化学（人教版）：选修3第1章第一节原子结构

欢迎进入化学课堂 第一节原子结构 这是在100埃距离下拍摄到的画面 埃是一种长度单位 指10 10米 看到这个规则的等距双螺旋结构 我想你一定知道这种物质就叫做脱氧核糖核酸 也就是常说的DNA 分子结构清晰可见 我们可真真切切观察到原子核 核外电子的运动又是怎样的呢 原子结构 带领你去探个究竟 1 了解原子核外电子的运动状态 2 了解原子结构的构造原理 3 知道原子核外电子的能级分布 能用电子排布式表示常见元素 1 36号 原子核外电子的排布 4 知道原子核外电子在一定条件下会发生跃迁 了解其简单应用 1 开天辟地 原子的诞生 1 原子的诞生 2 宇宙的组成元素及其含量 3 地球的组成元素地球上的元素绝大多数是 包括 仅种 金属 非金属 稀有气体 22 2 能层与能级 1 能层 原子核外电子是排布的 根据电子的差异 可将核外电子分成不同的能层 2 能级 在多电子原子中 同一能层的电子 也可能不同 不同能量的电子分成不同的 分层 能量 能量 能级 3 二者关系 3 构造原理与电子排布式 1 构造原理 含义 在多电子原子中 电子在能级上的排布顺序是 电子先排在能量的能级上 然后依次排在能量的能级上 构造原理示意图 低 较高 2 电子排布式将上所容纳的电子数标在该能级符号 并按照能层从左到右的顺序排列的式子 称电子排布式 如氢元素的电子排布式为 能级 右上角 能层与能级的组成及能量关系 1 不同能层的能级组成任一能层的能级总是从s能级开始 能层的能级数等于该能层的序数 第一能层只有1个能级 1s 第二能层有2个能级 2s和2p 第三能层有3个能级 3s 3p和3d 依次类推 2 不同能层中各能级之间的能量大小关系 不同能层中同一能级 能层序数越大能量越高 例如 1s 2s 3s 2p 3p 4p 同一能层中 各能级之间的能量大小关系是s p d f 例如 第四能层中4s 4p 4d 4f 能层和能级都相同的各原子轨道的能量相等 例如 2px 2py 2pz 3 各能层 能级所容纳电子数及能量关系 1 某元素原子的核外有三个能层 最外能层有4个电子 该原子核内的质子数为 A 14B 15C 16D 17 解析 原子核外共有三个电子层 最内层只有1s能级 可容纳2个电子 第二层有2s 2p两个能级 可容纳1 2 3 2 8个电子 最外层有4个电子 所以该原子核外有14个电子 又因在原子中核外电子数等于核内质子数 故选A 答案 A 2 主族元素的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 A Ca2 1s22s22p63s23p6B F 1s22s23p6C S1s22s22p63s23p4D Ar1s22s22p63s23p6 解析 首先写出各原子的正确的电子排布式 根据构造原理 A中生成Ca2 失去了4s轨道上的2个电子 B中得1个电子进入2p轨道 电子排布为1s22s22p6 答案 B 1 基态原子与激发态原子 2 光谱与光谱分析 1 光谱形成原因不同元素的原子发生时会吸收或释放不同的光 2 光谱分类 3 光谱分析在现代化学中 利用上的特征谱线来鉴定元素的分析方法 跃迁 原子光谱 3 下列图像中所发生的现象与电子的跃迁无关的是 解析 D项平面镜成像是一种物理现象 不存在化学变化 A B C三项中物质均发生化学变化 与电子的跃迁有关 答案 D 1 电子云 1 概念及使用一定时间间隔内电子在原子核外出现的分布图 电子云图不易绘制 使用时经常是绘制电子云轮廓图 以表示电子云轮廓的形状 2 电子云轮廓图的形状及取向s电子云轮廓的形状是球形 p电子云轮廓的形状是哑铃形 且每个p能级都有3个相互垂直的电子云 概率 2 原子轨道 1 定义 电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道 2 数目ns能级各有1个轨道 np能级各有个轨道 nd能级各有个轨道 nf能级各有个轨道 3 基态原子的核外电子排布规则 1 能量最低原理原子核外电子的排布遵循构造原理 按轨道能量 依次排列 使整个原子处于的能量状态 