复习题教学设计第一课时

原子结构与性质（章末复习）

【教学目的】

整理有关原子结构与性质的基础知识，提升对相关知识的理解与应用能力。

【教学重点】

1.能量构造原理

2.元素周期律及其应用

【教学过程】

一、开天辟地——原子的诞生

现代大爆炸宇宙学理论认为，我们所在的宇宙诞生于一次大爆炸。大爆炸后约两小时，诞生了大量的

、少量的

以及极少量的锂。其后，经过或长或短的发展过程，

氢、氦等发生原子核的熔合反应，分期分批地合成其他元素。

核外电子排布的一般规律

(1)核外电子总是尽量先排布在能量较低的电子层，然后由里向外，依次排布在能量逐步升高的电子层(能量最低原理)。

(2)原子核外各电子层最多容纳

个电子。

(3)原于最外层电子数目不能超过

个(K层为最外层时不能超过2个电

子)。

(4)次外层电子数目不能超过

个(K层为次外层时不能超过2个)，倒数第三层电子数目不能超过

个。

说明：以上规律是互相联系的，不能孤立地理解。例如；当M层是最外层时，最多可排8个电子；当M层不是最外层时，最多可排18个电子

二、能层与能级

多电子原子的核外电子的能量是不同的，由内而外可以分为：

第一、二、三、四、五、六、七……能层

符号表示

K、

L、

M、

N、

O、

P、

Q……

能量由低到高

，原子核外每一层所能容纳的最多电子数如下：

能

层

一

二

三

四

五

六

七

……

符

号

……

1

最多电子数

……

即每层所容纳的最多电子数是：2n2(n：能层的序数) 但是同一个能层的电子，能量也可能不同，还可以把它们分成能级(S、P、d、F)，

能级的符号和所能容纳的最多电子数如下：

能

层

K

L

M

N

O

……

能

级

[来源:学&科&网] 最多电子数

…

各能层电子数

……

(1)每个能层中，能级符号的顺序是ns、np、nd、nf……

(2)任一能层，能级数=能层序数

(3)s、p、d、f……可容纳的电子数依次是1、3、5、7……的两倍

三、构造原理

根据构造原理，只要我们知道原子序数，就可以写出几乎所有元素原子的电子排布。

电子所排的能级顺序：

1. 写出17Cl（氯）、21Sc(钪)、35Br（溴）的电子排布

氯

钪：

溴：

根据构造原理只要我们知道原子序数，就可以写出元素原子的电子排布，这样的电子排布是基态原子的。

2. 写出1—36号元素的核外电子排布式。

3. 写出1—36号元素的简化核外电子排布式。

4. 画出下列原子的结构示意图：Be、N、Na、Ne、Mg

回答下列问题：

在这些元素的原子中，最外层电子数大于次外层电子数的有

，最外层电子数与次外层电子数相等的有

，最外层电子数与电子层数相等的有

；

L层电子数达到最多的有

，K层与M层电子数相等的有

。[来源:Z*xx*k.Com] 5. 下列符号代表一些能层或能级的能量，请将它们按能量由低到高的顺序排列：

（1）EK

EN

EL

EM

，

2

（2）E3S

E2S

E4S

E1S

，

（3）E3S

E3d

E2P

E4f

。

6. A元素原子的M电子层比次外层少2个电子。B元素原子核外L层电子数比最外层多7个电子。

（1）A元素的元素符号是

，B元素的原子结构示意图为________________；

（2）A、B两元素形成化合物的化学式及名称分别是__

_____

_。

四、电子云和原子轨道：

(1)电子运动的特点：①质量极小

②运动空间极小

③极高速运动。

电子云：

称作电子云

。

常

成为原子轨道。

S的原子轨道是

的，能层序数越大，原子轨道的半径

。

P的原子轨道是

的，每个P能级有3个轨道，它们互相垂直，分别以Px、Py、Pz为符号。P原子轨道的平均半径也随能层序数增大而增大。

五、泡利原理和洪特规则

量子力学告诉我们：ns能级各

轨道，np能级各有

个轨道，nd能级各有

轨道，nf能级各有

个轨道.而每个轨道里最多能容纳2个电子，通常称为电子对，用方向相反的箭头“↑↓”来表示。

一个原子轨道里最多只能容纳

电子，而且自旋方向

，这个原理成为泡利原理。

当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是

而且

，这个规则是洪特规则。

洪特规则的特例：对于同一个能级，当电子排布为全充满、半充满或全空时，是比较稳定的。

六、能量最低原理、基态、激发态、光谱

原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态，简称能量最低原理。

处于最低能量的原子叫做基态原子。

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。电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将释放能量。光（辐射）是电子释放能量的重要形式之一。

