高中化学选修三第一章原子结构与性质讲义及习题.学生版.pdf

1 第一章原子结构与性质一. 原子结构 1、能级与能层2、原子轨道3、原子核外电子排布规律（1）构造原理 ：随着核电荷数递增，大多数元素的电中性基态原子的电子按下图顺序填入核外电子运动轨道（能级），叫做构造原理能级交错 ：由构造原理可知，电子先进入4s 轨道，后进入3d 轨道，这种现象叫能级交错PS： 构造原理并非4s 能级比 3d 能级能量低，而是指这样顺序填充电子可以使整个原子的能量最低2）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最低状态，简称能量最低原理3）泡利（不相容）原理：一个轨道里最多只能容纳两个电子，且电旋方向相反（用“↑↓”表示），这个原理称为泡利原理4）洪特规则 ：当电子排布在同一能级的不同轨道（能量相同）时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同， 这个规则叫洪特规则 比如，p3 的轨道式为， 而不是洪特规则特例：当p、d、f 轨道填充的电子数为全空、半充满或全充满时，原子处于较稳定的状态即 p0、d0、f0、p3、d5、f7、p6、d10、f14 时，是较稳定状态↑↓↑↑↑↑2 前 36 号元素中，全空状态的有4Be 2s22p0、12Mg 3s23p0、20Ca 4s23d0；半充满状态的有：7N 2s22p3、15P 3s23p3、 24Cr 3d54s1、 25Mn 3d54s2、 33As 4s24p3；全充满状态的有10Ne 2s22p6、18Ar 3s23p6、 29Cu 3d104s1、30Zn 3d104s2、36Kr 4s24p6。

4、基态原子核外电子排布的表示方法（1）电子排布式① 用 数 字 在 能 级 符 号 的 右 上 角 表 明 该 能 级 上 排 布 的 电 子 数 ， 这 就 是 电 子 排 布 式 ， 例 如K：1s22s22p63s23p64s1②为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内层电子达到稀有气体元素原子结构的部分以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示，例如K：[Ar]4s12）电子排布图 (轨道表示式 ) 每个方框或圆圈代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子如基态硫原子的轨道表示式为二、原子结构与元素周期表1、原子的电子构型与周期的关系（1）每周期第一种元素的最外层电子的排布式为ns1每周期结尾元素的最外层电子排布式除He 为 1s2外，其余为 ns2np6He 核外只有 2 个电子，只有1 个 s轨道，还未出现p 轨道，所以第一周期结尾元素的电子排布跟其他周期不同2）一个能级组最多所容纳的电子数等于一个周期所包含的元素种类但一个能级组不一定全部是能量相同的能级，而是能量相近的能级2、元素周期表的分区分区元素分布外围电子排布元素性质特点s区ⅠA 族、 ⅡA 族及He 元素ns1~2除氢、氦外都是活泼金属元素；通常是最外层电 子参与反应p 区ⅢA~ Ⅶ A 族、 0 族（除氦外）ns2np1~6通常是最外层电子参与反应d 区ⅢB~ⅦB 族、Ⅷ(除镧系、 锕系外 ) (n-1)d1~9ns1~2d 轨道可以不同程度地参与化学键的形成ds 区ⅠB 族、Ⅱ B 族(n-1)d10ns1~2金属元素f 区镧系、锕系(n-2)f0~14(n-1)d0~2 ns2镧系元素化学性质相近、锕系元素化学性质相近根据核外电子排布，可确定：①分区②各区元素化学性质及原子最外层电子排布特点③若已知元素的外围电子排布，可直接判断该元素在周期表中的位置。

