选修三第一节原子结构与性质

1、考纲定标考纲定标1.了解原子核外电子的能级分布，能用电子排布式表示常见了解原子核外电子的能级分布，能用电子排布式表示常见 元素元素(136号号)原子核外电子排布。了解原子核外电子的原子核外电子排布。了解原子核外电子的 运动状态运动状态2.了解元素电离能的含义，并能用以说明元素的某些性质了解元素电离能的含义，并能用以说明元素的某些性质3.了解原子核外电子在一定条件下会发生跃迁，了解其简单了解原子核外电子在一定条件下会发生跃迁，了解其简单 应用应用4.了解电负性的概念，知道元素的性质与电负性的关系了解电负性的概念，知道元素的性质与电负性的关系热点定位热点定位1.核外电子排布式、价层电子排布式的书写

2、核外电子排布式、价层电子排布式的书写2.比较元素第一电离能的大小，根据元素的第一电离能推比较元素第一电离能的大小，根据元素的第一电离能推 断原子结构断原子结构3.元素电负性大小的比较和元素性质的关系元素电负性大小的比较和元素性质的关系4.根据原子结构考查元素的推断根据原子结构考查元素的推断选修3第一节析考点提能力1 1能层与能级能层与能级能层能层(n) 一一二二三三四四五五符号符号KLMNO能级能级1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d4f5s 最多最多容纳容纳电子电子数数22626102610 142 2818322n22.2.原子轨道原子轨道3原子核外电子排布规律原子核外电子

3、排布规律(1)能量最低原理：原子的核外电子排布遵循构造原理，使能量最低原理：原子的核外电子排布遵循构造原理，使 整个原子的能量处于最低状态。整个原子的能量处于最低状态。(2)泡利原理：泡利原理：1个原子轨道里最多容纳个原子轨道里最多容纳2个电子，且它们的个电子，且它们的 自旋状态相反。自旋状态相反。(3)洪特规则：电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原洪特规则：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，且自旋状态相子中的电子总是优先单独占据一个轨道，且自旋状态相 同。同。(4)(4)构造原理示意图：构造原理示意图：4基态原子核外电子排布的表示方法基态原子核外电

4、子排布的表示方法特别提醒特别提醒 出现出现d轨道时，虽然电子排布按轨道时，虽然电子排布按ns、(n1)d、np的的顺序填充，但书写电子式时，仍把顺序填充，但书写电子式时，仍把(n1)d放在放在ns前。前。 如如Cr：1s22s22p63s23p63d54s1正确，正确， Cr：1s22s22p63s23p64s13d5错误。错误。例例1A、B、C、D、E代表代表5种元素。请填空：种元素。请填空：(1)A元素基态原子的最外层有元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有个未成对电子，次外层有2个电子，其元素符号为个电子，其元素符号为_；(2)B元素的负一价离子和元素的负一价离子和C元素的正一价

5、离子的电子层结构元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同，都与氩相同，B的元素符号为的元素符号为_，C的元素符号为的元素符号为_；(3)D元素的正三价离子的元素的正三价离子的3d能级为半充满，能级为半充满，D的元素符号为的元素符号为_，其基态原子的电子排布式为，其基态原子的电子排布式为_；(4)E元素基态原子的元素基态原子的M层全充满，层全充满，N层没有成对电子，只有一层没有成对电子，只有一个未成对电子，个未成对电子，E的元素符号为的元素符号为_，其基态原子的电子，其基态原子的电子排布式为排布式为_。解析解析本题考查原子的核外电子排布。本题考查原子的核外电子排布。(1)A元素基态原子的电子排布图

6、由题意可写成：元素基态原子的电子排布图由题意可写成：可见该元素核外有可见该元素核外有7个电子，为氮元素，其元素符号为个电子，为氮元素，其元素符号为N。(2)B、C的电子层结构都与的电子层结构都与Ar相同，即核外都有相同，即核外都有18个电子，个电子，则则B为为17号元素号元素Cl，C为为19号元素号元素K。(3)D元素原子失去元素原子失去2个个4s电子和电子和1个个3d电子后变成电子后变成3价离子，价离子，其原子的核外电子排布式为其原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2即即26号元素号元素Fe。(4)根据题意要求，首先写出电子排布式：根据题意要求，首先写出电子排布式：

