一輪復習人教版第16講原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)學案

第16講原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

內(nèi)容要求

1.了解有關(guān)核外電子運動模型的歷史發(fā)展過程,認識核外電子的運

動特點。

2.知道電子的運動狀態(tài)(空間分布及能量)可通過原子軌道和電子

云模型來描述。

3.知道原子核外電子的能級高低順序，了解原子核外電子排布的構(gòu)

造原理。

4.認識基態(tài)原子中核外電子的排布遵循能量最低原理、泡利原理和

洪特規(guī)則等。

5.知道1?36號元素基態(tài)原子核外電子的排布。

6.知道元素周期表中分區(qū)、周期和族的元素原子核外電子排布特征。

知識點1原子核外電子排布

阿必備知識梳理

一、能層、能級與原子軌道的關(guān)系

1.能層(n):在多電子原子中，核外電子的能量是不同的,按照電子的

能量差異將其分成不同能層。通常用K、L、MN、0、P、Q……表示，

能量依次升高。

2.能級：同一能層里的電子的能量也可能不同，又將其分成不同的能

級,通常用s、p、d、f等表示,同一能層里,各能級的能量按s、p、d、

f的順序升高。

⑴電子云：電子云是處于一定空間運動狀態(tài)的電子在原子核外空間

的概率密度分布的形象化描述。疏密表示電子在核外空間單位體積內(nèi)

出現(xiàn)的概率的大小。S電子的電子云輪廓圖呈球形,P電子的電子云輪

廓圖呈啞鈴狀。

⑵原子軌道:量子力學把電子在原子核外的一個空間運動狀態(tài)稱為

一個原子軌道。

能層(n)—*二三四五...

符號KLMN0...

能級Is2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s............

軌道數(shù)11313513571............

最多容納22626102610142............

電子數(shù)281832...2n2

二、基態(tài)原子的核外電子排布

1.能量最低原理:在構(gòu)建基態(tài)原子時，電子將盡可能地占據(jù)能量最低

的軌道,使整個原子的能量最低。

如圖為構(gòu)造原理示意圖，即基態(tài)原子核外電子在原子軌道上的排布順

序圖：

,??,OOOOO

2.泡利原理（泡利不相容原理）

在一個原子軌道里,最多只能容納2個電子,它們自旋相反。如2s軌

道上的電子排布為吼不能表示為叫

基態(tài)原子中，填入簡并軌道的電子總是先單獨分占，且自旋壬紅。如

33，πτπ~π丁”士一“≡ττπ..ΠT∏T

2p的電子排布為2P,不能表示為2p或2p。

洪特規(guī)則特例：當能量相同的原子軌道在全滿（P6、cl?fM）、半滿（P3、

（T）和全空（p°、d°）狀態(tài)時,體系的能量最低,如24Cr的電子排布式為

2262651

ls2s2p3s3p3d4s0

三、基態(tài)原子核外電子排布的表示方法

表示方法以硫原子為例

電子排布式ls22s22p63s23p4

簡化電子

[Ne]3s23p1

排布式

電子排布圖同冏冏川

_______________Is2s2ρ3s3p__________________

價層電子3s23p4

排布式

四、基態(tài)、激發(fā)態(tài)及光譜示意圖

吸收光譜學史-吸收能量釋放能量儂*發(fā)射光譜

_J_

態(tài)超）

易錯易混,

1.在基態(tài)多電子原子中，P軌道電子能量一定高于s軌道電子能量。

（）

2.所有原子任意能層的s電子云輪廓圖都是球形,但球的半徑大小不

同。（）

3.同一原子中,2〉、2py、2p,的能量相等。（）

2262626

2s2p3s3p4s3do（）

[∏]叫畫皿叫∣πτπ

Is2s2p3s3po（）

6.電子排布式GSC）IS22s22p63s23p63d?違反了能量最低原理。（）

7.霓虹燈發(fā)出有色光、激光器產(chǎn)生激光、燃放的焰火以及棱鏡分光均

與核外電子的躍遷有關(guān)。（）

答案：LX2.√3.√4.×5.×6.√7.X

呵關(guān)鍵能力提升

題點一原子核外電子排布及表示方法

L下列各原子或離子的電子排布式錯誤的是（D）

lls22s22p63s23p6

B.As1s22s22p63s23p63d'04s24p3

3^ls22s22p6

D.Crls22s22p63s23p63d44s2

解析:Cr原子核外有24個電子,其電子排布式為Is22s22p63s23p63d%s∣,

故D錯誤。

2.按要求回答問題：

(DCU2*基態(tài)核外電子排布式為o

(2)基態(tài)鋼原子的價層軌道表示式為。

(3)Sm的價層電子排布式為4f66s2,Sm"價層電子排布式為。

(4)Fe成為陽離子時首先失去軌道電子;基態(tài)Fe"與F/中未

成對的電子數(shù)之比為。

(5)基態(tài)O原子中，核外電子有種運動狀態(tài)，電子占據(jù)的最高能

層符號為,該能層具有的原子軌道數(shù)為,電子數(shù)

