第1讲 原子结构与性质

第一章原子结构与性质第一节原子结构【学习目标】1.通过认识原子结构与核外电子排布理解能层与能级的关系。

2.能辨识光谱与电子跃迁之间的关系。

3.结合构造原理形成核外电子排布式书写的思维模型，并根据思维模型熟练书写1～36号元素的电子排布式。

4.通过原子轨道和电子云模型的学习，全面了解核外电子运动状态的描述方法。

5.能根据核外电子的表示方法，推导出对应的原子或离子。

【基础知识】一、能层与能级1、能层(1)含义：根据核外电子的能量不同，将核外电子分为不同的能层(电子层)。

(2)序号及符号：能层序号一、二、三、四、五、六、七……分别用K、L、M、N、O、P、Q……表示，其中每层所容纳的电子数最多为2n2 个。

(3)能量关系：能层越高，电子的能量越高，能量的高低顺序为E(K)＜E(L)＜E(M) ＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q)。

2、能级(1)含义：根据多电子原子的同一能层的电子的能量也可能不同，将它们分为不同能级。

(2)表示方法：分别用相应能层的序数和字母s、p、d、f等表示，如n能层的能级按能量由低到高的排列顺序为n s、n p、n d、n f等。

3、能层、能级与最多容纳的电子数(1)能层序数等于该能层所包含的能级数，如第三能层有 3 个能级。

(2)s、p、d、f 各能级可容纳的最多电子数分别为 1 、3、5、7 的2倍。

(3)原子核外电子的每一能层最多可容纳的电子数是2n2 (n为能层的序数)。

二、基态与激发态原子光谱1、基态原子与激发态原子(1)基态原子：处于最低能量状态的原子。

(2)激发态原子：基态原子吸收能量，它的电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。

2、光谱(1)光谱的成因及分类(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。

三、构造原理与电子排布式 1、构造原理以 光谱学 事实为基础，从氢开始，随核电荷数递增，新增电子填入 能级 的顺序称为构造原理。

第一章原子结构与性质课标要求1.了解原子核外电子的能级分布，能用电子排布式表示常见元素的（1~36号）原子核外电子的排布。

了解原子核外电子的运动状态。

2.了解元素电离能的含义，并能用以说明元素的某种性质3.了解原子核外电子在一定条件下会发生跃迁，了解其简单应用。

4.了解电负性的概念，知道元素的性质与电负性的关系。

要点精讲一.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⑴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。

也就是说，整个原子的能量不能机械地看做是各电子所处轨道的能量之和。

（2）能量最低原理 现代物质结构理论证实，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。

构造原理和能量最低原理是从整体角度考虑原子的能量高低，而不局限于某个能级。

（3）泡利（不相容）原理：基态多电子原子中，不可能同时存在4个量子数完全相同的电子。

换言之，一个轨道里最多只能容纳两个电子，且电旋方向相反（用“↑↓”表示），这个原理称为泡利（Pauli ）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（Hund ）规则。

比如，p3的轨道式为或，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 3d54s2、33As 4s24p3；全充满状态的有10Ne 2s22p6、18Ar 3s23p6、29Cu 3d104s1、30Zn 3d104s2、36Kr 4s24p6。

第1讲 原子结构与性质１．原子结构模型的演变。

例1．原子结构模型的演变图中，(1)为道尔顿实心球式原子模型、(2)为卢瑟福行星运转式原子模型、(3)为汤姆生葡萄干面包式原子模型、(4)为近代量子力学原子模型、(5)为玻尔轨道式原子模型。

其中符合历史演变顺序的一组排列是 （）A ．(1)(3)(2)(5)(4)B ．(1)(2)(3)(4)(5)C ．(1)(5)(3)(2)(4)D ．(1)(3)(5)(4)(2)【答案】A原子的质量主要集中在 原子核 上，原子的体积是指核外电子运动占据的空间，所以 核电荷数相同，电子数越多，原子半径越 大 ， 电子数相同，核电荷数越大，原子半径越 小 ，３．表示方法：X AZ ，其中A 表示 质量数 ，Z 表示 质子数，A －Z 表示 中子数。

