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1、1第一章 原子结构与性质第一节 原子结构【学海导航】一、能层与能级对多电子原子的核外电子，按能量的差异将其分成不同的能层(n) ；各能层最多容纳的电子数为 2n2。对于同一能层里能量不同的电子，将其分成不同的能级(l)；能级类型的种类数与能层数相对应；同一能层里，能级的能量按 s、p、d、f 的顺序升高，即 E(s)E(p)E(d)E (f)。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 K L M N O P Q能 级(l) 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 2 2 6 2 6 10 2 6 10
2、14 2 最 多 电 子 数 2 8 18 32 2n2二、电子云与原子轨道1电子云：电子在原子核外出现的概率密度分布。电子云是核外电子运动状态的形象化描述。2原子轨道：不同能级上的电子出现概率约为 90%的电子云空间轮廓图。s 电子的原子轨道呈球形对称，ns 能级各有 1 个原子轨道；p 电子的原子轨道呈纺锤形，np 能级各有 3 个原子轨道，相互垂直（用 px、 py、 pz 表示） ；nd 能级各有 5 个原子轨道；nf 能级各有 7 个原子轨道。三、核外电子排布规律1构造原理：绝大多数基态原子核外电子的排布都遵循下列顺序：1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p
3、、6s 、4f构造原理揭示了原子核外电子的能级分布。从中可以看出，不同能层的能级有交错现象，如 E(3d)E (4s)、E (4d)E(5s) 、E(5d)E(6s)、E(6d)E(7s)、E(4f) E(5p)、E(4f)E(6s)等。构造原理是书写基态原子电子排布式的依据，也是绘制基态原子电子排布图（即轨道表示式）的主要依据之一。2能量最低原理：原子核外电子遵循构造原理排布时，原子的能量处于最低状态。即在基态原子里，电子优先排布在能量最低的能级里，然后排布在能量逐渐升高的能级里。3泡利原理：每个原子轨道里最多只能容纳 2 个自旋方向相反的电子。4洪特规则：电子排布在同一能级的各个轨道时，优
4、先占据不同的轨道，且自旋方向相同。四、基态、激发态、光谱1基态：最低能量状态。如处于最低能量状态的原子称为基态原子。2激发态：较高能量状态（相对基态而言） 。如基态原子的电子吸收能量后，电子跃迁至较高能级成为激发态原子。3光谱：不同元素的原子发生跃迁时会吸收（基态激发态）和放出（基态激发态）能量，产生不同的光谱原子光谱（吸收光谱和发射光谱） 。利用光谱分析可以发现新元素或利用特征谱线鉴定元素。【例题解析】例 1 下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是（ ）A原子核外的电子象云雾一样笼罩在原子核周围，故称电子云Bs 能级的原子轨道呈球形，处在该轨道上的电子只能在球壳内运动Cp 能级的原子轨道呈纺
5、锤形，随着能层的增加，p 能级原子轨道也在增多D与 s 电子原子轨道相同，p 电子原子轨道的平均半径随能层的增大而增大 分析 电子云是对电子运动的形象化描述，它仅表示电子在某一区域内出现的概率，并非原子核真被电子云雾所包裹，故选项 A 错误。原子轨道是电子出现的概率约为 90%的空间轮廓，它表明电子在这2一区域内出现的机会大，在此区域外出现的机会少，故选项 B 错误。无论能层序数 n 怎样变化，每个 p能级都是 3 个原子轨道且相互垂直，故选项 C 错误。由于按 1p、2p、3p的顺序，电子的能量依次增高，电子在离核更远的区域出现的概率逐渐增大，电子云越来越向更大的空间扩展，原子轨道的平均半径
6、逐渐增大。答案 D例 2 已知锰的核电荷数为 25，以下是一些同学绘制的基态锰原子核外电子的轨道表示式（即电子排布图） ，其中最能准确表示基态锰原子核外电子运动状态的是（ ）A B C D 分析 由构造原理可知 E(4s)E(3d)，而选项 A、B 中 E(3d)E(4s)。洪特规则指出：“电子排布在同一能级的不同轨道时优单独占据一个轨道，且自旋方向相同”而选项 A 中未单独占据一个轨道，选项C 中虽然单独占据一个轨道但自旋方向不相同。根据泡利原理：“1 个原子轨道里最多可容纳 2 个自旋方向相反的电子”而选项 B 中的 s 轨道的自旋方向相同。答案 D例 3 若某基态原子的外围电子排布为 4
7、d15s2，则下列说法正确的是（ ）A该元素基态原子中共有 3 个电子 B该元素原子核外有 5 个电子层C该元素原子最外层共有 3 个电子 D该元素原子 M 能层共有 8 个电子分析 根据核外电子排布规律，该元素基态原子的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2。由此可见：该元素原子中共有 39 个电子，分 5 个电子层，其中 M 能层上有 18 个电子，最外层上有 2 个电子。答案 B3【习题精练】1下列说法中，不符合现代大爆炸宇宙学理论的是（ ）A我们所在的宇宙诞生于一次大爆炸B恒星正在不断地合成自然界中没有的新元素 C氢、氦等轻核元素是宇宙中天然元素之
