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1、第一章 原子结构与性质第一节第一节 原子结构原子结构一、原子的诞生大爆炸2个小时后诞生大量的氢 少量的氦 极少量的锂原子核的熔合反应其他元素二、宇宙的组成与各元素的含量三、元素的分类非金属元素：22 种（包括稀有气体） 元素 金属元素：绝大多数四、能级与能层 1能级表示方法及各能级所能容纳的最多电子数2各能层包含的原子轨道数目和可容纳的电子数电 子层原子轨道 类型原子轨道 数目可容纳电 子数 11s12 22s,2p48 33s,3p,3d918 44s,4p,4d,4f1632 nn22n2 五、核外电子进入轨道的顺序 按照构造原理，电子进入轨道的顺序为： 1s、2s、2p、3s、3p、4s
2、、3d、4p、5s、4d、5p 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。例如：21 号元素钪核外的 21 个电子依次填充轨道的顺序为 1s22s22p63s23p64s23d1，但钪元素 原子的电子排布式应写作：1s22s22p63s23p63d14s2或 Ar3d14s2。 六、能量最低原理的简述 在多电子原子中，核外电子总是尽先占据能量最低的轨道，然后再依次进入 能量较高的原子轨道，以使整个原子的能
3、量最低，这就是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。 七、少数元素的基态原子的电子排布 它们对于构造原理有 1 个电子的偏差。因为能量相同的原子轨道在全充满(如 p6和 d10)、半充满(如 p3和 d5)和全空(如 p0和 d0)状态时，体系的能量较低，原子较 稳定。 八、原子最外层、次外层及倒数第三层最多容纳电子数的解释 1依据 构造原理中的排布顺序，其实质是各能级的能量高低顺序，可由公式得出 ns (4) (6)原子里面电子的轨道分为不同的等
4、级，越靠近原子核的轨道能量越低。熟记解析中的原子轨道能级的顺序。并不是高能层的所有能级的能量都比低能层的能级的能量高。例如：4sr(Cl) r(K)r(Ca2)。 5.不同价态的同种元素的离子，核外电子多的半径大，如 r(Fe2)r(Fe3)，r(Cu) r(Cu2)。 特别提醒 在中学要求的范畴内可按“三看”规律来比较微粒半径的大小“一看”能层数：当能层数不同时，能层越多，半径越大。“二看”核电荷数：当能层数相同时，核电荷数越大，半径越小。“三看”核外电子数：当能层数和核电荷数均相同时，核外电子数越多，半径越大。七、电离能 1.第一电离能 (1)每个周期的第一个元素(氢和碱金属)第一电离能最
5、小，稀有气体元素原子的第一 电离能最大，同周期中自左至右元素的第一电离能呈增大的趋势。 (2)同主族元素原子的第一电离能从上到下逐渐减小。 2.逐级电离能 (1)原子的逐级电离能越来越大 首先失去的电子是能量最高的电子，故第一电离能较小，以后再失去电子都是能 级较低的电子，所需要的能量多；同时，失去电子后离子所带正电荷对电子吸引 更强，从而电离能越来越大。 (2)金属元素原子的电离能与其化合价的关系 一般来讲，在电离能较低时，原子失去电子形成阳离子的价态为该元素的常见价 态。如 Na 的第一电离能较小，第二电离能突然增大(相当于第一电离能的 10 倍)，故 Na 的化合价为1，而 Mg 在第三
6、电离能、Al 在第四电离能发生突变，故 Mg、Al 的化合价分别为2、3。 八、元素电负性的应用 1.元素的金属性和非金属性及其强弱的判断 (1)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，它们既有金属性，又有 非金属性。 (2)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。 (3)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。 (4)电负性较大的元素集中在元素周期表的右上角。 2.化学键的类型的判断 一般认为：如果两个成键元素原子间的电负性差值
7、大于 1.7，它们之间通常形成离 子键；如果两个成键元素原子间的电负性差小于 1.7，它们之间通常形成共价键。图 1 (1)上表中的实线是元素周期表的部分边界，请在表中用实线补全元素周期表的边 界。 (2)元素甲是第三周期、第A 族元素，请在下边方框中按氦元素(图 1)的式样，写 出元素甲的原子序数、元素符号、元素名称、相对原子质量和最外层电子排布。 (3)元素乙的 3p 亚层中只有 1 个电子，则乙原子半径与甲原子半径比较： _；甲、乙的最高价氧化物水化物的酸性强弱为：_(用 化学式表示)。 (4)元素周期表体现了元素周期律，元素周期律的本质是原子核外电子排布的 _，请写出元素在元素周期表中
8、的位置与元素原子结构的关系： _ _。 解析 (1)略(2)因甲位于第三周期、第A 族，则应是硫元素，答案为(3)因乙元素的 3p 亚层只有一个电子，即其电子排布式为 1s22s22p63s23p1，即乙元素是 Al，其原子半径大于硫，甲、乙的最高价氧化物对应水化物分别为 H2SO4和Al(OH)3，显然酸性前者强于后者。(4)元素周期律的本质是核外电子排布的周期性变化。因此元素周期表不是随意设定的，并且元素在周期表中的位置与原子结构密切相关，元素的周期数即为原子核外电子层数；元素所在主族数即为原子结构的最外层电子数。答案 (1)(2) (3)Al S H2SO4 Al(OH)3 (4)周期性