3 5 7 由低到高 最低 2 泡利原理在一个原子轨道里最多只能容纳个电子 而且相反 用 表示 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 而且相同 2 自旋方向 自旋方向 4 用电子排布图表示原子核外电子排布如 O原子电子排布图 原子的核外电子排布的表示方法 4 下列轨道表示式所表示的元素原子中 其能量处于最低状态的是 解析 A C项违背了能量最低原理 B项违背了洪特规则 均未处于基态 答案 D 下列关于能层 能级和原子轨道的说法正确的是 A 各能层含有的能级数等于能层序数减1B 各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束C 各能层所含有的电子数一定是该能层序数平方的2倍D 各能级的原子轨道数按s p d f的顺序依次为1 3 5 7 各能层中所含有的能级数等于其能层序数 A项错误 当为第一能层时 只含s能级 第二能层只含s p能级 B项错误 每个能层最多能填充该能层序数平方的2倍个电子 但不一定含有这些电子 答案 D 在理解能层与能级的有关知识时要从以下两方面入手 1 能量规律 多电子原子的核外电子按能量不同划分为不同能层 在同一能层中根据能量的不同划分为不同能级 2 数量规律 每一个能层 电子层 中最多容纳电子数为2n2 每一个轨道最多容纳2个电子 所以每个原子所含的轨道总数为n2 1 下列说法中正确的是 A 1s22s12p1表示的是激发态原子的电子排布B 3p2表示3p能级有两个轨道C 同一原子中 1s 2s 3s电子的能量逐渐减小D 同一原子中 2p 3p 4p能级的轨道数依次增多答案 A 下表列出了核电荷数为21 25的元素的最高正化合价 回答下列问题 1 写出下列元素基态原子的核外电子排布式 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 思路指引 判断某些元素核外电子的排布情况 一要熟练掌握原子的核外电子排布式 二要掌握核外电子排布的规律性 同时还应注意在核外电子排布中的特例 答案 1 1s22s22p63s23p63d14s2或 Ar 3d14s21s22s22p63s23p63d24s2或 Ar 3d24s21s22s22p63s23p63d34s2或 Ar 3d34s21s22s22p63s23p63d54s2或 Ar 3d54s2 2 尊重客观事实 注意理论适用范围 掌握特例等 3 五种元素的最高正化合价数值等于各元素基态原子的最高能层s电子和次高能层d电子数目之和能级交错使得d电子也参与了化学反应 核外电子排布的原则 1 能量最低原理 原子核外电子先占有能量低的轨道 然后依次进入能量高的轨道 这样使整个原子处于能量最低的状态 2 泡利原理 每个原子轨道上最多只能容纳两个自旋方向不同的电子 如2s轨道上的电子排布为 不能为 3 洪特规则 原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时 电子尽可能分占不同的原子轨道 且自旋方向相同 这样整个原子的能量最低 如2p3的电子排布为 不能为 4 洪特规则的特例 有少数元素的基态原子的电子排布对于构造原理有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 2 下列元素原子的电子排布式各违背了哪一规律 1 6C1s22s22px22py02pz0 2 21Sc1s22s22p63s23p63d3 3 22Ti1s22s22p63s23p10解析 从电子排布遵循的原则入手 看是否符合能量最低原理 泡利原理 洪特规则及其特例 答案 1 洪特规则 2 能量最低原理 3 泡利原理 2011 青岛高二期末 按要求填空 1 11Na的电子排布式 2 20Ca的价电子排布式 3 35Br 的离子结构示意图 4 7N的电子排布图 思路指引 本题在书写核外电子排布式时注意以下三点 1 确定原子序数 2 按照能量最低原理将电子排在能量由低到高的原子轨道上 3 排布中遵循泡利原理 洪特规则 