化学课堂导练选修三人教通用版教师必备用书第1章 原子结构与性质 第一节 原子结构 Word版含答案.docx
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化学课堂导练选修三人教通用版教师必备用书第1章原子结构与性质第一节原子结构Word版含答案
原子结构与性质
本章是在已有知识和经验的基础上，进一步了解核外电子的运动情况，从能级、能层的角度分析核外电子的排布原则；从电离能和电负性的角度分析元素的化学性质；更加深入地理解原子结构与元素周期表的关系，把握元素周期律的实质；能用新的观点来解释元素的某些性质，并能阐述元素性质和原子结构的关系。
本章的学习重点是掌握原子轨道的量子力学模型，用电子排布式表示常见元素（1～36号）原子核外电子的排布，理解电离能、电负性与元素性质的关系。
第一节 原子结构
第1课时 能层与能级 构造原理
秦始皇幻想帝位永在，龙体长存，日思长生药，夜作金银梦。
于是各路仙家大炼金丹，他们深居简出于山野之中，过着超脱尘世的神仙般生活。
炼丹家以丹砂（硫化汞）、雄黄（硫化砷）等为原料，开炉熔炼。
企图制得仙丹，再点石成金，服用仙丹或以金银为皿，均使人永不老死。
西文洋人也仿效于暗室或洞穴，单身寡居致力于炼金术。
一两千年过去了，死于仙丹不乏其人，点石成金终成泡影。
金丹大多徒劳无功而销声匿迹。
中外古代炼金术士毕生从事化学实验，为何一事无成？
乃因其违背科学规律。
他们梦想用升华等简单方法改变金属的性质，把铅、铜、铁、汞变成贵重的金银。
殊不知用一般化学方法是不能改变元素的性质的。
化学元素是具有相同核电荷数的同种原子的总称，而原子是化学变化中的最小微粒。
在化学反应里分子可以分成原子，原子却不能再分。
随着科学的发展，今天“点石成金”已经实现。
1919年英国卢瑟福用α粒子轰击氮元素使氮变成了氧。
1941年科学家用原子加速器把汞变成了黄金——人造黄金镄（一百号元素）。
1980年美国科学家又用氖和碳原子高速轰击铋金属靶，得到了针尖大的微量金。
这一切都离不开科学家对原子的研究。
一、开天辟地——原子的诞生
1．原子的诞生：
2．宇宙的组成元素及其含量：
二、能量与能级
1．能层：
意义：
根据多电子原子的核外电子的__能量差异____，将核外电子分成不同的能层
符号：
能层序数1、2、3、4、5、6、7分别用K、L、M、N、O、P、Q表示
2．能级：
意义：
根据多电子原子中同一能层电子能量不同，将它们分成不同的能级
符号：
在每一能层中，能级符号分别为ns、np、nd、nf……，其中n代表能层
3．能层、能级中所容纳的电子数：
能层
K
L
M
N
O
……
能级
__1s____
__2s____
__2p____
__3s____
__3p____
__3d____
__4s____
__4p____
__4d____
__4f____
5s
5p
…
……
最多电
子数
2
2
6
2
6
10
__2____
__6____
__10____
__14____
__2____
__6____
…
……
__2____
__8____
__18____
__32____
……
……
三、构造原理
1．构造原理：
（1）含义：
在多电子原子中，电子在能级上的排列顺序是电子先排在能量__较低____的能级上，然后依次排在能量__较高____的能级上。
（2）构造原理示意图。
2．电子排布式：
（1）概念：
将__能级____上所排布的电子数标注在该能级符号__右上角____，并按照能层从左到右的顺序排列的式子。
（2）表示方法。
钠原子的电子排布式可表示为1s22s22p63s1，也可简化为[Ne]3s1。
1．思考辨析：
（1）在原子中第n能层容纳的电子数一定是2n2。
（ × ）
（2）最外层电子排布式为4s1的元素一定为K。
（ × ）
（3）能层序数大，能级的能量一定大。
（ × ）
（4）K的电子排布式为1s22s22p63s23p63d1。
（ × ）
2．按能量由低到高的顺序排列，正确的一组是（ C ）
A．1s、2p、3d、4s B．1s、2s、3s、2p
C．2s、2p、3s、3p D．4p、3d、4s、3p
解析：
按照原子核外电子排布的构造原理，由低到高的能级依次是：
1s、2s、2p、3s、3p、（4s）3d、4p……。
分析对照四个选项，只有C正确。
3．下列电子层中，包含有f能级的是（ D ）
A．K电子层 B．L电子层
C．M电子层 D．N电子层
4．原子核外P能层和p能级可容纳的最多电子数分别为（ C ）
A．32和2 B．50和6
C．72和6 D．86和10
解析：
P能层为第6层，最多容纳电子数为2×62＝72；p能级最多容纳电子数为3×2＝6，C项正确。
5．已知三种微粒（原子或离子）的电子排布式如下：
11X：
1s22s22p6 19Y：
1s22s22p63s23p6
20Z：
1s22s22p63s23p6
若将上述三种微粒归为同一类，下列微粒中也可归为此类的是（ C ）
A． B．
C． D．
解析：
本题主要考查电子排布式和原子、离子的结构示意图。
分析原子核内的质子数和电子排布式之间的关系可知，三种微粒都是金属阳离子。
分析A～D四个选项中微粒结构示意图的核电荷数和核外电子排布的关系可知，A和D是原子，B是阴离子，C是金属阳离子。
6．按要求书写原子或离子的电子排布式。
（1）K__1s22s22p63s23p64s1____。
（2）Cl－__1s22s22p63s23p6____。
（3）Fe__1s22s22p63s23p63d64s2____。
（4）Fe3＋__1s22s22p63s23p63d5____。
解析：
