第1节原子结构模型(精)

第1节原子结构模型

【自学目标】

1．了解原子核外电子的运动状态，学会用四个量子数来表示核外电子的运动状态；

2．知道原子核外电子在一定条件下会发生跃迁，知道原子核外电子跃迁会吸收或放出光子，并了解其应用。

3．了解原子吸收和发射光谱分析。知道原子核外电子的能量是量子化的，了解原子核外

电子的排布规律。

4.了解人类探索物质结构的历程，认识从原子、分子等层次研究物质的意义。讨论模型

方法在探索原子结构中的应用。

5. 知道物质是由微粒构成的,了解研究物质结构的基本方法和实验手段。

【自学助手】

1、原子结构理论发展史：1803年提出原子是一个“实心球体”的是英国化学家，1903

年汤姆逊提出原子结构的“”模型，1911年卢瑟福提出了原子结构的模

型，1913年玻尔提出的原子结构模型，建立于20世纪20年代中期的

模型已成为现代化学的理论基础。

2．光谱分为和，氢原子光谱为。为了解释原子的稳定性和

的实验事实，丹麦科学家波尔在原子模型的基础上提出了的原子结

构模型，该理论的重大贡献在于指出了原子光谱源自在不同能量的上的跃

迁，而电子所处的的能量是。

3.核外电子的运动状态是由四个量子数决定的。其中，主量子数n的取值

为…，对应的符号为…，n越大，表明电子离核的平均距

离、能量，因此将n值所表示的电子运动状态称为。

在多电子原子中，角量子数l与一起决定着原子轨道的能量，若两个电

子所取的n、l值均相同，就表明这两个电子具有。对于确定的n值，l的取

值共个，分别是…，对应的符号为…，在一个电子

层中，l有多少个取值，就表示该电子层有多少个不同的（也称亚层）。

对每一个确定的l，m值可取，…，共个值；处于同一原子轨道

上的电子自旋状态只有种，分别

用来表示。一旦确定了n、l和m，就确定了即原子轨道，

再加上，即可完整描述原子中的电子运动状态。

4. 4p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。

【思维点拨】

【例题1】下列各电子层中不包含d亚层的是

A．N电子层B．M电子层

C．L电子层D．K电子层

【解答】本题考查学生对四个量子数的掌握情况。在一个多电子的原子中，若两个电子所占据原子轨道的n、l相同，就表明这两个电子具有相同的能量，我们就用电子亚层(或能级)来表达n、l相同电子运动状态。对于确定的n值，l的取值就有n个：0、1、2、3…、(n-1)，对应符号为s、p、d、f…。所以，当n＝1(K电子层)时，l＝0，即为s亚层；当n＝2(L电子层)时，l＝0，1，即为s亚层和p亚层；当n＝3(M电子层)时，l＝0，1，2，即为s亚层、p 亚层和d亚层；当n＝4(N电子层)时，l＝0，1，2，3，即为s亚层、p亚层、d亚层和f亚层。

【答案】CD

【例题2】下列说法是否正确？如不正确，应如何改正？

(1) s电子绕核旋转，其轨道为一圆圈，而p电子是走∞字形。

(2) 主量子数为1时，有自旋相反的两条轨道。

(3) 主量子数为3时，有3s、3p、3d、3f四条轨道。

【解答】本题是涉及电子云及量子数的概念题。必须从基本概念出发，判断正误。(1)不正确，因为电子运动并无固定轨道。应改为：s电子在核外运动电子云图像或概率分布呈球型对称，其剖面图是个圆。而p电子云图或概率分布呈哑铃型，其剖面图是∞形。(2)不正确，因为n＝1，l＝0，m＝0，只有一个1s原子轨道。应改为主量子数为1时，在1s

原子轨道中有两个自旋相反的电子。(3)不正确，因为n＝3时，l只能取0、1、2，所以没有3f。另外3s、3p、3d的电子云形状不同，3p还有m＝0、±1三种空间取向不同的运动状态，有3个原子轨道，3d有m＝0、±1、±2五种空间取向，有5个原子轨道。因此应改为：主量子数为3时，有9个原子轨道。

【自我检测】

1．下列电子层中，原子轨道的数目为4的是（）A．K层B．L层C．M层D．N层

2．下列关于电子云的说法不正确的是( )

