高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)：原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

知識(shí)清單15原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

知識(shí)點(diǎn)01能層、能級(jí)與原子軌道

回回

i.能層（?）：（又稱：電子層）

（1）分層依據(jù)：按照電子的能量差異

（2）表示符號(hào)：K、L、M、N、O、P、Q

2.原子軌道（又稱：能級(jí)、電子亞層）

符號(hào)SPd

球形紡錘形或啞鈴形花瓣形

電子云形狀**n

34?

1

01浦川"1

軌道個(gè)數(shù)

135

3.1?36號(hào)元素的能層和能級(jí)

(1)K層：有坨一個(gè)電子亞層

(2)L層：有空、2P兩個(gè)電子亞層

(3)M層：有生、迎、組三個(gè)電子亞層

(4)N層：有欠、血、4d＞組四個(gè)電子亞層

4.原子核外電子排布的原理

(1)能量最低原理：電子盡先排布在能量最低的軌道中。

(2)泡利不相容原理：每個(gè)原子軌道上最多只能容納2個(gè)自旋方向樞反的電子。如：叵]＜錯(cuò)誤)正確)

(3)洪特規(guī)則：電子在能量相同原子軌道上排布時(shí)，應(yīng)盡可能分占不同的軌道而且自旋方向相同。

錯(cuò)誤正確

2px物獨(dú)獨(dú)藥物縱藥物

原子的軌道

N2PIt111111t111t111口口1

(4)洪特規(guī)則特例：能量相同的原子軌道在下列情況時(shí)，體系能量最低

①全滿;即s2、p6、d10

②半滿;即s\p3、d5

③全空；即s°、p°、d°

注意：(1)能層數(shù)=電子層數(shù)。(2)第一能層(K),只有s能級(jí)；第二能層(L),有s、p兩種能級(jí)，p能級(jí)上有

三個(gè)原子軌道口、丹、p二，它們具有相同的能量；第三能層(M),有s、p、d三種能級(jí)。

【典例01】硫的下列4種微粒，若失去一個(gè)電子所需要能量最多的是

A.[Ne]3s23P4B.[Ne]3s23P，C.[Ne]3s23Pl4slD.[Ne]3s23P34sl

【答案】B

【解析】A、B、C、D四項(xiàng)中的微粒分別對(duì)應(yīng)基態(tài)S、S2+＞激發(fā)態(tài)S?+、激發(fā)態(tài)S,激發(fā)態(tài)上電子能量高，

不穩(wěn)定，易失去，故需要能量最多的是基態(tài)的＜+;

答案選B。

【典例02】下列說(shuō)法正確的是

A.3s2表示3s能級(jí)有2個(gè)軌道

B.p能級(jí)的能量一定比s能級(jí)的能量高

C.在離核越近區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)的電子，能量越低

D.1個(gè)原子軌道里，最少要容納2個(gè)電子

2

【答案】c

【解析】A.s能級(jí)只有1個(gè)軌道，3s2表示3s能級(jí)容納2個(gè)電子，A不正確；

B.p能級(jí)的能量不一定比s能級(jí)的能量高，如2P能級(jí)的能量低于3s能級(jí)的能量，B不正確；

C.能量較低的電子，在離核較近的區(qū)域運(yùn)動(dòng)，在離核越近區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)的電子，能量越低，C正確;

D.1個(gè)原子軌道里，最多能容納2個(gè)電子，也可以容納1個(gè)電子或不容納電子，D不正確；

故選C。

知識(shí)點(diǎn)02原子核外電子排布

i.基態(tài)原子核外電子排布

(1)21?30號(hào)：[Ar：13dx4s2

①一般最后1位數(shù)是幾，x就等于幾

②24Cr：[Ar]3d44s2f[Ar]3d54sl

③29C11：[Ar]3d94s2f[Ar]3d]。4sl

(2)31?36號(hào)：[Ar]3d104s24pv

①最后1位數(shù)是幾，x就等于幾

②32Ge：[Ar]3d]。4s24M

③34Se：[Ar]4s24.4

2.價(jià)電子(外圍電子、特征電子)

