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第一章 原子結構與性質
章末復習
1.回顧本單元的文本及教材，熟悉本單元的知識及邏輯結構。
2.能熟練運用最低原理、泡利不相容原理、洪特規則表示1~36號元素基態原子的核外電子排布式和軌道表示式。
3.能熟練運用元素周期表及元素周期律解決相關問題。
知識點一：能層、能級和原子軌道的關系
1.能層與能級
2.能層，能級與原子軌道數量關系
能層數 K L M N O P Q n
能級數 1 2 3 4 5 6 7
軌道數 1 4 9 16 25 36 49
n
n2
3.能層，能級與原子軌道能量關系
(1)同能層:ns(2)形狀相同的原子軌道:1s<2s<3s<4s,2p<3p<4p。
(3)同能級形狀相同的原子軌道:2px=2py=2pz。
(4)不同能層不同能級:ns<(n-2)f<(n-1)d知識點二：基態原子的核外電子排布規律
1.能量最低原理
在構建基態原子時，電子將盡可能地占據能量最低的原子軌道，使整個原子的能量最低，即遵循構造原理。
2.泡利原理
一個原子軌道中最多只能容納兩個電子,并且這兩個電子的自旋狀態必須相反。
3.洪特規則
基態原子中，填入簡并軌道的電子總是先單獨分占且自旋平行
處于能量相同的原子軌道的全充滿(p6、d10、f14)、半充滿(p3、d5、f7)、全空(p0、d0、f0)狀態時,具有較低的能量和較大的穩定性。
如Cr的電子排布式為[Ar]3d54s1,Cu的電子排布式為[Ar]3d104s1。
N
知識點三：元素周期表
周期
短周期
長周期
第1周期：2 種元素
第2周期：8 種元素
第3周期：8 種元素
第4周期：18 種元素
第5周期：18 種元素
第6周期：32 種元素
第7周期：32種元素
鑭57La – 镥71Lu 共15 種元素稱鑭系元素
錒89Ac – 鐒103Lr 共15 種元素稱錒系元素
（橫行）
族
主族：
副族：
ⅠA , ⅡA , ⅢA , ⅣA , ⅤA , ⅥA , ⅦA
第Ⅷ族：
稀有氣體元素
（18列）
零族：
ⅠB , ⅡB , ⅢB , ⅣB , ⅤB ,
ⅥB , ⅦB
三個縱行(8、9、10），位于Ⅶ B 與ⅠB中間
ns1
ns2
ns2np1
ns2np2
ns2np3
ns2np4
ns2np5
(n-1)d10ns1
(n-1)d10ns2
(n-1)d1ns2
(n-1)d2ns2
(n-1)d3ns2
(n-1)d5ns1
(n-1)d5ns2
(n-1)d6-8ns2
ns2或ns2np6
按電子排布分區
知識點四：元素周期律
1.粒子半徑的比較方法
電子的能層數
原子半徑_____
越大
能層數越多
特例：rLi>rAl
核電荷數
能層數相同
原子半徑_____
越大
核電荷數越小
①
②
核外電子數
原子半徑_____
越大
核外電子數越多
核電荷數和能層數都相同
③
氣態電中性基態原子失去一個電子轉化為氣態基態正離子所需要的最低能量叫做第一電離能。
2.電離能
同種元素 I1 ＜ I2 ＜ I3 ＜ I4
當電離能突然變大時說明電子的能層發生了變化，即同一能層中電離能相近，不同能層中電離能有很大的差距。
②能層(n)同，I相差不大，能層（n）不同，I相差很大
①原子的逐級電離能越來越大。
3.電負性
①同一周期：主族元素的電負性從左到右逐漸增大。
②同一主族：元素的電負性從上到下呈現減小趨勢。
電
負
性
的
應
用
判斷金屬性與非金屬性的強弱
判斷元素在化合物中的價態
判斷化學鍵類型
金屬的電負性一般小于1.8，金屬元素的電負性越小，金屬元素越活潑
非金屬的電負性一般大于1.8，非金屬元素的電負性越大，非金屬元素越活潑
電負性大的元素易呈現負價
