第三章原子结构
第三章原子结构
一、选择题
1．下列各组量子数中，合理的一组是( )
(A) (B)
(C) (D)
2．若把某原子核外电子排布写成ns2np7，它违背了( )
(A) 保利不相容原理(B) 能量最低原理
(C) 洪特规则(D) 洪特规则特例
3．下列元素的原子中，第一电离能最小的是( )
(A) B (B) C (C) Al (D) Si
4．下列原子中，第一电子亲合能最大的是( )
(A) N (B) O (C) P (D) S
5．第二电离能最大的原子，应该具有的电子构型是( )
(A) 1s22s22p5 (B) 1s22s22p6(C) 1s22s22p63s1 (D) 1s22s22p63s2
6．轨道运动状态为，可用来描述的量子数为( )
(A) n =1, l = 0, m = 0; (B) n =2, l = 1, m = 0
(C) n =2, l = 2, m = 0; (D) n =1, l = 2, m = 1
答案：1. A; 2. A; 3. C; 4. D; 5. C；6, B
二、填空题
1．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；|ψ|2表示————————————，它的形象化表示是————————。
————————————
2．4p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。
3．周期表中最活泼的金属为——————————，最活泼的非金属是——————————；原子序数最小的放射性元素为第————周期元素，其元素符号为—————。
三、简答题
1. 电子亲合能与原子半径之间有说明规律性关系？为什么有些非金属元素（如氟，氧）却显得反常：电子亲合能Cl>F，S>O，而不是F>Cl，O>S？
解：
电子亲合能是指一个气态原子得到一个电子形成气态阴离子所放出的能量。
显然，自左而右，随着核电核依次增高，半径依次减小，电子云密度很大，电子之间排斥力很强，以致当加合一个外来电子形成负离子时，因克服排斥力使放出的能量减少，导致还不如其下一周期的元素如氯、硫加合一个电子形成负离子时放出的能量多。
从而造成氟并不是电子亲合能最大这一反常现象。
2 硫原子的一个p轨道电子可用下面任何一套量子数描述：①3，1，0，+1/2；②3，1，0，
-1/2；③3，1，1，+1/2；④3，1，-1，+1/2；⑤3，1，-1，+1/2；⑥3，1，-1，-1/2。
若同时描述硫原子的4个p轨道电子，可以采用哪四套量子数？
3 19号元素K和29号元素Cu的最外层中都只有一个4s电子，但二者的化学活泼性相差
很大。
试从有效电荷和电离能说明之。
4 写出下列元素原子的电子排布式，并给出原子序数和元素名称。
（1）第三个稀有气体；（2）第四周期的第六个过渡元素；
（3）电负性最大的元素；（4）4p半充满的元素；
（5）4f填4个电子的元素。
5 有A，B，C，D种元素。
其中A为第四周期元素，与D可形成1∶1和1∶2原子比的
化合物。
B为第四周期d区元素，最高氧化数为7。
C和B是同周期的元素，具有相同的最高氧化数。
D为所有元素中电负性第二大的元素。
给出四种元素的元素符号，并按电负性由大到小排列之。
第三章 原子结构练习题
原子结构与元素周期律练习题一、选择题 ( 共12题 )1. 第二电离能最大的原子，应该具有的电子构型是……………………………………（ ） (A) 1s 22s 22p 5 (B) 1s 22s 22p 6 (C) 1s 22s 22p 63s 1 (D) 1s 22s 22p 63s 22. 关于原子结构的叙述中：①所有原子核均由中子和质子构成；②原子处于基态时，次外层电子不一定是8个；③稀有气体元素，其基态原子最外层有8电子；④最外层电子数为2的原子一定是金属原子。
