届一轮复习江苏专版 原子结构与性质 学案.docx
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届一轮复习江苏专版原子结构与性质学案
专题十一物质结构与性质(选修3)
第一单元 原子结构与性质
[教材基础—自热身]
1.能层、能级与原子轨道
(1)能层(n):
在多电子原子中,核外电子的能量是不同的,按照电子的能量差异将其分成不同能层。
通常用K、L、M、N……表示,能量依次升高。
(2)能级:
同一能层里的电子的能量也可能不同,又将其分成不同的能级,通常用s、p、d、f等表示,同一能层里,各能级的能量按s、p、d、f的顺序升高,即E(ns) (3)第一能层(K),只有s能级;第二能层(L),有s、p两种能级,p能级上有三个原子轨道px、py、pz,它们具有相同的能量;第三能层(M),有s、p、d三种能级。 (4)原子轨道: 电子云轮廓图给出了电子在核外经常出现的区域。 这种电子云轮廓图称为原子轨道。 原子轨道 轨道形状 轨道个数 s 球形 1 p 哑铃形 3 2.基态原子的核外电子排布 (1)能量最低原理 电子尽可能地先占有能量低的轨道,然后进入能量高的轨道,使整个原子的能量处于最低状态。 如图为构造原理示意图,亦即基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序图: [注意] 所有电子排布规则都需满足能量最低原理。 (2)泡利不相容原理 每个原子轨道里最多只能容纳2个电子,且自旋状态相反。 如2s轨道上的电子排布为 ,不能表示为 。 (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,且自旋状态相同。 如2p3的电子排布为 ,不能表示为 洪特规则特例: 当能量相同的原子轨道在全满(p6、d10、f14)、半满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)状态时,体系的能量最低,如: 24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1。 3.原子状态与原子光谱 (1)原子状态 ①基态原子: 处于最低能量的原子。 ②激发态原子: 基态原子的电子吸收能量后,从低能级跃迁到高能级状态的原子。 (2)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,用光谱仪记录下来便得到原子光谱。 利用原子光谱的特征谱线可以鉴定元素,称为光谱分析。 (3)基态、激发态及光谱示意图 4.电子排布式和电子排布图(或轨道表达式) 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(或轨道表示式) 价电子排布式 3s23p4 [知能深化—扫盲点] 提能点 (一) 理解能层、能级及其最多容纳电子数的关系 1.任一能层的能级总是从s能级开始,而且能级数等于该电子层序数。 2.以s、p、d、f……排序的各能级可容纳的最多电子数依次为1、3、5、7……的二倍。 3.构造原理中存在着能级交错现象。 4.牢记前四周期的能级排布(1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p)。 5.各能层电子数 1.“两原理,一规则”的正确理解 (1)原子核外电子排布符合能量最低原理、洪特规则、泡利原理,若违背其一,则原子能量不处于最低状态。 在写基态原子的电子排布图时,常出现以下错误: (2)半充满、全充满状态的原子结构稳定,即ns2、np3、np6等处于相对稳定结构状态。 如Cr: 3d54s1、Mn: 3d54s2、Cu: 3d104s1、Zn: 3d104s2。 (3)当出现d轨道时,虽然电子按ns、(n-1)d、np的顺序填充,但在书写时,仍把(n-1)d放在ns前。 (4)在书写简化的电子排布式时,并不是所有的都是[X]+价电子排布式(注: X代表上一周期稀有气体元素符号)。 2.熟记3种最外层电子的特征排布 (1)最外层有3个未成对电子的为ns2np3,1~36号元素中分别为N、P、As。 (2)最外层有2个未成对电子的可能是ns2np2或ns2np4。 短周期元素中分别为C、Si和O、S。 (3)最外层有一个单电子的可能是ns1、ns2np1、(n-1)d5ns1、(n-1)d10ns1。 第四周期中有K、Ga(镓)、Cr(3d54s1)、Cu(3d104s1)。 写出下列原子的电子排布式与简化电子排布式: 原子 电子排布式 简化电子排布式 N 1s22s22p3 [He]2s22p3 Cl Ca Fe Cu As 答案: 从左到右: 1s22s22p63s23p5 [Ne]3s23p5 1s22s22p63s23p64s2 [Ar]4s2 1s22s22p63s23p63d64s2 [Ar]3d64s2 1s22s22p63s23p63d104s1 [Ar]3d104s1 1s22s22p63s23p63d104s24p3 [Ar]3d104s24p3 [题点全练—过高考] 题点一 根据核外电子排布,正确理解电子能量状态 1.