7、1s22s22p63s23p63d104s1，该元素为，该元素为29号元素号元素Cu。答案答案(1)N(2)ClK(3)Fe1s22s22p63s23p63d64s2或或Ar3d64s2(4)Cu1s22s22p63s23p63d104s1或或Ar3d104s1解析：解析：A中中1s2结构的原子为结构的原子为He,1s22s2结构的原子为结构的原子为Be，两者，两者性质不相似；性质不相似；B项项X原子为原子为Mg，Y原子原子N层上有层上有2个电子的有个电子的有多种，如第多种，如第4周期中周期中Ca、Fe等都符合，化学性质不一定相似；等都符合，化学性质不一定相似；C项均为项均为A族元素，同主族元

8、素，化学性质一定相似；族元素，同主族元素，化学性质一定相似；D项最外层只有项最外层只有1个电子的第个电子的第A族元素可以，过渡元素中也族元素可以，过渡元素中也有很多最外层只有有很多最外层只有1个电子的，故性质不一定相似。个电子的，故性质不一定相似。答案：答案：C解析：解析：A项，关键在于熟记构造原理，各能级能量的大小顺序项，关键在于熟记构造原理，各能级能量的大小顺序为为1s2s2p3s3p4s3d4p5sns电子的能量一定高于电子的能量一定高于(n1)p电子电子的能量；的能量；B项，对于项，对于C原子来说，原子来说，2p能级有能级有3个能量相同的原子个能量相同的原子轨道，最后轨道，最后2个电子

9、应该以自旋状态相同的方式分布在两个不个电子应该以自旋状态相同的方式分布在两个不同的同的2p轨道上，违反了洪特规则；轨道上，违反了洪特规则；C项，根据轨道能量高低顺项，根据轨道能量高低顺序可知序可知E4sE3d，对于，对于21Sc来说，最后来说，最后3个电子应先排满个电子应先排满4s轨道，轨道，再排再排3d轨道，应为轨道，应为1s22s22p63s23p63d14s2，故违反了能量最低，故违反了能量最低原理；原理；D项，对于项，对于22Ti来说，来说，3p能级共有能级共有3个轨道，最多可以排个轨道，最多可以排6个电子，如果排个电子，如果排10个电子，则违反了泡利原理。个电子，则违反了泡利原理。答

10、案：答案：A1元素周期表中每周期所含元素种数元素周期表中每周期所含元素种数周期周期元素种数元素种数各周期增加的能级各周期增加的能级电子最大容量电子最大容量一一21s2二二82s2p8三三83s3p8四四184s3d4p18五五185s4d5p18六六326s5d6p32七七32(未完未完)7s6d(未完未完)未满未满2周期表的分区与原子的价电子排布的关系周期表的分区与原子的价电子排布的关系分区分区元素分布元素分布外围电子排布外围电子排布s区区A族、族、A族族ns12p区区A族族A族、族、0族族ns2np16(He除外除外)d区区B族族B族、族、族族(n1)d19ns12(除钯外除钯外)ds区区

11、B族、族、B族族(n1)d10ns12f区区镧系、锕系镧系、锕系(n2)f014(n1)d02ns2例例2已知元素周期表中共有已知元素周期表中共有18个纵行，下图中实线表示元个纵行，下图中实线表示元素周期表的边界。按电子排布，可把周期表里的元素划分为素周期表的边界。按电子排布，可把周期表里的元素划分为几个区，几个区，s区、区、p区、区、d区、区、ds区等，除区等，除ds区外，区的名称来自区外，区的名称来自按构造原理最后填入的电子的能级符号。按构造原理最后填入的电子的能级符号。(1)请在图中用实线画出请在图中用实线画出s、p、d、ds区的边界线，并分别用区的边界线，并分别用 阴影阴影 表示表示d

12、区和区和ds区。区。(2)有同学受这种划分的启发，认为有同学受这种划分的启发，认为d区内区内6、7纵行的部分元纵行的部分元素可以排在另一区，你认为应排在素可以排在另一区，你认为应排在_区。区。(3)请在元素周期表中用元素符号标出请在元素周期表中用元素符号标出4s能级半充满的元素。能级半充满的元素。(4)请利用电子排布的相关知识解释请利用电子排布的相关知识解释Fe3比比Fe2稳定的原因：稳定的原因：_。(5)随着科学技术的发展，不断有新的元素被发现。若把第随着科学技术的发展，不断有新的元素被发现。若把第七周期排满，则该周期共有七周期排满，则该周期共有_种元素。某同学受镧种元素。某同学受镧系、锕系

13、元素排列方式的启发，将元素周期表设计成下列系、锕系元素排列方式的启发，将元素周期表设计成下列更简明的形式，把更简明的形式，把118种元素全部排列在内，表中除种元素全部排列在内，表中除A、B、C、D外每个位置只表示一种元素。外每个位置只表示一种元素。则该表中的则该表中的A位置包含位置包含_(填数字填数字)种元素。种元素。C位置中位置中的元素是否全部是金属元素的元素是否全部是金属元素_(选填选填“是是”或或“否否”)。解析解析本题主要考查原子结构与元素周期表的关系。本题主要考查原子结构与元素周期表的关系。(1)第第1、2纵行为纵行为s区，第区，第310纵行为纵行为d区，第区，第11、12纵行为纵行