9、变化 元素的周期数即为原子核外电子层数，元素的主族序数即为原子 结构的最外层电子数本题考查元素周期律及元素周期表的有关知识，综合性较强，解答本题的关键是掌握元素在周期表中位置、结构、性质三者之间的关系以及同一周期元素性质的递变规律。可根据元素性质的递变规律体会周期表中不同位置的元素具有不同的结构，所以应该具有不同的性质。不同元素的原子在分子内吸引电子的能力大小可用一数值 x 来表示，若 x 越大，则原子吸引电子的能力越强，在所形成的分子中成为负电荷一方。下面是 某些短周期元素的 x 值： 元素LiBeBCOF x 值0.981.572.042.533.443.98元素NaAlSiPSCl x
10、值0.931.611.902.192.583.16(1)通过分析 x 值的变化规律，确定 N、Mg 的 x 值范围： _1.7 时，一般为离 子键，当 xx(Si)，x(C)x(P)，x(O)x(Cl)，则可推知：x(N)x(S)，故在 SN 中，共用电子对应偏向氮原子。(4)查表知：AlCl3的x1.55E(硒) E(砷)E(硒) E(溴)E(硒)、E(溴)E(硒)。(3)根据同主族、同周期规律可以推：E(K)BrMnNa并不是所有电负性差大于 1.7 的都形成离子化合物，如 H 电负性为 2.1，F 电负性为 4.0，电负性差为 1.9，而 HF 为共价化合物，故需注意这些特殊情况。考查元
11、素周期表，探究下列问题： 1.元素周期表共有几个周期？每个周期各有多少种元素？写出每个周期开头第一个 元素和结尾元素的最外层电子的排布式的通式。为什么第一周期结尾元素的电子 排布跟其他周期不同？ 提示 元素周期表共有 7 个周期；每个周期包含的元素种类如下：周期 一 二 三 四 五 六 七元素数目 2 8 8 18 18 32 32(？)每周期开头元素最外层电子排布通式为 ns1每周期结尾最外层电子排布通式为 ns2np6(第一周期为 1s2)。第一周期元素原子只有一个能层，只有 1s 一个能级，最多为 2 个电子。而其他周期元素原子最外层有 ns、np 两个能级，最多可排 8 个电子。2.元
12、素周期表共有多少个纵列？周期表上元素的“外围电子排布”简称“价电子层” ，这是由于这些能级上的电子数可在化学反应中发生变化。每个纵列的价电子层 的电子总数是否相等？ 提示 18 个纵列；不相等。3.按电子排布，可把周期表里的元素划分成 5 个区，如课本图 116 所示。除 ds 区外，区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级的符号。s 区、d 区和 p 区分 别有几个纵列？为什么 s 区(H 除外)、d 区和 ds 区的元素都是金属？ 提示 s 区有 2 个纵列，d 区有 8 个纵列，p 区有 6 个纵列。s 区、d 区和 ds 区的元素原子最外层电子数为 12 个，在反应中易失去电子，故 s
13、 区(H 除外)、d 区和ds 区的元素都是金属元素。4.元素周期表可分为哪些族？为什么副族元素又称为过渡元素？ 提示 元素周期表可分为 7 个主族：A、A、A、A、A、A、A；7个副族：B、B、B、B、B、B、B；一个族和一个 0 族。在周期表中从第四周期开始由A 经过副族、族到A，所以副族和第族元素又称过渡元素。5.为什么在元素周期表中非金属主要集中在右上角三角区内？提示 从周期表看，同周期元素越向右，非金属性越强，同主族元素越向上，非金属性越强，所以非金属主要集中在右上角。6.处于非金属三角区边缘的元素常被称为半金属或准金属。为什么？ 提示 处于非金属三角区边缘的元素具有一定的金属性。元
14、素周期表中，同周期的主族元素从左到右，最高化合价和最低化合价、金属性 和非金属性的变化有什么规律？ 提示 元素周期表中，同周期的主族元素从左到右：最高化合价从17(第二周期到5)；最低化合价从41；金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。元素周期表中的同周期主族元素从左到右，原子半径的变化趋势如何？应如何理 解这种趋势？周期表中的同主族元素从上到下，原子半径的变化趋势如何？应如 何理解这种趋势？ 提示 同周期主族元素，从左到右，原子半径减小，因为同周期元素原子具有相同的电子能层，但随核电荷数增多，核对电子的引力变大，从而使原子半径减小。同主族元素，从上到下，原子半径增大，因为同主族元素自上到下，原子
15、具有的电子能层数增多，使原子半径增大；虽然自上到下核电荷数也增多可使原子半径减小，但前者是主要因素，故最终原子半径增大。1.碱金属的电离能与碱金属的活泼性存在什么联系？ 提示 碱金属的第一电离能越小，碱金属越活泼。2.为什么原子的逐级电离能越来越大？Na、Mg、Al 的电离能数据跟它们的化合价 有什么联系？ 提示 因为原子首先失去的电子是能量最高的电子，故第一电离能较小，以后再失去电子都是能级较低的电子，所需要的能量多；同时，失去电子后离子所带正电荷对电子吸引更强，从而电离能越来越大。从教材中 Na、Mg、Al 的电离能的表格可看出，Na 的第一电离能较小，第二电离能突然增大(相当于第一电离能的10 倍)，故 Na 的化合价为1。而 Mg 在第三电离能、Al 在第四电离能发生突变，故 Mg、Al 的化合价分别为2、3。1.课本图 126 是用课本图 123 的数据制作的第三周期元素的电负性变化图，请 用类似的方法制作第A 和A 族元素的电负性变化图。提示2在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素(如下图)的有些性质 是相似的(如硼和硅的含氧酸盐都能形成玻璃且互熔)，被称为“对角线规则” 。查 阅资料，比较锂和镁在空气中燃烧的产物，铍和铝的氢氧化物的酸碱性以及硼和 硅的含氧酸酸性的强弱，说明对角线规则，并用这些元素的电负性解释对角线规 则。提示 Li、Mg 在空
