資源簡介

(共50張PPT)
第1課時　原子結構與元素周期表
必備基礎
核心素養
素養形成
課程目標
1．熟悉原子結構與元素周期表的關系。
2．熟悉元素周期表的結構。
3．能夠從原子結構的角度認識元素周期表中區的劃分表。
4．了解元素周期表的應用價值。
圖說考點
必備基礎
一、元素周期表的結構
1．周期(橫行)
2
8
長
18
32
2．族(16)(18個縱行)
8、9、10
ⅦB
ⅠB
二、元素周期系
1．堿金屬元素基態原子的核外電子排布
堿 金屬 原子序數 周期 基態原子的電子排布式 基態原子的軌道表示式
鋰 3 二 1s22s1或______ ________
鈉 11 三 __________或_______
[He]2s1
1s22s22p63s1
[Ne]3s1
鉀 19 四 ______________或______
銣 37 五 _______________________或______
銫 55 六 [Xe]6s1
1s22s22p63s23p64s1
[Ar]4s1
1s22s22p63s23p63d104s24p65s1
[Kr]5s1
2.稀有氣體元素基態原子的核外電子排布
稀有氣體 原子序數 周期 基態原子的電子排布式
氦 2 一 1s2
氖 10 二 ________
氬 18 三 _____________
氪 36 四 ____________________
氙 54 五 ___________________________
氡 86 六 ____________________________________
1s22s22p6
1s22s22p63s23p6
1s22s22p63s23p63d104s24p6
1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6
1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s26p6
3.元素周期系的形成
(1)隨著元素原子的核電荷數遞增，每到出現________，就開始建立一個新的電子層，隨后最外層上的電子逐漸增多，最后達到8個電子，出現_________；然后又開始由________到________，循環往復形成了________。
(2)元素形成周期系的根本原因是____________________發生周期性的重復。
堿金屬
稀有氣體
堿金屬
稀有氣體
周期系
元素的原子核外電子排布
三、原子結構與元素周期表的分區
1．人們將元素周期表分為五個區，并以最后填入電子的能級符號作為該區的名稱(ds區除外)，請填充下表。
2．元素周期表中，非金屬元素處于元素周期表的_______位置，金屬性強的元素處于元素周期表的________位置。
d
p
右上角
左下角
[即學即練]
1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
(1)周期表有7個橫行，所以有7個周期。(　　)
(2)周期表有18個縱行，所以有18個族。(　　)
(3)周期表中每一周期中的元素種數等于周期序數的平方。(　　)
(4)元素原子的核外電子排布呈周期性變化是形成元素周期系的根本原因。(　　)
√
×
×
√
(5)門捷列夫的元素周期表是按原子序數從小到大排布的。(　　)
(6)同一周期的第ⅢA族元素的原子序數一定比第ⅡA族元素的原子序數多1。(　　)
(7)已知元素在周期表中的周期序數與族序數，則一定能確定該元素是哪種元素。(　　)
(8)s區、d區、ds區、f區一定是金屬元素。(　　)
×
×
×
×
2．下列說法不正確的是(　　)
A．元素原子的核外電子排布呈現周期性變化是形成元素周期系的根本原因
B．周期序號越大，該周期所含金屬元素越多
C．所有區的名稱均來自按構造原理最后填入電子的能級符號
D．元素周期表中ⅢB到ⅡB 10個縱列的元素，都是金屬，所以統稱過渡金屬元素
答案：C
解析：除ds區外，區的名稱均來自按構造原理最后填入電子的能級的符號。
3．外圍電子排布為5s25p1的元素，在周期表中的位置是(　　)
A.第四周期第ⅤA族 B．第五周期第ⅢA族
C．第五周期第ⅠA族 D．第四周期第ⅢA族
答案：B
4．元素周期表中，非金屬元素存在的區域為(　　)
A．只有s區 B．只有p區
C．s區，d區和ds區 D．s區和p區
答案：D
解析：非金屬元素除H元素在s區外，其余的元素均在p區。
5．如果n為第ⅡA族中某元素的原子序數，則原子序數為(n＋1)的元素可能位于(　　)
A．ⅢA或ⅢB B．ⅣA
C．ⅠB D．ⅠA
答案：A
解析：在元素周期表中，第二、三周期的第ⅡA族與第ⅢA族元素相鄰，其原子序數相差1；第四、五、六、七周期的第ⅡA族與第ⅢB族相鄰，其原子序數相差1；所以原子序數為(n＋1)的元素位于第ⅢA或ⅢB族。
6．某元素的原子序數為30，試問：
(1)此元素原子的電子總數是________個。
(2)它有________個電子層，有________個能級。
(3)它的價電子軌道表示式是________________。
(4)它屬于第________周期________族，屬于______區。
30
4
7
四
ⅡB
ds
解析：該元素的電子排布式應為1s22s22p63s23p63d104s2，共有30個電子，故為Zn元素。從核外電子排布式中可以得出n＝4，有四個電子層，所以為第四周期元素，價電子排布式為3d104s2，所以在ⅡB族。價電子的軌道表示式為 ，屬于ds區。
核心素養
提升點一　原子結構與元素周期表中的位置關系
例1 元素X、Y、Z在周期表中的相對位置如圖所示。已知Y元素原子的外圍電子排布為，則下列說法不正確的是(　　)
A.Y元素原子的外圍電子排布為4s24p4
B．Y元素在周期表的第三周期第ⅥA族
C．X元素所在周期中所含非金屬元素最多
D．Z元素原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3
答案：A
解析：因為Y元素原子的外圍電子排布中出現了np能級，故其ns能級已經排滿且只能為2個電子，則n－1＝2，n＝3，即Y元素原子的外圍電子排布為3s23p4，故A項錯誤，B項正確；Y為S元素，X為F元素，第二周期所含非金屬元素最多，故C項正確；Z為As元素，核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3，D項正確。
狀元隨筆　先確定Y元素原子的價電子層結構，再依據周期表推出X、Z元素并作答。
[提升1]　回答下列問題：
(1)某元素的原子序數為29，試回答：
①該基態原子的價電子排布式是________，核外電子有______個能級，有______個未成對電子。
②它屬于第________周期，________族。
(2)元素金(Au)處于周期表中的第六周期，與Cu同族，Au原子價電子排布式為________。
(3)某元素原子的電子排布式為[Ar]3d104s24p1，該元素處于元素周期表的第________周期第________族。
(4)某元素位于周期表中第四周期ⅤA族，則該元素的名稱是________，價電子排布式為________。
3d104s1
7
1
四
ⅠB
5d106s1
四
ⅢA
砷
4s24p3
解析：(1)根據核外電子排布規律，該元素原子的核外電子排布式應為1s22s22p63s23p63d104s1，價電子排布式為3d104s1，所以有1個未成對電子，有7個能級。有四個電子層，所以為第四周期元素，價電子排布式為3d104s1，所以在第ⅠB族。
(2)Cu原子核外有29個電子，其核外電子排布式為[Ar]3d104s1，Au與Cu同族，則Au原子的價電子排布式為5d106s1。
(3)該元素為主族元素，根據電子層數＝周期序數，主族序數＝價電子數，該元素位于第四周期第ⅢA族。
(4)由于該元素為主族元素，價電子數＝主族序數，周期序數＝電子層數，可知其價電子排布式為4s24p3，為33號元素砷。
狀元隨筆　原子結構決定了元素在周期表中的位置，根據原子結構判斷元素在周期表中的位置是“構、位、性”關系(如圖所示)的具體運用。
【關鍵能力】
一、原子結構與元素周期表的關系
1．周期序數與原子核外電子排布的關系
(1)周期序數＝原子電子層數＝原子最外層能層序數
(2)每一周期元素原子的外圍電子排布和元素種數。
周期 外圍電子排布 各周期增 加的能級 元素種類
ⅠA 0族 最外層容納的電子數 1 1s1 1s2 2 1s 2
2 2s1 2s22p6 8 2s、2p 8
3 3s1 3s23p6 8 3s、3p 8
4 4s1 4s24p6 8 4s、3d、4p 18
5 5s1 5s25p6 8 5s、4d、5p 18
6 6s1 6s26p6 8 6s、4f、5d、6p 32
7 7s1 7s、5f、6d、7p
2.核外電子排布與族的關系
(1)主族元素的價電子排布
①主族元素的族序數＝價電子總數＝最高正價(O、F除外)。
②同主族元素原子的價電子排布相同，價電子全部排布在ns或ns np軌道上。
(2)稀有氣體的價電子排布為1s2或ns2np6。
主族序數 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA
價電子排布 ns1 ns2 ns2np1 ns2np2 ns2np3 ns2np4 ns2np5
(3)過渡元素(副族和Ⅷ族)(第四周期為例)的價電子排布
族序數 價電子排布
ⅢB (n－1)d1ns2
ⅣB (n－1)d2ns2
ⅤB (n－1)d3ns2
ⅥB (n－1)d5ns1
ⅦB (n－1)d5ns2
Ⅷ (n－1)d6～8ns2
ⅠB (n－1)d10ns1
ⅡB (n－1)d10ns2
①ⅢB→ⅦB族：族序數＝價電子數＝原子最外層ns電子數＋次外層(n－1)d電子數＝最高正價。
②Ⅷ族：原子最外層ns電子數＋次外層(n－1)d電子數之和分別為8、9、10。
③ⅠB和ⅡB的族序數＝原子最外層電子數。
(4)0族最外層電子排布為1s2或ns2np6。
提升點二　原子結構與元素周期表的分區
例2 已知元素周期表中共有18縱行，如圖實線表示元素周期表的邊界。按電子排布，可把周期表里的元素劃分為下列幾個區：s區、p區、d區、ds區等。除ds區外，其他區的名稱各自按構造原理最后填入的電子的能級符號。
(1)請在圖中用實線畫出s區、p區、d區、ds區的邊界線，并分別用陰影 和 表示d區和ds區。
(2)有的同學受這種劃分的啟發，認為d區內6、7縱行的部分元素可以排在另一區，你認為應排在_____區。
(3)在元素周期表中4s軌道半充滿的元素為__________。(填元素符號)
(4)請利用電子排布的相關知識解釋Fe3＋比Fe2＋穩定的原因：______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
ds
K、Cr、Cu
Fe的價電子排布式為3d64s2，Fe2＋和Fe3＋的價電子排布式分別為3d6，3d5，依據“能量相同的軌道處于全空、全充滿和半充滿時能量最低”的原則，3d5處于半充滿狀態，結構更穩定，故Fe3＋比Fe2＋穩定
