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选择性必修2 《物质结构与性质》
本书为人教版、版次为2022年7月第3次印刷
第一章 原子结构与性质
1.P10
“值得注意的是，构造原理告诉我们，随核电荷数递增，电子并不总是填满一个能层后再开始填入下一个能层的。电子是按3p→4s→3d的顺序而不是按3p→3d→4s的顺序填充的，这种现象被称为能级交错。应当指出，构造原理呈现的能级交错源于光谱学事实，即钾和钙的光谱证实它们的最外层电子是4s'和4s ，是经验的，而不是任何理论推导的结果。构造原理是一个思维模型，是个假想过程。还应指出，在得出构造原理之前，由原子光谱得知有些过渡金属元素基态原子的电子排布，如Cr和Cu的最后两个能级的电子排布分别为3d 4s'和3d' 4s'，但它们不符合构造原理，可见构造原理是被理想化了的。理想化是许多科学原理的共同点，如理想气体(忽略了分子体积和相互作用)、大多数矿物的理想化学式(忽略了掺杂离子)……理想化常常是建立模型所必需的。”
这其中提到了“光谱学事实”，它是“构造原理”中“能级交错现象”的强有力证据，也谈到了没有严格遵循“构造原理”的特例，还强调了“理想化”是许多科学原理的共同点，“理想化”也常常是建立模型所必需的。
真题链接（2023·北京·高考真题）硫代硫酸盐是一类具有应用前景的浸金试剂。硫代硫酸根可看作是中的一个原子被原子取代的产物。
(1)基态原子价层电子排布式是 。
【答案】
（2023·浙江·高考真题）氮的化合物种类繁多，应用广泛。基态N原子的价层电子排布式是 。
【答案】2s22p3
（2022·全国·高考真题）氟原子激发态的电子排布式有 ，其中能量较高的是 。(填标号)a. b. c. d.
【答案】 ad d
2.P15电子排布的轨道表示式
轨道表示式(又称电子排布图)是表述电子排布的一种图式，如氢和氧的基态原子的轨道表示式如下：
在轨道表示式中，用方框(也可用圆圈)表示原子轨道，能量相同的原子轨道(简并轨道)的方框相连，箭头表示一种自旋状态的电子，“↑↓”称电子对，“↑”或“↓”称单电子(或称未成对电子)。箭头同向的单电子称自旋平行，如基态氧原子有2个自旋平行的2p电子。通常应在方框下方或上方标记能级符号。有时画出的能级上下错落，以表达能量高低不同。”
“轨道表示式”也叫“电子排布图”；考查原子的核外电子空间运动状态有多少种其实就是考查核外电子所占据的原子轨道数目，这是一个热点考查。
真题链接（2022·全国·高考真题）基态F原子的价电子排布图(轨道表示式)为 。
【答案】
（2021·重庆·高考真题）基态 N原子的电子排布图为 。
【答案】(1) O
3.P16
“整个原子的能量由核电荷数、电子数和电子状态三个因素共同决定，相邻能级能量相差很大时，电子填入能量低的能级即可使整个原子能量最低(如所有主族元素的基态原子);而当相邻能级能量相差不太大时，有1～2个电子占据能量稍高的能级可能反而降低了电子排斥能而使整个原子能量最低(如所有副族元素的基态原子)。
总之，基态原子的核外电子排布遵循泡利原理、洪特规则和能量最低原理。”
这段文字几乎完美诠释了为什么有一些原子的核外电子排布不是严格地遵循构造原理。因为这样的排布可以使整个原子的能量更低更稳定，所以二者并不矛盾，而是和谐统一的，这些理论恰好互相补充，使得“原子核外电子排布”的理论体系更加完整，也更完善。
真题链接（2021·福建·高考真题）基态C原子的成对电子数与未成对电子数之比为 。
【答案】2∶1
（2021·全国·高考真题）对于基态Cr原子，下列叙述正确的是 (填标号)。
A．轨道处于半充满时体系总能量低，核外电子排布应为
B．4s轨道上电子能量较高，总是在比3s轨道上电子离核更远的地方运动
电负性比钾高，原子对键合电子的吸引力比钾大
