1、【 精品教育资源文库 】 第 37讲 原子结构与性质 考纲要求 1.了解原子核外电子的运动状态、能级分布和排布原理，能正确书写 1 36号元素原子核外电子、价电子的排布式和轨道表达式。 2.了解电离能的含义，并能用以说明元素的某些性质。 3.了解电子在原子轨道之间的跃迁及其简单应用。 4.了解电负性的概念，并能用以说明元素的某些性质。 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：同一能层里电子的 能量 也可能不同，
2、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的顺序依次升高，即： E(s) E(p) E(d) E(f)。 (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 轨道形状 轨道个数 s 球形 1 p 哑铃形 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基态原子的核外电子排布 (1)能量最低原理：即电子尽可能地先占有能量低的
3、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，即基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序图： 【 精品教育资源文库 】 注意 所有电子排布规则都需要满足能量最低原理。 (2)泡利原理 每个原子轨道里最多只能容纳 2个电子，且自旋状态 相反 。 如 2s轨道上的电子排布为 ，不能表示为 。 (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，且自旋状态相同。如 2p3的电子排布为 ，不能表示为 或 。 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
4、(p0、 d0、f0)状态时，体系的能量最低，如： 24Cr 的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d54s1或 Ar3d54s1。 3基态、激发态及光谱示意图 (1)p能级的能量一定比 s能级的能量高 () (2)同一原子中， 2p、 3p、 4p 能级的轨道数依次增多 () (3)2p和 3p 轨道形状均为哑铃形，能量也相等 () (4)2px、 2py、 2pz的能量相等 () (5)铁元 素基态原子的电子排布式为 1s22s22p63s23p64s23d6() (6)Cr的基态原子的简化电子排布式为 Ar3d44s2() 【 精品教育资源文库 】 (7)基态原子电子能量的高
5、低顺序为 E(1s) E(2s) E(2px) E(2py) E(2pz)() (8)电子排布式 (22Ti)1s22s22p63s23p10违反了能量最低原则 () (9)磷元素基态原子的电子排布图为 () 写出下列原子或离子的 电子排布式、 价电子排布图、 电子占的原子轨道数、 未成对电子数。 (1)N： _ _ _ _ 。 (2)Cl： _ _ _。 (3)Fe2 ： _ _ 。 (4)Cu： _ _ _ 。 (5)Se： _ _ 。 (6)Br ： _ _ 。 答案 (1)1s 22s22p3 5 3 (2)1s 22s22p63s23p5(或 Ne3s23p5) 9 1 (3)1s
6、22s22p63s23p63d6(或 Ar3d6) 14 4 (4)1s 22s22p63s23p63d104s1( 或 Ar3d104s1) 15 1 (5)1s 22s22p63s23p63d104s24p4(或 Ar3d104s24p4) 18 2 (6)1s 22s22p63s23p63d104s24p6(或 Ar3d104s24p6) 18 0 【 精品教育资源文库 】 核外电子排布常见错误 (1)在写基态原子的电子排布图时，常出现以下错误： (违反能量最低原理 ) (违反泡利原理 ) (违反洪特规则 ) (违反洪特规则 ) (2)当出现 d 轨道时，虽然电子按 ns、 (n 1)
7、d、 np的顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把 (n 1)d放在 ns前，如 Fe： 1s22s22p63s23p63d64s2，而失电子时，却先失 4s轨道上的电子，如 Fe3 ： 1s22s22p63s23p63d5。 (3)注意比较原子核外电子排布式、简化电子排布式、价电子排布式的区别与联系。如 Cu 的电子排布式： 1s22s22p63s23p63d104s1；简化电子排布式： Ar3d104s1；价电子排布式： 3d104s1。 1 (1)A 元素 基态原子的最外层有 3 个未成对电子，次外层有 2 个电子，其元素符号为_；其价电子排布图为 _。 (2)B 元素的负一价离子和 C
8、元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同， B 的元素符号为_， C 离子的结构示意图为 _。 (3)D元素的正三价离子的 3d 能级为半充满， D的元素符号为 _，其基态原子的电子排布式为 _ _，其原子的结构示意图为 _。 (4)E 元素基态原子的 M 层全充满， N 层没有成对电子且只有一个未成对电子， E 的元素符号为 _，其基态原子的电子排布式为 _。 (5)F 元素的原子 最外层电子排布式为 nsnnpn 2，则 n _；原子中能量最高的是_电子，电子排布图为 _。 答案 (1)N (2)Cl 【 精品教育资源文库 】 (3)Fe 1s22s22p63s23p63d64s2(或 A
9、r3d64s2) (4)Cu 1s22s22p63s23p63d104s1(或 Ar3d104s1) (5)2 2p 2 M、 R、 X、 Y为原子序数依次增大的短周期主族元素， Z是一种过 渡元素。 M基态原子 L层中 p轨道电子数是 s轨道电子数的 2倍， R是同周期元素中最活泼的金属元素， X和 M形成的一种化合物是引起酸雨的主要大气污染物， Z 的基态原子 4s 和 3d 轨道半充满。请回答下列问题： (1)写出 M、 R的价电子排布式： M_、 R_。 (2)写出 X、 Y的价电子排布图： X_、 Y_。 (3)写出 Z的 核外电子排布式： _， Z的核外未成对电子数为 _。 答案
10、(1)2s22p4 3s1 (2) (3)1s22s22p63s23p63d54s1或 Ar3d54s1 6 解析 根据题目给出的 M、 R和 X的信息确定， M是氧元素， R是钠元素， X是硫元素。根据 M、R、 X、 Y为原子序数依次增大的短周期主族元素确定 Y是氯元素。根据 Z的基态原子 4s 和 3d轨道半充满，则 Z元素原子的核外有 24个电子，是铬元 素。 考点二 原子结构与周期表、元素性质的关系 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 ) 周期 能层数 每周期第一个元素 每周期最后一个元素 原子序数 基态原子的简化电子排布式 原子序数 基态原子的电
11、子排布式 二 2 3 He2s1 10 1s22s22p6 三 3 11 Ne3s1 18 1s22s22p63s23p6 四 4 19 Ar4s1 36 1s22s22p63s23p6 【 精品教育资源文库 】 3d104s24p6 五 5 37 Kr5s1 54 1s22s22p63s23p63d10 4s24p64d105s25p6 六 6 55 Xe6s1 86 1s22s22p63s23p63d104s24p6 4d104f145s25p65d106s26p6 (2)每族元素的价层电子排布特点 主族 主族 A A A A 排布特点 ns1 ns2 ns2np1 ns2np2 主族
12、A A A 排布特点 ns2np3 ns2np4 ns2np5 0 族 ： He： 1s2； 其他 ns2np6。 过渡元素 (副族和第 族 )： (n 1)d1 10ns1 2。 (3)元素周期表的分区与价电子排布的关系 周期表的分区 各区外围电子排布特点 分区 外围电子排布 s区 ns1 2 p区 ns2np1 6 d区 (n 1)d1 9ns1 2(除钯外 ) ds区 (n 1)d10ns1 2 f区 (n 2)f0 14(n 1)d0 2ns2 【 精品教育资源文库 】 2.原子半径 (1)影响因素? 能层数：能层数越多，原子半径 越大核电荷数：能层数相同核电荷数越大，原子半径 越小
13、(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 。 3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： kJmol 1。 (2)规律 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。 同族元素：从上至下第一电离能 逐渐减小 。 同种原子：逐级电离能越来越 大 (即 I1 I2 I3?) 。 4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
