高中化學(xué)選修三第一章原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)講義及習(xí)題.學(xué)生版

1、第一章 原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)一.原子結(jié)構(gòu)1、能級(jí)與能層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(yùn)動(dòng)軌道（能級(jí)），叫做構(gòu)造原理。能級(jí)交錯(cuò)：由構(gòu)造原理可知，電子先進(jìn)入4s軌道，后進(jìn)入3d軌道，這種現(xiàn)象叫能級(jí)交錯(cuò)。（PS：構(gòu)造原理并非4s能級(jí)比3d能級(jí)能量低，而是指這樣順序填充電子可以使整個(gè)原子的能量最低。）（2）能量最低原理原子的電子排布遵循構(gòu)造原理能使整個(gè)原子的能量處于最低狀態(tài)，簡(jiǎn)稱能量最低原理。（3）泡利（不相容）原理：一個(gè)軌道里最多只能容納兩個(gè)電子，且電旋方向相反（用“”表示），這個(gè)原理稱為泡利原理。（4）洪特規(guī)則

2、：當(dāng)電子排布在同一能級(jí)的不同軌道（能量相同）時(shí)，總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道，而且自旋方向相同，這個(gè)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：當(dāng)p、d、f軌道填充的電子數(shù)為全空、半充滿或全充滿時(shí)，原子處于較穩(wěn)定的狀態(tài)。即p0、d0、f0、p3、d5、f7、p6、d10、f14時(shí)，是較穩(wěn)定狀態(tài)。前36號(hào)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、2

3、9Cu 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)字在能級(jí)符號(hào)的右上角表明該能級(jí)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(guò)于繁瑣，把內(nèi)層電子達(dá)到稀有氣體元素原子結(jié)構(gòu)的部分以相應(yīng)稀有氣體的元素符號(hào)外加方括號(hào)表示，例如K：Ar4s1。（2）電子排布圖(軌道表示式)每個(gè)方框或圓圈代表一個(gè)原子軌道，每個(gè)箭頭代表一個(gè)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

4、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(gè)電子，只有1個(gè)s軌道，還未出現(xiàn)p軌道，所以第一周期結(jié)尾元素的電子排布跟其他周期不同。（2）一個(gè)能級(jí)組最多所容納的電子數(shù)等于一個(gè)周期所包含的元素種類。但一個(gè)能級(jí)組不一定全部是能量相同的能級(jí)，而是能量相近的能級(jí)。2、元素周期表的分區(qū)分區(qū)元素分布外圍電子排布元素性質(zhì)特點(diǎn)s區(qū)A族、A族及He元素ns12除氫、氦外都是活潑金屬元素；通常是最外層電子參與反應(yīng)p區(qū)AA族、0族（除氦外）ns2np16通常是最外層電子參與反應(yīng)d區(qū)BB族、(除鑭系、錒系外)(n-1)d19ns12d軌道可以不同程度地參與化學(xué)鍵的形成ds區(qū)B族、B族(n-1)

5、d10ns12金屬元素f區(qū)鑭系、錒系(n-2)f014(n-1)d02 ns2鑭系元素化學(xué)性質(zhì)相近、錒系元素化學(xué)性質(zhì)相近根據(jù)核外電子排布，可確定：分區(qū)各區(qū)元素化學(xué)性質(zhì)及原子最外層電子排布特點(diǎn)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(yīng)注意過(guò)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(yīng)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(fù)性（1）電離能是指氣態(tài)原子或離子失去1個(gè)電子時(shí)所需要的最低能量，第一電離能是指電

6、中性基態(tài)原子失去1個(gè)電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的最低能量。第一電離能數(shù)值越小，原子越容易失去1個(gè)電子。在同一周期的元素中，堿金屬(或第A族)第一電離能最小，稀有氣體(或0族)第一電離能最大，從左到右總體呈現(xiàn)增大趨勢(shì)。同主族元素，從上到下，第一電離能逐漸減小。同一原子的第二電離能比第一電離能要大。（2）元素的電負(fù)性用來(lái)描述不同元素的原子對(duì)鍵合電子吸引力的大小。以氟的電負(fù)性為4.0，鋰的電負(fù)性為1.0作為相對(duì)標(biāo)準(zhǔn),得出了各元素的電負(fù)性。電負(fù)性的大小也可以作為判斷金屬性和非金屬性強(qiáng)弱的尺度，金屬的電負(fù)性一般小于1.8，非金屬的電負(fù)性一般大于1.8，而位于非金屬三角區(qū)邊界的“類金屬”的電負(fù)性在1.

