高二化学第一章原子结构与性质知识精讲 新课标 人教版

高二化学第一章原子结构与性质知识精讲第一节原子结构【学海导航】一、能层与能级对多电子原子的核外电子，按能量的差异将其分成不同的能层(n)；各能层最多容纳的电子数为2n2。

对于同一能层里能量不同的电子，将其分成不同的能级(l)；能级类型的种类数与能层数相对应；同一能层里，能级的能量按s、p、d、f的顺序升高，即E(s)＜E(p)＜E(d)＜E(f)。

二、电子云与原子轨道1．电子云：电子在原子核外出现的概率密度分布。

电子云是核外电子运动状态的形象化描述。

2．原子轨道：不同能级上的电子出现概率约为90%的电子云空间轮廓图。

s电子的原子轨道呈球形对称，ns能级各有1个原子轨道；p电子的原子轨道呈纺锤形，n p能级各有3个原子轨道，相互垂直（用p x、p y、p z表示）；n d能级各有5个原子轨道；n f能级各有7个原子轨道。

三、核外电子排布规律1．构造原理：绝大多数基态原子核外电子的排布都遵循下列顺序：1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f……构造原理揭示了原子核外电子的能级分布。

从中可以看出，不同能层的能级有交错现象，如E(3d)＞E(4s)、E(4d)＞E(5s)、E(5d)＞E(6s)、E(6d)＞E(7s)、E(4f)＞E(5p)、E(4f)＞E(6s)等。

构造原理是书写基态原子电子排布式的依据，也是绘制基态原子电子排布图（即轨道表示式）的主要依据之一。

2．能量最低原理：原子核外电子遵循构造原理排布时，原子的能量处于最低状态。

即在基态原子里，电子优先排布在能量最低的能级里，然后排布在能量逐渐升高的能级里。

3．泡利原理：每个原子轨道里最多只能容纳2个自旋方向相反的电子。

4．洪特规则：电子排布在同一能级的各个轨道时，优先占据不同的轨道，且自旋方向相同。

四、基态、激发态、光谱1．基态：最低能量状态。

如处于最低能量状态的原子称为基态原子。

2．激发态：较高能量状态（相对基态而言）。

如基态原子的电子吸收能量后，电子跃迁至较高能级成为激发态原子。

3．光谱：不同元素的原子发生跃迁时会吸收（基态→激发态）和放出（基态→激发态）能量，产生不同的光谱——原子光谱（吸收光谱和发射光谱）。

利用光谱分析可以发现新元素或利用特征谱线鉴定元素。

【例题解析】例1 下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是（）A．原子核外的电子象云雾一样笼罩在原子核周围，故称电子云B．s能级的原子轨道呈球形，处在该轨道上的电子只能在球壳内运动C．p能级的原子轨道呈纺锤形，随着能层的增加，p能级原子轨道也在增多D．与s电子原子轨道相同，p电子原子轨道的平均半径随能层的增大而增大分析电子云是对电子运动的形象化描述，它仅表示电子在某一区域内出现的概率，并非原子核真被电子云雾所包裹，故选项A错误。

原子轨道是电子出现的概率约为90%的空间轮廓，它表明电子在这一区域内出现的机会大，在此区域外出现的机会少，故选项B错误。

无论能层序数n怎样变化，每个p能级都是3个原子轨道且相互垂直，故选项C错误。

由于按1p、2p、3p……的顺序，电子的能量依次增高，电子在离核更远的区域出现的概率逐渐增大，电子云越来越向更大的空间扩展，原子轨道的平均半径逐渐增大。

答案 D例2 已知锰的核电荷数为25，以下是一些同学绘制的基态锰原子核外电子的轨道表示式（即电子排布图），其中最能准确表示基态锰原子核外电子运动状态的是（）A B C D分析由构造原理可知E(4s)＜E(3d)，而选项A、B中 E(3d)＜E(4s)。

洪特规则指出：“电子排布在同一能级的不同轨道时优单独占据一个轨道，且自旋方向相同”而选项A中未单独占据一个轨道，选项C 中虽然单独占据一个轨道但自旋方向不相同。

根据泡利原理：“1个原子轨道里最多可容纳2个自旋方向相反的电子”而选项B中的s轨道的自旋方向相同。

答案 D例3 若某基态原子的外围电子排布为4d15s2，则下列说法正确的是（）A．该元素基态原子中共有3个电子B．该元素原子核外有5个电子层C．该元素原子最外层共有3个电子 D．该元素原子M能层共有8个电子分析根据核外电子排布规律，该元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2。