14、为ds区，第区，第1318纵行为纵行为p区。区。(2)第第6纵行的纵行的Cr排外电子排布为排外电子排布为3d54s1，第，第7纵行的纵行的Mn排外电排外电子排布为子排布为3d54s2，可以认为先填了，可以认为先填了3d能级再填能级再填4s能级，所以可能级，所以可以排在以排在ds区。区。(3)4s半充满的元素为半充满的元素为K、Cr和和Cu。 (4)Fe3的价电子排布为的价电子排布为3d5，轨道处于半充满，结构更稳定。，轨道处于半充满，结构更稳定。 (5)根据各周期的元素种数规律，第六和第七周期都为根据各周期的元素种数规律，第六和第七周期都为32种元种元 素。素。A位于第四周期，共有位于第四周期

15、，共有18种元素，因此种元素，因此A内应有内应有11种元素，种元素， C位于第六周期，第六周期除去位于第六周期，第六周期除去At和和Rn外均为金属元素。外均为金属元素。答案答案(1)如图：如图：(2)ds(3)见上表见上表(4)Fe的价电子排布式为的价电子排布式为3d64s2，Fe2的价电子排布式为的价电子排布式为3d6，Fe3的价电子排布式为的价电子排布式为3d5，依据，依据“能量相同的轨道处于全空、能量相同的轨道处于全空、全充满和半充满时能量最低全充满和半充满时能量最低”的原则，的原则，3d5处于半充满状态，处于半充满状态，结构更稳定，故结构更稳定，故Fe3比比Fe2稳定稳定(5)3211

16、是是3元素周期表可以划分为元素周期表可以划分为5个区，下列有关说法正确的是个区，下列有关说法正确的是()As区全部是金属元素区全部是金属元素Bp区全部是非金属元素区全部是非金属元素Cd区内元素原子的价电子排布必为区内元素原子的价电子排布必为(n1)d110ns2D除除ds区外，以最后填入电子的轨道能级符号作为区的符号区外，以最后填入电子的轨道能级符号作为区的符号解析：解析：A项，项，H为非金属，为非金属，B项，项，p区左下角元素为金属，区左下角元素为金属，C项，项，d区内区内Cr为为3d54s1。答案：答案：D4如图为一张没有填写内容的元素周期表。如图为一张没有填写内容的元素周期表。(1)已知

17、已知A、B、C、D、E、F六种短周期元素的原子半径和某六种短周期元素的原子半径和某 些化合价如下表所示：些化合价如下表所示：元素元素ABCDEF化合价化合价25、34、46、221原子半原子半径径/nm0.0740.0750.0770.1020.160 0.186试将试将B、E两种元素的元素符号填入上图所示周期表中的两种元素的元素符号填入上图所示周期表中的相应位置。相应位置。(2)写出基态写出基态G原子的电子排布式：原子的电子排布式：_。(3)图中阴影部分所示区域的元素称为图中阴影部分所示区域的元素称为_元素，下元素，下列元素属于该区域的是列元素属于该区域的是_。ABaBFeCBr DRb(4

18、)A、B、C三种元素原子的电离能大小为三种元素原子的电离能大小为_(填元填元素符号素符号)。解析：解析：(1)根据原子半径及化合价可以推知根据原子半径及化合价可以推知B、E分别为氮、镁。分别为氮、镁。(2)根据根据G在元素周期表中的位置可推断在元素周期表中的位置可推断G为铜元素。为铜元素。(3)阴影部分的元素属于过渡金属元素。阴影部分的元素属于过渡金属元素。(4)N的的L能层能层P能级为半充满状态，较稳定，故电离能级为半充满状态，较稳定，故电离能比能比O的大。的大。答案：答案：(1)(2)1s22s22p63s23p63d104s1(3)过渡金属过渡金属B(4)NOC1 1微粒半径微粒半径(1

19、)(1)微粒半径比较：微粒半径比较：在中学要求的范围内可按在中学要求的范围内可按“三看三看”规律来比较微粒半径的规律来比较微粒半径的大小。大小。“一看一看”电子层数：当电子层数不同时，电子层数越多，电子层数：当电子层数不同时，电子层数越多，半径越大。半径越大。“二看二看”核电荷数：当电子层数相同时，核电荷数越大，核电荷数：当电子层数相同时，核电荷数越大，半径越小。半径越小。“三看三看”核外电子数：当电子层数和核电荷数均相同时，核外电子数：当电子层数和核电荷数均相同时，核外电子数越多，半径越大。核外电子数越多，半径越大。(2)判断微粒半径大小的规律：判断微粒半径大小的规律：同周期从左到右，原子半

