原子核外电子的运动.docx
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原子核外电子的运动
普通高中课程标准实验教科书-化学选修3[苏教版]
专题2原子结构与元素的性质
第一单元原子核外电子的运动
[学习内容]
一、原子核外电子的运动
（一）原子核外电子的运动特点
*对“电子云”图的认识：
（1）电子云是人们形象虾地描述电子在原子核外空间出现的机会的多少
（2）电子云图通常是用小黑点的疏密来描述电子在原子核外空间出现的机会的多少所得到的图形，即小黑点的疏密与电子在该区域内出现的机会大小成正比。
小黑点密表示电子在该区域出现的机会多，小黑点疏表示电子在该区域出现的机会少
（二）核外电子的运动状态
1．电子层（n）1234567
符号KLMNOPQ
分层依据：
电子运动的能量不同、电子运动的主要区域离核的远近不同
2．原子轨道
分类：
s、p、d、f
分类依据：
同一电子层中电子运动的能量仍有区别，电子云的形状也不相同
（1）原子轨道形状----决定轨道的类型
s----球形
p---仿锥形
d、f轨道较复杂
（2）原子轨道的空间伸展方向----决定该种轨道类型的个数
s------1p-----3d-------5f-----7
填表
电子层
原子轨道类型
原子轨道数目
可容纳电子数
1
2
3
4
n
3．电子的自旋：
原子核外电子有两种不同的自旋方式。
通常“↑”和“↓”用表示
[小结]
（1）原子核外电子的运动状态是由该电子所处的电子层、原子轨道（包括形状和伸展方向）、电子自旋几个方面决定
（2）从能量角度看，不同的电子层具有不同的能量（因此电子层也称为不同的能层）；
同一电子层（即同一能层）中不同形状的轨道也具有不同的能量（因此一定电子层中具有一定形状的轨道也称为能级），但同一能级的不同伸展方向的能级具有相同的能量
（3）轨道能量（能级）的高低顺序：
1s＜2s＜2p＜3s＜3p＜4s＜3d＜4p
[同步练习]
1．对多电子原子的核外电子，按能量的差异将其分成不同的；各能层最多容纳的电子数为。
对于同一能层里能量不同的电子，将其分成不同的；能级类型的种类数与能层数相对应；同一能层里，能级的能量按的顺序升高，即E（s）＜E（p）＜E（d）＜E（f）。
2．以下能级符号正确的是
A.1pB.2dC.3fD.4p
3．下列能级中轨道数为5的是
A．s能级B.p能级C.d能级D.f能级
4．比较下列多电子原子的原子轨道的能量高低
（1）1s,3d
（2）3s,3p,3d（3）2p,3p,4p
5．下面是s能级p能级的原子轨道图，试回答问题：
s电子的原子轨道呈形，每个s能级有个原子轨道；p电子的原
子轨道呈形，每个p能级有个原子轨道。
二、原子核外电子的排布
（一）原子核外电子排布遵守的原理
1．构造原理：
绝大多数基态原子核外电子的排布都遵循下列顺序：
1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d……
构造原理揭示了原子核外电子的能级分布。
从中可以看出，不同能层的能级有交错现象，
如E（3d）＞E（4s）、E（4d）＞E（5s）、E（5d）＞E（6s）、
E（6d）＞E（7s）、E（4f）＞E（5p）、E（4f）＞E（6s）等。
构造原理是书写基态原子电子排布式的依据，
也是绘制基态原子电子排布图（即轨道表示式）
的主要依据之一。
2．能量最低原理：
原子核外电子尽先占有能量最低的轨道（即优先进入能量低的能级）
3．泡利不相容原理：
每个原子轨道上最多只能容纳2个自旋方向不同的2个电子
4．洪特规则：
在能量相同轨道上的电子，将尽先分占不同轨道且自旋方向相同
5．洪特规则特例：
当原子核外电子排布在能量相等的原子轨道形成全空（s0、p0、d0、f0）、半满（s1、p3、d5、f7）全满（s2、p6、d10、f14）时，原子能量低、较稳定。
（二）原子核外电子的表示
1．电子排布式
电子排布式的书写格式：
①元素符号；②轨道符号；③轨道顺序按电子层由里到外和s、p、d、f的顺序；
④电子个数（右上角）如Na：
1s22s22p63s1
2．轨道表示式
轨道表示式的书写格式
①元素符号；②轨道框（一个轨道一个框，能量相同的轨道连在一起）；③电子自旋状态（用“↑”、“↓”表示）；④轨道符号（轨道框下面）
如Na：
