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
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