為o

答案：⑴[Ar]3d"或ls22s22p63s23p63d9)

,,.ltltltlI∣[tT]

(2)3d4?

(3)4f5

(4)4s4：5

(5)82p34

a≡顯蠟分清核外電子排布的兩類化學用語

—核外電子排布式,如Cuzl822822p63s23p63d,048,

電

子

排一簡化核外電了,排布式,如Cu:[Ar]3d104s1

S

-價層電子排布式,如Cuz3d,04≡'

「核外軌道表示式,如[TT]IIltItl

軌道表不式_Is2s2p

（電子排布圖）-

-外圍（價層）軌道表示式,如N:HlrnTm

2s2p

題點二利用原子核外電子排布推斷元素

3.X、Y、Z三種元素的原子,其最外層電子排布分別為ns?3s23p*^∏

2s22p',由這三種元素組成的化合物的化學式可能是（A）

22YZ3

2YZ23

解析:X原子最外層電子排布為ns：可能為氫、鋰、鈉等元素,為第I

A族元素,化合價為+1價;Y原子最外層電子排布為3s23p',則Y為Al,

24

化合價為+3價;Z原子最外層電子排布為2s2p2中Y的化合價為+3價,

如NaAIO22YZ32YZ23中Y的化合價為+5價,不符合物質(zhì)組成的規(guī)律。

26p”的元素不可能具有的性質(zhì)是（C）

A.該元素的最高化合價呈+6價

H1MTTT1

6s6p

[tp∣ti∣tH∣

242ll

6p6p',因此基態(tài)原子的價層軌道表示式為冒6p0

知識點2原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)

㈣必備知識梳理

一、元素周期表的分區(qū)

區(qū)匕

周能每周期第一種元素每周期最后一種元素

期層原基態(tài)原子的原

數(shù)子簡子基態(tài)原子的

序化電子排布序電子排布式

數(shù)式數(shù)

二23[He]2s'10Is22s?2p6

三311[Ne]3s'18

四419[Ar]4s∣36Is22s22p63s23p63d∣°4s24p6

五537[Kr]5sl54ls22s22p63s23p63d104s24p64d'05s25p6

ls22s22p63s23p63d*04s???f14

六655[Xe]6s'86

5s25pfi5d'06s26p6

ls22s22p63s23p63d104sW4d104f14

七787[Rn]7s，118

r

5r~s25r-p65匚α」105匚f6s26∩p66pdJlθ77s27/7p6

(1)分區(qū)簡圖

(2)各區(qū)元素原子價層電子排布特點及化學性質(zhì)

分

元素分布價層電子排布元素性質(zhì)特點

區(qū)

除氫外都是活潑金屬

元素；

I?2

S區(qū)IA、IIA族HS

通常是最外層電子參與

反應(yīng)

InA族?VlIA族、ns2np1-6通常是最外層電子參與

P區(qū)

O族(氨除外)反應(yīng)

InB族?VnB族、

(n-l)d??s*'2d軌道可以不同程度地

d區(qū)Vin族（除錮系、

(鈿除外)參與化學鍵的形成

鋼系外）

ds

IB族、HB族(n-l)d10ns1^^2金屬元素

區(qū)

(n-2)f0"(n-錮系元素化學性質(zhì)相近；

f區(qū)鐲系、鋼系

l)d0-2ns2鋼系元素化學性質(zhì)相近

二、元素周期律

能層數(shù):能層數(shù)越多，原子半徑越大

⑴影響因素（核電荷數(shù)：同周期元素,核電荷數(shù)越大，

原子半徑越小

V-------

⑵變化規(guī)律:元素周期表中的同周期主族元素從左到右,原子半徑逐

漸減小；同主族元素從上到下,原子半徑逐漸增大。

(1)第一電離能:氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)基態(tài)

