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第六单元物质结构与性质(选考)第29讲原子结构与性质[考纲导视]考纲定位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。[基础反馈]正误判断，正确的画“√”，错误的画“×”。(1)1s电子云界面图是一个球面，表示在这个球面以外，电子出现的概率为零()。(2)氢光谱是元素的所有光谱中最简单的光谱之一()。(3)元素的性质呈现周期性变化的根本原因是原子核外电子排布呈现周期性变化()。)。(4)3s2和3s23p5能形成AB2型化合物((5)当碳原子的核外电子排布图由转变为时，碳原子要向外界环境释放能量()。(7)Fe3＋的最外层电子排布式为3s23p63d5((6)原子核外电子排布式为1s2的原子与原子核外电子排布式为1s22s2的原子化学性质相似()。)。(8)基态铜原子的最外层的电子排布图：()。(9)P元素的第一电离能小于S元素的第一电离能()。(10)根据主族元素最高正化合价与族序数的关系，推出卤族元素最高正价都是＋7()。答案：(1)×(2)×(3)√(4)√(5)×(6)×(7)√(8)×(9)×(10)×考点一原子结构【知识梳理】能层(n)能级最多容纳电子数序数符号符号原子轨道数各能级各能层一K1s二L2s2p三M3s3p3d1．能层、能级和最多容纳电子数之间的关系。12122368125631810(续表)236510714能层(n)能级最多容纳电子数序数符号符号原子轨道数各能级各能层四N4s4p4d4f………………n…………1322n22.原子轨道的形状和能量关系。球形纺锤形(1)轨道形状：s电子的原子轨道呈______；p电子的原子轨道呈______。(2)能量关系：相同能层上原子轨道能量的高低：nsnpndnf;形状相同的原子轨道能量的高低:1s2s3s4s…；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。3．原子核外电子的排布规律。(1)三个原理：最低状态①能量最低原理：原子核外电子排布遵循构造原理，使整个原子的能量处于__________。构造原理示意图如下图：表示方法以硫原子为例电子排布式简化电子排布式电子排布图(或轨道表示式)价电子排布式②泡利原理：在一个原子轨道里最多只能容纳____个电子，而且自旋状态______。2相反单独占据一个轨道③洪特规则：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__________________，而且自旋状态____。(2)基态原子核外电子排布的表示方法：相同1s22s22p63s23p4[Ne]3s23p43s23p44.电子的跃迁与原子光谱。(1)电子的跃迁：低能级较高能级①基态→激发态：当基态原子的电子吸收能量后，会从________跃迁到________，变成激发态原子。②激发态→基态：激发态原子的电子从________跃迁到________时会释放出能量。较高能级低能级(2)原子光谱：不同元素的原子发生跃迁时会________或________不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素原子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。吸收释放(3)基态、激发态及光谱示意图。【考点集训】[例1]下列电子排布图所表示的元素原子中，其能量处于最)。低状态的是(A.C.B.D.解析：电子的排布遵循能量最低原理、泡利原理、洪特规则等。A项，2p能级未排满，违背能量最低原理，错误；B项，2p能级的3个电子应单独占据3个轨道，违背洪特规则，错误；C项，2p能级未排满，违背能量最低原理，错误；D项，符合电子的排布原理，能量处于最低状态，正确。答案：D[例2](2016年云南昆明模拟)下列各组表述中，两个原子不．属于．．同种元素原子的是()。A.3p能级有一个空轨道的基态原子和核外电子的排布式为1s22s22p63s23p2的原子B.2p能级无空轨道，且有一个未成对电子的基态原子和原子的最外层电子排布式为2s22p5的原子C.M层全充满而N层为4s2的原子和核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2的原子D.最外层电子数是核外电子总数的15的原子和最外层电子排布式为4s24p5的原子种元素的原子；D项，最外层电子数是核外电子总数的的原子解析：A项，3p能级有一个空轨道的基态原子，按洪特规则可得其3p轨道上只能有两个电子，所以两个原子是同种元素的原子；B项，2p能级无空轨道，且有一个未成对电子的基态原子，它的2p能级上只能是5个电子，所以两原子是同种元素的原子；C项，M层全充满而N层为4s2的原子，其M层应为18个电子，而后者的M层上只有8个电子，所以两原子不是同中，最外层电子数要小于或等于8个电子，且电子总数为5的1530、35、40，其中满足最外层电子数是核外电子总数的且符合倍数，所以可得该原子可能是原子序数为5、10、15、20、25、核外电子排布规则的只能是35号元素，该元素原子的最外层电子排布式为4s24p5，所以两原子是同种元素的原子。答案：C15●方法技巧核外电子排布的表示方法1.电子排布式：按电子排入各电子层中各能级的先后顺序，用能级符号依次写出各能级中的电子数，同时注意特例。如Cu：1s22s22p63s23p63d104s1。2.简化电子排布式：用“[稀有气体]＋价层电子”的形式表示。如Cu：[Ar]3d104s1。3.电子排布图(轨道表示式)：用方框(或圆圈)表示原子轨道，用“”或“”表示自旋状态不同的电子，按排入各电子层中各能级的先后顺序和在轨道中的排布情况书写。如：4.原子结构示意图：如S的原子结构示意图为。⑥Mg2＋：1s22s22p6；⑦C：[例3]下列原子或离子的电子排布式或电子排布图正确的是________，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________。