【答案】 AC
5.P18【科学史话】
三张有重要历史意义的周期表
教材中把“三张有重要历史意义的周期表”正式展示出来，这提醒我们要关注各种新型的周期表，就算以后考查了各种新型的周期表也不足为奇。无论是考查哪种周期表，其实都有内在规律，我们只要发现它的规律并运用，做题并不困难。
6.P22
“对角线原则”的内容有所增加，这三种组合是考查的热点，要引起关注。
7.P23
图1-22元素的第一电离能周期性
这是一些常见元素的第一电离能图，此图十分重要，考查方式也非常地灵活，可以同周期的比较，也可以同族的比较，甚至可以直接指定元素去比较。所以建议要将这个表的方方面面分析透彻，可以引导学生从不同的角度看问题，自己总结结论。
真题链接（2023·北京·高考真题）硫代硫酸盐是一类具有应用前景的浸金试剂。硫代硫酸根可看作是中的一个原子被原子取代的产物。
比较原子和原子的第一电离能大小，从原子结构的角度说明理由： 。
【答案】，氧原子半径小，原子核对最外层电子的吸引力大，不易失去一个电子
（2023·浙江·高考真题）硅材料在生活中占有重要地位。请回答：
由硅原子核形成的三种微粒，电子排布式分别为：①、②、③，有关这些微粒的叙述，正确的是___________。
A．微粒半径：③>①>②
B．电子排布属于基态原子(或离子)的是：①②
C．电离一个电子所需最低能量：①>②>③
D．得电子能力：①>②
【答案】AB
8.P25
此表格也十分重要，考查形式也很多样化。例如，B2H6中氢的电负性大于硼，所以氢显-1，故可推知该物质还原性应该很强。
真题链接1.（2023·全国·高考真题）中国第一辆火星车“祝融号”成功登陆火星。探测发现火星上存在大量橄榄石矿物()。回答下列问题：
橄榄石中，各元素电负性大小顺序为 ，铁的化合价为 。
【答案】 O＞Si＞Fe＞Mg +2
（2021·重庆·高考真题）ATP 的分子式为C10H16N5O13P3，其中电负性最大的元素是
【答案】 O
9.P27 稀有气体及其化合物的发现
1868年，天文学家洛克耶(J. N.Lockyer，1836—1920)和杨森(P.C.Janssen，1824—1907)在太阳光谱中发现了一种新元素，定名为氮(Helium)。20多年后，英国化学家拉姆齐(W.Ramsay,1852—1916)在研究钇铀矿时发现了一种神秘的气体。他研究了这种气体的光谱，疑为氦，求助于光谱学家克鲁克斯，证实这种气体就是氮。这样氮在地球上也被发现。
1892年，英国物理学家瑞利(L.Rayleigh，1842—1919)在《自然》杂志上发表了一篇文章，说他在测定氮气的密度时，发现用氨气分解得到的氮气的密度为1.2508g/L，比从空气中分离出来的氮气的密度1.2572g/L小了一丁点儿!他没有放过这一丁点儿的差别，认为定有缘故，却又找不到答案。英国化学家拉姆齐读了这篇文章，提出一种假设：从氨气分解得到的氮气是纯净的，而空气里可能含有一种比氮气的密度更大的气体，因而源自空气的氮气不纯，测得的密度较大。
这两位科学家决定合作，通过实验解开这个迷。他们从文献里读到卡文迪许(H.Cavendish,1731—1810)分离空气组分气体的方法，仔细除去空气里的氧气、氮气、二氧化碳和水蒸气，发现残留了一种未1知气体。这种未知气体的体积仅占空气的。拉姆齐观察了这种未知气体的光谱，发现谱图里有不属于任何已知元素的橙、绿色两条谱线，认定是一种新的化学元素，随即和瑞利将它命名为氩(Argon)。从1868年发现氦算起，到1923年发现氡，前前后后几经曲折，历时半个多世纪，稀有气体的整个家族成员才被全部确认。2006年，第七周期最后一种元素被人工合成(仅探测到4个原子),后定名为Oganesson,元素符号为0g,中文名称为氮。理论预测该元素在常温常压下呈固态，难说是否属于稀有气体，但其归属和命名仍按稀有气体论。
