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第1页共13页一、原子结构与性质1、基础知识梳理一、原子结构1．能层与能级2.构造原理随着原子核电荷数的递增，绝大多数元素的原子核外电子排布将遵循1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s.不同能级中的电子排布顺序一般为：3．核外电子排布遵循的三个原理(1)能量最低原理：原子的电子排布遵循的构造原理使整个原子的能量处于就最低状态。(2)泡利不相容原理：在任何一个原子中，不可能有运动状态完全相同的两个电子，这就是泡利不相容原理。1个原子轨道最多只容纳2个自旋状态不同的电子。(3)洪特规则：当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先占据不同的轨道，而且自旋方向相同，又称最多轨道原理。特别的，当同一上的电子抱有成见为全充满、半充满和全空状态时，具有较低的能量和较大的稳定性。如24Cr(3d54s1)、29Cu(3d104s1)4．基态与激发态、光谱(1)基态与激发态：处于最低能量的原子叫基态原子；当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级而变成激发态原子。(2)光谱：把原子吸收或释放的光的能量分布记录下来，即为光谱。5．电子云和原子轨道(1)电子云：描述电子在原子核外运动的概率分布图。电子云密度大的说明电子在核外空间单位体积内出现的机会多；电子云密度小的则说明机会小。(2)原子轨道：表达电子在空间里经常出现的电子云区域，即电子云的轮廓图。(3)原子轨道的形状：s能级的原子轨道是球形，p能级的原子轨道是纺缍形的。(4)各能级的原子轨道数能层KLMN能级1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f各能级最多容纳的电子数各能层最多容纳的电子数能级nsnpndnf原子轨道数1357第2页共13页6．原子核外电子排布规律(1)各原子轨道的能量高低多电子原子中，电子进入原子轨道时，原子轨道能量的高低存在以下规律：①相同电子层上原子轨道能量的高低为：nsnpndnf。②形状相同的原子轨道能量的高低为：1s2s3s4s……。③电子层和形状相同的原子轨道的能量相等，如2px、2py、2pz轨道的能量相等。(2)核外电子分层排布的一般规律7．基态原子核外电子排布的表示方法(1)原子结构示意图(或称原子结构简图)可表示核外电子分层排布和核内质子数，如.(2)电子式可表示原子最外层电子数目，如(3)电子排布式①用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数，如K：1s22s22p63s23p64s1。②为了避免电子排布式书写过于烦琐，把内层电子达到稀有气体元素原子结构的部分以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示，如K：[Ar]4s1。(4)电子排布图(又称为轨道表示式)每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子，如第二周期碳元素基态原子的电子排布如图所示。二、原子结构与元素性质1．原子结构与元素周期表(1)元素周期律的形成是由于元素的原子中核外电子的排布发生周期性的重复。(2)元素的分区①s区：包括ⅠA族和ⅡA族，价电子排布为ns1－2，容易失去1个或2个电子，形成＋1或＋2价离子，除H外，这些元素都是活泼金属元素。价电子数等于主族族序数。②p区：包括从ⅢA到ⅦA、0族(氦除外)共六族元素，它们原子的价电子排布为ns2np1～6。价电子总数等于主族序数。③d区：包括ⅢB到Ⅷ族的元素(镧系和锕系元素除外)，价电子排布为(n－1)d1～9ns1～2，一般最外层电子数为1～2，价电子总数等于副族序数。④ds区：包括ⅠB族、ⅡB族元素，它们的原子的(n－1)d轨道为充满电子的轨道，价电子排布为(n－1)d10ns1～2。⑤f区：包括镧系和锕系元素。注意：1、处于金属与非金属交界线附近的非金属元素具有一定的金属性，又称为半金属或准金属，但不能叫两性非金属。2、原子最外层只有1个电子的元素不一定是金属元素、主族元素ⅠA（如H、Cu等）；原子最外层只有两个电子的元素不一定是金属元素、ⅡA族元素（如He、Fe等）；最外层有3－7个电子（即ns2np1-5）的元素一定是主族元素。2．元素周期律(1)半径变化①随着原子序数的递增，主族元素原子半径的大小呈现周期性变化：同周期中(除稀有气体)，随着原子序能层最多容纳电子数最外层(K层为最外层时，2个)8次外层18倒数第3层32第n层2n2第3页共13页数的增大，元素的原子半径减小。②原子半径的大小取决于两个相反的因素：一是原子的核电荷数，另一个是核外电子数。(2)电离能及其变化规律①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由电离能的定义推知，电离能越小，表示在气态时该原子失去电子越容易，反之电离能越大，表明气态时该原子失电子越难，因此运用电离能的数值可以判断原子失去电子的难易程度。③由电离能大小可以看出，对同一周期元素而言，碱金属的第一电离能最小，稀有气体的第一电离能最大；从左到右呈现从小到大的变化趋势。同主族元素从上到下的第一电离能逐渐减小。注意：通常ⅡA族元素的第一电离能大于ⅢA族元素，ⅤA族元素的第一电离能大于ⅥA族元素。这是由于ⅡA、ⅤA族元素原子的价电子排布分别为ns2、ns2np3，是较稳定的全充满、半充满状态，因而失去电子所需要的能量较高。3．电负性及其变化规律(1)电负性：用来描述不同元素的原子吸引电子的能力强弱。(2)电负性的意义：电负性越大的原子，对键合电子的吸引力越大。(3)电负性大小的标准：电负性以氟的电负性为4.0和锂的电负性为1.0作为相对标准。电负性没有单位。(4)变化规律：同一周期的元素从左到右，元素的电负性逐渐增大，同主族元素的电负性从上而下逐渐减小。(5)应用①判断元素的金属性和非金属性的强弱：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判断化学键的类型：一般认为，如果两个成键元素原子间的电负性差值大于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差值小于1.7，它们之间通常形成共价键。