第一节原子结构与性质.docx
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第一节原子结构与性质
第一章原子结构与性质
第一节原子结构
一．原子的诞生
1.原子的诞生
2.宇宙的组成与各元素的含量
3．元素的分类
二.能层与能级
1、能层
（1）原子核外的电子是分层排布的。
根据电子的能量差异，可将核外电子分成不同的。
（2）每个能层最多容纳的电子数为个。
（3）离核越近的能层具有的能量。
（4）能层的表示方法
能层：
一二三四五六七……
符号：
KLMNOPQ……
最多电子数：
28183250……
离核远近：
由近→远
能量高低：
由→
2、能级
（1）在多电子的原子中，同一能层的电子能量也可能不同。
不同能量的电子分成不同的，依次用表示。
各能级可容纳的最多电子数依次为1、3、5、7……的。
（2）在同一能层的不同能级的能量的大小顺序是：
。
（3）任一能层的能级总是先从能级开始，且该能层的能级数等于。
如第一层只有一个能级（1s），第二层有两个能级（2s和2p），以此类推。
（4）各能层所包含的能级类型及各能层、能级最多容纳的电子数见下表
能层（n）
一
二
三
四
五
六
七
符号
能级（l）
…
……
最多
电子数
…
……
……
[学与问]
1.原子核外电子的每一个能层最多可容纳的电子数与能层的序数（n）间存在什么关系？
2.不同的能层分别有多少个能级，与能层的序数（n）间存在什么关系？
3.英文字母相同的不同能级中所能容纳的最多电子数是否相同？
[典例解悟]
比较下列多电子原子的原子轨道的能量高低
（1）2s______3s
（2）2s______3d（3）3p______3s（4）4f______6f
（5）3d______4s（6）3px________3pz
总结：
1、相同能层不同能级的能量高低顺序为
2、不同能层相同能级的能量高低顺序为
3、相同能层相同能级的能量高低顺序为
4、不同能层不同能级的能量高低顺序为
【过关训练】
1．支撑“宇宙大爆炸”理论的重要事实之一是（）
A．宇宙原子总数的88.6％是氢B．地球上的元素绝大多数是金属
C．普鲁特“氢是元素之母”的预言D．宇宙中存在少量稀有气体分子
2.以下能级符号错误的是（ ）
A.5sB．2dC．3fD．6p
3.分析发现，某陨石中含有半衰期极短的镁的一种放射性同位素28Mg，该同位素的原子核内的中子数是（ ）
A.12 B．14 C．16 D．18
4.Se是人体必需的微量元素，下列关于
Se和
Se的说法正确的是（ ）
A.
Se和
Se互为同素异形体B.
Se和
Se互为同位素
C.
Se和
Se分别含有44和46个质子D.
Se和
Se都含有34个中子
三.构造原理
1.构造原理：
设想从氢原子开始，随着原子核电荷数的递增，原子核每增加一个质子，原子核外便增加一个电子，这个电子大多是按照右图所示的填充的，填满一个能级再填一个新能级。
这种规律称为。
注意：
（1）在多电子原子中，电子进入能级的先后应遵循原理，即
（2）按照构造原理，电子进入轨道的顺序为：
因此，特别要注意的是，核外电子排布并非全是按照能层的顺序逐层排布的，排满K层后再排到L层，排满了L层再排到M层，但并非排满M层后再排到N层，根据构造原理中电子进入轨道的顺序，电子是排满4s后再进入3d。
所以，由构造原理可知，从第三层开始各能级不完全遵循能层顺序，产生了现象。
各能级的能量高低顺序为
***你有哪些方法记忆构造原理？
2、电子排布式：
按能量由低到高依次写出能级符号，用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式。
如：
HBONe25Mn
***在书写电子排布式时，能层低的能级要写在左边，不能按填充顺序写。
练习：
原子
序数
元素
名称
元素
符号
电子排布
KLMNO
9
12
16
21
钪
Sc
24
铬
……
26
铁
29
铜
32
锗
35
…
3、简化电子排布式
***方括号里的符号的意义是该元素上一周期的稀有气体的电子排布的结构，称为“原子实”。
练习：
分别写出8O、13Al、17Cl、20Ca、33As、35Br、22Ti、24Cr、27Co、29Cu、30Zn的简化电子排布式。
4、外围电子排布式
外围电子排布式是指将过渡元素原子的电子排布式中符合稀有气体的原子的电子排布的部分（原子实）或主族、0族元素的内层电子排布省略后剩下的式子，又叫价电子排布式。