其中正确叙述是…………………………………………………………………………（ ） (A) ①② (B) ②③ (C) 只有② (D) 只有④3. 试判断下列说法，正确的是……………………………………………………………（ ） (A) IA ，IIA ，IIIA 族金属的M 3+ 阳离子的价电子都是8电子构型 (B) ds 区元素形成M + 和M 2+ 阳离子的价电子是18+2电子构型 (C) IV A 族元素形成的M 2+ 阳离子是18电子构型(D) d 区过渡金属低价阳离子(+1，+2，+3)是 9 ~ 17 电子构型4. 在各种不同的原子中3d 和4s 电子的能量相比时……………………………………（ ） (A) 3d 一定大于4s (B) 4s 一定大于3d (C) 3d 与4s 几乎相等 (D) 不同原子中情况可能不同5. 下列电子构型的原子中， 第一电离能最小的是……………………………………（ ） (A) ns 2np 3 (B) ns 2np 4 (C) ns 2np 5 (D) ns 2np 66. 下列各组元素中，电负性依次减小的是………………………………………………（ ） (A) K > Na > Li (B) O > Cl > H (C) As > P > H (D) 三组都对7. 核外某电子的主量子数n = 4，它的角量子数l 可能的取值有………………………（ ）(A) 1个 (B) 2个 (C) 3个 (D) 4个8. 以下第二周期各对元素的第一电离能大小次序不正确的是……………………… （ ） (A) Li < Be (B) B < C (C) N < O (D) F < Ne9. 下列离子半径变小的顺序正确的是………………………………………………… （ ） (A) F - > Na + > Mg 2+ > Al 3+ (B) Na + > Mg 2+ > Al 3+ > F - (C) Al 3+ > Mg 2+ > Na + > F - (D) F - > Al 3+ > Mg 2+ > Na + 10. 按鲍林(Pauling)的原子轨道近似能级图，下列各能级中，能量由低到高排列次序正确的是………………………………………………………………………………………… （ ）(A) 3d , 4s , 5p (B) 5s , 4d , 5p (C) 4f , 5d , 6s , 6p (D) 7s , 7p , 5f , 6d11. 量子力学中所说的原子轨道是指…………………………………………………… （ ） (A) 波函数s ,,,m m l n ψ (B) 电子云 (C) 波函数m l n ,,ψ (D) 概率密度12. 在一个多电子原子中，具有下列各套量子数(n ，l ，m ，m s )的电子，能量最大的电子具有的量子数是……………………………………………………………………………… （ ） (A) 3，2，+1，+21 (B) 2，1，+1，-21 (C) 3，1，0，-21(D) 3，1，-1，+21二、填空题 ( 共 7题 )13. Na 原子核最外层电子的四个量子数n , l , m , m s 依次为 ；Sc 原子最外层电子的四个量子数依次为 ；P 原子核外最高能级上的三个电子的量子数分别为 ， ，和 。
第三章原子的精细结构
E2 E2 m j 2 g2 B B
'
反常塞曼 效应
帕刑-巴 克效应 原子态的 表示
E E1 m j1 g1B B
' 1
而
hv E2 E1
back next
目录
结束
第三章：原子的精细结构：电子的自旋
第五节：塞曼效应
E2' E2 m j 2 g2 B B， E1' E1 m j1 g1B B
第五节：塞曼效应 根据量子力学的计算，选择定则不仅对 量子数l ，j 提出了限制，对 mj 也提出了 限制。