解析：依據構造原理最后填入的電子的能級符號，將元素周期表劃分為幾個區，對于24號元素，其核外價電子排布似乎應該是3d44s2，而實際上是3d54s1，原因是能量相同的軌道處于全空、全充滿和半充滿時能量最低，而29號元素也正是因為這一點排成3d104s1，而不是3d94s2，故29號、30號元素所在縱行歸為ds區，所以該同學認為d區內6、7縱行的部分元素可以排在ds區是有道理的。對于Fe3＋比Fe2＋穩定的原因也可從鐵的核外電子排布特點來解釋Fe3＋的價電子排布式為3d5，為半充滿狀態，比Fe2＋的價電子排布式3d6穩定。
狀元隨筆　解答本題應注意兩點：①元素周期表的分區與其外圍電子排布的關系；②原子軌道在全空、半充滿和全充滿時，能量低更穩定。
[提升2]　已知幾種元素原子的原子結構或核外電子排布或價電子排布情況，分別判斷其元素符號、原子序數并指出其在周期表中的位置。
元素 元素符號 原子序數 區 周期 族
A 1s2 2 s2 2p6 3s1
B
C 3d10 4s1
D [Ne]3s2 3p4
E
Na
11
s
三
ⅠA
Fe
26
d
四
Ⅷ
Cu
29
ds
四
ⅠB
S
16
p
三
ⅥA
Cl
17
p
三
ⅦA
解析：由電子排布式判斷A為11號元素Na；由原子結構示意圖可知x＝26，B為26號元素Fe；由價電子排布式判斷C為29號元素Cu；由電子排布式判斷D為16號元素S；由基態原子的軌道表示式判斷E為17號元素Cl。再根據最大能層序數等于周期序數確定元素所處的周期；元素A、D、E為主族元素，主族元素的價電子總數等于主族序數；C元素的價電子排布式為3d104s1，s能級電子數為1，應為ds區的第ⅠB族。
狀元隨筆　①元素的分區規律：按照元素的原子核外電子最后排布的能級分區，如s區元素的原子的核外電子最后排布在ns能級上，d區元素的原子核外電子最后排布在(n－1)d能級上。
②s區、p區均為主族元素(包括稀有氣體)，且除H外，非金屬元素均位于p區。
【關鍵能力】
元素周期表的分區方法
(1)按電子排布分區
①按核外電子排布式中最后填入電子的能級符號可將元素周期表(ⅠB族、ⅡB族除外)分為s、p、d、f 4個區，而ⅠB族、ⅡB族這2個縱列的元素原子的核外電子因先填充滿(n－1)d能級而后再填充ns能級而得名ds區。5個區的位置關系如圖所示。
元素周期表的分區
②各區元素原子的價電子排布、元素的位置及類別
分區 元素位置 價電子排布式 元素種類及性質特點
s區 ⅠA族、ⅡA族 ns1～2 原子的核外電子最后排布在ns能級上，屬于活潑金屬(氫除外)，為堿金屬和堿土金屬
p區 ⅢA～ⅦA族 及0族元素 ns2np1～6(He除外) 原子的核外電子最后排布在np能級(He為s能級)上，為非金屬和少數金屬
d區 ⅢB～ⅦB族 (鑭系、錒系 除外)以及Ⅷ族 (n－1)d1～9ns1～2(鈀除外) 為過渡金屬，原子的核外電子最后排布在(n－1)d能級上，d軌道可以不同程度地參與化學鍵的形成
ds區 ⅠB族ⅡB族 (n－1)d10ns1～2 為過渡金屬，核外電子先填滿(n－1)d能級而后再填充ns能級，由于d軌道已填滿電子，因此d軌道一般不參與化學鍵的形成
f區 鑭系和錒系元素 (n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2 鑭系元素化學性質相近；錒系元素化學性質相近
(2)按金屬元素與非金屬元素分區
①金屬、非金屬在元素周期表中的位置
沿著周期表中硼、硅、砷、碲、砹與鋁、鍺、銻、釙之間畫一條線，線的左邊是金屬元素(氫除外)，線的右邊是非金屬元素。非金屬元素主要集中在元素周期表右上角的三角區內(如圖所示)。
②金屬與非金屬交界處元素的性質特點
在元素周期表中位于金屬和非金屬交界處的元素兼有金屬和非金屬的性質，位于此處的元素(如硼、硅、鍺、砷、銻等)常被稱為準金屬或半金屬(一般可用作半導體材料)。
素養形成
1．已知某元素＋2價離子的電子排布式為1s22s22p63s23p6，該元素在周期表中屬于(　　)
A．ⅤB族 B．ⅡB族
C．Ⅷ族 D．ⅡA族
答案：D
解析：由題意推知，該元素的外圍電子排布為4s2，故該元素位于第四周期第ⅡA族。
2．基態原子的核外電子排布式為[Kr]4d105s1的元素屬于的區、周期和族分別為(　　)
A．p區、第五周期、ⅠB族
B．ds區、第五周期、Ⅷ族
C．d區、第四周期、ⅠB族
D．ds區、第五周期、ⅠB族
答案：D
解析：以稀有氣體元素Kr為參照，則可推斷出核外電子排布式為[Kr]4d105s1的元素屬于第五周期。該原子的價電子排布為4d105s1，屬于ⅠB族元素，位于ds區。或按照構造原理，該元素基態原子的核外電子排布式應為[Kr]4d95s2，而事實上卻是[Kr]4d105s1，可理解為是先填滿了4d能級而后再填充5s能級，故位于ds區。其價電子總數為11，即位于元素周期表第11列，即第ⅠB族。該元素最大能層數為5，故位于第五周期。
3．某元素的最外層電子數為2，價電子數為5，并且是同族中原子序數最小的元素，關于該元素的判斷錯誤的是(　　)
A．電子排布式為1s22s22p63s23p63d34s2
B．該元素為V
C．該元素為第ⅢB族元素
D．該元素屬于過渡元素
答案：C
解析：某元素的最外層電子數為2，價電子數為5，最外層電子數和價電子數不相等，應存在d能級電子，并且是同族中原子序數最小的元素，則價電子排布式為3d34s2，電子排布式為1s22s22p63s23p63d34s2，為第四周期第ⅤB族元素，為V元素，屬于過渡元素，故A、B、D三項正確，C項錯誤。
4．下表是元素周期表的一部分，有關說法正確的是(　　)
A．e的氫化物比d的氫化物穩定
B.a、b、e三種元素的原子半徑：e>b>a
C.六種元素中，c元素單質的化學性質最活潑
D.c、e、f的最高價氧化物對應的水化物的酸性依次增強
族 周期 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA
二 c d
三 a b e f
答案：D
解析：a、b、c、d、e、f分別是鈉、鎂、碳、氧、硫、氯。同一主族，氫化物的穩定性由上到下遞減，H2O的穩定性比H2S強；同一周期原子半徑從左到右依次遞減，a、b、e三種元素的原子半徑：a>b>e；六種元素中最活潑的金屬是Na(a)，最活潑的非金屬是氧(d)。則選項A、B、C三項均不正確。
5．最活潑的金屬、最活潑的非金屬、常溫下呈液態的金屬(價層電子排布為5d106s2)分別位于下面元素周期表中的(　　)
A.s區、p區、ds區 B．s區、p區、d區
C.f區、p區、ds區 D．s區、f區、ds區
答案：A
解析：最活潑的金屬是銫，在第ⅠA族，位于s區；最活潑的非金屬是F，位于p區；原子的價層電子排布為5d106s2的元素位于ds區。
6．某元素原子共有三個價電子，其中一個價電子位于第三能層d能級。
(1)該原子的電子排布式為_________________。
(2)該元素的原子序數為________，在周期表中處于第________周期________族，屬于________區。該元素為________(填“金屬”或“非金屬”)元素，其最高化合價為________。
解析：有三個價電子其中一個價電子在3d能級，則其他兩個價電子必在4s上，外圍電子排布為3d14s2，原子序數是21，在第四周期第ⅢB族，處于d區，是金屬元素，最高化合價是＋3。
1s22s22p63s23p63d14s2
21
四
ⅢB
d
金屬
＋3(共58張PPT)
第2課時　元素周期律
必備基礎
核心素養
素養形成
課程目標
1．了解元素電離能、電負性含義。
2．通過數據及圖片了解原子半徑、元素第一電離能、電負性變化規律。
3．能應用元素電離能、電負性解釋元素的某些性質。
圖說考點
必備基礎
一、元素周期律和原子半徑
1．元素周期律
元素的性質隨________的遞增發生周期性遞變的規律。
2．原子半徑
(1)決定原子半徑大小的因素
①電子的能層數
電子的能層越多，電子之間的排斥作用將使原子的半徑________。
②核電荷數
核電荷數越大，核對電子的吸引作用也就________，將使原子的半徑________。
核電荷數
增大
越大
減小
(2)原子半徑的變化規律
原子的能層數和核電荷數的綜合結果使各種原子的半徑發生________遞變。
①同周期主族元素
從左到右，電子能層數________，但隨核電荷數的逐漸增大核對電子的引力________，從而使原子半徑________。
②同主族元素
從上到下，__________逐漸增多，雖然核電荷數增大，但電子能層數的影響成為主要因素，所以從上到下原子半徑________。
周期性
不變
增大
逐漸減小
電子能層數
逐漸增大
二、電離能
1．概念
________原子失去一個電子轉化為氣態基態正離子所需要的________叫做第一電離能。
2．元素第一電離能的意義
衡量元素的原子失去一個電子的難易程度。第一電離能數值________，原子越容易失去一個電子。
3．元素第一電離能的變化規律
(1)同周期元素隨著原子序數的遞增，元素的第一電離能呈現________的趨勢。
(2)同族元素從上到下第一電離能逐漸________。
氣態基態
最低能量
越小
逐漸增大
變小
三、電負性
1．鍵合電子和電負性的含義
(1)鍵合電子
元素相互化合時，原子中用于形成________的電子。
(2)電負性
用來描述不同元素的原子對________吸引力的大小。電負性越大的原子，對________的吸引力________。
2．標準
以氟的電負性為________和鋰的電負性為_______作為相對標準，得出各元素的電負性。
化學鍵
鍵合電子
鍵合電子
越大
4.0
1.0
3．變化規律
(1)同周期，自左到右，元素原子的電負性逐漸________。
(2)同主族，自上到下，元素原子的電負性逐漸________。
4．應用
判斷金屬性和非金屬性強弱
(1)金屬元素的電負性一般________，電負性越小，金屬性________；
(2)非金屬的電負性一般________，電負性越大，非金屬性________；
(3)位于非金屬三角區邊界的元素的電負性則在________左右，它們既有________，又有_________。
變大
變小
小于1.8
越強
大于1.8
越強
1.8
金屬性
非金屬性
四、對角線規則
在元素周期中，某些主族元素與________的主族元素的電負性接近，性質相似，被稱為“對角線規則”。
如：
右下方
[即學即練]
1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
(1) r(N3－)>r(O2－)>r(F－)>r(Na＋)>r(Mg2＋)。(　　)
(2)r(Si)>r(C)>r(B)。(　　)
(3)r(Li＋)(4)r(Fe3＋)>r(Fe2＋)>r(Fe)。(　　)
(5)同一周期的元素，原子序數大的元素，第一電離能一定大。(　　)
√
×
√
×
×
(6)同一元素的I1(7)如果一種主族元素的電離能在In與In＋1之間發生突變，則該元素最高化合價一般為＋n價。(　　)
(8)元素電負性的大小反映了元素原子對鍵合電子吸引力的大小。(　　)
(9)元素的電負性越大，則元素的非金屬性越強。(　　)
