第1讲 原子结构与性质

子排布。
练一练：请写出下列原子的电子排布式。 (1)N：________________ (2)Cl：__________________ (3)Ca：______________ (4)Fe：__________________
答案 (1)1s22s22p3 (3)1s22s22p63s23p64s2
意义
决定元素的种类 决定同位素和质量数 价电子决定元素化性
质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N) 原子： 质子数=核电荷数=原子序数=核外电子数
(1) 重 要 的 等 式
阳离子：质子数=核外电子数+离子所带电荷数 阴离子：质子数=核外电子数-离子所带电荷数
例1（99）“铱星”计划中的铱的一种同位素是 191 Ir其核内中子数是 B 77 A. 77 B. 114 C. 191 D. 268
高三化学总复习
物质结构 元素周期律
一、原子结构
1、原子组成 质子：Z 个
A ZX
核组成符号
中子：A-Z 个
核外电子：Z个
微粒
质子 中子 电子
质量
1.6726×10-27kg 1.6743 ×10-27kg 9.1095×10-31kg
相对质量
1.007 1.008 1/1836
电性
一个单位正电荷 呈电中性 一个单位负电荷
Cr：1s22s22p63s23p63d44s2(×) 例如： Cr：1s22s22p63s23p63d54s1(√) Cu：1s22s22p63s23p63d94s2(×) Cu：1s22s22p63s23p63d104s1(√)
特别提醒
到目前为止，我们学过的表示原子结构的化学
+c
（2）符号b X a
d＋ e 中各数字的含义
+c
质量 质子
d个单位 X原子的个数
误区警示
①有质子的微粒不一定有中子如1H。 1
＋
②有质子的微粒不一定有电子如 H 。 ③质子数相同的微粒不一定属于同一种元素如 Ne、HF、 H2O、NH3、CH4 等。 ④任何元素都有零价，但不一定都有负价或正价。如 F 无正 价，Na、Mg、Al 等无负价。
质量数
质子数与 中子数之和
决定原子的近似原子量 Mr=A1•x1+ A2•x2+ A3•x3……
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元素平均原子量:
元素近似平均原子量：Mr=A′1•x1+ A′2•x2+ A′3•x3… 其中 A1 A2 A3……为各同位素的原子量 A′1 A′2 A′3……为各同位素的质量数 x1 x2 x3…… 为各同位素的丰度或摩尔分数
三原理一规则
最大容纳原理 能量最低原理 泡利原理 洪特规则
1）最大容纳原理：每个电子层最多容纳2n2个电子。
(2)能量最低原理 ①原子的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。 ②基态原子： 处于最低能量的原子 。当基态原子 吸收 能 量后，电子会 跃迁到较高能级 ，变成 激发态 (3)泡利原理 一个原子轨道最多容纳 2 个电子，而且 自旋状态 相反。 (4)洪特规则 当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子 总是优先 单独占据一个轨道 ，而且 自旋状态 相同。 原子。
用A表示质子数，B 中子数，C 核外电子数，
D 最外层电子数，E 电子层数 填写下列各空： ⑴ 原子种类由 A B 决定 ⑵ 元素种类由 A 决定 ⑶ 元素同位素由 B 决定 ⑷ 元素在周期表中的位置由 D E 决定 ⑸ 元素的原子半径由 A E 决定 ⑹ 元素主要化合价由 D 决定 ⑺ 元素的化学性质主要由 ⑻ 价电子通常是指 D D 决定
即时巩固 1 下列关于硅原子的核外电子排布表示式中，错 误的是( C ) A．1s22s22p63s23p2 B．[Ne]3s23p2
解析 A 和 B 两个选项都是电子排布式， 和 D 两 C 个选项都是电子排布图，其中 C 选项违背了洪特规则。
归纳总结 种错误。
(1)在作基态原子的电子排布图时， 常出现以下几