20、径依次减小同周期从左到右，原子半径依次减小(稀有气体元素除外稀有气体元素除外)。同主族从上到下，原子或同价态离子半径均增大。同主族从上到下，原子或同价态离子半径均增大。阳离子半径小于对应的原子半径，阴离子半径大于对应的阳离子半径小于对应的原子半径，阴离子半径大于对应的原子半径，如原子半径，如r(Na)r(Na)，r(S)r(Cl)r(K)r(Ca2)。不同价态的同种元素的离子，核外电子数多的半径大，如不同价态的同种元素的离子，核外电子数多的半径大，如 r(Fe2)r(Fe3)，r(Cu)r(Cu2)。2电离能、电负性电离能、电负性(1)第一电离能：气态电中性基态原子失去第一电离能：气态电中性基

21、态原子失去1个电子转化个电子转化 为气态基态正离子所需要的最低能量。为气态基态正离子所需要的最低能量。电离能是衡量气态原子失去电子难易程度的物理电离能是衡量气态原子失去电子难易程度的物理量，元素的电离能越小，表示气态时越容易失电子，量，元素的电离能越小，表示气态时越容易失电子，还原性越强。还原性越强。镁和铝相比，镁第一电离能大，磷与硫相比，磷镁和铝相比，镁第一电离能大，磷与硫相比，磷第一电离能大。第一电离能大。(2)电负性：用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的电负性：用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的 大小。大小。电负性越大，非金属性越强，反之越弱。电负性越大，非金属性越强，反之越弱

22、。电负性大的元素集中在元素周期表的右上角，电负性电负性大的元素集中在元素周期表的右上角，电负性小的元素位于元素周期表的左下角。小的元素位于元素周期表的左下角。电负性最大的元素是氟，电负性最小的元素是铯。短电负性最大的元素是氟，电负性最小的元素是铯。短周期元素中电负性最小的是钠。周期元素中电负性最小的是钠。金属的电负性一般小于金属的电负性一般小于1.8，非金属的电负性一般大于，非金属的电负性一般大于1.8。而位于非金属三角区边界的而位于非金属三角区边界的“类金属类金属”的电负性则在的电负性则在1.8左左右，它们既有金属性，又有非金属性。右，它们既有金属性，又有非金属性。用电负性判断化学键的类型：

23、用电负性判断化学键的类型： 一般认为：如果两个成键元素原子间的电负性差值大于一般认为：如果两个成键元素原子间的电负性差值大于1.7， 它们之间通常形成离子键；如果两个成键元素原子间的电它们之间通常形成离子键；如果两个成键元素原子间的电 负性差值小于负性差值小于1.7，它们之间通常形成共价键。，它们之间通常形成共价键。3 3性质递变规律性质递变规律项目项目同周期同周期(从左从左右右)同主族同主族(从上从上下下)原子核外电原子核外电子排布子排布电子层数相同，最外层电子层数相同，最外层电子数逐渐增多，电子数逐渐增多，18(第一周期第一周期12)最外层电子数相同，最外层电子数相同，电子层数递增电子层数

24、递增原子半径原子半径逐渐减小逐渐减小(0族除外族除外)逐渐增大逐渐增大元素主要化元素主要化合价合价最高正价由最高正价由17，最低负价由最低负价由41最高正价主族序最高正价主族序数，非金属最低负数，非金属最低负价主族序数价主族序数8项目项目同周期同周期(从左从左右右)同主族同主族(从上从上下下)原子得、失电子能原子得、失电子能力力得电子能力逐渐增得电子能力逐渐增强失电子能力逐渐强失电子能力逐渐减弱减弱得电子能力逐渐减得电子能力逐渐减弱失电子能力逐渐弱失电子能力逐渐增强增强元素的第一电离能元素的第一电离能呈增大的趋势呈增大的趋势逐渐减小逐渐减小元素的电负性元素的电负性逐渐增大逐渐增大逐渐减小逐渐减

