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1、第十二章 物质结构与性质(选修)第一单元原子结构和性质考纲要求思维检索1.认识原子核外电子的运动状态，了解电子云、电子层(能层)、原子轨道(能级)的含义。2. 了解多电子原子核外电子分层排布遵循的原理，能用电子排布式表示 136 号元素的原子及简单离子的基态核外电子排布。3.了解主族元素第一电离能、电负性等性质的周期性变化规律，能根据元素电负性说明元素的金属性和非金属性的周期性变化规律。原子结构1能层、能级、原子轨道和容纳电子数之间的关系能层(n)能级最多容纳电子数序数符号符号原子轨道数各能级各能层1K1s1222s122L2p3683s123p363M3d51018N4s124p3644d5
2、10324f714n2n22.原子轨道的形状和能量高低(1)轨道形状s 电子的原子轨道呈球形。p 电子的原子轨道呈纺锤形。(2)能量高低相同能层上原子轨道能量的高低：nsE(4s)、E(4d)E(5s)、E(5d)E(6s)、E(6d)E(7s)、E(4f)E(5p)、E(4f)E(6s)等。(2)当能量相同的原子轨道在全满(p6、d10、f14)、半满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)状态时，原子的能量最低。如24Cr 的基态原子电子排布式为：1s22s22p63s23p63d54s1，而不是：1s22s22p63s23p63d44s2。2表示方法(1)电子排布式：按电子排入各能
3、级的先后顺序，用能级符号依次写出各能级中的电子数，同时注意特例，如 Cu：1s22s22p63s23p63d104s1。(2)简化电子排布式：用“稀有气体价层电子”的形式表示。如：Cu：Ar3d104s1。(3)电子排布图(轨道表示式)：用方框表示原子轨道，用“”或“”表示自旋方向不同的电子，按排入各能级的先后顺序和在轨道中的排布情况书写。如 S：1(2014连云港市高三考试)下列化学用语表示正确的是( )AS2的结构示意图： B基态氮原子 L 层电子的轨道表示式：C基态溴原子的核外电子排布式：4s24p5D甲烷分子的球棍模型：解析：选 B A 项，S2最外层应为 8 电子，错误；B 项，N
4、原子 L 层上有 5 个电子：2s22p3，正确；C 项，核外电子排布应为Ar3d104s24p5，错误；D 项，CH4分子中 C 原子半径应大于 H 原子半径，中间的球应大一些，错误。2(1)(2012浙江高考)可正确表示原子轨道的是_。A2s B2dC3px D3f写出基态镓(Ga)原子的电子排布式：_。(2)(2012福建高考)基态 Mn2的核外电子排布式为_。(3)(2013福建理综)基态铜原子的核外电子排布式为_。(4)(2011福建高考)基态氮原子的价电子排布式是_。(5)(2013新课标)Ni2的价层电子排布图为_。解析：(1)能(电子)层数为 2 的能层包括 s、p 能级；能(
5、电子)层数为 3 的能层包括s、p、d 能级；镓(Ga)的原子序数为 31，电子分布的能级为1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s、4p。(2)Mn 是 25 号元素，其电子排布式为 1s22s22p63s23p63d54s2，失去最外层的 2 个电子，即得 Mn2的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d5。(3)Cu 是 29 号元素，其电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s1。(4)氮原子的最外层有 5 个电子，其价电子排布式为 2s22p3。(5)Ni2的价电子排布图为答案：(1)A、C 1s22s22p63s23p63d104s24p1 Ar3d104
6、s24p1 (2)1s22s22p63s23p63d5或Ar3d5 (3)1s22s22p63s23p63d104s1或Ar3d104s1 (4)2s22p3(5) 3A、B、C、D、E 代表 5 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 的元素符号为_，C 的元素符号为_；(3)D 元素的正三价离子的 3d 能级为半充满，D 的元素符号为_，其基态原子的电子排布式为_；(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
7、的元素符号为_，其基态原子的电子排布式为_。解析：(1)A 元素基态原子的电子排布图由题意可写成：，该原子核外有 7 个电子，为氮元素，其元素符号为 N。(2)B、C的电子层结构都与 Ar 相同，即核外都有 18 个电子，则 B 为 17 号 Cl 元素，C 为 19 号 K 元素。(3)D 元素原子失去 2 个 4s 电子和 1 个 3d 电子后变成3 价离子，其原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d64s2，即为 26 号 Fe 元素。(4)根据题意，首先写出电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1，该元素为 29 号 Cu 元素。答案：(1)N (2)
8、Cl K (3)Fe 1s22s22p63s23p63d64s2或Ar3d64s2(4)Cu 1s22s22p63s23p63d104s1或Ar3d104s1原子结构与元素周期表1元素周期表中每周期所含元素种数周期元素种数各周期增加的能级一21s二82s 2p三83s 3p四184s 3d 4p五185s 4d 5p六326s 4f 5d 6p七26 (未完)7s 5f 6d (未完)2.每族元素原子的价电子排布特点(1)主族：主族AAAA排布特点ns1ns2ns2np1ns2np2主族AAA排布特点ns2np3ns2np4ns2np5(2)0 族：He：1s2；其他：ns2np6。(3)过渡
