专题2 原子结构与元素的性质.docx
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专题2原子结构与元素的性质
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
第1课时 原子核外电子的运动特征
学习目标
1.了解人类对原子结构的认识历史。
2.掌握“电子云”的概念及原子核外电子的运动特征。
一、人类对原子结构认识的历史
1.英国物理学家____________提出了原子结构的________________,人们称他为
________________。
2.丹麦物理学家玻尔,提出了新的原子结构模型:
_________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
3.氢原子核外电子,当处于________________状态时,电子主要在____________周围球形区域运动,用小黑点的疏密来描述电子在________________空间出现的机会大小所得到的图形叫做________________。
二、原子核外电子的运动特征
1.原子中由里向外的电子层数n可取1,2,3,4,5等正整数,相应的电子层符号分别为
________、________、________、________、________等。
2.量子力学研究表明,处于________________的原子核外电子,也可以在不同类型的
________________上运动。
用小写英文字母________、________、________、________
表示不同形状的轨道。
s轨道呈________形,p轨道呈________形。
3.s电子的原子轨道都是________的,能层序数n越大,原子轨道的半径________。
P
电子的原子轨道是____________的,每个p能级有________个原子轨道,它们相互___。
而且,p电子原子轨道的平均半径也随n增大而________。
ns能级各有________个轨道,np能级各有______个轨道,nd能级各有________个轨道,nf能级各有________个轨道。
4.原子核外电子还有________________________运动,常用________________和________________表示这两种不同的自旋状态。
1.下列关于电子云的描述中,正确的是( )
A.电子云是一团带负电荷的云雾
B.每个小黑点表示一个核外电子
C.p轨道的电子云是纺锤形的,表示在p轨道上运动的电子的运动轨道为∞形
D.小黑点自身无意义,小黑点的疏密表示电子在原子核外单位体积内出现机会的大小
2.在含有多个电子的原子里,能量高的电子( )
A.只在离核近的区域运动
B.只在离核远的区域运动
C.在离核近的区域出现的几率大
D.在离核远的区域出现的几率大
3.以下轨道符号错误的是( )
A.5sB.2dC.4fD.6p
4.下列说法中不正确的是( )
A.同一原子中,2s、3s、4s轨道离原子核的平均距离依次增大
B.同一原子中,2p、3d、4f轨道的轨道数依次增多
C.p轨道呈纺锤形,随着电子层的增加,p轨道的数量也在增多
D.对于npx、npy、npz轨道上的电子,具有相同的能量,其电子云的形状也相同
5.在多电子原子中,1s、4p、2s、3s、4f、4s原子轨道能量高低顺序为________。
练基础落实
知识点1 电子云与电子云示意图
1.氢原子的电子云图中小黑点表示的意义是( )
A.1个小黑点表示一个电子
B.黑点的多少表示电子个数的多少
C.表示电子运动的轨迹
D.表示电子在核外空间出现机会的多少
2.观察1s轨道电子云
示意图,判断下列说法正确的是( )
A.一个小黑点表示1个自由运动的电子
B.1s轨道的电子云形状为圆形的面
C.电子在1s轨道上运动象地球围绕太阳旋转
D.1s轨道电子云的点的疏密表示电子在某一位置出现机会的多少
知识点2 核外电子与宏观物体运动规律的区别
3.电子作为微观粒子,其运动特征与宏观物体的运动特征有着明显的区别,下列关于电子运动特征的叙述中,正确的是( )
A.电子的运动根本就不存在运动轨迹
B.电子在原子核周围的空间内围绕原子核做圆周运动,只不过每一个圆周的半径不同而已
C.电子的运动速率特别快,所以其能量特别大
D.电子的运动速率特别快,运动范围特别小,不可能同时准确地测定其位置和速度
4.有关核外电子运动规律的描述错误的是( )
A.核外电子质量很小,在原子核外做高速运动
B.核外电子的运动规律与普通物体不同,不能用牛顿运动定律来解释
C.在电子云示意图中,通常用小黑点来表示电子绕核做高速圆周运动
D.在电子云示意图中,小黑点密表示电子在核外空间单位体积内出现的机会大
知识点3 原子核外电子的运动特征
5.下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是( )
A.电子云图中,小黑点密集表示该处的电子多
B.原子轨道表示原子核外电子运动的轨迹
C.3p轨道和2p轨道都呈纺锤形,3p轨道比2p轨道数目多
D.多电子原子中电子离核的平均距离4s>3s>2s
6.下列各电子层中不包含d轨道的是( )
A.N电子层B.M电子层
C.L电子层D.O电子层
7.下列说法正确的是( )
A.因为p轨道是“8”字形的,所以p电子走“8”字形
B.第三电子层,有3s、3p、3d三个轨道
C.氢原子中只有一个电子,故氢原子只有一个轨道
D.原子轨道与电子云都是用来形象描述电子运动状态的
8.
