2012届浙江苏教版导航(第1轮)第9单元40讲 原子结构与元素的性质

②同一主族：随着电子层数的增加，元素的I1逐渐 _____。 减小 注意：当原子核外电子排布在能量相等的轨道上 形成全空(p0 ，d0 ，f0)、半满(s1 ，p3 ，d5 ，f7)、全满(s2 ， p6 ，d10 ，f14) 结构时，原子能量_____，该元素具 有 较低 _____的I1。如I1(Mg)>I1(Al)，I1(P)>I1(S)。 较大
三、原子核外电子的排布 1．原子核外电子排布所遵循的原理 (1)能量最低原理：原子核外电子先占有能量低的 轨道，然后依次进入能量较高的轨道，这样使整个原 子处于最低的能量状态。 (2)泡利不相容原理：每个原子轨道上最多只能容 两个自旋状态 纳 ______________不同的电子。
(3)洪特规则：原子核外电子在能量相同的各个轨 道上排布时，电子尽可能分占不同的原子轨道，且自 旋状态_____，这样整个原子的能量_____。 不同 最低
一、人类对原子结构的认识历史
二、原子结构 1．原子核外电子的运动特征 (1)核外电子运动特征：高速(光速)、极小空间运 动，无固定运动轨迹。 (2)对电子云的认识：电子云是用小黑点的疏密描 述 电子在原子核外空间出现的机会的大小所得的图形 __________________________________________ 。 电子在该区域内出现的机会 小黑 点 的疏 密 与 ________________________________ 大小成正比。
【答案】 (1)A元素原子核外共有5个电子，则核内为5 个质子，因此为N； (2)B、C分别为17、19号元素即Cl、K； (3)D3＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，可知D为26 号元素，即Fe，因此其基态原子的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d64s2； (4)E元素原子核外共有29个电子，即第29号元素，为 Cu，电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。
(3)第二电离能(I2)、第三电离能(I3)及各能级电离 的应用：电离能不仅能用来衡量元素的原子或阳离子 气态时失电子能力的强弱，还是元素通常价态易存在 的因素之一。反过来，不同级电离能有突跃性的变化， 又 是 核 外 电 子 分 层 排 布 的 有 力 证 明 。 如 I1(Na)≪I2(Na)<I3(Na)，钠易形成＋1价阳离子而非＋2 价Na2＋。
②各电子层包含的原子轨道数目和可容纳的电子数
电子 层 1 2 3 4 n
原子轨道类 原子轨道数 可容纳电子 型 目 数 1s 1 2 4 8 2s、2p 9 18 3s、3p、3d 4s、4p、4d 16 32 、4f — n2 2n2
四、元素性质的递变规律 1．原子核外电子排布的周期性 (1)元素周期表结构
(3)轨道表示式 ①用方框和箭头表明核外电子排布的式子，每一 个方框表示一个轨道，能量相同的轨道连在一起。每 个原子轨道里最多只能容纳_____个电子，通常称为 2 __________，用方向相反的箭头“↓”“↑”表示(自旋 电子对 方向相反)。原子轨道用方框表示。一个方框代表一个 __________。 原子轨道
(3)原子轨道能量高低的规律： 比较以下各组原子轨道能量的高低： ①同一电子层上：ns<np<nd<nf； ②同一类型的原子轨道：2p<3p<4p<5p； ③同一电子层上的同一类型电子轨道： 2px<2py<2pz； ④ 同 一 能 级 不 同 轨 道 ： Ens<E(n － 2)f<E(n － 1)d<Enp(n表示能层序数) (4)原子核外电子排布的轨道能量顺序(如图)：
3．原子轨道 (1)在多电子原子中，同一电子层的电子，能量也 可能不同，不同能量的电子分占在不同的原子轨道， 不同形状的原子轨道分别用_______________表示。 s、p、d、f 球形 (2)原子轨道有不同的形状：s轨道呈__________，p轨 纺锤形 道呈 __________ ，d轨道和f轨道较复杂。形状相同的原 子轨道在原子核外空间还有不同的伸展方向。s轨道 只有1个轨道，p轨道有 _____ 个轨道，d轨道有 _____ 个 3 5 轨道，f轨道有_____个轨道。 7
