高中化學選修3原子結構與習題

-.z.第一章原子構造與性質一.原子構造1、能級與能層電子云：用小黑點的疏密來描述電子在原子核外空間出現(xiàn)的時機大小所得的圖形叫電子云圖.離核越近，電子出現(xiàn)的時機大，電子云密度越大；離核越遠，電子出現(xiàn)的時機小，電子云密度越小.電子層〔能層〕：根據(jù)電子的能量差異和主要運動區(qū)域的不同，核外電子分別處于不同的電子層.原子由里向外對應的電子層符號分別為K、L、M、N、O、P、Q.原子軌道〔能級即亞層〕：處于同一電子層的原子核外電子，也可以在不同類型的原子軌道上運動，分別用s、p、d、f表示不同形狀的軌道，s軌道呈球形、p軌道呈啞鈴形2、原子軌道3、原子核外電子排布規(guī)律〔1〕構造原理：隨著核電荷數(shù)遞增，大多數(shù)元素的電中性基態(tài)原子的電子按以下列圖順序填入核外電子運動軌道〔能級〕，叫做構造原理。原子核外電子的運動特征可以用電子層、原子軌道(亞層)和自旋方向來進展描述.能級交織：由構造原理可知，電子先進入4s軌道，后進入3d軌道，這種現(xiàn)象叫能級交織?！?〕能量最低原理：電子先占據(jù)能量低的軌道，再依次進入能量高的軌道.〔3〕泡利〔不相容〕原理：一個軌道里最多只能容納兩個電子，且自旋方向相反〔用"↑↓〞表示〕，這個原理稱為泡利原理?！?〕洪特規(guī)則：當電子排布在同一能級的不同軌道〔能量一樣〕時，總是優(yōu)先單獨占據(jù)一個軌道，而且自旋方向一樣，這個規(guī)則叫洪特規(guī)則。比方，p3的軌道式為↑↑↑，而不是↑↓↑↑↑↑↑↓↑洪特規(guī)則特例：在等價軌道的全充滿〔p6、d10、f14〕、半充滿〔p3、d5、f7〕、全空時(p0、d0、f0)的狀態(tài)，具有較低的能量和較大的穩(wěn)定性.如24Cr[Ar]3d54s1、29Cu[Ar]3d104s1。前36號元素中，全空狀態(tài)的有4Be2s22p0、12Mg3s23p0、20Ca4s23d0；半充滿狀態(tài)的有：7N2s22p3、15P3s23p3、24Cr3d54s1、25Mn3d54s2、33As4s24p3；全充滿狀態(tài)的有10Ne2s22p6、18Ar3s23p6、29Cu3d104s1、30Zn3d104s2、36Kr4s24p6。4、基態(tài)原子核外電子排布的表示方法〔1〕電子排布式①用數(shù)字在能級符號的右上角說明該能級上排布的電子數(shù)，這就是電子排布式，例如K：1s22s22p63s23p64s1。②為了防止電子排布式書寫過于繁瑣，把內層電子到達稀有氣體元素原子構造的局部以相應稀有氣體的元素符號外加方括號表示，例如K：[Ar]4s1?！?〕電子排布圖(軌道表示式)每個方框或圓圈代表一個原子軌道，每個箭頭代表一個電子。如基態(tài)硫原子的軌道表示式為二、原子構造與元素周期表1、原子的電子構型與周期的關系〔1〕每周期第一種元素的最外層電子的排布式為ns1。每周期結尾元素的最外層電子排布式除He為1s2外，其余為ns2np6。He核外只有2個電子，只有1個s軌道，還未出現(xiàn)p軌道，所以第一周期結尾元素的電子排布跟其他周期不同。〔2〕一個能級組最多所容納的電子數(shù)等于一個周期所包含的元素種類。但一個能級組不一定全部是能量一樣的能級，而是能量相近的能級。2、元素周期表的分區(qū)〔根據(jù)核外電子排布〕①分區(qū)②各區(qū)元素化學性質及原子最外層電子排布特點③假設元素的外圍電子排布，可直接判斷該元素在周期表中的位置。如：*元素的外圍電子排布為4s24p4，由此可知，該元素位于p區(qū)，為第四周期ⅥA族元素。即最大能層為其周期數(shù)，最外層電子數(shù)為其族序數(shù)，但應注意過渡元素(副族與第Ⅷ族)的最大能層為其周期數(shù)，外圍電子數(shù)應為其縱列數(shù)而不是其族序數(shù)(鑭系、錒系除外)。三、元素周期律1、電離能、電負性〔1〕電離能：指氣態(tài)原子或離子失去1個電子時所需要的最低能量，第一電離能是指電中性基態(tài)原子失去1個電子轉化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的最低能量，常用符號I1表示，單位為kJ/mol。第一電離能數(shù)值越小，原子越容易失去1個電子。元素第一電離能的周期性變化：隨著原子序數(shù)的遞增，元素的第一電離能呈周期性變化*同周期從左到右，第一電離能有逐漸增大的趨勢，稀有氣體的第一電離能最大，堿金屬的第一電離能最??；*同主族從上到下，第一電離能有逐漸減小的趨勢.元素第一電離能的應用：用來比較元素的金屬性的強弱.I1越小，金屬性越強，表征原子失電子能力強弱.〔2〕元素的電負性：用來描述不同元素的原子對鍵合電子吸引力的大小〔即元素的原子在分子中吸引電子對的能力〕。