练习：
分别写出8O、13Al、17Cl、20Ca、33As、35Br、22Ti、24Cr、27Co、29Cu、30Zn的外围电子排布式。
试比较主族元素与过渡元素外围电子式和简化电子排布式的关系：
5、电子排布式与原子结构示意图的关系
四．能量最低原理、基态与激发态、光谱
1.能量最低原理
（1）含义：
原子的电子排布遵循能使整个原子的能量处于状态，简称能量最低原理，即在里，电子优先排布在能量的能级，再依次排布在能量逐渐的能级。
（2）应用：
a、任何体系具有的能量越低
b、核外电子遵循构造原理排布时，原子的能量处于状态（基态原子）
2.基态原子与激发态原子
处于的原子叫做基态原子。
当基态原子的电子能量后，电子会跃迁到能级，变成激发态原子。
激发态原子不稳定，又会跃迁回较低能级，并释能量。
3.基态、激发态相互转化与能量转化
基态原子激发态原子
***
【思考与交流】
节日五颜六色的焰火是否是化学变化？
若不是化学变化，与电子存在什么关系？
练习：
1下列电子排布式不是原子的基态的是（）
A、1s22s22p63s13p2B、1s22s22p63s23p63d64s2
C、1s22s22p63s23p63d104s2D、1s22s22p63s23p63d84s24p3
4.光谱与光谱分析
（1）原子光谱
不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。
（2）光谱分析：
在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。
【过关训练】
1、下列各原子或离子的电子排布式错误的是（ ）
A．Na＋ 1s22s22p6B．F 1s22s22p5C．Cl－ 1s22s22p63s23p5D．Ar 1s22s22p63s23p6
2、比较下列多电子原子的原子轨道的能量高低。
（1）1s,3d
（2）3s,3p,3d （3）2p,3p,4p
3、下列各原子轨道的能量高低顺序正确的是（）
A、4p＞4s＞3d＞3pB、4s＞3s＞2s＞1sC、5s＞4f＞4s＞3dD、5s＞4d＞4p＞3d
4.下列原子构成的单质中既能与稀硫酸反应，又能与烧碱溶液反应，且都产生H2的是（ ）
A.核内无中子的原子B.电子构型为3s23p1
C.最外层电子数等于倒数第三层上的电子数的原子
D.N层上无电子，最外层上的电子数等于电子层数的原子
5.物质发生化学变化时：
①电子总数 ②原子总数 ③分子总数 ④物质的种类 ⑤物质的总质量 ⑥物质的总能量，反应前后肯定不发生变化的是（ ）
A.①②③⑤B．①②⑤C.②⑤⑥D．①④⑤⑥
6.基态原子的第5电子层只有2个电子，则该原子的第四电子层中的电子数肯定为（ ）
A.8个 B．18个 C．8～18个 D．8～32个
7.主族元素的原子失去最外层电子形成阳离子，主族元素的原子得到电子填充在最外层形成阴离子。
下列各原子或离子的电子排布式错误的是（ ）
A.Ca2＋：
1s22s22p63p6B.F－：
1s22s23p6C.S：
1s22s22p63s23p4D.Ar：
1s22s22p63s23p6
8.下列各原子的电子排布式正确的是（ ）
A.Be：
1s22s12p1B．C：
1s22s22p2C.He：
1s12s1D．Cl：
1s22s22p63s23p5
9.根据下列电子排布，处于激发态的原子是（ ）
A.1s22s22p6B．1s22s23s1C.1s22s12p1D．1s22s22p63s1
10.写出具有下列电子排布的原子的元素符号及在周期表中的位置。
（1）1s22s22p63s23p4
（2）1s22s22p63s23p63d104s24p65s2
（3）1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p66s1
11.根据下列叙述，写出元素名称，画出原子结构示意图，并写出核外电子排布式。
（1）A元素原子核外M层电子数是L层电子数的一半：
________________。
（2）B元素原子的最外层电子数是次外层电子数的1.5倍：
________________。
（3）C元素的单质在常温下可与水剧烈反应，产生的气体能使带火星的木条复燃：
________________。
（4）D元素的次外层电子数是最外层电子数的1/4：
________________。
12.