本题主要考查电子排布式 电子排布图和微粒结构示意图 其中 电子排布式是书写其余两种排布图的基础 11Na 1s22s22p63s1 20Ca 1s22s22p63s23p64s2价电子排布式为 4s2 35Br 的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p6 故离子结构示意图为 7N的电子排布式为 1s22s22p3 电子排布图为 答案 1 1s22s22p63s1 2 4s2 1 刚接触此类题目时 若直接书写电子排布式若有困难 可先写出原子的原子结构示意图 再据此写出电子排布式 如 2 1 36号元素核外电子排布的特殊性 最外层只有1个未成对电子的元素 A族 ns1 H Li Na K A族 ns2np1 B Al Ga A族 ns2np5 F Cl Br 及Cr 3d54s1 Cu 3d104s1 最外层有2个未成对电子的元素 A族 ns2np2 C Si Ge A族 ns2np4 O S Se 最外层有3个未成对电子的元素 A族 ns2np3 N P As 核外电子排布中 未成对电子数最多的元素 Cr 3d54s1 共有6个未成对电子 3 29号元素铜的电子排布式正确的是 A 1s22s22p63s23p64s13d10B 1s22s22p63s23p63d104s1C 1s22s22p63s23p63d94s2D 1s22s22p63s23p63d84s24p1答案 B 4 下列3d能级的电子排布图正确的是 解析 A D中同一个原子轨道内电子的自旋方向相同 违反了泡利不相容原理 C违反了洪特规则 答案 B 1 下列电子层中 包含有f能级的是 A K电子层B L电子层C M电子层D N电子层解析 能层数 能层中所包含的能级数 而要含有f能级则能层数必须大于4 即从N层往后才会出现f能级 答案 D 2 下列各种原子的核外电子排布中 属于基态的是 A 1s22s12p1B 1s22s22p33s1C 1s22s22p63s14s1D 1s22s22p63s23p64s1解析 基态是原子能量最低的状态 即按照电子排布规则和原子轨道排布顺序进行核外电子排布得到的结果 激发态是基态电子获得能量发生电子跃迁得到的结果 答案 D 3 当镁原子由1s22s22p63s2 1s22s22p63p2时 以下说法正确的是 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 镁原子由基态转化成激发态 这一过程中释放能量D 镁原子由激发态转化成基态 这一过程中吸收能量解析 本题考查基态原子和激发态原子之间转化伴随能量变化的关系 激发态原子到基态原子释放能量 基态原子到激发态原子吸收能量 答案 A 4 下列电子排布图表示最低能量状态的氮原子的是 解析 其基态电子排布式为1s22s22p3 A项中与氮原子的核外电子数不相等 C D项不符合洪特规则 答案 B 5 下列原子或离子的电子排布式正确的是 违反能量最低原则的是 违反洪特规则的是 违反泡利原理的是 Ca2 1s22s22p63s23p6 F 1s22s23p6 P Cr 1s22s22p63s23p63d44s2 Fe 1s22s22p63s23p63d64s2 Mg 1s22s22p6 C 答案 6 2011 武汉高二期末 有A B C D四种短周期主族元素 它们的原子序数依次增大 其中A元素原子核外电子仅有一种原子轨道 也是宇宙中最丰富的元素 B元素原子的核外p电子数比s电子数少1 C为金属元素且原子核外p电子数和s电子数相等 D元素的原子核外所有p轨道全满或半满 1 写出四种元素的元素符号 A B C D 2 写出C D两种元素基态原子核外电子排布图 C D 解析 A是宇宙中最丰富的元素 则A为氢 B元素原子的核外电子排布为1s22s22p3 为氮 C元素原子的核外电子排布为1s22s22p63s2 为镁 D元素原子的核外电子排布为1s22s22p63s23p3 为磷 答案 1 HNMgP 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全