A. 电子云是描述核外某空间电子出现的几率密度的概念;

B. 电子云是电子在核内外空间出现的几率和几率密度

C. 电子云有多种图形,黑点图只是其中一种;

D. 电子就象云雾一样在原子核周围运动,故称为电子云.

3．描述一确定的原子轨道（即一个空间运动状态），需用以下参数（）

A. n、l

B. n、l、m

C. n、l、m、m s

D. 只需n

4．n＝4时，m的最大取值为（）

A. 4

B. ±4

C. 3

D. 0

5．原子中电子的描述不可能的量子数组合是（）

A. 1，0，0，21+

B. 3，1，1，2

1- C. 2，2，0，21- D. 4，3，－3，2

1- 6．多电子原子中，在主量子数为n ，角量子数为l 的能级上，原子轨道数为（ ） A. 2l ＋1 B. n －1 C. n －l ＋1 D. 2l －1 7．玻尔理论不能解释 （ ） A. H 原子光谱为线状光谱

B. 在一给定的稳定轨道上，运动的核外电子不发射能量----电磁波

C. H 原子的可见光区谱线

D. H 原子光谱的精细结构

8． P 轨道电子云形状正确叙述为( )

A. 球形对称;

B. 对顶双球;

C. 极大值在X.Y .Z 轴上的纺锤形;

D. 互相垂直的梅花瓣形.

9．首次将量子化概念应用到原子结构，并解释了原子的稳定性的科学家是（ ）

A. 道尔顿

B. 爱因斯坦

C. 玻尔

D. 普朗克

10．在多电子原子中，具有自下列各组量子数的电子中能量最高的是 （ ）

A ．3，2，＋1，21+

B ．2，1，＋1，2

1- C ．3，1，0，21- D ．3，1，－1，2

1- 11．3d 能级中原子轨道的主量子数为 ，角量子数为 ，该能级的原子轨道最多可以有 种空间取向，最多可容纳 个电子。 12．写出具有下列指定量子数的原子轨道符号：

⑴ n ＝2，l ＝1 ；⑵ n ＝3，l ＝0 ； ⑶ n ＝5，l ＝2 ；⑷ n ＝4，l ＝3 。

探索提高

13．原子中的电子，下面哪些量子数组是容许的? （ ） A. n ＝3，l ＝1，m ＝－1 B. n ＝3，l ＝1，m ＝2 C. n ＝2，l ＝2，m ＝－1 D. n ＝6，l ＝0，m ＝0 14．关于下列对四个量子数的说法正确的是( )

A. 电子的自旋量子数是?,在某一个轨道中有两个电子,所以总自旋量子数是1或是0

B. 磁量子数m=0的轨道都是球形的轨道

C. 角量子数l 的可能取值是从0到n 的正整数

D. 多电子原子中,电子的能量决定于主量子数n 和角量子数l 15．2p 轨道的磁量子数可能有（ ）

A. 1，2

B. 0，1，2

C. 1，2，3

D. 0，＋1，－1

16． n. l .m 确定后,仍不能确定该量子数组合所描述的原子轨道的( )

A. 数目

B. 形状

C. 能量

D. 所填充的电子数目

17．假定有下列电子的各组量子数，其中n正确，请指出哪几组不能存在，为什么？

18．当n＝4时，l的可能值是多少? 轨道的总数是多少？最多容纳的电子数是多少？

第1节原子结构模型

1. B

2. D

3. B

4. C

5. C

6. A

7. D

8. C

9. C 10. A 11. 3；2；5；10

12. ⑴2p；⑵3s；⑶5d；⑷4f 13. AD 14. D 15. D 16．D

17. 第A组不存在，对于确定的n值，l可取0～(n-1)，当n＝1时，l只能等于0；

第B组不存在，因为对于每一个确定的n、l值，m可取0，±1，±2，…±l，该组中l＝1，所以，m只能取0，±1；

第C组存在；第D组存在；

第E组不存在，对于确定的n值，l可取0～(n－1)，不可取负数；

第F组不存在，因为自旋量子数m s只能取±1/2两个值。

18.当n＝4时，l的可能值是0，1，2，3

轨道总数：共有16条轨道。

电子总数：32

第2节原子结构与元素周期表

【自学目标】

1．了解原子核外电子的能级分布。

2．能用电子排布式表示常见元素（1-36号）原子核外电子的排布。

3．理解核外电子排布与周期、族的划分与周期表的分区。

4．认识原子半径的周期性变化。

【自学助手】

1．基态原子核外电子排布要遵循的三个原则

是、、。

2．基态原子的核外电子在原子轨道上的排布顺序是1s，，，3s，，，3d，，，，5p，，，5d，，，5f，6d，7p，┉。

3．角量子数l相同的能级，其能量次序由主量子数n决定，n值越，其能量越。如E2p E3p E4p E5p。主量子数n相同，角量子数不同的能级，其能量随l 的增大而，即发生“能级分裂”现象。如E4s E4p E4d E4f。主量子数和角量子数同时变化时，情况较复杂。如E4s E3d E4p,这种现象称为“能级交错”。

