【知识点详解】
1. 原子结构与价电子排布
在高考化学复习中,价电子排布是理解元素性质的关键。例如题目中提到的元素X位于第四周期,基态原子价电子排布式中只有1个未成对电子。这涉及到能级填充规则,如洪特规则和泡利不相容原理。根据题目给出的选项,D选项3d94s2不符合规则,因为d轨道最多只能填充10个电子,所以正确的价电子排布应该是3d104s1或3d104s2。
2. 化合物形成与价层电子排布
AB2型化合物的形成通常需要一个元素提供两个价电子,另一个元素接受这两个电子。例如题目中提到的N(2s22p3)和O(2s22p4),可以形成NO2。而B项中,S(3s23p4)和Mg(3s2),只能形成AB型的MgS,不能形成AB2型化合物。
3. 电负性与元素周期性
电负性随原子序数增大而递增的情况在某些元素族中存在,如题目中的④Na、P、Cl,它们在同一主族,从上至下电负性递增。而其他选项中,比如①Na、K、Rb是同一族,电负性随原子序数增大而减小,因为电子层数增加导致核对最外层电子的吸引力减弱。
4. 第一电离能与能级结构
第一电离能是原子失去一个电子所需最小能量,通常情况下,半充满或全充满的能级具有较高的稳定性,从而导致较高的第一电离能。例如,题目中①2s22p2(碳)比②2s22p3(氮)更容易失去电子,因为氮的2p轨道是半充满的,因此第一电离能更大的是②。
5. 元素性质与周期表位置
题目中的X、Y、Z、W是短周期元素,根据描述,可以推测它们在周期表中的位置。如Z为+2价阳离子且电子排布与氖相同,所以Z可能是镁。元素的性质如电负性、第一电离能、单质的反应性等都会受到其在周期表位置的影响。
6. 电负性与化学反应
电负性差值可以预测化合物中的化合价和化学键类型。电负性X>Y意味着X更倾向于吸引电子,所以在形成化合物时,X通常显负价,Y显正价。但第一电离能并不一定随着电负性的增大而增大,这是一个常见的误解。
7. 外围电子排布与能级
氮族元素(ⅤA族)的外围电子排布式通式为ns2np3。Sb是锑元素,P原子的最高能级是3p,该能级有3个轨道。Ag位于第五周期,与Cu同族,价电子排布为4d105s1。Ca的M能层电子排布图涉及4s和3d能级,价层电子由4s2变为4s14p1的变化会产生吸收光谱。
8. 电子排布与能量
电子排布图的能量高低与能级的填充有关,未成对电子数与成对电子数之比反映了元素的不饱和性和化学活性。Si原子的最高能级为3p,轨道形状为哑铃形。
总结:以上知识点涵盖了原子结构的基础知识,包括电子排布、元素周期性、电负性、第一电离能、化合物形成、能级结构和元素性质的周期性变化,这些都是高中化学的重要组成部分,对理解和解决化学问题至关重要。