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第一讲原子结构与性质[考纲展示]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(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些性质。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。考点一原子核外电子排布原理[学生用书P247]一、能层与能级能层(n)能级最多容纳电子数序数符号各能级各能层一K1s22二L2s282p6三M3s2183p63d10四N4s2324p64d104f14……………n………2n2二、原子轨道1．轨道形状(1)s电子的原子轨道呈球形。(2)p电子的原子轨道呈哑铃形。2．各能级上的原子轨道数目能级nsnpndnf…原子轨道数1357…3.能量关系(1)相同能层上原子轨道能量的高低：nsnpndnf…。(2)形状相同的原子轨道能量的高低：1s2s3s4s…。(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npx、npy、npz轨道的能量相等。三、原子核外电子的排布规律1．三个规律(1)能量最低原理：原子的核外电子排布遵循构造原理，使整个原子的能量处于最低状态。构造原理示意图：(2)泡利原理：1个原子轨道里最多只能容纳2个电子，而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，而且自旋状态相同。2．基态原子核外电子排布的表示方法表示方法以硫原子为例电子排布式1s22s22p63s23p4简化电子排布式[Ne]3s23p4电子排布图价电子排布式3s23p4四、基态、激发态与光谱1．基态原子：处于最低能量的原子。2．激发态原子：当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。3．原子光谱：不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。题组一核外电子排布的原理1．(1)(2014·高考新课标全国卷Ⅰ节选)基态Fe原子有____个未成对电子，Fe3＋的电子排布式为________________________________。(2)(2014·高考江苏卷节选)Cu＋基态核外电子排布式为______________________。(3)(2013·高考四川卷节选)Y为前四周期元素，其单质是一种黄色晶体，Y基态原子的核外电子排布式为__________________。(4)(2013·高考福建卷节选)基态铜原子的核外电子排布式为______________________。(5)(2013·高考新课标全国卷Ⅰ节选)基态Si原子中，电子占据的最高能层符号为______，该能层具有的原子轨道数为____、电子数为____。(6)(2013·高考上海卷节选)铝原子核外电子云有____种不同的伸展方向，有____种不同运动状态的电子。(7)Mn2＋基态的电子排布式可表示为______________。(8)Se的原子序数为______，其核外M层电子的排布式为________________。答案：(1)41s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5(2)1s22s22p63s23p63d10(3)1s22s22p63s23p4(4)1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1(5)M94(6)413(7)1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5(8)343s23p63d102．(教材改编)下列说法错误的是()A．ns电子的能量不一定高于(n－1)p电子的能量B．6C的电子排布式1s22s22p2x违反了洪特规则C．电子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原理D．电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了泡利原理解析：选A。A项，关键在于熟记构造原理，各能级能量的大小顺序为1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s……，故ns电子的能量一定高于(n－1)p电子的能量；B项，对于C原子来说，2p能级有3个能量相同的原子轨道，最后2个电子应该以自旋状态相同的方式分布在两个不同的2p轨道上，违反了洪特规则；C项，根据轨道能量高低顺序可知E(4s)E(3d)，对于21Sc来说，最后3个电子应先排满4s轨道，再排3d轨道，应为1s22s22p63s23p63d14s2，故违反了能量最低原理；D项，对于22Ti来说，3p能级共有3个轨道，最多可以排6个电子，如果排10个电子，则违反了泡利原理。题组二对电子排布式的考查3．(2015·陕西西安质检)(1)在短周期元素中基态原子的p轨道有1个未成对电子的元素可能是________(填元素符号，下同)，其核外电子排布式分别是____________________。(2)基态原子的N层有1个未成对电子，M层未成对电子最多的元素是________，其价层电子排布式为___________________________________________。(3)最外层电子数是次外层电子数3倍的元素是______，其电子排布图为________________________________________________________________________。(4)Cu原子的结构示意图为____________________________________________。