第一章
突破点一 基态原子的核外电子排布
1.排布规律
能量最低原理
原子核外电子先占有能量最低的原子轨道
泡利原理
每个原子轨道中最多只能容纳2个自旋相反的电子
洪特规则
原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时，电子尽可能分占不同的原子轨道，且自旋平行
说明：能量相同的原子轨道在全充满、半充满和全空状态时，体系能量较低，原子较稳定。
2.表示形式
(1)核外电子排布式，如Cr：1s22s22p63s23p63d54s1，可简化为[Ar]3d54s1。
(2)价层电子排布式：如Fe：3d64s2。
(3)电子排布图又称轨道表示式：如O：
3.基态原子核外电子排布表示方法中的常见误区
(1)在写基态原子的电子排布图时，常出现以下错误：
①(违反能量最低原理)
②
(违反泡利原理)
③(违反洪特规则)
④
(违反洪特规则)
(2)当出现d轨道时，虽然电子按ns、(n－1)d、np的顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把(n－1)d放在ns前，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2正确，Fe：1s22s22p63s23p64s23d6错误。
(3)注意元素电子排布式、简化电子排布式、元素价电子排布式的区别与联系。如Fe的电子排布式：1s22s22p63s23p63d64s2；简化电子排布式：[Ar]3d64s2；价电子排布式：3d64s2。
[真题再现]
1.(2020·全国卷Ⅱ节选)钙钛矿(CaTiO3)型化合物是一类可用于生产太阳能电池、传感器、固体电阻器等的功能材料，回答下列问题：
(1)基态Ti原子的核外电子排布式为____________。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d24s2
解析 (1)钛元素是22号元素，故其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2。
2.(2019·全国卷Ⅲ节选)磷酸亚铁锂(LiFePO4)可用作锂离子电池正极材料，具有热稳定性好、循环性能优良、安全性高等特点，文献报道可采用FeCl3、NH4H2PO4、LiCl和苯胺等作为原料制备。回答下列问题：
(1)在周期表中，与Li的化学性质最相似的邻族元素是________，该元素基态原子核外M层电子的自旋状态________(填“相同”或“相反”)。
答案 (1)Mg 相反
解析 (1)在周期表中存在“对角线”关系的元素化学性质相似，如Li和Mg、Be和Al、B和Si等，所以与Li的化学性质最相似的邻族元素是Mg。Mg元素基态原子核外M层上只有3s轨道上2个自旋状态相反的电子。
3.Li是最轻的固体金属，采用Li作为负极材料的电池具有小而轻、能量密度大等优良性能，得到广泛应用。回答下列问题：
(1)下列Li原子电子排布图表示的状态中，能量最低和最高的分别是________、________(填标号)。
A.
B.
C.
D.
(2)Li＋与H－具有相同的电子构型，r(Li＋)小于r(H－)，原因是________________。
答案 (1)D C (2)Li＋核电荷数较大
解析 (1)根据核外电子排布规律可知Li的基态核外电子排布式为1s22s1，则D中能量最低；C中有2个电子处于2p能级上，能量最高。
(2)由于锂的核电荷数较大，原子核对最外层电子的吸引力较大，因此Li＋的半径小于H－。
4.锌在工业中有重要作用，也是人体必需的微量元素。回答下列问题：
(1)Zn原子核外电子排布式为____________________。
答案 (1)[Ar]3d104s2或1s22s22p63s23p63d104s2
解析 (1)Zn是第30号元素，所以核外电子排布式为[Ar]3d104s2或1s22s22p63s23p63d104s2。
5.钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。回答下列问题：
(1)元素K的焰色反应呈紫红色，其中紫色对应的辐射波长为________nm(填标号)。
A.404.4 B．553.5 C．589.2 D．670.8 E．766.5
(2)基态K原子中，核外电子占据最高能层的符号是________，占据该能层电子的电子云轮廓图形状为________________。
答案 (1)A (2)N 球形
解析 (1)紫色光对应的辐射波长范围是400～430
nm(此数据来源于物理教材人教版选修3－4)。
(2)基态K原子占据K、L、M、N四个能层，其中能量最高的是N能层。N能层上为4s电子，电子云轮廓图形状为球形。
6研究发现，在CO2低压合成甲醇反应(CO2＋3H2===CH3OH＋H2O)中，Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。回答下列问题：
