第1节原子结构模型精.docx
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第1节原子结构模型精
第1节原子结构模型
【自学目标】
1．了解原子核外电子的运动状态，学会用四个量子数来表示核外电子的运动状态；
2．知道原子核外电子在一定条件下会发生跃迁，知道原子核外电子跃迁会吸收或放出光子，并了解其应用。
3．了解原子吸收和发射光谱分析。
知道原子核外电子的能量是量子化的，了解原子核外电子的排布规律。
4.了解人类探索物质结构的历程，认识从原子、分子等层次研究物质的意义。
讨论模型方法在探索原子结构中的应用。
5.知道物质是由微粒构成的,了解研究物质结构的基本方法和实验手段。
【自学助手】
1、原子结构理论发展史：
1803年提出原子是一个“实心球体”的是英国化学家，1903年汤姆逊提出原子结构的“”模型，1911年卢瑟福提出了原子结构的模型，1913年玻尔提出的原子结构模型，建立于20世纪20年代中期的模型已成为现代化学的理论基础。
2．光谱分为和，氢原子光谱为。
为了解释原子的稳定性和的实验事实，丹麦科学家波尔在原子模型的基础上提出了的原子结构模型，该理论的重大贡献在于指出了原子光谱源自在不同能量的上的跃迁，而电子所处的的能量是。
3.核外电子的运动状态是由四个量子数决定的。
其中，主量子数n的取值为…，对应的符号为…，n越大，表明电子离核的平均距离、能量，因此将n值所表示的电子运动状态称为。
在多电子原子中，角量子数l与一起决定着原子轨道的能量，若两个电子所取的n、l值均相同，就表明这两个电子具有。
对于确定的n值，l的取值共个，分别是…，对应的符号为…，在一个电子层中，l有多少个取值，就表示该电子层有多少个不同的（也称亚层）。
对每一个确定的l，m值可取，…，共个值；处于同一原子轨道上的电子自旋状态只有种，分别
用来表示。
一旦确定了n、l和m，就确定了即原子轨道，再加上，即可完整描述原子中的电子运动状态。
4.4p轨道的主量子数为，角量子数为，该亚层的轨道最多可以有种空间取向，最多可容纳个电子。
【思维点拨】
【例题1】下列各电子层中不包含d亚层的是
A．N电子层B．M电子层
C．L电子层D．K电子层
【解答】本题考查学生对四个量子数的掌握情况。
在一个多电子的原子中，若两个电子所占据原子轨道的n、l相同，就表明这两个电子具有相同的能量，我们就用电子亚层（或能级）来表达n、l相同电子运动状态。
对于确定的n值，l的取值就有n个：
0、1、2、3…、（n-1），对应符号为s、p、d、f…。
所以，当n＝1（K电子层）时，l＝0，即为s亚层；当n＝2（L电子层）时，l＝0，1，即为s亚层和p亚层；当n＝3（M电子层）时，l＝0，1，2，即为s亚层、p亚层和d亚层；当n＝4（N电子层）时，l＝0，1，2，3，即为s亚层、p亚层、d亚层和f亚层。
【答案】CD
【例题2】下列说法是否正确？
如不正确，应如何改正？
（1）s电子绕核旋转，其轨道为一圆圈，而p电子是走∞字形。
（2）主量子数为1时，有自旋相反的两条轨道。
（3）主量子数为3时，有3s、3p、3d、3f四条轨道。
【解答】本题是涉及电子云及量子数的概念题。
必须从基本概念出发，判断正误。
（1）不正确，因为电子运动并无固定轨道。
应改为：
s电子在核外运动电子云图像或概率分布呈球型对称，其剖面图是个圆。
而p电子云图或概率分布呈哑铃型，其剖面图是∞形。
（2）不正确，因为n＝1，l＝0，m＝0，只有一个1s原子轨道。
应改为主量子数为1时，在1s原子轨道中有两个自旋相反的电子。
（3）不正确，因为n＝3时，l只能取0、1、2，所以没有3f。
另外3s、3p、3d的电子云形状不同，3p还有m＝0、±1三种空间取向不同的运动状态，有3个原子轨道，3d有m＝0、±1、±2五种空间取向，有5个原子轨道。
因此应改为：
主量子数为3时，有9个原子轨道。
【自我检测】
1．下列电子层中，原子轨道的数目为4的是（）
A．K层B．L层C．M层D．N层
2．下列关于电子云的说法不正确的是（）
A.电子云是描述核外某空间电子出现的几率密度的概念;
B.电子云是电子在核内外空间出现的几率和几率密度
C.电子云有多种图形,黑点图只是其中一种;
D.电子就象云雾一样在原子核周围运动,故称为电子云.