(1)21?30號(hào)：3d和4s上的電子數(shù)之和

(2)其他：最外層電子數(shù)

(3)過(guò)渡金屬原子：除Cu和Cr原子最外層有L個(gè)電子外，其余的元素的原子最外層都有1個(gè)電子

(4)過(guò)渡金屬離子的價(jià)電子構(gòu)型：優(yōu)先失去最外層電子數(shù)

原子FeCoCu

價(jià)電子構(gòu)型3d64s23d74s23d104sl

離子Fe2+Fe3+Co2+Co3+Cu+Cu2+

價(jià)電子構(gòu)型3d63d$3d73d63d103d9

(5)元素的最高價(jià)：等于價(jià)電子數(shù)

元素CrFeMnAs

價(jià)電子構(gòu)型3d54sl3d44s23d54s?4S24I)3

最高價(jià)+6+8+7+5

(6)過(guò)渡金屬原子或離子的結(jié)構(gòu)示意圖

3

微粒VCr3+Cu+

結(jié)構(gòu)^24)^811

6-23)281120-29)2818

5))

示意圖

（7）第四周期主族元素原子或離子的結(jié)構(gòu)示意圖：次外層都有運(yùn)個(gè)電子

微粒GaAsBr-

結(jié)構(gòu)

(+31)28183(+33)28185h-35)28188

示意圖5))

3.元素在周期表中的位置

（1）主族：主族序數(shù)=原子的最外層電子數(shù),周期序數(shù)=原子的電子層數(shù)

（2）21?30號(hào)：根據(jù)3d和4s上的電子數(shù)之和確定

ScTiVCrMnFeCoNiCuZn

3dl4s23d24s23d34s23d54sl3d54s23d64s23d74s23d84s23d104s13d104s2

345678910H12

IHBWBVBWBVHBwIBIIB

（3）元素的分區(qū)

4.各種特征的電子（以Mn為例，Is22s22P63s23P63d54s2）

（1）不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子數(shù)：25

（2）不同空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子數(shù)：15

（3）形狀不同的電子云種類：3

（4）不同能級(jí)（能量）的電子種類：7

（5）最高能級(jí)的電子數(shù)：5

（6）最高能層的電子數(shù)：2

5.1?36號(hào)元素原子的空軌道數(shù)目

空軌道數(shù)價(jià)電子構(gòu)型元素種類

1?s2?p2(3)3

2店幾pi(3)、3d34s2(1)4

33d24s2(1)2

43dl4s2⑴1

6.1?36號(hào)元素原子的未成對(duì)電子數(shù)（〃）

4

(1)n=l：ns1(4)、ns2npl(3)>ns2wp5(3)、3dl4s2(1)、3d1°4sl(1),共12種

(2)?=2：ns2np2(3)>ns2wp4(3)s3d24s2(1)、3d84s2(1),共也種

(3)n=3：ns2?p3(3)、3d34s2(1)、3d74s2(1),共&種

(4)M=4：3d64s2(1),共L種

(5)n=5：3d54s2(1),共］_種

(6)n=6：3d54sl(1),共L種

7.基態(tài)原子核外電子排布的表示方法（以鐵原子為例）

（1）各類要求的電子排布式

①電子排布式：Is22s22P63s23P63d64s2

②簡(jiǎn)化電子排布式:[Ar]3d64s2

③價(jià)電子（外圍電子、特征電子）排布式：3d64s2

④最外層電子排布式：4s2

⑤M層電子排布式：3s231163d6

⑥最高能級(jí)電子排布式：3d^

（2）各類要求的電子排布圖

Is2s2P3s_3p.________3d4s

①電子排布圖：印印麗而i畫(huà)師而阡mTEmi

Is2s2P3s3P3d4s

②軌道表示式：而同而而而而而MWTFTI而

3d4s

③價(jià)電子排布圖：一⑴山⑴兩

c、\\\

（26）28142

④原子結(jié)構(gòu)示意圖：'''）

B???

