归纳与整理教学实录与评析

选修3第一章

原子结构与性质归纳整理

教案 宜良县第一中学

韩刚亮

一、核外电子的运动状态

电子云与原子轨道

电子云形象地表示了电子在核外某处单位微体积内出现的概率

二、能层与能级

1.能层与能级的组成

能层

符号

一

K 二

L 三

M 四

N 五

O

多电子原子中，同一能层的电子，能量也可能不同，还可以把它们分成能级，就好比能层是楼层，能级是楼梯的阶梯

能级

原子轨道数

最多电子数

s 1 2 p 3 6 d 5 10 f 7 14 …

…

…

能层

符号

能级

轨道数

最多电子数

能层电子数

一

K 1s 1 2 2 2s 1 2 8 二

L 2p 3 6 3s 1 2 三

M 3p 3 6 18 3d 5 10 4s 1 2 4p 3 6 32 四

N 4d 5 10 4f 7 14 5s 1 2 五

O 5p 3 6

…

…

…

能级数等于该能层序数：第一能层只有1个能级（1s），第二能层有两个能级（2s和2p），依次类推

2.原子轨道能级图

①s能级的原子轨道是球形对称的（原子核位于球心），能层序数n越大，原子轨道半径越大

S能级的原子轨道图

②P能级的原子轨道是纺锤形的,每个P能级有3个原子轨道,它们相互垂直,分别以Px,Py,Pz表示

P能级的原子轨道图

3.能量大小关系

①不同能层中同一能级，能层序数越大能量越高 如：

E(1s)

②同一能层中，各能级之间的能量大小关系是s

第四能层中E(4s)

三、基态原子核外电子排布的表示

1.基态原子：处于最低能量的原子

激发态原子：基态原子的电子吸收能量后，电子跃迁到较高能级

电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时会释放能量，光（辐射）是电子释放能量的重要形式之一

日常生活中看见的许多可见光，如灯光、霓虹灯光、激光、焰火等都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关

2.光谱与光谱分析

光谱：不同元素的原子发生跃迁时会吸收或放出不同的光，用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱

光谱分析：利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素

3.核外电子排布依据

①能量最低原理：多电子原子在基态时，核外电子总是尽可能分布到能量最低的原子轨道

②泡利原理：每个原子轨道里最多只能容纳2个电子，而且自旋方向相反（用“↓↑”表示）

③洪特规则：当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同

4.表示形式

①电子排布式--数字在能级符号右上角表明该能级上排布的电子数

如K：1s22s22p63s23p64s1

②轨道表示法--方框代表原子轨道，箭头代表电子

如：

注意：原子轨道在全满（如p6和d10）、半满（如p3和d5）和全空（如p0和d0）状态时，体系的能量较低

如Cr：1s22s22p63s23p63d44s2（×） 1s22s22p63s23p63d54s1（√）

Cu：1s22s22p63s23p63d94s2（×） 1s22s22p63s23p63d104s1（√）

eg：写出S、Ca、25Mn、26Fe、32Ge的电子排布式

四、原子结构与元素的性质

1.电离能及其变化规律

第一电离能：气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需的最低能量

第二电离能：从一价气态基态正离子中再失去一个电子所需要的能量

同一元素的第二电离能大于第一电离能

变化规律：①第一电离能越大，金属活动性越小；稀有气体的第一电离能最大

②同周期元素从左到右，第一电离能总的趋势是逐渐增大，但某些元素（如Be、Mg、N、P等）的第一电离能比右边相邻元素的第一电离能高些，因为它们的外层电子达到了全满或半满的稳定状态

