学年高中化学第一章原子结构与性质第一节原子结构第1课时课时作业新人教版选修3.docx
- 文档编号:20338129
- 上传时间:2023-04-25
- 格式:DOCX
- 页数:16
- 大小:83.47KB
学年高中化学第一章原子结构与性质第一节原子结构第1课时课时作业新人教版选修3.docx
《学年高中化学第一章原子结构与性质第一节原子结构第1课时课时作业新人教版选修3.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《学年高中化学第一章原子结构与性质第一节原子结构第1课时课时作业新人教版选修3.docx(16页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
学年高中化学第一章原子结构与性质第一节原子结构第1课时课时作业新人教版选修3
第一节 原子结构
第1课时原子的诞生、能层与能级构造原理
[目标导航] 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。
一、原子的诞生、能层与能级
1.原子的诞生
其他元素
2.宇宙中元素的组成及含量
宇宙—
3.能层
根据多电子原子核外电子的能量差异,将核外电子分成不同的能层,能层用K、L、M、N、O、P、Q…表示。
4.能级
(1)根据多电子原子中同一能层电子能量的不同,将它们分成不同能级。
(2)能级用相应能层的序数和字母s、p、d、f组合在一起来表示,如n能层的能级按能量由低到高的顺序排列为ns、np、nd、nf等。
(3)能层序数等于该能层所包含的能级数,如第三能层有能级3个(3s、3p、3d)。
(4)s、p、d、f能级可容纳的电子数为1,3,5,7的2倍。
5.各能层所包含的能级符号及各能层、能级最多容纳的电子数
能层
(n)
一
二
三
四
五
六
七
……
符号
K
L
M
N
O
P
Q
……
能级
1s
2s
2p
3s
3p
3d
4s
4p
4d
4f
5s
……
……
……
……
能层
(n)
一
二
三
四
五
六
七
……
最多电子
数
2
2
6
2
6
10
2
6
10
14
2
……
……
……
……
2
8
18
32
……
……
……
2n2
【议一议】
1.教材中的能层和必修中所学的电子层是一回事吗?
答案 是一回事,能层就是电子层,只不过必修和选修中的说法不同,其实质是一回事。
2.有人把能层形象地比喻为楼层,能级比喻为阶梯,你同意该观点吗?
答案 同意,该观点形象地把能层与能级之间的关系反映出来。
3.第五能层所容纳的最多电子数是多少?
说出你推导的两种方法。
答案 方法一:
依据每一个能层中最多可容纳的电子数为2n2个,当n=5,2n2=50;
方法二:
第五能层中有5个能级5s、5p、5d、5f、5g,各能级可容纳的最多电子数分别是2、6、10、14、18,所以第五能层所容纳的最多电子数为50。
二、构造原理与电子排布式
1.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的排布将遵循下图的排布顺序。
人们把它称为构造原理。
即电子所排的能级顺序:
1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f、5d、6p、7s……
2.电子排布式
将能级上排布的电子数标在该能级符号右上角,并按照能层从左到右的顺序排列的式子,称电子排布式,如H的电子排布式为
如Mg的电子排布式:
1s22s22p63s2。
【议一议】
4.通过分析构造原理,回答下列问题:
(1)相同能层的不同能级的能量高低有什么规律?
(2)英文字母相同的不同能级的能量高低有什么规律?
(3)不同能层不同能级(s、p、d、f)的排布遵循什么规律?
(4)原子最外层、次外层及倒数第三层最多容纳的电子数为什么分别是8、18、32个?