9、元素(副族和第族)：(n1)d110ns12。3元素周期表的分区与价电子排布的关系(1)元素周期表的分区：(2)各区外围电子排布特点：分区外围电子排布s 区ns12p 区ns2np16(除 He 外)d 区(n1)d19ns12(除钯外)ds 区(n1)d10ns12f 区(n2)f014(n1)d02ns21判断正误(正确的打“” ，错误的打“”)。(1)136 号元素中，原子最外层有 3 个未成对电子的元素为 N、P、As。( )(2)最外层有 2 个未成对电子的可能是 ns2np2或 ns2np4。短周期元素中分别为 C、Si 和O、S。( )(3)Fe 的价电子排布为 3d64s2。(
10、 )(4)价电子排布为 4s24p3的元素位于第四周期第A 族，是 p 区元素。( )(5)价电子排布为 5s25p1的元素位于第五周期第A 族，是 s 区元素。( )提示：(1) (2) (3) (4) (5)2某元素的原子序数为 29，试问：(1)该元素的元素名称及元素符号是什么。(2)该元素原子的电子排布式是什么。(3)其电子占有多少个能层？多少个能级？(4)它的价电子排布式是什么？(5)它属于第几周期？第几族？主族还是副族？属于哪一个区？(6)它有多少个未成对电子？提示：(1)铜 Cu (2)1s22s22p63s23p63d104s1(3)4 个电子层 7 个能级 (4)3d104s
11、1 (5)第四周期B 族 副族 ds 区 (6)有 1 个未成对电子3元素周期表可以划分为 5 个区，下列有关说法正确的是( )As 区全部是金属元素Bp 区全部是非金属元素Cd 区内元素原子的价电子排布必为(n1)d110ns2D除 ds 区外，以最后填入电子的轨道能级符号作为区的符号解析：选 D A 项，s 区内 H 为非金属元素，B 项，p 区左下角元素为金属元素，C 项，d 区内 Cr 为 3d54s1。元素周期律1元素的电离能、电负性(1)第一电离能：气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量。(2)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。电负性
12、越大的原子，对键合电子的吸引力越大。2原子结构与元素性质的递变规律项目同周期(从左右)同主族(从上下)原子核外电子排布能层数相同，最外层电子数逐渐增多最外层电子数相同，能层数递增原子半径逐渐减小(0 族除外)逐渐增大元素主要化合价最高正价由17(O，F 除外)，最低负价由41最高正价主族序数(O，F 除外)，非金属最低负价主族序数8原子得、失电子能力得电子能力逐渐增强；失电子能力逐渐减弱得电子能力逐渐减弱；失电子能力逐渐增强第一电离能增大的趋势逐渐减小电负性逐渐增大逐渐减小元素金属性、非金属性金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱3.对角线规则在元素周期表中，某些主族
13、元素与右下方的主族元素的有些性质是相似的，如：1为什么一个原子的逐级电离能是逐渐增大的？提示：电子离原子核越来越近，能量越来越低，失去电子消耗的能量也越多，同时，随着电子的逐个失去，阳离子所带的正电荷数越来越大，再失去一个电子需克服的电性吸力也越来越大，消耗的能量越来越多。2为什么镁的第一电离能比铝的大，磷的第一电离能比硫的大？提示：Mg 电子排布式为：1s22s22p63s2 P 电子排布式为：1s22s22p63s23p3，镁原子、磷原子最外层的能级中，电子处于全满或半满状态，比较稳定，失电子较难。如此相同观点可以解释 N 的第一电离能大于 O，Zn 的第一电离能大于 Ga。3现有四种元素
14、基态原子的电子排布式如下：1s22s22p63s23p4 1s22s22p63s23p3 1s22s22p31s22s22p5则下列有关比较中正确的是( )A第一电离能：B原子半径：C电负性：D最高正化合价解析：选 A 四种元素分别为 S、P、N、F，第一电离能 FNPS，A 项正确。原子半径 PSNF，B 项错误。电负性 FNSP，C 项错误。F 无正化合价，N、S、P 最高正化合价分别为5、6、5 价，D 项错误。4(2014江宁高级中学模拟)下图是第三周期 1117 号元素某些性质变化趋势的柱形图，下列有关说法中正确的是( )Ay 轴表示的可能是第一电离能By 轴表示的可能是电负性Cy
15、轴表示的可能是原子半径Dy 轴表示的可能是形成基态离子转移的电子数解析：选 B A 项，同一周期元素其第一电离能随着原子序数的增大而增大，如第A元素的第一电离能大于第A 族的，错误；B 项，同一周期元素其电负性随着原子序数的增大而增大，正确；C 项，同一周期元素其原子半径随着原子序数的增大而减小，错误；D 项，同一周期元素随原子序数依次增大，金属失电子数增加，非金属得电子数减少，错误。电离能和电负性的应用1电离能的应用(1)判断元素金属性的强弱：电离能越小，金属越容易失去电子，金属性越强；反之越弱。(2)判断元素的化合价(I1、I2表示各级电离能)：如果某元素的 In1In，则该元素的常见化合价为n。如钠元素 I2I1，所以钠元素的化合价为1。(3)判断核外电子的分层排布情况：多电子原子中，元素的各级电离能逐级增大，有一定的规律性。当电离能的变化出现突变时，电子层数就可能发生变化。(4)反映元素原子的核外电子排布特点：同周期元素从左向右，元素的第一电离能并不是逐渐