3．元素电负性的周期性变化 (1)定义：元素在化合物中吸引电子的能力称为元 素的电负性，指定氟的电负性为4.0并以此为标准确定 其他元素的电负性。 (2)电负性的周期性变化： 增大 ①同一周期：随原子序数递增，电负性逐渐_____； ②同一主族：随原子序数递增，电负性逐渐_____。 减小
(3)应用： ①衡量元素金属性、非金属性强弱：电负性越大， 金属性 _______________；越小，________越强。 非金属性越强 ②判断化学键类型：一般形成化学键的两种元素 电负性相差>1.7为离子键；<1.7为共价键。 ③判断两成键元素化合价的正负：电负性_____的 大 元素为负价，电负性_____的元素为正价。 小
原子的核外电子排布 【例2】 下列叙述中，正确的是( C ) A．两种离子，若核外电子排布完全相同，则其化学性 质一定相同 B．凡是原子形成的离子，一定具有稀有气体元素原子 的核外电子排布 C．两原子如果核外电子排布相同，则一定属于同种元 素 D．阴离子的核外电子排布一定与上一周期稀有气体元 素原子的核外电子排布相同
ns2np6 ns1 (2)元素原子的外围电子排布出现从_____到_________ 的周期性变化。
(3)元素周期表的分区 根据元素原子的外围电子排布的特征，将元素周期表 分成五个区。
分区 s区 p区 d区 ds区 f区 包含的族 ⅠA～ⅡA族 ⅢA～ⅦA族 、0族 ⅢB～ⅦB族 、Ⅷ族 ⅠB和ⅡB族 镧系、锕系元 素 价电子排布 ns1～2 ns2np1～6 (n－1)d1～9ns1～2 (n－1)d10ns1～2 (n－2)f0～14(n－1)d0～ 2ns2 说明 易失电子成＋1或＋2价离子 ；除氢外均为活泼金属元素 除氢外所有非金属元素均处 于该区 d轨道未充满可部分地参与 化学反应 (n－1)d轨道充满电子 化学性质非常接近
【解析】从所给的条件可以看出X是H元素，Y是O 元素，Z是Na元素，W是Al元素，R是S元素。所以， A项，Y、Z、W具有相同电子层结构的离子(O2－ 、 Na＋ 、Al3＋ )，根据核外电子排布相同的微粒，半径 随着核电荷数的增加而减小，可判断其半径依次减 小；B项，X和Y元素能形成2种化合物，H2O和H2O2； C项，元素Y、R分别与元素X形成的化合物是氢化物， 因为Y(O元素)比R(S元素)的非金属性强，所以对应 的氢化物的稳定性：H2O>H2S；W元素最高价氧化 物的水化物是Al(OH)3，不是强酸。
2．电子层(又称为能层) (1) 在 多 电 子 原 子 中 ， 核 外 电 子 的 能 量 是 _____ 不同 的。能量不同的电子在核外不同的区域内运动，这种 不同的区域称为__________。 电子层 (2)习惯上人们用英文字母n表示电子层。原子中 由里向外的电子层数可取1、2、3、4、5等正整数， K、L、M、N、O 对应的电子层符号分别为 _________________________ 等。每一 电子层最多容纳的电子数为__________。 2n2 (3)离核越近的电子层，能量__________。不同电子层 越低 的能量是_______________。 不连续的
【迁移训练3】具有下列电子层结构的原子，其第 一电离能由大到小排列正确的是( C ) ①3p亚层上只有一对成对电子的原子 ②外围电子构型为3s23p6的原子 ③其3p轨道为半满的原子 ④正三价的阳离子与氖相同 A．①②③④ B．③①②④ C．②③①④ D．②④①③
【解析】上述所述结构的原子都是第三周期元素，其 中①是硫原子，②是氩原子，③是磷原子，④是铝原 子。根据同周期元素第一电离能的递变规律：铝的I1最 小，氩的I1最大，硫的核电荷数虽然比磷多1个，但磷 原子3p轨道为半满，比较稳定，故磷的I1大于硫。
(2)B元素的负一价离子和C元素的正一价离子的电子层 结构都与氩原子相同，B的元素符号为_____，C的元 Cl 素符号为_____。 K