观察2pz轨道电子云示意图(如图所示)判断,下列说法中错误的是( )
A.2pz轨道上的电子在空间出现的概率分布呈z轴对称
B.点密集的地方表明电子出现的机会多
C.电子先沿z轴正半轴运动,然后在负半轴运动
D.2pz轨道的形状为两个椭圆球
练方法技巧
多电子原子中原子轨道的能量高低比较方法
9.在多电子原子中,n=3的电子层中各原子轨道的能量大小是( )
A.E3s<E3p<E3d
B.E3s<E3p=E3d
C.E3s=E3p=E3d
D.E3s=E3p<E3d
各电子层具有的轨道类型及各类型轨道具有的轨道数、最多容纳的电子数的判断
10.n为3的电子层中( )
A.只有s和p轨道
B.只有s、p和d轨道
C.只有s轨道
D.有s、p、d和f轨道
11.下列原子轨道中,可容纳电子最多的是( )
A.6sB.4pC.3dD.7s
练综合拓展
12.下列离子中,所带电荷数与该离子的核外电子层数相等的是( )
A.Al3+B.Mg2+C.Be2+D.H+
13.n=2的电子层有______种原子轨道,分别用符号________表示;n=4的电子层有______种原子轨道,分别用符号________表示。
14.按照能量大小顺序排列下列原子轨道。
(1)E1s,E4s,E3s,E2s:
___________________________________________________。
(2)E3d,E4s,E3p:
_______________________________________________________。
15.
(1)短周期的元素A、B,A原子最外层电子为a个,次外层电子数为b个;B原子M层电子数为(a-b)个,L层为(a+b)个,则A为______,B为________。
(2)已知X元素L层比Y元素L层少3个电子,Y元素原子核外电子总数比X元素多5个,则X、Y分别为__________、__________。
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
第1课时 原子核外电子的运动特征
基础落实
一、
1.卢瑟福 有核模型 “原子之父”
2.
(1)原子核外电子在一系列稳定的轨道上运动,这些轨道称为原子轨道。
核外电子在原子轨道上运动时,既不放出能量,也不吸收能量。
(2)不同的原子轨道具有不同的能量,原子轨道的能量变化是不连续的。
(3)原子核外电子可以在能量不同的轨道上发生跃迁
3.能量最低 原子核 原子核外 电子云图
二、
1.K L M N O
2.同一电子层 原子轨道 s p d f 球 纺锤
3.球形 越大 纺锤形 3 垂直 增大 1 3 5 7
4.一种称为“自旋”的 向上箭头“↑” 向下箭头“↓”
课堂练习
1.D [电子云只是核外电子运动的一个统计结果,只表示核外电子运动的一定区域,但电子具体的运动轨迹是无法测定的。
]
2.D
3.B [第2电子层上只有2s和2p两种类型的原子轨道,而没有2d轨道,所以B项错。
各电子层所具有的轨道类型数等于电子层序数。
]
