1、第一章 原子结构与性质一.原子结构1、能级与能层2、原子轨道3、原子核外电子排布规律（1）构造原理：随着核电荷数递增，大多数元素的电中性基 态原子的电子按右图顺序填入核外电子运动轨道（能级） ，叫做构造原理。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。（说明：构造原理并不是说 4s 能级比 3d 能级能量低（实际上 4s 能级比 3d 能级能量高） ，而是指这样顺序填充电子可以使整个原子的能量最低。 ）（2）能量最低原理原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态，简称能量最 低原理。（3）泡利（不相容）原理：一个轨道里最多只能容纳两个
2、电子，且电旋方向相反（用“”表示） ，这个原理称为泡利原理。（4）洪特规则：当电子排布在同一能级的不同轨道（能量相同）时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同，这个规则叫洪特规则。比如，p3 的轨道式为 ，而不是。洪特规则特例：当 p、d 、f 轨道填充的电子数为全空、半充满或全充满时，原子处于较稳定的状态。即 p0、d0、f0、p3、d5、f7、p6、 d10、f14 时，是较稳定状态。前 36 号元素中，全空状态的有 4Be 2s22p0、12Mg 3s23p0、20Ca 4s23d0；半充满状态的有：7N 2s22p3、 15P 3s23p3、24Cr 3d54s1、25Mn 3d
3、54s2、33As 4s24p3；全充满状态的有 10Ne 2s22p6、18Ar 3s23p6、 29Cu 3d104s1、30Zn 3d104s2、36Kr 4s24p6。4、基态原子核外电子排布的表示方法（1）电子排布式用数字在能级符号的右上角表明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式，例如K： 1s22s22p63s23p64s1。为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内层电子达到稀有气体元素原子结构的部分以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示，例如 K：Ar4s1 。（2）电子排布图(轨道表示式)每个方框或圆圈代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子。如基态硫原子的轨道表示式为二、原子结构
4、与元素周期表1、原子的电子构型与周期的关系（1）每周期第一种元素的最外层电子的排布式为 ns1。每周期结尾元素的最外层电子排布式除 He 为 1s2外，其余为 ns2np6。He 核外只有 2 个电子，只有 1 个 s 轨道，还未出现 p 轨道，所以第一周期结尾元素的电子排布跟其他周期不同。（2）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。2、元素周期表的分区（10 根据核外电子排布分区 各区元素化学性质及原子最外层电子排布特点 若已知元素的外围电子排布，可直接判断该元素在周期表中的位置。如：某元素的外围电子排布为 4s
5、24p4，由此可知，该元素位于 p 区，为第四周期A 族元素。即最大能层为其周期数，最外层电子数为其族序数，但应注意过渡元素(副族与第族)的最大能层为其周期数，外围电子数应为其纵列数而不是其族序数(镧系、锕系除外) 。三、元素周期律1、电离能、电负性（1）电离能是指气态原子或离子失去 1 个电子时所需要的最低能量，第一电离能是指电中性基态原子失去 1 个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量。第一电离能数值越小，原子越容易失去 1 个电子。在同一周期的元素中，碱金属( 或第A 族)第一电离能最小，稀有气体 (或 0 族)第一电离能最大，从左到右总体呈现增大趋势。同主族元素，从上到下 ，第一电
6、离能逐渐减小。同一原子的第二电离能比第一电离能要大（2）元素的电负性用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。以氟的电负性为 4.0，锂的电负性为 1.0 作为相对标准 ,得出了各元素的电负性。电负性的大小也可以作为判断金属性和非金属性强弱的尺度，金属的电负性一般小于 1.8，非金属的电负性一般大于 1.8，而位于非金属三角区边界的 “类金属”的电负性在 1.8 左右。它们既有金属性，又有非金属性。（3）电负性的应用判断元素的金属性和非金属性及其强弱金属的电负性一般小于 1.8，非金属的电负性一般大于 1.8，而位于非金属三角区边界的 “类金属”(如锗、锑等)的电负性则在 1.8 左右，它
