(整理)第一章原子结构和元素周期系

1、精品文档精品文档第一章原子结构和元素周期系本章总目标：1:了解核外电子运动的特殊性，会看波函数和电子云的图形2:能够运用轨道填充顺序图，按照核外电子排布原理，写出若干元素的电子构型。3:掌握各类元素电子构型的特征4: 了解电离势，电负性等概念的意义和它们与原子结构的关系。各小节目标：第一节：近代原子结构理论的确立学会讨论氢原子的玻尔行星模型 E-eVon第二节：微观粒子运动的特殊性1 ：掌握微观粒子具有波粒二象性（二匕二上）0P mv2:学习运用不确定原理（八 P ）o25第三节：核外电子运动状态的描述1:初步理解量子力学对核外电子运动状态的描述方法 处于定态的核外电子在核外空间的概率密度分布

2、（即电子云）。2:掌握描述核外电子的运动状态 能层、能级、轨道和自旋以及4 个量子数。3:掌握核外电子可能状态数的推算。第四节：核外电子的排布1: 了解影响轨道能量的因素及多电子原子的能级图。2;掌握核外电子排布的三个原则：（0 能量最低原则-多电子原子在基态时，核外电子尽可能分布到能量最低的院子轨道。Pauli 原则在同一原子中没有四个量子数完全相同的电子，或者说是在同一个原子中没有运动状态完全相同的电子。精品文档精品文档Hu nd 原则一一电子分布到能量简并的原子轨道时， 优先以自旋相同的方式 分别占据不同的轨道。3:学会利用电子排布的三原则进行第五节：元素周期表 认识元素的周期、元素的族

3、和元素的分区，会看元素周期表。第六节：元素基本性质的周期性掌握元素基本性质的四个概念及周期性变化1 原子半径O1 从左向右，随着核电荷的增加，原子核对外层电子的吸引 力也增加，使原子半径逐渐减小；O随着核外电子数的增加，电子间的相互斥力 也增强，使得原子半径增加。 但是，由于增加的电子不足以完全屏蔽增加的核电 荷，因此从左向右有效核电荷逐渐增加，原子半径逐渐减小。2：电离能从左向右随着核电荷数的增多和原子半径的减小，原子核对外 层电子的引力增大，电离能呈递增趋势。3：电子亲和能在同一周期中，从左至右电子亲和能基本呈增加趋势，同 主族，从上到下电子亲和能呈减小的趋势。4：电负性在同一周期中，从左

4、至右随着元素的非金属性逐渐增强而电负 性增强，在同一主族中从上至下随着元素的金属性依次增强而电负性递减。 习题一 选择题1.3d 电子的径向函数分布图有（）（无机化学例题与习题吉大版）A.1 个峰B.2 个峰 C. 3 个峰 D. 4 个峰2. 波函数一定，则原子核外电子在空间的运动状态就确定，但仍不能确定的是（）A.电子的能量B.电子在空间各处出现的几率密度C.电子距原子核的平均距离D.电子的运动轨迹3. 在下列轨道上的电子，在 xy 平面上的电子云密度为零的是（） （无机化学例题与习题吉大版 ）A .3sB .3pxC . 3pzD .3dz24. 下列各组量子数中，合理的一组是（）A .

5、n=3， l=1 ， ml=+1 ， ms= +1/2B .n=4， l=5 ， ml= -1 ， ms= +1/2C .n=3， l=3 ， ml=+1 ， ms= -1/2精品文档精品文档D .n=4，l=2，ml=+3，ms= -1/25.第四周期元素原子中未成对电子数最多可达 （）（无机化学例题与习题吉大版）A.4 B. 5 C .6 D.76.下列电子的量子数(n,I,m 和 ms)不合理的是()A .3， 0 ，0 ，+1/2B .3 ， 0 ，0 ，-1/2C .3, 1, 0, -1/2D .3, 3, 0, +1/27.对 3d 电子来说,下列各组量子数中不正确的是A. 3,

6、 2, 2, +1/2D. 3, 1, 1, +1/29.电子的钻穿本领及其受其它电子屏蔽效应之间的关系（）)B. 3, 2, 1, -1/2C. 3, 2, 0, +1/28.主量子数 n=4 能层的亚层数是（A. 3 B. 4 C. 5） （ 无机化学例题与习题吉大版 ）D. 6A. 本领越大,效应越小B.本领越大，效应越大精品文档精品文档C.两者无关系D.以上都不对1O.PtT 离子的价电子层结构是(2 2 2 2A.6s26p2B.5s25p2） （ 无机化学例题与习题吉大版 ）C.6s2D.5s25p65d1O6s211.在多电子原子中, 下列电子具有如下量子数,（ 无机化学例题与习