(1)Co基态原子核外电子排布式为________。元素Mn与O中，第一电离能较大的是________，基态原子核外未成对电子数较多的是________。
答案 (1)[Ar]3d74s2 O Mn
解析 (1)Co是27号元素，其基态原子核外电子排布式为[Ar]3d74s2或1s22s22p63s23p63d74s2。元素Mn与O中，由于O是非金属元素而Mn是金属元素，所以O的第一电离能大于Mn的。O基态原子核外电子排布式为1s22s22p4，其核外未成对电子数是2，而Mn基态原子核外电子排布式为[Ar]3d54s2，其核外未成对电子数是5，因此Mn的基态原子核外未成对电子数比O的多。
突破点二 元素金属性、非金属性强弱的比较方法
方法
元素金属性强弱的判断
元素非金属性强弱的判断
在元素周期表中的位置
同周期从左到右元素金属性减弱，同主族从上到下元素金属性增强
同周期从左到右元素非金属性增强，同主族从上到下元素非金属性减弱
第一电离能
第一电离能越小，元素金属性越强(注意同周期ⅡA族与ⅢA族元素例外)
第一电离能越大，元素非金属性越强(注意同周期ⅤA族与ⅥA族元素例外)
电负性
电负性越小，元素金属性越强
电负性越大，元素非金属性越强
其他常用方法
单质与水或酸反应置换出H2的能力；最高价氧化物对应水化物的碱性强弱；金属单质间的置换反应；对应金属阳离子的氧化性强弱等
单质与H2化合的难易程度；最高价氧化物对应水化物的酸性强弱；非金属单质间的置换反应；对应阴离子的还原性强弱等
[真题再现]
7.Goodenough等人因在锂离子电池及钴酸锂、磷酸铁锂等正极材料研究方面的卓越贡献而获得2019年诺贝尔化学奖。回答下列问题：
(2)Li及其周期表中相邻元素的第一电离能(I1)如表所示。I1(Li)>I1(Na)，原因是_______________________________________________________________________________________。
I1(Be)>I1(B)>I1(Li)，原因是_____________________________________。
答案 (2)Na与Li同主族，Na的电子层数更多，原子半径更大，故第一电离能更小 Li，Be和B为同周期元素，同周期元素从左至右，第一电离能呈现增大的趋势；但由于基态Be原子的s能级轨道处于全充满状态，能量更低更稳定，故其第一电离能大于B的
8.氨硼烷(NH3BH3)含氢量高、热稳定性好，是一种具有潜力的固体储氢材料。回答下列问题：
(3)NH3BH3分子中，与N原子相连的H呈正电性(Hδ＋)，与B原子相连的H呈负电性(Hδ－)，电负性大小顺序是________。与NH3BH3原子总数相等的等电子体是________(写分子式)，其熔点比NH3BH3________(填“高”或“低”)，原因是在NH3BH3分子之间，存在________________________，也称“双氢键”。
答案 (3)N＞H＞B CH3CH3 低 Hδ＋与Hδ－的静电引力
解析 (3)NH3BH3分子中，与N原子相连的H呈正电性，说明N的电负性大于H；与B原子相连的H呈负电性，说明H的电负性大于B，因此3种元素电负性由大到小的顺序为N＞H＞B。NH3BH3分子中有8个原子，其价电子总数为14，N和B的价电子数的平均值为4，依据等量代换的原则，可以找到其等电子体为CH3CH3。由于NH3BH3分子属于极性分子，而CH3CH3属于非极性分子，两者相对分子质量接近，但是极性分子的分子间作用力较大，故CH3CH3熔点比NH3BH3低。NH3BH3分子间存在“双氢键”，类比氢键的形成原理，说明其分子间存在Hδ＋与Hδ－的静电引力。
9.在普通铝中加入少量Cu和Mg后，形成一种称为拉维斯相的MgCu2微小晶粒，其分散在Al中可使得铝材的硬度增加、延展性减小，形成所谓“坚铝”，是制造飞机的主要材料。回答下列问题：
(1)下列状态的镁中，电离最外层一个电子所需能量最大的是________(填标号)。
A.[Ne]
B．[Ne]
C.[Ne]
D．[Ne]
答案 (1)A
解析 (1)根据影响电离能大小的因素(有效核电荷数、微粒半径和电子层结构)可知，A中电离最外层一个电子所需能量最大。
10.锌在工业中有重要作用，也是人体必需的微量元素。回答下列问题：
(2)黄铜是人类最早使用的合金之一，主要由Zn和Cu组成，第一电离能I1(Zn)________I1(Cu)(填“大于”或“小于”)。原因是__________________________________________。
答案 (2)大于 Zn核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子
解析 (2)Zn的第一电离能大于Cu的第一电离能，原因是Zn的核外电子排布已经达到了每个能级都是全满的稳定结构，所以失电子比较困难。第一章
微专题1 核外电子排布表示方法的判断与书写
1．核外电子排布式与原子结构示意图、电子排布图的关系
原子结构示意图→电子排布式→轨道表示式逐步细化核外电子的运动状态。
2．核外电子的排布表示方法的常见误区