(10)同一周期電負性最大的元素為稀有氣體元素。(　　)
√
√
√
√
×
2．已知下列元素的原子半徑：
根據以上數據，磷原子的半徑可能是(　　)
A．0.8×10－10 m B．1.10×10－10 m
C．1.20×10－10 m D．0.7×10－10 m
原子 N S O Si
半徑r/10－10 m 0.75 1.02 0.74 1.17
答案：B
解析：P元素在第三周期中S元素和Si元素之間，即P的原子半徑在1.02×10－10～1.17×10－10 m之間，故只有B項正確。
3．元素X的各級電離能數據如下：
則元素X的常見價態是(　　)
A．＋1 B．＋2
C．＋3 D．＋6
I1 I2 I3 I4 I5 I6
I/kJ·mol－1 578 1 817 2 745 11 578 14 831 18 378
答案：C
解析：對比表中電離能數據可知，I1、I2、I3電離能數值相對較小，至I4數值突然增大，說明元素X的原子中，有3個電子容易失去，因此，該元素的常見化合價為＋3。
4．現有四種元素基態原子電子排布式如下：；②1s22s22p63s23p3；
③1s22s22p3；④1s22s22p5。則下列有關比較中正確的是 (　　)
A．第一電離能：④＞③＞②＞①
B．原子半徑：②＞①＞④＞③
C．電負性： ④＞③＞②＞①
D．最高正化合價：④＞①＞③＝②
答案：A
解析：從電子排布式可以看出①是S，②是P，③是N，④是F，第一電離能：F>N>P>S；原子半徑：P>S>N>F；電負性：F>N>S>P；最高正化合價：S>N＝P，F無正價。
核心素養
提升點一　微粒半徑大小規律應用
例1 下列各組微粒半徑的比較正確的是(　　)
①Cl③Ca2＋A．①和③ B．①和②
C．③和④ D．①和④
答案：A
解析：Al3＋、Mg2＋、F－的核外電子排布相同，核電荷數依次減小，則離子半徑Al3＋＜Mg2＋＜F－，②錯誤；Ca、Ba的最外層電子數相同，能層數Ca＜Ba，則半徑Ca＜Ba，③正確；Se2－和Br－的核外電子排布相同，核電荷數Br－＞Se2－，則半徑應為Se2－＞Br－，④錯誤。
狀元隨筆　在中學要求范疇內可用“三看”法快速判斷簡單微粒半徑大小：
“一看”電子層數：最外層電子數相同時，電子層數越多，半徑越大。
“二看”核電荷數：當電子層結構相同時，核電荷數越大，半徑越小。
“三看”核外電子數：當電子層數和核電荷數均相同時，核外電子數越多，半徑越大。
[提升1]　具有下列電子排布的原子中，半徑最大的是(　　)
A．1s22s22p63s23p5 B．1s22s22p3
C．1s22s22p2 D．1s22s22p63s23p4
答案：D
解析：由核外電子排布可知A為氯原子，B為氮原子，C為碳原子，D為硫原子。根據同周期元素從左到右原子半徑逐漸減小，同主族元素從上到下原子半徑逐漸增大，可知原子半徑最大的是S。
狀元隨筆　電子層結構相同的離子分別為上一周期陰離子與下一周期的陽離子。
【關鍵能力】
微粒半徑大小規律應用
1．影響原子半徑的因素
原子半徑的大小
原子半徑的大小取決于以上兩個相反的因素：①電子的能層數增加，核外電子數增加，電子之間的排斥力增大，使得原子半徑增大。②原子的核電荷數增大，對核外電子的吸引力增大，使得原子半徑減小。
2．判斷微粒半徑大小的規律
(1)同周期，從左到右，原子半徑依次減小。
(2)同主族，從上到下，原子或同價態離子半徑均增大。
(3)陽離子半徑小于對應的原子半徑，陰離子半徑大于對應的原子半徑，如r(Na＋)(4)電子層結構相同的離子，隨核電荷數增大，離子半徑減小，如r(S2－)>r(Cl－)>r(K＋)>r(Ca2＋)。
(5)不同價態的同種元素的離子，核外電子多的半徑大，如r(Fe2＋)>r(Fe3＋)，r(Cu＋)>r(Cu2＋)。
狀元隨筆　微粒半徑大小比較的要點
(1)不同周期不同主族元素原子半徑比較，先看周期再看主族。
(2)對于離子的半徑比較，要借助于電子層結構相同的離子半徑變化規律和元素周期律進行判斷。
(3)同一元素的陽離子半徑小于原子半徑；陰離子半徑大于原子半徑。
提升點二　電離能的變化規律及應用
例2 (1)某儲氫材料是短周期金屬元素M的氯化物。M的部分電離能如下表所示：
M是______(填元素符號)，Al原子的第一電離能______(填“大于”“小于”或“等于”)738 kJ·mol－1，原因是_________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
I1/ (kJ·mol－1) I2/ (kJ·mol－1) I3/ (kJ·mol－1) I4/ (kJ·mol－1) I5/
(kJ·mol－1)
738 1 451 7 733 10 540 13 630
Mg
小于
Mg、Al位于同一周期，Mg最外層電子排布式為3s2，而Al最外層電子排布式為3s23p1，當3p處于全充滿、半充滿或全空時較穩定，因此，Al失去p能級的1個電子相對比較容易，故Al原子的第一電離能小于738 kJ·mol－1
解析：由題表可知M的第三電離能突增，則M最外層有2個電子，由題表可知M至少有5個電子，故M為Mg。Mg、Al位于同一周期，Mg最外層電子排布式為3s2，而Al最外層電子排布式為3s23p1，當3p處于全充滿、半充滿或全空時較穩定，因此Al失去p能級的1個電子相對比較容易，故Al原子的第一電離能小于738 kJ·mol－1。
(2)第一電離能介于B、N之間的第二周期元素有________種。依據第二周期元素第一電離能的變化規律，參照圖中B、F元素的位置，用小黑點標出C、N、O三種元素的相對位置。
(3)如圖是周期表中短周期的一部分，A的單質是空氣中含量最多的物質，其中第一電離能最小的元素是________(填“A”“B”“C”或“D”)。
3
D
解析：同一周期中元素的第一電離能隨原子序數遞增，呈現逐漸升高的趨勢，但是在第二周期中，Be的第一電離能大于B，N的第一電離能大于O，故第一電離能介于B、N之間的第二周期元素有Be、C、O三種。(3)A的單質是空氣中含量最多的物質(即氮氣)，則A為N，A、C為第ⅤA族元素，其第一電離能大于第ⅥA族，B、D為第ⅥA族元素，同一主族從上往下第一電離能逐漸減小，所以D的電離能最小。
狀元隨筆　一般同周期第一電離能逐漸增大，同一主族第一電離能從上至下減小，但需注意原子軌道半滿、全滿時會反常。
[提升2]　現有核電荷數小于18的元素A，其電離能數據如表所示[I1表示失去第1個電子的電離能，In(n＝2，3，4，5，6，7，8，9，10，11)表示失去第n個電子的電離能，單位為eV]。
(1)外層電子離核越遠，能量越高，電離能越__________(填“大”或“小”)；陽離子電荷數越多，在失去電子時，電離能越__________(填“大”或“小”)。
(2)上述11個電子分屬________個電子層。
(3)去掉11個電子后，該元素還有________個電子。
(4)該元素的最高價氧化物對應的水化物的化學式是__________。
符號 I1 I2 I3 I4 I5 I6
電離能 7.64 15.03 80.12 109.3 141.2 186.5
符號 I7 I8 I9 I10 I11
電離能 224.9 226.0 327.9 367.4 1 761
小
大
3
1
Mg(OH)2
解析：(1)電子離核越遠，能量越高，受原子核的引力越小，失去電子越容易，則電離能越小；陽離子所帶電荷數越多，離子半徑越小，原子核對核外電子的引力越大，失電子越難，則電離能越大。(2)根據題目數據知，I1、I2較小，I3突然增大，說明最外層有2個電子，I3到I10變化較小，但I11突然增大，說明次外層有8個電子，又由于核電荷數小于18，所以A為Mg。(3)Mg元素的原子去掉11個電子后，還有1個電子。(4)Mg元素的最高價氧化物對應的水化物為Mg(OH)2。
狀元隨筆　當電離能發生顯著變化時，如I(n＋1) In，則第n＋1個電子在另一能層。
【關鍵能力】
電離能的變化規律及應用
1．第一電離能的變化趨勢
2．電離能規律
(1)第一電離能規律
①每個周期的第一種元素(氫和堿金屬)第一電離能最小，稀有氣體元素的第一電離能最大，同周期中自左至右元素的第一電離能呈增大的趨勢(第ⅡA、ⅤA族與其相鄰主族相比出現“異常”)。
②同主族元素的第一電離能從上到下逐漸減小。
(2)逐級電離能規律
①同一原子的逐級電離能越來越大。
元素的一個基態的氣態原子失去一個電子，變成氣態基態正離子后，半徑減小，核對電子的吸引力增大，所以再失去第二個、第三個電子更加不易，所需要的能量依次增大。
②當某一級電離能突然變得很大時，說明電子的能層發生了變化，即不同能層中電離能有很大的差距。
3．電離能的應用
(1)由第一電離能比較元素的金屬性強弱和金屬的活潑性
一般地，對于金屬元素來說，元素的第一電離能越小，元素的金屬性越強；對于非金屬元素來說，元素的第一電離能越大，元素的非金屬性越強。
(2)判斷金屬元素的化合價
如K元素，I1 I2＜I3，表明K原子容易失去一個電子形成＋1價陽離子。
(3)確定元素核外電子的排布：如Li元素I1 I2＜I3，表明Li原子核外的三個電子排布在兩個能層上，而且最外層上只有一個電子。
提升點三　電負性的變化規律及應用
例3 已知元素的電負性和原子半徑等一樣，也是元素的一種基本性質，下表給出14種元素的電負性：
已知：一般兩成鍵元素間電負性差值大于1.7時，形成離子鍵，兩成鍵元素間電負性差值小于1.7時，形成共價鍵。
試結合元素周期律知識完成下列問題：
(1)根據上表給出的數據，可推知元素的電負性具有的變化規律是______________________________________________________________________________________________________________________。
(2)由上述變化規律可推知，短周期主族元素中，電負性最大的元素是______，電負性最小的元素是______，由這兩種元素構成的化合物屬于_______(填“離子”或“共價”)化合物，并用電子式表示該化合
物的形成過程：__________________________。
(3)判斷下列物質是離子化合物還是共價化合物？
Mg3N2　　　BeCl2　　　AlCl3　　　SiC
元素的電負性隨著原子序數的遞增呈周期性的變化(或同周期主族元素，從左到右，電負性逐漸增大)
F
Na
離子
Mg3N2為離子化合物；BeCl2、AlCl3、SiC均為共價化合物。
解析：(1)我們可以把表中給出的14種元素的電負性按原子序數由小到大的順序整理如下：

經過上述整理后可以看出：從3～9號元素，元素的電負性由小到大；從11～17號元素，元素的電負性也是由小到大。所以元素的電負性同原子半徑一樣，隨著原子序數的遞增呈周期性的變化(即同周期主族元素，從左到右，電負性逐漸增大)。
(2)根據上述規律不難得出短周期主族元素中電負性最大的元素為F，電負性最小的元素為Na；二者形成的化合物——NaF為典型的離子化合物，從而不難用電子式表示NaF的形成過程。
(3)Mg3N2電負性差值為1.8，大于1.7，形成離子鍵，為離子化合物；BeCl2、AlCl3、SiC電負性差值分別為1.5、1.5、0.7，均小于1.7，形成共價鍵，為共價化合物。