由此可见：该元素原子中共有39个电子，分5个电子层，其中M能层上有18个电子，最外层上有2个电子。

答案 B1．下列说法中，不符合现代大爆炸宇宙学理论的是（）A．我们所在的宇宙诞生于一次大爆炸B．恒星正在不断地合成自然界中没有的新元素C．氢、氦等轻核元素是宇宙中天然元素之母D．宇宙的所有原子中，最多的是氢元素的原子2．下列有关认识正确的是（）A．各能级的原子轨道数按s、p、d、f的顺序分别为1、3、5、7B．各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束C．各能层含有的能级数为n—1D．各能层含有的电子数为2n23．以下对核外电子运动状况的描述正确的是（）A．电子的运动与行星相似，围绕原子核在固定的轨道上高速旋转B．能量低的电子只能在s轨道上运动，能量高的电子总是在f轨道上运动C．能层序数越大，s原子轨道的半径越大D．在同一能级上运动的电子，其运动状态肯定不同4．下列图象中所发生的现象与电子的跃迁无关的是（）A B C D5．按能量由低到高的顺序排列，正确的一组是（）A．1s、2p、3d、4s B．1s、2s、3s、2pC．2s、2p、3s、3p D．4p、3d、4s、3p6．当镁原子由1s22s22p63s2 →1s22s22p63p2时，以下认识正确的是（）A．镁原子由基态转化成激发态，这一过程中吸收能量B．镁原子由激发态转化成基态，这一过程中释放能量C．转化后位于p能级上的两个电子处于同一轨道，且自旋方向相同D．转化后镁原子与硅原子电子层结构相同，化学性质相似7．若n=3，以下能级符号错误的是（）A．n p B．n f C．n d D． n s8．基态碳原子的最外能层的各能级中，电子排布的方式正确的是（）A B C D9．写出下列元素基态原子的电子排布式：（1） N （2）Ne（3）S （4）Ca（5）29Cu （6）32Ge10．按照下列元素基态原子的电子排布特征判断元素，并回答问题。

A的原子中只有一个能层且只含1 个电子；B的原子3p轨道上得到1个电子后不能再容纳外来电子；C的原子的2p轨道上有1个电子的自旋方向与其它电子的自旋方向相反；D的原子第三能层上有8个电子，第四能层上只有1个电子；E原子的外围电子排布为3s23p6。

（1）写出由A、B、C、D中的三种元素组成的化合物的化学式（至少写出5个）：；（2）写出用上述元素组成的物质制得A的单质的化学方程式（至少写出2个）：、；（3）检验某溶液中是否含有D+的离子，可通过______________反应来实现；检验某溶液中是否含有B—的离子，通常所用的试是_________和_______。

（4）写出E的元素符号___________，要证明太阳上是否含有E元素，可采用的方法是______________________。

11．思思同学在总结“构造原理、能量最低原理、泡利原理、洪特规则”后得出了：“在同一原子里，没有运动状态完全相同的电子存在”的结论。

你认为此结论是否正确，请说明理由。

12．下表列出了核电荷数为21~25的元素的最高正化合价，回答下列问题：（1Sc____________________________ Ti_______________________________ V ____________________________ Mn ______________________________ （2）已知基态铬原子的电子排布是1s22s22p63s23p63d54s1，并不符合构造原理。

人们常常会碰到客观事实与理论不相吻合的问题，当你遇到这样的问题时，你的态度是：_______________________________________________________________________________。

（3）对比上述五种元素原子的核外电子排布与元素的最高正化合价，你发现的规律是_________________________________________________________________________；出现这一现象的原因是________________________________________________________。

[参考答案]1．B 2．A 3．CD 4．D 5．C 6．A 7．B 8．C9．（1）1s22s22p3（2）1s22s22p6（3）1s22s22p63s23p4（4）1s22s22p63s23p64s2（5）1s22s22p63s23p63d104s1 （6）1s22s22p63s23p63d104s2 4p210．（1）KOH、KClO、KClO3、HClO、HClO3等（2）2H2O2H2↑+O2↑ 2K+2H2O==2KOH+H2↑（3）焰色 AgNO3、稀HNO3（4）Ar 对太阳光进行光谱分析11．正确。

因为不同能层、不同能级、不同轨道上的电子运动状态不同；在同一轨道上运动的两个电子，因自旋方向相反，其电子运动状态也不相同。

12．（1）Sc：1s22s22p63s23p63d14s2或[Ar]3d14s2 Ti：1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2 V：1s22s22p63s23p63d34s2或[Ar]3d34s2 Mn：1s22s22p63s23p63d14s23d54s2或 [Ar]3d54s2（2）尊重客观事实，注重理论适用范围，掌握特例……（3）五种元素的最高正化合价数值等于各元素基态原子的最高能层s电子和次高能层d电子数目之和；能量交错使得d电子也参与了化学反应。

课时2 基态、激发态、光谱与能量最低原理1．下列说法正确的是（）A．自然界中的所有原子都处于基态B．同一原子处于激发态时的能量一定高于基态时的能量C．无论原子种类是否相同，基态原子的能量总是低于激发态原子的能量D．激发态原子的能量较高，极易失去电子，表现出较强的还原性2．下列能级的能量大小比较，正确的是（）A．E(4s)＞E(3d) B．E(6p)＞E(5f) C．E(6s)＜E(5p) D．E(4d)＜E(5p) 3．对充有氖气的霓虹灯管通电，灯管发出红色光。

产生这一现象的主要原因（）A．电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放能量B．电子由基态向激发态跃迁时吸收除红光以外的光线C．氖原子获得电子后转变成发出红光的物质D．在电流的作用下，氖原子与构成灯管的物质发生反应4．与Ne核外电子排布相同的离子跟与Ar核外电子排布相同的离子形成的化合物是（）A． MgBr2B．Na2S C．KCl D．KF5．科学研究证明：核外电子的能量不仅与电子所处的能层、能级有关，还与核外电子的数目及核电荷的数目有关。