[考试要求]：
能写出1-36号元素原子的电子排布式：
几个名词：
1．原子实：
原子核外内层电子已达到稀有气体结构的部分
2．外围电子排布式：
原子电子排布式中省去原子实的剩余部分
3．价电子：
主族元素的外围电子排布式，也就是主族元素的最外层电子
4．基态：
最低能量状态。
如处于最低能量状态的原子称为基态原子。
5．激发态：
较高能量状态（相对基态而言）。
如基态原子的电子吸收能量后，电子跃迁至较高能级成为激发态原子。
6．光谱：
不同元素的原子发生跃迁时会吸收（基态→激发态）和放出（基态→激发态）能量，
产生不同的光谱——原子光谱（吸收光谱和发射光谱）。
光是电子释放能量的重要形式。
利用光谱分析可以发现新元素或利用特征谱线鉴定元素。
[同步练习]
1．下列各原子或离子的电子排布式错误的是
A．Al1s22s22p63s23p1B．O2-1s22s22p6
C．Na+1s22s22p6D．Si1s22s22p2
2．写出下列基态原子的电子排布式和轨道表示式
（1）N
（2）Ne
（3）29Cu（4）Ca
3．若某基态原子的外围电子排布为4d15s2，则下列说法正确的是
A．该元素基态原子中共有3个电子
B．该元素原子核外有5个电子层
C．该元素原子最外层共有3个电子
D．该元素原子M能层共有8个电子
4．下列微粒的核外电子的表示方法是否正确？
若不正确请说明理由并改正
（1）C
1s2s2p
（2）P原子外围电子轨道式
3s3p
（3）Cr原子的外围电子排布式3d44s1
（4）Fe2+1s22s22p63s23p63d44s2
5．某同学在总结“构造原理、能量最低原理、泡利原理、洪特规则”后得出了：
“在同一原子里，没有运动状态完全相同的电子存在”的结论。
你认为此结论是否正确，请说明理由。
6．按照下列元素基态原子的电子排布特征判断元素，并回答问题。
A的原子中只有一个能层且只含1个电子；B的原子3p轨道上得到1个电子后不能再容纳外来电子；C的原子的2p轨道上有1个电子的自旋方向与其它电子的自旋方向相反；D的原子第三能层上有8个电子，第四能层上只有1个电子；E原子的外围电子排布为3s23p6。
（1）写出由A、B、C、D中的三种元素组成的化合物的化学式（至少写出5个）：
；
（2）写出用上述元素组成的物质制得A的单质的化学方程式（至少写出2个）：
、
；
（3）检验某溶液中是否含有D+的离子，可通过______________反应来实现；
检验某溶液中是否含有B—的离子，通常所用的试是_________和_______
（4）写出E的元素符号___________，要证明太阳上是否含有E元素，可采用的方法是
__。
[练习巩固]
１．第4电子层包含的原子轨道类型有，原子轨道数是，最多可容纳的电子数为。
第n电子层所包含的原子轨道数是，最多可容纳的电子数为。
２．元素x的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋1，原子中能量最高的是电子，其电子云在空间有方向；元素X的名称是，它的氢化物的电子式是。
若元素X的原子最外层电子排布式为nsn－1npn＋1，那么X的元素符号应为，原子的轨道表示式为。
３．下列电子排布式或轨道表示式正确的是
A．C原子的轨道表示式：
B．Ca原子的电子排布式：
1s22s22p63s23p63d2
C．N原子的轨道表示式：
D．Br－的电子排布式[Ar]3d104s24p6
４．下列轨道表示式能表示磷原子的最低能量状态的是（）
５．下列各组多电子原子的原子轨道能量比较不正确的是（）
A．3px＝3pzB．4s<3dC．4p>4fD．7s<6d
６．下列原子的外围电子排布式正确的是（）
A．Zn3d104s2B．Cr3d44s2C．Ga4s24p2D．S3s23p4
６．下列原子中的未成对电子数最多的是（）
A．氮B．硒C．铬D．铜
７．具有如下电子层结构的原子，其相应元素一定属于同一主族的是（）
A．3p轨道上有2个未成对电子的原子和4p轨道上有2个未成对电子的原子
B．3p轨道上只有1个空轨道的原子和4p轨道上只有1个空轨道的原子
C．最外层电子排布为1s2的原子和最外层电子排布为2s2p6的原子
D．最外层电子排布为ls2的原子和最外层电子排布为2s2的原子
第二单元元素性质的递变规律
[学习内容]
知识回顾：
元素周期律及元素周期律的具体体现