4．洪特规则的特例：能级相同的原子轨道中，电子处于、或状态时，体系的能量较低，原子较稳定。

5．在原子中，每个电子层最多容纳电子的数目是个，每个能级最多容纳电子的数目是个。

6．价电子指的是，元素的化学性质与的性质和数目密切相关。基态铁原子的价电子排布为。

7、熟练写出元素周期表中前36号元素的名称、元素符号和用电子排布式表示1～36号元素原子核外电子的排布。

填表

8．一个能级组最多所容纳的电子数等于，1-6周期所包含的元素种数分别是，第7周期为不完全周期。周期与有关，即周期数＝。

9．族的划分与原子的和密切相关，同族元素的价电子数目。

10．同周期中，除稀有气体元素外，随着原子序数的增大，元素的原子半径，原因是增加电子产生的小于核电荷数增加导致。11．同主族元素，随着原子序数的逐渐增大，原子半径，因为电子层的增加，使核电荷数增加对电子所施加的影响处于次要地位，占了主要地位。12．同一周期的过渡元素，自左到右原子半径的减小幅度越来越小，因为增加的电子都分布在内层d轨道上，它对与大致相当，使的变化幅度不大。

【思维点拨】

【例题1】某元素原子共有3个价电子，其中一个价电子的四个量子数为n＝3，l＝2，m＝2，m s＝+1/2。试回答：

（1）写出该元素原子核外电子排布式。

（2）指出该元素的原子序数，在周期表中所处的分区、周期数和族序数，是金属还是非金属以及最高正化合价。

【解答】本题关键是根据量子数推出价电子排布，由此即可写出核外电子排布式及回答问题。由一个价电子的量子数可知，该电子为3d电子，则其它两个电子必为4s电子（因为E3d＜E4s＝, 所以价电子排布为3d14s2，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2。从而知原子序数为21 ，处于周期表中的d区第4周期ⅢB族，是金属元素，最高正价为＋3。

【例题2】现有A、B、C、D四种元素，A是第5周期ⅠA族元素，B是第3周期元素。

B、C、D的价电子分别为2、2和7个。四种元素原子序数从小到大的顺序是B、C、D、A。已知C和D的次外层电子均为18个。

（1）判断A、B、C、D是什么元素？

（2）写出B、C的核外电子排布及A、D的价电子排布。

（3）写出碱性最强的最高价氧化物的水化物的化学式。

（4）写出酸性最强的最高价氧化物的水化物的化学式。

【解答】本题是一道“位—构—性”的综合题，根据A在周期表的位置可知为Rb,价电子排布为5s1；由B是第3周期元素，价电子为2个，所以是Mg，核外电子排布为1s22s22p63s2；

C、D的价电子分别为2和7个，且知C和D的次外层电子均为18个，所以C为30号Zn，核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s2，D为35号Br，价电子排布为4s24p5。碱性最强的最高价氧化物的水化物的化学式为RbOH，酸性最强的最高价氧化物的水化物的化学式为HBrO4。