七、原子结构与周期表

1. 周期系：

3

随着元素原子的核电荷数递增，每到出现

，就开始建立一个新的电子层，随后最外层上的电子逐渐增多，最后达到8个电子，出现

。然后又开始由碱金属到稀有气体，如此循环往复——这就是元素周期系中的一个个周期。可见，元素周期系的形成是

2. 周期表

在周期表中，把

元素，按原子序数

的顺序从左到右排成横行，称之为周期，有

个；在把不同横行中最外层电子数相同的元素，按能层数递增的顺序由上而下排成纵行，称之为族，共有

个纵行，

个族。16个族又可分为主族、副族、0族、

。

〖思考〗元素在周期表中排布在哪个横行，由什么决定？什么叫外围电子排布？什么叫价电子层？什么叫价电子？要求学生记住这些术语。元素在周期表中排在哪个列由什么决定？

〖总结〗元素在周期表中的位置由原子结构决定：原子核外电子层数决定元素所在的周期，原子的价电子总数决定元素所在的族。

〖分析探索〗每个纵列的价电子层的电子总数是否相等?按电子排布，可把周期表里的元素划分成5个区，除ds区外，区的名称来自

。

s区、d区和p区分别有几个纵列?为什么s区、d区和ds区的元素都是金属? 元素周期表可分为哪些族?为什么副族元素又称为过渡元素？各区元素的价电子层结构特征是什么？

[基础要点]分析图1-16

分区原则

纵列数

是否都是金属

s区

p 区

d 区

ds 区

f 区

区全是金属元素，非金属元素主要集中

区。主族主要含

区，副族主要含

区，过渡元素主要含

区。

〖归纳〗S区元素价电子特征排布为

价电子数等于族序数。ｄ区元素价电子排布特征为

；价电子总数等于副族序数；ds区元素特征电子排布为

，价电子总数等于所在的列序数；p区元素特征电子排布为

；价电子总数等于主族序数。原子结构与元素在周期表中的位置是有一定的关系的。

（1）原子核外电子总数决定所在周期数

周期数=最大能层数（钯除外）

1046Pd [Kr]4d,最大能层数是4，但是在第五周期。

（2）外围电子总数决定排在哪一族

4

如：29Cu

3d104s1

10+1=11尾数是1所以，是IB。

元素周期表是元素原子结构以及递变规律的具体体现。

八、元素周期律

(1)原子半径

元素周期表中同周期主族元素从左到右，原子半径的变化趋势如何？应如何理解这种趋势？元素周期表中，同主族元素从上到下，原子半径的变化趋势如何？应如何理解这种趋势？

〖归纳总结〗原子半径的大小取决于两个相反的因素：

，另一个是

。显然电子的能层数越大，电子间的负电排斥将使原子半径增大，所以同主族元素随着原子序数的增加，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐

。而当电子能层相同时，核电荷数越大，核对电子的吸引力也越大，将使原子半径

，所以同周期元素，从左往右，原子半径逐渐

。

(2)电离能

1. 第一电离能I1；

态电

性基态原子失去

个电子，转化为气态基态正离子所需要的

叫做第一电离能。第一电离能越大，金属活动性越

。同一元素的第二电离能

第一电离能。

〖科学探究〗1. 原子的第一电离能有什么变化规律呢？碱金属元素的第一电离能有什么变化规律呢？为什么Be的第一电离能大于B，N的第一电离能大于O，Mg的第一电离能大于Al，Zn的第一电离能大于Ga？第一电离能的大小与元素的金属性和非金属性有什么关系？碱金属的电离能与金属活泼性有什么关系？