3．描述一确定的原子轨道（即一个空间运动状态），需用以下参数（）
A.n、lB.n、l、mC.n、l、m、msD.只需n
4．n＝4时，m的最大取值为（）
A.4B.±4C.3D.0
5．原子中电子的描述不可能的量子数组合是（）
A.1，0，0，
B.3，1，1，
C.2，2，0，
D.4，3，－3，
6．多电子原子中，在主量子数为n，角量子数为l的能级上，原子轨道数为（）
A.2l＋1B.n－1C.n－l＋1D.2l－1
7．玻尔理论不能解释（）
A.H原子光谱为线状光谱
B.在一给定的稳定轨道上，运动的核外电子不发射能量----电磁波
C.H原子的可见光区谱线
D.H原子光谱的精细结构
8．P轨道电子云形状正确叙述为（）
A.球形对称;B.对顶双球;
C.极大值在X.Y.Z轴上的纺锤形;D.互相垂直的梅花瓣形.
9．首次将量子化概念应用到原子结构，并解释了原子的稳定性的科学家是（）
A.道尔顿B.爱因斯坦C.玻尔D.普朗克
10．在多电子原子中，具有自下列各组量子数的电子中能量最高的是（）
A．3，2，＋1，
B．2，1，＋1，
C．3，1，0，
D．3，1，－1，
11．3d能级中原子轨道的主量子数为，角量子数为，该能级的原子轨道最多可以有种空间取向，最多可容纳个电子。
12．写出具有下列指定量子数的原子轨道符号：
⑴n＝2，l＝1；⑵n＝3，l＝0；
⑶n＝5，l＝2；⑷n＝4，l＝3。
探索提高
13．原子中的电子，下面哪些量子数组是容许的?
（）
A.n＝3，l＝1，m＝－1B.n＝3，l＝1，m＝2
C.n＝2，l＝2，m＝－1D.n＝6，l＝0，m＝0
14．关于下列对四个量子数的说法正确的是（）
A.电子的自旋量子数是½,在某一个轨道中有两个电子,所以总自旋量子数是1或是0
B.磁量子数m=0的轨道都是球形的轨道
C.角量子数l的可能取值是从0到n的正整数
D.多电子原子中,电子的能量决定于主量子数n和角量子数l
15．2p轨道的磁量子数可能有（）
A.1，2B.0，1，2C.1，2，3D.0，＋1，－1
16．n.l.m确定后,仍不能确定该量子数组合所描述的原子轨道的（）
A.数目B.形状
C.能量D.所填充的电子数目
17．假定有下列电子的各组量子数，其中n正确，请指出哪几组不能存在，为什么？
A
B
C
D
E
F
n
1
3
3
2
2
4
l
1
1
2
0
-1
3
m
1
2
1
0
1
2
ms
－1
+1/2
-1/2
0
+1/2
2
18．当n＝4时，l的可能值是多少?
