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第一章原子结构与性质教学目标1了解原子核外电子的能级分布，能用电子排布式表示常见元素（136 号）原子核外电子的排布。了解原子核外电子的运动状态。2了解元素电离能的含义，并能用以说明元素的某些性质。3了解原子核外电子在一定条件下会发生跃迁，了解其简单应用。4了解电负性的概念，知道元素的性质与电负性的关系。教学重难点原子核外电子的能级分布；电离能、电负性的应用。第1 课时原子结构与性质基础知识梳理一、能层与能级1.能层由必修的知识，我们已经知道多电子原子的核外电子的能量是不同的，由内而外可以分为： 第一、二、三、四、五、六、七能层符号表示 K、 L、 M、 N、 O、 P、 Q 能量由低到高能 层 一 二 三 四 五 六 七符 号 K L M N O P Q最多电子数 2 8 18 32 50即每层所容纳的最多电子数是：2n2(n：能层的序数)2.能级在多电子原子中，同一能层的电 也可能不同，还可以把它们分成能级(l)。就好比能层是楼层，能级是楼梯的阶级。同一能层里，能级的能量按 的顺序升高。各能层所包含的能级类型及各能层、能级最多容纳的电子数见下表：能层(n)一二三四五六七符 号KLMNOPQ能级(l)1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s最 多 电子数226261026101422818322n2（1）每个能层中，能级符号的顺序是ns、np、nd、nf（n代表能层）（2）任一能层，能级数=能层序数（3）s、p、d、f可容纳的电子数依次是1、3、5、7的两倍二、构造原理1、在多电子原子中，电子在能级上的排列顺序是：电子最先排布在能量低的能级上，然后依次排布在能量较高的能级上。2、多电子原子核外电子排布遵循的排布顺序如下图所示：3、“能级交错”现象：由构造原理可知，从第三能层开始各能级不完全遵循能层顺序，产生了能级交错排列，即产生“能级交错”现象。三、原子核外电子运动状态的描述1、电子运动的特点：质量非常小，运动速度很快，不能同时准确地测定它的位置和速度。2、电子云1）定义：电子在原子核外的运动可以用电子在核外空间出现的概率大小来描述。通常用小点得疏密程度来表示电子在原子核外出现概率的大小。点密集的地方表示电子在那里出现的概率大；点稀疏的地方表示电子在那里出现的概率小。这种形象的描述电子在空间出现的概率大小的图形称为电子云。2）意义：离核越近，电子出现的概率越大，黑点越密集。如2s电子云比1s电子云更扩散。例题：1、对原子核外电子以及电子的运动，下列描述正确的是（ ）可以测定某一时刻电子所处的位置 电子质量很小且带负电荷 运动的空间范围很小 高速运动 有固定的运动轨道 电子的质量约为氢离子质量的1/1836A B C D 2、下列有关电子云及示意图的说法正确的是( )A 电子云是笼罩在原子核外的云雾 B 小黑点多的区域表示电子多C 小黑点疏的区域表示电子出现的机会少 D 电子云是用高速照相机拍摄的照片3、原子轨道定义：电子云的轮廓图称为原子轨道形状：s电子的原子轨道呈 ，ns能级各有 个原子轨道；p电子的原子轨道呈 ，np能级各有 原子轨道，相互 （用px、py、pz表示）；nd能级各有 原子轨道；nf能级各有 原子轨道。 4、基态原子与激发态原子基态原子为能量最低的原子。基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能量，变成激发态原子。电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将释放能量。光（辐射）是电子释放能量的重要形式之一。不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。许多元素是通过原子光谱发现的。在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。五、原子核外电子的排布规律1、能量最低原理：原子的核外电子排布遵循 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。2、泡利原理：每个原子轨道里最多只能容纳 个自旋方向 的电子。3、洪特规则：电子排布在 同一能级 的各个轨道（能量相等）时，优先占据 ，且自旋方向 。洪特规则的特例：电子排布在p、d、f等能级时，当其处于 、 或 时（即p0、d0、f0、p3、d5、f7、p6、d10、f14），整个原子的能量最低，最稳定。六、原子核外电子排布的表示方法1、原子结构简图：表示原子核外各能层上排布的电子数。2、电子排布式在能级符号右上角用数字表示该能级上排布的电子数，这种表示原子核外电子排布的式子叫做电子排布式。简化电子排布式：将电子排布式中的内层电子排布用相应的稀有气体元素符号加方括号来表示而得到的式子。如碳、钠、钙的简化电子排布式分别为？