狀元隨筆　同周期從左→右，電負性增大，金屬與非金屬形成的化合物不一定是離子化合物。
[提升3]　根據表中的數據，從電負性的角度判斷下列元素之間易形成共價鍵的一組是(　　)
①Na和Cl　②Mg和Cl　③Al和Cl　④H和O　⑤Al和O　⑥C和Cl
A．①②⑤ B．④⑤⑥
C．③④⑥ D．全部
元素 Na Mg Al H C O Cl
電負性 0.9 1.2 1.5 2.1 2.5 3.5 3.0
答案：C
解析：若兩種成鍵元素原子間的電負性差值小于1.7，通常易形成共價鍵。③Al和Cl的電負性之差為1.5；④H和O的電負性之差為1.4；⑥C和Cl的電負性之差為0.5。
【關鍵能力】
電負性的變化規律及應用
1．變化規律
分析上圖可知
(1)同周期，自左向右，主族元
素原子的電負性逐漸增大；
(2)同主族，自上向下，主族元
素原子的電負性逐漸減小；
(3)電負性一般不用來討論稀有
氣體。
2．元素電負性的應用
(1)判斷元素的金屬性和非金屬性及其強弱
①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。
②金屬元素的電負性越小，元素的金屬性越強；非金屬元素的電負性越大，元素的非金屬性越強。
(2)判斷元素的化合價
①電負性數值小的元素在化合物中吸引電子的能力弱，元素的化合價為正值；
②電負性數值大的元素在化合物中吸引電子的能力強，元素的化合價為負值。
(3)判斷化學鍵的類型
一般認為：
①如果兩個成鍵元素原子間的電負性差值大于1.7，它們之間通常形成離子鍵。
②如果兩個成鍵元素原子間的電負性差值小于1.7，它們之間通常形成共價鍵。
(4)對角線規則：在元素周期表中，某些主族元素與其右下方的主族元素(如下圖所示)的有些性質是相似的(如硼和硅的含氧酸鹽都能形成玻璃且互熔)，被稱為“對角線規則”。
Li、Mg的電負性分別為1.0、1.2；Be、Al的電負性分別為1.5、1.5；B和Si的電負性分別為2.0、1.8。它們的電負性接近，說明它們對鍵合電子的吸引力相當，表現出的性質相似。
狀元隨筆　(1)根據電負性變化規律可以判斷元素的電負性數值的范圍(同周期和同主族元素電負性變化規律)。
(2)電負性在1.8左右的既有金屬性也有非金屬性，但一般不說是兩性元素。
(3)對角線規則僅限于第二、三周期三對元素組，處于對角線的元素及其化合物具有相似的化學性質。
(4)在判斷化學鍵的類型時，注意特殊個例。
素養形成
1.下列微粒半徑的大小關系，不正確的是(　　)
A．Na＞Be＞C＞F
B．S2－＞S＞O＞F
C．S2－＞Cl－＞K＋＞Ca2＋
D．O＞F＞Na＞Mg
答案：D
解析：A中，Na原子半徑大于Li，Li大于Be，Be、C、F在周期表中同周期，A正確；B中，S、O同主族，O、F同周期，S2－半徑大于其原子半徑，B正確；C中，四者的電子層結構相同，核電荷數依次增大，半徑依次減小，C正確。
2．在第二周期中，B、C、N、O四種元素的第一電離能由大到小的排列順序正確的是(　　)
A．I1(N)>I1(O)>I1(C)>I1(B)
B．I1(N)>I1(O)>I1(B)>I1(C)
C．I1(N)>I1(C)>I1(O)>I1(B)
D．I1(O)>I1(N)>I1(C)>I1(B)
答案：A
解析：同一周期元素中，元素的第一電離能隨著原子序數的增大而呈增大趨勢，但第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一電離能大于相鄰元素，這幾種元素都是第二周期元素，它們的族序數分別是第ⅢA族、第ⅣA族、第ⅤA族、第ⅥA族，所以它們的第一電離能大小順序是I1(N)>I1(O)>I1(C)>I1(B)，A正確。
3．下列是幾種原子的基態電子排布，電負性最大的原子是(　　)
A．1s22s22p4 B．1s22s22p63s23p3
C．1s22s22p63s23p2 D．1s22s22p63s23p64s2
答案：A
解析：最外層電子數越多電負性越大，A正確。
4．下列離子半徑的大小順序正確的是(　　)
①Na＋　②X2－：1s22s22p63s23p6
③Y2－： 2s22p6　④Z－：3s23p6
A．③＞④＞②＞① B．④＞③＞②＞①
C．④＞③＞①＞② D．②＞④＞③＞①
答案：D
解析：由核外電子排布式可知， ②、③、④三種離子分別是S2－ 、O2－、Cl－，電子層結構相同的離子，核電荷數越大，半徑越小，則有②＞④，③＞①；電子層數越多，半徑越大，則大小順序為②＞④＞③＞①。
5．已知X、Y、Z為同一周期的三種元素，其原子的部分電離能(kJ·mol－1)如下表所示：
　　　　　　　元素 電離能/kJ·mol-1 X Y Z
I1 496 738 577
I2 4 562 1 451 1 817
I3 6 912 7 733 2 754
I4 9 540 10 540 11 578
下列說法正確的是(　　)
A．三種元素中，X元素的第一電離能最小，其電負性在同一周期元素中也最小
B．三種元素中，Y元素的第一電離能最大，其電負性也最大
C．等物質的量的X、Y、Z三種單質與少量鹽酸反應時放出的氫氣的物質的量之比為1∶1∶1
D．三種單質與鹽酸反應放出等量氫氣時，消耗X、Y、Z的物質的量之比為3∶2∶1
答案：A
解析：根據表中數據，X的第二電離能遠大于第一電離能，可知X是ⅠA族元素，A項是正確的；Y元素的第三電離能遠大于第二電離能，Y是ⅡA族元素，三種元素中，Y元素的第一電離能最大，Z元素的第四電離能遠大于第三電離能，Z是ⅢA族元素，由于它們在同一周期，Y元素的電負性小于Z的，B項錯誤；假設X、Y、Z屬于第三周期元素，那么它們分別為Na、Mg、Al。等物質的量的X、Y、Z三種單質與少量鹽酸反應時，一定要考慮Na還能與水反應，C項錯誤；Na、Mg、Al與鹽酸反應時放出等量氫氣，消耗Na、Mg、Al的物質的量之比應該為6∶3∶2，D項錯誤。
6．下表是元素周期表的一部分，表中的字母分別代表一種化學元素。
(1)上表第三周期中第一電離能(I1)最大的是________(填字母，下同)，c和f的I1大小關系是________大于________。
(2)上述元素中，原子中未成對電子數最多的是________，寫出該元素基態原子的核外電子排布式：______________。
m
c
f
i
1s22s22p63s23p3
解析：(1)題給周期表中所列13種元素a～m分別是Na、H、Mg、Sr、Sc、Al、Ge、C、P、O、Te、Cl、Ar，其中Na、Mg、Al、P、Cl、Ar位于第三周期，原子最穩定的是Ar，故其I1最大，Mg、Al的核外電子排布式分別為1s22s22p63s2、1s22s22p63s23p1，Mg中3s軌道為全滿狀態，故其I1比Al的I1大。(2)i元素最外層電子排布為3s23p3，有3個未成對電子，未成對電子數最多。
(3)根據下表所提供的電離能數據(單位：)，回答下列問題：
①表中X可能為以上13種元素中的______元素。用元素符號表示X和j形成的化合物的化學式：____________。
②Y是周期表中第________族的元素。
③以上13種元素中，________元素原子失去核外第一個電子需要的能量最多。
鋰 X Y
I1 519 502 580
I2 7 296 4 570 1 820
I3 11 799 6 920 2 750
I4 — 9 550 11 600
a
Na2O、Na2O2
ⅢA
m
解析：①由表中數據可以看出，鋰和X的I1均比I2、I3小很多，說明X與Li同主族，且X的I1比Li的I1更小，說明X的金屬性比鋰更強，則X為Na(即a)。②由Y的電離能數據可以看出，它的I1、I2、I3比I4小得多，故Y屬于第ⅢA族元素。③稀有氣體元素m的原子最外層已達到穩定結構，失去核外第一個電子所需能量最多。(共53張PPT)
第1課時　能層與能級　構造原理
必備基礎
核心素養
素養形成
課程目標
1．了解核外電子的運動狀態。
2．了解核外電子能級排布的構造原理。
3．知道原子的基態和激發態的含義。
4．能用電子排布式書寫常見元素的核外電子排布。

圖說考點
必備基礎
一、能層與能級
1．能層
(1)意義：根據多電子原子的核外電子的________差異，將核外電子分成不同的能層。
(2)符號：能層序數一、二、三、四、五、六、七分別用_____________________表示。
2．能級
(1)意義：根據多電子原子中同一能層電子________不同，將它們分成不同的能級。
(2)符號：在每一能層中，能級符號分別為ns、np、nd、nf……，其中n代表________。
能量
K、L、M、N、O、P、Q
能量
能層
3．能層、能級中所容納的電子數
能層 K L M N O ……
能級 ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ 5s 5p … ……
最多電 2 2 6 2 6 10 ___ ___ ___ ___ ___ ___ … ……
子數 ___ ____ ____ ____ … ……
1s
2s
2p
3s
3p
3d
4s
4p
4d
4f
2
6
10
14
2
6
2
8
18
32
二、基態與激發態、原子光譜
1．基態原子與激發態原子
最低能量狀態
較高
吸收
釋放
2．光譜與光譜分析
不同元素原子的電子發生躍遷時會________或________不同的光，可以用光譜儀攝取各種元素原子的吸收光譜或發射光譜，總稱原子光譜。在現代化學中，常利用原子光譜上的________來鑒定元素，稱為________。
吸收
釋放
特征譜線
光譜分析
三、構造原理與電子排布式
1．構造原理：以光譜學事實為基礎，從氫開始，隨核電荷數遞增，新增電子填入能級的順序稱為構造原理。
(1)含義：在多電子原子中，電子在能級上的排列順序是電子先排在能量________的能級上，然后依次排在能量________的能級上。
較低
較高
(2)
能層
能級
2．電子排布式
(1)概念：將________上所排布的電子數標注在該能級符號________，并按照能層從左到右的順序排列的式子。
(2)表示方法
如鈉原子的電子排布式可表示為___________，也可簡化為[Ne]3s1。
能級
右上角
1s22s22p63s1
[即學即練]
1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
(1)原子處于基態時能量最低最穩定。(　　)
(2)同一原子處于不同激發態時能量相同。(　　)
(3)從激發態到基態會釋放能量，所以一定會觀察到可見光。(　　)
(4)能層離核越近能量越低。(　　)
√
×
×
√
(5)同一能層的電子能量一定相同。(　　)
(6)同一原子中，同一能層同一能級的電子能量一定相同。(　　)
(7)理論上第8能層應該有8個能級。(　　)
(8)第n能層最多能容納的電子數為2n2，所以鈉原子的第三能層填有18個電子。(　　)
(9)電子填充時先將里面的能層填滿，再填入下一能層。(　　)
×
√
√
×
×
2．圖中所發生的現象與電子的躍遷無關的是(　　)
答案：D