４．原子的核电荷数与质子数、中子数、电子数、质量数之间的数量关系：AZ质量数质子数nX±化合价±n 电荷原子个数： 质量数A ＝ 质子 数Z ＋ 中子 数N原子在化学变化中，原子核不发生变化，核外电子可以得失。

X A Z：电子数＝ Z，X A Zn+：电子数＝ Z －n ，XAZm －：电子数＝ Z+m 。

例2．填空粒子符号 质子数 中子数 电子数 质量数 （1）136C6 7 6 13 （2）3216S2－16 16 18 32 （3）11H111核外电子原子核质子中子例3．X 、Y 、Z 和R 分别代表四种元素，如果a X m+、b Y n+、c Z n －、d R m －四种离子的电子层结构相同，（a ，b ，c ，d 为元素的原子序数)，则下列关系正确的是 （ ） A ．a – c = m - n B ．a - b = n – m C ．c - d = m + n D ．b - d = n + m 【答案】D【解析】a X m+、b Y n+、c Z n －、d R m －四种离子的电子层结构相同，则有a-m=b-n=c+n=d+m例4．在离子RO 3n －中共有x 个核外电子，R 原子的质量数为A ，则R 原子核内含有中子数为 （ ） A ．A – x + n + 43 B ．A – x – n -24C ．A – x + n +24D ．A + x – n – 24 【答案】C【解析】设R 的质子数为Z ，则Z+8×3+n=x ，解得Z = x-24-n ， ∴R 原子核内含有中子数=A-[x-24-n]= A – x + n +24５．元素：具有相同 质子数 的一类原子的统称，如质子数为1的原子都统称为 氢元素；核素：具有一定 质子数 和 中子数 的一种原子，如氢元素有三种核素： H 11、 H21 、H 31 。

第1讲原子结构与性质考纲要求1.了解原子核外电子的运动状态、能级分布和排布原理，能正确书写1～36号元素原子核外电子、价电子的电子排布式和轨道表达式。

2.了解电离能的含义，并能用以说明元素的某些性质。

3.了解电子在原子轨道之间的跃迁及其简单应用。

4.了解电负性的概念，并能用以说明元素的某些性质。

考点一原子结构基础梳理·自我排查1.能层与能级(1)能层(n)在多电子原子中，核外电子的____是不同的，按照电子的____差异将其分成不同能层。

通常用__________表示相应的第一、二、三、四、五、六、七……能层，能量依次升高。

(2)能级同一能层的电子的____也可能不同，又将其分成不同的能级，通常用________等表示，同一能层里，各能级的能量按________的顺序升高，即__________。

2．原子轨道(1)原子轨道：表示电子在原子核外的一个空间运动状态。

电子云轮廓图给出了电子在________________的区域。

(2)能量关系①相同能层上原子轨道能量的高低：________________。

②形状相同的原子轨道能量的高低：________________。

③同一能层内形状相同而伸展方向不同的原子轨道的能量相等，如np x、np y、np z轨道的能量相等。

3．基态原子的核外电子排布原理(1)能量最低原理：即电子尽可能地先占有能量低的轨道，然后进入能量高的轨道，使整个原子的能量处于最低状态。

下图为构造原理示意图，即基态原子核外电子原子轨道排布顺序图：(2)泡利原理每个原子轨道里最多只能容纳____个电子，且自旋状态____。

如2s轨道上的电子排布为，不能表示为。

(3)洪特规则当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是________占据一个轨道，且自旋状态相同。

如2p3的电子排布为，不能表示为。

洪特规则特例：当能量相同的原子轨道在____(p6、d10、f14)、____(p3、d5、f7)和____(p0、d0、f0)状态时，体系的能量最低，如：24Cr的电子排布式为_______________________。