在书写电子排布式时，能层低的能级要写在左边，不能按填充顺序写。如铁的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,不能写为1s22s22p63s23p64s23d63、电子排布图（也称为轨道表示式）将每一个原子轨道用1个方框表示，在方框内标明基态原子核外电子分布的式子称为电子排布图。如O：例题：写出17Cl（氯）、21Sc(钪)、35Br（溴）的电子排布式氯：1s22s22p63s23p5钪：1s22s22p63s23p63d14s2溴：1s22s22p63s23p63d104s24p5二、原子结构与元素性质1原子结构与元素周期表(1)元素周期律的形成是由于元素的原子中_的排布发生周期性的重复。在周期表中，把能层数相同的元素，按原子序数递增的顺序从左到右排成横行，称之为周期，有7个；在把不同横行中最外层电子数相同的元素，按能层数递增的顺序由上而下排成纵行，称之为族，共有18个纵行，16 个族。16个族又可分为主族、副族、0族。1）周期：周期序数=电子层数，共 个周期（ 、 、 短周期； 、 、 长周期； 不完全周期）。填表：类别周期序数起止元素包括元素种数核外电子层数短周期长周期不完全周期 总称镧系元素。 ，总称锕系元素。在锕系元素中 以后的各种元素，多数是人工进行核反应制得的元素，这些元素又叫做超铀元素。2）族:(1)由 构成的族，叫做主族； 构成的族，叫做副族。(2)元素周期表的中部从 族到 族10个纵行，包括了 族和全部副族元素，共六十多种元素，通称为过渡元素。因为这些元素都是 ，所以又把它们叫做过渡金属。(3)主族元素的族序数=元素原子的最外层电子数。周期表共18个纵行（ 个主族； 个副族；一个 族；一个 族（ 、 、 三个纵行）。(2)元素的分区s 区：包括_和_，价电子排布为_，容易失去_电子，形成_价离子，除_外，这些元素都是_。价电子数等于主族族序数。p 区：包括从_到_、_(氦除外)共六族元素，它们原子的价电子排布为_。价电子总数等于主族序数。d 区：包括_族的元素(镧系和锕系元素除外)，价电子排布为_，一般最外层电子数为_，价电子总数等于副族序数。ds 区：包括_元素，它们的原子的_轨道为充满电子的轨道，价电子排布为_。f 区：包括_元素。2元素周期律(1)随着原子序数的递增，主族元素原子半径的大小呈现周期性变化：同周期中(除稀有气体)，随着原子序数的增大，元素的原子半径_。原子半径的大小取决于两个相反的因素：一是原子的_，另一个是_。(2)电离能及其变化规律气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量。由电离能的定义推知，电离能越小，表示在气态时该原子_，反之电离能越大，表明气态时该原子_，因此运用电离能的数值可以判断_。由电离能大小可以看出，对同一周期元素而言，_的第一电离能最小，_的第一电离能最大；从左到右呈现_的变化趋势。同主族元素从上到下的第一电离能逐渐_。温馨提示：电负性以氟的电负性为4.0 和锂的电负性为1.0 作为相对标准。电负性没有单位。电负性越大的原子，对键合电子的吸引力越大。3电负性及其变化规律(1)电负性：用来描述不同元素的原子_。(2)同一周期的元素从左到右，元素的电负性逐渐_，同主族元素的电负性从上而下逐渐_。第2 课时原子结构与性质重难点剖析一、原子核外电子排布规律及表示方法1原子核外电子排布规律(1)各原子轨道的能量高低多电子原子中，电子进入原子轨道时，原子轨道能量的高低存在以下规律：相同电子层上原子轨道能量的高低为：nsnpndnf。形状相同的原子轨道能量的高低为：1s2s3s4s。电子层和形状相同的原子轨道的能量相等，如2 px、2 py、2 pz 轨道的能量相等。(2)核外电子分层排布的一般规律2.基态原子核外电子排布的表示方法(1)原子结构示意图(或称原子结构简图)可表示核外电子分层排布和核内质子数(2)电子式可表示原子最外层电子数目，(3)电子排布式用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数， 为了避免电子排布式书写过于烦琐，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(4)电子排布图(又称为轨道表示式)每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子，如第二周期碳元素基态原子的电子排布如图所示。例1 (2007海南)A、B、C、D、E 代表5 种元素。请填空：(1)A 元素基态原子的最外层有3 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 层为全充满，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_。二、原子结构与元素周期表1原子结构与周期的关系(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ns2np6。