解析：燃放焰火、霓虹燈廣告、燃燒蠟燭等所產生的光，都與電子的躍遷有關，平面鏡成像和電子的躍遷無關。
3．以下能級符號正確的是(　　)
A．3f B．2d
C．4s D．2f
答案：C
4．下列能級中可容納電子數最多的是(　　)
A．6s B．4p
C．3d D．4f
答案：D
解析：各能級能容納的電子數是ns為2個、np為6個、nd為10個、nf為14個。
5．下列各基態原子的電子排布式正確的是(　　)
①Be：1s22s12p1　 ②C：1s22s22p2
③He：1s12s1　 ④Cl：1s22s22p63s23p5
A．①② B．②③
C．①③ D．②④
答案：D
解析：①應為Be：1s22s2；③應為He：1s2。
核心素養
提升點一　能層與能級的判斷
例1 下列有關能層、能級的認識正確的是(題中n表示能層序數)(　　)
A．各能級能容納的電子數按s、p、d、f的順序依次為1、3、5、7的2倍
B.各能層的能級都是從s能級開始至f能級結束
能容納電子數與所含電子數有區別！
C．各能層含有的能級數為n－1
D.各能層含有的電子數為2n2
答案：A
解析：A正確；并不是所有的能層中都有p、d、f能級，如K層只有一個s能級，L層有s能級和p能級兩個能級；M層有s、p、d三個能級，B錯誤；任一能層中，能級個數等于能層序數，C錯誤；每個能層最多容納電子數為2n2，但不是一定含有2n2個電子，D錯誤。
狀元隨筆　不同能層所含能級數不同，不同能級所能容納的電子數也不相同，規律為：能層數為n ，最多能容納電子數為2n2。
[提升1]　下列能級表示正確(實際存在的)且最多容納的電子數按照從少到多的順序排列的是(　　)
A．1s、2p、3d B．1s、2s、3s
C．2s、2p、2d D．3p、3d、3f

答案：A
解析：從M層開始有d能級，即3d，不存在2d，故C項錯誤；同理從N層開始有f能級，即4f，故D項錯誤；不同能層的相同類型的能級，最多容納的電子數相同，故B項錯誤。
狀元隨筆　ns、np、nd、nf…所能容納電子數依次為2、6、10、14…，與n的取值無關。s、p、d、f…最早出現的能層依次為1、2、3、4……。
【關鍵能力】
1.能層
(1)能層的含義
多電子原子的核外電子的能量是不同的，按電子的能量差異，可以將核外電子分成不同的能層。
(2)能層的表示方法及各能層所能容納的最多電子數
(3)各能層的能量與其離原子核距離的關系
原子核外各能層，能層序數越大，其離原子核的距離越遠，能量越高。
說明：能層相當于必修教材中所述的電子層。
2．能級
(1)能級的含義
多電子原子中，同一能層的電子，能量也可能不同，還可以把它們分成能級。
(2)能級的符號和所能容納的最多電子數
3．能層與能級的有關規律
(1)每一能層最多可容納的電子數為2n2(n為能層序數)。
(2)在每一個能層中，能級符號的順序是ns、np、nd、nf……(n為能層序數)。
(3)任一能層的能級總是從s能級開始，而且能級數等于該能層序數，即第一能層只有1個能級(1s)，第二能層有2個能級(2s和2p)，第三能層有3個能級(3s、3p和3d)，依次類推。
(4)以s、p、d、f……排序的各能級可容納的最多電子數依次為1、3、5、7……的2倍。
(5)英文字母相同的不同能級中所能容納的最多電子數相同。例如，1s、2s、3s、4s……能級最多都只能容納2個電子。
狀元隨筆　某一能層及能級所能容納的電子數是一定的，但不同原子或離子某一能層或能級的電子數是不一定的。
提升點二　構造原理的應用
例2 構造原理揭示的電子排布能級順序實質是各能級能量高低。若以E(nl)表示某能級的能量，以下各式中正確的是(　　)
A．E(5s)>E(4f)>E(4s)>E(3d)
B．E(3d)>E(4s)>E(3p)>E(3s)
C．E(4s)D．E(5s)>E(4s)>E(4f)>E(3d)
答案：B
解析：根據構造原理，各能級能量的大小順序：1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p<5s……A項和D項正確順序為E(4f)>E(5s)>E(3d)>E(4s)；對于不同能層的相同能級，能層序數越大，能量越高。
狀元隨筆　當比較不同能層、不同能級的能量高低時，要注意能級交錯現象。
[提升2]　比較下列能級的能量大小關系(填“>”“＝”或“<”)：
(1)2s________4s；(2)3p________3d；
(3)3d________4s；(4)4d________5d；
(5)2p________3s；(6)4d________5f。
解析：由構造原理可知：①同一能層的能級能量高低順序為：ns<
<
>
<
<
>
狀元隨筆　在構造原理中，從第三能層開始出現能級交錯現象。我們可以利用“Ens【關鍵能力】
構造原理
設想從氫原子開始，隨著原子核電荷數的遞增，原子核每增加一個質子，原子核外便增加一個電子，這個電子大多是按圖所示的能級順序填充的，填滿一個能級再填一個新能級。這種規律稱為構造原理。
構造原理示意圖
(1)根據構造原理，絕大多數基態原子核外電子的排布都遵循下列順序：1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f、5d……
(2)原子核外電子按能量由低到高的順序依次排布。因此，根據構造原理可以比較各能級的能量高低。
(3)圖中每個小圓圈表示一個能級，每一行對應一個能層，各圓圈間連接線的方向表示隨核電荷數遞增而增加的電子填入能級的順序。原子的核外電子不是完全按能層順序依次排布的，即不完全是填滿n能層后再填(n＋1)能層，而是按照如圖所示的能級順序排布的，在該順序中，從第三能層開始，出現了能級交錯現象，該能級順序就是能量由低到高的順序。
(4)根據構造原理，在多電子的原子中，電子最后填入的能級不一定是原子最外能層上的能級，如Ti、V等過渡元素電子最后填入的是3d能級。
狀元隨筆　“兩看法”比較不同能級中電子的能量高低
1．看能層
一般來說，能層序數越大，電子具有的能量越高，但要注意(n－1)d和ns能級的“交錯現象”。例如，能量(E)：3d＞4s。
2．看能級
同一能層中，不同能級電子的能量：
ns＜np＜nd＜nf。例如，能量(E)：3s＜3p＜3d。
提升點三　電子排布式的書寫
例3 下列各原子或離子的電子排布式錯誤的是(　　)
A．Na＋　1s22s22p6
B．Br　1s22s22p63s23p64s23d104p5
C．Cl－　1s22s22p63s23p6
D．Ar　1s22s22p63s23p6
答案：B
解析：本題考查的是構造原理及各能級最多容納的電子數。s能級最多容納2個電子，p能級有3個軌道，最多可容納6個電子，電子總是從能量低的電子層開始排列，Cl－應是Cl原子得到一個電子形成的穩定結構，書寫電子排布式時，應將同一能層的書寫在一起，Br的電子排布式應為：1s22s22p63s23p63d104s24p5，故B錯誤。
狀元隨筆　書寫電子排布式時，可用解決問題程序化思想。即可先寫出原子或離子的結構示意圖，然后按每個能層中的能級是按s、p、d、f的順序排列，各能級上的電子數標在能級符號的右上角。
[提升3]　寫出下列原子的電子排布式：
(1)11Na____________；
(2)16S_____________；
(3)34Se____________________；
(4)20Ca__________________；
(5)26Fe__________________；
(6)30Zn__________________。
解析：根據原子核外電子排布所遵循的原理書寫原子的電子排布式，同時應注意從3d能級開始出現“能級交錯”現象。
1s22s22p63s1
1s22s22p63s23p4
1s22s22p63s23p63d104s24p4
1s22s22p63s23p64s2
1s22s22p63s23p63d64s2
1s22s22p63s23p63d104s2
【關鍵能力】
電子排布式
(1)對電子排布式的認識
電子排布式是用核外電子分布的能級及各能級上的電子數來表示電子排布的式子。
如1s22s22p63s23p1、1s22s22p63s23p64s2分別是Al、Ca原子的電子排布式。
(2)書寫電子排布式的方法
①“三步法”書寫電子排布式
構造原理是書寫基態原子電子排布式的依據。
第一步：按照構造原理寫出電子填入能級的順序，1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s……
第二步：根據各能級容納的電子數填充電子。
第三步：去掉空能級，并按照能層順序排列即可得到電子排布式。
②簡化的電子排布式
將電子排布式中的內層電子排布用相應的稀有氣體元素符號加方括號來表示而得到的式子稱為簡化的電子排布式。如氮、鈉、鈣的簡化電子排布式分別為[He]2s22p3、[Ne]3s1、[Ar]4s2。
③離子的核外電子排布式
對于主族元素的原子來說，一般只失去最外層電子，而過渡元素的原子可能還會進一步失去內層電子；原子得到電子時，一般總是填充到最外層未填滿的能級上。如Fe位于第四周期Ⅷ族，其原子的核外電子排布式為[Ar]3d64s2，Fe2＋的核外電子排布式為[Ar]3d6，Fe3＋的核外電子排布式為[Ar]3d5。
狀元隨筆　電子排布式的書寫順序與電子排布順序有所不同，電子進入能層的順序是按構造原理中能級的能量遞增的順序，而電子排布式的書寫則按能層的順序，能層中的能級按s、p、d、f能量遞增的順序排布。
素養形成
1.以下能級符號表示正確的是(　　)
①5s　②1d　③2f　④1p　⑤2d　⑥3f　⑦4f
⑧5d　⑨3p　⑩6s
A．③⑤⑦⑧⑨⑩ B．①⑦⑧⑨⑩
C．①③⑤⑦⑨ D．②④⑥⑧⑩
答案：B
解析：每一個能層都有s能級，從第二能層開始出現p能級，從第三能層開始出現d能級，從第四能層開始出現f能級。綜上所述，B項正確。
2．下列粒子中，各層電子數均達到2n2的是(　　)
A．Ne、Ar B．F－、Mg2＋
C．Al、O2－ D．Cl－、Ar
答案：B
解析：A項中的Ar、C項中的Al、D項中的Cl－和Ar均不符合題意。
3．核外電子由3d能級躍遷到4p能級時，可通過光譜儀直接攝取(　　)
A．電子的運動軌跡圖像
B．原子的吸收光譜
C．電子體積大小的圖像
D．原子的發射光譜
答案：B
解析：E(3d)4．下列各離子或原子的電子排布式錯誤的是(　　)
A．Ca2＋：1s22s22p63s23p6
B．O2－：1s22s22p4
C．K：1s22s22p63s23p64s1
D．Fe3＋：1s22s22p63s23p63d5
答案：B
解析：O原子的電子排布式為1s22s22p4，故O2－的電子排布式為1s22s22p6，B項錯誤。
5．原子中的某一能層，最多能容納的電子數目大于32，該能層可能會是(　　)
A．L能層 B．M能層
C．N能層 D．P能層
答案：D
解析：每一能層最多能容納的電子數目為2n2，所以最多能容納的電子數目大于32的能層，至少是第五能層。
6．若某元素基態原子的簡化電子排布式為，則下列說法正確的是(　　)
A．該元素基態原子中共有4種不同能量的電子
B．最高能層為N層
C．該元素原子最外層共有3個電子
D．該元素的原子結構示意圖為