(3)D元素的正三价离子的3d亚层为半充满，D的元素 符 号 为 _____ ， 其 基 态 原 子 的 电 子 排 布 式 为 Fe ___________________________________。 1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2 (4)E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子， Cu 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 ___________________________________。 1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1
【解析】 Na＋与F－核外电子排布相同，化学性质不同， A错误；H＋不具有稀有气体元素原子的核外电子排布， B错误；原子中一定有质子数＝核外电子数，质子数相 同，一定为同种元素，C正确；阴离子的核外电子排布 与同周期稀有气体元素原子的核外电子排布相同，D 错误。
【迁移训练2】 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 N 有2个电子，其元素符号为_____。
2．原子核外电子排布的表示方法： (1)原子结构示意图：表示原子的核电荷数和核外 电子排布的图示。圆圈表示原子核，圈内数字表示 __________，“＋”表示_______________，弧线表示 质子数目 质子带正电荷 电子层 电子数 _________，弧线上的数字表示该层上的__________。 这种方法只能粗略的表示原子的电子层结构情况，电 子层数、最外层电子数等信息。
【说明】d区、ds区和f区元素均为金属元素，称为过渡元 素(或过渡金属)。
2．元素第一电离能的周期性变化 失去 (1)概念：1 mol基态气态原子_____1个电子，生成 ＋1价气态阳离子所需要_______________，用符号I1表 吸收的最低能量 示，常用单位：__________。 kJ/mol (2)I1的周期性变化： ①同一周期：从左到右电离能呈_______________， 碱金属I1最小，稀有气体I1_____。第ⅡA族和第ⅤA族 锯齿状增大 最大 最外层轨道全充满或半充满，I1比相邻原子大。
核外电子运动状态
【例1】 (2009· 上海)以下表示氦原子结构的化学用语 中，对电子运动状态描述最详尽的是( D )
【解析】A项只能表示最外层电子数，B项只表示核外 的电子分层排布情况，C项具体到亚层的电子数，而D 项包含了电子层数、亚层数以及轨道内电子的自旋方 向，故该项正确。
【迁移训练1】在基态多电子原子中，关于核外电子能 量的叙述错误的是( C ) A．最易失去的电子能量最高 B．电离能最小的电子能量最高 C．p轨道电子能量一定高于s轨道电子能量 D．在离核最近区域内运动的电子能量最低 【解析】电子离核越远，能量越高，越易失去电子，反 之离核最近区域内运动的电子能量最低，故A、D正确； 电离能最小的电子，最易失去，即能量最高，B正确； p轨道电子和s轨道电子不一定处于同一电子层，所以能 量无法比较，C错误。
元素推断与性质比较
【例4】 X、Y、Z、W、R是5种短周期元素，其原子序数 依次增大。X是周期表中原子半径最小的元素，Y原子最外 层电子数是次外层电子数的3倍，Z、W、R处于同一周期， R与Y处于同一族，Z、W原子的核外电子数之和与Y、R原 子的核外电子数之和相等。下列说法正确的是( ) A．元素Y、Z、W具有相同电子层结构的离子，其半径依 次增大 B．元素X不能与元素Y形成化合物 C．元素Y、R分别与元素X形成的化合物的热稳定性： Y>R D．元素W、R的最高价氧化物的水化物都是强酸
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元素周期律 【例3】不能说明X的电负性比Y的电负性大的是 ( A) A．X原子的最外层电子数比Y原子最外层电子数多 B．X的最高价氧化物的水化物的酸性比Y的最高价 氧化物的水化物的酸性强 C．与H2化合时X单质比Y单质容易 D．X单质可以把Y从其氢化物中置换出来 【解析】 X的电负性比Y的电负性大，表明X的非金 属性比Y的非金属性强。B、C、D均能说明X的非金 属性比Y强，原子的最外层电子数不能决定元素得 失电子的能力。