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單 元 復 習
第一章 原子結構與性質
知識導引
原子結構與性質
原子結構
遵循原理
能量最低原理（構造原理）
能層：K、L、M、N、O、P、Q
能級：s、p、d、f
構造原理：1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s
泡利原理
洪特規則
描述運動特征
電子云、電子云輪廓圖
原子軌道
基態與激發態、原子光譜
表示方法
電子排布式（簡化的電子排布式、價層電子排布式）
軌道表示式
元素的性質
元素周期系
元素周期表
周期
短周期
長周期
族
主族
副族
0族
S區（IA、IIA族）
p區（IIIA-VIIA族、0族）
d區（IIIB-VIIB族、VIII族）
ds區（IB、IIB族）
f區（鑭系、錒系）
元素周期律
原子核外電子排布的周期性
元素性質的周期性
原子半徑、電離能、電負性
原子結構
01
原子結構與元素性質
02
原子結構
原子結構
（一）能層與能級
1.能層與能級關系表格：
原子結構
2、能層與能級的有關規律
（1）能級的個數=所在能層的能層序數
（2）s能級最多容納2個電子，p能級最多容納6個電子，d能級最多容納10個
電子，f能級最多容納14個電子，即1,3,5,7…的2倍
（3）英文字母相同的不同能級中所能容納的最多電子數相同
（4）f能級的最小能層為4，d能級的最小能層為3
（5）能級能量大小的比較：先看能層，一般情況下，能層序數越大，能量越高；再看同一能層各能級的能量順序為：E(ns)< E(np)（6）不同能層中同一能級，能層序數越大，能量越高
（7）不同原子同一能層，同一能級的能量大小不同
原子結構
（二）基態與激發態 原子光譜
1、基態與激發態的關系：
2、電子的躍遷是物理變化
3、光（輻射）是電子躍遷釋放能量的重要形式
原子結構
4、原子光譜形成原因：
5、原子光譜的分類：
吸收光譜：明亮背景的暗色譜線
發射光譜：暗色背景的明亮譜線
6、原子光譜的應用：
光譜分析——常利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素
原子結構
（三）構造原理
1、電子填充的常見一般規律：
1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s
2、能級交錯：構造原理告訴我們，隨核電荷數遞增，
電子并不總是填滿一個能層后再開始填
入下一個能層的。這種現象被稱為能級
交錯。
原子結構
（四）電子排布式與電子排布的軌道表示式
電子排布式的表示方法：
電子排布的軌道表示式的表示方法：
原子結構
2、簡化電子排布式
將原子中已經達到稀有氣體元素原子結構的部分，用相應的稀有氣體元素符號外加方括號表示的式子稱為簡化電子排布式。
3、價層電子排布式
價電子的位置：
①對于主族元素和零族元素來說，價電子就是最外
層電子。表示方法：nsx或nsxnpy
②對于第四周期副族元素來說，價電子除最外層電子外，還可能包括次外層電子。表示方法：(n-1)dxnsy
原子結構
（五）電子云與電子云輪廓圖
1、電子云圖表示電子在核外空間出現概率的相對大小。電子云圖中小點越密，表示電子出現的概率越大。
2、電子云圖中的小點并不代表電子，小點的數目也不代表電子實際出現的次數。
3、s電子的電子云輪廓圖都是球形，只是球的半徑不同。
同一原子的能層越高，s電子云的半徑越大。
4、p電子云輪廓圖是啞鈴狀的。每個p能級都有3個相互垂直的電子云，分別稱為px、py,和pz，p電子云輪廓圖的平均半徑隨能層序數的增大而增大。
原子結構
（六）原子軌道
1、不同能層的能級、原子軌道及電子云輪廓圖
原子結構
2、人們把同一能級的幾個能量相同的原子軌道稱為簡并軌道
3、各能級所含原子軌道的數目
原子結構
（七）泡利原理、洪特規則、能量最低原理
1、泡利原理：在一個原子軌道里，最多只能容納2個電子，它們的自旋相反，這個原理被稱為泡利原理（也稱為泡利不相容原理）
（1）能層、能級、原子軌道和自旋狀態四個方面共同決定電子的運
動狀態
（2）電子能量與能層、能級有關，電子運動的空間范圍與原子軌
道有關
（3）一個原子中不可能存在運動狀態完全相同的2個電子
原子結構
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，稱為洪特規則。
(1)洪特規則只針對電子填入簡并軌道而言，并不適用于電子填入能量
不同的軌道。
(2)當電子填入簡并軌道時，先以自旋平行依次分占不同軌道，剩余
的電子再以自旋相反依次填入各軌道。
（3）特例：簡并軌道上的電子排布處
于全充滿、半充滿和全空
狀態時，具有較低的能量
和較高的穩定性。
原子結構
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，這就是能量最低原理。
（2）基態原子的核外電子排布遵循泡利原理、洪特規則和能
量最低原理。