7、题吉大版 ）A. 2, 1 , O, -1/2C. 3, 1 , 1 , +1/2其中能量最高的电子是 (B. 2, 1, 1, -1/2D.3, 2, -2, -1/212.当基态原子的第五电子层只有2 个电子时,则原子的第四电子层的电子数为（） （ 无机化学例题与习题吉大版 ）A .8B. 18C .818D. 83213.下列离子中的电子构型可以用Ai3d6表示的是（A.Mn2+B.Fe3+C .Co3+)D .Ni2+14.下列元素原子半径的排列顺序正确的是（A. Mg B Si ArC. Si Mg B Ar)B. ArMgSiBD. B Mg Ar Si15.下列元素中,原子半径最

8、接近的一组（大版）A. Ne 、Ar、Kr、XeC. B、C、N、O） （ 无机化学例题与习题吉B. Mg 、Ca、Sr、BaD. Cr、Mn、Fe、Co精品文档精品文档16.镧系收缩是下列各对元素中性质最相似的是（）（ 无机化学例题与习题吉大版 ）A .Zr 和 Hf B.Ru 和 RhC .Mn 和 Tc D.Nd 和 Ta17.已知某元素原子的价电子层结构为3d54s2，则该元素在周期表中位置为 （）A.第四周期第UA 族B.第四周期第UB 族C.第四周期第 VUA 族D.第四周期第 VUB 族18. 在下列元素中，电负性大小顺序正确的是（）（ 无机化学例题与习题吉大版）A. F N O

9、B. O CI OC. AsPHD. Cl SAs19. 第二电离能最大的原子应该具有的电子构型是（）A. 1 s22s22p5B.1s22s22p6C.1s22s22p63p1D . 1 s22s22p63s220. 下列各组元素的第一电离能按递增的顺序正确的是（）（ 无机化学例题与习题吉大版 ）A.Na Mg Al B. B C N C.si P As D.He Ne Ar21. 下列元素中第一电子亲和能最大的是（）（ 无机化学例题与习题吉大版）A.O B. F C.s D.Cl22. 下列元素基态原子的第三电离能最大的是（） （ 无机化学例题与习题吉大版）A.C B. B C.Be D.

10、Li23. 某元素基态原子失去三个电子后，角量字数为2 的轨道半充满，其原子序数为（ ）（ 无机化学例题与习题吉大版 ）A.24 B. 25C.26D.2724. 下列元素中，书镧系元素的是（）（ 无机化学例题与习题吉大版 ）A.TaB. TiC.TlD.Tm25. 下列元素中属于放射性元素的是（）（ 无机化学例题与习题吉大版 ）A.TaB. TbC.TcD.Tm二 填空题精品文档精品文档1.4P 亚层中轨道的主量子数为，角量子数为，该亚层的轨道最多可以有 种空间取向，最多可容纳个电子。（无机化学例题与习题吉大版）22 波函数是描述_ 数学函数式，它和 _ 是同义词，的物理意义是_，电子云是_

11、 形象化表示3.周期表中最活泼的金属为 ，最活泼的非金属为 ，原子序数最小的 放射性元素为第 周期元素，其元素符号为 。（无机化学例题与习 题吉大版）4._ 质量数是 56,中子数是 30 的基态原子电子构型 _;质量数为 209,中子数为 126 的基态原子电子构型 _5.第四周期元素中 4P 轨道半充满的是，3d 轨道半充满的是，4s 轨道半充满的是，价电层 s 电子数与 d 电子数相同的是。（无机化学例题与习题吉大版）6._ 原子序数为 24 的原子，其价电子结构是 _。7.元素的性质随着_的递增而呈现周期性的变化，这是原子的 _变化的反映，第四、六周期分别是 _能级组和_能级组。8.在

12、各类原子轨道中，_轨道的钻穿能力最强，由此引起的后果是 _（无机化学例题与习题吉大版）9.第 33 号元素原子的核外电子排布为 _ ，基态时最外层各电子的量子数为： n=; l=;rn=; ms该元糸最高氧化态为 _，在周期表中属 _区元素，它的低价氧化物的化学式为_ ，俗称_。10.镧系元素包括原子序数从至 共 个元素，从 La到 Lu 半径共减 少 ppm，这一事实称为，其结果是。（无机化学例题与习题吉大版）11造成第三过渡元素原子半径和第二过渡元素原子半径相近的原因是.精品文档精品文档12.给出下列元素的原子核外价电子排列方式W ，Nb ，RuRh ，Pd ，Pt。（无机化学例题与习题吉

13、大版）13. 用元素符号填空：最活泼的气态金属元素是 _最活泼的气态非金属元素是最不易吸收电子的元素是 _第四周期的第六个元素电子构型是 _第I电离势能最大的元素是_第I电子亲核势能最大的元素是_第 2、3、4 周期原子中 P 轨道半充满的元素是_3d 半充满和全充满的元素分别是 _ 和_电负性相差最近的元素是_电负性相差最大的元素是_14.根据现代结构理论， 核外电子的运动状态可用来描述，它在习惯上被称为 ；丨丨2表示，它的形象化表示是。（无机化学例题与习题吉大版）15.非放射性元素中，单电子数最多的元素单电子数为，它在周期表中位于 第周期，第 族。（无机化学例题与习题吉大版）三问答题1原子