【自我检测】

1.下列四种元素中,其单质氧化性最强的是（）

A．原子含有未成对电子最多的第二周期元素

B ．位于周期表中第三周期ⅢA 族的元素

C ．原子最外电子层排布为2s 22p 6的元素

D ．原子最外电子层排布为3s 23P 5的元素

2．某元素有6个电子处于n ＝3，l ＝2的能级上，根据洪特规则推测它在d 轨道上未成对电子数为 （ ） A.3 B.4 C.5 D.2

3．在多电子原子中，各电子具有下列量子数，其中能量最高的电子是 （ ）

A. 212,1,1,

B. 212,0,0,

C. 2

13,1,1, D. 21

3,2,1,

4.在多电子原子中,轨道能量是由谁决定。 （ ）

A. n

B. n 和m

C. n 和l

D. n 、l 、m 5．以下元素的原子半径递变规律正确的是（ ）

A. Be ＜B ＜Na ＜Mg

B. B ＜Be ＜Mg ＜Na

C. Be ＜B ＜Mg ＜Na

D. B ＜Be ＜Na ＜Mg 6．价电子满足4s 和3d 为半满的元素是（ ）

A. Ca

B. V

C. Cr

D.Cu 7．写出下列基态原子的核外电子排布

⑴ 17Cl ；⑵ 24Cr ； ⑶ 34Se ；⑷ 81Tl 。

8．指出下列元素是主族元素还是副族元素？位于周期表中第几周期？第几族？ ⑴ 1s 22s 22p 63s 23p 4 ；(2) [Kr] 4d 105s 25p 2 ； (3) [Ar] 3d 34s 2 ； (4) [Ar] 3d 104s 1 。 9．填写下表

10．某元素原子序数为33，则⑴ 此元素原子的电子总数是 ，有 个未成对电子。⑵ 有 个电子层， 个能级， 个原子轨道⑶ 它的价电子排布

为。

【探索提高】

11．满足下列条件之一的是哪一族或哪一种元素？

⑴最外层具有6个p电子：。

⑵价电子数是n＝4、l＝0的轨道上有2个电子和n＝3、l＝2的轨道上有5个电子：。

⑶次外层d轨道全满，最外层有一个s电子：。

⑷某元素＋3价离子和氩原子的电子排布相同：。

⑸某元素＋3价离子的3d轨道半充满：。

12.设X、Y、Z代表3种元素。已知：①X+和Y-两种离子具有相同的电子层结构；②Z 元素原子核内质子数比Y元素原子核内质子数少9个；

③Y和Z两元素可以形成四核42个电子的负一价阴离子。据此，请填空：

⑴Y元素是，Z元素是。

⑵由X、Y、Z三元素所形成的含68个电子的盐类化合物之化学式是

13．短周期主族元素A、B、C、D的原子序数依次增大，其中A、C同主族，B、C、D同周期，A原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍，B是短周期元素中原子半径

最大的主族元素。试回答下列问题：

（1）A的元素符号；D的原子结构示意图。

（2）A、B、C三种元素形成的简单离子的半径由大到小的顺序是。

（3）A、B、C、D形成的化合物B2A2、CD2、D2A、DA2中，各原子都满足最外层8电子结构的是（请填写具体的化学式）（4）CA2与D元素的单质在水溶液中反应的化学方程式

是。

第2节 原子结构与元素周期表

1. D

2. B

3. D

4. C

5. B

6. C 7．(1)1s 22s 22p 63s 23p 5或[Ne]3s 23p 5 (2) 1s 22s 22p 63s 23p 63d 54s 1或[Ar]3d 54s 1 (3)1s 22s 22p 63s 23p 63d 104s 24p 4或[Ar] 3d 104s 24p 4

(4)1s 22s 22p 63s 23p 63d 104s 24p 64d 104f 145s 25p 65d 106s 26p 1

或[Xe]4f 145d 106s 26p 1

8．（1）第3周期第ⅥA 族 (2)第5周期第ⅣA 族 （3）第4周期第ⅤB 族 （4）第4周期第ⅠB 族 9．

10．该元素原子的电子层排布为：1s 22s 22p 63s 23p 63d 104s 24p 3 （1）33，3（2）4，8，18（3）4s 24p 3

11．（1）具有p 6（即n p 6）排布的是稀有气体元素（He 除外）。

（2）符合n ＝4，l ＝0(即4s)轨道上2个电子和n ＝3，l ＝2轨道（即3d ）上有5个电子的排布是锰Mn 。

（3）具有(n －1)d 10n s 1排布的元素是ⅠB 族元素。 （4）该元素是钪Sc 。 （5）该元素是Fe 。

12.⑴Cl （氯），O （氧） 13．（1）O ；

（2）S 2－＞O 2－

＞Na + （3）Na 2O 2、SCl 2、Cl 2O （4）SO 2+Cl 2+2H 2

第3节原子结构与元素性质

【自学目标】

1．掌握元素电离能涵义，能用元素的电离能说明元素的某些性质。

2．掌握电负性的涵义，能用电负性判断元素的性质。

3．通过电离能和电负性的学习，进一步理解元素性质与原子结构的关系。

【自学助手】

1．气态原子或离子叫电离能，常用符号表示，单位为。

2．处于基态的气态原子失去一个电子，生成所需要的能量称为。

3．根据电离能的定义可知，电离能越小，表示在气态时该原子，反之，电离能越大，表明，同一周期从左到右，元素的第一电离能总体上具有的趋势，同一主族从上到下，第一电离能。