答案：B
解析：根據構造原理，該元素基態原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d14s2。由此可知該元素原子中共有7種能量電子，A項錯誤；最高能層是N層，B項正確；最外層有2個電子，C項錯誤；M層有9個電子，最外層有2個電子，D項錯誤。
7．(1)Cl原子核外能量最高的電子所在的能級是________。
(2)基態Si原子中，核外電子占據最高能層的符號為________，該能層有________個能級，電子數為________。
解析：(1)Cl原子核外有17個電子，排布在1s、2s、2p、3s、3p 5個能級上，能量最高的是3p能級。(2)Si原子核外有14個電子，K、L、M能層上分別有2、8、4個電子，所以電子占據的最高能層為M能層，該能層有3s、3p、3d 3個能級，填有4個電子。
3p
M
3
4
8．應用構造原理，完成下表：
原(離)子 電子排布式 簡化的電子排布式
7N
21Sc
25Mn
32Ge
26Fe2＋
答案：
原(離)子 電子排布式 簡化的電子排布式
7N 1s22s22p3 [He]2s22p3
21Sc 1s22s22p63s23p63d14s2 [Ar]3d14s2
25Mn 1s22s22p63s23p63d54s2 [Ar]3d54s2
32Ge 1s22s22p63s23p63d104s24p2 [Ar]3d104s24p2
26Fe2＋ 1s22s22p63s23p63d6 [Ar]3d6
解析：根據原子核外電子排布原理(構造原理)書寫原子(或離子)的電子排布式，同時應注意21～36號元素的原子中出現能級交錯現象。(共50張PPT)
第2課時　原子軌道　基態原子核外電子排布
必備基礎
核心素養
素養形成
課程目標
1．了解多電子原子核外電子運動情況。
2．知道電子云、原子軌道的含義。
3．掌握基態原子的核外電子排布規律。
4．學會軌道表示式的寫法。
圖說考點
必備基礎
一、電子云與原子軌道
1．電子云及形狀
(1)電子云是處于一定空間運動狀態的電子在原子核外空間的________分布的形象化描述。
(2)
概率密度
球形
啞鈴狀
2．原子軌道
(1)定義：電子在原子核外的一個空間運動狀態稱為一個原子軌道。
(2)數目
ns能級各有____個軌道，np能級各有____個軌道，nd能級各有____個軌道，nf能級各有____個軌道。
1
3
5
7
二、能量最低原理、泡利原理、洪特規則
1．能量最低原理
在構建基態原子時，電子將盡可能地占據________的原子軌道，使整個原子的能量最低。
2．泡利原理
在一個原子軌道里，最多只能容納______個電子，它們的自旋________，用“________”表示。
3．洪特規則
基態原子中，填入簡并軌道的電子總是先_________，且自旋______。
能量最低
2
相反
↓↑
單獨分占
平行
三、軌道表示式(又稱電子排布圖)
　將原子軌道用方框表示，在方框內用一個箭頭表示一個電子，用“↑↓”表示自旋狀態相反的電子，得到軌道表示式。
如：O原子的軌道表示式
↑↓
↑
[即學即練]
1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
(1)1s、2s、3s的電子云形狀均為球形。(　　)
(2)2p、3p、4p電子云均為啞鈴形且大小相同。(　　)
(3)H原子核外只有一個原子軌道。(　　)
(4)電子云圖中的小黑點表示電子的多少。(　　)
(5)p能級中有3個相互垂直的原子軌道。(　　)
(6)3d與6d均有5個原子軌道。(　　)
√
×
×
×
√
√
(7)鉀原子的第三能層填有18個電子，是因為鉀原子的第三能層有9個原子軌道。(　　)
(8)任何一個原子中不可能存在運動狀態完全相同的兩個電子。(　　)
(9)基態碳原子的軌道表示式為： (　　)
(10)基態鐵原子的價電子軌道表示式： (　　)
×
√
×
√
2.觀察1s軌道電子云示意圖，判斷下列說法正確的是(　　)
A．一個小點表示1個自由運動的電子，圖中有無數個電子
B．1s軌道的電子云形狀為圓形的面
C.電子在1s軌道上運動像地球圍繞太陽旋轉一樣
D.1s軌道電子云的小點的疏密表示電子在某一位置出現概率的大小
答案：D
解析：圖中的小點不表示電子，電子云中的小點表示電子在某一時刻出現的概率的大小，不表示1個自由運動的電子。由圖可知，處于1s軌道上的電子在空間出現的概率分布呈球形對稱，而且電子在原子核附近出現的概率最大，離核越遠出現的概率越小。
3．下列說法正確的是(　　)
A．s能級的能量總小于p能級的能量
B．2s的電子云半徑比1s電子云半徑大，說明2s的電子比1s的多
C．當電子排布在同一能級的不同軌道時，電子總是先占滿一個軌道(1個原子軌道最多只能容納兩個電子，且自旋狀態相反)，然后再占據其他原子軌道
D．nf能級中最多可容納14個電子
答案：D
解析：同一能層中，s能級的能量小于p能級的能量，不同能層中，s能級(較高能層)的能量可能高于p能級(較低能層)的能量，A項錯誤；2s的電子云半徑比1s電子云半徑大，說明2s的電子在離原子核較遠的區域出現的概率比1s的電子大，B項錯誤；當電子排布在同一能級的不同軌道時，電子總是先占據不同的原子軌道而且自旋狀態相同，C項錯誤；nf能級有7個原子軌道，每一個原子軌道最多容納兩個電子，D項正確。
4．如圖是s能級和p能級的原子軌道圖，下列說法正確的是(　　)
A．s能級和p能級的原子軌道形狀相同
B．每個p能級都有6個原子軌道
C．s能級的原子軌道的半徑與能層序數有關
D．Na原子的電子在11個原子軌道上高速運動
答案：C
解析：s軌道為球形，p軌道為啞鈴形，A項錯誤；每個p能級只有3個原子軌道，B項錯誤；能層序數越小，s能級的原子軌道的半徑越小，C項正確；Na原子的電子在6個原子軌道上高速運動，D項錯誤。
5．在d軌道中填入4個電子時電子排布成 ，而不排布成 ，其最直接的根據是(　　)
A.能量最低原理　　　　 B．泡利原理
C.能量守恒原理 D．洪特規則
答案：D
解析：洪特規則表明，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。
核心素養
提升點一　電子云與原子軌道
例1 圖甲是氫原子的1s電子云圖(即概率密度分布圖)，圖乙、圖丙分別表示s、p能級的電子云輪廓圖。下列有關說法正確的是(　　)
A．電子云圖(即概率密度分布圖)就是原子軌道圖
B．3p2表示3p能級中有兩個原子軌道
C．由圖乙可知，s能級的電子云輪廓圖呈圓形，有無數條對稱軸
D．由圖丙可知，p能級的原子軌道圖呈啞鈴形，且有3個伸展方向
答案：D
解析：電子云就是用小黑點疏密來表示空間各電子出現概率大小的一種圖形，電子在原子核外的一個空間運動狀態，稱為一個原子軌道，核外電子運動的概率分布圖(電子云)并不完全等同于原子軌道，故A錯誤；3p2表示3p能級中容納了兩個電子，故B錯誤；s能級的電子云輪廓圖呈球形而不是圓形，故C錯誤；p能級的原子軌道圖呈啞鈴形，有px(沿x軸方向)、py(沿y軸方向)、pz(沿z軸方向)三個伸展方向，并且互相垂直，故D正確。
狀元隨筆　電子云圖(即概率密度分布圖)與電子云輪廓圖不是同一個概念，電子云輪廓圖實際上是電子云圖(即概率密度分布圖)的大部分區域(一般約為90%)；量子力學把電子在原子核外的一個空間運動狀態稱為一個原子軌道，常用電子云輪廓圖的形狀和取向來表示原子軌道的形狀和取向。
[提升1]　下列有關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
B．s能級原子軌道呈球形，處于該軌道上的電子只能在球殼內運動
C．p能級原子軌道呈啞鈴形，隨著能層的增加，p能級原子軌道也在增多
D．與s電子原子軌道相同，p電子原子軌道的平均半徑隨能層的序數的增大而增大
答案：D
解析：電子云是對電子運動的形象化描述，它僅表示電子在某一區域出現的概率，并非原子核真被電子云霧所包圍，故選項A錯誤；原子軌道是電子出現的概率約為90%的空間輪廓，它表明電子在這一區域內出現的機會大，在此區域外出現的機會少，故選項B錯誤；無論能層序數n怎樣變化，每個p能級都有3個原子軌道且相互垂直，故選項C錯誤；由于按1p、2p、3p……的順序，電子的能量依次增大，電子在離核更遠的區域出現概率逐漸增大，電子云越來越向更大的空間擴展，原子軌道平均半徑逐漸增大。
狀元隨筆　不同能層的同種能級的原子軌道形狀相似，但不完全相同。能層數越大，電子的能量越高，原子軌道的半徑越大。例如1s、2s、3s軌道均為球形，原子軌道半徑：r(1s)＜r(2s)＜r(3s)。
【關鍵能力】
原子軌道和電子云
1．電子云輪廓圖
(1)定義：常把電子在原子核外空間出現概率約為90%的空間圈出來，即為電子云輪廓圖(如圖1、2)。
(2)s電子、p電子的電子云輪廓圖：
2．原子軌道
(1)定義：量子力學把電子在原子核外的一個空間運動狀態稱為一個原子軌道。各能級的一個伸展方向的電子云輪廓圖即表示一個原子軌道。
(2)不同能層的能級、原子軌道及電子云輪廓圖(見下表)：
能層序數n越大，原子軌道的半徑越大。不同能層的同種能級的原子軌道的形狀相似，半徑不同。
能級 s p d f
原子軌道數 1 3 5 7
原子軌道名稱 ns npx、npy、npz ……
電子云輪廓圖 的形狀和取向 球形 啞鈴形互相垂直 梅花形 ……
狀元隨筆　原子軌道能量高低的比較
①相同電子層上原子軌道能量的高低：ns＜np＜nd＜nf。②形狀相同的原子軌道能量的高低：1s＜2s＜3s＜4s……③電子層和形狀相同的原子軌道的能量相等：2px＝2py＝2pz。
提升點二　核外電子排布規律、軌道表示式
例2 下列原子的外圍電子排布中，哪一種狀態是基態原子的正確核外電子排布，試說明理由。
(2)鈉原子：A.3s1　B．3p1
(3)鉻原子：A.3d54s1　B．3d44s2
(4)碳原子：
答案：(1)B　A中原子的外圍電子排布違反了洪特規則
(2)A　B中原子的外圍電子排布違反了能量最低原理
(3)A　B原子的外圍電子排布違反了洪特規則特例
(4)B　A原子外圍電子排布違反了洪特規則
解析：本題考查的是核外電子排布所遵循的原理方面的知識。根據洪特規則，電子在能量相同的各個軌道上排布時盡可能分占不同的原子軌道，且自旋方向相同，故(1)中B項正確，(4)中B項正確；根據能量最低原理，核外電子先占有能量低的軌道，再占有能量高的原子軌道，(2)中A項正確，(3)中A項中d5為半充滿狀態，為相對穩定狀態，B項不是，所以A項正確。
狀元隨筆　軌道表示式中各符號、數字的意義(以鋁原子為例)
[提升2]　以下列出的是一些原子的2p能級和3d能級中電子排布的情況。試判斷，哪些違反了泡利原理，哪些違反了洪特規則。
違反泡利原理的有________，違反洪特規則的有________。
(1)
(2)(4)(5)
解析：(1)中一個2p軌道上有兩個自旋方向相同的電子，違反了泡利原理；(2)中兩個軌道上單電子的自旋方向相反，違反了洪特規則；(4)中一個3d軌道上填充了2個電子，而另一個3d軌道上未填充電子，違反了洪特規則；(5)中四個3d軌道上單電子的自旋方向不完全相同，違反了洪特規則。
【關鍵能力】