1898年，拉姆齐与人合作又在液态空气中发现了三种新元素，分别命名为氪(Krypton)、氖(Neon)、氙(Xenon)。1900年，发现放射性元素镭发生衰变释放的气体也是一种新元素，到1923年被最后定名为氡(Radon)。
自从发现稀有气体后，人们在很长时间里没有发现稀有气体的化合物。而且，它们的单质都是单原子分子的气体，被认为化学性质是惰性的，因而长期以来稀有气体一直被称为惰性气体。20世纪初，形成了原子核外电子排布的知识后，得知稀有气体原子的最外层电子数都为8，于是，就形成一种理论观念：任何原子，只要最外层电子数达到8，就变成稳定状态，称为惰性气体稳定结构。这个观念统治了化学近半个世纪。然而，1962年发生了重要转折，有一位名叫巴特利特(N.Bartlett)的青年化学家合成了氙的第一个化合物(如图1-27左)，不久，在三个不同实验室里又分别合成了XeF 、XeF 和XeF 三种简单化合物。人们终于发现，惰性气体不惰，遂改称稀有气体。迄今为止，已经发现的稀有气体化合物已达上百种，所有稀有气体都能形成化合物；除跟氟外，跟氢、氧、氮、碳、氯、磷……都能形成化学键。
读了这段科学史话，你有什么感想
图1-27稀有气体化合物
“惰性气体不惰，遂改称稀有气体”，新教材的“科学史话”讲清了这一更改的由来，如果创造条件，稀有气体也能形成很多种化合物，近年来，对于稀有气体的考查频率在增大，应引起关注。
真题链接（2021·山东·高考真题）(3)Xe是第五周期的稀有气体元素，与F形成的XeF2室温下易升华。XeF2中心原子的价层电子对数为 ，下列对XeF2中心原子杂化方式推断合理的是 (填标号)。
A．sp B．sp2 C．sp3 D．sp3d
(4)XeF2晶体属四方晶系，晶胞参数如图所示，晶胞棱边夹角均为90°，该晶胞中有 个XeF2分子。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称为原子的分数坐标，如A点原子的分数坐标为(，，)。已知Xe—F键长为rpm，则B点原子的分数坐标为 ；晶胞中A、B间距离d= pm。
【答案】 5 D 2 (0，0，) pm
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第一章 原子结构与性质
1.P10
“值得注意的是，构造原理告诉我们，随核电荷数递增，电子并不总是填满一个能层后再开始填入下一个能层的。电子是按3p→4s→3d的顺序而不是按3p→3d→4s的顺序填充的，这种现象被称为能级交错。应当指出，构造原理呈现的能级交错源于光谱学事实，即钾和钙的光谱证实它们的最外层电子是4s'和4s ，是经验的，而不是任何理论推导的结果。构造原理是一个思维模型，是个假想过程。还应指出，在得出构造原理之前，由原子光谱得知有些过渡金属元素基态原子的电子排布，如Cr和Cu的最后两个能级的电子排布分别为3d 4s'和3d' 4s'，但它们不符合构造原理，可见构造原理是被理想化了的。理想化是许多科学原理的共同点，如理想气体(忽略了分子体积和相互作用)、大多数矿物的理想化学式(忽略了掺杂离子)……理想化常常是建立模型所必需的。”
这其中提到了“光谱学事实”，它是“构造原理”中“能级交错现象”的强有力证据，也谈到了没有严格遵循“构造原理”的特例，还强调了“理想化”是许多科学原理的共同点，“理想化”也常常是建立模型所必需的。
真题链接（2023·北京·高考真题）硫代硫酸盐是一类具有应用前景的浸金试剂。硫代硫酸根可看作是中的一个原子被原子取代的产物。
(1)基态原子价层电子排布式是 。
（2023·浙江·高考真题）氮的化合物种类繁多，应用广泛。基态N原子的价层电子排布式是 。
（2022·全国·高考真题）氟原子激发态的电子排布式有 ，其中能量较高的是 。(填标号)a. b. c. d.