7、们既有金属性，又有非金属性。金属元素的电负性越小，金属元素越活泼；非金属元素的电负性越大，非金属元素越活泼。同周期自左到右，电负性逐渐增大，同主族自上而下，电负性逐渐减小。2、原子结构与元素性质的递变规律3、对角线规则在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素的有些性质是相似的，如第一章 原子结构与性质第一节 原子结构考查点一 能层、能级、构造原理1下列说法中正确的是 ( )。A同一原子中，1s、2s、3s 电子的能量逐渐减小B同一原子中，2p、3p、4p 能级的轨道数依次增多C能量高的电子在离核近的区域运动，能量低的电子在离核远的区域运动D各能层含有的能级数为 n(n 为能层序数)解析
8、同一原子中能层序数越大，能量越高，离核越远， A、C 项均错误；在同一能级中，其轨道数是一定的，不论其在哪一能层中， B 项错误；D 项正确。答案 D2下列说法中正确的是 ( )。A1s 22s12p1 表示的是激发态原子的电子排布B3p 2 表示 3p 能级有两个轨道C同一原子中，3d 轨道的能量小于 4s 轨道的能量D同一原子中，2p、3p、4p 电子的能量逐渐减小解析 A 项中 1 个 2s 电子被激发到 2p 能级上，表示的是激发态原子，正确；B 项中 3p2 表示 3p 能级上填充 2 个电子， 错误；C 项中由于能级交错， 3d 轨道的能量大于 4s 轨道的能量，错误；D 项，同一
9、原子中电子层数越大，能量也就越高，离核越远，故 2p、3p、4p 电子的能量增大，错误；故选 A。答案 A3比较下列多电子原子的能级的能量高低(1)2s_3s (2)2s_3d(3)3p_3s (4)4f_6f解析 相同能层上不同能级的能量高低：ns (4)考查点二 核外电子排布规律4主族元素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 ( )。ACa 2 ：1s 22s22p63s23p6 BO 2 ：1s 22s22p4CCl ：1s 22s22p63s23p6 DAr：1s 22s22p63s23p6解析 本题主要考查根
10、据构造原理来书写电子排布式，已知氧原子的电子排布式为 1s22s22p4，故 O2 的电子排布式应为 1s22s22p6，B 错，A 、C、D 均正确。答案 B5铁是常见金属，它在元素周期表中位于第四周期族，原子序数为 26，则Fe2 的结构示意图为 ( )。A. B.C. D.解析 根据轨道能量顺序图，电子首先进入能量低的原子轨道，铁原子中的电子在填满 K 层和 L 层及 3s、3p 原子轨道后，接着在 4s 原子轨道上填 2 个电子，然后在 3d 原子轨道上填 6 个电子， 则铁元素的基态原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d64s2，即 铁原子的结构示意图是 。从Fe
11、 Fe 2 ，Fe 原子首先失去的是最外层 4s 原子轨道上的电子，而不是失去3d 原子轨道上的电子。所以，Fe 2 的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d6，Fe2的结构示意图为 。“最外层不超过 8 个电子，次外层不超过 18 个电子，倒数第三层不超过 32 个电子”是针对原子而言的，不适用于离子。故选 C。答案 C6写出具有下列电子排布的原子的核电荷数、名称、元素符号及在元素周期表中的位置。(1)1s22s22p63s23p4；(2)1s22s22p63s23p63d104s24p65s2；(3)1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p66s1解析
12、 此题的突破口是各原子的电子排布式，根据电子层数和最外层电子数确定原子在元素周期表中的位置。答案 (1)核电荷数 16 硫 S 第三周期A 族(2)核电荷数 38 锶 Sr 第五周期A 族(3)核电荷数 55 铯 Cs 第六周期A 族考查点三 原子光谱、电子云与原子轨道7以下电子排布式是基态原子的电子排布的是 ( )。1s 12s1 1s 22s12p1 1s 22s22p63s21s 22s22p63s23p1A B C D解析 根据构造原理，核外 电子的排布总是首先占据能量 较低的轨道，当能量较低轨道填满后再进入能量较高的轨道，此时整个原子能量最低，处于基态。中 1s 轨道未填满就进入 2
13、s 轨道属于激发态 ，中 2s 轨道未填满就进入 2p 轨道也属于激发态。只有 属于基态原子的电子排布。答案 D8下列有关电子云和原子轨道的说法中正确的是 ( )。A原子核外的电子像云雾一样笼罩在原子核周围，故称电子云Bs 能级原子轨道呈球形，处于该轨道上的电子只能在球壳内运动Cp 能级原子轨道呈哑铃状，随着能层的增加，p 能级原子轨道也在增多Dp 能级原子轨道与 s 能级原子轨道的平均半径都随能层序数的增大而增大解析 电子云表示电子在核外某一区域出现的概率，故 A 项错误；原子轨道是电子出现概率为 90%的电子云空间，只是表明电子在这一空间区域内出现的机会大，在此空间区域外出现的机会少，故