2. 阅读分析表格数据：

Na 496 4562 6912 各级电离能(KJ/mol) 9543 13353 16610 20114 Mg 738 1415 7733 10540 13630 17995 21703 Al 578 1817 2745 11575 14830 18376 23293 为什么原子的逐级电离能越来越大？这些数据与钠、镁、铝的化合价有什么关系？

数据的突跃变化说明了什么？

〖归纳总结〗

5

1. 递变规律

第一电离能

周一周期

同一族

从左往右，

从上到下，

2. 第一电离能越小，越易失电子，金属的活泼性就越强。因此碱金属元素的第一电离能越小，金属的活泼性就越强。

3．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叫做第一电离能(用I1表示)，从一价气态基态正离子中再失去一个电子所需消耗的能量叫做第二电离能(用I2表示)，依次类推，可得到I3、I4、I5……同一种元素的逐级电离能的大小关系：I1

4. Be有价电子排布为2s2，是全充满结构，比较稳定，而B的价电子排布为2s22p1，、比Be不稳定，因此失去第一个电子B比Be容易，第一电离能小。镁的第一电离能比铝的大，磷的第一电离能比硫的大，为什么呢？

Mg：1s22s22p63s2

P:1s22s22p63s23p3

那是因为镁原子、磷原子最外层能级中，电子处于半满或全满状态，相对比较稳定，失电子较难。如此相同观点可以解释N的第一电离能大于O，Mg的第一电离能大于Al，Zn的第一电离能大于Ga。

5. Na的I1，比I2小很多，电离能差值很大，说明失去第一个电子比失去第二电子容易得多，所以Na容易失去一个电子形成+1价离子；Mg的I1和I2相差不多，而I2比I3小很多，所以Mg容易失去两个电子形成十2价离子；Al的I1、I2、I3相差不多，而I3比I4小很多，所以A1容易失去三个电子形成+3价离子。而电离能的突跃变化，说明核外电子是分能层排布的。

(3) 电负性：

〖思考与交流〗1. 什么是电负性？电负性的大小体现了什么性质？

同周期元素、同主族元素电负性如何变化规律？如何理解这些规律？根据电负性大小，判断氧的非金属性与氯的非金属性哪个强？

〖归纳与总结〗

1. 金属元素越容易失电子，对键合电子的吸引能力

，电负性

，其金属性

；非金属元素越容易得电子，对键合电子的吸引能力

，电负性

，其非金属性

；故可以用电负性来度量金属性与非金属性的强弱。电负性的大小可以作为判断元素金属性和非金属性强弱的尺度。金属的电负性一般小于1.8，非金属的电负性一般大于1.8，而位于非金属三角区边界的“类金属”的电负性则在1.8左右，他们既有金属性又有非金属性。

6

2. 同周期元素从左往右，电负性逐渐

，表明金属性逐渐

，非金属性逐渐

。同主族元素从上往下，电负性逐渐

，表明元素的金属性逐渐

，非金属性逐渐

。

【习题巩固】

1.根据要求完成下列各题：

(1)写出氢负离子(H)的电子排布式________。

(2)Fe3的核外电子排布式_____________。

＋－(3)24Cr的核外电子排布式_____________。

【解析】

(1)H的最外层有两个电子，只有1个电子层，即K层。

(2)Fe3核外有23个电子，而根据原子核外电子排布：1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s……写出其中＋－电子排布式。

(3)24Cr为24号元素，即原子核外有24个电子。

【答案】

(1)1s2

(2)[Ar]3d5

(3)[Ar]3d54s1

2.有A、B、C、D四种元素，其原子序数依次增大，且质子数均小于18。A元素原子的最外层只有1个电子，该元素阳离子与N3核外电子排布相同；B元素原子核外各轨道上均无成单电子；C元素原子的价电子－排布为ns2np1；D的核外电子构型与Ar相同。

－(1)写出A、C、D的元素符号：A________，C_________，

D________。

(2)写出B元素原子的电子排布式：______________。

D元素原子的电子排布图_________________。

(3)A、B、C、D第一电离能由小到大的顺序为(填元素符号)____________，电负性由小到大的顺序为(填元素符号)__________。

3．A、B、C、D四种元素，已知A元素是地壳中含量最多的元素；B元素为金属元素，它的原子核外K、L层上电子数之和等于M、N层电子数之和；C元素是第三周期第一电离能最小的元素；D元素在第三周期中第一电离能最大。下列有关叙述错误的是(