(1)当出现d轨道时，虽然电子按ns、(n－1)d、np的顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把(n－1)d放在ns前，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2正确，
Fe：1s22s22p63s23p64s23d6错误。
(2)在画基态原子的轨道表示式时，常出现以下错误：
①(违反能量最低原理)；
②(违反泡利原理)；
③(违反洪特规则)；
④(违反洪特规则)；
⑤画轨道表示式时，不能省略空轨道。如C的轨道表示式应为，而不是
。
1．下列说法错误的是( )
A．ns电子的能量可能低于(n－1)p电子的能量
B．6C的电子排布式为1s22s22p，违反了洪特规则
C．电子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原理
D．电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了泡利原理
答案 A
解析 电子的能量与能层、能级有关，ns电子的能量一定高于(n－1)p电子的能量，A错误；根据洪特规则知，2p能级上的两个电子应排在两个不同轨道上，B正确；根据能量最低原理知，电子先排能量低的轨道，后排能量高的轨道，故应先排4s轨道，即电子排布式应为1s22s22p63s23p63d14s2，C正确；根据泡利原理知，3p能级最多容纳6个电子，D正确。
2．已知锰的核电荷数为25，以下是一些同学绘制的基态锰原子核外电子的电子排布图，其中最能准确表示基态锰原子轨道表示式的是( )
A.
B.
C.
D.
答案 D
解析 根据洪特规则，电子排布在同一能级的不同轨道上时优先单独占据一个轨道，且自旋状态相同，A项中未单独占据一个轨道，C项中虽单独占据一个轨道但自旋状态不相同；根据泡利原理，1个原子轨道最多可容纳2个电子且自旋状态相反，B项中的s轨道的自旋状态相同。
3．下列叙述正确的是( )
A．[Ar]3d64s2是基态原子的电子排布式
B．铬原子的电子排布式是1s22s22p63s23p64s13d5
C．铜原子的价电子排布式是3d94s2
D．氮原子的轨道表示式是
答案 A
4．(1)基态Fe原子价层电子轨道表示式为_____________________________________。
(2)Zn原子核外电子排布式为_________________________________________________。
(3)Fe2＋基态核外电子排布式为__________________。
答案 (1)
(2)1s22s22p63s23p63d104s2(或[Ar]3d104s2)
(3)1s22s22p63s23p63d6(或[Ar]3d6)
解析 (1)基态铁原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，因此价层电子排布图为。(2)锌的核外有30个电子，因此其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，也可写作[Ar]3d104s2。
(3)铁原子核外有26个电子，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，失去2个电子后，Fe2＋基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6，也可写作[Ar]3d6。
5．(1)下列原子或离子的电子排布式或轨道表示式正确的是________(填序号，下同)，违反能量最低原理的是________，违反洪特规则的是________，违反泡利不相容原理的是________。
①K＋：1s22s22p63s23p6
②F：1s22s23p5
③P：
④Cr：1s22s22p63s23p63d44s2
⑤Fe2＋：1s22s22p63s23p63d6
⑥Mg：1s22s22p63s2
⑦O：
(2)离子M2＋的3d轨道中有5个电子，则M原子的最外层电子数和未成对电子数分别为______和______。
(3)F元素的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋2，则n＝________；原子中能量最高的是________电子，核外电子的轨道表示式为________。
答案 (1)①⑤⑥ ② ③④ ⑦ (2)2 5 (3)2 2p
解析 (1)根据核外电子排布规律判断，②的错误在于电子排完2s轨道后应排能量较低的2p轨道而不是3p轨道，正确的电子排布式应为1s22s22p5。③没有遵循洪特规则，3p轨道上正确的轨道表示式应为。④忽略了能量相同的原子轨道上电子排布为半充满状态时，体系的能量较低，原子较稳定，正确的电子排布式应为1s22s22p63s23p63d54s1。⑦违反泡利不相容原理，正确的轨道表示式应为。
(2)离子M2＋的3d轨道中有5个电子，则M为锰元素，最外层电子数和未成对电子数分别为2和5。