以氟的電負性為4.0，鋰的電負性為1.0作為相對標準,得出了各元素的電負性。*電負性的應用①判斷元素的金屬性和非金屬性及其強弱〔表征原子得電子能力強弱〕②金屬的電負性一般小于1.8，非金屬的電負性一般大于1.8，而位于非金屬三角區(qū)邊界的"類金屬〞(如鍺、銻等)的電負性則在1.8左右，它們既有金屬性，又有非金屬性。③金屬元素的電負性越小，金屬元素越活潑；非金屬元素的電負性越大，越活潑。④*同周期自左到右，電負性逐漸增大，同主族自上而下，電負性逐漸減小。2、原子構造與元素性質的遞變規(guī)律3、對角線規(guī)則在元素周期表中，*些主族元素與右下方的主族元素的有些性質是相似的，如第一章原子構造與性質第一節(jié)原子構造考察點一能層、能級、構造原理1．以下說法中正確的選項是 ()。A．同一原子中，1s、2s、3s電子的能量逐漸減小B．同一原子中，2p、3p、4p能級的軌道數(shù)依次增多C．能量高的電子在離核近的區(qū)域運動，能量低的電子在離核遠的區(qū)域運動D．各能層含有的能級數(shù)為n(n為能層序數(shù))2．以下說法中正確的選項是 ()。A．1s22s12p1表示的是激發(fā)態(tài)原子的電子排布B．3p2表示3p能級有兩個軌道C．同一原子中，3d軌道的能量小于4s軌道的能量D．同一原子中，2p、3p、4p電子的能量逐漸減小3．比較以下多電子原子的能級的能量上下(1)2s____3s (2)2s____3d(3)3p____3s (4)4f____6f考察點二核外電子排布規(guī)律4．主族元素原子失去最外層電子形成陽離子，主族元素的原子得到電子填充在最外層形成陰離子。以下各原子或離子的電子排布式錯誤的選項是 ()。A．Ca2＋：1s22s22p63s23p6 B．O2－：1s22s22p4C．Cl－：1s22s22p63s23p6 D．Ar：1s22s22p63s23p65．鐵是常見金屬，它在元素周期表中位于第四周期Ⅷ族，原子序數(shù)為26，則Fe2＋的構造示意圖為 ()。A. B.C. D.6．寫出具有以下電子排布的原子的核電荷數(shù)、名稱、元素符號及在元素周期表中的位置。(1)1s22s22p63s23p4；(2)1s22s22p63s23p63d104s24p65s2；(3)1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p66s1考察點三原子光譜、電子云與原子軌道7．以下電子排布式是基態(tài)原子的電子排布的是 ()。①1s12s1②1s22s12p1③1s22s22p63s2④1s22s22p63s23p1A．①② B．①③ C．②③ D．③④8．以下有關電子云和原子軌道的說法中正確的選項是 ()。A．原子核外的電子像云霧一樣籠罩在原子核周圍，故稱電子云B．s能級原子軌道呈球形，處于該軌道上的電子只能在球殼內運動C．p能級原子軌道呈啞鈴狀，隨著能層的增加，p能級原子軌道也在增多D．p能級原子軌道與s能級原子軌道的平均半徑都隨能層序數(shù)的增大而增大9．*元素原子的最外層電子排布式為nsnnpn＋1，試答復以下問題：(1)電子排布式中的n＝________；原子中能量最高的是________電子，其電\子云在空間有________方向，呈現(xiàn)________形。(2)*元素的名稱是________；它的氫化物的電子式是________?？疾禳c四綜合應用10．短周期的三種主族元素A、B、C，原子序數(shù)依次減小。A元素的2p能級上有3個未成對電子；B元素原子的最外電子層上的電子數(shù)是其電子層數(shù)的2倍；A、B、C三原子的核外電子層數(shù)之和是5。請答復：(1)三種元素的元素符號分別為：A________，B________，C________。(2)A與C形成的化合物的分子式是________，寫出該化合物與A的最高價氧化物對應水化物發(fā)生反響的化學方程式__________________________________________________________________________________________。11．有A、B、C、D、E5種元素，它們的核電荷數(shù)依次增大，且都小于20。其中A為非金屬元素，A和E屬同一族，它們原子的最外層電子排布式為ns1。B和D也屬同一族，它們原子最外層的p能級電子數(shù)是s能級電子數(shù)的兩倍，C原子最外層上電子數(shù)等于D原子最外層上電子數(shù)的一半。請答復以下問題：(1)A是________，B是________，C是________，D是________，E是________。(2)由這5種元素組成的一種化合物是(寫化學式)______________________。