高考化学一轮复习物质结构与性质专题1原子结构与性质新人教版文档格式.docx
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E（d）<
E（f）
在任一能层中,能级个数等于能层序数,即K层只有s能级,L层有s和p两个能级,M层有s、p和d三个能级
关系
能层序数等于能层中的能级数
能级最多容纳的电子数等于能级中轨道数目的2倍
能层最多容纳的电子数为2n2（n代表能层序数）
原子轨道
不同能级上的电子出现概率约为90%的电子云空间轮廓图称为原子轨道
s电子的原子轨道呈球形对称，ns能级各有1个原子轨道；
p电子的原子轨道呈纺锤形，np能级各有3个原子轨道，相互垂直（用px、py、pz表示）；
nd能级各有5个原子轨道；
nf能级各有7个原子轨道
相同能层上原子轨道能量的高低：
ns<
np<
nd<
nf…；
形状相同的原子轨道能量的高低：
1s<
2s<
3s<
4s…；
同一能层内形状相同而伸展方向不同的原子轨道的能量相等，如npx、npy、npz轨道的能量相等
核外电子排布规律
能量最低原理
基态原子的核外电子排布遵循构造原理，电子总是优先排布在能量最低的原子轨道里，然后再依次进入能量逐渐升高的原子轨道，这样使整个原子处于最低的能量状态
构造原理
随着原子核电荷数的递增，基态原子的核外电子按照ns（n—1）d（n—2）fnp依次排布，该原理适用于绝大多数基态原子的核外电子排布
能级交错
由构造原理可知，电子先进入4s轨道，后进入3d轨道，这种现象叫能级交错
泡利不相容原理
基态多电子原子中，不可能同时存在4个量子数完全相同的电子。
换言之，一个轨道里最多只能容纳两个电子，且电旋方向相反（用“↑↓”表示），这个原理称为泡利（Pauli）原理
N原子的轨道表示式是：
，不能写成：
，也不能写成：
洪特规则
当电子排布在同一原子轨道的不同轨道时，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
2p3的电子轨道表示式为
，不能表示为
或
洪特规则特例
能量相同的原子轨道在全满（p6、d10、f14）、半满
（p3、d5、f7）和全空（p0、d0、f0）状态时，体系的
能量最低，如：
24Cr的电子排布式为
1s22s22p63s23p63d54s1
当出现d轨道时，虽然电子按ns、（n－1）d、np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，正确；
Fe：
1s22s22p63s23p64s23d6，错误
表示方法
电子排布式
在能级符号的右上方用数字表示该能级上排布的电子数的式子，如21Sc：
1s22s22p63s23p63d14s2
简化电子排布式
把内层已达到稀有气体的电子层写成原子实，并以稀有气体符号加方括号表示，如21Sc：
[Ar]3d14s2
价电子排布式
只标出基态原子的外围电子排布，如17Cl：
3s23p5
轨道表示式
用方框表示原子轨道，框内的箭头表示电子的式子，如6C：
【巩固演练】
（1）镍元素基态原子的电子排布式为________，3d能级上的未成对电子数为________。
（2）基态Ge原子的核外电子排布式为________，有________个未成对电子。
（3）Zn2＋基态核外电子排布式为______。
（4）处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用_____________，形象化描述。
在基态14C原子中，核外存在________对自旋相反的电子。
（5）基态Fe原子有________个未成对电子。
Fe3＋的电子排布式为______________。
（6）基态硼原子的电子排布式为______________。
（7）S的基态原子核外有________个未成对电子。
（8）Si的基态原子核外电子排布式为_________，电子占据的最高能层符号为_____，该能层具有的原子轨道数为________、电子数为________。
（9）基态K原子中，核外电子占据的最高能层的符号是_________，占据该能层电子的电子云轮廓图形状为___________。
（10）氮原子价层电子对的轨道表达式（电子排布图）为_____________。
（11）Co基态原子核外电子排布式为_____________，元素Mn与O中，基态原子核外未成对电子数较多的是_________________。
（12）基态Mn2+的核外电子排布式为 ，Ni2+的价电子排布图为 。
解析：
（1）Ni是28号元素，根据核外电子的排布规律可知，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2。
根据洪特规则可知，Ni原子3d能级上8个电子尽可能分占5个不同的轨道，其未成对电子数为2。
（2）Ge（锗）元素在周期表的第四周期、第ⅣA族，因此核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2，p轨道上的2个电子是未成对电子。
（3）Zn为30号元素，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，失去最外层的2个电子即可得到Zn2＋，Zn2＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10。
（4）处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布用电子云形象地描述。
基态14C原子的电子排布图为
，则核外存在2对自旋相反的电子。
（5）基态Fe原子的核外电子排布式为[Ar]3d64s2，其中3d能级有4个轨道未充满，含有4个未成对电子。
