高中化學(xué)選修三原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)講義及習(xí)題學(xué)生版

1、第一章原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)一 . 原子結(jié)構(gòu)1、能級與能層2、原子軌道3、原子核外電子排布規(guī)律（1）構(gòu)造原理 ：隨著核電荷數(shù)遞增，大多數(shù)元素的電中性基 態(tài)原子的電子按下圖順序填入核外電子運動軌道（能級），叫做構(gòu)造原理。能級交錯 ：由構(gòu)造原理可知，電子先進入4s 軌道，后進入3d 軌道，這種現(xiàn)象叫能級交錯。（PS：構(gòu)造原理并非 4s 能級比 3d 能級能量低，而是指這樣順序填充電子可以使整個原子的能量最低。）（2）能量最低原理原子的電子排布遵循構(gòu)造原理能使整個原子的能量處于最低狀態(tài)，簡稱能量最低原理。（3）泡利（不相容）原理 ：一個軌道里最多只能容納兩個電子，且電旋方向相反（用“”表示），這個原理稱為泡

2、利原理。（4）洪特規(guī)則 ：當(dāng)電子排布在同一能級的不同軌道（能量相同）時，總是優(yōu)先單獨占據(jù)一個軌道，而且自旋方向相同， 這個規(guī)則叫洪特規(guī)則。 比如，p3 的軌道式為 ，而不是 。洪特規(guī)則特例：當(dāng) p、d 、f 軌道填充的電子數(shù)為全空、半充滿或全充滿時，原子處于較穩(wěn)定的狀態(tài)。即 p0 、 d0、f0、 p3、d5、f7、 p6、 d10、 f14 時，是較穩(wěn)定狀態(tài)。前 36 號元素中，全空狀態(tài)的有4Be 2s22p0、 12Mg 3s23p0、20Ca 4s23d0；半充滿狀態(tài)的有：7N 2s22p3、15P 3s23p3、24Cr 3d5 4s1、25Mn 3d 54s2 、33As 4s2 4

3、p3；全充滿狀態(tài)的有10Ne 2s2 2p6、18Ar 3s23p6、29Cu 3d104s1、30Zn 3d10 4s2、 36Kr 4s2 4p6。4、基態(tài)原子核外電子排布的表示方法（ 1）電子排布式 用數(shù) 字 在能級 符號的 右 上角 表明該能 級上排 布的電 子數(shù)， 這就是 電子排布 式，例 如 K ：1s22s2 2p63s23p64s1。為了避免電子排布式書寫過于繁瑣，把內(nèi)層電子達到稀有氣體元素原子結(jié)構(gòu)的部分以相應(yīng)稀有氣體的元素符號外加方括號表示，例如K：Ar4s1。（ 2）電子排布圖 (軌道表示式 )每個方框或圓圈代表一個原子軌道，每個箭頭代表一個電子。如基態(tài)硫原子的軌道表示式為

4、二、原子結(jié)構(gòu)與元素周期表1、原子的電子構(gòu)型與周期的關(guān)系（1）每周期第一種元素的最外層電子的排布式為外，其余為 ns2np6 。He 核外只有 2 個電子，只有ns1。每周期結(jié)尾元素的最外層電子排布式除 He 為 1s2 1 個 s 軌道，還未出現(xiàn) p 軌道，所以第一周期結(jié)尾元素的電子排布跟其他周期不同。（2）一個能級組最多所容納的電子數(shù)等于一個周期所包含的元素種類。但一個能級組不一定全部是能量相同的能級，而是能量相近的能級。2、元素周期表的分區(qū)分區(qū)元素分布外圍電子排布元素性質(zhì)特點s 區(qū)A 族、A 族及ns12除氫、氦外都是活潑金屬元素；通常是最外層電He 元素子參與反應(yīng)p 區(qū) A A 族、 0