（1）短周期的元素A、B，A原子最外层电子数为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______、________。
13.完成下表。
核电荷数
元素名称
元素符号
电子排布式
简化电子
排布式
外围电子排布式
原子结构示意图
9
氟
F
10
氖
Ne
11
钠
Na
12
镁
Mg
13
铝
Al
14
硅
Si
15
磷
P
16
硫
S
17
氯
Cl
18
氩
Ar
19
钾
K
20
钙
Ca
21
钪
Sc
22
钛
Ti
23
钒
V
24
铬
Cr
25
锰
Mn
26
铁
Fe
27
钴
Co
28
镍
Ni
29
铜
Cu
30
锌
Zn
31
镓
Ga
32
锗
Ge
33
砷
As
34
硒
Se
35
溴
Br
36
氪
Kr
五．电子云与原子轨道
1、电子运动的特点：
①②③。
我们不可能像描述宏观运动物体那样，确定一定状态的核外电子在某个时刻处于原子核外空间如何，而只能确定它在原子核外各处出现的概率。
2、原子核外电子运动状态的描述
（1）电子云定义：
电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述。
注意：
①电子云是一个形象化描述。
②电子云图中的黑点代表一个电子，每个黑点表示电子。
③黑点疏密的程度表示了电子在原子核外出现的的大小。
④离核越近，电子出现的概率越，电子云越。
⑤s能级的电子云为形，只有空间伸展方向，p能级的电子云有空间伸展方向。
例：
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轨道上运动像地球围绕太阳旋转
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
（2）原子轨道
①原子轨道：
电子在原子核外的一个空间运动状态。
②原子轨道的形状，s能级的原子轨道是的，p能级的原子轨道是的。
③能层数n越大，原子轨道半径。
④不同能层的同种能级的原子轨道形状，只是半径。
⑤ns能级有个轨道，np能级有个轨道，nd能级有个轨道，nf能级有个轨道。
np能级中的3个原子轨道相互垂直，分别以px、py、pz表示，它们具有的能量。
3、原子核外电子的排布规律
（1）能量最低原理
能量最低原理是自然界中一切物质共同遵守的普遍法则。
绝大多数元素原子的核外电子排布，都是按照构造原理中的能级顺序依次进入原子轨道，而使整个原子处于能量最低状态，称之为基态。
（1）泡利原理
一个原子轨道里最多只能容纳电子，而且方向。
（2）洪特规则
当电子排布在同一能级的不同时，总是占据一个轨道，而且自旋方向，这样整个原子的能量。
（4）洪特规则特例
4、电子排布图
练习：
画出O、N、Na、Si的电子排布图
例、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。
（1）
（2）（3）
（4）（5）（6）
【课堂练习】
1．下列能级中轨道数为5的是（ ）
A．s能级B．p能级C．d能级D．f能级
2．表示一个原子在第三个电子层上有10个电子可以写成（ ）
A．3s10 B．3d10C．3s23p63d2D．3s23p53d3
3．以下电子排布式不是基态原子的电子排布的是（ ）
A．1s12s1 B．1s22s12p1C．1s22s22p63s2D．1s22s22p63s1
4．具有下列电子排布式的原子中，半径最大的是（ ）
A．1s22s22p63s23p1B．1s22s22p1C．1s22s22p3D．1s22s22p63s23p4
5．下列有关电子云的叙述中，正确的是（ ）
A．电子云形象地表示了电子在核外某处单位体积内出现的概率
B．电子云直观地表示了核外电子的数目
C．1s电子云界面图是一个球面，表示在这个球面以外，电子出现的概率为零
D．电子云是电子绕核运动形成了一团带负电荷的云雾
6．以下电子排布式是激发态原子的电子排布的是（ ）
A．1s22s1B．1s22s22p1C．1s22s22p63s2D．1s22s22p63p1
7．下列能层中，原子轨道的数目为4的是（ ）
A．K层 B．L层 C．M层 D．N层
8．在1s、2px、2py、2pz轨道中，具有球对称性的是（ ）
A．1s B．2px C．2py D．2pz
9．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（ ）
10．下列3d能级的电子排布图正确的是（ ）
A.
↑↑
↑↑
↑↑
↑
↑
B.
↓↑
↑
↑
↑
↑
C.
↓↑
↓↑
↓↑
D.