核外電子排布常見(jiàn)錯(cuò)誤

（1）在寫(xiě)基態(tài)原子的軌道表示式時(shí)，常出現(xiàn)以下錯(cuò)誤：

①上11，I，II違反能量最低原理）

②m（違反泡利原理）

③上叮________1（違反洪特規(guī)則）

@LLLU____1（違反洪特規(guī)則）

（2）當(dāng)出現(xiàn)d軌道時(shí)，雖然電子按〃s、（〃一l）d、叩的順序填充，但在書(shū)寫(xiě)電子排布式時(shí)，仍把（〃一l）d放在

前,如Fe：Is22s22P如s23P63d64s2,而失電子時(shí)，卻先失4s軌道上的電子，如Fe?+：Is22s22P63s23P63d5。

5

(3)注意比較原子核外電子排布式、簡(jiǎn)化電子排布式、原子外圍電子或價(jià)電子排布式的區(qū)別與聯(lián)系。如Cu

的電子排布式:Is22s22P63s23P63di°4s%簡(jiǎn)化電至排布式：及中于詠、外圍電子或價(jià)電子排布式：3d104s1o

SO??

【典例03】短周期元素R基態(tài)原子最外層的p能級(jí)上有2個(gè)未成對(duì)電子。下列關(guān)于基態(tài)R原子的描述正確

的是

A.基態(tài)R原子核外電子的電子云輪廓圖有兩種：球形和啞鈴形

B.基態(tài)R原子的價(jià)層電子排布式為ns2np2(n=2或3)

C.基態(tài)R原子的原子軌道總數(shù)為9

D.基態(tài)R原子的軌道表示式為血血||口

【答案】A

【分析】由“短周期元素R基態(tài)原子最外層的p能級(jí)上有2個(gè)未成對(duì)電子”可知，可能有兩種情況：p能級(jí)上

只有2個(gè)電子，R為第IVA族元素，C或Si；p能級(jí)上有4個(gè)電子，R為第VIA族元素，O或S,由此可知:

【解析】A.基態(tài)R原子核外電子的電子云輪廓圖有兩種：球形和啞鈴形，A正確；

B.基態(tài)R原子的價(jià)層電子排布式還可能為ns2np、B錯(cuò)誤；

C.R元素一共有4種可能，C錯(cuò)誤；

D.R元素還有可能為C,D錯(cuò)誤；

故選Ao

【典例04】M、R、X、Y為原子序數(shù)依次增大的短周期主族元素，Z是一種過(guò)渡元素。M基態(tài)原子L能層

中p軌道電子數(shù)是s軌道電子數(shù)的2倍，R是同周期元素中最活潑的金屬元素，X和M形成的一種化合物

是引起酸雨的主要大氣污染物，Z的基態(tài)原子4s和3d軌道半充滿。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(1)寫(xiě)出M、R的價(jià)層電子排布式：M、Ro

(2)寫(xiě)出X、Y的價(jià)層電子軌道表示式：X、Y=

(3)寫(xiě)出Z的核外電子排布式：-Z的核外未成對(duì)電子數(shù)為0

【答案】⑴2s22P43s1

3s3p

⑵NFvrn*

(3)Is22s22P63s23P63d54sl(或[Ar]3d54si)6

【分析】M基態(tài)原子L能層中p軌道電子數(shù)是s軌道電子數(shù)的2倍，則M的價(jià)電子排布式為2s22P4則M

為氧元素；R是同周期元素中最活潑的金屬元素，M、R原子序數(shù)依次增大，則R為鈉元素；X和M形成

的一種化合物是引起酸雨的主要大氣污染物，則X為硫元素，推知Y為氯元素；Z的基態(tài)原子4s和3d軌

道半充滿，即為3d54sl則Z為Cr；

【解析】(1)結(jié)合上述分析可知，M、R分別為氧、鈉，價(jià)層電子排布式分別為2s22P入3sJ

答案為：2s22Pt3s1

6

3s3p3s3p

(2)上述分析可知X、Y分別為硫、氯，價(jià)層電子軌道表示式分別為:

