高中化学-选修三-原子结构与性质

原子结构与性质.一.原子结构核电荷数（z）=核质子数=核外电子数质量数（A） = 质子数（Z） + 中子数（N）二．核外电子排布的一般规律(1)核外电子总是尽量先排布在能量较低的电子层，然后由里向外，依次排布在能量逐步升高的电子层。

(2)原子核外各电子层最多容纳2n2个电子。

(3)原于最外层电子数目不能超过8个(K层为最外层时不能超过2个电子)。

(4)次外层电子数目不能超过18个(K层为次外层时不能超过2个)，倒数第三层电子数目不能超过32个。

三、能层（电子层）、能级的含义.1、能层（电子层）：在多电子的原子核外电子的能量是不同的，按电子的能量差异，可以将核外电子分成不同的能层.原子由里向外对应的电子层符号分别为K、L、M、N、O、P、Q.第一、二、三、四、五、六、七……能层符号表示 K、 L、 M、 N、 O、 P、 Q……能量由低到高同一个能层的电子，能量也可能不同，还可以把它们分成能级(S、P、d、F)，就好比能层是楼层，能级是楼梯的阶级。

各能层上的不同能级所具有的能量也是不一样的。

2、能级（即亚层）：在多电子原子中，同一能层的电子，能量可以不同，还可以把它们分成能级。

处于同一电子层的原子核外电子，也可以在不同类型的原子轨道上运动，分别用s、p、d、f表示不同形状的轨道，s轨道呈球形、p轨道呈纺锤形，d轨道和f轨道较复杂.能层(n) 一二三四五六七符号K L M N O P Q 能级(l) 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s ………最多电子数2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 ………2 8 18 32 ……2n2有关能级的五条基本规律1、每个能层中，能级符号的顺序是ns、np、nd、nf……（n为能层序数）2、任一能层的能级总的从s能级开始，而且能级数等于该能层序数。

3、s、p、d、f……可容纳的电子数依次是1、3、5、7……的两倍4、各能级所在能层的取值ns→n≥1；np→n≥2；nd→n≥3；nf→n≥4；5、各能层、能级中电子能量的高低⑴同一能层中：E(ns)＜E(np)＜E(nd)＜E(nf)⑵不同能层中：E(1s)＜E(2s)＜E(3s)＜E(4s)＜。

E(2p)＜E(3p)＜E(4p)＜E(5p)＜。

例1、以下能级符号正确的是（）A 6sB 2dC 3fD 7p例2、以下能级符号错误的是( )A.5s B．2d C．3f D．6p例3、某陨石中含有半衰期极短的镁的一种放射性同位素28Mg，该同位素的原子核的中子数是A.12 B．14 C．16 D．18例4、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2n2例5、下列各电子能层中，不包含 d 能级的是（）A、N能层B、M能层C、L能层D、K能层例6.Se是人体必需的微量元素，下列关于7834Se和8034Se的说确的是( )A.7834Se和8034Se互为同素异形体B.7834Se和8034Se互为同位素C.7834Se和8034Se分别含有44和46个质子D.7834Se和8034Se都含有34个中子2.构造原理思考：钾原子的电子排布为什么不是2、8、9，而是2、8、8、1？构造原理（电子填充的先后顺序）随原子核电荷数递增，原子核外电子的排布遵循如左图的排布顺序，这个排布顺序被称为构造原理。

1s ＜2s ＜2p＜3s ＜3p ＜4s ＜3d ＜4p＜5s＜4d ＜5p＜6s ＜4f＜5d ＜6p ＜7s ＜5f ＜6d ＜7p＜……通式： ns<(n-2)f< (n-1)d<np（2）电子排布式根据构造原理，只要知道原子序数，就可以写出元素原子的电子排布，这样的电子排布是基态原子的。