) A．四种元素A、B、C、D分别为O、Ca、Na、Ar B．元素A、B、C两两组成的化合物可为CaO、CaO2、Na2O、Na2O2等

C．元素A、C简单离子的半径大小关系为A

可推测A、B、C、D分别为O、Ca、Na、Ar。

【答案】

C 4．以下有关元素性质的说法不正确的是(

) A．具有下列电子排布式的原子中，①1s22s22p63s23p2

②1s22s22p3

③1s22s22p2

④1s22s22p63s23p4，原子半径最大的是①

7

B．下列原子的外围电子排布中，①3s23p1

②3s23p2

③3s23p3

④3s23p4，对应的第一电离能最大的是③

C．①Na、K、Rb

②N、P、As

③O、S、Se

④Na、P、Cl，元素的电负性随原子序数的增加而递增的是④

D．某元素的逐级电离能(kJ/mol)分别为738、1451、7733、10540、13630、17995、21703，当它与氯气反应时最可能生成的阳离子是③

①X

②X2

③X3

④X4

＋＋＋＋【解析】

A选项：电子层数越多，最外层电子数越少，半径越大，正确；B选项：四种元素均为第三周期元素，由电离能的变化规律及核外电子的排布情况知③中3p能级半充满，第一电离能最大；C选项：元素的电负性可用来衡量元素的金属性和非金属性的强弱，在元素周期表中，同一周期从左到右，元素的电负性逐渐增大，同一主族从上到下元素的电负性逐渐减小，故④符合；D选项：判断电离能与元素化合价的关系，关键看各级电离能之间的变化趋势，相邻两级电离能变化较大，说明再失去一个电子的难度增大，由此可判断出该离子所带的电荷数，所以X最有可能生成的阳离子是X2。

＋【答案】

D 5．下列说法中不正确的是(

) A．同周期元素，随着核电荷数的增加，I1总体上呈现由小到大的变化趋势

B．电离能越大，表示气态时该原子越易失电子

C．元素的电负性越大，表示其原子在化合物中吸引电子能力越强

D．电负性是相对的，所以没有单位

【解析】

电离能是指气态电中性基态原子失去电子，转化为气态基态正离子所需要的能量。电离能越大，表示气态时该原子越难失电子。

【答案】

B 6．(2013·泰州高二质检)A、B、C、D、E、F为短周期六种元素，原子序数依次增大，其中A与E同主族且能形成离子化合物EA，B与F同主族，E与F同周期。D的核电荷数是B的最外层电子数的2倍，单质F是一种重要的半导体材料。则下列推断中不正确的是(

) A．由A、C、D三种元素组成的化合物可以是离子化合物

B．F与D形成的化合物熔点高，可以与某种酸反应

C．原子半径由大到小的顺序是：E>F>C>D D．五种元素中最高价氧化物对应的水化物酸性最强的是D 【解析】

单质硅(F)是半导体材料，则B是碳元素；碳的最外层电子数是4，故D的核电荷数是8为氧；根据原子序数递增，C为氮元素；同主族元素能够形成离子化合物，A、E为氢元素和钠元素。NH4NO3为离子化合物，A项正确；SiO2为空间网状结构，熔化需要破坏共价键，熔点高，但是能够与HF酸反应，B项正确；根据原子半径递变规律，C项正确；最高价氧化物对应水化物酸性最强的是HNO3(C)，D项错误。

