高中化學選修3-原子結(jié)構(gòu)及習題

1、第一章 原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)一.原子結(jié)構(gòu)1、能級與能層電子云：用小黑點的疏密來描述電子在原子核外空間出現(xiàn)的機會大小所得的圖形叫電子云圖.離核越近，電子出現(xiàn)的機會大，電子云密度越大；離核越遠，電子出現(xiàn)的機會小，電子云密度越小.電子層（能層）：根據(jù)電子的能量差異和主要運動區(qū)域的不同，核外電子分別處于不同的電子層.原子由里向外對應的電子層符號分別為K、L、M、N、O、P、Q.原子軌道（能級即亞層）：處于同一電子層的原子核外電子，也可以在不同類型的原子軌道上運動，分別用s、p、d、f表示不同形狀的軌道，s軌道呈球形、p軌道呈啞鈴形2、原子軌道3、原子核外電子排布規(guī)律（1）構(gòu)造原理：隨著核電荷數(shù)遞增，大多數(shù)元

2、素的電中性基態(tài)原子的電子按下圖順序填入核外電子運動軌道（能級），叫做構(gòu)造原理。原子核外電子的運動特征可以用電子層、原子軌道(亞層)和自旋方向來進行描述.能級交錯：由構(gòu)造原理可知，電子先進入4s軌道，后進入3d軌道，這種現(xiàn)象叫能級交錯。（2）能量最低原理：電子先占據(jù)能量低的軌道，再依次進入能量高的軌道.（3）泡利（不相容）原理：一個軌道里最多只能容納兩個電子，且自旋方向相反（用“”表示），這個原理稱為泡利原理。（4）洪特規(guī)則：當電子排布在同一能級的不同軌道（能量相同）時，總是優(yōu)先單獨占據(jù)一個軌道，而且自旋方向相同，這個規(guī)則叫洪特規(guī)則。比如，p3的軌道式為，而不是。洪特規(guī)則特例：在等價軌道的全充滿

3、（p6、d10、f14）、半充滿（p3、d5、f7）、全空時(p0、d0、f0)的狀態(tài)，具有較低的能量和較大的穩(wěn)定性.如24Cr Ar3d54s1、29Cu Ar3d104s1。前36號元素中，全空狀態(tài)的有4Be 2s22p0、12Mg 3s23p0、20Ca 4s23d0；半充滿狀態(tài)的有：7N 2s22p3、15P 3s23p3、24Cr 3d54s1、25Mn 3d54s2、33As 4s24p3；全充滿狀態(tài)的有10Ne 2s22p6、18Ar 3s23p6、29Cu 3d104s1、30Zn 3d104s2、36Kr 4s24p6。4、基態(tài)原子核外電子排布的表示方法（1）電子排布式用數(shù)字

4、在能級符號的右上角表明該能級上排布的電子數(shù)，這就是電子排布式，例如K：1s22s22p63s23p64s1。為了避免電子排布式書寫過于繁瑣，把內(nèi)層電子達到稀有氣體元素原子結(jié)構(gòu)的部分以相應稀有氣體的元素符號外加方括號表示，例如K：Ar4s1。（2）電子排布圖(軌道表示式)每個方框或圓圈代表一個原子軌道，每個箭頭代表一個電子。如基態(tài)硫原子的軌道表示式為二、原子結(jié)構(gòu)與元素周期表1、原子的電子構(gòu)型與周期的關(guān)系（1）每周期第一種元素的最外層電子的排布式為ns1。每周期結(jié)尾元素的最外層電子排布式除He為1s2外，其余為ns2np6。He核外只有2個電子，只有1個s軌道，還未出現(xiàn)p軌道，所以第一周期結(jié)尾元素

