归纳与整理教案设计（一等奖）

第1讲

原子结构与性质

[考纲要求]

1.能规范书写常见元素(1～36号)原子核外电子的电子排布式和电子排布图。

2.

能运用原子核外电子跃迁等解释某些实际问题。

3.

能用电离能、电负性等解释元素的某些性质。

4.掌握周期表各区、周期、族的原子核外电子排布规律及元素性质的递变规律。

考点一

原子核外电子排布原理

1.能层、能级与原子轨道

(1)能层(n)：在多电子原子中，核外电子的能量是不同的，按照电子的能量差异将其分成不同能层。通常用K、L、M、N……表示，能量依次升高。

(2)能级：同一能层里的电子的能量也可能不同，又将其分成不同的能级，通常用s、p、d、f等表示，同一能层里，各能级的能量按s、p、d、f的顺序升高，即：E(s)

(3)原子轨道：电子云轮廓图给出了电子在核外经常出现的区域。这种电子云轮廓图称为原子轨道。

原子轨道

s p 轨道形状

球形

哑铃形

轨道个数

1 3 特别提醒

第一能层(K)，只有s能级；第二能层(L)，有s、p两种能级，p能级上有三个原子轨道px、py、pz，它们具有相同的能量；第三能层(M)，有s、p、d三种能级。

2.原子核外电子排布的原理

(1)能量最低原理：即：电子尽可能地先占有能量低的轨道，然后进入能量高的轨道，使整个原子的能量处于最低状态。

如图为构造原理示意图，亦即基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序图：

(2)泡利原理

一个原子轨道最多容纳2个电子，并且自旋状态相反。

(3)洪特规则

当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，并且自旋状态相同。

洪特规则特例：当能量相同的原子轨道在全满(p6、d10、f14)、半满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)状态时，体系的能量最低，如：24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1。

3.基态、激发态与光谱

(1)基态原子：处于最低能量的原子。

(2)激发态原子：当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。

(3)原子光谱：不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以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。

深度思考

1.完成下表，理解能层、能级及其最多容纳电子数的关系

能层

符号

能级

最多容纳电子数

一

K 1s 2 2 二

L 2s 2p 2 8 6 3s 2 三

M

3p 6 18 3d 10 4s 2 4p 6 四

N

4d 10 32 4f 14 5s 2 五

O

…

…

…

…

…

…

…

2n2

特别提醒

(1)任一能层的能级总是从s能级开始，而且能级数等于该能层序数；(2)以s、p、d、f……排序的各能级可容纳的最多电子数依次为1、3、5、7……的二倍；(3)构造原理中存在着能级交错现象；(4)我们一定要记住前四周期的能级排布(1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p)。

2.写出下列原子的电子排布式与简化电子排布式

原子

N Cl Ca Fe Cu As 电子排布式

1s22s22p3

1s22s22p63s23p5

1s22s22p63s23p64s2

1s22s22p63s23p63d64s2

1s22s22p63s23p63d104s1

1s22s22p63s23p63d104s24p3

简化电子排布式

[He]2s22p3

[Ne]3s23p5

[Ar]4s2

[Ar]3d64s2

[Ar]3d104s1

[Ar]3d104s24p3

特别提醒

(1)当出现d轨道时，虽然电子按ns，(n－1)d，np顺序填序，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)在书写简化的电子排布式时，并不是所有的都是[X]＋价电子排布式(注：X代表上一周期稀有气体元素符号)。

3.请用核外电子排布的相关规则解释Fe3较Fe2更稳定的原因。

＋＋答案

26Fe价层电子的电子排布式为3d64s2，Fe3价层电子的电子排布式为3d5，Fe2价层＋＋电子的电子排布式为3d6。根据“能量相同的轨道处于全空、全满和半满时能量最低”的原则，3d5处于半满状态，结构更为稳定，所以Fe3较Fe2更为稳定。