如：某元素的外围电子排布为4s24p4，由此可知，该元素位于p 区，为第四周期ⅥA 族元素即最大能层为其周期数， 最外层电子数为其族序数，但应注意过渡元素(副族与第Ⅷ族 )的最大能层为其周期数，外围电子数应为其纵列数而不是其族序数(镧系、锕系除外)三、元素周期律1、电离能、电负性（1）电离能是指气态原子或离子失去1 个电子时所需要的最低能量，第一电离能是指电中性基态原子失3 去 1 个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量第一电离能数值越小，原子越容易失去1 个电子在同一周期的元素中，碱金属(或第Ⅰ A 族)第一电离能最小，稀有气体(或 0 族)第一电离能最大，从左到右总体呈现增大趋势同主族元素，从上到下，第一电离能逐渐减小同一原子的第二电离能比第一电离能要大2）元素的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以氟的电负性为4.0，锂的电负性为 1.0 作为相对标准 ,得出了各元素的电负性电负性的大小也可以作为判断金属性和非金属性强弱的尺度，金属的电负性一般小于1.8，非金属的电负性一般大于1.8，而位于非金属三角区边界的“ 类金属 ” 的电负性在 1.8 左右它们既有金属性，又有非金属性。

3）电负性的应用①判断元素的金属性和非金属性及其强弱②金属的电负性一般小于1.8， 非金属的电负性一般大于1.8， 而位于非金属三角区边界的“类金属” (如锗、锑等 )的电负性则在1.8 左右，它们既有金属性，又有非金属性③金属元素的电负性越小，金属元素越活泼；非金属元素的电负性越大，非金属元素越活泼④同周期自左到右，电负性逐渐增大，同主族自上而下，电负性逐渐减小2、原子结构与元素性质的递变规律性质同周期（从左往右）同主族（自上而下）（1）能层数（电子层数）相同从 1 递增到 6（或 7）（2）最外层电子数从 1 递增到 8（第一周期例外）相同（3）原子半径减小增大（4）金属性（原子失电子能力）减弱增强（5）非金属性（原子得电子能力）增强减弱（6）电负性增强减弱（7）第一电离能增大的趋势减小（8）单质还原性减弱增强（9）单质氧化性增强减弱（10）最高价氧化物对应水化物的酸碱性碱性减弱，酸性增强碱性增强、酸性减弱（11）非金属形成气态氢化物的难易程度由难到易由易到难（12）气态氢化物的稳定性增强减弱（13）主要化合价最高正价从 +1 递增到 +7（O、F除外） ， 最低负价从 -4 递增到 -1 相同（14）离子半径r（阴离子）减小， r（阳离子） 减小。

r(阴)>r(阳) 增大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4 第一节原子结构考查点一能层、能级、构造原理1．下列说法中正确的是()A．同一原子中， 1s、2s、3s 电子的能量逐渐减小B．同一原子中，2p、3p、4p 能级的轨道数依次增多C．能量高的电子在离核近的区域运动，能量低的电子在离核远的区域运动D．各能层含有的能级数为n(n 为能层序数 ) 2．下列说法中正确的是()A．1s22s12p1表示的是激发态原子的电子排布B．3p2表示 3p 能级有两个轨道C．同一原子中，3d 轨道的能量小于4s轨道的能量D．同一原子中， 2p、3p、4p 电子的能量逐渐减小3．比较下列多电子原子的能级的能量高低(1)2s____3s (2)2s____3d (3)3p____3s (4)4f____6f 考查点二核外电子排布规律4．主族元素原子失去最外层电子形成阳离子，主族元素的原子得到电子填充在最外层形成阴离子下列各原子或离子的电子排布式错误的是()A．Ca2＋：1s22s22p63s23p6B．O2－：1s22s22p4C．Cl－：1s22s22p63s23p6D．Ar ：1s22s22p63s23p65．铁是常见金属，它在元素周期表中位于第四周期Ⅷ族，原子序数为26，则Fe2＋的结构示意图为()。