↓↑
↓↑
↓↓
↓↑
↓↑
11.将下列多电子原子的原子轨道按能量由高到低的顺序排列：
1s 3p 2p 5d 4s 5f
12.试画出第三周期Mg、P的基态原子的电子排布图。
13.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）__________________________________。
14.A、B、C、D、E代表五种元素，请填空
（1）A元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子，其元素符号为
（2）B元素的负一价离子和C元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同，B的基态原子的电子排布式为，C元素的价电子排布图为。
（3）D元素的正三价离子的3d亚层为半充满，D的元素符号为Fe，其基态原子的电子排布式为。
1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2
（4）E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子，E的元素符号为Fe，其基态原子的简化电子排布式为。
【课后作业】
1.下列各原子或离子的电子排布式错误的是（ ）
A.K＋ 1s22s22p63s23p6B．O2－ 1s22s23p4
C.S2－ 1s22s22p63s23p6D．Ne 1s22s22p6
2.下面是某些元素的最外层电子排布，各组指定的元素，不能形成AB2型化合物的是（ ）
A.2s22p2和2s22p4B．3s23p4和2s22p4
C.3s2和2s22p5D．3s1和3s23p4
3.下列表示式中错误的是（ ）
A.Na＋的电子式[
]＋B.Na＋的结构示意图：
C.Na的电子排布式：
1s22s22p63s1D.Na的简化电子排布式：
[Na]3s1
4.下列轨道表示式能表示最低能量状态的氮原子的是（ ）
5.下列各组原子中，彼此化学性质一定相似的是（ ）
A.原子核外电子排布式为1s2的X原子与原子核外电子排布式为1s22s2的Y原子
B.原子核外M层上仅有两个电子的X原子与原子核外N层上仅有两个电子的Y原子
C.2p轨道上有三个未成对的电子的X原子与3p轨道上只有三个未成对的电子的Y原子
D.最外层都只有一个电子的X、Y原子
6.A和M为两种元素，已知A位于短周期，且A2－与M＋的电子数之差为8，则下列说法正确的是（ ）
A.A和M原子的电子总数之和可能是11B.A和M的原子序数之和为8
C.A和M原子的最外层电子数之和为8D.A和M原子的最外层电子数之差为7
7.氡（
Rn）可从矿泉水、岩石、地下水、天然气、建筑材料中源源不断地释放出来。
它可通过呼吸进入人体，停留在呼吸道中，放出α射线，其衰变产物还能放出β、γ射线。
这些射线可诱发肺癌。
关于氡的下列叙述正确的是（ ）
A.Rn的原子核内含有222个中子B.Rn位于元素周期表中第七周期0族
C.Rn的最外层电子排布式为6s26p6，化学性质活泼，因此对人体有害
D.新铺大理石地面的居室，可常打开门窗换气，以减少氡对人体的危害
8.正电子、负质子等都属于反粒子，它们跟普通电子、质子的质量、电量等相等，而电性相反。
科学家设想在宇宙的某些部分可能存在完全由反粒子构成的物质——反物质。
欧洲和美国的科研机构先后宣布：
他们分别制造出9个和7个反氢原子，这是人类探索反物质的一大进步。
请回答下面两题：
（1）反氢原子的结构示意图中，正确的是________。
（2）如果制取了反氧原子，则下列说法中正确的是________。
A.核内有8个带正电的质子，核外有8个带负电的电子
B.核内有8个带负电的电子，核外有8个带正电的质子
C.核内有8个带负电的中子，核外有8个带正电的质子
D.核内有8个带负电的质子，核外有8个带正电的电子
9.A原子中只有一个能层且只含有1个电子；B的原子3p轨道上得到1个电子后不能再容纳外来电子；C的原子的2p轨道上有1个电子的自旋方向与其他电子的自旋方向相反；D的原子第三能层上有8个电子，第四能层上只有1个电子；E原子的外围电子排布为3s23p6。
（1）B原子的结构示意图，C原子的电子排布图
D原子的核外电子排布式，B离子的电子式
（2）写出由以上元素中的三种元素组成的化合物的化学式__
（3）写出用上述元素组成的物质制得A的单质的化学方程式（至少写出2个）__________________
（4）检验某溶液中是否含有D+的离子，可通过_________________来实现；检验某溶液中是否含有B-离子，通常选用的试剂是________和___________。
（5）写出E的元素符号_________，要证明太阳上是否含有E元素，可采用的方法是___________________。
10.已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42。
X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。
X跟Y可形成化合物X2Y3，Z元素可以形成负一价离子。
请回答下列问题：
（1）X元素原子基态时的电子排布式为____________，该元素的符号是________________；
（2）Y元素原子的价层电子的轨道表示式为____________，该元素的名称是_________；
（3）X与Z可形成化合物XZ3，该化合物的电子式为________________；
（4）比较X的氢化物与同族第二、三周期元素所形成的氢化物稳定性、沸点高低并说明理由________________________________。
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