（1）含义：
（2）本质：
核外电子排布的周期性变化
（3）具体体现
①核外电子排布的周期性变化
②元素化合价的周期性变化
③原子半径的周期性变化
④元素金属性和非金属性的周期性变化
一、原子核外电子排布的周期性
1．随着原子序数的递增，元素原子的外围电子排布从ns1~ns2np6呈现周期性变化
2．根据元素原子外围电子排布的特征，可将元素周期表分成5个区域。
具体地说是根据最后一个电子填充在何原子轨道上来分区
二、元素第一电离能的周期性变化
（一）第一电离能（I1）的概念：
气态原子失去一个电子形成+1价气态阳离子所需的最低能量。
注意：
原子失去电子，应先最外电子层、最外原子轨道上的电子
（二）第一电离能的作用：
可衡量元素的原子失去一个电子的难易程度。
I1越小，原子越容易失去一个电子；I1越大，原子越难失去一个电子
（三）I1的周期性变化
1．同一周期，随着原子序数的增加，元素的第一电离能呈现增大的趋势，碱金属的第一电离能最小，稀有气体的第一电离能最大
2．同一主族，随着电子层数的增加，元素的第一电离能逐渐碱小
3．周期表的右上角元素的第一电离能数值大，左下角元素的第一电离能的数值小
（四）I1与洪特规则的关系
同一周期元素的第一电离能存在一些反常，这与它们的原子外围电子排布的特征有关。
如镁的第一电离能比铝大，磷的第一电离能比硫大。
基本规律：
当原子核外电子排布在能量相等的轨道上形成全空（p0、d0、f0）、半满（p3、d5、f7）和全满（p6、d10、f14）结构时，原子的能量较低，该元素具有较大的第一电离能。
[同步练习]
1．下列各组元素中，第一电离能依次碱小的是
A．H、Li、Na、KB．I、Br、Cl、F
C．Na、Mg、Al、SiD．Si、Al、Mg、Na
2．解释下列现象
（1）元素原子的第一电离能总是正值
（2）磷的第一电离能比硫的第一电离能大
（3）同一周期中，总是稀有气体元素的原子的第一电离能最大
3．比较下列元素第一电离能的大小。
并说明理由
（1）锂和氖
（2）铍和硼
（3）碳和氮（4）磷和硫
5．第二电离能（I2）、第三电离能（I3）及各级电离能的应用
（1）概念
+1价气态离子失去一个电子，形成+2价气态离子所需要的最低能量称称为该元素的第二电离能，表示I2
+2价气态离子失去一个电子，形成+3价气态离子所需要的最低能量称称为该元素的第二电离能，表示I3
（2）应用
（a）用来衡量元素的原子或离子气态时失去电子能力的强弱。
电离能数值越小，该元素的原子越容易失去电子
（b）确定元素通常以何种价态存在
（c）核外电子分层排布的有力证据
[思考]：
1．已知某元素的第一至第八电离能（单位kJ/mol）：
I1=577，I2=1820，I3=2740，I4=11600，I5=14800，I6=18400，I7=23400，I8=27500
（1）为什么I1至I8是增加的？
（2）试推测该元素的原子最外层有几个电子？
2．参考教材P20表2-6，解释为什么易形成Na+，而不易形成Na2+？
易形成Mg2+，而不易形
成Mg3+？
三、元素电负性的周期性变化
（一）元素电负性（χ）的概念：
元素的原子在化合物中吸引电子的能力
鲍林规定氟元素的电负性最大，χ=4.0，再通过一定的计算方法，得出其他元素的电负性数值（见下表）
（二）元素电负性的周期性变化规律
1．同周期：
从左到右，元素电负性由小到大（稀有气体除外）
2．同主族：
从上到下，元素电负性由大到小
有以上规律得出：
元素周期表中，右上角氟元素的电负性最大，左下角铯元素的电负性最小（放射性元素除外）
（三）元素电负性的应用
1．元素的电负性可以用来判断元素为金属元素还是非金属性元素
电负性（χ）＞1.8为非金属元素，电负性（χ）＜1.8为金属元素
2．元素的电负性可以用来比较元素非金属性的强弱以及原子得电子能力的强弱
元素A和B，若χA＞χB，则非金属性A＞B，得电子能力也是A＞B
3．元素电负性的差值可以用来判断化学键的类型
χA-χB＞1.7，所形成的化学键为离子键；χA-χB＜1.7，所形成的化学键为共价键；
4．元素的电负性还可以判断化合物中元素化合价的正负
若元素A和B形成的化合物中，χA＞χB，则A呈负价，B呈正价
注意：
电负性的大小与电离能的大小有一定的一致性，但没有绝对的一致，如镁的电负性比铝小，但镁的电离能比铝大
[练习]：