磁场中的 能级分裂
mj 的选择定则是：
m j 0, 1
所以
'
m j 0 产生 线（E ∥B）
正常塞曼 效应 反常塞曼 效应 克效应
m j 1产生 线（E ⊥ B） 帕刑-巴
back
next
目录
结束
第三章：原子的精细结构：电子的自旋
back next 目录 结束
第三章：原子的精细结构：电子的自旋
第五节：塞曼效应
U m j g B B
—— mj有2j+1个值（mj=j，j-1，…-j），
即式 U= mj gμ B B 因为 mj 的不同，有 2j+1个不同的值
原来的一个能级
磁场中的 能级分裂
正常塞曼 效应 反常塞曼 效应
磁场中的 能级分裂
J LS
s
正常塞曼 效应 反常塞曼 效应
帕刑-巴 克效应
相应有一个总磁矩：
s l
back next
3 第三章 原子结构和元素周期表
三、 核外电子排布
根据三个原理和鲍林近似能级图，写出 下列元素原子的核外电子排布式。
也可写作：
21Sc：
1s22s22p63s23p63d14s2
[Ar] 3d14s2
Mn： 1s22s22p63s23p63d54s2 25
[Ar] 3d54s2
方括号部分称原子实
注意
对于等价轨道（同一电子亚层）来说，电
第 3章
原子结构和元素周期表
第一节
核外电子的运动状态
一、氢原子光谱和玻尔模型
当一束白光通过棱镜时，不同频率的光由于折射率不同， 经过棱镜投射到屏上，可得到红、橙、黄、绿、青、蓝、紫连 续分布的带状光谱。这种光谱称为连续光谱。 各种气态原子在高温火焰、电火花或电弧作用下，气态原子也 会发光，但产生不连续的线状光谱，这种光谱称为原子光谱。 不同的原子具有自己特征的谱线位置。 1.氢原子光谱 氢原子光谱为线状光谱 ,在可见光区可观察到四条分立的 谱线，分别是H、H、H、H，并称之为巴尔麦线系。从谱 线的位置可以确定发射光的波长和频率，从而确定发射光的能 量。
在没有外加磁场情况下，同一亚层的原子轨道，
能量是相等的，叫等价（简并）轨道。
n、l、m可以确定原子轨道的能量和形状，
故常用这3个量子数作的脚标以区别不同的波函
数。例如 100 ，表示n=1、l=0、m=0的波函数。
（4）自旋量子数（ms）：表示电子自旋角动 量在外磁场方向的分量。 实验证明，电子除绕核运动外，还有绕自身 的轴旋转的运动，称自旋。 1 1 ms= 和 2。其中每一个数值表示电子的一种 2 自旋方向，即顺时针和逆时针方向。 研究表明：同一原子中，各个电子的四个量 子数不可能完全相同，即不可能有运动状态完 全相同的电子。 由此可知：每一个轨道只能容纳两个自旋方 向相反的电子。
第三章 原子结构与结合键
一、原子结构的量子理论
表3-1 各电子壳层及亚壳层的电子状态
第二节 结合键的类型 一、金属键
二、离子键
三、共价键 四、分子键 五、氢键 六、混合键
四、分子键
图3-3 聚氯乙烯内部结合键
五、氢键
图3-������ 4 冰中水分子排列与氢键a)每一个氧原子以氢键与其他水分子中的两个氢原子相连接 b)冰的六方对称性
一、 结合键的本质
图3-������
6 原子间结合力性质的模拟
二、结合键的性质与材料性能 1.力学性能 结合键类型对材料的弹性模量影响较为明显。
2.物理性能 材料的密度与结合键的类型也有关。
六、混合键
表3-2 元素的电负性
六、混合键
表3-3 某些陶瓷化合物中混合键的相对比例
第三节 材料的结合键与性能 一、 结合键的本质
二、结合键的性质与材料性能
第三节 材料的结合键与性能
图3-5 原子间作用力与位能 a)作用力 b)位能与原子间距的关系
一、 结合键的本质
表3-������ 4 不同材料的键能和熔点
第三章 原子结构与结合键 第一节 原 子 结 构
第二节 结合键的类型
第三节 材料的结合键与性能
第一节 原 子 结 构 一、原子结构的量子理论