答案
(1)ns<np<nd<nf。
(2)1s<2s<3s<4s…,2p<3p<4p…,3d<4d<…,4f<5f<…。
(3)ns<(n-2)f<(n-1)d (4)最外层由ns、np组成,电子数不大于2+6=8;次外层由(n-1)s、(n-1)p、(n-1)d组成,电子数不大于2+6+10=18;倒数第三层由(n-2)s、(n-2)p、(n-2)d、(n-2)f组成,电子数不大于2+6+10+14=32。 5.写出1~20号元素的电子排布式。 答案 H: 1s1;He: 1s2;Li: 1s22s1;Be: 1s22s2;B: 1s22s22p1;C.1s22s22p2;N: 1s22s22p3;O: 1s22s22p4;F: 1s22s22p5;Ne: 1s22s22p6;Na: 1s22s22p63s1;Mg: 1s22s22p63s2;Al: 1s22s22p63s23p1;Si: 1s22s22p63s23p2;P: 1s22s22p63s23p3;S: 1s22s22p63s23p4;Cl: 1s22s22p63s23p5;Ar: 1s22s22p63s23p6;K: 1s22s22p63s23p64s1;Ca: 1s22s22p63s23p64s2。 6.元素周期表中钠的电子排布写成[Ne]3s1,方括号里的符号是什么意义? 模仿写出8号、14号、26号元素简化的电子排布式。 答案 方括号里符号的意义是稀有气体元素原子的结构,表示该元素前一周期的稀有气体元素原子的电子排布结构;O: [He]2s22p4;Si: [Ne]3s22p2;Fe[Ar]3d64s2。 一、能层与能级 【例1】 下列有关认识正确的是( ) A.各能级的原子轨道数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7 B.各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束 C.各能层含有的能级数为n-1 D.各能层含有的电子数为2n2 答案 A 解析 各能层中的能级数等于其所处的能层数,即当n=1时,它只有一个s能级,当n=2时,含有两个能级分别为s、p能级,所以B、C都不正确;D选项中每个能层最多能填充2n2个电子,但不是一定含有2n2个电子。 易错点分析 本题中的D选项是一个易错点,在电子排布时,从低能级开始填充,填满了低能级再填充较高能级,所以在填充时只能是最多能填充2n2个电子,而不是一定,如当某个能层是最外层时最多只能填充8个电子。 规律总结 1.能级表示方法及各能级所能容纳的最多电子数 能 层 K L M N O 2.各能层包含的原子轨道数目和可容纳的电子数 能层 原子轨道类型 原子轨道数目 可容纳电子数 1 1s 1 2 2 2s,2p 4 8 3 3s,3p,3d 9 18 4 4s,4p,4d,4f 16 32 n — n2 2n2 变式训练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 答案 A 解析 原子核外共有三个能层,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。 二、电子排布式的书写 【例2】 下列各原子或离子的电子排布式错误的是( ) A.Na+: 1s22s22p6 B.F: 1s22s22p5 C.Cl-: 1s22s22p63s23p5 D.Mn: 1s22s22p63s23p63d54s2 答案 C 解析 本题考查的是构造原理及各能级最多容纳的电子数。 s能级最多容纳2个电子,p能级最多可容纳6个电子;电子总是从能量低的能层、能级开始排列,Cl-应是Cl原子得一个电子形成的稳定结构,所以Cl-的电子排布式应为1s22s22p63s23p6。 温馨提示 书写电子排布式的关键是熟悉构造原理,各能级能量由低到高可记为ns<(n-2)f<(n-1)d 规律总结 1.简单原子的电子排布式的书写 按照构造原理将电子依次填充到能量逐渐升高的能级中。 如: 6C: 1s22s22p210Ne: 1s22s22p6 17Cl: 1s22s22p63s23p519K: 1s22s22p63s23p64s1 2.复杂原子的电子排布式的书写 对于较复杂的电子排布式,应先按能量最低原理从低到高排列,然后将同一层的电子移到一起。 如: 26Fe: 先按能量从低到高排列为1s22s22p63s23p64s23d6, 然后将同一层的排列一起,即该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。 3.利用构造原理书写简化电子排布式 如K: 1s22s22p63s23p64s1,其简化电子排布式可表示为[Ar]4s1,其中[Ar]代表Ar的核外电子排布式,即1s22s22p63s23p6,4s1是K的最外层电子排布。 