14、B 项错误 ；无论能层序数 n 如何变化，每个 p 能级都有 3 个原子轨道且相互垂直，故 C 项错误；电子的能量越高，电子在离核更远的区域出现的机会越大， 电子云将向更大的空间扩展，原子轨道半径会逐渐增大。答案 D9X 元素原子的最外层电子排布式为 nsnnpn1 ，试回答下列问题：(1)电子排布式中的 n_；原子中能量最高的是_电子，其电子云在空间有_方向，呈现_形。(2)X 元素的名称是 _；它的氢化物的电子式是 _。解析 (1)根据构造原理，先填满 ns 能级，而 s 能级 只有 1 个原子轨道，故最多只能容纳 2 个电子，即 n2，所以 X 元素原子的最外层电子排布式为2s22p3，
15、由此可知 X 是氮元素；根据电子排布的能量最低原理，可知氮原子的核外电子中的 2p 能级能量最高，p 电子云呈现哑铃形，在空间伸展为三种互相垂直的方向。(2)X 是氮元素，则其氢化物的分子式为 NH3，所以其电子式是答案 (1)2 2p(写成 np 也可以) 三种互相垂直的 哑铃(2)氮 考查点四 综合应用10短周期的三种主族元素 A、B、C，原子序数依次减小。A 元素的 2p 能级上有 3 个未成对电子；B 元素原子的最外电子层上的电子数是其电子层数的 2倍；A、B、C 三原子的核外电子层数之和是 5。请回答：(1)三种元素的元素符号分别为：A_，B_ ，C_。(2)A 与 C 形成的化合物
16、的分子式是_，写出该化合物与 A 的最高价氧化物对应水化物发生反应的化学方程式_ _。解析 A 元素原子的 2p 能级上有 3 个未成对电子，即 A 的电子排布式为1s22s22p3，是氮元素； B 元素原子的最外电子层上的电子数是其电子层数的 2倍，可得出该元素为碳元素，核外电子排布式为 1s22s22p2；由三种元素原子核外电子层数之和为 5，可以推出 C 元素只有一个 电子层，且为主族元素，所以 C 只能为氢元素。答案 (1)N C H (2)NH 3 NH 3HNO 3=NH4NO311有 A、B、C 、D 、E 5 种元素，它们的核电荷数依次增大，且都小于 20。其中 A 为非金属元
17、素，A 和 E 属同一族，它们原子的最外层电子排布式为ns1。B 和 D 也属同一族，它们原子最外层的 p 能级电子数是 s 能级电子数的两倍，C 原子最外层上电子数等于 D 原子最外层上电子数的一半。请回答下列问题：(1)A 是_ ，B 是_，C 是_， D 是_，E 是_。(2)由这 5 种元素组成的一种化合物是(写化学式)_。写出该物质的一种主要用途：_ _。(3)写出 C 元素基态原子的电子排布式：_。(4)用电子排布图表示 D 元素原子的最外层电子排布：_。解析 B 和 D 属同一族，它们原子最外层的 p 能级电子数是 s 能级电子数的两倍，所以可得 B、D 的最外层电子排布式为 n
18、s2np4，所以 B 为氧元素、D为硫元素；而 A 和 E 属同一族，它们原子的最外层电子排布式为 ns1，所以A 为氢元素，E 为钾元素；C 原子最外层上电子数等于 D 原子最外层上电子数的一半，所以 C 的最外 层电子排布式为 ns2np1，即 C 为铝元素。答案 (1)H O Al S K(写元素名称也可)(2)KAl(SO4)212H2O 净水剂(3)1s22s22p63s23p1 (4) ,12. 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 X
19、2Y3，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电子排布图为 ，该元素的名称是 。,（3）已知化合物 X2Y3 在稀硫酸溶液中可被金属锌还原为 XZ3，产物还有 ZnSO4 和 H2O，该反应的化学方程式是,_。,解析 （1）X 元素原子的 4p 轨道上有 3 个未成对电 子， 则 X 是第四周期第A 族元素，即 X 为 As，其电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s24p3。,（2）Y元素原子的最外层 2p 轨道上有 2 个未成对电子，且 As 跟 Y 可形成化合物As2Y3，
20、可推知 Y 为 O；又因 为 X、Y 和 Z 三种元素的原子序数之和等于 42，可得到 Z 为 H。,（3）X2Y3为 As2O3，XZ3为 AsH3，则 As2O3 与稀硫酸和 Zn 反应的化学方程式为 As2O36Zn6H 2SO4=2AsH36ZnSO 43H 2O。,答案 （1）1s 22s22p63s23p63d104s24p3 As（3）As 2O36Zn6H 2SO4=2AsH36ZnSO 43H第二节 原子结构与元素的性质考查点一 原子结构与元素周期表1元素周期表中，非金属元素存在的区域为 ( )。A只有 s 区 B只有 p 区Cs 区、d 区和 ds 区 Ds 区和 p 区解析 非金属元素除 H 元素在 s 区外，其余的均在 p 区。答案 D