侧重表示原子核的组成，它告诉人们该原子核内的质子数 和质量数，并推及中子数和核外电子数，如16O。 8
4．电子排布式 (1)用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数，这就 是电子排布式。例如：K：1s22s22p63s23p64s1。 (2)为了避免电子排布式书写过于繁琐，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。 例如：K：[Ar]4s1。 (3)有少数元素的基态原子的电子排布相对于构造原理有 1 个电 子的偏差。 因为能量相同的原子轨道在全充满(如 p6 和 d10)、 半充满(如 p3 和 d5)和全空(如 p0 和 d0)状态时，体系的能量较低，原子较稳定。
〔例1〕已知铱有两种同位素191Ir和193Ir，而铱的平
均原子量为192.22，则两种同位素的原子个数比是 A.39:61 B. 61:39 C.1:1 D.39:11
A
191x+193(1-x)=192.22 (或用十字交叉法)
例2．硼有两种天然同位素10B、11B，硼元素的相对原 子质量10.80，则对硼元素中10B质量分数的判断正确的 是（C ） A．20% B．略大于20%
元素原子核外电子总数比A元素原子核外电子总数多5
个，则A、B两元素形成的化合物可表示为(
A. A3B2 B.A2B3 C.AB3
B
)
D.AB2
例2.设X、Y、Z代表三种元素，已知：
① X+和Y-两种离子具有相同的电子层结构 ② Z元素原子核内质子数比Y元素原子核内质子数少9个 ③ Y和Z两种元素可以形成4核42个电子的负一价阴离子 据此，请填空： （1）元素Y是
㈡核素：具有一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子叫核素。 如：1 1H、2 1H、3 1H就各为一种核素。
㈢同位素：同一元素的不同核素之间互称为同位素。 如： 1 1H、2 1H、3 1H三种核素均是氢的同位素。 特点： a．决定同位素种类的因素是中子数。
b．同位素在周期表中位于同一位置，具有相同的元素符号。
Cl ，元素Z是 KClO4
O ；
。
（2）由元素X、Y、Z三种元素所形成的含68个电子的 盐类化合物的化学式为
电子层结构相同： “阴上阳下，惰居中” 电子层结构相同即原子或离子的核外电子排布相 同。 上一周期的简单阴离子、下一周期的简单阳离子
C. ①②⑤⑥
D. ③④⑤⑥
3、原子核外电子
一）核外电子运动状态 1）电子云：电子在核外空间一定范围内出现，好象带负电荷 的云雾笼罩原子核周围，人们形象地称它为电子云。
概念：能量高低不同和离核远近不同的空间区域
符号： K L M N O P Q 1 2 3 4 5 6 7
2）电子层
电子层数：
能量：
（四）同素异形体、同位素、同系物和同分异构 体的区别 同素异形体 同位素 同系物 同分异构体
结构相似,组 相同分子 同一种元素 相同质子数、 概念 的不同单质 不同中子数 成相差若干 组成,不同 的原子 个CH2 分子结构
研究 对象
单质
原子
1 H和2 H 1 1
有机物
主要是有机物
实例白磷和红磷
甲烷和乙烷 丁烷和异丁烷
用语有多种，它们各有不同的侧重。 ①原子结构示意图只能表示核外电子的分层排布和原子核 内的质子数，如 。 ②核组成式：如16O，侧重于表示原子核的结构，它能告诉 8 我们该原子核内的质子数和核外电子数以及质量数，并不能反 映核外电子的排布情况。 ③电子排布式：如 O 原子的电子排布式为 1s22s22p4，它能 告诉我们氧原子核外的电子分为 2 个电子层，3 个能级，并不 能告诉我们原子核的情况，也不能告诉我们它的各个电子的运 动状态。
易错警示 洪特规则特例：能量相同的原子轨道在全满(如 p6、d10)、 半满(如 p3、d5)和全空(p0、d0)状态时，体系的能量最低， 如：24Cr 的电子排布式：1s22s22p63s23p63d54s1(3d5、4s1 均 为半充满状态)；
29Cu
的电子排布式： 22s22p63s23p63d104s1(3d10 为全充满状 1s