電負性小的元素易呈現正價
電負性差值大的元素原子之間形成的化學鍵主要是離子鍵
電負性差值小的元素原子之間形成的化學鍵主要是共價鍵
1.下列有關氮元素的化學用語中正確的是 (　　)
A.氮分子的結構式:N≡N
B.氮原子最外層的電子云圖:
C.NH3的球棍模型:
D.氮原子的電子排布圖:
【考點一】原子結構及原子核外電子排布
A
【解析】選A。結構式是利用短線代表共價鍵,氮氣的結構式為N≡N,A項正確;氮原子最外層為p能級,氮原子的最外層應該是pz,不是px,B項錯誤;球棍模型是用球表示原子和用棍表示化學鍵的模型,該圖不是NH3的球棍模型,且氨氣是三角錐形,C項錯誤;洪特規則指出當電子排布在同一能級的不同軌道時,基態原子中的電子總是優先單獨占據一個軌道,且自旋狀態相同,氮原子最外層p能級有3個電子,其電子排布圖顯然不遵循洪特規則,D項錯誤。
2.已知某原子結構示意圖為 ,下列有關說法正確的是 (　　)
A.結構示意圖中x=4
B.該原子的電子排布式為1s22s22p63s23p4
C.該原子的電子排布圖為
D.該原子結構中共有5個能級上填充有電子
D
【解析】選D。在原子結構示意圖中第一能層上只能排2個電子,故x=2,最外層有4個電子,該元素為Si,其元素原子的電子排布式為1s22s22p63s23p2,A、B錯誤;根據洪特規則,該原子3p能級上的2個電子應分別占據不同的軌道,而且自旋狀態應相同,C錯誤;該原子的電子排布式為1s22s22p63s23p2,共有5個能級上填充有電子,D正確。
3.原子核外p能級、d能級等原子軌道上電子排布為“全空”“半滿”“全滿”的時候一般更加穩定,稱為洪特規則的特例。下列事實不能作為這個規則的證據的是 (　　)
A.硼元素的第一電離能小于鈹元素的第一電離能
B.磷元素的第一電離能大于硫元素的第一電離能
C.基態銅原子的核外電子排布式為[Ar]3d104s1而不是[Ar]3d94s2
D.某種激發態碳原子的核外電子排布式為1s22s12p3而不是1s22s22p2
D
【解析】選D。鈹元素電子排布為1s22s2,2s為全滿,較穩定,所以硼元素的第一電離能小于鈹元素的第一電離能,A正確;磷元素最外層電子排布為3s23p3,3p軌道半滿,較穩定,所以磷元素的第一電離能大于硫元素的第一電離能,B正確;3d10全滿,4s1為半滿,較穩定,銅原子電子排布不是[Ar]3d94s2,與洪特規則的特例有關,C正確;1s22s22p2為基態,能量最低,激發態碳(C)原子電子排布式為1s22s12p3,與洪特規則的特例無關,D錯誤。
1.下列各項敘述中,正確的是 (　　)
A.鎂原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2時,原子釋放能量,由基態轉化成激發態
B.價電子排布為3d104s1的元素位于第四周期ⅠA族,是s區元素
C.硅有14種不同運動狀態的電子
D.p軌道電子能量一定高于s軌道電子能量
考點二　原子結構與元素周期表
C
【解析】選C。基態Mg原子由基態轉化成激發態,電子能量增大,需吸收能量,A錯誤;價電子排布為3d104s1的元素位于第四周期ⅠB族,是ds區元素,B錯誤;硅是14號元素,原子核外有14個電子,因此有14種不同運動狀態的電子,C正確;在原子核外同一能層中不同軌道,p軌道電子能量高于s軌道電子能量,若處于不同能層,則能層數越多,電子具有的能量就越高,如2p電子能量比3s、4s能級的能量低,D錯誤。
2.如圖為元素周期表中短周期的一部分,關于Y、Z、M的說法正確的是 (　　)
A.電負性:Y>Z>M
B.離子半徑:M->Z2->Y-
C.ZM2分子中各原子的最外層均滿足8電子穩定結構
D.Z元素基態原子最外層電子電子排布圖為
C