4.C [同一原子中,电子层数越高(或主量子数越大),表示原子轨道离原子核的平均距离越大,A正确;2p、3d、4f轨道的轨道数依次为3、5、7,依次增多,B正确;无论在哪个电子层,p轨道都是3个,C错误;同一电子层形状相同的原子轨道的能量相等,其电子云的形状也相同,D正确。
]
5.1s<2s<3s<4s<4p<4f
解析 在多电子原子中,电子填充原子轨道时,原子轨道能量的高低存在如下规律:
①相同电子层上原子轨道能量的高低:
ns②形状相同的原子轨道能量的高低:
1s<2s<3s<4s……
③电子层和形状相同的原子轨道的能量相等。
如2px,2py,2pz轨道的能量相等。
层级训练
1.D
2.D [尽管人们不能确定某一时刻原子中电子的精确位置,但能够统计出电子在什么地方出现的概率大,在什么地方出现的概率小。
为了形象地表示电子在原子核外空间的分布状况,人们常用小黑点的疏密程度来表示电子在原子核外出现概率的大小。
点密集的地方,表示电子在那里出现的概率大;点稀疏的地方,表示电子在那里出现的概率小。
由图可知,处于1s轨道上的电子在空间出现的概率分布呈球形对称,而且电子在原子核附近出现的概率最大,离核越远,出现的概率越小。
图中的小黑点不表示电子,而表示电子曾经出现过的位置。
]
3.D [电子的存在是客观事实,每一个瞬间肯定都有客观存在的位置,所以肯定存在运动轨迹,只不过这个运动轨迹到底是什么样的,两个相邻的时间间隔内有什么关系就不能确定了;电子的运动速率虽然很快,但是其质量特别小,所以其能量也不会特别大;电子的运动速率特别快,运动范围特别小,故不能同时准确地测定其位置和速度。
]
4.C [电子云图中的小黑点自身并没有意义,一个小黑点并不代表一个电子,也就不能说“一个小黑点代表电子在此出现过一次”,因为它只是一种统计的结果。
小黑点的疏密表示电子在核外空间单位体积内出现机会的大小。
电子云是一个比喻的说法,好像带负电荷的云雾笼罩在原子核周围,电子云只是对原子核外电子运动特征的一种形象描述。
]
5.D [电子云是对电子运动的形象化描述,小黑点的密集程度表示该处电子出现的机会的大小。
核外电子运动不可描画轨迹,原子轨道是指一定能量的电子运动的主要空间区域。
由以上概念可知A、B项都不正确;不管2p或3p或任何其他电子层的p轨道,总是3个互相垂直的轨道,所以C项错误;电子层序数大,则它的各种轨道伸展程度都变大,即电子运动离核平均距离就远,D项正确。
]
6.C
7.D [A.p轨道是纺锤形,是说的电子出现频率高的“区域”的形状;B.第三电子层,有3s、3p、3d三个能级,共有9条轨道;C.氢原子中有一个电子,但轨道是人们规定的,只是空轨道而已;D正确。
]
8.C [观察2pz轨道电子云示意图发现,处于2pz轨道上的电子在空间出现的概率分布相对于z轴对称,电子主要在xy平面的上、下方出现,A正确;电子云中的小黑点疏密程度代表电子出现的概率大小,所以点密集的地方表明电子出现的机会多,B正确;在图中,电子出现的概率分布关于z轴对称,电子云并不是电子的真实运动轨迹,C错误;2pz轨道电子云形状为两个椭圆球,而不是面,D正确。
]
9.A 10.B 11.C
12.B [
,
,
,H+核外没有电子。
故只有B项符合题意。
]
13.2 2s、2p 4 4s、4p、4d、4f
14.
(1)E1s(2)E3p15.