【答案】

D

8

7．现有部分前36号元素的性质或原子结构如下表

元素编号

R S T 元素性质或原子结构

基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子

单质能与水剧烈反应，所得溶液呈弱酸性

基态原子3d轨道上有1个电子

X

(1)R元素的第一电离能要大于其同周期相邻的元素，原因是____________________________________。

(2)S元素的化合价是否有正价？_____，原因是_____，

最外层电子排布式为_________________。

(3)T元素的原子N能层上电子数为________，其原子结构示意图为________。

(4)X的核外电子排布图违背了________。用X单质、碱金属盐及碱土金属盐等可以做成焰火。燃放时，焰火发出五颜六色的光，请用原子结构的知识解释发光的原因：

___________________________________________。

【解析】

(1)R元素基态原子的电子排布图可表示为，可知R为N，N原子2p轨道半充满，能量低，稳定，所以其第一电离能较大。(2)由题知S为氟元素，F的电负性最强，只能得电子，无正价。(3)由构造原理可知核外电子排布规律为1s22s22p63s23p63d14s2，由能量最低原理先排4s再排3d，则N能层只有2个电子。(4)X元素的核外电子排布先应排能量低的3s轨道。发射光谱是电子从较高能量的激发态跃迁至较低能量的激发态或基态时释放能量产生的。

【答案】

(1)氮原子2p轨道半充满，能量低，稳定

(2)否

F的电负性最强，只能得电子

2s22p5

(3)2

(4)能量最低原理

电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以光(子)的形式释放能量

8．有A、B、C、D、E、F、G七种前四周期元素，G的原子序数最大。已知：A、B、C三种元素的

9

原子次外层电子排布都是(n－1)s2(n－1)p6；D、E、F三种元素的原子序数分别等于A、B、C的最外层电子数；G元素原子的最外层电子数和A相同，内层电子排布均符合2n2；C的气态单质在标准状况下每升的质量为3.17 g；A与C能形成离子化合物AC，A离子比C离子少一个能层；E原子的最外电子层中p能级的电子数等于前一能层的电子总数。回答下列问题：

(1)上述元素的基态原子中，含有2个未成对电子的元素是__________(填元素符号)；它们位于元素周期表的________区。

(2)A与D能形成离子化合物AD，则AD的电子式是______________。

(3)C元素基态原子的价电子排布式为_____________。

F元素基态原子最外层的电子排布图为_______。

【解析】

由于A、B、C三种元素的原子次外层电子排布都是(n－1)s2(n－1)p6，说明A、B、C都在第三周期。由C的气态单质在标准状况下每升的质量为3.17 g，可求得单质C的摩尔质量为71 g·mol1，即－C是氯，F为氮。根据A与C能形成离子化合物AC，A离子比C离子少一个能层，说明A是钠，D为氢。根据G元素原子的最外层电子数和A相同，内层电子排布均符合2n2，且G的原子序数最大，说明G是铜。根据E原子的最外电子层中p能级的电子数等于前一能层的电子总数，说明E是碳，B为硫。

【答案】

(1)C、S

p

(2)Na[·H]

·＋－(3)3s23p5

9．下表是元素周期表前五周期的一部分，X、Y、Z、R、W、J是6种元素的代号。其中J为零族元素。

请回答下列问题(除特别说明外，凡涉及用元素回答的问题均用具体元素符号表示)：

(1)R原子的电子排布图为____________________。

(2)在化合物YZ2中Y的化合价为________；Y2与Na的半径大小为________。

－＋(3)在X、Y、Z三种元素中，电负性由大到小的顺序是________；X与Y的第一电离能：X________Y(填“<”、“>”或“＝”)，其理由是___________。

【解析】

根据表格和J为零族元素可知：X为N，Y为O，Z为F，R为S，W为Br，J为Xe。

【答案】

10

(1)

2)＋2

O2>Na

(3)F>O>N

>

N原子的p轨道为半充满，能量低较稳定，难失电子

－＋

( 10．A、B、C、D是四种短周期元素，E是过渡元素。A、B、C同周期，C、D同主族，A的原子结构示意图为：

，B是同周期第一电离能最小的元素，C的最外层有三个成单电子，E的外围电子排布式为3d64s2。回答下列问题：

(1)写出下列元素的符号：A：________；B：________；C：________；D：________。

．．(2)用化学式表示上述五种元素中最高价氧化物对应水化物酸性最强的是________，碱性最强的是．．．________。

(3)用元素符号表示D所在周期(除稀有气体元素外)第一电离能最大的元素是________，电负性最大的．．．．元素是________。

(4)E元素原子的核电荷数是________，E元素在周期表的第________周期第________族。

(5)用电子式表示B的硫化物的形成过程：

_________________________。

11