氦原子核外只有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原子结构与族的关系(1)对主族元素：主族元素的族序数原子的最外层电子数(2)对副族元素：次外层电子数多于8 个而少于18 个的一些元素，它们除了能失去最外层的电子外，还能失去次外层上的一部分电子。例如元素钪Ar3d14s2，可以失去三个电子，钪为B 族。所以，失去的(或参加反应的)电子总数，就等于该元素所在的族数。除第族元素外，其大多族序数等于(n1)dns的电子数。3元素周期表的分区(1)根据核外电子排布分区处于金属与非金属交界线(又称梯形线)附近的非金属元素具有一定的金属性，又称为半金属或准金属，但不能叫两性非金属。例2 四种短周期元素的性质或结构信息如下表。请根据信息回答下列问题。元素 性质或结构信息A 室温下单质呈粉末状固体，加热易熔化；单质在空气中燃烧，发出淡蓝色火焰B 单质常温、常压下是气体，能溶于水；原子的M 层有1 个未成对的p 电子C 单质质软、银白色固体、导电性强；单质在空气中燃烧发出黄色的火焰D 原子最外层电子层上s 电子数等于p 电子数；单质为空间网状晶体，具有很高的熔、沸点(1)B 元素在周期表中的位置为_，写出A 原子的电子排布式_。(2)写出C 单质与水反应的化学方程式_。A 与C 形成的化合物溶于水后，溶液的pH_7(填“大于”、“等于”或“小于”)。(3)D 元素最高价氧化物晶体的硬度_(填“大”、“小”)，其理由是_。(4)A、B 两元素非金属性较强的是_(写元素符号)。写出证明这一结论的一个实验事实三、元素周期律1.原子半径(1)原子半径周期性变化元素周期表中的同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐减小(稀有气体元素除外)，同主族元素从上到下，原子半径逐渐增大。(2)微粒半径比较在中学要求的范围内可按“三看”规律来比较微粒半径的大小。“一看”电子层数：当电子层数不同时，电子层数越多，半径越大。“二看”核电荷数：当电子层数相同时，核电荷数越大，半径越小。“三看”核外电子数：当电子层数和核电荷数均相同时，核外电子数越多，半径越大。判断微粒半径大小的规律：同周期从左到右，原子半径依次减小(稀有气体元素除外)。同主族从上到下，原子或同价态离子半径均增大。阳离子半径小于对应的原子半径，阴离子半径大于对应的原子半径，如r(Na)r(Na)，r(S)r(Cl)r(K)r(Ca2)。不同价态的同种元素的离子，核外电子数多的半径大，如r(Fe2)r(Fe3)，r(Cu)r(Cu2)。2.电离能、电负性(1)第一电离能：气态电中性基态原子失去1 个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量。电离能是衡量气态原子失去电子难易程度的物理量，元素的电离能越小，表示气态时越容易失电子，还原性越强。镁和铝相比，镁第一电离能大，磷与硫相比，磷第一电离能大。(2)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。电负性越大，非金属性越强，反之越弱。电负性的变化规律是：同周期从左到右，元素的电负性逐渐变大，同主族从上到下，元素的电负性逐渐变小。因此电负性大的元素集中在元素周期表的右上角，电负性小的元素位于元素周期表的左下角。在元素周期表中，电负性最大的元素是氟，电负性最小的元素是铯。短周期元素中电负性最小的是钠。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”的电负性则在1.8 左右，它们既有金属性，又有非金属性。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，被称为“对角线规则”。用电负性判断化学键的类型一般认为：如果两个成键元素原子间的电负性差值大于1.7，它们之间通常形成离子键；如果两个成键元素原子间的电负性差值小于1.7，它们之间通常形成共价键。例3 (2010苏州模拟)不同元素的气态原子失去最外层一个电子所需要的能量(设其为E)如图所示。试根据元素在周期表中的位置，分析图中曲线的变化特点，并回答下列问题(1)同主族内不同元素的E 值变化的特点是_。各主族中E 值的这种变化特点体现了元素性质的_变化规律。(2)同周期内，随原子序数增大，E 值增大。但个别元素的E 值出现反常现象。试预测，下列关系式中正确的是_。E(砷)E(硒) E(砷)E(硒) E(溴)E(硒)(3)估计1 mol 气态Ca 原子失去最外层一个电子所需能量E 值的范围：_E_。(4)10 号元素E 值较大的原因是_3性质递变规律4.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， 如试回答下列问题。(1)以上10 种元素中，第一电离能最小的是_(填编号)。