（1）整個原子的能量由核電荷數、電子數和電子狀態三個因素
共同決定。
對應訓練
【典例1】（雙選）W、X、Y、Z均為短周期主族元素，原子序數依次增大，且原子核外L層的電子數分別為0、5、8、8，它們的最外層電子數之和為18。下列說法正確的是（ ）
A.X和Y元素原子核外排有電子的能級均有3個
B.W元素原子核外只有1個能級
C.Z元素原子的M層有3個能級、7個電子
D.X、Y、Z元素形成的簡單離子具有相同的電子層結構
對應訓練
【解析】答案：BC。由題給信息可知，W、X、Y、Z元素分別為H、N、 P、Cl。X(N)元素原子核外排有電子的能級有1s、2s、2p (3個)，Y(P)元素原子核外排有電子的能級有1s、2s、2p、 3s、3p(5個)，A項錯誤；W(H)元素原子核外只有1s能級，B項正確；Z(C1)元素原子的M層有3s、3p、3d3個能級，其中3s能級有2個電子，3p能級有5個電子，C項正確；X(N)、Y(P)、Z(C1)元素形成的簡單離子分別為N3-、P3-和C1-,其中P3-和C1-具有相同的電子層結構， D項錯誤。
對應訓練
【典例3】下列各組表示的兩個微粒一定不是同種元素原子的是 （ ）
A.3p能級有一個空軌道的基態原子和核外電子排布式為1s22s22p63s23p2的原子
B.M層處于全充滿狀態而N層的電子排布式為4s2的原子和核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2的原子
C.最外層電子數是核外電了總數的五分之一的原子和價層電子排布式為4s24p5的原子
D.2p能級有5個運動狀態不同的電子的基態原子和價層電子排布式為2s22p5的原子
對應訓練
【解析】答案：B。3p能級有一個空軌道的基態原子和核外電子排布式為1s22s22p63s23p2的原子都是Si原子，A項不符合題意；M層處于全充滿狀態而N層的電子排布式為4s2的原子是Zn原子，核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2的原子是Fe原子，B項符合題意：最外層電子數是核外電子總數的五分之一的原子和價層電子排布式為4s24p5的原子都是Br原子，C項不符合題意；2p能級有5個運動狀態不同的電子的基態原子是F,價層電子排布式為2s22p5的原子是F,D項不符合題意。
對應訓練
【典例3】（雙選）一個原子軌道上只有1個電子時，該電子叫未成對電子。以下有關主族元素原子的未成對電子的說法錯誤的是（ ）
A.核外電子數為奇數的基態原子，其原子軌道中一定含有未成對電子
B.核外電子數為偶數的基態原子，其原子軌道中一定不含有未成對電子
C.核外電子數為偶數的基態原子，其原子軌道中可能含有未成對電子
D.核外電子數為奇數的基態原子，其原子軌道中可能不含有未成對電子
對應訓練
【解析】答案：BD。D每個原子軌道最多能容納2個電子，則核外電子數為奇數的基態原子，其原子軌道中一定含有未成對電子，A項正確、D項錯誤；核外電子數為偶數的基態原子，其原子軌道中可能含有未成對電子，如基態碳原子(1s22s22p2),含有2個未成對電子，B項錯誤、C項正確。
原子結構與元素的性質
原子結構與元素的性質
（一）元素周期律、元素周期系和元素周期表
1、元素周期律：
元素的性質隨原子的核電荷數遞增發生周期性遞變，這一規律叫做元素周期律
2、元素周期系：
元素按其原子核電荷數遞增排列的序列稱為元素周期系
3、元素周期表：
元素周期表是呈現元素周期系的表格
4、元素周期系與元素周期表的關系：
原子結構與元素的性質
（二）構造原理與元素周期表
原子
核外
電子
排布
與族
的關
系：
原子結構與元素的性質
（三）元素周期表的分區
1.按電子排布分區：各區元素原子的價層電子排布、元素的位置及類別
原子結構與元素的性質
2.按金屬元素與非金屬元素分區
（1）金屬元素、非金屬元素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。非金屬元素要集中在元素周期表右上角的三角區內(如圖)。
原子結構與元素的性質
（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分界線上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)常被稱為半金屬或類金屬(一般可用作半導體材料) 。
原子結構與元素的性質
3、對角線規則
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是相似的（如鋰和鎂在過量的氧氣中燃燒均生成正常氧化物，而不是過氧化物)，這種相似性被稱為對角線規則，如圖所示。
原子結構與元素的性質
（四）原子半徑
1、影響原子半徑大小的因素：
電子的能層數和核電荷數
2、影響方式：
原子結構與元素的性質
（五）電離能
1、意義：衡量元素的原子失去一個電子的難易程度
第一電離能數值越小，原子越容易失去一個電子
第一電離能數值越大，原子越難失去一個電子