二、元素周期表
一、原子结构的量子理论 (1)泡利不相容原理 一个原子轨道最多只能容纳2个电子，且
两个电子自旋方向必须相反。
(2)能量最低原理 在不违背泡利不相容原理的条件下，电子优 先占据能量较低的原子轨道，使整个原子体系能量最低。 (3)洪德定则 在能级相等的轨道上，电子尽可能分占不同的轨 道，且电子自旋平行。
人教初中化学第三章3.2原子的结构
最外层电子数不超过8个（第一层
为最外层时，不超过2个）。
二、原子的核外电子排布
2.原子结构示意图：一个氯原子的原
子结构示意图如下
二、原子的核外电子排布
1-20号元素的核外电子排布
IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA
二、原子的核外电子排布
补充19、20号元素原子的核外电子排
一、原子的构成
4.关于原子构成的说明
原子一般是由质子、中子和电子构成，
有的原子不一定有中子，质子数也不 一定等于中子数。原子的种类由核电 荷数（质子数）决定。
二、原子的核外电子排布
1.核外电子排布
（ 1 ）定义：在含有很多电子的原子
里，电子的能量并不相同，能量高的 通常在离核较远的区域运动，能量低 的电子通常在离核较近的区域运动， 就像分了层一样。这样的运动，我们 称为分层运动或分层排布。
三、离子
5.关于离子的说明
1 ）离子内质子数不等于核外电子数，
离子的最外层电子一般是8（氢是0） 个电子的稳定结构。
2 ）原子通过得失电子变成离子，离
子也可以通过得失电子变回原子
三、离子
6.离子结构示意图
请填写下列元素原子形成稳定结构的
离子的示意图
三、离子
7.离子符号
（ 1 ）离子用离子符号表示：在原子
宏观含义。
三、离子
常见的离子符号
三、离子
常见的离子符号
三、离子
8.从微观角度解释氯化钠的形成过程
三、离子
8.从微观角度解释氯化钠的形成过程
三、离子
8.从微观角度解释氯化钠的形成过程
钠与氯气反应，钠原子失去一个电子
形成钠离子，氯原子得到一个电子形 成氯离子，钠离子和氯离子由于静电 作用形成化合物——氯化钠。
第三章-原子结构和元素周期律
v = ————
E2 – E1
h
; E = – —————— J
2.179 ×10-18
n2
v = —————— —— – ——
2.179 ×10-18
h
n12
n22
1
1
—————— = 3.289×1015 s-1
*
第三章 原子结构
3.1 微观粒子的运动规律
3.2 原子的量子力学模型
3.3 原子核外电子排布和元素周期系
3.4 元素基本性质的周期性
p47页
3.0 氢原子光谱和玻尔理论
*
3.0 氢原子光谱和玻尔理论 p47-49页
氢原子光谱
什么是 线状光谱？
当气体或蒸气用火焰、电弧等方法灼热时, 发出由不同波长组成的光, 通过棱镜分光后, 得到不同波长的谱线称为线状光谱, 又称原子光谱。不同元素的原子光谱图不同。
根据 x · p ≥ h/2 ，则有:
*
3.2 原子的量子力学模型
3.2.1 波函数和原子轨道
3.2.2 电子云和几率密度
3.2.3 原子轨道及电子云的角度分布图
3.2.4 四个量子数
p59-80页
*
3.2.1 波函数和原子轨道 p59页
薛定锷方程(描述微观粒子运动的波动方程)
o
x
2.179 ×10-18
h
与前面“里德堡常数”比较: R = 3.289×1015 s-1 (实验值)
(计算值)
玻尔氢原子结构理论成功地解释了氢原子光谱的规律性, 但是用于解释多电子原子光谱或磁场内的光谱却遇到了困难, 其主要原因是没有完全冲破经典物理的束缚, 后来, 微观粒子二象性的发现, 导致了现代原子结构理论的产生。
第三章第二节 原子结构学案
二.原子的结构【知识要点】1．汤姆生的葡萄干布丁模型电子的发现，说明原子可以再分割。