(2)上述三种元素中的某两种元素形成的化合物中，每一个原子都满足8 电子稳定结构的物质可能是_(写分子式)。元素和形成的化合物的化学式为_，它是一种重要的结构材料，推测它应属于_晶体；元素的原子价电子排布式是_。(3)四种元素的气态氢化物的稳定性，由大到小的顺序是_(填化学式)。(4)和两元素比较，非金属性较弱的是_(填名称)，可以验证你的结论的是下列中的_(填序号)。A气态氢化物的挥发性和稳定性B单质分子中的键能C两元素的电负性D含氧酸的酸性E氢化物中XH 键的键长(X 代表和两元素)F两单质在自然界的存在形式第3 课时原子结构与性质课时训练一、选择题1(基础题)下列说法中正确的是( )A处于能量最低状态的原子叫基态原子B3p2 表示3p 能级上有两个轨道C同一原子中，1s、2p、4p 电子的能量呈逐渐降低排列D同一原子中，2p、3p、4p 能级的轨道数依次增多2(基础题)具有下列电子排布式的原子中，半径最大的为( )A1s22s22p63s1 B1s22s22p63s23p64s1 C1s22s22p63s2 D1s22s22p63s23p64s23(基础题)在d 轨道中电子排布成 ，而不排布成 ，其最直接的依据是( )A 能量最低原理B泡利不相容原理C原子轨道能级图D洪特规则4前四周期元素中，基态原子中未成对电子与其所在周期数相同的元素有几种A3 种B4 种C5 种D6 种5(基础题)下列元素原子的电子层结构违背了泡利不相容原理的是( )AAl：1s22s22p63s13p2 BN：HeCB：1s22s3 DLi：6. (能力题)某元素A 的2 价离子的最外层电子排布为5s2，则下列有关元素A 的说法正确的是( )AA 原子的价电子排布为4d25s2，原子中有两个未成对电子BA 为p 区元素，其原子中电子全部成对CA2最外层电子处于8 电子稳定结构DA 处于周期表第5 周期A 族，属于金属元素7. (创新预测题)下列说法正确的是( )AHH 键无方向性B基态C 原子有两个未成对电子，所以最多只能形成2 个共价键C1 个N 原子最多只能与3 个H 原子结合形成NH3 分子，是由共价键的饱和性所决定的D所有的原子轨道都具有一定的伸展方向，因此所有的共价键都具有方向性8. (能力题)下列说法中错误的是( )A所有的非金属元素都分布在p 区B元素周期表中B 族到B 族10 个纵行的元素都是金属元素C除氦外的稀有气体原子的最外层电子数都是8 个D同一元素的各种同位素的物理性质不同，但化学性质相似9. (提高题)下列各组原子中，彼此化学性质一定相似的是( )A原子核外电子排布式为1s2 的X 原子与原子核外电子排布式为1s22s2 的Y 原子B原子核外M 层上仅有两个电子的X 原子与原子核外N 层上仅有两个电子的Y 原子C2p 轨道上只有2 个电子的X 原子与3p 轨道上只有2 个电子的Y 原子D最外层都只有一个电子的X、Y 原子12. 下列说法错误的是( )Ans 电子的能量不一定高于(n1)p 电子的能量B6C 的电子排布式1s22s22px2 违反了洪特规则C电子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3 违反了能量最低原理D电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10 违反了泡利原理13. 下列叙述中正确的是( )A在一个基态多电子的原子中，可以有两个运动状态完全相同的电子B在一个基态多电子的原子中，不可能有两个能量完全相同的电子C在一个基态多电子的原子中，M 层上的电子能量肯定比L 层上的电子能量高D如果某一基态原子3p 能级上仅有2 个电子，它们的自旋状态必然相反14.A、B、C、D 四种元素，已知A 元素是地壳中含量最多的元素；B 元素为金属元素，它的原子核外K、L 层上电子数之和等于M、N 层电子数之和；C 元素是第三周期第一电离能最小的元素；D 元素在第三周期中第一电离能最大。下列有关叙述错误的是( )A四种元素A、B、C、D 分别为O、Ca、Na、ArB元素A、B、C 两两组成的化合物可为CaO、CaO2、Na2O、Na2O2 等C元素A、C 简单离子的半径大小关系为AC15. 以下有关元素性质的说法不正确的是( )A具有下列电子排布式的原子中，1s22s22p63s23p2 能1s22s22p3 1s22s22p2 1s22s22p63s23p4，原子半径最大的是B下列原子的外围电子排布中，3s23p1 3s23p2 3s23p3 3s23p4，对应的第一电离能最大的是CNa、K、Rb N、P、As O、S、SeNa、P、Cl，元素的电负性随原子序数的增加而递增的是D某元素的逐级电离能(kJ/mol)分别为738、1451、7733、10540、13630、17995、21703，当它与氯气反应时最可能生成的阳离子是X X2 X3 X4二、非选择题162010 年初暴发的农夫山泉与统一饮料的“砒霜门事件”引