Fe原子失去4s轨道的2个电子和3d轨道的1个电子形成Fe3＋，则其电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5。
（6）B是5号元素，其基态原子的电子排布式为1s22s22p1。
（7）基态S原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，有2个未成对电子。
（8）Si是14号元素，基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p2，Si的最高能层为第三能层，其符号为M，该能层有1个s轨道、3个p轨道和5个d轨道，共9个轨道，Si在该能层有4个电子。
（9）K原子的价电子排布式为4s1，所以最高能层是N，4s电子云轮廓图形状为球形。
Cr原子的价电子排布式为3d34s1。
（10）N原子位于第二周期第VA族，价电子是最外层电子，即电子排布图是
。
（11）Co是27号元素，位于元素周期表第4周期第VIII族，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2。
O基态原子价电子为2s22p4，所以其核外未成对电子数是2，而Mn基态原子价电子排布为3d54s2，所以其核外未成对电子数是5，因此核外未成对电子数较多的是Mn。
（12）Mn为25号元素,其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2,则Mn2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5；
Ni原子失去最外层2个电子形成Ni2+,Ni2+的价层电子排布图（轨道表示式）为
答案：
（1）1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2 2
（2）1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2 2
（3）1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10
（4）电子云 2
（5）4 1s22s22p63s23p63d5（或[Ar]3d5）
（6）1s22s22p1
（7）2 1s22s22p63s23p2
（8）M 9 4
（9）N球形
（10）
（11）1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2Mn
（12）1s22s22p63s23p63d5
2.原子结构与元素性质
（1）周期表的结构
周期
周期是指能层（电子层）相同，按照最高能级组电子数依次增多的顺序排列的一行元素，即元素周期表中的一个横行为一个周期，周期表共有七个周期
同周期元素从左到右（除稀有气体外），元素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强
每周期第一种元素的最外层电子的排布式为ns1，结尾元素的最外层电子排布式除He为1s2外，其余为ns2np6
一个能级组最多所容纳的电子数等于一个周期所包含的元素种类，但一个能级组不一定全部是能量相同的能级，而是能量相近的能级
族
族是指价电子数相同（外围电子排布相同），按照电子层数依次增加的顺序排列的一列元素。
即元素周期表中的一个列为一个族（第Ⅷ族除外），共有十八个列，十六个族
同主族周期元素从上到下，元素的金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱
主族
0族
He：
1s2，其他：
ns2np6
过渡元素
副族和第Ⅷ族，Pd除外，（n－1）d1～10ns1～2。
分区
按电子排布可把周期表里的元素划分成5个区，分别为s区、p区、d区、f区和ds区，除ds区外，区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级的符号
s区
价电子排布ns1～2，除氢外都是活泼金属元素；
通常是最外层电子参与反应
p区
价电子排布ns2np1～6（除He外），通常是最外层电子参与反应
d区
价电子排布（n－1）d1～9ns1～2（除Pd外），d轨道可以不同程度地参与化学键的形成
ds区
价电子排布（n－1）d10ns1～2，金属元素
f区
价电子排布（n－2）f0～14（n－1）d0～2ns2，镧系元素化学性质相近，锕系元素化学性质相近
（2）电离能和电负性
电离能
定义
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叫做第一电离能（用I1表示）。
+1价正离子再失去一个电子所需能量称为第二电离能，依次类推
电离能的大小取决于原子的有效核电荷、原子半径以及原子的电子层结构
变化规律
同周期元素，碱金属元素的第一电离能最小，稀有气体元素的第一电离能最大，从左到右，元素的第一电离能在总体上呈现由小到大的趋势
同主族元素，从上到下第一电离能逐渐减小
同种元素，同一种元素的逐级电离能的大小关系：
I1<
I2<
I3<
I4<
I5……
应用
判断强弱
第一电离能是元素的金属活泼性的衡量尺度，第一电离能越小，金属越容易失去电子，金属性越强；
反之越弱
判断化合价
如果某元素的In＋1≫In，则该元素的常见化合价为＋n。
如Mg的I1和I2相差不多，而I2比I3小很多，所以Mg容易失去两个电子形成十2价离子
判断分层情况
多电子原子中，元素的各级电离能逐级增大，有一定的规律性。
当电离能的变化出现突变时，电子层数就可能发生变化
判断核外电子排布
同周期元素从左向右，元素的第一电离能并不是逐渐增大的，当元素的核外电子排布是全空、半充满和全充满状态时，第一电离能就会反常的大。
如Be有价电子排布为2s2，是全充满结构，比较稳定，而B的价电子排布为2s2
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