③同主族元素自上而下第一电离能依次减小

意义：电离能是衡量气态原子失去电子难易的物理量。元素的电离能越小，表示气态时越容易失去电子，即元素在气态时的金属性越强

2.电负性

键合电子：原子中用于形成化学键的电子

电负性：描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小 相对值，无单位

电负性的大小可以判断元素金属性和非金属性强弱

变化规律

①同一周期，主族元素的电负性从左到右逐渐增大，表明其吸引电子的能力逐渐增强

②同一主族，元素的电负性从上到下呈现减小趋势，表明其吸引电子的能力逐渐减弱

意义：①电负性越大，元素的非金属性越强，电负性越小，元素的非金属性越弱，金属性越强

②电负性相差很大的元素化合通常形成离子键；电负性相差不大的两种非金属元素化合，通常形成共价键

习题精选

1.下列有关电子云的叙述中，正确的是（ ）

A.电子云形象地表示了电子在核外某处单位微体积内出现的概率

B.电子云直观地表示了核外电子的数目

C.1s电子云界面图是一个球面，在这个球面以外，电子出现的概率为零

D.电子云是电子绕核运动形成了一团带负电荷的云雾

2.若某基态原子的外围电子排布为4d15s2，则下列说法正确的是（ ）

A.该元素基态原子中共有3个电子

B.该元素原子核外有5个电子层

C.该元素原子最外层共有3个电子

D.该元素原子M能层共有8个电子

3.下列关于能层、能级和原子轨道的说法正确的是（ ）

A.各能层含有的能级数等于能层序数减1 B.各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束

C.各能层所含有的电子数一定是该能层序数平方的2倍

D.各能级的原子轨道数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7

4.图中所发生的现象与电子的跃迁无关的是（ ）

5.下列各原子或离子的电子排布式错误的是（ ）

A.Ca2+：1s22s22p63s23p6

B.O：1s22s22p6

C.P：1s22s22p63s23p3

D.Br：1s22s22p63s23p63d104s24p5

6.下列关于价电子构型3s23p4的描述正确的是（ ）

A.它的元素符号为O B.它的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4

C.它的氢化物的电子式为D.其电子排布图为

7.下列说法中正确的是（ ）

A.电子云通常是用小黑点来表示电子的多少

B.能量高的电子在离核近的区域运动，能量低的电子在离核远的区域运动

C.处于最低能量的原子叫基态原子

D.电子仅在激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱

8.元素性质发生周期性变化的根本原因是（ ）

A.元素的原子半径发生周期性变化

B.元素的金属性、非金属性发生周期性变化

C.元素原子的核外电子排布发生周期性变化

D.元素的电负性发生周期性变化

9.随原子序数的递增，元素电负性逐渐增大，但原子半径逐渐减小的是（ ）

A.Na K Rb

B.N P As C.O S Cl D.Si P Cl

10.下列各组元素性质递变情况错误的是（ ）

A.Li、Be、B原子最外层电子数依次增多

B.P、S、Cl元素最高正化合价依次升高

C.N、O、F原子半径依次增大

D.Na、K、Rb的金属性依次增强

11.镭是元素周期表中第七周期的ⅡA族元素。下面关于镭的性质的描述中不正确的是（ ）

A.在化合物中呈+2价 B.单质使水分解，放出氢气

C.氢氧化物呈两性 D.碳酸盐难溶于水

12.下列各组粒子，半径大小比较中错误的是（ ）

A.K>Na>Li B.Na+>Mg2+>Al3+

C.Mg2+>Na+>F- D.Br->Cl->F-

13.下列说法正确的是（ ）

A.第3周期所含的元素中钠的第一电离能最小

B.铝的第一电离能比镁的第一电离能大

C.在所有元素中，氟的电离能最大

D.钾的第一电离能比镁的第一电离能大

14.下列依据不能用来比较元素的非金属性强弱的是（ ）

A.元素最高价氧化物对应水化物的酸性

B.1 mol单质在发生反应时得电子的多少

C.元素气态氢化物的稳定性

D.元素电负性的大小

15.X和Y是原子序数大于4的短周期元素，Xm+和Yn-两种离子的核外电子排布相同，下列说法正确的是（ ）

A.X的原子半径比Y小 B.X和Y的核电核数之差为m-n C.电负性X>Y D.第一电离能X

16.已知短周期元素的离子aA2+、bB+、cC3-、dD-具有相同的电子层结构，则下列叙述正确的是（ ）

A.原子半径：A>B>C>D B.原子序数：d>c>b>a C.离子半径：C3->D->B+>A2+

D.元素的第一电离能：A>B>D>C

17.几种短周期元素的原子半径及主要化合价如下表：

元素代号

原子半径/pm 主要化合价

X 160 ＋2 Y 143 ＋3 Z 70 ＋5、＋3、－3 W 66 －2 下列叙述正确的是（ ）

A.X、Y元素的金属性X

C.Y的最高价氧化物对应的水化物能溶于稀氨水

D.一定条件下，W单质可以将Z的氢化物生成ZW

18.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，其元素符号为 （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元素的离子结构示意图为 ，C的元素原子有 个能层， 个能级， 个原子轨道

（3）D元素的正三价离子的3d能级为半充满，D的元素符号为 ，其基态原子的电子排布式为 （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，E的元素符号为 ，其基态原子的简化电子排布式为

19.如图是s能级和p能级的原子轨道图，试回答下列问题：

（1）s电子的原子轨道呈 形，每个s能级有 个原子轨道；p电子的原子轨道呈 形，每个p能级有 个原子轨道

（2）元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn+1，原子中能量最高的是 电子，其电子云在空间有 种方向；元素X的名称是 ，它的氢化物的电子式是 。若元素X的原子最外层电子排布式为nsn-1npn+1，那么X的元素符号为 ，原子的电子排布图为

20.X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的四种常见元素，其相关信息如下表：

元素

X Y Z W 相关信息

X的基态原子核外3个能级上有电子，且每个能级上的电子数相等

M层上有2对成对电子

Z和Y同周期，Z的电负性大于Y W的一种核素的质量数为63，中子数为34 （1）元素X的一种同位素可测定文物年代，这种同位素的符号是 （2）元素Y位于元素周期表第 周期第 族

（3）元素Z的原子最外层共有 种不同运动状态的电子

（4）W的基态原子核外电子排布式是 （5）元素Y与元素Z相比，非金属性较强的是 (用元素符号表示)，下列表述中能证明这一事实的是 a.常温下，Y的单质与Z的单质状态不同

b.等物质的量浓度的氢化物水溶液的酸性不同

c.Z的电负性大于Y d.Z的氢化物比Y的氢化物稳定

e.在反应中，Y原子得电子数比Z原子得电子数多

f.Z元素最高价氧化物对应水化物的酸性比Y元素最高价氧化物对应水化物的酸性强