14、轨道、几率密度和电子云等概念有何联系和区别？2.根据钾、钙的电离势数据，从电子构型说明在化学反应过程中，钾表现+1 价,钙表现+2 价的原因？3写出下列元素的符号、名称、价电子构型和惰性气体在周期表中的分区。（无 机化学例题与习题吉大版）A.第四周期的惰性气体B.第四周期的WB 族元素C. 5p 电子半充满的元素4.K 和 Ca 中的 4s 能量和 3d 能量哪个低？（试用斯莱特经验公式求算E 值）电子排布式应是什么？精品文档精品文档5回答下列问题：写出原子序数为 32 的元素的核外电子排布、元素符号、元素名称以及此元素 在周期表中的位置。试用四个量子数分别表示这个元素原子最外层各价电子的核外

15、运动状态:最外层各价电子nlmms分别画出此元素原子最外层 Px 电子的轨道角度分布图及电子云径向分布图6.符号 d、3dz2和 3d1各代表什么意义?7.原子核外电子的运动有什么特性?8.什么叫屏蔽效应？什么叫钻穿效应？如何解释下列轨道能量的差别？(无机化学例题与习题吉大版)(1) EisE2SvE3SvE4S(2) E3S E3p E3d(3) E4SE4S E3d E4s所以，K 和 Ca 的 4s 能量都比 3d 能量低，它们的电子排布分别为:2 2 6 2 6 2Ca： 1s 2s2p 3s 3p 4s同理，对于基态钙原子:E3d=13.6X(20 -18.00)2=-6.04eVE

16、4s=-13.6X(20 -17.15)2=-6.90eV精品文档精品文档,2小2小6小2c 6,1K: 1s 2s 2p 3S 3p 4s精品文档精品文档5. 答：(1)核外电子排布为：1s22$2p63s23p63d104s24p2;元素符号为：Ge；元素 名称为锗；它属于第四周期WA 族。(2)r/nm6.答：d 是原子轨道的符号，表示 1=2 的电子运动状态。3dz2表示 n=3、1=2、m=0 的电子空间运动状态。它在 z 轴方向上电子云密度最 大。3d1代表第三电子层(n=3)的 d(l=2)原子轨道上有一个电子。该电子处于 n=3、1=2、m=0、土 1 或土 2、m=+1/2

17、或-1/2 的电子运动状态。7.答：原子核外电子的运动具有波粒二象性，不能同时准确测定其位置和速度(即 测不准关系)因而它的运动不遵循经典力学的规律。 没有经典式的轨道，而是服 从量子力学的规律，需要统计规律来描述。8.答：其他电子的屏蔽作用对某个选定电子产生的效果叫做屏蔽效应；由于电子的角量子数 l 不同，其几率的径向分布不同，电子钻到核附近的 几率较大者受到核的吸引作用较大，因而能量不同的现象称为电子的钻穿效应。(1) 当 n 不同，l 相同时，n 越大，电子离核的平均距离越远，所以原子 中其它电子对它的屏蔽作用则较大，即c值越大，能量就越高。故 E1SVE2SVE3SVE4S。(2) 当

18、 n 相同，l 不同时，l 越小，电子的钻穿效应越大，电子钻的越深受核吸引力越强，其它电子对它的屏蔽作用就越小，其能量就越低。故E3sVE3pVE3d。(3) 在多电子原子中电子在 4s 轨道比 3s 轨道钻穿效应大，可以更好地回避其它电子的屏蔽。4s 轨道虽然主量子数比 3d 多 1,但角量子数少 2,其钻穿 效应增大对轨道能量的降低作用超过了主量子数大对轨道能量的升高作用。因此E4SVE3d。9 答：(1)当元素最外层电子数超过 8 时，电子需要填充在最外层的 d 轨道上， 但由于钻穿效应的影响，EnSVE(n-1)d,故填充 d 轨道之前必须先填充更外层的 S 轨道，而填充更外层 s 轨

19、道，则增加了一个新电子层，原来的 d 电子层变成了次 外层，故最外层电nlmms4s24001/2400-1/24p41+1, -1,0+1/2，-1/2410，+1,-1+1/2，-1/2-1 IDr/nmy精品文档精品文档子数不超过 8 个。(2)当次外层电子数要超过 18 时，必须填充 f 轨道，但在多电子原子中，由于EnSVE(n-2)f，在填充 f 轨道前，必须先填充比次外层还多两层的 s 轨道，这样就 又增加了一个新电子层， 原来的次外层变成了倒数第三层。 因此任何原子的次外 层电子数不超过 18 个。(3)各周期所容纳元素的数目，是由相应能级组中原子轨道所能容纳的电子总数决定的。如第一能级组，只有 1s 轨道可容纳 2 个电子，所以第一周期有 2 个 元素，同理，第二、三、四、五、六周期中