表示电子在各原子轨道中的排布及自旋状态元素性质原子半径r（Na）＞r（S）－离子半径r（Na＋）＜r（S2－）－第一电离能I1（Na）＜I1（S）与原子失电子能力有关电负性Na＜S与原子得电子能力有关【例3】下列有关化学用语书写错误的是()A.S2－的核外电子排布式：1s22s22p6B.碳原子的价电子轨道表示式：C.碳-14的原子组成符号：146CD.Cl－的结构示意图：解析S2－的核外电子排布式应为1s22s22p63s23p6，故A项错误。答案A◇专题3元素周期表中的隐含规律元素周期表是元素周期律的具体表现形式，原子半径、化合价、核外电子排布等的周期性变化在元素周期表中都有充分的体现。如果我们进行深入研究，还会发现很多隐含的规律。1.相等规律（1）周期序数＝电子层数。（2）主族元素的最外层电子数＝价电子数＝主族序数＝最高正化合价（F、O除外）。（3）主族非金属元素最低负价绝对值＝8－族序数（H等除外）。2.序差规律同主族相邻元素的原子序数差与主族序数有关，ⅠA～ⅡA族（s区）上下相邻元素的原子序数之差等于上面元素所在周期包含的元素种数，ⅢA～0族（p区）上下相邻元素的原子序数之差等于下面元素所在周期包含的元素种数，如Na和K的原子序数相差8（第三周期含8种元素），Cl和Br的原子序数相差18（第四周期含18种元素）。ⅠA～ⅡA族元素在过渡元素之前，ⅢA～0族元素在过渡元素之后，故该规律可简称为“前差上，后差下”。3.同周期、同主族元素的结构与性质递变规律同周期（从左→右）同主族（从上→下）最外层电子数从1递增到7（第一周期除外）相同金属性逐渐减弱逐渐增强非金属性逐渐增强逐渐减弱主要化合价最高正价从＋1→＋7（O、F除外），非金属元素最低负价＝－（8－族序数）（H等除外）最高正价＝族序数（O、F除外），非金属元素最低负价＝－（8－族序数）（H等除外）原子半径逐渐减小逐渐增大气态氢化物的稳定性逐渐增强逐渐减弱最高价氧化物对应水化物的酸碱性碱性逐渐减弱酸性逐渐增强碱性逐渐增强酸性逐渐减弱第一电离能总体呈增大趋势逐渐减小电负性逐渐增大逐渐减小4.原子结构、元素性质和元素在元素周期表中的位置关系规律【例4】合成氨工艺的一个重要工序是铜洗，其目的是用铜液[醋酸二氨合铜（Ⅰ）、氨水]吸收在生产过程中产生的CO和CO2等气体。铜液吸收CO的反应是放热反应，其反应方程式为：[Cu（NH3）2]Ac＋CO＋NH3[Cu（NH3）3CO]Ac完成下列填空：铜液的组成元素中，短周期元素原子半径从大到小的排列顺序为。其中氮元素原子最外层电子排布的轨道表示式是。通过比较可判断氮、磷两种元素的非金属性强弱。解析铜液的组成元素中属于短周期元素的有C、H、O、N，根据原子半径变化规律可知，原子半径：C＞N＞O＞H。氮元素原子最外层有5个电子，根据核外电子排布的规律可知最外层电子排布的轨道表示式是。比较元素的非金属性强弱，我们可以通过比较元素气态氢化物的稳定性或者元素最高价氧化物的水化物的酸性进行判断。答案C＞N＞O＞HNH3和PH3的稳定性◇专题4元素推断技巧1.元素推断的一般思路2.已知元素原子或离子的核外电子排布推断其单质及化合物的性质核外电子排布――→推知能层数、最外层电子数――→推知周期数、族序数――→推知单质及化合物的性质要注意一些元素原子核外电子排布的特殊性，如前18号元素中：（1）族序数等于周期数的元素：H、Be、Al。（2）族序数等于周期数两倍的元素：C、S。（3）族序数等于周期数三倍的元素：O。（4）周期数等于族序数两倍的元素：Li。（5）周期数等于族序数三倍的元素：Na。3.已知元素的特殊性质推断元素在周期表中的位置元素的特殊性质――→推知元素名称或符号――→推知原子结构――→推知元素在周期表中的位置某些具有特殊性质的元素如下：（1）最高正价与最低负价代数和为零的短周期元素：H、C、Si。（2）最高正价是最低负价绝对值三倍的短周期元素：S。（3）除H外，原子半径最小的主族元素：F。（4）第一电离能最大的主族元素：F；第一电离能最小的主族元素：Cs（放射性元素除外）。（5）电负性最小的主族元素：Cs（0.7）；电负性最大的主族元素：F（4.0）。（6）同主族相邻两种元素的原子序数若具有2倍关系，此两种元素为O和S。4.已知元素的单质或化合物的性质、用途、存在的特殊性推断元素有些单质或化合物的性质、用途、存在等具有特殊性，可作为推断元素的依据：（1）地壳中含量最多的元素或通常氢化物呈液态的元素：O。（2）空气中含量最多的元素或气态氢化物的水溶液呈碱性的元素：N。（3）形成化合物种类最多的元素或形成的某种单质是自然界中硬度最大的物质的元素：C。（4）地壳中含量最多的金属元素或常见氧化物、氢氧化物呈两性的元素：Al。（5）最活泼的非金属元素或无氧酸可腐蚀玻璃的元素或氢化物最稳定的元素：F。（6）最活泼的金属元素或最高价氧化物对应水化物碱性最强的元素：Cs（放射性元素除外）。（7）焰色反应呈黄色的元素：Na。（8）焰色反应呈紫色（透过蓝色钴玻璃）的元素：K。（9）最轻的金属元素：Li。（10）元素的气态氢化物和它的最高价氧化物对应水化物能够化合的元素：N。（11）常温下单质呈液态的非金属元素：Br。【例5】A、B、C、D四种短周期元素，原子序数依次增大，已知A是自然界中含量最多的元素；B、C、D同周期，且B在同周期元素中第一电离能最小；C的第一、二、三电离能分别为738kJ/mol、1451kJ/mol、7733kJ/mol；D在同周期元素中（除稀有气体元素外）第一电离能最大。（1）试推断该四种元素并写出元素符号：A.；B.；C.；D.。（2）写出上述A、B、C三种元素两两组成的所有化合物的化学式___________________________________________________________。（3）写出电解CD2（熔融）的化学反应方程式：_________________________________________________________________________________。解析自然界中含量最多的元素是氧，故A为氧元素。由于A、B、C、D四种元素的原子序数依次增大且B、C、D同周期，故B、C、D位于第三周期；根据第一电离能的递变规律可知，B、D分别为钠元素、氯元素；根据C的电离能数据知，C的最外层电子数为2，故C是镁元素。答案（1）ONaMgCl（2）Na2O、Na2O2、MgO（3）MgCl2（熔融）=====通电Mg＋Cl2↑