再如Fe的简化电子排布式为[Ar]3d64s2。 变式训练2 根据构造原理写出下列原子或离子的核外电子排布式。 (1)O______________; (2)Ca______________; (3)S2-______________;(4)Al3+______________。 答案 (1)1s22s22p4 (2)1s22s22p63s23p64s2 (3)1s22s22p63s23p6(4)1s22s22p6 解析 O原子有8个电子,按1s、2s、2p顺序填充电子: 1s22s22p4;Ca原子有20个电子,由于4s<3d,出现能级交错,按1s、2s、2p、3s、3p、4s顺序填充为1s22s22p63s23p64s2;S原子有16个电子,按1s、2s、2p、3s、3p顺序填充为1s22s22p63s23p4,S2-为S原子得到2个电子后形成,故3p能级上填充6个电子,即其核外电子排布式为1s22s22p63s23p6;Al原子有13个电子,按1s、2s、2p、3s、3p顺序填充为1s22s22p63s23p1,Al原子失去3个电子后变成Al3+,故Al3+的电子排布式为1s22s22p6。 1.下列叙述正确的是( ) A.能级就是电子层 B.每个能层最多可容纳的电子数是2n2 C.同一能层中的不同能级的能量高低相同 D.能级符号: 3f 答案 B 解析 能级应该是电子亚层,能层才是电子层;同一能层中的不同能级的能量高低的顺序是: E(ns)<E(np)<E(nd)<E(nf)……;第三能层有3个能级(3s、3p和3d),没有3f。 2.下列多电子原子不同能级能量高低的比较错误的是( ) A.1s<2s<3sB.2p<3p<4p C.3s<3p<3dD.4s>3d>3p 答案 D 解析 在多电子原子中,从3d能级开始有“能级交错”现象,实际4s能级能量小于3d。 所以D错。 3.某元素的原子核外有三个电子层,其3p能级上的电子数是3s能级上的一半,则此元素是( ) A.SB.AlC.SiD.Cl 答案 B 解析 该元素原子的外围电子排布为3s23p1,此元素是Al。 4.2008年北京奥运会主体育场“鸟巢”,被《泰晤士报》评为全球“最强悍”工程。 “鸟巢”运用了高强度、高性能的钒氮合金高新钢,钒元素的原子序数为23,则钒原子的价电子排布式正确的是( ) A.3s23p6B.3d34s2C.3d64s2D.4s2 答案 B 解析 钒元素的原子序数为23,可根据电子排布规律写出钒原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2,钒元素为副族元素,所以其价电子排布为3d34s2。 5.某微粒的核外电子排布式为1s22s22p63s23p6,下列关于该微粒的说法正确的是( ) A.它的质子数一定是18 B.它的原子和37Cl可能互为同位素 C.它的单质一定是强还原剂 D.可以确定该微粒为Ar 答案 B 解析 此微粒核外共有18个电子,可能是原子也可能是离子,离子又可能为阳离子Ca2+、K+或阴离子S2-、Cl-。 6.根据下列叙述,写出元素名称,并写出核外电子排布式。 (1)A元素原子核外M层电子数是L层电子数的一半: ____________________。 (2)B元素原子的最外层电子数是次外层电子数的1.5倍: _________________。 (3)C元素的单质在常温下可与水剧烈反应,产生的气体能使带火星的木条复燃: ______________________________________________________________。 (4)D元素的次外层电子数是最外层电子数的 : _________________________。 答案 (1)硅 1s22s22p63s23p2 (2)硼 1s22s22p1 (3)氟 1s22s22p5 (4)氖 1s22s22p6 解析 (1)L层有8个电子,则M层有4个电子,故A为硅。 (2)当次外层为K层时,最外层电子数则为3,是硼;当次外层为L层时,最外层电子数为1.5×8=12,违背了排布规律,故不可能。 (3)单质在常温下与水剧烈反应产生O2的是F2。 (4)当次外层为K层时,D为氖;当次外层为L层时,则最外层有32个电子,故不可能。 [经典基础题] 1.下列各能级不可能存在的是( ) A.8sB.6dC.5pD.2f 答案 D 2.原子核外M能层最多可以容纳的电子数是( ) A.8B.18C.32D.50 答案 B 解析 每个能层最多可容纳2n2(n为该能层序数)个电子。 M能层最多可以容纳的电子数为2×32=18。 3.某一能层上d能级所能容纳的最多电子数为( ) A.6B.10C.14D.15 答案 B 解析 d能级可容纳的最多电子数为5的二倍,即为10。 