选修3物质结构与性质第一节原子结构与性质原子核外电子排布(对应复习讲义第158页)1．能层、能级和原子轨道(1)轨道形状⎩⎪⎨⎪⎧s 电子的原子轨道呈球形对称p 电子的原子轨道呈哑铃形(2)s 、p 、d 、f 能级上原子轨道数目依次为1、3、5、7，其中n p x 、n p y 、n p z 三个原子轨道在三维空间相互垂直，各能级的原子轨道半径随能层数(n )的增大而增大。

(3)能量关系⎩⎪⎨⎪⎧①相同能层上原子轨道能量的高低：n s<n p<n d<n f②形状相同的原子轨道能量的高低：1s<2s<3s<4s ……③同一能层内形状相同而伸展方向不同的原子轨道的能量相等，如2p x、2p y、2p z轨道的能量相同3．原子核外电子排布规律 (1)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。

构造原理：原子的核外电子在填充原子轨道时，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，这个电子大多是按着能级的能量由低到高的顺序依次填充的，填满一个能级再填一个新能级，这种规律称为构造原理。

构造原理示意图：(2)泡利原理：在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，且它们的自旋状态相反。

(3)洪特规则：当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，且自旋状态相同。

[注] 洪特规则特例：当能量相同的原子轨道在全充满(p 6、d 10、f 14)、半充满(p 3、d 5、f 7)和全空(p 0、d 0、f 0)状态时，体系的能量最低。

如24Cr 的基态原子电子排布式为1s 22s 22p 63s 23p 63d 54s 1，而不是1s 22s 22p 63s 23p 63d 44s 2。

4．电子的跃迁与原子光谱(1)电子的跃迁 ①基态―→激发态：当基态原子的电子吸收能量后，电子会从低能级跃迁到较高能级，变成激发态原子。

第十二章《物质结构与性质》第一讲原子结构与性质(时间：45分钟满分：100分)一、选择题(题意)1．图1和图2分别是1s电子的概率分布图和原子轨道图。

下列有关认识正确的是()。

A．图1中的每个小黑点表示1个电子B．图2表示1s电子只能在球体内出现C．图2表明1s轨道呈圆形，有无数对称轴D．图1中的小黑点表示某一时刻，电子在核外所处的位置解析A、D项，小黑点只表示概率分布；B项，电子在球体内出现机会多，在球体外也出现，但机会较少。

答案 C2．下列关于能层与能级的说法中不正确的是()。

A．原子的核外电子的每一个能层最多可容纳的电子数为2n2B．任一能层的能级总是从s能级开始，而且能级数等于该能层序数C．同是s能级，在不同的能层中所能容纳的最多电子数相同D．1个原子轨道里最多只能容纳2个电子，且自旋状态相同解析根据原子的核外电子排布规律可知，每个电子层最多容纳的电子数为2n2，所以A正确；B正确；同是s能级，在任一能层中都最多只能容纳2个电子，所以C正确；D选项中要注意1个原子轨道里排满2个电子时，其自旋状态相反。

答案 D3．下列关于钠元素的几种表达式错误的是()。

A．Na＋的电子排布图：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解析Na的简化电子排布式为[Ne]3s1。

即上一周期的稀有气体[元素符号]＋该原子的价电子排布。

答案 D4．现有四种元素的基态原子的电子排布式如下：①1s22s2 2p63s23p4；②1s22s22p63s23p3；③1s22s2 2p3；④1s22s22p5。

则下列有关比较中正确的是()。

A．第一电离能：④>③>②>①B．原子半径：④>③>②>①C．电负性：④>③>②>①D．最高正化合价：④>③＝②>①解析根据核外电子排布式可确定①②③④分别是S、P、N、F，选项A正确；原子半径最大的是P，选项B错误；电负性强弱的正确顺序应为④>③>①>②，选项C错误；由于F元素无正价，选项D错误。