③P：；④Cr：1s22s22p63s23p63d44s2；⑤Fe：1s22s22p63s23p63d64s2；。①Ca2＋：1s22s22p63s23p6；②F－：1s22s23p6；解析：根据核外电子排布规律，②中错误在于电子排完2s能级后应排2p能级而不是3p能级，正确的应为1s22s22p6。③中没有遵循洪特规则——电子在能量相同的轨道上排布时，应尽可能分占不同的轨道并且自旋状态相同，正确的应为。④中忽略了能量相同的原子轨道在半充满状态时，体系的能量较低，原子较稳定，正确的应为1s22s22p63s23p63d54s1。⑤和⑥正确。⑦违反泡利原理和洪特规。则，正确的电子排布图应为答案：①⑤⑥②③④⑦⑦●方法技巧(1)在写基态原子的电子排布图时，常出现以下错误：①②③④(违反能量最低原理)(违反泡利原理)(违反洪特规则)(违反洪特规则)(2)当出现d轨道时，虽然电子按ns、(n－1)d、np的顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把(n－1)d放在ns前，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2。(3)注意对比元素电子排布式、价电子排布式(即外围电子排布式)的区别与联系。如Fe的电子排布式：1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2，价电子排布式：3d64s2。考点二电离能与电负性的规律及其应用1．电离能。气态原子或气态离子(1)定义：___________________失去一个电子所需要的最M2＋(g)M3＋(g)小能量叫做电离能。(2)分类：【知识梳理】同周期________元素的第一电离能最小，________元素的第一电离能最大，从左到右，元素的第一电离能在总体上呈现________的趋势同主族从上到下第一电离能逐渐________同种元素的原子电离能逐级________(例如，某种元素的第二电离能大于第一电离能)(3)影响因素：电离能数值的大小取决于原子的____________、有效核电荷数电子层结构____________及原子的半径。(4)电离能的变化规律。碱金属稀有气体由小到大减小增大2.电负性。吸引电子能力越强(1)概念：元素的原子在化合物中______________的标度。(2)意义：电负性越大，其原子在化合物中吸引电子的能力________。(3)电负性的变化规律。逐渐增大逐渐减小①同周期：左―→右，_______________；②同主族：上―→下，_______________。3．原子结构与元素性质。(1)元素周期表的结构与性质特点：分区元素分布价电子排布元素性质特点s区除氢外都是活泼金属元素p区最外层电子参与反应(0族元素一般不考虑)d区(n－1)d1～10ns0～2(Pd除外)d轨道也不同程度地参与化学键的形成ds区(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ⅠA族、ⅡA族ns1～2ⅢA族～ⅦA族、0族ns2np1～6(He除外)ⅢB族～Ⅷ族ⅠB族、ⅡB族元素性质同一周期(左→右)同一主族(上→下)原子半径逐渐________(0族除外)逐渐________第一电离能有______的趋势，0族元素最______逐渐________电负性逐渐________逐渐________(2)元素周期律：减小增大增大大减小增大减小(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，如：【考点集训】[例4](2016—2017学年山西重点中学协作体期中)现有四种元素的基态原子的电子排布式如下：①1s22s22p63s23p4②1s22s22p63s23p3③1s22s22p3④1s22s22p5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：由基态原子的电子排布式可知①为S元素，②为P元素，③为N元素，④为F元素。同周期自左而右第一电离能增大，由于P为半充满状态，较稳定，所以第一电离能S＜P，N＜F，同主族自上而下第一电离能降低，所以第一电离能N＞P，所以第一电离能S＜P＜N＜F，即④＞③＞②＞①，故A正确；同周期自左而右原子半径减小，所以原子半径P＞S，N＞F，同主族自上而下原子半径增大，所以原子半径P＞N，故原子半径P＞S＞N＞F，即②＞①＞③＞④，故B错误；同周期自左而右电负性增大，所以电负性PS，N＜F，同主族自上而下电负性降低，所以电负性P＜N，故电负性P＜S＜N＜F，即②＜①＜③＜④，故C错误；最高正化合价等于最外层电子数，但F元素没有正化合价，所以最高正化合价：①＞②＝③，故D错误。答案：A●方法技巧电离能的应用1.判断元素金属性的强弱：电离能越小，金属越容易失去电子，金属性越强；反之越弱。2.判断元素的化合价(I1、I2……表示各级电离能)：如果某元素的In＋1≫In，则该元素的常见化合价为＋n。如钠元素I2≫I1，所以钠元素的化合价为＋1。3.判断核外电子的分层排布情况：多电子原子中，元素的各级电离能逐级增大，有一定的规律性。当电离能的变化出现突变时，电子层数就可能发生变化。4.反映元素原子的核外电子排布特点：同周期元素从左向右，元素的第一电离能并不是逐渐增大的，当元素的核外电子排布是全空、半充满和全充满状态时，第一电离能就会反常的大。元素符号LiBeBCOFNaAlSiPSCl电负性0.981.572.042.553.443.980.931.611.902.192.583.16[例5]如表：(1)根据对角线规则，Be、Al元素最高价氧化物对应水化物的性质相似，它们都具有两性，其中Be(OH)2显示这种性质的离子方程式是_____________________________________________________________