在此基础上，汤姆生建立了较有影响的“葡萄干布丁”也叫“枣糕模型”——原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球内，电子像枣糕里的枣子一样镶嵌在原子里．2．α粒子散射实验1909-1911年卢瑟福指导其助手用α粒子散射实验否定了汤姆生的原子模型，提出了原子的核式结构模型。
3.原子核式结构模型的提出原子中心有一个极小的核，叫原子核，原子核集中了原子全部的正电荷和几乎全部的质量，带负电的电子在核外空间绕核高速旋转。
原子核半径的数量级为10-15m，原子半径的数量级是10-10 m。
所以原子核的半径约为原子半径的十万分之一。
这里突出了原子核是很小的，原子内部是很空的。
4“模型”与“结构”模型并不是真实情况的精确复制品，至今为止，我们还无法用肉眼去观测原子的内部结构，只能通过推测去建立模型，正确的模型在一定程度上是原子的内部结构的真实写照，但是很难说是精确的．在建立模型的过程中，常常会忽略一些次要的因素．进行简化，只是留下一些能够反映原物本质的主要因素．但是太阳系的行星结构则不同，我们观察得到，并且我们可以完全确定某一时刻太阳系的行星所处的准确位置．【问题探究】问题1：a粒子散射实验中为什么选用金箔？解答：（1）金的延展性好，容易做成和很薄的箔，实验用的金箔厚度大约是10-7m；（2）金原子到的正电荷多，与a粒子间的库仑力大；（3）金原子质量大约是a粒子质量的50倍，因而惯性大，a粒子运动状态容易改变。
问题2：α粒子的散射实验是怎么做的?α粒子散射实验的装置，可根据课本上的示意图来讲述，主要由放射源、金箔、荧光屏、放大镜和转动圆盘几部分组成。
实验的做法．课文中写得比较简明，重点应指出荧光屏和放大镜能够围绕金箔在一个圆周上转动，从而可以观察到穿过金箔后偏转角度不同的粒子数。
问题3：α粒子的散射实验结果是什么?实验结果用“绝大多数”、“少数”和“极少数”这样的数量形容词来描述。
第三章 多电子原子的结构
子半径逐渐收缩，这个现象称为镧系收缩。从 72 号 Hf 开始重新填充 5d 轨道，到 79 号 Au 5d 轨道填 满，形成第三过渡元素系。由于镧系收缩，第三过 渡系的元素与第二过渡系的元素中同族元素的原子 离子半径很相近，化学性质很相近。第七周期的 5f 轨道参与成键的程度比第六周期 4f 轨道要大（由于 5f 轨道有节面，4f 轨道没有节面，5f 轨道电子云分 布比 4f 更为弥散，离原子核更远）。从 Ac 到 Lr 的离子都具有 fx 的组态，化学性质很相似，称为锕 系元素。
§3 原子中电子的排布和元素周期表 3.1 原子中电子排布的原则
基态原子核外电子的分配遵从如下三条原则： （1）泡利原理：在同一原子中不能有两个或两个以 上的电子具有完全相同的四个量子数，即每一个原 子轨道最多只能填充两个自旋相反的电子。 （2）最低能量原理：在符合泡利原理的前提下，电 子填充后尽可能使体系的能量最低。 （3）洪特规则：在等价轨道（量子数 n、l 都相同） 上排布的电子尽可能分占不同的轨道，且自旋平行。
3. 第三周期填 3s 和 3p 轨道，可以填 8 个电子。3d 轨 道虽然可填 10 个电子，但由于优先填充 4s 比优先 填充 3d 的体系总能量更低，所以 3p 轨道填满后， 先填 4s 轨道，4s 填满后再填 3d，然后再填 4p，4d 和 5s 情况类似。这样就造成第三周期填充的轨道为 3s、3p，总数仍是 8 个电子。
上面四式中，η1 和 η2 是对称的，而 η3 和 η4 是 非对称的，但可将 η3 和 η4 线性组合成两个等价的自 旋波函数 (3-23) (3-24) 其中 η5 是对称的，η6 是反对称的。
包括空间坐标与自旋坐标的多电子体系的完全波 函数是否必须是对称或反对称的呢？并且是对称的还 是反对称的呢？泡利（Pauli）在总结大量实验结果的 基础上得出泡利原理。