5、的電子排布跟其他周期不同。（2）一個能級組最多所容納的電子數(shù)等于一個周期所包含的元素種類。但一個能級組不一定全部是能量相同的能級，而是能量相近的能級。2、元素周期表的分區(qū)（根據(jù)核外電子排布）分區(qū) 各區(qū)元素化學性質(zhì)及原子最外層電子排布特點若已知元素的外圍電子排布，可直接判斷該元素在周期表中的位置。如：某元素的外圍電子排布為4s24p4，由此可知，該元素位于p區(qū)，為第四周期A族元素。即最大能層為其周期數(shù)，最外層電子數(shù)為其族序數(shù)，但應注意過渡元素(副族與第族)的最大能層為其周期數(shù)，外圍電子數(shù)應為其縱列數(shù)而不是其族序數(shù)(鑭系、錒系除外)。三、元素周期律1、電離能、電負性（1）電離能：指氣態(tài)原子或離子失

6、去1個電子時所需要的最低能量，第一電離能是指電中性基態(tài)原子失去1個電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的最低能量，常用符號I1表示，單位為kJ/mol。第一電離能數(shù)值越小，原子越容易失去1個電子。元素第一電離能的周期性變化：隨著原子序數(shù)的遞增，元素的第一電離能呈周期性變化同周期從左到右，第一電離能有逐漸增大的趨勢，稀有氣體的第一電離能最大，堿金屬的第一電離能最??；同主族從上到下，第一電離能有逐漸減小的趨勢.元素第一電離能的應用：用來比較元素的金屬性的強弱. I1越小，金屬性越強，表征原子失電子能力強弱.（2）元素的電負性：用來描述不同元素的原子對鍵合電子吸引力的大?。丛氐脑釉诜肿又形娮訉Φ?/p>

7、能力）。以氟的電負性為4.0，鋰的電負性為1.0作為相對標準,得出了各元素的電負性。電負性的應用判斷元素的金屬性和非金屬性及其強弱（表征原子得電子能力強弱）金屬的電負性一般小于1.8，非金屬的電負性一般大于1.8，而位于非金屬三角區(qū)邊界的“類金屬”(如鍺、銻等)的電負性則在1.8左右，它們既有金屬性，又有非金屬性。金屬元素的電負性越小，金屬元素越活潑；非金屬元素的電負性越大，越活潑。同周期自左到右，電負性逐漸增大，同主族自上而下，電負性逐漸減小。2、原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)的遞變規(guī)律 3、對角線規(guī)則在元素周期表中，某些主族元素與右下方的主族元素的有些性質(zhì)是相似的，如第一章 原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第一節(jié) 原子

8、結(jié)構(gòu)考查點一能層、能級、構(gòu)造原理1下列說法中正確的是()。A同一原子中，1s、2s、3s電子的能量逐漸減小B同一原子中，2p、3p、4p能級的軌道數(shù)依次增多C能量高的電子在離核近的區(qū)域運動，能量低的電子在離核遠的區(qū)域運動D各能層含有的能級數(shù)為n(n為能層序數(shù))2下列說法中正確的是()。A1s22s12p1表示的是激發(fā)態(tài)原子的電子排布B3p2表示3p能級有兩個軌道C同一原子中，3d軌道的能量小于4s軌道的能量D同一原子中，2p、3p、4p電子的能量逐漸減小3比較下列多電子原子的能級的能量高低(1)2s_3s (2)2s_3d(3)3p_3s (4)4f_6f考查點二核外電子排布規(guī)律4主族元素原子

9、失去最外層電子形成陽離子，主族元素的原子得到電子填充在最外層形成陰離子。下列各原子或離子的電子排布式錯誤的是()。ACa2：1s22s22p63s23p6 BO2：1s22s22p4CCl：1s22s22p63s23p6 DAr：1s22s22p63s23p65鐵是常見金屬，它在元素周期表中位于第四周期族，原子序數(shù)為26，則Fe2的結(jié)構(gòu)示意圖為 ()。A. B.C. D.6寫出具有下列電子排布的原子的核電荷數(shù)、名稱、元素符號及在元素周期表中的位置。(1)1s22s22p63s23p4；(2)1s22s22p63s23p63d104s24p65s2；(3)1s22s22p63s23p63d104