7、8左右。它們既有金屬性，又有非金屬性。（3）電負(fù)性的應(yīng)用判斷元素的金屬性和非金屬性及其強(qiáng)弱金屬的電負(fù)性一般小于1.8，非金屬的電負(fù)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(fù)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(fù)性越小，金屬元素越活潑；非金屬元素的電負(fù)性越大，非金屬元素越活潑。同周期自左到右，電負(fù)性逐漸增大，同主族自上而下，電負(fù)性逐漸減小。2、原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)的遞變規(guī)律性質(zhì)同周期（從左往右）同主族（自上而下）（1）能層數(shù)（電子層數(shù)）相同從1遞增到6（或7）（2）最外層電子數(shù)從1遞增到8（第一周期例外）相同（3）原子半徑減小增大（4）金屬性（

8、原子失電子能力）減弱增強(qiáng)（5）非金屬性（原子得電子能力）增強(qiáng)減弱（6）電負(fù)性增強(qiáng)減弱（7）第一電離能增大的趨勢(shì)減?。?）單質(zhì)還原性減弱增強(qiáng)（9）單質(zhì)氧化性增強(qiáng)減弱（10）最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸堿性堿性減弱，酸性增強(qiáng)堿性增強(qiáng)、酸性減弱（11）非金屬形成氣態(tài)氫化物的難易程度由難到易由易到難（12）氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性增強(qiáng)減弱（13）主要化合價(jià)最高正價(jià)從+1遞增到+7（O、F除外），最低負(fù)價(jià)從-4遞增到-1相同（14）離子半徑r（陰離子）減小，r（陽(yáng)離子）減小。r(陰)>r(陽(yáng))增大 3、對(duì)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，如第一節(jié) 原子結(jié)構(gòu)考查點(diǎn)一能

9、層、能級(jí)、構(gòu)造原理1下列說(shuō)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(jí)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(yùn)動(dòng)，能量低的電子在離核遠(yuǎn)的區(qū)域運(yùn)動(dòng)D各能層含有的能級(jí)數(shù)為n(n為能層序數(shù))2下列說(shuō)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(jí)有兩個(gè)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(jí)的能量高低(1)2s_3s (2)2s_3d (3)3p_3s (4)4f_6f考查點(diǎn)二核外電子排布規(guī)律4主族元素原子失去最外層電

10、子形成陽(yáng)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(cuò)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(hào)及元素周期表中的位置。(1)1s22s22p63s23p4；(2)1s22s22p63s23p63d104s24p65s2；(3)1s22s22p63s23p63d104s24p64d

11、105s25p66s1考查點(diǎn)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()。1s12s11s22s12p11s22s22p63s2 1s22s22p63s23p1A B C D8下列有關(guān)電子云和原子軌道的說(shuō)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(jí)原子軌道呈球形，處于該軌道上的電子只能在球殼內(nèi)運(yùn)動(dòng)Cp能級(jí)原子軌道呈啞鈴狀，隨著能層的增加，p能級(jí)原子軌道也在增多Dp能級(jí)原子軌道與s能級(jí)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(wèn)題：(1)電子排布式中的n_；原子中能量最高的是

12、_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(diǎn)四綜合應(yīng)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(jí)上有3個(gè)未成對(duì)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(qǐng)回答：(1)三種元素的元素符號(hào)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(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)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?cè)拥淖钔鈱与娮优挪际綖閚s1。B和D

13、也屬同一族，它們?cè)幼钔鈱拥膒能級(jí)電子數(shù)是s能級(jí)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(qǐng)回答下列問(wèn)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(xué)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(gè)未成對(duì)電子，Y元素原子的最外層2p軌道上有2個(gè)未成對(duì)電子。X跟Y可形成化合物X2Y3，Z元素可以形成負(fù)一價(jià)離子。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：（1）X元素原子基態(tài)時(shí)的電子排布式為