③解释元素“对角线”规则：第2课时原子结构与性质——重难点剖析一、原子核外电子排布规律及表示方法1．原子核外电子排布规律(1)各原子轨道的能量高低多电子原子中，电子进入原子轨道时，原子轨道能量的高低存在以下规律：①相同电子层上原子轨道能量的高低为：nsnpndnf。②形状相同的原子轨道能量的高低为：1s2s3s4s……。③电子层和形状相同的原子轨道的能量相等，如2px、2py、2pz轨道的能量相等。(2)核外电子分层排布的一般规律能层最多容纳电子数最外层(K层为最外层时，2个)8次外层18第4页共13页2.基态原子核外电子排布的表示方法(1)原子结构示意图(或称原子结构简图)可表示核外电子分层排布和核内质子数，如.(2)电子式可表示原子最外层电子数目，如(3)电子排布式①用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数，如K：1s22s22p63s23p64s1。②为了避免电子排布式书写过于烦琐，把内层电子达到稀有气体元素原子结构的部分以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示，如K：[Ar]4s1。(4)电子排布图(又称为轨道表示式)每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子，如第二周期碳元素基态原子的电子排布如图所示。例1(2007·海南)A、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层为全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子，E的元素符号为________，其基态原子的电子排布式为________。[解析](1)A元素基态原子的轨道表示式由题意可写成，可见该元素核外有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，即核外倒数第3层32第n层2n2(1)在写基态原子的电子排布图时，常出现以下几种错误．a．(违反泡利原理)b．(违反洪特规则)c．(违反洪特规则)(2)当出现d轨道时，虽然电子按ns，(n－1)d，np顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把(n－1)d放在ns前，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2正确；Fe：1s22s22p63s23p64s23d6错误。(3)注意洪特规则特例：能量相同的原子轨道在全满(如p6、d10)、半满(如p3、d5)和全空(p0、d0)状态时，体系的能量最低，如：24Cr的电子排布式：1s22s22p63s23p63d54s1(3d5、4s1均为半充满状态)；29Cu的电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1(3d10为全充满状态，4s1为半充满状态)。第5页共13页都有18个电子，则B为17号元素Cl，C为19号元素K。(3)D元素的原子失去2个4s电子和1个3d电子后变成＋3价离子，其基态原子的核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d64s2，即为26号元素Fe。(4)根据题意要求，首先写出电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1，该元素为29号元素Cu。[答案](1)N(2)ClK(3)Fe1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2(4)Cu1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1二、原子结构与元素周期表1．原子结构与周期的关系(1)每周期第一种元素的最外层电子的排布式为ns1。每周期结尾元素的最外层电子排布式除He为1s2外，其余为ns2np6。氦原子核外只有2个电子，只有1个s轨道，还未出现p轨道，所以第一周期结尾元素的电子排布跟其他周期不同。(2)一个能级组最多容纳的电子数等于一个周期所包含的元素种类。但一个能级组不一定全部是能量相同的能级，而是能量相近的能级。2．原子结构与族的关系(1)对主族元素：主族元素的族序数＝原子的最外层电子数(2)对副族元素：次外层电子数多于8个而少于18个的一些元素，它们除了能失去最外层的电子外，还能失去次外层上的一部分电子。例如元素钪[Ar]3d14s2，可以失去三个电子，钪为ⅢB族。所以，失去的(或参加反应的)电子总数，就等于该元素所在的族数。除第Ⅷ族元素外，其大多族序数等于(n－1)d＋ns的电子数。3．元素周期表的分区(1)根据核外电子排布分区分区元素分布外围电子排布元素性质特点s区ⅠA、ⅡA族ns1～2除氢外都是活泼金属元素p区ⅢA族～ⅦA族、0族ns2np1～6最外层电子参与反应d区ⅢB族～ⅦB族、第Ⅷ族(n－1)d1～9ns1～2d轨道也不同程度地参与化学键的形成ds区ⅠB族、ⅡB族(n－1)d10ns1～2金属元素f区镧系、锕系(n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2镧系元素化学性质相近，锕系元素化学性质相近(2)根据元素金属性与非金属性分区处于金属与非金属交界线(又称梯形线)附近的非金属元素具有一定的金属性，又称为半金属或准金属，但不能叫两性非金属。例2四种短周期元素的性质或结构信息如下表。请根据信息回答下列问题。元素性质或结构信息A室温下单质呈粉末状固体，加热易熔化；单质在空气中燃烧，发出淡蓝色火焰B单质常温、常压下是气体，能溶于水；原子的M层有1个未成对的p电子C单质质软、银白色固体、导电性强；单质在空气中燃烧发出黄色的火焰第6页共13页D原子最外层电子层上s电子数等于p电子数；单质为空间网状晶体，具有很高的熔、沸点(1)B元素在周期表中的位置为________，写出A原子的电子排布式________。(2)写出C单质与水反应的化学方程式________________________。A与C形成的化合物溶于水后，溶液的pH________7(填“大于”、“等于”或“小于”)。(3)D元素最高价氧化物晶体的硬度