5、ns2np16通常是最外層電子參與反應(yīng)族（除氦外）d 區(qū)B B 族、(n-1)d19ns12d 軌道可以不同程度地參與化學(xué)鍵的形成(除鑭系、錒系外 )ds 區(qū)B 族、 B 族(n-1)d10ns12金屬元素f 區(qū)鑭系、錒系(n-2)f 014(n-1)d 02 ns2鑭系元素化學(xué)性質(zhì)相近、 錒系元素化學(xué)性質(zhì)相近根據(jù)核外電子排布，可確定：分區(qū)各區(qū)元素化學(xué)性質(zhì)及原子最外層電子排布特點若已知元素的外圍電子排布，可直接判斷該元素在周期表中的位置。如：某元素的外圍電子排布為 4s24p4，由此可知，該元素位于 p 區(qū)，為第四周期 A 族元素。即最大能層為其周期數(shù)， 最外層電子數(shù)為其族序數(shù)， 但應(yīng)注意過渡

6、元素 (副族與第族 )的最大能層為其周期數(shù)， 外圍電子數(shù)應(yīng)為其縱列數(shù)而不是其族序數(shù) (鑭系、錒系除外 )。三、元素周期律1、電離能、電負性（ 1）電離能是指氣態(tài)原子或離子失去1 個電子時所需要的最低能量，第一電離能是指電中性基態(tài)原子失去 1 個電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的最低能量。第一電離能數(shù)值越小，原子越容易失去1 個電子。在同一周期的元素中，堿金屬 (或第 A 族 )第一電離能最小，稀有氣體 (或 0 族)第一電離能最大，從左到右總體呈現(xiàn)增大趨勢。同主族元素，從上到下 ，第一電離能逐漸減小。同一原子的第二電離能比第一電離能要大。（2）元素的電負性用來描述不同元素的原子對鍵合電子吸引力的

7、大小。以氟的電負性為4.0 ，鋰的電負性為 1.0 作為相對標(biāo)準(zhǔn) ,得出了各元素的電負性。電負性的大小也可以作為判斷金屬性和非金屬性強弱的尺度，金屬的電負性一般小于1.8，非金屬的電負性一般大于1.8，而位于非金屬三角區(qū)邊界的“類金屬 ”的電負性在 1.8 左右。它們既有金屬性，又有非金屬性。（3）電負性的應(yīng)用判斷元素的金屬性和非金屬性及其強弱金屬的電負性一般小于 1.8 ，非金屬的電負性一般大于 1.8，而位于非金屬三角區(qū)邊界的 “類金屬” (如鍺、銻等 )的電負性則在 1.8 左右，它們既有金屬性，又有非金屬性。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

8、。同周期自左到右，電負性逐漸增大，同主族自上而下，電負性逐漸減小。2、原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)的遞變規(guī)律性質(zhì)同周期（從左往右）同主族（自上而下）（ 1）能層數(shù)（電子層數(shù)）相同從 1 遞增到 6（或 7）（ 2）最外層電子數(shù)從 1 遞增到 8（第一周期例外）相同（ 3）原子半徑減小增大（ 4）金屬性（原子失電子能力）減弱增強（ 5）非金屬性（原子得電子能力）增強減弱（ 6）電負性增強減弱（ 7）第一電離能增大的趨勢減?。?8）單質(zhì)還原性減弱增強（ 9）單質(zhì)氧化性增強減弱（ 10）最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸堿性堿性減弱，酸性增強堿性增強、酸性減弱（ 11）非金屬形成氣態(tài)氫化物的難易程度由難到易由易到難（

9、 12）氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性增強減弱（ 13）主要化合價最高正價從 +1 遞增到 +7（O、F相同除外），最低負價從-4 遞增到 -1（ 14）離子半徑r（陰離子）減小，r（陽離子）增大減小。 r( 陰)r(陽 )3、對角線規(guī)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(zhì)是相似的，如第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)考查點一能層、能級、構(gòu)造原理1下列說法中正確的是()。A 同一原子中， 1s、2s、3s 電子的能量逐漸減小B同一原子中，2p、3p、4p 能級的軌道數(shù)依次增多C能量高的電子在離核近的區(qū)域運動，能量低的電子在離核遠的區(qū)域運動D各能層含有的能級數(shù)為n(n 為能層序數(shù) )2下列說法中正確的是()