2、變化規律：
（1）一般規律：
同周期：隨原子序數的遞增而增大
同周期中，第一電離能最小的是第一主族的元素，
最大的是稀有氣體元素；
第一電離能最大的元素是氦
同主族：隨原子序數的遞增而減小
原子結構與元素的性質
（2）特例：
具有全充滿、半充滿及全空的電子構型的原子穩定性較高，其電離能數值較大。
例如：第IIA族>第IIIA族； 第VA族>第VIA族
（3）過渡元素的第一電離能的變化不太規則，同周期元素中隨
著元素原子核電荷數的增加，第一電離能略有增加。
原子結構與元素的性質
3、逐級電離能的變化規律
（1）同一元素的逐級電離能是逐漸增大的，即I1< I2< I3<…
（2）當相鄰逐級電離能突然變大時，說明失去的電子所在電子層
發生了變化
4、電離能的應用
（1）推斷元素原子的核外電子排布
（2）判斷主族元素的最高正化合價或最外層電子數
（3）判斷元素的金屬性、非金屬性強弱
原子結構與元素的性質
（六）電負性
1、變化規律：
一般來說，同周期元素從左到右，元素的電負性逐漸變大；
同族元素從上到下，元素的電負性逐漸變小。
金屬元素的電負性較小，非金屬元素的電負性較大。
電負性最大的是氟，最小的是銫。
2、應用：
（1）判斷元素的金屬性或非金屬性強弱
①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1.8
②金屬元素的電負性越小，金屬元素越活潑；非金屬元素的電負性越
大，非金屬元素越活潑
原子結構與元素的性質
（2）判斷化學鍵的類型
①如果兩種成鍵元素的電負性差值大于1.7,它們之間通常形成離子鍵，
但也有特例（如HF）。
②如果兩種成鍵元素的電負性差值小于1.7,它們之間通常形成共價鍵,
但也有特例（如NaH）。
（3）判斷元素的化合價
①電負性小的元素易呈現正價
②電負性大的元素易呈現負價
（4）解釋對角線規則
原子結構與元素的性質
3、電負性與第一電離能的關系
電負性用于衡量原子吸引鍵合電子的能力，電負性大的原子吸引電子的能力強，所以一般來說，電負性大的原子對應元素的第一電離能也大
【典例1】短周期元素X、Y、Z、M的原子序數依次增大，Z的基態原子2p軌道處于半充滿狀態，M的最高正化合價與最低負化合價的絕對值之差為4,四種元素組成的一種分子的結構如圖所示。下列說法正確的是（ ）
A.電負性：X>Y>Z
B.原子半徑：Y>Z>X Z
C.Y、Z的簡單氣態氫化物的穩定性：Y>Z
D.Y、Z、M的最高價氧化物對應的水化物均為強酸
對應訓練
對應訓練
【解析】答案：B。已知X、Y、Z、M為原子序數依次增大的短周期元素，Z的基態原子2p軌道處于半充滿狀態，則Z為N元素，M的最高正化合價與最低負化合價的絕對值之差為4，則M為S元素，根據題給分子結構中的共價鍵數目可推知，X為H元素，Y為C元素。一般來說，同周期主族元素從左向右，電負性逐漸增大，同主族元素從上到下，電負性逐漸減小，則電負性：N> C>H,A項錯誤；H原子核外有1個電子層，而C、N原子核外均有2個電子層，一般來說，電子層數越多，半徑越大，電子層數相同時，核電荷數越大，半徑越小，則原子半徑：C>N>H,B項正確；非金屬性：N>C,則穩定性： NH3>CH4,C項錯誤；C元素的最高價氧化物對應的水化物為H2CO3,H2CO3為弱酸，D項錯誤。
【典例2】幾種短周期元素的原子半徑及主要化合價如圖所示，下列敘述不正確的是（ ）
A.第一電離能：X>Y>M
B.Z的電負性小于W
C.Y元素原子核外共有13種不同運動狀態的電子
D.X的單質可分別與Z、W的單質發生氧化還原反應
對應訓練
對應訓練
【解析】答案：A。根據短周期元素的主要化合價與元素的原子半徑大小關系可知：X是Mg,Y是Al,M是P,Z是N,W是O。同周期主族元素從左到右，元素的第一電離能呈增大趨勢，但第ⅡA、第VA族元素的第一電離能大于同周期相鄰元素的第一電離能，所以第一電離能：P>Mg>A1,A項錯誤；一般來說，同周期主族元素從左到右，電負性逐漸增大，電負性：N【典例3】部分短周期元素的原子序數與其某種常見化合價的關系如圖所示。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.最簡單氣態氫化物的熱穩定性：a>d>e
D.a和b形成的化合物中不可能含共價鍵
對應訓練
對應訓練
【解析】答案：B。短周期元素中，a有-2價，e有+6價，故其均處于第VIA族，可推知a為O元素，e為S元素，b有+1價，原子序數大于O，則b為Na元素，由原子序數可知d處于第三周期，有+5價，則d為P元素。31P和33P的質子數相同，中子數不同，是不同的核素，互為同位素，A項錯誤；同周期元素從左到右第一電離能呈增大趨勢，但是P原子3p能級為半充滿穩定狀態，第一電離能較大，則第一電離能：P>S,電負性：PH2S>PH3,C項錯誤；O和Na形成的化合物Na2O2中含有共價鍵，D項錯誤。

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