思考：如何书写基态离子核外电子排布式？注：在书写基态阳离子核外电子排布式事，一般认为先失去最外层电子而无需考虑构造原理。

（3）简化电子排布式（原子实排布式）Na：1s22s22p63s1 [Ne] 3s1表示钠的层电子排布与稀有气体元素Ne的核外电子排布相同（4）外围电子 (价电子)价电子层：电子数在化学反应中可发生变化的能级主族元素的性质由最外层电子决定；过渡元素的性质由最外层电子和次外层电子（一般为次外层的d能级）决定例1.表示一个原子在第三电子层上有10个电子可以写成A.310B.3d10C.3s23p63d2D. 3s23p64s2例2.下列电子排布中，原子处于激发状态的是A.1s22s22p5B. 1s22s22p43s2C. 1s22s22p63s23p63d44s2D. 1s22s22p63s23p63d34s2例2．按所示格式填写下表有序号的表格：例3.(1).砷原子的最外层电子排布式是4s24p3，在元素周期表中，砷元素位于__________周期族；最高价氧化物的化学式为，砷酸钠的化学式是 .(2).已知下列元素在周期表中的位置，写出它们最外层电子构型和元素符号：①.第4周期ⅣB族；②.第5周期ⅦA族 .例4.根据下列叙述，写出元素名称，画出原子结构示意图，并写出核外电子排布式。

(1)A元素原子核外M层电子数是L层电子数的一半：________________。

(2)B元素原子的最外层电子数是次外层电子数的1.5倍：________________。

(3)C元素的单质在常温下可与水剧烈反应，产生的气体能使带火星的木条复燃：________________。

(4)D元素的次外层电子数是最外层电子数的1/4：________________。

例5.下列原子构成的单质中既能与稀硫酸反应，又能与烧碱溶液反应，且都产生H2的是( )A.核无中子的原子B.电子构型为3s23p1C.最外层电子数等于倒数第三层上的电子数的原子D.N层上无电子，最外层上的电子数等于电子层数的原子例6.主族元素的原子失去最外层电子形成阳离子，主族元素的原子得到电子填充在最外层形成阴离子。

下列各原子或离子的电子排布式错误的是( )A.Ca2＋：1s22s22p63p6B.F－：1s22s23p6C.S：1s22s22p63s23p4D.Ar：1s22s22p63s23p6例7.下列各原子的电子排布式正确的是( )A.Be：1s22s12p1 B．C：1s22s22p2 C.He：1s12s1 D．Cl：1s22s22p63s23p5例8.根据下列电子排布，处于激发态的原子是( )A.1s 22s 22p 6 B ．1s 22s 23s1C.1s 22s 14d 1 D ．1s 22s 22p 63s 1下列各原子或离子的电子排布式错误的是( ) A ．Na ＋1s 22s 22p 6B ．F 1s 22s 22p5C ．Cl － 1s 22s 22p 63s 23p 5D ．Ar 1s 22s 22p 63s 23p 6例9.若某原子的外围电子排布为4d 15s 2，则下列说确的是（ ） 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个电子例10.下列粒子中，电子排布式为1s 22s 22p 63s 23p 6的有（ ） A ．Sc 3+B ．Mg 2+C ．Cl -D ．Br - 3、能量最低原理、基态与激发态（1）能量最低原理：原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态，简称能量最低原理。

（2）基态原子与激发态原子：处于最低能量的原子叫做基态原子，当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。

基态原子 激发态原子 ①光（辐射）是电子释放能量的重要形式之一；②在日常生活中，我们看到的许多可见光，如灯光、霓虹灯光、激光、焰火（包括金属的焰色反应）等都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关。

4、电子云和原子轨道：我们不可能像描述宏观运动物体那样描述原子核外电子运动，只能确定它在原子核外各处出现的概率。

核外电子概率分布图看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云。

常把电子出现的概率约为90%的空间圈出来，人们把这种电子云轮廓图成为原子轨道。

S 能级的原子轨道是球形的，能层序数越大， 原子轨道的半径越大。

P 的原子轨道是纺锤形（或哑铃形）的，每个P 能级有3个轨道， 它们互相垂直，分别以P x 、P y 、P z 为符号。

P 原子轨道的平均半径 也随能层序数增大而增大。

原子轨道的特点吸收能量释放能量（1）.s原子轨道是球形的，p原子轨道是纺锤形的（2）.能层序数n越大，原子轨道的半径越大；（3）.不同能层的同种能级的原子轨道形状相似，只是半径不同；相同能层的同种能级的原子轨道形状相似，半径相同，能量相同，方向不同（4）.s能级只有一个原子轨道；p能级有3个原子轨道，互相垂直，可分别以px、py、pz表示，能量相等。