14、，該元素的符號(hào)是。（2）Y元素原子的價(jià)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(yīng)的化學(xué)方程式是_。第二節(jié) 原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)考查點(diǎn)一原子結(jié)構(gòu)與元素周期表1元素周期表中，非金屬元素存在的區(qū)域?yàn)?)。A只有s區(qū) B只有p區(qū)Cs區(qū)、d區(qū)和ds區(qū) Ds區(qū)和p區(qū)2閃爍著銀白色光澤的金屬鈦(22Ti)因具有密度小、強(qiáng)度大、無(wú)磁性等優(yōu)良的機(jī)械性能，被廣泛的應(yīng)用于軍事、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，號(hào)稱“崛起的第三金屬”。已知鈦有48Ti、49Ti、50Ti等同位素，下列關(guān)于金屬鈦的敘述中不正確的是()。A上述鈦原子中，中子數(shù)不可能為

15、22B鈦元素在周期表中處于第四周期C鈦的不同同位素在周期表中處于不同的位置D鈦元素是d區(qū)的過(guò)渡元素考查點(diǎn)二元素周期律的應(yīng)用3下列各組元素性質(zhì)的遞變情況錯(cuò)誤的是()。ALi、Be、B原子的最外層電子數(shù)依次增多BP、S、Cl元素的最高化合價(jià)依次升高CN、O、F電負(fù)性依次增大DNa、K、Rb第一電離能逐漸增大4下列敘述中正確的是()。A同一周期中，A族元素的原子半徑最大BA族元素的原子，其半徑越大，越容易得到電子C室溫時(shí)，0族元素的單質(zhì)都是氣體D同一周期中，堿金屬元素的第一電離能最大5下列各元素，最易形成離子化合物的組合是 ()。第三周期第一電離能最小的元素外圍電子構(gòu)型為2s22p6的原子2p能級(jí)為

16、半滿的元素電負(fù)性最大的元素A B C D6現(xiàn)有四種元素的基態(tài)原子的電子排布式如下：1s22s22p63s23p41s22s22p63s23p31s22s22p31s22s22p5則下列有關(guān)比較中正確的是()。A第一電離能：>>>B原子半徑：>>>C電負(fù)性：>>>D最高正化合價(jià)：>>考查點(diǎn)三微粒半徑大小比較7An、B(n1)、Cn、D(n1)有相同的電子層結(jié)構(gòu)，則原子半徑由大到小的順序是AC>D>B>A BA>B>C>DCD>C>A>B DA>B>D>C8a、

17、b、c、d是四種短周期元素。a、b、d同周期，c、d同主族。a的原子結(jié)構(gòu)示意圖為，b與c形成的化合物的電子式為。下列說(shuō)法正確的是()。A原子半徑：a>c>d>bB電負(fù)性：a>b>d>cC原子序數(shù)：d>a>c>bD最高價(jià)含氧酸的酸性：c>d>a考查點(diǎn)四綜合應(yīng)用9如圖所示為元素周期表的大致框架(1)在如圖所示元素周期表中畫出金屬元素與非金屬元素的分界線(2)鑒于NaH的存在，有人建議可把氫元素歸到A族。但根據(jù)氫元素最高正化合價(jià)與最低負(fù)化合價(jià)的絕對(duì)值相等，可把氫元素歸到元素周期表中的_族。(3)現(xiàn)有甲、乙兩種元素，甲元素原子核外3p能

18、級(jí)上有5個(gè)電子，乙元素的焰色反應(yīng)呈黃色。在如圖所示的元素周期表中，將甲、乙兩元素的元素符號(hào)填在甲、乙兩元素在元素周期表中的相應(yīng)位置。甲元素與硫元素相比較，非金屬性較強(qiáng)的是_(填名稱)，寫出可以驗(yàn)證該結(jié)論的一個(gè)化學(xué)方程式：_。(4)2008年8月2日，CCTV1焦點(diǎn)訪談欄目中報(bào)道了“鉈中毒事件”，鉈再次成為公眾關(guān)注的焦點(diǎn)。鉈的相關(guān)信息如右圖卡片中所示。下列敘述不正確的是()。81Tl鉈204.46s26p1A鉈在元素周期表中的位置是第六周期A族B鉈原子的中子數(shù)為20481123C6s26p1表示鉈原子有6個(gè)電子層，最外電子層中有3個(gè)電子D鉈的金屬性比鋁的強(qiáng)E鉈元素是p區(qū)元素10第三周期元素X、Y、Z的各級(jí)電離能數(shù)據(jù)如下表：I/(kJ·mol