(5)下列表示的为一激发态原子的是________。A．1s12s1B．1s22s22p1C．1s22p53s1D．1s22s22p63s2解析：(1)可推断元素为B、F、Al、Cl；(2)可推断元素为Cr；(3)可推断元素为O。答案：(1)B、F、Al、Cl1s22s22p1、1s22s22p5、1s22s22p63s23p1、1s22s22p63s23p5(2)Cr3d54s1(3)O)(4)（5）AC4.A、B、C、D、E、F代表6种元素。请填空：（1）A元素基态原子的最外层有2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的元素符号为，其基态原子的电子排布式为___________________________________。（5）F元素的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋1，则n＝；原子中能量最高的是电子。解析：（1）A元素基态原子次外层有2个电子，故次外层为K层，A元素有2个电子层，由题意可写出其电子排布图为则该元素核外有6个电子，为碳元素，其元素符号为C，另外氧原子同样也符合要求，其电子排布图为。(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号元素Cl，C为19号元素K。(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26号元素铁。(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。(5)s能级只有1个原子轨道，故最多只能容纳2个电子，即n＝2，所以元素F的原子最外层电子排布式为2s22p3，由此可知F是N元素；根据核外电子排布的能量最低原理，可知氮原子的核外电子中的2p能级能量最高。答案：(1)C或O(2)ClK(3)Fe1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2(4)Cu1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1(5)22p反思归纳(1)原子结构示意图只能表示核外电子的分层排布和原子核内的质子数，如。(2)原子(核素)符号，如168O，侧重于表示原子核的结构，它能告诉我们该原子核内的质子数和核外电子数以及质量数，并不能反映核外电子的排布情况。(3)电子排布式，如O原子的电子排布式为1s22s22p4，它能告诉我们氧原子核外的电子分为2个电子层，3个能级，并不能告诉我们原子核的情况，也不能告诉我们它的各个电子的运动状态。(4)电子排布图，如，它对氧原子核外电子排布的情况表达得就更加详细。(5)价电子排布式，如Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，价电子排布式为3d64s2。价电子排布式能反映基态原子的能层数和参与成键的电子数以及最外层电子数。考点二原子结构和元素性质一、元素周期表中每周期所含元素种数周期元素数目各周期增加的能级一21s二82s2p三83s3p四184s3d4p五185s4d5p六326s4f5d6p七26(未完)7s5f6d(未完)二、每族元素的价电子排布特点1．主族主族ⅠAⅡAⅢAⅣA排布特点ns1ns2ns2np1ns2np2主族ⅤAⅥAⅦA排布特点ns2np3ns2np4ns2np52.0族：He：1s2；其他：ns2np6。3．过渡元素(副族和第Ⅷ族，Pd除外)：(n－1)d1～10ns1～2。三、元素周期表的分区与价电子排布的关系1．周期表的分区2．各区价电子排布特点分区价电子排布s区ns1～2p区ns2np1～6(除He外)d区(n－1)d1～9ns1～2(除Pd外)ds区(n－1)d10ns1～2f区(n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2四、元素周期律1．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，能层数逐渐增多原子半径逐渐减小(0族除外)逐渐增大元素主要化合价最高正价由＋1→＋7(O、F除外)，最低负价由－4→－1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，某些主族元素与右下方的主族元素的有些性质是相似的。例如：1．(教材改编)下列说法中正确的是()A．第三周期所含元素中钠的第一电离能最小B．铝的第一电离能比镁的第一电离能大C．在所有元素中，氟的第一电离能最大D．钾的第一电离能比镁的第一电离能大解析：选A。同周期中碱金属元素的第一电离能最小，稀有气体元素的最大，故A正确，C不正确；由于Mg的外围电子排布式为3s2，而Al的外围电子排布式为3s23p1，故铝的第一电离能小于镁的；D中钾比镁更易失电子，钾的第一电离能小于镁的。2．(1)(2013·高考安徽卷节选)Z的基态原子最外层电子排布式为3s23p1；W的一种核素的质量数为28，中子数为14。W位于元素周期表第________周期第________族；Z的第一电离能比W的________(填“大”或“小”)。(2)(2013·高考山东卷节选)下列曲线表示卤族元素某种性质随核电荷数的变化趋势，正确的是________。(3)(2013·高考福建卷节选)依据第二周期元素第一电离能的变化规律，参照如图B、F元素的位置，用小黑点标出C、N、O三种元素的相对位置。(4)(2013·高考浙江自选模块节选)①N、Al、Si、Zn四种元素中，有一种元素的电离能数据如下：电离能I1I2I3I4……Ia/kJ·mol－15781817274511578……则该元素是________(填写元素符号)。②Ge的最高价氯化物分子式是_______