8、母D宇宙的所有原子中，最多的是氢元素的原子2下列有关认识正确的是（ ） A各能级的原子轨道数按 s、p、d、f 的顺序分别为 1、 3、5、7B各能层的能级都是从 s 能级开始至 f 能级结束C各能层含有的能级数为 n1 D各能层含有的电子数为 2n23以下对核外电子运动状况的描述正确的是（ ）A电子的运动与行星相似，围绕原子核在固定的轨道上高速旋转B能量低的电子只能在 s 轨道上运动，能量高的电子总是在 f 轨道上运动C能层序数越大，s 原子轨道的半径越大D在同一能级上运动的电子，其运动状态肯定不同4下列图象中所发生的现象与电子的跃迁无关的是（ ）A B C D5按能量由低到高的顺序排列，正
9、确的一组是（ ）A1s、2p、3d、4s B1s、2s、3s 、2pC2s、2p、3s、3p D4p、3d、4s、3p6当镁原子由 1s22s22p63s2 1s 22s22p63p2 时，以下认识正确的是（ ）A镁原子由基态转化成激发态，这一过程中吸收能量B镁原子由激发态转化成基态，这一过程中释放能量C转化后位于 p 能级上的两个电子处于同一轨道，且自旋方向相同 D转化后镁原子与硅原子电子层结构相同，化学性质相似7若 n=3，以下能级符号错误的是（ ）Anp Bnf Cnd D ns8基态碳原子的最外能层的各能级中，电子排布的方式正确的是（ ）A B C D9写出下列元素基态原子的电子排布式
10、：（1） N （2）Ne （3） S （4）Ca （5） 29Cu （6） 32Ge 10按照下列元素基态原子的电子排布特征判断元素，并回答问题。A 的原子中只有一个能层且只含 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4电子；C 的原子的 2p 轨道上有 1 个电子的自旋方向与其它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）写出由 A、B、C、D 中的三种元素组成的化合物的化学式（至少写出 5 个）：；（2）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）：
11、、；（3）检验某溶液中是否含有 D+的离子，可通过_反应来实现；检验某溶液中是否含有 B的离子，通常所用的试是_和_。（4）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_。11思思同学在总结“构造原理、能量最低原理、泡利原理、洪特规则”后得出了：“在同一原子里，没有运动状态完全相同的电子存在”的结论。你认为此结论是否正确，请说明理由。12下表列出了核电荷数为 2125 的元素的最高正化合价，回答下列问题：元素名称 钪 钛 钒 铬 锰元素符号 Sc Ti V Cr Mn核电荷数 21 22 23 24 25最高正价 +3 +4 +5 +6 +7（1）写出下列元素基态原子
12、的核外电子排布式：Sc_ Ti_ V _ Mn _（2）已知基态铬原子的电子排布是 1s22s22p63s23p63d54s1，并不符合构造原理。人们常常会碰到客观事实与理论不相吻合的问题，当你遇到这样的问题时，你的态度是：_。（3）对比上述五种元素原子的核外电子排布与元素的最高正化合价，你发现的规律是_；出现这一现象的原因是_。5第一节 原子结构（导学）习题精练1B 2A 3CD 4D 5C 6A 7B 8C9 （1）1s 22s22p3（2）1s 22s22p6（3）1s 22s22p63s23p4（4）1s 22s22p63s23p64s2（5）1s 22s22p63s23p63d104
13、s1 （6）1s 22s22p63s23p63d104s2 4p210 （1）KOH、KClO、KClO 3、HClO、HClO 3 等（2）2H 2O 2H2+O 2 2K+2H2O=2KOH+H2 （3）焰色 AgNO3、稀 HNO3（4）Ar 对太阳光进行光谱分析11正确。因为不同能层、不同能级、不同轨道上的电子运动状态不同；在同一轨道上运动的两个电子，因自旋方向相反，其电子运动状态也不相同。12 （1）Sc：1s 22s22p63s23p63d14s2 或Ar3d 14s2 Ti：1s 22s22p63s23p63d24s2 或Ar3d 24s2V：1s 22s22p63s23p63d34s2或Ar3d 34s2 Mn：1s 22s22p63s23p63d14s23d54s2或 Ar3d54s2（2）尊重客观事实，注重理论适用范围，掌握特例（3）五种元素的最高正化合价数值等于各元素