1．元素电负性随原子序数的递增而增强的是（）
A．Na>K>RbB．N>P>As
C．O>S>ClD．Si>P>Cl
2．电负性的大小也可以作为判断金属性和非金属性强弱的尺度下列关于电负性的变化规律正
确的是（）
A．周期表从左到右，元素的电负性逐渐变大
B．周期表从上到下，元素的电负性逐渐变大
C．电负性越大，金属性越强
D．电负性越小，非金属性越强
3．已知X、Y元素同周期，且电负性X＞Y，下列说法错误的是（）
A．X与Y形成化合物是，X可以显负价，Y显正价
B．第一电离能可一定Y小于X
C．最高价含氧酸的酸性：
X对应的酸性强于Y对应的酸性
D．气态氢化物的稳定性：
HmY小于HnX
4．根据对角线规则，下列物质的性质具有相似性的是（）
A．硼和硅B．铝和铁C．铍和铝D．铜和金
专题总结习题
1．概念辩析：
（1）每一周期元素都是从碱金属开始，以稀有气体结束
（2）f区都是副族元素，s区和p区的都是主族元素
（3）铝的第一电离能大于K的第一电离能
（4）B电负性和Si相近
（5）已知在200C1molNa失去1mol电子需吸收650kJ能量，则其第一电离能为650KJ/mol
（6）O原子的电子排布为：
↑↓↑↓↑↓↑↓，测得气态氧原子电离出1mol电子的能量约为1300KJ，则其第一电离能约为1300KJ/mol
（7）半径：
K+>Cl-
（8）酸性HClO>H2SO4，碱性：
NaOH>Mg（OH）2
（9）第一周期有2*12=2，第二周期有2*22=8，则第五周期有2*52=50种元素
（10）元素的最高正化合价=其最外层电子数=族序数
（11）某原子的最外层电子排布式为ns1时，其次外层一定排满了
（12）原子核外能量相同的电子处于同一轨道
（13）Na+电子排布式是1s22s22p6
（14）电子排布式中2p2表示2p能级上排布着2个电子，它们的自旋方向相同
2．电负性的大小也可以作为判断金属性和非金属性强弱的尺度下列关于电负性的变化规律正确的是
A．周期表从左到右，元素的电负性逐渐变大
B．周期表从上到下，元素的电负性逐渐变大
C．电负性越大，金属性越强
D．电负性越小，非金属性越强
3．已知X、Y元素同周期，且电负性X＞Y，下列说法错误的是
A．X与Y形成化合物是，X可以显负价，Y显正价
B．第一电离能可能Y小于X
C．最高价含氧酸的酸性：
X对应的酸性弱于于Y对应的
D．气态氢化物的稳定性：
HmY小于HmX
4．根据对角线规则，下列物质的性质具有相似性的是
A．硼和硅B．铝和铁C．铍和铝D．铜和金
5．下列有关推断中，不符合实际的是
A．第n周期有2n2种元素
B．第n周期的第n族的元素一定是金属元素（n＞1）
C．第n周期有（8-n）种非金属元素（n＞1）
D．第n周期的第n族的元素一定是非金属元素
6．已知几种元素的电负性，请回答下列问题
元素
Li
Mg
Al
Ge
C
N
As
O
Cl
电负性
1.0
1.3
1.6
2.0
2.5
3.0
2.2
3.4
3.2
（1）工业上制备金属镁，采用电解熔融MgCl2的办法，而制备金属铝，采用电解熔融Al2O3（加冰晶石）而不用电解AlCl3的办法。
试解释原因
（2）判断化合物是GeCl4、AsCl3共价化合物还是离子化合物？
（3）判断化合物OF2、NHCl4、Al3C4、LiAlH4中各元素的化合价
7．五种元素的原子的点子层结构如下：
A：
1s22s22p63s23p63d54s2，B：
1s22s22p63s2
C：
1s22s22p6，D：
1s22s22p63s23p2，E：
1s22s1
（1）哪种元素是稀有气体元素？
（2）哪种元素的电负性最大？
（3）哪种元素的第一电离能最大？
（4）那种元素组一可能生成具有催化性能的氧化物？
8．A、B两元素的原子，N层都有电子，A原子的M层和N层的电子数分别比B原子的M层和N层的电子数少7个和4个。
写出A、B两元素的名称以及A原子的轨道表示式和B原子的核外电子排布式。
专题二原子结构与元素性质
1．一个电子排布为1s22s22p63s23p1的元素最可能的价态是（）
A．+1B．+2C．+3D．—1
2．某主族元素的原子,M层上有一个半充满的原子轨道,这种原子的质子数是（）
A．只能是7B．只能是15C．是11或15D．是11或13
3.下列基态原子或离子的电子排布式错误的是（）
A．K：
1s22s22p63s23p64s1B．Fˉ：