c．许多元素，具有多种同位素，因此原子的种类大大超过元 素的种类。
d．天然存在的某种元素里，不论是游离态还是化合态，各 种同位素所占的原子个数百分比一般是不变的。
e．同位素的质量数不同，物理性质不同；核外电子数相同， 化学性质相同。同位素的不同原子构成的单质是化学性质几 乎相同的不同单质。(如H2、D2、HD) F。同位素构成的化合物是不同化合物，如H2O、D2O的物理 性质不同，化学性质几乎相同，它们是纯净物。
3）构造原理 构造原理：多电子原子的核外电子排布遵循构造原理，根 据构造原理可以写出元素基态原子的电子排布式。 随着 原子核电荷数 的递增，基态原子的核外电子按照下 图中箭头的方向依次排布，即 1s,2s,2p,3s ，3p ，4s ，3d ，
4p ，5s ，4d,5p„„该原理适用于绝大多数基态原子的核外电
(2)当出现 d 轨道时，虽然电子按 ns，(n－1)d，np 顺序填充， 但 在 书 写 电 子 排 布 式 时 ， 仍 把 (n － 1)d 放 在 ns 前 ， 如 Fe： 1s22s22p63s23p63d64s2，正确；Fe：1s22s22p63s23p64s23d6，错误。
例1.A元素原子的L层比B元素原子的L层少3个电子，B
(2)1s22s22p63s23p5 (4)1s22s22p63s23p63d64s2
考点精讲
考点一 表示原子结构和核外电子排布的常见化学用语 。 1．原子结构示意图 可表示核外电子的分层排布和核内质子数，如 2．电子式
. · . 可表示原子最外层电子数目，如·. · Cl . 。 3．核素符号
3．元素的相对原子质量 (1)目前已发现的 110 多种元素中，大多数都有同位素。 (2)一种天然存在的元素的各种核素分占的比例不一定相 同，但所占的百分比组成不变。 (3)元素的相对原子质量是按各种天然同位素原子所占的一 定百分比算出来的平均值。元素周期表和相对原子质量表中的 数值就是元素的相对原子质量，而非核素(或原子)的相对原子质 量。
C．略小于20% D．80%
〔例3〕下列说法中不正确的是（
）
①质子数相同的微粒一定属于同一种元素 ╳
②同位素的性质几乎相同 ╳
③质子数相同，电子数也相同的微粒，不可能是一 种分子和一种离子 ④电子数相同的微粒不一定是同一种元素 ⑤一种元素只能有一种质量数 ╳ ⑥某种元素的相对原子质量取整数，就是其质量数。 ╳ A.②④⑤⑥ B. ①②④⑤
态，4s1 为半充满状态)。
三）原子核外电子排布及表示方法 1）能层、能级及其最多容纳电子数的关系
2）原子轨道 电子云轮廓图给出了电子在 核外经常出现 的区域。 这种电 子云轮廓图称为原子轨道。 原子轨道 s p 轨道形状 轨道个数
球形 纺锤形
1 3
第 1 电子层：只有 s 轨道。 第 2 电子层：有 s、p 两种轨道。 第 3 电子层：有 s、p、d 三种轨道。
2、元素、核素、同位素
核 素
元素 ……
核 素
㈠元素：
①决定元素的种类的因素：质子数。
（质子数相同）互为同位素
具有相同核电荷数(质子数)的同一类原子叫做元素。
②“同一类”包括质子数相同的各种不同原子，以及各种状况下 的原子或离子(即游离态和化合态) 如：H、D（2 1H）、T（3 1H）、H＋、H－等都称为氢元素。 ③元素为宏观概念，只论种类不论个数，元素组成物质，不能说 元素组成分子。
低—————————高
离核距离：近—————————远
记忆
二）核外电子排布规律
1）每个电子层最多排2n2个电子
2）最外层 8个电子，次外层 18个电子，倒第三层 32
3）先占内层，后占外层 要求：主族元素和第四周期元素原子结构简图会写 方法：记住每周期稀有气体的结构简图 IA IIA外延；IIIA~IIVA内推
例2(99s)12553I可治疗肿瘤，其核内中子数与核外电子数之差是 A.72 B.19 C.53 D.125
B
例3核内中子数为N的R2+离子，质量数为A，则n g它的氧化物 中所含电子的物质的量(mol) A.n(A-N+8)/(A+16) B.n(A-N+10)/(A+16) C.(A-N+2) D.n(A-N+6)/A 氧化物为RO,质子数=A-N+8;式量=A+16；选A