【解析】選C。由圖示關系可推知:X為氦元素,Y為氟元素,M為氯元素,Z為硫元
素。由分析:非金屬性:Y>M>Z,則電負性關系為Y>M>Z,A錯誤;S2-和Cl-2種離子
具有相同的電子層結構,F-少一個電子層,離子半徑關系為S2->Cl->F-,B錯
誤;ZM2為SCl2,分子中S元素化合價為+2價,Cl元素化合價為-1價,原子最外層電
子數+化合價絕對值=8,滿足8電子穩定結構,SCl2的電子式為
C正確;不同軌道的單電子自旋方向不同,違反了泡利原理,S元素基態原子最外
層電子電子排布圖為 ,D錯誤。
3.下表為元素周期表的一部分,其中的編號代表對應的元素。
(1)在①～⑩元素的電負性最大的是________(填元素符號)。
(2)⑨元素有________種運動狀態不同的電子。
(3)⑩的基態原子的價電子排布圖為________。
(4)⑤的氫化物與⑦的氫化物比較穩定的是________,沸點較高的是________(填化學式)。
(5)上述所有元素中的基態原子中4p軌道半充滿的是_______
(填元素符號),4s軌道半充滿的是________(填元素符號)。
答案:(1)F　(2)26　(3) 　 (4)H2O　H2O　(5)As　K
【解析】根據元素在元素周期表中的位置可知,①為H元素;②為Be元素;③為C元素;④為N元素;⑤為O元素;⑥為F元素;⑦為S元素;⑧為K元素;⑨為Fe元素;⑩為As元素。(1)元素的非金屬性越強,電負性數值越大,在①～⑩元素的電負性最大的是F。(2) ⑨為Fe元素,為26號元素,原子中沒有運動狀態完全相同的2個電子,鐵原
子中有26種運動狀態不同的電子。(3)⑩為As元素,為33號元素,與N同主族,基態原子的價電子排布圖為
(4) ⑤為O元素,⑦為S元素,元素的非金屬性越強,氣態氫化物的穩定性越強,氫化物比較穩定的是H2O;水分子間能夠形成氫鍵,沸點比硫化氫高,沸點較高的是H2O。
(5)上述所有元素中的基態原子中4p軌道半充滿的是As,4s軌道半充滿的是K。
1.A、B、C、D、E、F為硫酸鋁鉀和硫酸鋁銨的組成元素,A原子核外只有1種運動狀態的電子,B、C元素位于第二周期且原子半徑B>C,D與C同主族,E、F元素的電離數據如下表:
元素 E F
第一電離能/(kJ·mol-1) 418.8 578
第二電離能/(kJ·mol-1) 3 052 1 817
第三電離能/(kJ·mol-1) 4 420 2 745
第四電離能/(kJ·mol-1) 5 877 11 575
考點三　元素周期律
請回答下列問題:
(1)A在元素周期表中屬于________區元素。
(2)基態E原子的電子排布式為__________。
(3)D、E、F離子半徑大小順序為 ________(用離子符號表示)。
(4)B、C、D電負性大小順序為 ________(用元素符號表示)。
(5)參照表中數據,進行判斷:Mg原子第一電離能________(填“大于”或“小于”)578 kJ·mol-1。
(6)通過上述信息和表中數據分析,為什么E原子失去核外第二個電子所需的能量要遠遠大于失去第一個電子所需的能量:__________________。
答案:(1)s　(2)1s22s22p63s23p64s1或[Ar]4s1　(3)S2->K+>Al3+　(4)O>N>S　
(5)大于　(6)K原子失去一個電子后,K+已形成穩定結構,此時再失去一個電子很困難