2.P15电子排布的轨道表示式
轨道表示式(又称电子排布图)是表述电子排布的一种图式，如氢和氧的基态原子的轨道表示式如下：
在轨道表示式中，用方框(也可用圆圈)表示原子轨道，能量相同的原子轨道(简并轨道)的方框相连，箭头表示一种自旋状态的电子，“↑↓”称电子对，“↑”或“↓”称单电子(或称未成对电子)。箭头同向的单电子称自旋平行，如基态氧原子有2个自旋平行的2p电子。通常应在方框下方或上方标记能级符号。有时画出的能级上下错落，以表达能量高低不同。”
“轨道表示式”也叫“电子排布图”；考查原子的核外电子空间运动状态有多少种其实就是考查核外电子所占据的原子轨道数目，这是一个热点考查。
真题链接（2022·全国·高考真题）基态F原子的价电子排布图(轨道表示式)为 。
（2021·重庆·高考真题）基态 N原子的电子排布图为 。
3.P16
“整个原子的能量由核电荷数、电子数和电子状态三个因素共同决定，相邻能级能量相差很大时，电子填入能量低的能级即可使整个原子能量最低(如所有主族元素的基态原子);而当相邻能级能量相差不太大时，有1～2个电子占据能量稍高的能级可能反而降低了电子排斥能而使整个原子能量最低(如所有副族元素的基态原子)。
总之，基态原子的核外电子排布遵循泡利原理、洪特规则和能量最低原理。”
这段文字几乎完美诠释了为什么有一些原子的核外电子排布不是严格地遵循构造原理。因为这样的排布可以使整个原子的能量更低更稳定，所以二者并不矛盾，而是和谐统一的，这些理论恰好互相补充，使得“原子核外电子排布”的理论体系更加完整，也更完善。
真题链接（2021·福建·高考真题）基态C原子的成对电子数与未成对电子数之比为 。
【答案】2∶1
（2021·全国·高考真题）对于基态Cr原子，下列叙述正确的是 (填标号)。
A．轨道处于半充满时体系总能量低，核外电子排布应为
B．4s轨道上电子能量较高，总是在比3s轨道上电子离核更远的地方运动
电负性比钾高，原子对键合电子的吸引力比钾大
5.P18【科学史话】
三张有重要历史意义的周期表
教材中把“三张有重要历史意义的周期表”正式展示出来，这提醒我们要关注各种新型的周期表，就算以后考查了各种新型的周期表也不足为奇。无论是考查哪种周期表，其实都有内在规律，我们只要发现它的规律并运用，做题并不困难。
6.P22
“对角线原则”的内容有所增加，这三种组合是考查的热点，要引起关注。
7.P23
图1-22元素的第一电离能周期性
这是一些常见元素的第一电离能图，此图十分重要，考查方式也非常地灵活，可以同周期的比较，也可以同族的比较，甚至可以直接指定元素去比较。所以建议要将这个表的方方面面分析透彻，可以引导学生从不同的角度看问题，自己总结结论。
真题链接（2023·北京·高考真题）硫代硫酸盐是一类具有应用前景的浸金试剂。硫代硫酸根可看作是中的一个原子被原子取代的产物。
比较原子和原子的第一电离能大小，从原子结构的角度说明理由： 。
（2023·浙江·高考真题）硅材料在生活中占有重要地位。请回答：
由硅原子核形成的三种微粒，电子排布式分别为：①、②、③，有关这些微粒的叙述，正确的是___________。
A．微粒半径：③>①>②
B．电子排布属于基态原子(或离子)的是：①②
C．电离一个电子所需最低能量：①>②>③
D．得电子能力：①>②
8.P25
此表格也十分重要，考查形式也很多样化。例如，B2H6中氢的电负性大于硼，所以氢显-1，故可推知该物质还原性应该很强。
真题链接1.（2023·全国·高考真题）中国第一辆火星车“祝融号”成功登陆火星。探测发现火星上存在大量橄榄石矿物()。回答下列问题：
橄榄石中，各元素电负性大小顺序为 ，铁的化合价为 。
（2021·重庆·高考真题）ATP 的分子式为C10H16N5O13P3，其中电负性最大的元素是
9.P27 稀有气体及其化合物的发现