轨道的总数是多少？
最多容纳的电子数是多少？
第1节原子结构模型
1.B2.D3.B4.C5.C6.A7.D8.C9.C10.A11.3；2；5；10
12.⑴2p；⑵3s；⑶5d；⑷4f13.AD14.D15.D16．D
17.第A组不存在，对于确定的n值，l可取0～（n-1），当n＝1时，l只能等于0；
第B组不存在，因为对于每一个确定的n、l值，m可取0，±1，±2，…±l，该组中l＝1，所以，m只能取0，±1；
第C组存在；第D组存在；
第E组不存在，对于确定的n值，l可取0～（n－1），不可取负数；
第F组不存在，因为自旋量子数ms只能取±1/2两个值。
18.当n＝4时，l的可能值是0，1，2，3
轨道总数：
共有16条轨道。
电子总数：
32
第2节原子结构与元素周期表
【自学目标】
1．了解原子核外电子的能级分布。
2．能用电子排布式表示常见元素（1-36号）原子核外电子的排布。
3．理解核外电子排布与周期、族的划分与周期表的分区。
4．认识原子半径的周期性变化。
【自学助手】
1．基态原子核外电子排布要遵循的三个原则是、、。
2．基态原子的核外电子在原子轨道上的排布顺序是1s，，，3s，，，3d，，，，5p，，，5d，，，5f，6d，7p，┉。
3．角量子数l相同的能级，其能量次序由主量子数n决定，n值越，其能量越。
如E2pE3pE4pE5p。
主量子数n相同，角量子数不同的能级，其能量随l的增大而，即发生“能级分裂”现象。
如E4sE4pE4dE4f。
主量子数和角量子数同时变化时，情况较复杂。
如E4sE3dE4p,这种现象称为“能级交错”。
4．洪特规则的特例：
能级相同的原子轨道中，电子处于、或状态时，体系的能量较低，原子较稳定。
5．在原子中，每个电子层最多容纳电子的数目是个，每个能级最多容纳电子的数目是个。
6．价电子指的是，元素的化学性质与的性质和数目密切相关。
基态铁原子的价电子排布为。
7、熟练写出元素周期表中前36号元素的名称、元素符号和用电子排布式表示1～36号元素原子核外电子的排布。
填表
元素名称
元素符号
原子序数
电子排布式
价电子排布
7
S
氯
铜
Cr
3d64s2
35
8．一个能级组最多所容纳的电子数等于，1-6周期所包含的元素种数分别是，第7周期为不完全周期。
周期与有关，即周期数＝。
9．族的划分与原子的和密切相关，同族元素的价电子数目。
10．同周期中，除稀有气体元素外，随着原子序数的增大，元素的原子半径，原因是增加电子产生的小于核电荷数增加导致。
11．同主族元素，随着原子序数的逐渐增大，原子半径，因为电子层的增加，使核电荷数增加对电子所施加的影响处于次要地位，占了主要地位。
12．同一周期的过渡元素，自左到右原子半径的减小幅度越来越小，因为增加的电子都分布在内层d轨道上，它对与大致相当，使的变化幅度不大。
【思维点拨】
【例题1】某元素原子共有3个价电子，其中一个价电子的四个量子数为n＝3，l＝2，m＝2，ms＝+1/2。
试回答：
（1）写出该元素原子核外电子排布式。
（2）指出该元素的原子序数，在周期表中所处的分区、周期数和族序数，是金属还是非金属以及最高正化合价。
【解答】本题关键是根据量子数推出价电子排布，由此即可写出核外电子排布式及回答问题。
由一个价电子的量子数可知，该电子为3d电子，则其它两个电子必为4s电子（因为E3d＜E4s＝,所以价电子排布为3d14s2，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2。
从而知原子序数为21，处于周期表中的d区第4周期ⅢB族，是金属元素，最高正价为＋3。
【例题2】现有A、B、C、D四种元素，A是第5周期ⅠA族元素，B是第3周期元素。
B、C、D的价电子分别为2、2和7个。
四种元素原子序数从小到大的顺序是B、C、D、A。
已知C和D的次外层电子均为18个。
（1）判断A、B、C、D是什么元素？
（2）写出B、C的核外电子排布及A、D的价电子排布。
（3）写出碱性最强的最高价氧化物的水化物的化学式。
（4）写出酸性最强的最高价氧化物的水化物的化学式。
【解答】本题是一道“位—构—性”的综合题，根据A在周期表的位置可知为Rb,价电子排布为5s1；由B是第3周期元素，价电子为2个，所以是Mg，核外电子排布为1s22s22p63s2；C、D的价电子分别为2和7个，且知C和D的次外层电子均为18个，所以C为30号Zn，核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s2，D为35号Br，价电子排布为4s24p5。
碱性最强的最高价氧化物的水化物的化学式为RbOH，酸性最强的最高价氧化物的水化物的化学式为HBrO4。
【自我检测】
1.下列四种元素中,其单质氧化性最强的是（）
A．原子含有未成对电子最多的第二周期元素
B．位于周期表中第三周期ⅢA族的元素
C．原子最外电子层排布为2s22p6的元素
D．原子最外电子层排布为3s23P5的元素
2．某元素有6个电子处于n＝3，l＝2的能级上，根据洪特规则推测它在d轨道上未成对电子数为（）
A.3B.4C.5D.2
3．在多电子原子中，各电子具有下列量子数，其中能量最高的电子是（）
A.
B.
C.
D.