3s3p3s3p

答案為:

(3)Z為銘元素，核外電子排布式：Is22s22P63s23P63d54sl(或[Ar]3d54s%核外未成對(duì)電子數(shù)為6。

答案為：Is22s22P63s23P63d54sl(或[Ar]3d，4si)；6。

知識(shí)點(diǎn)03原子光譜

i.電子的躍遷

(1)基態(tài)電子：處于最低能量的電子

(2)激發(fā)態(tài)電子：能量比基態(tài)電子高的電子

(3)電子躍遷

3.原子光譜：電子躍遷時(shí)會(huì)吸收或釋放不同的光形成的譜線

(1)測(cè)量光譜儀器：光譜儀

(2)光譜圖上數(shù)據(jù)：波長(zhǎng)

(3)光譜類型：線狀光譜

①發(fā)射光譜:1S22s22P63s23P34sIf1S22s22P63s23P4

②吸收光譜：1S22s22P3—1S22s22Pl3s2

(4)解釋原子發(fā)光現(xiàn)象

①在XX條件，基態(tài)電子吸收能量躍遷到激發(fā)態(tài)

②由激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)過(guò)程中，釋放能量

③釋放的能量以XX可見(jiàn)光的形式呈現(xiàn)

(5)可見(jiàn)光的波長(zhǎng)(x)和能量(E)

①公式：E=hv,c(光速)

②顏色和波長(zhǎng)的關(guān)系

|紅|橙|黃|綠|藍(lán)靛|紫|:

770622597577492455390Mim

7

注意：①可見(jiàn)光中，紅光的波長(zhǎng)最長(zhǎng)，紫色的波長(zhǎng)最短。②焰色反應(yīng)是電子躍遷的結(jié)果，故金屬的焰色反

應(yīng)是物理變化過(guò)程，不屬于化學(xué)變化。

【典例05】吸收光譜和發(fā)射光譜統(tǒng)稱為原子光譜。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

A.同一種元素原子的吸收光譜和發(fā)射光譜的特征譜線相同

B.霓虹燈光與原子核外電子發(fā)生躍遷釋放能量有關(guān)

C.光譜儀可以攝取元素的吸收光譜和發(fā)射光譜

D.目前發(fā)現(xiàn)的元素都是通過(guò)原子光譜發(fā)現(xiàn)的

【答案】D

【解析】A.不同元素的原子發(fā)生躍遷時(shí)會(huì)吸收或釋放不同的光，可以用光譜儀攝取各種元素的電子的吸收

光譜或發(fā)射光譜，同一種元素原子的吸收光譜和發(fā)射光譜的特征譜線相同，故A正確；

B.電子躍遷本質(zhì)上是組成物質(zhì)的粒子中電子的一種能量變化，霓虹燈廣告與原子核外電子發(fā)生躍遷釋放能

量有關(guān)，故B正確；

C.吸收光譜和發(fā)射光譜都是線譜，區(qū)別在于前者顯示黑色線條，而發(fā)射光譜顯示光譜中的彩色線條，可以

用光譜儀攝取各種元素電子的吸收光譜或發(fā)射光譜，故c正確；

D.每種元素都有自己的特征譜線，在歷史上許多元素是通過(guò)原子光譜發(fā)現(xiàn)的，如錐和鋤，但目前發(fā)現(xiàn)的元

素并非都是通過(guò)原子光譜發(fā)現(xiàn)的，故D錯(cuò)誤；

故選D。

【典例06】對(duì)充有氛氣的霓虹燈管通電，燈管發(fā)出紅光，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的主要原因是