1868年，天文学家洛克耶(J. N.Lockyer，1836—1920)和杨森(P.C.Janssen，1824—1907)在太阳光谱中发现了一种新元素，定名为氮(Helium)。20多年后，英国化学家拉姆齐(W.Ramsay,1852—1916)在研究钇铀矿时发现了一种神秘的气体。他研究了这种气体的光谱，疑为氦，求助于光谱学家克鲁克斯，证实这种气体就是氮。这样氮在地球上也被发现。
1892年，英国物理学家瑞利(L.Rayleigh，1842—1919)在《自然》杂志上发表了一篇文章，说他在测定氮气的密度时，发现用氨气分解得到的氮气的密度为1.2508g/L，比从空气中分离出来的氮气的密度1.2572g/L小了一丁点儿!他没有放过这一丁点儿的差别，认为定有缘故，却又找不到答案。英国化学家拉姆齐读了这篇文章，提出一种假设：从氨气分解得到的氮气是纯净的，而空气里可能含有一种比氮气的密度更大的气体，因而源自空气的氮气不纯，测得的密度较大。
这两位科学家决定合作，通过实验解开这个迷。他们从文献里读到卡文迪许(H.Cavendish,1731—1810)分离空气组分气体的方法，仔细除去空气里的氧气、氮气、二氧化碳和水蒸气，发现残留了一种未1知气体。这种未知气体的体积仅占空气的。拉姆齐观察了这种未知气体的光谱，发现谱图里有不属于任何已知元素的橙、绿色两条谱线，认定是一种新的化学元素，随即和瑞利将它命名为氩(Argon)。从1868年发现氦算起，到1923年发现氡，前前后后几经曲折，历时半个多世纪，稀有气体的整个家族成员才被全部确认。2006年，第七周期最后一种元素被人工合成(仅探测到4个原子),后定名为Oganesson,元素符号为0g,中文名称为氮。理论预测该元素在常温常压下呈固态，难说是否属于稀有气体，但其归属和命名仍按稀有气体论。
1898年，拉姆齐与人合作又在液态空气中发现了三种新元素，分别命名为氪(Krypton)、氖(Neon)、氙(Xenon)。1900年，发现放射性元素镭发生衰变释放的气体也是一种新元素，到1923年被最后定名为氡(Radon)。
自从发现稀有气体后，人们在很长时间里没有发现稀有气体的化合物。而且，它们的单质都是单原子分子的气体，被认为化学性质是惰性的，因而长期以来稀有气体一直被称为惰性气体。20世纪初，形成了原子核外电子排布的知识后，得知稀有气体原子的最外层电子数都为8，于是，就形成一种理论观念：任何原子，只要最外层电子数达到8，就变成稳定状态，称为惰性气体稳定结构。这个观念统治了化学近半个世纪。然而，1962年发生了重要转折，有一位名叫巴特利特(N.Bartlett)的青年化学家合成了氙的第一个化合物(如图1-27左)，不久，在三个不同实验室里又分别合成了XeF 、XeF 和XeF 三种简单化合物。人们终于发现，惰性气体不惰，遂改称稀有气体。迄今为止，已经发现的稀有气体化合物已达上百种，所有稀有气体都能形成化合物；除跟氟外，跟氢、氧、氮、碳、氯、磷……都能形成化学键。
读了这段科学史话，你有什么感想
图1-27稀有气体化合物
“惰性气体不惰，遂改称稀有气体”，新教材的“科学史话”讲清了这一更改的由来，如果创造条件，稀有气体也能形成很多种化合物，近年来，对于稀有气体的考查频率在增大，应引起关注。
真题链接（2021·山东·高考真题）(3)Xe是第五周期的稀有气体元素，与F形成的XeF2室温下易升华。XeF2中心原子的价层电子对数为 ，下列对XeF2中心原子杂化方式推断合理的是 (填标号)。
A．sp B．sp2 C．sp3 D．sp3d
(4)XeF2晶体属四方晶系，晶胞参数如图所示，晶胞棱边夹角均为90°，该晶胞中有 个XeF2分子。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称为原子的分数坐标，如A点原子的分数坐标为(，，)。已知Xe—F键长为rpm，则B点原子的分数坐标为 ；晶胞中A、B间距离d= pm。
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