4.下列各能层中不包含d能级的是( ) A.N能层B.M能层C.L能层D.O能层 答案 C 解析 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。 前两个能层没有d能级,从第三个能层才开始出现d能级。 5.下列各能层,不包含p能级的是( ) A.N能层B.M能层C.L能层D.K能层 答案 D 6.下列说法正确的是( ) A.3p4表示3p能级有4个轨道 B.同一原子中,1s、2s、3s电子能量逐渐减小 C.同一原子中,2p、3p、4p能级轨道数依次增多 D.基态原子是指处于最低能量的原子 答案 D 解析 A中p能级中有3个原子轨道,3p4表示3p能级有4个电子;B中电子能量应逐渐增大;C中p能级轨道数应相同,均为3个。 7.构造原理揭示的电子排布能级顺序,实质是各能级能量高低。 若以E(nl)表示某能级的能量,以下各式中正确的是( ) A.E(5s)>E(4f)>E(4s)>E(3d) B.E(3d)>E(4s)>E(3p)>E(3s) C.E(4s)<E(3s)<E(2s)<E(1s) D.E(5s)>E(4s)>E(4f)>E(3d) 答案 B 解析 根据构造原理,各能级能量的大小顺序为1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s……能量由低到高,A项和D项正确顺序E(4f)>E(5s)>E(3d)>E(4s);对于不同能层的相同能级,能层序数越大,能量越高,所以C项错误。 8.R元素的原子,其最外层的p能级电子数等于所有的能层s能级电子总数,则R是( ) A.LiB.BeC.SD.Ar 答案 D 解析 若只有1个能层,不存在p能级;若有2个能层,则有两个s能级,则电子排布为1s22s22p4,为O元素;若有3个能层,则有三个s能级,则电子排布为1s22s22p63s23p6;由此可以看出应选D。 9.下面是某些元素的最外层电子排布,各组指定的元素,不能形成AB2型化合物的是( ) A.2s22p2和2s22p4B.3s23p4和2s22p4 C.3s2和2s22p5D.3s1和3s23p2 答案 D 解析 A项为C和O,能形成CO2;B项为S和O,能形成SO2;C项为Mg和F,能形成MgF2;D项为Na和Si,不能形成AB2型化合物,故选D。 [能力提升题] 10.写出具有下列电子排布的原子的核电荷数、名称、元素符号及在元素周期表中的位置。 (1)1s22s22p63s23p5: _________________________________________________; (2)1s22s22p63s23p63d104s24p65s2: ______________________________________; (3)1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p66s1: ______________________________。 答案 (1)核电荷数17 氯 Cl 第三周期ⅦA族 (2)核电荷数38 锶 Sr 第五周期ⅡA族 (3)核电荷数55 铯 Cs 第六周期ⅠA族 解析 此题的突破口是各原子的电子排布式,根据电子层数和最外层电子数确定原子在元素周期表中的位置。 11. (1)某元素的原子序数为33,则: ①此元素原子的电子总数是____________; ②有________个能层,________个能级; ③它的电子排布式为_______________________________________________。 (2)写出S、Ca2+、Cl-的电子排布式: ①S: ___________________________________________________________; ②Ca2+: _________________________________________________________; ③Cl-: __________________________________________________________。 答案 (1)①33 ②4 8 ③1s22s22p63s23p63d104s24p3 (2)①1s22s22p63s23p4 ②1s22s22p63s23p6 ③1s22s22p63s23p6 解析 核电荷数=原子序数=核外电子数,故此原子的核外电子数为33个;依据构造原理,能量高低顺序为4s<3d<4p,则此元素的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3。 12.有几种元素的粒子核外电子排布式均为1s22s22p63s23p6。 