10、s24p64d105s25p66s1考查點三原子光譜、電子云與原子軌道7以下電子排布式是基態(tài)原子的電子排布的是()。1s12s11s22s12p11s22s22p63s21s22s22p63s23p1A B C D8下列有關(guān)電子云和原子軌道的說法中正確的是()。A原子核外的電子像云霧一樣籠罩在原子核周圍，故稱電子云Bs能級原子軌道呈球形，處于該軌道上的電子只能在球殼內(nèi)運動Cp能級原子軌道呈啞鈴狀，隨著能層的增加，p能級原子軌道也在增多Dp能級原子軌道與s能級原子軌道的平均半徑都隨能層序數(shù)的增大而增大9X元素原子的最外層電子排布式為nsnnpn1，試回答下列問題：(1)電子排布式中的n_；原子中

11、能量最高的是_電子，其電子云在空間有_方向，呈現(xiàn)_形。(2)X元素的名稱是_；它的氫化物的電子式是_?？疾辄c四綜合應用10短周期的三種主族元素A、B、C，原子序數(shù)依次減小。A元素的2p能級上有3個未成對電子；B元素原子的最外電子層上的電子數(shù)是其電子層數(shù)的2倍；A、B、C三原子的核外電子層數(shù)之和是5。請回答：(1)三種元素的元素符號分別為：A_，B_，C_。(2)A與C形成的化合物的分子式是_，寫出該化合物與A的最高價氧化物對應水化物發(fā)生反應的化學方程式_ _。11有A、B、C、D、E 5種元素，它們的核電荷數(shù)依次增大，且都小于20。其中A為非金屬元素，A和E屬同一族，它們原子的最外層電子排布式

12、為ns1。B和D也屬同一族，它們原子最外層的p能級電子數(shù)是s能級電子數(shù)的兩倍，C原子最外層上電子數(shù)等于D原子最外層上電子數(shù)的一半。請回答下列問題：(1)A是_，B是_，C是_，D是_，E是_。(2)由這5種元素組成的一種化合物是(寫化學式)_。寫出該物質(zhì)的一種主要用途：_ _。(3)寫出C元素基態(tài)原子的電子排布式：_。(4)用電子排布圖表示D元素原子的最外層電子排布：_。12. 已知X、Y和Z三種元素的原子序數(shù)之和等于42。X元素原子的4p軌道上有3個未成對電子，Y元素原子的最外層2p軌道上有2個未成對電子。X跟Y可形成化合物X2Y3，Z元素可以形成負一價離子。請回答下列問題：,（1）X元素原

13、子基態(tài)時的電子排布式為，該元素的符號是。,（2）Y元素原子的價層電子的電子排布圖為，該元素的名稱是。,（3）已知化合物X2Y3在稀硫酸溶液中可被金屬鋅還原為XZ3，產(chǎn)物還有ZnSO4和H2O，該反應的化學方程式是,_。1. D. 解析：同一原子中能層序數(shù)越大，能量越高，離核越遠，A、C項均錯誤；在同一能級中，其軌道數(shù)是一定的，不論其在哪一能層中，B項錯誤。2. 解析A項中1個2s電子被激發(fā)到2p能級上，表示的是激發(fā)態(tài)原子，正確；B項中3p2表示3p能級上填充2個電子，錯誤；C項中由于能級交錯，3d軌道的能量大于4s軌道的能量，錯誤；D項，同一原子中電子層數(shù)越大，能量也就越高，離核越遠，故2p、

14、3p、4p電子的能量增大，錯誤；故選A。答案A3. 解析相同能層上不同能級的能量高低：nsnpndnf，不同能層上符號相同的能級的能量高低：1s2s3s4s 答案(1) (2) (4)4. 解析本題主要考查根據(jù)構(gòu)造原理來書寫電子排布式，已知氧原子的電子排布式為1s22s22p4，故O2的電子排布式應為1s22s22p6，B錯，A、C、D均正確。答案B5. 解析根據(jù)軌道能量順序圖，電子首先進入能量低的原子軌道，鐵原子中的電子在填滿K層和L層及3s、3p原子軌道后，接著在4s原子軌道上填2個電子，然后在3d原子軌道上填6個電子，則鐵元素的基態(tài)原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d