因E（3d）>E（4s），故19号K先排4s能级，电子排布式为1s22s22p63s23p64s1；氯离子是由氯原子得到一个电子填充在最外层，使原来未充满的3p能级达到8电子稳定结构；铁是26号元素，其价电子与次外层的d能级有关，当铁失去电子时，是从最外层开始失去电子，所以先失去的是4s能级上的两个电子，再失去次外层3d能级上的一个电子。
知识点一 能层和能级的组成与能量关系
1．能层和能级的划分
离核距离
近→远
能量高低
低→高
能层
一
二
三
四
……
n
符号
K
L
M
N
……
能级
1s
2s、2p
3s、3p、3d
4s、4p、4d、4f
……
各能级
轨道数
1
1、3
1、3、5
1、3、5、7
……
各能级最
多电子数
2
2、6
2、6、10
2、6、10、14
……
各能层最
多电子数
2
8
18
32
……
2n2
2．能层、能级中的数量
（1）任一能层，能级数＝能层序数，且总是从s能级开始。
（2）以s、p、d、f……排序的各能级最多容纳的电子数依次为1、3、5,7……的二倍。
（3）每个能层最多可容纳的电子数是能层序数的平方的二倍，即2n2。
（4）能级符号相同的不同能级中所容纳的最多电子数相同。
3．不同能层中各能级之间能量大小关系
（1）不同能层中同一能级，能层序数越大能量越高。
例如，1s<2s<3s……，2p<3p<4p……。
（2）同一能层中，各能级之间的能量大小关系是s例如，第四能层中4s<4p<4d<4f。
（3）能层和能级都相同的各原子轨道能量相等，例如，2px＝2py＝2pz。
典例1 下列说法中正确的是（ D ）
A．s能级的能量一定比p能级低
B．3p2表示第三能层上有两个电子
C．同一原子中，1s、2p、4p电子的能量逐渐减小
D．同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数相等
解析：
高能层的s能级比低能层的p能级的能量高，A项不正确；3p2表示3p能级排了两个电子，B不正确；同一原子中，1s、2p、4p电子的能量逐渐升高，C项不正确。
〔变式训练1〕 下列说法正确的是（ D ）
A．第三能层有s、p共2个能级
B．3d能级最多容纳5个电子
C．第三能层最多容纳8个电子
D．无论是哪一能层的s能级最多容纳的电子数均为2个
解析：
每一能层包含的能级数等于该能层的序数，故第三能层有s、p、d三个能级，A错；s、d能级最多容纳的电子数分别是2、10，故B错、D正确。
每一能层最多容纳的电子数为2n2，第三能层最多容纳18个电子，故C错。
知识点二 构造原理与电子排布式
1．构造原理
（1）原理
随着原子序数的递增，绝大多数元素的原子核外电子排布遵循下列顺序：
图中每个小圆圈表示一个能级，每一行对应一个能层，各圆圈间连接线的方向表示随核电荷数递增而增加的电子填入能级的顺序。
提示：
原子核外电子排布构造易记图：
ns （n－2）f （n－1）d np
7s 5f 6d 7p
6s 4f 5d 6p
5s 4d 5p
4s 3d 4p
3s 3p
2s 2p
1s
自左往右、自下而上，依次填充。
（2）实质：
构造原理中的电子排布顺序，其实质是各
能级的能量高低顺序。
（3）能级交错”现象：
由构造原理可知，核外电子排布的能级顺序为1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s……从中可以看出，从第三能层开始，各能级不完全遵循能层顺序，产生了能级交错排列，即产生“能级交错”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。
2．电子排布式的书写
电子排布式是指用来表示原子核外电子排布情况的表达式，如钠原子的电子排布式为ls22s22p63s1。
它能直接地反映核外电子的能层、能级和各能级上的电子数。
（1）简单原子的核外电子排布式：
按照构造原理将电子依次填充到能量逐渐升高的能级中。
如6C：
1s22s22p2,10Ne：
1s22s22p6,17Cl：
1s22s22p63s23p5，19K：
1s22s22p63s23p64s1。
（2）复杂原子的核外电子排布式：
注意：
在书写电子排布式时，能层低的能级要写在左边，不一定完全按填充顺序写。
（3）利用构造原理书写简易电子排布式
为了方便，常把内层已达到稀有气体电子层结构的部分写成“原子实”，用稀有气体符号外加方括号来表示。
如K：
1s22s22p63s23p64s1，其中1s22s22p63s23p6看作[Ar]“原子实”，故K的电子层结构可表示为：
[Ar]4s1，其中[Ar]代表Ar的核外电子排布结构，即1s22s22p63s23p6。
再如Fe的简化电子排布式为：
[Ar]3d64s2。
典例2 构造原理揭示的电子排布能级顺序，实质是各能级能量高低。
若以E表示其能级的能量，以下各式中正确的是（ B ）
A．E（5s）＞E（4f）＞E（4s）＞E（3d）
B．E（3d）>E（4s）>E（3p）>E（3s）
C．E（4s）＜E（3s）＜E（2s）＜E（1s）
D．E（5s）＞E（4s）＞E（4f）＞E（3d）
解析：
根据构造原理，各能级能量由低到高的顺序为1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s…，A项和D项正确顺序为E（4f）>E（5s）>E（3d）>E（4s）；对于不同能层的相同能级，能层序数越大，能量越高，C项的正确顺序为E（4s）＞E（3s）＞E（2s）＞E（1s）。
典例3 表示一个原子在第三个电子层上有10个电子可以写成（ C ）
A．3s10 B．3d10
C．3s23p63d2
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