A.電子由激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷時(shí)吸收除紅光以外的光

B.電子由激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷時(shí)以光的形式釋放能量

C.電子由基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷時(shí)吸收除紅光以外的光

D.通電后在電場(chǎng)作用下，定原子與構(gòu)成燈管的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)

【答案】B

【解析】霓虹燈發(fā)紅光是因?yàn)殡娮游漳芰亢筌S遷到能量較高的軌道，能量較高軌道上的電子會(huì)躍遷回能

量較低的軌道而以光的形式釋放能量。綜上所述故選B。

8

知識(shí)點(diǎn)04電離能大小的比較及應(yīng)用

回里

1.概念：氣態(tài)原子或離子失去L個(gè)電子所需要的最小能量

(1)第一電離能(II)：M(g)—「=M+(g)

+-2+

(2)第二電離能(I2)：M(g)-e=M(g)

(3)第"電離能(I?)：M—(g)-e-=M?+(g)

2.同一原子各級(jí)電離能

(1)變化規(guī)律：LWLWLW…

(2)變化原因

①電子分層排布

②各能層能量丕回

3.第一電離能變化規(guī)律

(1)根據(jù)遞變規(guī)律判斷

①基本規(guī)律：周期表右上角位置的氏原子的L最大

①基本規(guī)律：I1越小，金屬性越強(qiáng)，注意IIA和VA族元素的特殊性

②金屬元素和非金屬元素的II：Ii(金屬)WL份金屬)

(3)根據(jù)微粒結(jié)構(gòu)判斷

①穩(wěn)定結(jié)構(gòu)微粒的I大：全滿、半滿和全空狀態(tài)穩(wěn)定

②I1全滿>之！(半滿)

③判斷：Il(Cu)<.11(Ni>>h<Cu)(Zn>

4.各級(jí)電離能數(shù)據(jù)的應(yīng)用

(1)判斷元素價(jià)態(tài)：最高正價(jià)為+〃

鈉、鎂、鋁的電離能1)

NaMgAl

11496738577

12456214511817

13691277332745

1495401054011578

(2)判斷某一級(jí)電離能最大：第〃級(jí)電離能最大，說(shuō)明其最高正價(jià)為+能一大價(jià)

(3)判斷電離能的突增點(diǎn)：形成相應(yīng)電子層最穩(wěn)定狀態(tài)后再失去1個(gè)電子

9

元素突增點(diǎn)的電離能級(jí)數(shù)

原子第一次第二次第三次

Pkiu

Cab111112

注意：a.金屬活動(dòng)性順序與元素相應(yīng)的電離能大小順序不完全一致，故不能根據(jù)金屬活動(dòng)性順序判斷電離能

的大小。

b.第二、三、四周期的同周期主族元素，第IIA族（溜2硬。）和第VA族（成2叩3）,因p軌道處于全空或半充滿

狀態(tài)，比較穩(wěn)定，所以其第一電離能大于同周期相鄰的第IIIA族和第VIA族元素的，如第一電離能：Mg>Al,

P>So

SO??

【典例07】某短周期金屬原子X(jué)的逐級(jí)電離能如圖所示，下列說(shuō)法正確的是

電離能/（kJ-mo「）

A.X在化合物中可能為+3價(jià)

B.X可能在周期表第二周期

C.X在周期表第VA族

D.X的最高價(jià)氧化物是堿性氧化物

【答案】A

【解析】A.從圖分析，該元素的電離能第四電離能突然變大，故說(shuō)明該元素的最外層有3個(gè)電子，X在化

合物中可能為+3價(jià)，A正確；

B.第二周期最外層有3個(gè)電子的為硼，不是金屬元素，B錯(cuò)誤；

C.最外層有3個(gè)電子，為第IIIA族，C錯(cuò)誤；

D.最高價(jià)氧化物若為鋁，則為兩性氫氧化物，D錯(cuò)誤；

故選Ao

【典例08］下表列出了某短周期金屬元素R的各級(jí)電離能數(shù)據(jù)（用1、12……表示），有關(guān)R元素的說(shuō)法中,

正確的是

元素電離能/(kJ?moH)

10

I.14.........

