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第十二章物质结构与性质(选修3)第一节原子结构与性质2考纲定位要点网络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电子排布图。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。3A层级必备知识·关键能力4原子核外电子排布1．能层、能级和原子轨道能层KLMN……能级1s2s、2p3s、3p、3d4s、4p、4d、4f……原子轨道数目_____________________1＋3＋5＋7＝16……最多容纳电子数目________32……11＋3＝41＋3＋5＝9281852．原子轨道的形状、数目及能量关系(1)轨道形状s电子的原子轨道呈____对称p电子的原子轨道呈____形(2)s、p、d、f能级上原子轨道数目依次为______________，其中npx、npy、npz三个原子轨道在三维空间相互____，各能级的原子轨道半径随能层数(n)的增大而____。球形哑铃1、3、5、7垂直增大6(3)能量关系①相同能层上原子轨道能量的高低：nsnpndn②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2px、2py、2pz轨道的能量____相同73．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____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。其填充能级顺序为最低81s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s→4f→5d→6p→7s→5f→6d→7p……，总之：填充顺序为ns→(n－2)f→(n－1)d→np。(2)泡利原理：在一个原子轨道里，最多只能容纳__个电子，且它们的自旋状态____。如2s的2个电子可表示为，不可表示为。2相反9(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____占据一个轨道，而且自旋状态____。如2p3的电子排布图为，不能表示为或。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的基态原子电子排布式为___________________，而不是1s22s22p63s23p63d44s2。单独相同全充满半充满全空1s22s22p63s23p63d54s110注意：①一个原子轨道若有2个电子且自旋状态相反，这2个电子称为成对电子，即电子对。②一个原子轨道若有1个电子，这个电子称为未成对电子，即单电子。如N的电子排布图为，原子中有2对电子对，3个单电子或未成对电子。114．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_______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较高能级跃迁到较低能级时会_____出能量。低能级较高能级释放12(2)原子光谱：不同元素的原子发生跃迁时会吸收或_____不同的光，用光谱仪记录下来便得到原子光谱。包括_____光谱和发射光谱。用原子光谱的特征谱线可以鉴定元素，称为光谱分析。吸收释放13注意：①“七基色”与波长的关系为：按“红、橙、黄、绿、青、蓝、紫”的顺序，波长逐渐变小。②基态、激发态及光谱示意图。14命题点1核外电子排布及表达方式1．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15C．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15的原子和最外层电子排布式为4s24p5的原子16C[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，所以两原子不是同种元素的原子；D项，最17外层电子数是核外电子总数的15的原子中，最外层电子数要小于或等于8个电子，且电子总数为5的倍数，所以可得该原子可能是原子序数为5、10、15、20、25、30、35、40，其中满足最外层电子数是核外电子总数的15且符合核外电子排布规则的只能是35号元素，该元素原子的外围电子排布式为4s24p5，所以两原子是同种元素的原子。]182．完成下列化学用语(1)Cr原子的核外电子排布式__________________________，外围电子排布式________，原子结构示意图________，价电子排布图________________。(2)Cu2＋的核外电子排布式_____________________________，离子结构示意图________。19(3)As的核外电子排布式_______________________________，原子结构示意图________，价电子排布图________________。(4)Co的外围电子排布式______________________________，外围电子排布图________________。20[答案](1)1s22s22p63s23p63d54s13d54s1(2)1s22s22p63s23p63d9(3)[Ar]3d104s24p3(4)3d74s2213．(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__________；其价层电子排布图为________________________。(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＋的结构示意图为________。(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________，其原子的结构示意图为________。22(4)E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子且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＋2，则n＝________；原子中能量最高的是________电子，核外电子排布图为______________________________。23(6)G基态原子L层中p轨道电子数是s轨道电子数的2倍，则G的价电子排布式为________________。(7)H的基态原子4s和3d轨道电子半充满，则H的外围电子排布图为__________________________________________________，未成对电子数为________________。24[解析](1)A元素基态原子的电子排布图由题意可写成：，则该元素核外有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，即核外都有18个电子，则B为17号元素Cl，C为19号元素K。25(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)E元素的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，故E为Cu。(5)F元素最外层电子排布式为2s22p4。(6)G基态原子的L层电子排布式为2s22p4，也是价电子排布式。(7)H基态原子的外围电子排布式为3d54s1，为Cr；其未成对电子数有6个。26[答案](1)N(2)Cl(3)Fe1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)(4)Cu1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)(5)22p(6)2s22p4(7)627表示电子排布的两类化学用语(1)电子排布式核外电子排布式，如Fe：[Ar]3d64s2价外围电子排布式，如Fe：3d64s2(2)电子排布图又称轨道表示式核外电子，如N：价电子或外围电子，如N：28注意：①上述两类化学用语还应注意是原子还是离子，对于阳离子，先失去最外层电子再失去次外层的d电子，如Fe2＋的电子排布式为[Ar]3d6。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。③p、d、f轨道处于半充满、全充满和全空时原子结构稳定，能量低。29B[A项，吸收光能，形成吸收光谱；B项，由激发态→基态，释放光能，形成发射光谱；C项，形成吸收光谱；D项，2px与2py能量相同，不属于电子跃迁。]命题点2电子跃迁与原子光谱4．下列原子的电子跃迁能形成发射光谱的是()A．1s22s22p63s2―→1s22s22p63p2B．1s22s22p33s1―→1s22s22p4C．1s22s2―→1s22s12p1D．1s22s22p1x―→1s22s22p1y30[答案]吸收能量后，电子从激发态向基态发生跃迁，跃迁时以不同颜色光的形式释放出不同能量5．从电子跃迁的角度，说明节日烟花呈现不同颜色光的原理为_________________________________________________________________________________________________________________。31原子结构与元素的性质1．元素周期表的结构与性质特点分区元素分布外围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_______________________________(He除外)最外层电子参与反应(0族元素一般不考虑)ⅠA族、ⅡA族ns1～2ns2np1～60族ⅢA族～ⅦA族、32d区__________________________________(n－1)d1～9ns1～2(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ⅢB族～ⅦB族、Ⅷ族(镧系、锕系除外)ⅠB族、ⅡB族332．原子半径(1)影响因素能层数：能层数越多，原子半径____核电荷数：同周期核电荷数越大，原子半径____(2)变化规律元素周期表中的同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐____；同主族元素从上到下，原子半径逐渐____。越大越小减小增大343．电离能(1)定义：__________________失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量叫作第一电离能。(2)规律①同周期：第一种元素的第一电离能____，最后一种元素的第一电离能____，总体呈现从左至右____的变化趋势。②同族元素：从上至下第一电离能逐渐____。③同种元素的逐级电离能逐渐____，即I1__I2__I3。不同能层的逐级电离能发生突跃，如Na的I1≪I2。气态电中性基态原子最小最大变大变小变大35(3)电离能的3个重要应用①判断元素的金属性和非金属性强弱。I1越大，元素的非金属性越强；I