1.原子核外電子排布“兩原理一規則”
(1)能量最低原理：電子在原子軌道上的分布要盡可能地使原子的能量為最低。
(2)泡利原理：每個原子軌道最多容納兩個電子且自旋方向必須相反。
(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。
洪特規則特例
當同一能級上的電子排布為全充滿(p6、d10、f14)、半充滿(p3、d5、f7)和全空狀態(p0、d0、f0)時，具有較低的能量和較大的穩定性。例如，鉻(24Cr)的價電子排布是3d54s1(3d、4s能級均為半充滿)，而不是3d44s2；銅(29Cu)的價電子排布是3d104s1(3d全充滿、4s半充滿)，而不是3d94s2。
2．核外電子排布的表示方法
原子(離子)結構示意圖 含義 將每個能層上的電子總數表示在原子核外的式子
實例
Al S2－
電子排布式 含義 用數字在能級符號右上角標明該能級上排布的電子數，這就是電子排布式
實例 K：1s22s22p63s23p64s1
簡化電子排布式 含義 為了避免電子排布式書寫過于繁瑣，把內層電子達到稀有氣體原子結構的部分以相應稀有氣體元素符號外加方括號表示
實例 K：[Ar]4s1
價電子排布式 含義 主族元素的價層電子指最外層電子，價層電子排布式即最外層電子排布式
實例 Al：3s23p1
軌道表示式 含義 每個方框代表一個原子軌道，每個箭頭代表一個電子
實例
電子式 含義 化學中常在元素符號周圍用“·”或“×”來表示元素原子的最外層電子，相應的式子叫做電子式
實例
狀元隨筆　軌道表示式的書寫方法和步驟
(1)根據構造原理按能量由低到高的順序畫出表示原子軌道的每個方框。
(2)根據泡利原理和洪特規則在方框中填出每個原子軌道上分布的電子及其自旋狀態。
(3)考慮是否存在原子軌道在全充滿(如s2、p6、d10等)、半充滿(如s1、p3、d5等)和全空(如s0、p0、d0)等狀態時能量最低的特例情況。
素養形成
1.下列說法中正確的是(　　)
A．1s電子云呈球形，表示電子繞原子核做圓周運動
B.基態氫原子的電子云是圓形的
C.ns能級的原子軌道圖可表示為
D．3d3表示3d能級有3個原子軌道
答案：D
解析：電子云是用小黑點表示電子在原子核外空間出現的概率，小黑點不代表電子，小黑點的疏密表示電子出現概率的大小，A項錯誤；基態氫原子的電子云是球形而不是圓形的，B項錯誤；3d3表示第三能層d能級有3個電子，d能級有5個原子軌道，D項錯誤。
2．下列說法正確的是(　　)
A．符號3px所代表的含義是第三個電子層px軌道有3個伸展方向
B．能層數為3時，有3s、3p、3d三個軌道
C．氫原子中只有1個電子，故氫原子核外只有1個軌道
D．s能級的原子軌道半徑與能層序數有關
答案：D
解析：3px中，3表示第三電子層，p原子軌道在三維空間的分布分別沿x、y、z三個方向，px表示沿x軸方向伸展的p軌道，所以A項錯誤；能層數為3時，有3s、3p、3d 三個能級，共有9個軌道，B項錯誤；氫原子中確實只有1個電子，但軌道是人為規定的，可以是空軌道，C項錯誤；能層序數越小，s能級的原子軌道半徑越小，D正確。
3．下列各組原子中，彼此化學性質一定相似的是(　　)
A.原子核外電子排布式為1s2的X原子與原子核外電子排布式為1s22s2的Y原子
B．原子核外M層上僅有兩個電子的X原子與原子核外N層上僅有兩個電子的Y原子
C．2p軌道上有一個空軌道的X原子與3p軌道上有一個空軌道的Y原子
D．最外層都只有1個電子的X、Y原子
答案：C
解析：電子排布式為1s2的原子為He，電子排布式為1s22s2的原子為Be，兩者化學性質不相似，A錯誤；原子核外M層上僅有兩個電子的X原子為Mg，原子核外N層上僅有兩個電子的Y原子有多種，如第四周期中Ca、Fe等都符合，化學性質不一定相似，B錯誤；2p軌道上有一個空軌道的X原子為C，3p軌道上有一個空軌道的Y原子為Si，均為ⅣA族元素，同主族元素，化學性質一定相似，C正確；最外層只有1個電子可能為第ⅠA族元素，也可能為過渡元素(如Cr、Cu)，故化學性質不一定相似，D錯誤。
4．下列有關軌道表示式的表述正確的是(　　)
A． 可表示單核10電子粒子基態時電子排布
B． 此圖錯誤，違背了泡利原理
C． 表示基態N原子的價電子排布
D． 表示處于激發態的B原子的核外電子軌道表示式
答案：A
解析： 符合泡利原理和洪特規則，表示單核10電子粒子基態時電子排布，故A正確；根據洪特規則：在相同能量的軌道上，電子在排布的時候優先進入空軌道，每個軌道中的單電子取得相同自旋方向，則 違背了洪特規則，故B錯誤；N原子的價電子數為5，其價電子軌道表示式為 ，故C錯誤；
表示處于基態的B原子的核外電子軌道表示式，故D錯誤。
5．(1)“各能級最多容納的電子數是該能級原子軌道數的二倍”，支持這一結論的理論是________(填序號)。
A．構造原則 B．泡利原理
C．洪特規則 D．能量最低原理
答案：B
解析：根據泡利原理，每個原子軌道中最多能容納2個自旋狀態相反的電子，所以每個能級最多能容納的電子數是該能級原子軌道數的2倍，選項B符合題意。
(2)下列原子或離子的電子排布的表示方法中，正確的是________，違反了能量最低原理的是_______，違反洪特規則及特例的是_______。
①Ca2＋：1s22s22p63s23p6
②F－：1s22s23p6
③P：
④Cr：1s22s22p63s23p63d44s2
⑤Fe：1s22s22p63s23p63d64s2
⑥Mg2＋：1s22s22p6
⑦C：
①⑤⑥
②
③④⑦
解析：根據核外電子排布規律②中錯誤在于電子排完2s軌道后應排2p軌道而不是3p軌道，正確的應為1s22s22p6；③中沒有遵循洪特規則——電子在能量相同的軌道上排布時，應盡可能分占不同的軌道并且自旋狀態相同，價電子排布應為： ；④中忽略了能量相同的原子軌道在半充滿狀態時，體系的能量較低，原子較穩定，正確的應為：1s22s22p63s23p63d54s1。⑤和⑥正確，⑦違反洪特規則，正確的應為C：
6．A、B、C、D、E代表5種元素。請填空：
(1)A元素基態原子的最外層有3個未成對電子，次外層有2個電子，該原子的軌道表示式為________________。
(2)B元素的負一價離子與C元素的正一價離子的電子排布式都與氬原
子相同，B元素的符號為________，C的離子結構示意圖為_________。
Cl
解析：(1)根據A元素基態原子的最外層有3個未成對電子，次外層有2個電子，可知該元素的基態原子有2個電子層，共有7個電子，是N元素，其軌道表示式為 。(2)B元素的負一價離子與C元素的正一價離子的電子排布式都與氬原子相同，即都有18個電子，則B元素為Cl，C元素為K，K＋的結構示意圖為 。
(3)D元素的正三價離子的3d能級為半充滿，D的元素符號為_______，其基態原子的電子排布式為____________________________。
(4)E元素基態原子的M層全充滿，N層沒有成對電子，只有一個未成
對電子，E的元素符號為_____，其價電子軌道表示式為__________。
Fe
1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)
Cu
解析：D元素的正三價離子的3d能級為半充滿，即三價陽離子的構型為3d5，則原子的價電子構型為3d64s2，即為26號Fe元素，其電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2。(4)由E元素基態原子的M層全充滿，N層沒有成對電子，只有1個未成對電子，可知其價電子構型為3d104s1，
所以E為Cu元素，其價電子軌道表示式為(共32張PPT)
第一章 章末共享專題
微專題一
微專題二
微專題一
微專題一　基態原子核外電子排布規律及表示方法
1．基態原子的核外電子排布規律應遵循：
(1)泡利原理：在一個原子軌道里，最多只能容納2個自旋相反的電子。
(2)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。
(3)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。
(4)特殊性
有少數元素基態原子的電子排布對于構造原理有1個電子的偏差，因為能量相同的原子軌道在全充滿(如p6和d10)、半充滿(如p3和d5)和全空(如p0和d0)狀態時，體系的能量較低，原子較穩定。如
2．基態原子核外電子排布的表示方法
原子結構示意圖 意義 將每個電子層上的電子總數表示在原子核外的圖示形式
實例
電子排布式 意義 用數字在能級符號右上角標明該能級上排布的電子數
實例 Al：1s22s22p63s23p1
價電子排布式 意義 主族元素的價電子指最外層電子，價電子排布式即外圍電子排布式
實例 Al：3s23p1
軌道表示式 意義 每個方框(也可用圓圈)代表一個原子軌道，每個箭頭代表一個電子
實例 Al：
[微訓練一]
1．下列軌道表示式正確的是(　　)
A．基態氧原子的軌道表示式為
B．基態鎂原子的軌道表示式為
C．基態磷原子的最外層軌道表示式為
D．基態銅原子價電子軌道表示式為
答案：B
解析：A、C項，沒有遵循洪特規則——電子在能量相同的原子軌道上排布時，應盡可能分占不同的原子軌道且自旋方向相同；D項基態銅原子價電子軌道表示式為 ，3d全充滿。
2．下列表達式錯誤的是(　　)
A．Cr的原子結構示意圖：
B．氮原子的L層電子的軌道表示式：
C．硫離子的核外電子排布式：1s22s22p63s23p6
D．碳－12原子：
答案：A
解析：Cr的原子結構示意圖為： ，故A錯誤。
3．下列電子排布式表示基態原子的核外電子排布的是(　　)
A．1s22s22p63s33p1
B．1s22s22p63s23p63d104s14p1
C．1s22s22p63s23p63d24s1
D．1s22s22p63s23p63d104s24p1
解析：1s22s22p63s33p1的電子排布式為1s22s22p63s23p2，故A錯誤；B項，該元素原子核外有30個電子，基態原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s2，而選項中的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s14p1，是4s能級上的一個電子躍遷到4p能級上，屬于激發態原子，錯誤；C項，同樣違背構造原理，原子處于激發態，錯誤；D項，該元素原子核外有31個電子，核外電子排布滿足構造原理，能量最低，屬于基態原子，正確。
答案：D
4．下列各元素的基態原子電子排布式或軌道表示式正確的是(　　)
A．C　
B．Cr　1s22s22p63s23p63d54s1
C．Mn2＋的外圍電子排布：3d34s2
D．Br　[Ar]4s24p5
解析：C原子軌道表示式違反了洪特規則，2p軌道上的2個電子的自旋狀態相同，A錯誤；基態Cr原子的價電子排布屬于洪特規則的特例，3d軌道處于半充滿狀態，較穩定，B正確；Mn2＋的外圍電子排布為：3d5，C錯誤；溴是35號元素，其3d軌道上的10個電子沒有表示出來，應為[Ar]3d104s24p5，D錯誤。