其中: (1)某电中性微粒,一般不和其他元素的原子反应,这种微粒的符号是__________; (2)某微粒的盐溶液,能使溴水褪色,并出现浑浊,这种微粒的符号是__________; (3)某微粒氧化性很弱,但得到电子后还原性很强,且这种原子最外层只有一个电子,这种微粒的符号是__________; (4)某微粒还原性虽弱,但失去电子后氧化性强,且这种元素的原子得到一个电子即达稳定结构,这种微粒的符号是__________。 答案 (1)Ar (2)S2- (3)K+ (4)Cl- 解析 符合上述核外电子排布式的电中性微粒,很难发生化学反应的应为稀有气体Ar;使溴水褪色,应为还原性较强的S2-,发生如下反应: S2-+Br2===S↓+2Br-;氧化性很弱,得电子后还原性很强,应为K+;得一个电子即达稳定结构的微粒应为Cl-。 13.A、B、C三种短周期元素,原子序数依次增大,三种元素原子序数之和为35,A、C同族,B+核外有10个电子,回答下列问题。 (1)A、B、C三种元素分别是__________、__________、__________(填元素符号)。 (2)A、B、C之间形成多种化合物,其中属于离子化合物的化学式分别为__________、__________、__________(任选三种)。 (3)分别写出A、B、C的电子排布式A______________,B__________,C__________。 答案 (1)O Na S (2)Na2O Na2S Na2SO4(合理即可) (3)1s22s22p4 1s22s22p63s1或[Ne]3s1 1s22s22p63s23p4或[Ne]3s23p4 解析 (1)B+核外有10个电子,根据阳离子的质子数=核外电子数+电荷数,质子数=原子序数,所以B元素是钠元素;A、B、C三种元素均为短周期元素,且原子序数依次增大,所以C不是第ⅠA族元素;A、C同主族,A、C元素序数之和为35-11=24,可知C应为第三周期元素,A为第二周期元素,则有x+x+8=24,x=8,即A为氧元素,C为硫元素。 (2)O、Na、S三种元素可形成的离子化合物有Na2O、Na2S、Na2O2、Na2SO4、Na2SO3等。 (3)电子排布式,O: 1s22s22p4 Na: 1s22s22p63s1 S: 1s22s22p63s23p4 14.A、B、C、D是四种短周期元素,E是过渡元素。 A、B、C同周期,C、D同主族,A的原子结构示意图为 ,B是同周期除稀有气体外半径最大的元素,C的最外层有三个未成对电子,E的外围电子排布式为3d64s2。 回答下列问题: A为__________(写出元素符号,下同),电子排布式是____________________; B为__________,简化电子排布式是___________________________________; C为__________,价电子排布式是_____________________________________; D为__________,电子排布式是______________________________________; E为__________,原子结构示意图是___________________________________。 答案 Si 1s22s22p63s23p2 Na [Ne]3s1 P 3s23p3 N 1s22s22p3 Fe 解析 由题意可知,A为Si,B为Na,C为P,则D为N,E为Fe。 这五种元素电子排布式分别为 A: 1s22s22p63s23p2,B: 1s22s22p63s1,C: 1s22s22p63s23p3,D: 1s22s22p3,E: 1s22s22p63s23p63d64s2。 由电子排布式可写出答案。 15.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+2,则n=__________;原子中能量最高的是__________电子。 答案 (1)N (2)ClK (3)Fe1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2 (4)Cu1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1 (5)22p 解析 (1)A元素基态原子次外层有两个电子,故次外层为K层,A元素有两个电子层,由题意可写出其电子排布式为1s22s22p3,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。 (3)D元素原子
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 学年 高中化学 第一章 原子结构 性质 第一节 课时 作业 新人 选修