高中化學選修三第一章原子結構與性質講義及習題.學生版

1、第一章 原子結構與性質一.原子結構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），叫做構造原理。能級交錯：由構造原理可知，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），這個原理稱為泡利原理。（4）洪特規(guī)則

2、：當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 3d54s1、25Mn 3d54s2、33As 4s24p3；全充滿狀態(tài)的有10Ne 2s22p6、18Ar 3s23p6、2

3、9Cu 3d104s1、30Zn 3d104s2、36Kr 4s24p6。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：1s22s22p63s23p64s1。為了避免電子排布式書寫過于繁瑣，把內層電子達到稀有氣體元素原子結構的部分以相應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二、原子結構與元素周期表1、原子的電子構型與周期的關系（1）每周期第一種元素的最外層電子的排布式為ns1。每周期結尾元素

4、的最外層電子排布式除He為1s2外，其余為ns2np6。He核外只有2個電子，只有1個s軌道，還未出現(xiàn)p軌道，所以第一周期結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特點s區(qū)A族、A族及He元素ns12除氫、氦外都是活潑金屬元素；通常是最外層電子參與反應p區(qū)AA族、0族（除氦外）ns2np16通常是最外層電子參與反應d區(qū)BB族、(除鑭系、錒系外)(n-1)d19ns12d軌道可以不同程度地參與化學鍵的形成ds區(qū)B族、B族(n-1)

5、d10ns12金屬元素f區(qū)鑭系、錒系(n-2)f014(n-1)d02 ns2鑭系元素化學性質相近、錒系元素化學性質相近根據核外電子排布，可確定：分區(qū)各區(qū)元素化學性質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)，但應注意過渡元素(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

6、中性基態(tài)原子失去1個電子轉化為氣態(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大小。以氟的電負性為4.0，鋰的電負性為1.0作為相對標準,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.

7、8左右。它們既有金屬性，又有非金屬性。（3）電負性的應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。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、原子結構與元素性質的遞變規(guī)律性質同周期（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（

8、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小（8）單質還原性減弱增強（9）單質氧化性增強減弱（10）最高價氧化物對應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（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除外），最低負價從-4遞增到-1相同（14）離子半徑r（陰離子）減小，r（陽離子）減小。r(陰)>r(陽)增大 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是相似的，如第一節(jié) 原子結構考查點一能

9、層、能級、構造原理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()。A1s22s12p1表示的是激發(fā)態(tài)原子的電子排布B3p2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

10、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()。ACa2：1s22s22p63s23p6 BO2：1s22s22p4CCl：1s22s22p63s23p6 DAr：1s22s22p63s23p65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的結構示意圖為 ()。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)1s22s22p63s23p4；(2)1s22s22p63s23p63d104s24p65s2；(3)1s22s22p63s23p63d104s24p64d

11、105s25p66s1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()。1s12s11s22s12p11s22s22p63s2 1s22s22p63s23p1A B C D8下列有關電子云和原子軌道的說法中正確的是()。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Bs能級原子軌道呈球形，處于該軌道上的電子只能在球殼內運動Cp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Dp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nsnnpn1，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

12、_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_。考查點四綜合應用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水化物發(fā)生反應的化學方程式_。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

13、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：(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(寫化學式)_。寫出該物質的一種主要用途：_。(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X2Y3，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

14、，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，該元素的名稱是。（3）已知化合物X2Y3在稀硫酸溶液中可被金屬鋅還原為XZ3，產物還有ZnSO4和H2O，該反應的化學方程式是_。第二節(jié) 原子結構與元素的性質考查點一原子結構與元素周期表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) B只有p區(qū)Cs區(qū)、d區(qū)和ds區(qū) Ds區(qū)和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，被廣泛的應用于軍事、醫(yī)學等領域，號稱“崛起的第三金屬”。已知鈦有48Ti、49Ti、50Ti等同位素，下列關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

15、22B鈦元素在周期表中處于第四周期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用3下列各組元素性質的遞變情況錯誤的是()。ALi、Be、B原子的最外層電子數(shù)依次增多BP、S、Cl元素的最高化合價依次升高CN、O、F電負性依次增大DNa、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BA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型為2s22p6的原子2p能級為

16、半滿的元素電負性最大的元素A B C D6現(xiàn)有四種元素的基態(tài)原子的電子排布式如下：1s22s22p63s23p41s22s22p63s23p31s22s22p31s22s22p5則下列有關比較中正確的是()。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7An、B(n1)、Cn、D(n1)有相同的電子層結構，則原子半徑由大到小的順序是AC>D>B>A BA>B>C>DCD>C>A>B DA>B>D>C8a、

17、b、c、d是四種短周期元素。a、b、d同周期，c、d同主族。a的原子結構示意圖為，b與c形成的化合物的電子式為。下列說法正確的是()。A原子半徑：a>c>d>bB電負性：a>b>d>cC原子序數(shù)：d>a>c>bD最高價含氧酸的酸性：c>d>a考查點四綜合應用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

18、級上有5個電子，乙元素的焰色反應呈黃色。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)，寫出可以驗證該結論的一個化學方程式：_。(4)2008年8月2日，CCTV1焦點訪談欄目中報道了“鉈中毒事件”，鉈再次成為公眾關注的焦點。鉈的相關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20481123C6s26p1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)據如下表：I/(kJ·mol