高中化學(xué)選修3原子結(jié)構(gòu)與習(xí)題

-.z.第一章原子構(gòu)造與性質(zhì)一.原子構(gòu)造1、能級(jí)與能層電子云：用小黑點(diǎn)的疏密來描述電子在原子核外空間出現(xiàn)的時(shí)機(jī)大小所得的圖形叫電子云圖.離核越近，電子出現(xiàn)的時(shí)機(jī)大，電子云密度越大；離核越遠(yuǎn)，電子出現(xiàn)的時(shí)機(jī)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(yùn)動(dòng)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(duì)應(yīng)的電子層符號(hào)分別為K、L、M、N、O、P、Q.原子軌道〔能級(jí)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(yùn)動(dòng)，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(gòu)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(yùn)動(dòng)軌道〔能級(jí)〕，叫做構(gòu)造原理。原子核外電子的運(yùn)動(dòng)特征可以用電子層、原子軌道(亞層)和自旋方向來進(jìn)展描述.能級(jí)交織：由構(gòu)造原理可知，電子先進(jìn)入4s軌道，后進(jìn)入3d軌道，這種現(xiàn)象叫能級(jí)交織。〔2〕能量最低原理：電子先占據(jù)能量低的軌道，再依次進(jìn)入能量高的軌道.〔3〕泡利〔不相容〕原理：一個(gè)軌道里最多只能容納兩個(gè)電子，且自旋方向相反〔用"↑↓〞表示〕，這個(gè)原理稱為泡利原理。〔4〕洪特規(guī)則：當(dāng)電子排布在同一能級(jí)的不同軌道〔能量一樣〕時(shí)，總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道，而且自旋方向一樣，這個(gè)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(jià)軌道的全充滿〔p6、d10、f14〕、半充滿〔p3、d5、f7〕、全空時(shí)(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(hào)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(jí)符號(hào)的右上角說明該能級(jí)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(nèi)層電子到達(dá)稀有氣體元素原子構(gòu)造的局部以相應(yīng)稀有氣體的元素符號(hào)外加方括號(hào)表示，例如K：[Ar]4s1?！?〕電子排布圖(軌道表示式)每個(gè)方框或圓圈代表一個(gè)原子軌道，每個(gè)箭頭代表一個(gè)電子。如基態(tài)硫原子的軌道表示式為二、原子構(gòu)造與元素周期表1、原子的電子構(gòu)型與周期的關(guān)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(jié)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(gè)電子，只有1個(gè)s軌道，還未出現(xiàn)p軌道，所以第一周期結(jié)尾元素的電子排布跟其他周期不同?！?〕一個(gè)能級(jí)組最多所容納的電子數(shù)等于一個(gè)周期所包含的元素種類。但一個(gè)能級(jí)組不一定全部是能量一樣的能級(jí)，而是能量相近的能級(jí)。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(xué)性質(zhì)及原子最外層電子排布特點(diǎn)③假設(shè)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(yīng)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(yīng)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(fù)性〔1〕電離能：指氣態(tài)原子或離子失去1個(gè)電子時(shí)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(gè)電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的最低能量，常用符號(hào)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(gè)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(shì)，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(shì).元素第一電離能的應(yīng)用：用來比較元素的金屬性的強(qiáng)弱.I1越小，金屬性越強(qiáng)，表征原子失電子能力強(qiáng)弱.〔2〕元素的電負(fù)性：用來描述不同元素的原子對(duì)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(duì)的能力〕。以氟的電負(fù)性為4.0，鋰的電負(fù)性為1.0作為相對(duì)標(biāo)準(zhǔn),得出了各元素的電負(fù)性。*電負(fù)性的應(yīng)用①判斷元素的金屬性和非金屬性及其強(qiáng)弱〔表征原子得電子能力強(qiáng)弱〕②金屬的電負(fù)性一般小于1.8，非金屬的電負(fù)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(fù)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(fù)性越小，金屬元素越活潑；非金屬元素的電負(fù)性越大，越活潑。④*同周期自左到右，電負(fù)性逐漸增大，同主族自上而下，電負(fù)性逐漸減小。2、原子構(gòu)造與元素性質(zhì)的遞變規(guī)律3、對(duì)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(zhì)是相似的，如第一章原子構(gòu)造與性質(zhì)第一節(jié)原子構(gòu)造考察點(diǎn)一能層、能級(jí)、構(gòu)造原理1．以下說法中正確的選項(xiàng)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(jí)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(yùn)動(dòng)，能量低的電子在離核遠(yuǎn)的區(qū)域運(yùn)動(dòng)D．各能層含有的能級(jí)數(shù)為n(n為能層序數(shù))2．