5．电负性是，电负性小于2的元素，大部分是，大于2的元素，大部分是，电负性越，非金属性越活泼；越小越活泼。

6．利用电负性可以判断化合物中元素化合价的正负，电负性大的易呈现价，小的易呈现价。

7．利用元素的电负性可以判断化学键的性质。电负性差值大的元素原子间形成的主要是键，电负性差值小或相同的非金属原子之间形成的主要是键；当电负性差值为零时，通常形成键，不为零时易形成键。

【自我检测】

1．原子失去电子能力最强的是（）

A. Na

B. Mg

C. Al

D. K

2．鲍林的电负性是以最活泼的非金属元素作为标度计算出来的，该元素是（）

A. 氧

B. 氯

C. 氟

D. 硫

3．原子的第一电离能为I1，第二电离能为I2，它们大小关系通常为（）

A. I1＝I2

B. I1＜I2

C. I1＞I2

D. 不能确定

4．下列对铯（Cs）的性质预测正确的是（）

A. 铯的熔点很高

B. 它只存在一种氧化物

C. 它的碳酸盐都易溶于水

D. 氯化铯难溶于水

5．不同元素的原子在分子内吸引电子的能力大小可用一定数值X来表示，若X越大，起原子吸引电子的能力越强，在所形成的分子中成为负电荷一方。下面是某些短周期元素的

X 值：

⑴ 通过分析X 值变化规律，确定N 、Mg 的X 值范围： ＜X (Mg)＜ ， ＜X (N)＜ 。

⑵ 推测同周期元素X 值与原子半径的关系是 ；根据短周期元素的X 值变化特点，体现了元素性质的 变化规律。

⑶ 某有机物结构式为 ，其中S —N 中，你认为共用电子对偏向谁？ （写原子名称）。

⑷ 经验规律告诉我们当成键的两原子相应元素的差值△X ＞ 1.7时，一般为离子键，当△X ＜1.7时，一般为共价键，试推断AlBr 3中化学键类型是 。 ⑸ 预测元素周期表中，X 值最小的元素位置： （放射性元素除外）。 6．短周期元素A 、B 、C 、D ，它们的原子序数依次增大。其中A 、C 与B 、D 分别是同主族元素。又知B 、D 两元素的原子核中质子数之和是A 、C 两元素原子核中质子数和的2倍。这四种元素的单质中有2种气体，2种固体。 （1）写出元素符号：A ；D ；

（2）写出两种均含有A 、B 、C 、D 四种元素的化合物相互作用逸出气体的离子方程式。 （3）A 、C 组成的化合物，常作为野外考察的取氢（H 2）剂。试写出该化合物的电子式 ；该化合物中加入适量的水，即可形成氢气。写出制氢化学方程式 ；经研究发现，该化合物中加入某些单质（如：Si 、Al ），再加水，可以成倍地产生氢气。现取1mol 该化合物中加入适量的单质硅，产生氢气 ____________mol 。

7．从原子结构解释,第二周期元素中的Be 与B,N 与O 的第一电离能出现不符合规律的现象.

O

＝

C 6H 5—S —NH 2

第3节原子结构与元素性质

1. D

2. C

3. B

4. C

5．0.93＜X(Mg)＜1.61，2.55＜X(N)＜3.44；同周期（同主族）中，X值越大，其原子半径越小；同周期；氮原子；共价键；第六周期第IA族

6．（1）H、S （2）HSO3-+H+=SO2↑+H2O

（3）Na+[H:]-

NaH+H2O=NaOH+H2↑；2

7．Be与B,N与O虽同样电离第一个电子,但这个电子在原子中的环境不完全相同,Be(2s2)s 能级全充满是稳定状态,而B(2s22p1)电离一个p电子造成全空较稳定状态,所以Ⅰ1(B)<Ⅰ(Be).N的2p3能级具有半充满稳定状态.电离一个电子困难,而它后面的O(2p4)则失掉一个p 1

电子变成半满稳定结构,故Ⅰ1(O)<Ⅰ1(N)出现了不符合规律的现象.