(1)O Si
(2)N Mg
第2课时 原子核外电子的排布
学习目标
1.掌握原子核外电子排布的原则,能用电子排布式表示1~36号元素原子核外电子排布。
2.能用轨道表示式表示常见元素原子的核外电子排布。
3.知道原子核外电子在一定条件下会发生跃迁,知道基态、激发态、发射光谱、吸收光谱以及它们的应用。
一、核外电子排布遵循的原理
1.原子核外电子排布的轨道能量由低到高的顺序为__________________________
________________________________________________________________________
2.能量最低原理:
原子核外电子先占据能量________的轨道,然后依次进入能量________的轨道,这样使整个原子处于________的能量状态。
这一原理称为能量最低原理。
3.泡利不相容原理:
原子中同种运动状态的电子只有________个,即在同一轨道上最多
只能容纳自旋方向________的________个电子,这称为泡利不相容原理。
由于第n个电子层中有n2个原子轨道(如第一层只有1个s轨道,第二层有1个s轨道、3个p轨道,第三
层有1个s轨道、3个p轨道、5个d轨道等),则第n个电子层中电子的最大容量是________个。
4.洪特规则:
为了使体系的总能量最低,原子核外的电子在能量相同的各个轨道上排布时,总是尽可能以自旋________的方向分占________的轨道,这称为洪特规则。
5.洪特规则的补充规则
能量相同的原子轨道在____________、____________和________时,体系的能量较低,原子较稳定。
能量相同的原子轨道:
如p能级的3个轨道,d能级的5个轨道,f能级的7个轨道。
相对稳定的状态
按此规则,24Cr的电子排布式为[Ar]3d54s1(价电子轨道表示式为
),而不是[Ar]3d44s2;29Cu的电子排布式为
[Ar]3d104s1(价电子轨道表示式为
),而不是[Ar]3d94s2。
二、表示原子核外电子排布的化学用语
1.电子排布式:
如Na________________;
钙的电子排布式为________________,
原子结构示意图为______________,电子式:
______。
2.轨道表示式:
用□代表一个原子轨道,可用箭头表示一个电子,这样的式子称为轨道表示式或电子排布图,如:
Na
3.外围电子排布式:
如氯原子外围电子排布式为__________,外围电子轨道表示式(或价电子轨道表示式)为________________________。
1.下列轨道表示式所表示的元素原子中,其能量处于最低状态的是( )
2.下列元素的原子的电子排布式各违背了哪一规律?
(1)6C 1s22s22p
(2)21Sc 1s22s22p63s23p63d3
(3)22Ti 1s22s22p63s23p10
3.写出下列原子的电子排布式。
(1)S
(2)Cu (3)24Cr (4)34Se (5)30Zn (6)Fe
(1)________________________________________________________________________;
(2)________________________________________________________________________;
(3)________________________________________________________________________;
(4)________________________________________________________________________;
(5)________________________________________________________________________;
(6)________________________________________________________________________。
4.写出下列离子的电子排布式。
(1)Mg2+:
__________;
(2)Al3+:
____________;
(3)O2-:
__________;(4)S2-:
____________;
(5)Cl-:
__________;(6)K+:
____________;
(7)Ca2+:
__________;(8)Br-:
____________。
5.写出磷原子的电子排布式和轨道表示式。
练基础落实
知识点 核外电子排布的规律
1.电子在一个原子的下列能级的原子轨道中排布时,最后排布的是( )
A.nsB.np
C.(n-1)dD.(n-2)f
2.短周期元素中,A元素原子最外层电子数是次外层电子数的2倍;B元素原子最外层电子数是其内层电子总数的3倍;C元素原子次外层电子数等于其原子核外电子总数的一半;D元素原子最外层有1个电子,D的阳离子与B的阴离子的电子层结构相同。
则4种元素原子序数关系,正确的是( )
A.C>D>B>AB.D>B>C>A
C.A>D>C>BD.B>A>C>D
3.下列各基态原子或离子的电子排布式正确的是( )
A.O2-1s22s22p4B.Ca[Ar]3d2
C.Si1s22s22p63s23p2D.Zn[Ar]3d104s1
4.已知元素X的原子最外层电子排布为nsn-1npn+2,则X元素的原子序数为( )
A.9B.10C.17D.18
练方法技巧
核外电子排布的表示方法
5.以下表示氦原子结构的化学用语中,对电子运动状态描述最详尽的是( )
A.∶HeB.
C.1s2D.