(2018·天水模拟)下列轨道表示式能表示氮原子的最低能量状态的是( ) 解析: 选A A项,符合电子的基态排布原理,表示氮原子的最低能量状态,正确;B、C项,2p的3个电子排布违背洪特规则,不是基态原子的排布,错误;D项,表示B原子的基态核外电子,错误。 2.下列轨道表示式所表示的元素原子中,其能量处于最低状态的是________。 解析: ①不符合能量最低原理,②不符合洪特规则;④不符合能量最低原理。 答案: ③⑤ 3.请用核外电子排布的相关规则解释Fe3+较Fe2+更稳定的原因。 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案: 26Fe的价电子排布式为3d64s2,Fe3+的价电子排布式为3d5,Fe2+的价电子排布式为3d6。 根据“能量相同的轨道处于全空、全满和半满时能量最低”的原则,3d5处于半满状态,结构更稳定,所以Fe3+较Fe2+更稳定 题点二 三种核外电子排布表示方法的规范书写 4.下列关于钠元素的几种表达式错误的是( ) A.Na+的电子排布图: B.Na+的结构示意图: C.Na的电子排布式: 1s22s22p53s2 D.Na的简化电子排布式: [Ne]3s1 解析: 选C 基态Na原子的电子排布式: 1s22s22p63s1,C错误。 5. (1)元素Cu基态原子的核外电子排布式为____________。 (2)基态硼原子的电子排布式为______________。 (3)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________。 (4)Ni2+的价电子排布图为____________。 (5)Se原子序数为________,其核外M层电子的排布式为________________。 解析: (2)B是5号元素,故其基态原子的电子排布式为1s22s22p1。 (3)Si的最高能层为第三能层,其符号为M,该能层有1个s轨道、3个p轨道和5个d轨道,共9个轨道,Si在该能层有4个电子。 (4)Ni是28号元素,价电子排布式为3d84s2,Ni2+的价电子排布式为3d8,电子排布图为 。 (5)Se是34号元素,M层有18个电子,M层电子的排布式为3s23p63d10。 答案: (1)1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1) (2)1s22s22p1 (3)M 9 4 (4) (5)34 3s23p63d10 题点三 根据核外电子排布推断元素 6.(2018·济南模拟)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 的原子和最外层电子排布式为4s24p5的原子 解析: 选C 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,最外层电子数是核外电子总数的 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 且符合核外电子排布规则的只能是35号元素,该元素原子的最外层电子排布式为4s24p5,所以两原子是同种元素的原子。 7.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)符合条件的元素有1s22s22p2及1s22s22p4。 (2)由题意知B元素的符号为Cl,C元素的符号为K。 (3)D离子的核外电子排布为1s22s22p63s23p63d5,故D的原子序数为26。 (4)依题意知E原子序数为2+8+18+1=29,为Cu元素。 答案: (1)C或O (2)Cl K (3)Fe 1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2 (4)Cu 1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1 (5)2 2p [教材基础—自热身] 1.原子结构与元素周期表 (1)原子结构与元素周期表的关系 周期 能层数 每周期第一种元素 每周期最后一种元素 原子 序数 基态原子的 电子排布式 原子 序数 基态原子的电子排布式 二 2 3 [He]2s1 10 1s22s22p6 三 3 11 [Ne]3s1 18 1s22s22p63s23p6 四 4 19 [Ar]4s1 36 1s22s22p63s23p63d104s24p6 五 5 37 [Kr]5s1 54 1s22s22p63s23p63d104s24p6 4d105s25p6 六 6 55 [Xe]6s1
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