R5781817274511577.........

A.R元素的最高正化合價(jià)為+2價(jià)

B.R元素的第一電離能高于同周期相鄰元素的

C.R的氧化物為兩性氧化物

D.R元素形成的單質(zhì)熔點(diǎn)遠(yuǎn)高于其氧化物

【答案】C

【解析】A.從數(shù)據(jù)看，R的第三電離能和第四電離能差距很大，即R易失去三個(gè)電子，所以它的化合價(jià)為

+3價(jià)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；

B.R的價(jià)電子排布為ns2npi,失去一個(gè)電子后s全滿穩(wěn)定，而R前面的相鄰元素為ns?穩(wěn)定難失電子，所

以R的第一電離能不是全部高于同周期相鄰元素，B項(xiàng)錯(cuò)誤；

C.R為Al,AI2O3為兩性氧化物，C項(xiàng)正確；

D.R的單質(zhì)為金屬晶體，而氧化鋁為混合晶體，其熔點(diǎn)高達(dá)2000多度，遠(yuǎn)高于鋁的，D項(xiàng)錯(cuò)誤；

故選C。

知識(shí)點(diǎn)05電負(fù)性

1.意義：衡量元素的原子在化合物中得電子能力

2.遞變規(guī)律

電負(fù)任城大

1A

電

負(fù)

性

類

(1)周期表右上角氟元素的最大

(2)電負(fù)性大小

①電負(fù)性最大的前三種元素：F>O>N

②氫元素的電負(fù)：C>H>B；P>H>Si

3.其他判斷方法

(1)根據(jù)共用電子對(duì)的偏向判斷：偏向一方元素的電負(fù)性大

11

(2)化合物中化合價(jià)的正負(fù)判斷：顯負(fù)價(jià)元素的電負(fù)性太

(3)根據(jù)元素的非金屬性判斷

①最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性越強(qiáng)，電負(fù)性越大

②單質(zhì)與氫氣越容易化合，電負(fù)性越大

③氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定，電負(fù)性越大

4.判斷化合物的類型

(1)差值：|AX|>1.7,離子化合物

(2)差值：|AX|<1.7,共價(jià)化合物

5.根據(jù)電負(fù)性寫(xiě)水解方程式

(1)水解原理

①電負(fù)性大的原子顯負(fù)價(jià),結(jié)合水中的里

②電負(fù)性小的原子顯正價(jià),結(jié)合水中的OIF

(2)實(shí)例

?BrI：IBr+H2O=HIO+HBr

②NCb：NCI3+3H2O=NH3+3HCIO

注意：a.共價(jià)化合物中，兩種元素電負(fù)性差值越大，它們形成共價(jià)鍵的極性就越強(qiáng)。

b.兩元素電負(fù)性差值大于1.7時(shí)，一般形成離子鍵，小于1.7時(shí)，一般形成共價(jià)鍵，如AlCb中兩元素的電負(fù)

性之差為1.5,因此AlCb含有共價(jià)鍵，屬于共價(jià)化合物。

c.位于非金屬三角區(qū)邊界的“類金屬”(如錯(cuò)、睇等)的電負(fù)性則在1.8左右。

SO??

【典例09】四種元素基態(tài)原子的電子排布式如下：

①Is22s22P63s23P4②Is22s22P63s23P3③Is22s22P5④Is22s22P3

則下列有關(guān)比較中正確的是

A.第一電離能：④>③>②>①B.電負(fù)性：③〉④②

C.簡(jiǎn)單離子半徑：②>①>③>④D.最高正化合價(jià)：③>④=②>①

【答案】B

【分析】根據(jù)四種元素基態(tài)原子的電子排布式，①