10、。A 1s22s12p1 表示的是激發(fā)態(tài)原子的電子排布B 3p2 表示 3p 能級有兩個軌道C同一原子中，3d 軌道的能量小于4s 軌道的能量D同一原子中， 2p、3p、 4p 電子的能量逐漸減小3比較下列多電子原子的能級的能量高低(1)2s_3s(2)2s_3d(3)3p_3s(4)4f_6f考查點二核外電子排布規(guī)律4主族元素原子失去最外層電子形成陽離子，主族元素的原子得到電子填充在最外層形成陰離子。下列各原子或離子的電子排布式錯誤的是()。A Ca2 ：1s22s22p63s23p6B O2 ： 1s22s22p4C Cl ： 1s22s22p63s23p6D Ar ：1s22s22p63

11、s2 3p65鐵是常見金屬，它在元素周期表中位于第四周期族，原子序數(shù)為26，則Fe2 的結(jié)構(gòu)示意圖為()。A.B.C.D.6寫出具有下列電子排布的原子的核電荷數(shù)、名稱、元素符號及元素周期表中的位置。(1)1s2 2s22p63s23p4；(2)1s2 2s22p63s23p63d104s24p6 5s2；(3)1s2 2s22p63s23p63d104s24p6 4d105s25p66s1考查點三原子光譜、電子云與原子軌道7以下電子排布式是基態(tài)原子的電子排布的是()。 1s12s1 1s22s12p11s22s22p63s2 1s22s22p63s23p1A BCD8下列有關(guān)電子云和原子軌道的

12、說法中正確的是()。A 原子核外的電子像云霧一樣籠罩在原子核周圍，故稱電子云B s 能級原子軌道呈球形，處于該軌道上的電子只能在球殼內(nèi)運動C p 能級原子軌道呈啞鈴狀，隨著能層的增加，p 能級原子軌道也在增多D p 能級原子軌道與s 能級原子軌道的平均半徑都隨能層序數(shù)的增大而增大9X 元素原子的最外層電子排布式為nn 1ns np，試回答下列問題：(1)電子排布式中的 n _；原子中能量最高的是_電子，其電子云在空間有 _方向，呈現(xiàn) _形。(2)X 元素的名稱是 _；它的氫化物的電子式是_?？疾辄c四綜合應(yīng)用10短周期的三種主族元素A 、B、 C，原子序數(shù)依次減小。A 元素的2p 能級上有 3

13、個未成對電子； B 元素原子的最外電子層上的電子數(shù)是其電子層數(shù)的2 倍； A、B、C三原子的核外電子層數(shù)之和是5。請回答：(1)三種元素的元素符號分別為：A_， B_，C_。(2)A 與 C 形成的化合物的分子式是_，寫出該化合物與 A 的最高價氧化物對應(yīng)水化物發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式_。11有 A 、B、C、D、E 5 種元素，它們的核電荷數(shù)依次增大，且都小于20。其中 A 為非金屬元素， A 和 E 屬同一族，它們原子的最外層電子排布式為ns1。B 和 D 也屬同一族，它們原子最外層的p 能級電子數(shù)是s 能級電子數(shù)的兩倍，C 原子最外層上電子數(shù)等于 D 原子最外層上電子數(shù)的一半。請回答下列問題

14、：(1)A 是_， B 是 _，C 是 _，D 是 _，E 是 _。(2)由這5 種元素組成的一種化合物是( 寫化學(xué)式)_。寫出該物質(zhì)的一種主要用途：_。(3)寫出C 元素基態(tài)原子的電子排布式：_。(4)用電子排布圖表示D 元素原子的最外層電子排布：_。12. 已知X 、Y和Z 三種元素的原子序數(shù)之和等于42。 X元素原子的4p 軌道上有3 個未成對電子，Y 元素原子的最外層2p 軌道上有2 個未成對電子。X 跟Y可形成化合物 X 23Y ，Z 元素可以形成負一價離子。請回答下列問題：（1） X 元素原子基態(tài)時的電子排布式為，該元素的符號是。（2） Y 元素原子的價層電子的電子排布圖為，該元素