答案：B
5．A、B、C、D、E、F、G、H是元素周期表前四周期常見元素，且原子序數依次增大，其相關信息如下表：
元素 相關信息
A 原子核外有6種不同運動狀態的電子
C 基態原子中s軌道電子總數與p軌道電子總數相等
D 原子半徑在同周期元素中最大
E 基態原子最外層電子排布式為3s23p1
F 基態原子的最外層p軌道中有兩個電子的自旋狀態與其他電子的自旋狀態相反
G 基態原子核外有7個能級且能量最高的能級上有6個電子
H 是我國使用最早的合金中的最主要元素
請用化學用語填空：
(1)元素A是________(填元素名稱)，其基態原子的核外電子排布式為________。
(2)基態B原子和基態C原子的未成對電子數分別為________、________。
(3)基態D原子中，電子運動狀態有________種，電子占據的最高能級符號為________。
(4)F元素原子的價層電子軌道表示式是__________；H基態原子M 層電子排布式為_________。
(5)基態E原子核外電子占據的原子軌道數為________；E單質和D的最高價氧化物對應水化物發生反應的離子方程式為_______________________________。
(6)G元素的低價陽離子的離子結構示意圖是________；G單質與稀硫酸發生反應的離子方程式為_____________________。
碳
1s22s22p2
3
2
11
3s
3s23p63d10
7
2Al＋2OH－＋2H2O===2Al＋3H2↑
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
解析：A元素原子核外有6種不同運動狀態的電子，即A原子核外有6個電子，則A為碳元素；C元素基態原子中s軌道電子總數與p軌道電子總數相等，則其核外電子排布式為1s22s22p4，C為氧元素。A、B、C三種元素的原子序數依次增大，則B是氮元素。E元素基態原子最外層電子排布式為3s23p1，則E是鋁元素。D元素的原子半徑在同周期元素中最大，且D的原子序數介于C(O)和E(Al)之間，則D是鈉元素。F元素基態原子的最外層p軌道中有兩個電子的自旋狀態與其他電子的自旋狀態相反，說明p軌道上有5個電子，則F是氯元素。G元素基態原子核外有7個能級且能量最高的能級上有6個電子，則其電子排布式為[Ar]3d64s2，G是鐵元素。H是我國使用最早的合金中的最主要元素，則H是銅元素。
微專題二
微專題二　第一電離能、電負性等性質的遞變規律
1．電離能的遞變規律及綜合應用
(1)遞變規律：同一周期內，元素的第一電離能呈增大的趨勢。
【注意】　具有全充滿、半充滿及全空的電子構型元素穩定性較高，其第一電離能數值較大。如I1(Mg)>I1(Al)，I1(P)>I1(S)。
(2)應用：
a．判斷元素的金屬性和非金屬性強弱。I1越大，元素的非金屬性越強，I1越小，元素的金屬性越強。
b．判斷元素在化合物中的化合價，如K元素：I1 I2c．判斷元素核外電子的分層排布情況。如Li：I1 I22．電負性遞變規律及綜合應用
(1)遞變規律：同一周期從左到右電負性逐漸增大(0族除外)，同一主族從上到下電負性逐漸減小。
(2)應用：
a．判斷元素的金屬性、非金屬性強弱。電負性越大，非金屬性越強，金屬性越弱，金屬元素的電負性一般小于1.8，非金屬元素的電負性一般大于1.8。
b．判斷化學鍵的類型。一般認為：如果兩種成鍵元素間的電負性差值大于1.7，通常形成離子鍵；若差值小于1.7，通常形成共價鍵。
c．判斷元素在化合物中的價態。共價化合物中，成鍵元素電負性大的表現負價。
3．元素周期律小結
項目 同周期(以第三周期為例，從左→右) 同主族(從上→下)
原子核外電子排布 電子層數相同，最外層電子數逐漸增多，1→8(第一周期1→2) 最外層電子數相同，電子層數遞增
原子半徑 逐漸減小(0族除外) 逐漸增大
元素主要化合價 最高正價由＋1→＋7，最低負價由－4→－1 最高正價＝主族序數；非金屬最低負價＝主族序數－8
原子得、失電子能力 得電子能力逐漸增強，失電子能力逐漸減弱 得電子能力逐漸減弱，失電子能力逐漸增強
第一電離能 呈增大的趨勢(ⅡA、ⅤA族反常) 逐漸減小
電負性 逐漸增大 逐漸減小
元素金屬性、非金屬性 金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強 金屬性逐漸增強，非金屬性逐漸減弱
單質氧化性、還原性 氧化性逐漸增強，還原性逐漸減弱 氧化性逐漸減弱，還原性逐漸增強
最高價氧化物對應水化物的酸、堿性 堿性逐漸減弱，酸性逐漸增強 堿性逐漸增強，酸性逐漸減弱
非金屬氣態氫化物的穩定性 逐漸增強 逐漸減弱
[微訓練二]
1．如圖是部分短周期元素的原子序數與其某種常見化合價的關系圖，若用原子序數代表所對應的元素，則下列說法正確的是(　　)
A.31d和33d屬于同種核素
B．第一電離能：d>e，電負性：dC．氣態氫化物的穩定性：a>d>e
D．a和b形成的化合物不可能含共價鍵
答案：B
解析：短周期元素中，a為－2價，e為＋6價，均處于第ⅥA族，可推知a為O，e為S，b有＋1價，原子序數大于O，則b為Na，由原子序數可知d處于第三周期，化合價為＋5，則d為P。31P和33P質子數相同，中子數不同，是不同的核素，互為同位素，A錯誤；同周期元素從左到右第一電離能呈增大趨勢，但是P原子的3p軌道為半充滿穩定狀態，第一電離能較大，則第一電離能：P>S，電負性：PH2S>PH3，C錯誤；O和Na形成的化合物Na2O2中含有共價鍵，D錯誤。
2．如圖是第二周期3～9號元素某些性質變化趨勢的柱形圖，下列說法正確的是(　　)
A．y軸表示的可能是第一電離能
B．y軸表示的可能是電負性
C．y軸表示的可能是原子半徑
D．y軸表示的可能是元素的最高正價
答案：B
解析：第二周期中，N原子的2p軌道為半充滿結構，較為穩定，故N的第一電離能大于O，A錯誤；同周期主族元素從左到右電負性逐漸增大，B正確；同周期主族元素從左到右原子半徑逐漸減小，C錯誤；O、F無最高正價，D錯誤。
3．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，并完成下列問題。
(1)同主族內不同元素的E值的變化特點是_______________________。如圖中E值的變化特點體現了元素性質的________變化規律。
(2)同周期內，隨著原子序數的增大，E值增大，但個別元素的E值出現反常現象。試推測下列關系式中正確的是________。
①E(砷)>E(硒)　　　 ②E(砷)③E(溴)>E(硒) ④E(溴)(3)估計1 mol氣態鈣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值較大的原因是_______________________________ _______________________。
隨著原子序數增大，E值變小
周期性
①③
485
738
10號元素為氖，該元素原子的最外層電子排布已達到8電子穩定結構
解析：(1)從H、Li、Na、K等可以看出，同主族元素隨原子序數的增大，E值變小，H到He、Li到Ne、Na到Ar呈現明顯的周期性變化。(2)從第二、三周期可以看出，ⅢA和ⅥA族元素比同周期相鄰兩種元素E值都低，由此可以推測出E(砷)>E(硒)、E(溴)>E(硒)。(3)根據同主族、同周期E值變化規律可以推測E(K)4．下表是某些短周期元素的電負性(X)值：
(1)根據表中數據歸納元素的電負性與原子吸引電子的能力的關系是____________________________________。
(2)試推測，周期表所列元素中除放射性元素外，電負性最小的元素
與電負性最大的元素形成的化合物的電子式為_______________。
元素符號 Li Be N O F Na Mg Al P S
X值 0.98 1.57 3.04 3.44 3.98 0.93 1.31 1.61 2.19 2.58
元素的電負性越大，原子吸引電子的能力越強
解析：(1)由題表中數據可知，電負性越大的元素，其非金屬性越強，在反應中越易得到電子。
(2)周期表中電負性最小的元素(除放射性元素外)為Cs，電負性最大的元素為F，二者形成的化合物的電子式為
(3)已知：Cl—Br＋H—OH H—Cl＋HO—Br。
①若NCl3最初水解產物是NH3和HOCl，則X(Cl)的最小范圍為____________(填表中數值)；②PCl3水解的化學方程式是_______________________。
(4)一般認為：如果兩個成鍵元素間的電負性差值大于1.7，它們之間通常形成離子鍵，小于1.7通常形成共價鍵，結 合問題(3)①分析，BeCl2屬于__________(填“離子化合物”或“共價化合物”)；請設計實驗加以證明：_______________________。
2.58～3.04
PCl3＋3H2O===3HCl＋H3PO3
共價化合物
測定熔融態的BeCl2是否導電
解析：(3)①NCl3最初水解產物是NH3和HOCl，在NCl3中，N元素的化合價為－3價，Cl元素的化合價為＋1價，說明N元素得電子的能力大于Cl元素，則Cl元素的電負性小于N元素的電負性，S與Cl元素在同一周期，同一周期元素從左到右，元素的電負性逐漸增強，則Cl元素的電負性大于S元素的電負性，故Cl元素的電負性值范圍為2.58～3.04；②Cl元素的電負性大于P元素，PCl3中P為＋3價，Cl為－1價，則PCl3水解的化學方程式是PCl3＋3H2O===3HCl＋H3PO3。
(4)Be的電負性為1.57, Cl元素的電負性介于2.58～3.04之間，則兩元素電負性差值小于1.7，所以BeCl2為共價化合物，此性質可利用其在熔融狀態下不導電證明。
5．已知X、Y、Z、W、Q、R、E七種元素的原子序數依次遞增，其他相關信息如下表。
元素 結構或性質信息
X 原子的L層上s電子數等于p電子數
Y 元素的原子最外層電子排布式為nsnnpn＋1
Z 單質常溫、常壓下是氣體，原子的M層上有1個未成對的p電子
W 元素的＋1價離子的電子層結構與氬相同
Q 元素的核電荷數為Y和Z之和
R 元素的＋3價離子的3d能級為半充滿結構
E 元素基態原子的M層全充滿，N層沒有成對電子，只有一個未成對電子
回答下列問題：
(1)元素X的原子核外共有________種不同運動狀態的電子，有________種不同能級的電子。
(2)基態Y原子中能量最高的是________電子，其原子軌道呈________形。
(3)Q原子結構示意圖為__________；E元素基態原子的價層電子軌道表示
式為_______________。
(4)元素R在元素周期表中的位置是_____________。處于周期表的____區。
(5)Y、Z、W三種元素簡單離子半徑由小到大的順序為______________(用離子符號表示)。
6
3
2p
啞鈴
第四周期第Ⅷ族
d
N3－＜K＋＜Cl－
解析：由題給信息推知，X、Y、Z、W、Q、R、E元素分別是C、N、Cl、K、Cr、Fe、Cu元素。

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