＋＋特别提醒

由于能级交错，3d轨道的能量比4s轨道的能量高，排电子时先排4s轨道再排3d轨道，而失电子时，却先失4s轨道上的电子。

“两原理，一规则”的正确理解

(1)原子核外电子排布符合能量最低原理、洪特规则、泡利原理，若违背其一，则电子能量不处于最低状态。

易误警示

在写基态原子的电子排布图时，常出现以下错误：

(2)半充满、全充满状态的原子结构稳定

如ns2、np3、np6

Cr：3d54s1

Mn：3d54s2

Cu：3d104s1

Zn：3d104s2

化学用语的规范使用及意义

为了书写和学术交流的方便，采用国际统一的符号来表示各个元素。

它们有各自不同的侧重点：

(1)结构示意图：能直观地反映核内的质子数和核外的电子层数及各层上的电子数。

(2)核组成式：如16

8O，侧重于表示原子核的结构，它能告诉我们该原子核内的质

子数和核外电子数以及质量数，但不能反映核外电子的排布情况。

(3)电子排布式：能直观地反映核外电子的能层、能级和各能级上的电子数，但

不能表示原子核的情况，也不能表示各个电子的运动状态。

(4)电子排布图：能反映各轨道的能量的高低，各轨道上的电子分布情况及自旋

方向。

(5)价电子排布式：如Fe原子的电子排布式为

1s22s22p63s23p63d64s2，价电子排布式为3d64s2。价电子排布式能反映基态原子的

能层数和参与成键的电子数以及最外层电子数。

考点二

原子结构与元素性质

1.原子结构与周期表的关系

(1)原子结构与周期表的关系(完成下列表格) 每周期第一个元素

周期

能层数

原子序数

二

三

四

五

六

2 3 4 5 6 3 11 19 37 55 基态原子的电子排布式

[He]2s1

[Ne]3s1

[Ar]4s1

[Kr]5s1

[Xe]6s1

原子序数

10 18 36 54 86 每周期最后一个元素

基态原子的电子排布式

1s22s22p6

1s22s22p63s23p6

1s22s22p63s23p63d104s24p6

1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6

1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s26p6

(2)原子构型与族的关系

①对主族元素：主族元素的族序数＝原子的最外层电子数。

②对副族元素：次外层电子数多于8个而少于18个的一些元素，它们除了能失去最外层的电子外，还能失去次外层上的一部分电子。例如元素钪[Ar]3d14s2，总共可以失去三个电子，钪为ⅢB族元素。所以，失去的(或参加反应的)电子总数就等于该元素所在的族序数。除第Ⅷ族元素外，大多数元素所在族的族序数等于(n－1)d＋ns(n为最外层)的电子数。

归纳总结

(1)周期的序号等于能层数。(2)每一周期都是从活泼碱金属开始逐渐过渡到活

泼的非金属，最后以惰性气体结束(第一周期除外)。(3)主族元素所在族的序数等于该元素原子的价电子数，等于最外层电子数。(4)ⅢB～ⅦB族元素原子的价电子数目与族序数相同。

(3)元素周期表的分区

①根据核外电子排布

a.分区

b.各区元素化学性质及原子最外层电子排布特点

分区

元素分布

外围电子排布

元素性质特点

除氢、氦外都是活泼金s区

ⅠA、ⅡA族及He元素

ns12

～属元素；通常是最外层电子参与反应

p区

ⅢA族～ⅦA族、0族(除氦外) ⅢB族～ⅦB族、Ⅷ族(除镧系、锕系外) ⅠB族、ⅡB族

nsnp21～6

通常是最外层电子参与反应

1～2d区

ds区

(n－1)d1～9ns

d轨道可以不同程度地参与化学键的形成

金属元素

(n－1)d10ns12

～f区

镧系、锕系

(n－2)f0～142(n－1)d20～镧系元素化学性质相近，锕系元素化学性质相近

ns

c.若已知元素的外围电子排布，可直接判断该元素在周期表中的位置。如：某元素的外围电子排布为4s24p4，由此可知，该元素位于p区，为第四周期ⅥA族元素。即最大能层为其周期数，最外层电子数为其族序数，但应注意过渡元素(副族与第Ⅷ族)的最大能层为其周期数，外围电子数应为其纵列数而不是其族序数(镧系、锕系除外)。

②根据元素金属性与非金属性可将元素周期表分为金属元素区和非金属元素区(如下图)，处于金属与非金属交界线(又称梯形线)附近的非金属元素具有一定的金属性，又称为半金属或准金属，但不能叫两性非金属。

2.元素周期律

(1)原子半径

能层数：能层数越多，原子半径越大①影响因素

核电荷数：核电荷数越大，原子半径越小

②变化规律

元素周期表中的同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐减小；同主族元素从上到下，原子半径逐渐增大。

(2)电离能

①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要的最低能量，符号：I1，单位：kJ·mol1。

－②规律

a.同周期：第一种元素的第一电离能最小，最后一种元素的第一电离能最大，总体呈现从左至右逐渐增大的变化趋势。

b.同族元素：从上至下第一电离能逐渐减小。

c.同种原子：逐级电离能越来越大(即I1

(3)电负性

①含义：元素的原子在化合物中吸引键合电子能力的标度。元素的电负性越大，表示其原子在化合物中吸引键合电子的能力越强。

②标准：以最活泼的非金属氟的电负性为4.0作为相对标准，计算得出其他元素的电负性(稀有气体未计)。

③变化规律

金属元素的电负性一般小于1.8，非金属元素的电负性一般大于1.8，而位于非金属三角区边界的“类金属”(如锗、锑等)的电负性则在1.8左右。

在元素周期表中，同周期从左至右，元素的电负性逐渐增大，同主族从上至下，元素的电负性逐渐减小。