15、的名稱是。（3）已知化合物 X 2 3在稀硫酸溶液中可被金屬鋅還原為342YXZ ，產(chǎn)物還有ZnSO和 H O，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是_。第二節(jié)原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)考查點一原子結(jié)構(gòu)與元素周期表1元素周期表中，非金屬元素存在的區(qū)域為()。A 只有 s 區(qū)C s 區(qū)、 d 區(qū)和ds 區(qū)B只有 pD s 區(qū)和區(qū)p 區(qū)2閃爍著銀白色光澤的金屬鈦( 22Ti) 因具有密度小、 強度大、 無磁性等優(yōu)良的機械性能，被廣泛的應(yīng)用于軍事、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，號稱“崛起的第三金屬”。已知鈦有48Ti 、49Ti 、50Ti等同位素，下列關(guān)于金屬鈦的敘述中不正確的是() 。A 上述鈦原子中，中子數(shù)不可能為22B鈦元素在周期表

16、中處于第四周期C鈦的不同同位素在周期表中處于不同的位置D鈦元素是d 區(qū)的過渡元素考查點二元素周期律的應(yīng)用3下列各組元素性質(zhì)的遞變情況錯誤的是()。A Li 、Be、 B原子的最外層電子數(shù)依次增多B P、 S、Cl元素的最高化合價依次升高C N、O、 F 電負性依次增大D Na、 K 、Rb 第一電離能逐漸增大4下列敘述中正確的是()。A 同一周期中，A 族元素的原子半徑最大B A 族元素的原子，其半徑越大，越容易得到電子C室溫時， 0 族元素的單質(zhì)都是氣體D同一周期中，堿金屬元素的第一電離能最大5下列各元素，最易形成離子化合物的組合是()。第三周期第一電離能最小的元素外圍電子構(gòu)型為2s22p6

17、 的原子 2p能級為半滿的元素電負性最大的元素A BCD6現(xiàn)有四種元素的基態(tài)原子的電子排布式如下： 1s22s22p6 3s23p4 1s22s22p63s23p3 1s22s22p3 1s22s22p5則下列有關(guān)比較中正確的是() 。A 第一電離能： B原子半徑： C電負性： D最高正化合價： 考查點三微粒半徑大小比較7A n 、B(n1) 、 Cn、 D(n 1) 有相同的電子層結(jié)構(gòu)，則原子半徑由大到小的順序是A CDBAB ABCDC DCABD ABDC8a、b、c、d 是四種短周期元素。a、b、d 同周期， c、 d 同主族。 a 的原子結(jié)構(gòu)示意圖為， b 與c 形成的化合物的電子式

18、為。下列說法正確的是()。A 原子半徑： acdbB電負性： abdcC原子序數(shù)： dacbD最高價含氧酸的酸性：cda考查點四綜合應(yīng)用9如圖所示為元素周期表的大致框架(1) 在如圖所示元素周期表中畫出金屬元素與非金屬元素的分界線(2) 鑒于 NaH 的存在，有人建議可把氫元素歸到A 族。但根據(jù)氫元素最高正化合價與最低負化合價的絕對值相等，可把氫元素歸到元素周期表中的_族。(3) 現(xiàn)有甲、乙兩種元素， 甲元素原子核外 3p 能級上有 5 個電子， 乙元素的焰色反應(yīng)呈黃色。在如圖所示的元素周期表中，將甲、乙兩元素的元素符號填在甲、乙兩元素在元素周期表中的相應(yīng)位置。甲元素與硫元素相比較， 非金屬性較強的是 _(填名稱 )，寫出可以驗證該結(jié)論的一個化學(xué)方程式： _。(4)2008 年 8 月 2 日， CCTV 1焦點訪談欄目中報道了“鉈中毒事件”，鉈再次成為公眾關(guān)注的焦點。鉈的相關(guān)信息如右圖卡片中所示。下列敘述不正確的是()。81Tl鉈204.46s26p1A 鉈在元素周期表中的位置是第六周期A 族B鉈原子的中子數(shù)為20481 123C 6s26p1 表示鉈原子有6 個電子層，最外電子層中有3 個電子D鉈的金屬性比鋁的強E鉈元素是p 區(qū)元素10第三周期元素X 、Y 、 Z 的各級電離能數(shù)據(jù)如下表：I /(kJ mol 1)I 1I 2I3I4X7381 4517 7331