4.在多电子原子中,轨道能量是由谁决定。
（）
A.nB.n和mC.n和lD.n、l、m
5．以下元素的原子半径递变规律正确的是（）
A.Be＜B＜Na＜MgB.B＜Be＜Mg＜Na
C.Be＜B＜Mg＜NaD.B＜Be＜Na＜Mg
6．价电子满足4s和3d为半满的元素是（）
A.CaB.VC.CrD.Cu
7．写出下列基态原子的核外电子排布
⑴17Cl；⑵24Cr；
⑶34Se；⑷81Tl。
8．指出下列元素是主族元素还是副族元素？
位于周期表中第几周期？
第几族？
⑴1s22s22p63s23p4；
（2）[Kr]4d105s25p2；
（3）[Ar]3d34s2；（4）[Ar]3d104s1。
9．填写下表
原子序数
元素符号
电子层排布
周期
族
最高正价
未成对电子数
金属或非金属
9
3
ⅤA
24
5d106s2
10．某元素原子序数为33，则⑴此元素原子的电子总数是，有个未成对电子。
⑵有个电子层，个能级，个原子轨道⑶它的价电子排布为。
【探索提高】
11．满足下列条件之一的是哪一族或哪一种元素？
⑴最外层具有6个p电子：
。
⑵价电子数是n＝4、l＝0的轨道上有2个电子和n＝3、l＝2的轨道上有5个电子：
。
⑶次外层d轨道全满，最外层有一个s电子：
。
⑷某元素＋3价离子和氩原子的电子排布相同：
。
⑸某元素＋3价离子的3d轨道半充满：
。
12.设X、Y、Z代表3种元素。
已知：
①X+和Y-两种离子具有相同的电子层结构；②Z元素原子核内质子数比Y元素原子核内质子数少9个；
③Y和Z两元素可以形成四核42个电子的负一价阴离子。
据此，请填空：
⑴Y元素是，Z元素是。
⑵由X、Y、Z三元素所形成的含68个电子的盐类化合物之化学式是
13．短周期主族元素A、B、C、D的原子序数依次增大，其中A、C同主族，B、C、D同周期，A原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍，B是短周期元素中原子半径
最大的主族元素。
试回答下列问题：
（1）A的元素符号；D的原子结构示意图。
（2）A、B、C三种元素形成的简单离子的半径由大到小的顺序是。
（3）A、B、C、D形成的化合物B2A2、CD2、D2A、DA2中，各原子都满足最外层8电子结构的是（请填写具体的化学式）
（4）CA2与D元素的单质在水溶液中反应的化学方程式是。
第2节原子结构与元素周期表
1.D2.B3.D4.C5.B6.C
7．
（1）1s22s22p63s23p5或[Ne]3s23p5
（2）1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1
（3）1s22s22p63s23p63d104s24p4或[Ar]3d104s24p4
（4）1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s26p1
或[Xe]4f145d106s26p1
8．
（1）第3周期第ⅥA族
（2）第5周期第ⅣA族
（3）第4周期第ⅤB族（4）第4周期第ⅠB族
9．
原子序数
元素符号
电子层排布
周期
族
最高正价
未成对电子数
金属或非金属
9
F
[He]2s22p5
2
ⅦA
1
非金属
15
P
[Ne]3s23p3
3
ⅤA
＋5
3
非金属
24
Cr
[Ar]3d54s1
4
ⅥB
＋6
6
金属
80
Hg
[Xe]5d106s2
6
ⅡB
＋2
0
金属
10．该元素原子的电子层排布为：
1s22s22p63s23p63d104s24p3
（1）33，3
（2）4，8，18（3）4s24p3
11．
（1）具有p6（即np6）排布的是稀有气体元素（He除外）。
（2）符合n＝4，l＝0（即4s）轨道上2个电子和n＝3，l＝2轨道（即3d）上有5个电子的排布是锰Mn。
（3）具有（n－1）d10ns1排布的元素是ⅠB族元素。
（4）该元素是钪Sc。
（5）该元素是Fe。
7
12.⑴Cl（氯），O（氧）⑵KClO3
13．
（1）O；
（2）S2－＞O2－＞Na+
（3）Na2O2、SCl2、Cl2O
（4）SO2+Cl2+2H2O=2HCl+H2SO4
第3节原子结构与元素性质
【自学目标】