6.下列各原子或离子的电子排布式错误的是( )
A.K+:
1s22s22p63s23p6
B.F:
1s22s22p5
C.Ar:
1s22s22p63s23p6
D.S2-:
1s22s22p63s23p4
7.下列各电子排布式是基态原子的电子排布式的是( )
A.1s12s1B.1s22s12p1
C.1s22s22p63s2D.1s22s22p63p1
8.已知锰的核电荷数为25,以下是一些同学绘制的锰原子核外电子的轨道表示式,其中最能准确表示锰原子核外电子运动状态的是( )
练综合拓展
9.下列各组中的X和Y两种原子,化学性质一定相似的是( )
A.X原子和Y原子最外层都只有一个电子
B.X原子的核外电子排布为1s2,Y原子的核外电子排布为1s22s2
C.X原子2p能级上有三个电子,Y原子的3p能级上有三个电子
D.X原子核外M层上仅有两个电子,Y原子核外N层上仅有两个电子
10.现有主族元素X、Y、Z,X原子的最外层电子排布为ns1;Y原子的M电子层有2个未成对电子;Z原子的最外层p原子轨道上只有一对成对电子,且Z原子的核外电子比Y原子少8个。
由这三种元素组成的化合物的化学式不可能是( )
A.X2YZ3B.X2YZ4
C.X2Y2Z3D.XYZ4
11.以下列出的是一些原子的2p能级和3d能级中电子排布的情况。
试判断,哪些违反了泡利不相容原理,哪些违反了洪特规则。
违反泡利不相容原理的有________,违反洪特规则的有________。
12.有A、B、C、D四种短周期主族元素,它们的原子序数依次增大,其中A元素原子核外电子仅有一种原子轨道,也是宇宙中最丰富的元素,B元素原子核外p电子数比s电子数少1,C为金属元素且原子核外p电子数和s电子数相等,D元素的原子核外所有p轨道全充满或半充满。
(1)写出四种元素的元素符号:
A:
________,B:
________,C:
_______,D:
________。
(2)写出C、D两种元素基态原子核外电子轨道表示式。
C:
________________________________________________________________________,
D:
________________________________________________________________________。
(3)写出B、C两种元素单质在一定条件下反应的化学方程式:
_________________。
(4)写出B元素单质和氢化物的电子式,单质:
________,氢化物:
________。
13.
(1)X元素是非金属元素,其原子中有3个未成对电子,轨道的最高能级是3p,则该
原子的核外电子排布式是________________________。
(2)某元素的原子基态时有6个电子处于3d轨道上,则该元素的原子序数为________,
该元素原子的d轨道上的未成对电子有________个。
(3)某元素的基态原子失去3个电子后,它的3d轨道上的电子恰好半满,则该元素的原
子序数为______,其离子的电子排布式为______________________________________。
第2课时 原子核外电子的排布
基础落实
一、
1.1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f、5d、6p、7s、5f、6d……
2.低 较高 最低
3.一 相反 两 2n2
4.相同 不同
5.全充满 半充满 全空
二、
1.1s22s22p63s1 1s22s22p62s23p64s2
·Ca·
3.3s23p5
课堂练习
1.D [A、C项违背了能量最低原理;B项违背了洪特规则。
]
2.
(1)洪特规则
(2)能量最低原理
(3)泡利不相容原理
解析
(1)对于C原子来说,2p有3个能量相同的原子轨道,最后2个电子应该以自旋方向相同的方式分布在两个不同的2p轨道上,违反了洪特规则。
(2)根据轨道能量高低顺序可知E4s(3)对于22Ti来说,3p共有3个轨道,最多可以排6个电子,如果排10个电子,则违反了泡利不相容原理。
3.
(1)1s22s22p63s23p4
(2)1s22s22p63s23p63d104s1
(3)1s22s22p63s23p63d54s1
(4)1s22s22p63s23p63d104s24p4
(5)1s22s22p63s23p63d104s2
(6)1s22s22p63s23p63d64s2
4.
(1)1s22s22p6
(2)1s22s22p6
(3)1s22s22p6 (4)1s22s22p63s23p6