【解析】硫酸鋁鉀和硫酸鋁銨的化學式分別為KAl(SO4)2、NH4Al(SO4)2,二者的組成元素有H、O、N、S、Al、K,需根據題目條件推出A、B、C、D、E、F所對應的元素。A原子核外只有1種運動狀態的電子,說明A原子核外只有1個電子,A為H。H、O、N、S、Al、K六種元素中,只有O、N處于第二周期,且N的原子半徑大于O,故B為N,C為O。與O元素同主族的應該是S,故D為S。根據E、F元素電離能數據可知,E元素的第一電離能和第二電離能相差很大,第二電離能與第三、四電離能相差不大,說明E原子最外層只有1個電子,故E為K,F為Al。(1)H的原子結構中只有1s上有1個電子,所以H屬于s區元素。(2)E為K,其原子核外有19個電子,基態K原子的電子排布式為1s22s22p63s23p64s1或[Ar]4s1。
(3)S2-、Al3+、K+半徑比較時,由于K+、S2-具有3個電子層,Al3+只有2個電子層,所以K+、S2-的半徑都大于Al3+的半徑,K+和S2-具有相同的電子層結構,原子序數越小,半徑越大,故S2-的半徑大于K+的半徑。(4)元素非金屬性越強,其電負性越大,故電負性:O>N>S。(5)Mg原子的價電子排布式為3s2,3p處于全空狀態,比較穩定,失去3s2上的1個電子比Al原子失去3p1上的1個電子更難,故Mg原子的第一電離能大于578 kJ·mol-1。
2.不同元素的氣態原子失去最外層一個電子所需要的能量(設其為E)如圖所示。試根據元素在周期表中的位置,分析圖中曲線的變化特點,并回答下列問題。
1至19號元素氣態原子失去最外層一個電子所需能量
(1)同主族內不同元素的E值變化的特點是__________。各主族中E值的這種變化特點體現了元素性質__________變化規律。
(2)同周期內,隨原子序數增大,E值增大。但個別元素的E值出現反常現象。試預測下列關系中正確的是__________(填寫編號)。
①E(砷)>E(硒)　　　　②E(砷)③E (溴)>E(硒) ④E(溴)(3)估計1 mol氣態Ca原子失去最外層一個電子所需能量E值的范圍______(4)10號元素E值較大的原因_________。
答案:(1)隨著原子序數的增大,E值變小　周期性　(2)①③　(3)419　738　(4)10號元素是氖,其最外層電子的排布已達8電子穩定結構
【解析】(1)橫坐標表示原子序數,縱坐標表示氣態原子失去最外層一個電子所需要的能量,由圖得出3、11和19號元素的E值是降低的,各主族中E值的這種變化特點體現了元素性質的周期性特點。
(2)同一周期,從3～10號和從11～18號,隨著原子序數的遞增E值呈增大趨勢,到稀有氣體達本周期的最大值。但同一周期中4號和7號、12號和15號出現了反常,是因為第ⅢA族的E值小于同周期第ⅡA族的;第ⅥA族的E值小于同周期第ⅤA族的。
(3)Ca與K同周期,核電荷數更大,第一電離能要大于K的第一電離能419 kJ·mol-1,Ca與Mg同主族,核外電子層數更多,第一電離能要更小,小于738 kJ·mol-1,因此1 mol氣態Ca原子失去最外層一個電子所需能量E值的范圍在419～738之間。
(4)10號元素是氖,其最外層電子的排布已達8電子穩定結構,因此10號元素
E值較大。
原子結構
元素性質
決定
反應
原子結構與性質
能層：核外電子按能量不同分成K、L、M、N、O、P、Q等能層
能級：同一能層又分為s、p、d、f等能級
原子軌道：同一能級有不同的原子軌道
基態與激發態 原子光譜
核外電子
排布規律
能量最低原理(構造原理)
洪特規則
泡利原理
基態原子核
外電子排布
遵循的規律
表示方法
電子排布式
軌道表示式
元素周期系：元素按其核電荷數遞增排列的序列
7個橫行，分為7個周期，3個短周期，4個長周期
18個縱行，分為16個族
元素周期表
核外電子排布的周期性
原子半徑
第一電離能
電負性
金屬性、非金屬性
元素周期率
元素性質的周期性
能級數等于能層序數
同主族、同周期的遞變規律
決定

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