25、小元素金属性、非金元素金属性、非金属性属性金属性逐渐减弱非金属性逐渐减弱非金属性逐渐增强金属性逐渐增强金属性逐渐增强非金属性逐渐增强非金属性逐渐减弱金属性逐渐减弱4对角线规则对角线规则 在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素的有在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素的有些性质是相似的，如些性质是相似的，如 。 例例3根据信息回答下列问题：根据信息回答下列问题：A第一电离能第一电离能I1是指气态原子是指气态原子X(g)处于基态时，失去一个处于基态时，失去一个电子成为气态阳离子电子成为气态阳离子X(g)所需的能量。下图是部分元素原所需的能量。下图是部分元素原子的第一电离能子的第一电

26、离能I1随原子序数变化的曲线图随原子序数变化的曲线图(其中其中12号至号至17号元素的有关数据缺失号元素的有关数据缺失)。B不同元素的原子在分子内吸引电子的能力大小可用数不同元素的原子在分子内吸引电子的能力大小可用数值表示，该数值称为电负性。一般认为：如果两个成键原值表示，该数值称为电负性。一般认为：如果两个成键原子间的电负性差值大于子间的电负性差值大于1.7，原子之间通常形成离子键；如，原子之间通常形成离子键；如果两个成键原子间的电负性差值小于果两个成键原子间的电负性差值小于1.7，通常形成共价键。，通常形成共价键。下表是某些元素的电负性值：下表是某些元素的电负性值：元素元素符号符号LiBe

27、BCOFNaAlSiPSCl电负电负性值性值0.981.572.042.553.443.980.931.611.902.192.583.16(1)认真分析认真分析A图中同周期元素第一电离能的变化规律，推断图中同周期元素第一电离能的变化规律，推断NaAr元素中，元素中，Al的第一电离能的大小范围为的第一电离能的大小范围为_Al_(填元素符号填元素符号)；(2)从从A图分析可知，同一主族元素原子的第一电离能图分析可知，同一主族元素原子的第一电离能I1变化变化规律是规律是_；(3)A图中第一电离能最小的元素在周期表中的位置是第图中第一电离能最小的元素在周期表中的位置是第_周期周期_族；族；(4)根据

28、对角线规则，根据对角线规则，Be、Al元素最高价氧化物对应水化物的元素最高价氧化物对应水化物的性质相似，它们都具有性质相似，它们都具有_性，其中性，其中Be(OH)2显示这种性显示这种性质的离子方程式是：质的离子方程式是：_，_。(5)通过分析电负性值变化规律，确定通过分析电负性值变化规律，确定Mg元素电负性值的最小元素电负性值的最小范围范围_；(6)请归纳元素的电负性和金属、非金属的关系是请归纳元素的电负性和金属、非金属的关系是_；(7)从电负性角度，判断从电负性角度，判断AlCl3是离子化合物还是共价化合物？是离子化合物还是共价化合物？请说出理由请说出理由(即写出判断的方法和结论即写出判断

29、的方法和结论)，请设计一个实验方案，请设计一个实验方案证明上述所得到的结论。证明上述所得到的结论。解析解析(1)由信息所给的图可以看出，同周期的由信息所给的图可以看出，同周期的A族元素族元素的第一电离能最小，而的第一电离能最小，而A族元素中第一电离能小于族元素中第一电离能小于A族元族元素中第一电离能，故素中第一电离能，故NaAlMg。(2)从图中可看出同主族元素第一电离能从上到下逐渐减小。从图中可看出同主族元素第一电离能从上到下逐渐减小。(3)根据第一电离能的递变规律可以看出，图中所给元素中根据第一电离能的递变规律可以看出，图中所给元素中Rb的第一电离能最小，其位置为第五周期第的第一电离能最小

30、，其位置为第五周期第A族。族。(4)根据对角线规则，根据对角线规则，Al(OH3)与与Be(OH)2性质相似，性质相似，Be(OH)2应具有两性，根据应具有两性，根据Al(OH)3NaOH=NaAlO22H2O，Al(OH)33HCl=AlCl33H2O可以类似的写出可以类似的写出Be(OH)2与与酸或碱反应的离子方程式。酸或碱反应的离子方程式。(5)根据电负性的递变规律：同周期从左到右电负性逐渐增大，根据电负性的递变规律：同周期从左到右电负性逐渐增大，同主族从上到下电负性逐渐减小，可知，在同周期中电负性同主族从上到下电负性逐渐减小，可知，在同周期中电负性 NaMgMgCa，最小范围应为，最小范围应为0.931.57。(6)因电负性可以用来衡量原子吸引电子能力大小，所以，电因电负性可以用来衡量原子吸引电子能力大小，所以，电负性越大，原子吸引电子能力越强，非金属性越强，反之金负性越大，原子吸引电子能力越强，非金属性越强，反之金属性越强。属性越强。(7)AlCl3中中Al与与Cl的电负性差值为的电负性差值为1