正離子所需要的最低能量,符號工，單位:kj-mol1O

⑵意義:表示原子或離子失去電子的難易程度。第一電離能數(shù)值越小,

氣態(tài)原子越易失去一個電子,該元素的金屬性越強;反之,第一電離能

數(shù)值越大,氣態(tài)原子越難失去一個電子。

(3)規(guī)律

第一電離能/(W∕mol)

原了序數(shù)

⑴含義:用來描述不同元素的原子對鍵合電子吸引力的大小。元素的

電負性越大,表示其原子對鍵合電子的吸引力越大。

(2)變化規(guī)律:除稀有氣體外,一般來說，同周期從左至右,元素的電負

性逐漸變大,同主族從上至下，元素的電負性逐漸變小。

⑶意義:a.判斷一種元素是金屬還是非金屬，金屬元素的電負性一般,

非金屬元素的電負性一般,而位于非金屬三角區(qū)邊界的“類金屬”(如

錯、錨等)的電負性則在L8左右。

b.判斷化合物中元素化合價的正負。

c.判斷化學鍵的性質(zhì)(以1.7為界)。

在元素周期表中，某些主族元素與右下方（或左上方）的主族元素的有

些性質(zhì)是相似的，如

&易錯易尾

1.元素周期表P區(qū)全部是非金屬元素。（）

25p∣的元素位于元素周期表第五周期第IA族,是S區(qū)元素。（）

3.與Cr同周期且基態(tài)原子最外層電子數(shù)相同的元素,一定位于周期

表中的S區(qū)。（）

4.同一周期元素從左至右,原子半徑逐漸減小,元素的第一電離能依

次增大。（）

5.電負性越大,非金屬性越強,第一電離能也越大。（）

6.①Na、K、Rb;②N、P、As;③C、N、0;④F、P、K,元素的電負性隨

原子序數(shù)增大而遞增的只有③。（）

答案：1.X2.×3.×4.×5,×6.√

何關(guān)鍵能力提升

題點一電離能及其應(yīng)用

1

1.已知X、Y是主族元素,I為電離能,單位是kJ-moΓ0根據(jù)下表所

列數(shù)據(jù)判斷錯誤的是（D）

電離能

IlI3I4

元素

X496456269129543

Y5781817274511600

A.元素X的常見化合價是+1價

B.元素Y是第mA族的元素

C.元素X與氧形成化合物時一,化學式可能是X2O2

D.若元素Y處于第三周期，則它可與冷水劇烈反應(yīng)

解析:X、Y是主族元素，I為電離能,X第一電離能和第二電離能差距

較大,說明X為第IA族元素;Y第三電離能和第四電離能差距較大，

說明Y為第HIA族元素,X的第一電離能小于Y,說明X的金屬活潑性

大于Y。A.X為第IA族元素,元素最高化合價與其族序數(shù)相等,所以X

常見化合價為+1價,正確;B.通過以上分析知,Y為第HIA族元素,正

確;C.若元素X是Na,與氧形成化合物時,化學式可能是Na2O2,正確;D.

若元素Y處于第三周期,則為Al元素,與冷水不反應(yīng),錯誤。

2.金屬材料在生產(chǎn)生活中被廣泛應(yīng)用。

(1)(2020?全國I卷)Goodenough等人因在鋰離子電池及鉆酸鋰、磷

酸鐵鋰等正極材料研究方面的卓越貢獻而獲得2019年諾貝爾化學獎。

Li及其周期表中相鄰元素的第一電離能(L)如表所示。I,(Li)>I1(Na),

原因是o

L(Be)>L(B)>L(Li),原因是。

Ii/(kJ?mol?)

Li520Be900B801

Na496Mg738Al578

(2)(2018?全國HI卷改編)黃銅是人類最早使用的合金之一,主要由

Zn和CU組成。第一電離能I1(Zn)L(CU)(填“大于”或“小于”),

原因是。元素銅與銀的

第二電離能分別為ICU=I958kj?mol?INi=I753kJ?mol二IQK

的原因是o

答案：（I）Na與Li同族,Na電子層數(shù)多，原子半徑大，易失電子Li、

Be和B為同周期元素,核電荷數(shù)依次增加。Be為1S?2S2全滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu),