如2px、2py、2pz轨道的能量相等。

d能级有五个原子轨道。

（5）每个原子轨道只能放2个5.原子核外电子排布原理.①.能量最低原理:电子先占据能量低的轨道，再依次进入能量高的轨道.②.泡利不相容原理:在同一能层，同一能级的同一个原子轨道最多只能容纳两个电子，且自旋方向相反③.洪特规则:电子在能量相同的轨道上分布时,总是尽可能以自旋相同的方式分占不同轨道.④洪特规则的特例:同一能级的轨道在全充满（p6、d10、f14）、半充满（p3、d5、f7）、全空时(p0、d0、f0)的状态，具有较低的能量和较大的稳定性.如24Cr [Ar]3d54s1、29Cu [Ar]3d104s1.6.电子排布图ns能级各有一个轨道，np能级各有3个轨道，nd能级各有5个轨道，nf能级各有7个轨道.而每个轨道里最多能容纳2个电子，通常称为电子对，用方向相反的箭头“↑↓”来表示。

第二周期元素基态原子的电子排布如下图所示（在图中每个方框代表一个原子轨道,每个箭头代表一个电子）：Cr核外电子排布图 Zn核外电子排布图例1当碳原子的核外电子排布由转变为时，下列说确的是A．碳原子由基态变为激发态 B．碳原子由激发态变为基态C．碳原子要从外界环境吸收能量 D．碳原子要向外界环境释放能量例2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 D例3.下列原子构成的单质中既能与稀硫酸反应，又能与烧碱溶液反应，且都产生H2的是( )A.核无中子的原子B.电子构型为3s23p1C.最外层电子数等于倒数第三层上的电子数的原子D.N层上无电子，最外层上的电子数等于电子层数的原子例4.分析发现，某陨石中含有半衰期极短的镁的一种放射性同位素28Mg，该同位素的原子核的中子数是A.12 B．14 C．16 D．18例5.下列各原子或离子的电子排布式错误的是( )A．Na＋1s22s22p6 B．F 1s22s22p5 C．Cl－1s22s22p63s23p5 D．Ar 1s22s22p63s23p6例6.根据下列电子排布，处于激发态的原子是( )A.1s22s22p6 B．1s22s23s1 C.1s22s14d1 D．1s22s22p63s1例7．以下电子排布式不是基态原子的电子排布的是( )A．1s12s1 B．1s22s12p1 C．1s22s22p63s2 D．1s22s22p63s1例8．Cl－核外电子的运动状态共有( )A．3种 B．5种C．17种D．18种例9．下列轨道表示式所表示的元素原子中，其能量处于最低状态的是( )例10.将下列多电子原子的原子轨道按能量由高到低的顺序排列：1s 3p 2p 5d 4s 5f例11.下列3d能级的电子排布图正确的是( )A.、B原子的最外层电子中，成对电子和未成对电子占据的轨道数相等，若A元素的原子序数为a，则B元素的原子序数为( )A.a－4 B．a－5 C．a＋3 D．a＋4例13.下列轨道表示式能表示最低能量状态的氮原子的是( )例14.下列各组原子中，彼此化学性质一定相似的是( )A.原子核外电子排布式为1s2的X原子与原子核外电子排布式为1s22s2的Y原子B.原子核外M层上仅有两个电子的X原子与原子核外N层上仅有两个电子的Y原子C.2p轨道上有三个未成对的电子的X原子与3p轨道上只有三个未成对的电子的Y原子D.最外层都只有一个电子的X、Y原子例15.下列关于价电子构型为3s23p4的粒子描述正确的是A.它的元素符号为OB.它的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4C.它可与H2生成液态化合物D.其电子排布图为：1s 2s 2p 3s 3p四、元素周期表与元素周期律1、元素周期表（1）七行七周期，每周期原子核外电子层数等于周期数；1~3短周期，4~6长周期，7不完全周期（2）18列16族：7主族（符号A表示，主族族序数=价电子数=最外层电子数）；7副族（符号B表示，副族族序数=价电子数=最外层电子+次外层d能级电子，ⅠB、ⅡB族序数=最外层电子数）；第八族（过渡元素，价电子数=最外层电子数+次外层d能级电子，含三列元素，价电子数分别为8、9、10）；0族（稀有气体，最外层电子均达到稳定结构）（3）区域划分:根据最后一个电子填入的能级进行的划分S区元素价电子特征排布为ｎS1~2，价电子数等于族序数，包含ⅠA、ⅡA。