寫出該物質的一種主要用途：__________________________________________________________________________________________________________。(3)寫出C元素基態(tài)原子的電子排布式：_______________________________。(4)用電子排布圖表示D元素原子的最外層電子排布：________________。12.*、Y和Z三種元素的原子序數(shù)之和等于42。*元素原子的4p軌道上有3個未成對電子，Y元素原子的最外層2p軌道上有2個未成對電子。*跟Y可形成化合物*2Y3，Z元素可以形成負一價離子。請答復以下問題：,〔1〕*元素原子基態(tài)時的電子排布式為，該元素的符號是。,〔2〕Y元素原子的價層電子的電子排布圖為，該元素的名稱是。,〔3〕化合物*2Y3在稀硫酸溶液中可被金屬鋅復原為*Z3，產物還有ZnSO4和H2O，該反響的化學方程式是,________________________________________________________________________。1.D.解析：同一原子中能層序數(shù)越大，能量越高，離核越遠，A、C項均錯誤；在同一能級中，其軌道數(shù)是一定的，不管其在哪一能層中，B項錯誤。2.解析A項中1個2s電子被激發(fā)到2p能級上，表示的是激發(fā)態(tài)原子，正確；B項中3p2表示3p能級上填充2個電子，錯誤；C項中由于能級交織，3d軌道的能量大于4s軌道的能量，錯誤；D項，同一原子中電子層數(shù)越大，能量也就越高，離核越遠，故2p、3p、4p電子的能量增大，錯誤；應選A。答案A3.解析一樣能層上不同能級的能量上下：ns<np<nd<nf，不同能層上符號一樣的能級的能量上下：1s<2s<3s<4s……答案(1)<(2)<(3)>(4)<4.解析此題主要考察根據(jù)構造原理來書寫電子排布式，氧原子的電子排布式為1s22s22p4，故O2－的電子排布式應為1s22s22p6，B錯，A、C、D均正確。答案B5.解析根據(jù)軌道能量順序圖，電子首先進入能量低的原子軌道，鐵原子中的電子在填滿K層和L層及3s、3p原子軌道后，接著在4s原子軌道上填2個電子，然后在3d原子軌道上填6個電子，則鐵元素的基態(tài)原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，即鐵原子的構造示意圖是。從Fe→Fe2＋，F(xiàn)e原子首先失去的是最外層4s原子軌道上的電子，而不是失去3d原子軌道上的電子。所以，F(xiàn)e2＋的電子排布式為1s22s22p63s23p63d6，F(xiàn)e2＋的構造示意圖為。"最外層不超過8個電子，次外層不超過18個電子，倒數(shù)第三層不超過32個電子〞是針對原子而言的，不適用于離子。應選C。答案C6.解：突破口是各原子的電子排布式，根據(jù)電子層數(shù)和最外層電子數(shù)確定原子在元素周期表中的位置。(1)核電荷數(shù)16硫S第三周期ⅥA族(2)核電荷數(shù)38鍶Sr第五周期ⅡA族(3)核電荷數(shù)55銫Cs第六周期ⅠA族7.解析根據(jù)構造原理，核外電子的排布總是首先占據(jù)能量較低的軌道，當能量較低軌道填滿后再進入能量較高的軌道，此時整個原子能量最低，處于基態(tài)。①中1s軌道未填滿就進入2s軌道屬于激發(fā)態(tài)，②中2s軌道未填滿就進入2p軌道也屬于激發(fā)態(tài)。只有③④屬于基態(tài)原子的電子排布。答案D8.解析電子云表示電子在核外*一區(qū)域出現(xiàn)的概率，故A項錯誤；原子軌道是電子出現(xiàn)概率為90%的電子云空間，只是說明電子在這一空間區(qū)域內出現(xiàn)的時機大，在此空間區(qū)域外出現(xiàn)的時機少，故B項錯誤；無論能層序數(shù)n如何變化，每個p能級都有3個原子軌道且相互垂直，故C項錯誤；電子的能量越高，電子在離核更遠的區(qū)域出現(xiàn)的時機越大，電子云將向更大的空間擴展，原子軌道半徑會逐漸增大。答案D9.解析(1)根據(jù)構造原理，先填滿ns能級，而s能級只有1個原子軌道，故最多只能容納2個電子，即n＝2，所以*元素原子的最外層電子排布式為2s22p3，由此可知*是氮元素；根據(jù)電子排布的能量最低原理，可知氮原子的核外電子中的2p能級能量最高，p電子云呈現(xiàn)啞鈴形，在空間伸展為三種]互相垂直的方向。(2)*是氮元素，則其氫化物的分子式為NH3，所以其電子式是答案(1)22p(寫成np也可以)三種互相垂直的啞鈴(2)氮10.解析A元素原子的2p能級上有3個未成對電子，即A的電子排布式為1s22s22p3，是氮元素；B元素原子的最外電子層上的電子數(shù)是其電子層數(shù)的2倍，可得出該元素為碳元素，