化学元素周期表
化学元素周期表第三章原⼦结构和元素周期表3.1 原⼦核外电⼦的运动状态⼀、玻尔的原⼦结构理论1913年，丹麦青年物理学家玻尔(N.Bohhr)在氢原⼦光谱和普朗克(M.Planck)量⼦理论的基础上提出了如下假设：(1)原⼦中的电⼦只能沿着某些特定的、以原⼦核为中⼼、半径和能量都确定的轨道上运动，这些轨道的能量状态不随时间⽽改变，称为稳定轨道(或定态轨道)。
(2)在⼀定轨道中运动的电⼦具有⼀定的能量，处在稳定轨道中运动的电⼦，既不吸收能量，也不发射能量。
电⼦只有从⼀个轨道跃迁到另⼀轨道时，才有能量的吸收和放出。
在离核越近的轨道中，电⼦被原⼦核束缚越牢，其能量越低；在离核越远的轨道上，其能量越⾼。
轨道的这些不同的能量状态，称为能级。
轨道不同，能级也不同。
在正常状态下，电⼦尽可能处于离核较近、能量较低的轨道上运动，这时原⼦所处的状态称为基态，其余的称为激发态。
(3)电⼦从⼀个定态轨道跳到另⼀个定态轨道，在这过程中放出或吸收能量，其频率与两个定态轨道之间的能量差有关。
⼆、电⼦的波粒⼆象性光的⼲涉、衍射等现象说明光具有波动性；⽽光电效应、光的发射、吸收⼜说明光具有粒⼦性。
因此光具有波动和粒⼦两重性，称为光的波粒⼆象性。
光的波粒⼆象性启发了法国物理学家德布罗意(de Broglie)，1924年，他提出了⼀个⼤胆的假设：认为微观粒⼦都具有波粒⼆象性；也就是说，微观微粒除具有粒⼦性外，还具有波的性质，这种波称为德布罗意波或物质波。
1927年，德布罗意的假设经电⼦衍射实验得到了完全证实。
美国物理学家戴维逊(C.J.Davisson)和⾰末(L.H.Ge rmer) 进⾏了电⼦衍射实验，当将⼀束⾼速电⼦流通过镍晶体(作为光栅)⽽射到荧光屏上时，结果得到了和光衍射现象相似的⼀系列明暗交替的衍射环纹，这种现象称为电⼦衍射。
衍射是⼀切波动的共同特征，由此充分证明了⾼速运动的电⼦流，也具有波粒⼆象性。
除光⼦、电⼦外，其他微观粒⼦如：质⼦、中⼦等也具有波粒⼆象性。
人教版高一化学必修一第三章原子结构与元素的性质含答案
B．X、Y、Z的原子半径大小顺序：
C． 和 在一定条件下能发生化学反应
D．四种化合物中只有酸和碱，没有盐类物质
12．简单原子的原子结构可用如图的方法形象地表示：其中●表示质子或电子，○表示中子，则下列有关①②③的叙述正确的是
A．①②③互为同位素B．①②③在自然界中含量相同
2．下列反应中，能用于检验尿液中是否含有葡萄糖的是
A．加金属钠，看是否有氢气放出
B．与醋酸和浓硫酸共热，看能否发生酯化反应
C．加入KMnO4酸性溶液，看是否褪色
D．与新制氢氧化铜混合后煮沸，观察有无红色沉淀生成
3．中国科学技术大学的钱逸泰教授等以 和金属钠为原料，在 时制造出纳米级金刚石粉末。同学们对此有下列一些理解，其中错误的是
【分析】若魔方的四个面分别代表短周期中原子序数依次增大的四种元素W、X、Y、Z，其中W、Z分别是短周期主族元素中原子半径最小和最大的元素，则W为H元素、Z为Na元素；X的氢化物与其最高价氧化物的水化物能反应生成盐，则X为N元素；Y的最外层电子数是其电子层数的3倍，则Y为O元素；每个顶点代表由三个面的元素形成的一种化合物，则四种化合物如下图所示：
人教版高一化学必修一第三章原子结构与元素的性质
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．已知有钠、钾及钠钾合金，对于它们三者熔点高低比较正确的是
A．钠钾合金＞钠＞钾B．钠＞钾＞钠钾合金
C．钠＞钠钾合金＞钾D．钾＞钠钾合金＞钠
B．金属性Ca＞Mg，常温下，乙的单质能与水剧烈反应，而甲不能，故B错误；
C．乙2+为Ca2+,甲2+为Mg2+,庚-为F-，F-的半径大于Mg2+,Ca2+大于Mg2+，故 ，故C错误；