A.B.C.D.6．写出具有下列电子排布的原子的核电荷数、名称、元素符号及元素周期表中的位置1)1s22s22p63s23p4；(2)1s22s22p63s23p63d104s24p65s2；(3)1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p66s1考查点三原子光谱、电子云与原子轨道7．以下电子排布式是基态原子的电子排布的是()①1s12s1②1s22s12p1③1s22s22p63s2 ④1s22s22p63s23p1A．①②B．①③C．②③D．③④5 8．下列有关电子云和原子轨道的说法中正确的是()A．原子核外的电子像云雾一样笼罩在原子核周围，故称电子云B．s能级原子轨道呈球形，处于该轨道上的电子只能在球壳内运动C．p 能级原子轨道呈哑铃状，随着能层的增加，p 能级原子轨道也在增多D．p 能级原子轨道与s 能级原子轨道的平均半径都随能层序数的增大而增大9．X 元素原子的最外层电子排布式为nsnnpn＋1，试回答下列问题：(1)电子排布式中的n＝________；原子中能量最高的是________电子，其电子云在空间有 ________方向，呈现 ________形。

2)X 元素的名称是 ________；它的氢化物的电子式是________考查点四综合应用10．短周期的三种主族元素A、B、C，原子序数依次减小A 元素的 2p 能级上有 3个未成对电子； B 元素原子的最外电子层上的电子数是其电子层数的2 倍；A、B、C三原子的核外电子层数之和是5请回答：(1)三种元素的元素符号分别为：A________，B________，C________2)A 与 C 形成的化合物的分子式是________，写出该化合物与A 的最高价氧化物对应水化物发生反应的化学方程式___________________________________________11．有 A、B、C、D、E 5 种元素，它们的核电荷数依次增大，且都小于20其中 A 为非金属元素， A 和 E 属同一族，它们原子的最外层电子排布式为ns1B 和 D 也属同一族，它们原子最外层的p 能级电子数是s能级电子数的两倍，C 原子最外层上电子数等于 D 原子最外层上电子数的一半请回答下列问题：(1)A 是________，B 是________，C 是________，D 是________，E 是________。

2)由这 5 种元素组成的一种化合物是(写化学式 )______________________写出该物质的一种主要用途：____________________________________________3)写出 C 元素基态原子的电子排布式：_______________________________4)用电子排布图表示D 元素原子的最外层电子排布：________________12. 已知 X、Y 和 Z 三种元素的原子序数之和等于42X 元素原子的4p 轨道上有 3 个未成对电子， Y 元素原子的最外层2p 轨道上有2 个未成对电子 X 跟 Y 可形成化合物 X2Y3，Z 元素可以形成负一价离子请回答下列问题：（1）X 元素原子基态时的电子排布式为，该元素的符号是2）Y 元素原子的价层电子的电子排布图为，该元素的名称是3） 已知化合物 X2Y3在稀硫酸溶液中可被金属锌还原为XZ3， 产物还有 ZnSO4和 H2O，该反应的化学方程式是______________________________________6 第二节原子结构与元素的性质考查点一原子结构与元素周期表1．元素周期表中，非金属元素存在的区域为()。

A．只有 s 区B．只有 p 区C．s 区、d 区和 ds区D．s 区和 p 区2．闪烁着银白色光泽的金属钛(22Ti)因具有密度小、 强度大、 无磁性等优良的机械性能，被广泛的应用于军事、医学等领域，号称“崛起的第三金属”已知钛有48Ti、49Ti、50Ti 等同位素，下列关于金属钛的叙述中不正确的是()A．上述钛原子中，中子数不可能为22 B．钛元素在周期表中处于第四周期C．钛的不同同位素在周期表中处于不同的位置D．钛元素是d 区的过渡元素考查点二元素周期律的应用3．下列各组元素性质的递变情况错误的是()A．Li 、Be、B 原子的最外层电子数依次增多B．P、S、Cl 元素的最高化合价依次升高C．N、O、F 电负性依次增大D．Na、K、Rb 第一电离能逐渐增大。