第一電離能最大。與Li相比,B核電荷數(shù)大,原子半徑小,較難失去電

子,第一電離能較大

⑵大于Zn核外電子排布為全滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu),較難失電子

銅失去的是全充滿的3d∣°電子,銀失去的是4s∣電子

CjM觸電離能的四個應(yīng)用

電離能越小,金屬越容易失去電子,金屬性越強;反之金屬性越弱。

如果某元素的In÷l>>Ill,則該元素的常見化合價為+n,如鈉元素I2>>I1,

所以鈉元素的化合價為+1。

多電子原子中，元素的各級電離能逐漸增大,有一定的規(guī)律性。當電離

能的變化出現(xiàn)突變時，電子層數(shù)就可能發(fā)生變化。

同周期元素從左向右,元素的第一電離能并不是逐漸增大的，當元素

的核外電子排布是全空、半充滿和全充滿狀態(tài)時,第一電離能就會反

常的大。如第一電離能:Be>B,N>0°

題點二電負性及其應(yīng)用

3.在科學研究和生產(chǎn)實踐中，僅有定性的分析往往是不夠的，為此,人

們用電離能、電子親和能、電負性來定量地衡量或比較原子得失電子

能力的強弱。

(1)(2019?全國HI卷改編)NHBPOi中，電負性最高的元素

是;Zn、Ge、0電負性由大至小的順序是。

(2)(2020?全國In卷)NH3BH3分子中，與N原子相連的H呈正電性田埼,

與B原子相連的H呈負電性(H"),電負性大小順序是c

(3)(2017?全國∏卷)元素的基態(tài)氣態(tài)原子得到一個電子形成氣態(tài)負

一價離子時所放出的能量稱作第一電子親和能(E1)o第二周期部分元

素的El變化趨勢如圖所示,其中除氮元素外,其他元素的E1自左而右

依次增大的原因是—;氮元素的El呈現(xiàn)異常的原因是—

答案：(1)OO>Ge>Zn(2)N>H>B

⑶同周期元素隨核電荷數(shù)依次增大,原子半徑逐漸變小，故結(jié)合一個

電子釋放出的能量依次增大N原子的2p軌道為半充滿狀態(tài),具有額

外穩(wěn)定性,故不易結(jié)合一個電子

題點三“位一構(gòu)一性”綜合應(yīng)用

4.現(xiàn)有七種元素,其中A、B、C、D、E為短周期主族元素,F、G為第

四周期元素，它們的原子序數(shù)依次增大。請根據(jù)下列相關(guān)信息、，回答

問題。

A元素的核外電子數(shù)和電子層數(shù)相等

B元素原子的核外P軌道電子數(shù)比S軌道電子數(shù)少1

C原子的第一至第四電離能如下：

1

Iι=738kJ?moΓ'I2=I451kJ?moΓI3=7733kJ?moΓ'L1=IO540

kJ?mol1

D原子核外所有p軌道全滿或半滿

E元素的主族序數(shù)與周期數(shù)的差為4

F是前四周期中電負性最小的元素

G在周期表的第七列

(1)已知BAs為離子化合物,寫出其電子式:o

(2)B元素基態(tài)原子中能量最高的電子,其電子云在空間有個

方向，原子軌道呈形。

(3)G位于族區(qū)，該元素的價層電子排布

式為o

(4)檢驗F元素的方法是,請用原子結(jié)構(gòu)的知識解釋產(chǎn)生

此現(xiàn)象的原因:o

解析：由題意可推知A、B、C、D、E、F、G分別為H、N、Mg、P、CL

K、Mn0

⑴N?為離子化合物，是由NHi與H兩種離子構(gòu)成，電子式為

H

：+

[H?N?

H

(2)B為N元素,核外電子排布式為Is22s22p?基態(tài)原子中能量最高的

電子,處于2p能級,有3個電子,其電子云在空間有3個方向，原子軌

道呈啞鈴(紡錘)形。

(3)G為Mn元素,是25號元素,位于第四周期第VnB族,最后填充的為

52

d軌道電子,為d區(qū)元素,價層電子排布式為3d4s0

H

答案：⑴[H：V：H]+[：H]

??

H

(2)3啞鈴(紡錘)

⑶第VnBd3d54s2

(4)焰色試驗當基態(tài)原子的電子吸收能量后，電子會躍遷到較高能

級,變成激發(fā)態(tài)原子，電子從較高能量的激發(fā)態(tài)躍遷到較低能量的激

發(fā)態(tài)或基態(tài)時,將以光的形式釋放能量

當堂檢測

1.下列說法正確的是(D)

A.多電子原子中，不同能級上電子的能量可能相同

C.同一原子中，Is、2s、3s電子的能量逐漸減小

D.對于同一個原子的電子層，能量最低的是K層

解析：同