以下說法中正確的選項(xiàng)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(jí)有兩個(gè)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(jí)的能量上下(1)2s____3s (2)2s____3d(3)3p____3s (4)4f____6f考察點(diǎn)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(cuò)誤的選項(xiàng)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(gòu)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(hào)及在元素周期表中的位置。(1)1s22s22p63s23p4；(2)1s22s22p63s23p63d104s24p65s2；(3)1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p66s1考察點(diǎn)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(guān)電子云和原子軌道的說法中正確的選項(xiàng)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(jí)原子軌道呈球形，處于該軌道上的電子只能在球殼內(nèi)運(yùn)動(dòng)C．p能級(jí)原子軌道呈啞鈴狀，隨著能層的增加，p能級(jí)原子軌道也在增多D．p能級(jí)原子軌道與s能級(jí)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(fù)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(diǎn)四綜合應(yīng)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(jí)上有3個(gè)未成對(duì)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(qǐng)答復(fù)：(1)三種元素的元素符號(hào)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(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物發(fā)生反響的化學(xué)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?cè)拥淖钔鈱与娮优挪际綖閚s1。B和D也屬同一族，它們?cè)幼钔鈱拥膒能級(jí)電子數(shù)是s能級(jí)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(qǐng)答復(fù)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(xué)式)______________________。寫出該物質(zhì)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(gè)未成對(duì)電子，Y元素原子的最外層2p軌道上有2個(gè)未成對(duì)電子。*跟Y可形成化合物*2Y3，Z元素可以形成負(fù)一價(jià)離子。請(qǐng)答復(fù)以下問題：,〔1〕*元素原子基態(tài)時(shí)的電子排布式為，該元素的符號(hào)是。,〔2〕Y元素原子的價(jià)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(fù)原為*Z3，產(chǎn)物還有ZnSO4和H2O，該反響的化學(xué)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(yuǎn)，A、C項(xiàng)均錯(cuò)誤；在同一能級(jí)中，其軌道數(shù)是一定的，不管其在哪一能層中，B項(xiàng)錯(cuò)誤。2.解析A項(xiàng)中1個(gè)2s電子被激發(fā)到2p能級(jí)上，表示的是激發(fā)態(tài)原子，正確；B項(xiàng)中3p2表示3p能級(jí)上填充2個(gè)電子，錯(cuò)誤；C項(xiàng)中由于能級(jí)交織，3d軌道的能量大于4s軌道的能量，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，同一原子中電子層數(shù)越大，能量也就越高，離核越遠(yuǎn)，故2p、3p、4p電子的能量增大，錯(cuò)誤；應(yīng)選A。答案A3.解析一樣能層上不同能級(jí)的能量上下：ns<np<nd<nf，不同能層上符號(hào)一樣的能級(jí)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(gòu)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(yīng)為1s22s22p6，B錯(cuò)，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(jìn)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(gè)電子，然后在3d原子軌道上填6個(gè)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(gòu)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(gòu)造示意圖為。"最外層不超過8個(gè)電子，次外層不超過18個(gè)電子，倒數(shù)第三層不超過32個(gè)電子〞是針對(duì)原子而言的，不適用于離子。應(yīng)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(gòu)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(dāng)能量較低軌道填滿后再進(jìn)入能量較高的軌道，此時(shí)整個(gè)原子能量最低，處于基態(tài)。①中1s軌道未填滿就進(jìn)入2s軌道屬于激發(fā)態(tài)，②中2s軌道未填滿就進(jìn)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(xiàng)錯(cuò)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(nèi)出現(xiàn)的時(shí)機(jī)大，在此空間區(qū)域外出現(xiàn)的時(shí)機(jī)少，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；無論能層序數(shù)n如何變化，每個(gè)p能級(jí)都有3個(gè)原子軌道且相互垂直，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；電子的能量越高，電子在離核更遠(yuǎn)的區(qū)域出現(xiàn)的時(shí)機(jī)越大，電子云將向更大的空間擴(kuò)展，原子軌道半徑會(huì)逐漸增大。答案D9.解析(1)根據(jù)構(gòu)造原理，先填滿ns能級(jí)，而s能級(jí)只有1個(gè)原子軌道，故最多只能容納2個(gè)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(jí)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(jí)上有3個(gè)未成對(duì)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，