15、64s2，即鐵原子的結(jié)構(gòu)示意圖是。從FeFe2，F(xiàn)e原子首先失去的是最外層4s原子軌道上的電子，而不是失去3d原子軌道上的電子。所以，F(xiàn)e2的電子排布式為1s22s22p63s23p63d6，F(xiàn)e2的結(jié)構(gòu)示意圖為。“最外層不超過8個電子，次外層不超過18個電子，倒數(shù)第三層不超過32個電子”是針對原子而言的，不適用于離子。故選C。答案C6. 解：突破口是各原子的電子排布式，根據(jù)電子層數(shù)和最外層電子數(shù)確定原子在元素周期表中的位置。(1)核電荷數(shù)16硫S第三周期A族 (2)核電荷數(shù)38鍶Sr第五周期A族 (3)核電荷數(shù)55銫Cs第六周期A族7. 解析根據(jù)構(gòu)造原理，核外電子的排布總是首先占據(jù)能量較低的

16、軌道，當能量較低軌道填滿后再進入能量較高的軌道，此時整個原子能量最低，處于基態(tài)。中1s軌道未填滿就進入2s軌道屬于激發(fā)態(tài)，中2s軌道未填滿就進入2p軌道也屬于激發(fā)態(tài)。只有屬于基態(tài)原子的電子排布。答案D8. 解析電子云表示電子在核外某一區(qū)域出現(xiàn)的概率，故A項錯誤；原子軌道是電子出現(xiàn)概率為90%的電子云空間，只是表明電子在這一空間區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的機會大，在此空間區(qū)域外出現(xiàn)的機會少，故B項錯誤；無論能層序數(shù)n如何變化，每個p能級都有3個原子軌道且相互垂直，故C項錯誤；電子的能量越高，電子在離核更遠的區(qū)域出現(xiàn)的機會越大，電子云將向更大的空間擴展，原子軌道半徑會逐漸增大。答案D9. 解析(1)根據(jù)構(gòu)造原理，

17、先填滿ns能級，而s能級只有1個原子軌道，故最多只能容納2個電子，即n2，所以X元素原子的最外層電子排布式為2s22p3，由此可知X是氮元素；根據(jù)電子排布的能量最低原理，可知氮原子的核外電子中的2p能級能量最高，p電子云呈現(xiàn)啞鈴形，在空間伸展為三種互相垂直的方向。 (2)X是氮元素，則其氫化物的分子式為NH3，所以其電子式是答案(1)22p(寫成np也可以)三種互相垂直的啞鈴 (2)氮10. 解析A元素原子的2p能級上有3個未成對電子，即A的電子排布式為1s22s22p3，是氮元素；B元素原子的最外電子層上的電子數(shù)是其電子層數(shù)的2倍，可得出該元素為碳元素，核外電子排布式為1s22s22p2；由

18、三種元素原子核外電子層數(shù)之和為5，可以推出C元素只有一個電子層，且為主族元素，所以C只能為氫元素。 答案(1)NCH(2)NH3NH3HNO3=NH4NO311. 解析B和D屬同一族，它們原子最外層的p能級電子數(shù)是s能級電子數(shù)的兩倍，所以可得B、D的最外層電子排布式為ns2np4，所以B為氧元素、D為硫元素；而A和E屬同一族，它們原子的最外層電子排布式為ns1，所以A為氫元素，E為鉀元素；C原子最外層上電子數(shù)等于D原子最外層上電子數(shù)的一半，所以C的最外層電子排布式為ns2np1，即C為鋁元素。答案(1)HOAlSK(元素名稱也可) (2)KAl(SO4)212H2O凈水劑 (3)1s22s22p63s23p1(4) ,12. 解析（1）X元素原子的4p軌道