1．掌握元素电离能涵义，能用元素的电离能说明元素的某些性质。
2．掌握电负性的涵义，能用电负性判断元素的性质。
3．通过电离能和电负性的学习，进一步理解元素性质与原子结构的关系。
【自学助手】
1．气态原子或离子叫电离能，常用符号表示，单位为。
2．处于基态的气态原子失去一个电子，生成所需要的能量称为。
3．根据电离能的定义可知，电离能越小，表示在气态时该原子，反之，电离能越大，表明，同一周期从左到右，元素的第一电离能总体上具有的趋势，同一主族从上到下，第一电离能。
5．电负性是，电负性小于2的元素，大部分是，大于2的元素，大部分是，电负性越，非金属性越活泼；越小越活泼。
6．利用电负性可以判断化合物中元素化合价的正负，电负性大的易呈现价，小的易呈现价。
7．利用元素的电负性可以判断化学键的性质。
电负性差值大的元素原子间形成的主要是键，电负性差值小或相同的非金属原子之间形成的主要是键；当电负性差值为零时，通常形成键，不为零时易形成键。
【自我检测】
1．原子失去电子能力最强的是（）
A.NaB.MgC.AlD.K
2．鲍林的电负性是以最活泼的非金属元素作为标度计算出来的，该元素是（）
A.氧B.氯C.氟D.硫
3．原子的第一电离能为I1，第二电离能为I2，它们大小关系通常为（）
A.I1＝I2B.I1＜I2C.I1＞I2D.不能确定
4．下列对铯（Cs）的性质预测正确的是（）
A.铯的熔点很高B.它只存在一种氧化物
C.它的碳酸盐都易溶于水D.氯化铯难溶于水
5．不同元素的原子在分子内吸引电子的能力大小可用一定数值X来表示，若X越大，起原子吸引电子的能力越强，在所形成的分子中成为负电荷一方。
下面是某些短周期元素的X值：
元素
Li
Be
B
C
O
F
X值
0.98
1.57
2.04
2.53
3.44
3.98
元素
Na
Al
Si
P
S
Cl
X值
0.93
1.61
1.90
2.19
2.58
3.16
⑴通过分析X值变化规律，确定N、Mg的X值范围：
＜X（Mg）＜，＜X（N）＜。
⑵推测同周期元素X值与原子半径的关系是；根据短周期元素的X值变化特点，体现了元素性质的变化规律。
C6H5—S—NH2
⑶某有机物结构式为，其中S—N中，你认为共用电子对偏向谁？
（写原子名称）。
⑷经验规律告诉我们当成键的两原子相应元素的差值△X＞1.7时，一般为离子键，当△X＜1.7时，一般为共价键，试推断AlBr3中化学键类型是。
⑸预测元素周期表中，X值最小的元素位置：
（放射性元素除外）。
6．短周期元素A、B、C、D，它们的原子序数依次增大。
其中A、C与B、D分别是同主族元素。
又知B、D两元素的原子核中质子数之和是A、C两元素原子核中质子数和的2倍。
这四种元素的单质中有2种气体，2种固体。
（1）写出元素符号：
A；D；
（2）写出两种均含有A、B、C、D四种元素的化合物相互作用逸出气体的离子方程式。
（3）A、C组成的化合物，常作为野外考察的取氢（H2）剂。
试写出该化合物的电子式；该化合物中加入适量的水，即可形成氢气。
写出制氢化学方程式；经研究发现，该化合物中加入某些单质（如：
Si、Al），再加水，可以成倍地产生氢气。
现取1mol该化合物中加入适量的单质硅，产生氢气____________mol。
7．从原子结构解释,第二周期元素中的Be与B,N与O的第一电离能出现不符合规律的现象.
第3节原子结构与元素性质
1.D2.C3.B4.C
5．0.93＜X（Mg）＜1.61，2.55＜X（N）＜3.44；同周期（同主族）中，X值越大，其原子半径越小；同周期；氮原子；共价键；第六周期第IA族
6．
（1）H、S
（2）HSO3-+H+=SO2+H2O
（3）Na+[H:
]-
NaH+H2O=NaOH+H2；2
7．Be与B,N与O虽同样电离第一个电子,但这个电子在原子中的环境不完全相同,Be（2s2）s能级全充满是稳定状态,而B（2s22p1）电离一个p电子造成全空较稳定状态,所以Ⅰ1（B）<Ⅰ1（Be）.N的2p3能级具有半充满稳定状态.电离一个电子困难,而它后面的O（2p4）则失掉一个p电子变成半满稳定结构,故Ⅰ1（O）<Ⅰ1（N）出现了不符合规律的现象.
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