1s22s22p6
C．Fe：
1s22s22p63s23p63d54s3D．Kr：
1s22s22p63s23p63d104s24p6
4.下面是一些原子的2p能级和3d能级中电子排布的情况，其中正确的是（）
5．X、Y两元素可形成XY3型共价化合物，则X、Y最外层的电子排布可能是（）
A．X：
3s23p1Y：
3s23p4B．X：
2s22p3Y：
2s22p4
C．X：
3s23p1Y：
2s22p5D．X：
2s22p3Y：
1s1
6．下列关于主族元素的说法不正确的是（）
A．主族元素的原子核外电子最后填入的能级是s能级
B．主族元素的原子核外电子最后填入的能级是s能级或p能级
C．主族元素的最高正价等于主族的序数
D．主族元素的价电子数有不可能超过最外层电子数
7．具有下列电子排布式的原子中，半径最大的是（）
A．ls22s22p63s23p1B．1s22s22p3
C．1s22s2sp2D．1s22s22p63s23p4
8．下列对价电子构型为2s22p5的元素描述正确的是（）
A．原子半径最小B．原子序数为7
C．第一电离能最大D．电负性最大
9．电负性的大小也可以作为判断金属性和非金属性强弱的尺度，下列关于电负性的变化规律正确的是（）
A．周期表中同周期元素从左到右，元素的电负性逐渐增大
B．周期表中同主族元素从上到下，元素的电负性逐渐增大
C．电负性越大，金属性越强
D．电负性越小，非金属性越强
10．下列元素的电负性最大的是：
（）
A．Na B．S C．O D．C
11．在下列空格中，填上适当的元素符号。
（1）在第3周期中，第一电离能最小的元素是_______，第一电离能最大的元素是______。
（2）在元素周期表中，电负性最大的元素是_______，电负性最小的元素是_______。
（3）某元素原子共有3个价电子，其中一个价电子位于第三能层d轨道，写出该元素原子核外电子排布式
12．元素周期表中前20号元素的第一电离能如图所示。
试根据元素在周期表中的位置，分析表中曲线的变化特点，并回答下列问题。
（1）
同主族内不同元素的第一电离能变化
的特点是；
各主族中第一电离能的这种变化特点
体现了元素性质的变
化规律。
（2）同周期内，随原子序数增大，第一电离
能增大。
但个别元素的第一电离能出现
反常现象，请分析其反常现象与原子结
构的关系，预测下列关系式中正确的是
（填写编号）
1E（砷）>E（硒）② E（砷）3E（溴）>E（硒）④E（溴）（3）估计Ca原子的第一电离能[用E（Ca）表示]范围：
（4）10号元素第一电离能较大的原因是。
13．根据下列五种元素的第一至第四电离能数据（单位：
kJ/mol），
回答下面各题：
元素代号
I1
I2
I3
I4
Q
2080
4000
6100
9400
R
500
4600
6900
9500
S
740
1500
7700
10500
T
580
1800
2700
11600
U
420
3100
4400
5900
（1）在周期表中，最可能处于同一族的是___________
A．Q和RB．S和TC．T和UD．R和TE．R和U
（2）下列离子的氧化性最弱的是____________
A．S2＋B．R2＋C．T3＋D．U＋
（3）下列元素中，化学性质和物理性质最像Q元素的是____________
A．硼B．铍C．氦D．氢
（4）T元素最可能是_______区元素，其氯化物的化学式为___________________
（5）每种元素都出现相邻两个电离能的数据相差较大的情况，这一事实从一个侧面说明了原子核外________________________________________________，
如果U元素是短周期的元素，你估计它的第2次电离能飞跃数据将是第_____个。
（6）如果R、S、T是同周期的三种主族元素，则它们的原子序数由小到大的顺序是________________________，其中元素_______的第一电离能反常高的原因是_______________。
14．A、B、C、D、E代表5种元素。
请填空：
（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
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