选修3 物质结构与性质 第一节 原子结构与性质 考纲定位 1.了解原子核外电子的运动状态、排布原理和能级分布，能正确书写1～36号元素原子核外电子、价电子的电子排布式和轨道表达式。 2.了解电离能的含义，并能用以说明元素的某些性质。 3.了解电子在原子轨道之间的跃迁及简单应用。 4.了解电负性的概念，并能用以说明元素的某些性质。 考点1| 原子核外电子排布 [基础知识整合]
1．能层、能级和原子轨道
能层 能级 原子轨道数目 最多容纳电子数目 1s 1 2 L 2s、2p 1＋3＝4 8 M 3s、3p、3d 1＋3＋5＝9 18 N 4s、4p、4d、4f 1＋3＋5＋7＝16 32 2.原子轨道的形状、数目及能量关系 ??s电子的原子轨道呈球形对称
(1)轨道形状?
?p电子的原子轨道呈哑铃形?
(2)s、p、d、f能级上原子轨道数目依次为1、3、5、7，其中npx、npy、npz三个原子轨道在三维空间相互垂直，各能级的原子轨道半径随能层数(n)的增大而增大。
?ns ?②形状相同的原子轨道能量的高低： (3)能量关系?1s<2s<3s<4s…… ③同一能层内形状相同而伸展方向不 ?同的原子轨道的能量相等，如2p、2p、2p?轨道的能量相同 x y ①相同能层上原子轨道能量的高低： z 3．原子核外电子排布规律 (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。 构造原理：原子的核外电子在填充原子轨道时，随着原子核电荷数的递增，原子核每增加一个质子，原子核外便增加一个电子，这个电子大多是按着能级的能量由低到高的顺序依次填充的，填满一个能级再填一个新能级，这种规律称为构造原理。 构造原理示意图： (2)泡利原理：在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，且它们的自旋状态相反。 (3)洪特规则：当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，且自旋状态相同。 注：洪特规则特例：当能量相同的原子轨道在全充满(p6、d10、f14)、半充满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)状态时，体系的能量最低。如1s22s22p63s23p63d44s2。 4．电子的跃迁与原子光谱 (1)电子的跃迁 ①基态―→激发态： 当基态原子的电子吸收能量后，电子会从低能级跃迁到较高能级，变成激发态原子。 ②激发态―→基态： 激发态原子的电子从较高能级跃迁到较低能级时会释放出能量。 (2)原子光谱：不同元素的原子发生电子跃迁时会吸收或释放不同的光，用光谱仪记录下来便得到原子光谱。包括吸收光谱和发射光谱。用原子光谱的特征谱线可以鉴定元素，称为光谱分析。 [应用体验] 写出下列原子或离子的①电子排布式②价电子排布图③电子占的原子轨道数④未成对电子数。 (1)N：①________②________③________④________。 (2)Cl：①________②________③________④________。 (3)Fe2：①________②________③________④________。 (4)Cu：①________②________③________④________。 (5)Se：①________②________③________④________。 (6)Br：①________②________③________④________。 －＋ 24Cr的基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，而不是 [提示] (1)①1s22s22p3 (2)①1s22s22p63s23p5或[Ne]3s23p5 ③5 ④3 [考点多维探究] 角度1 核外电子排布的表示 1．(高考组合题)(1)(2020·全国乙卷)基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar]________，有________个未成对电子。 (2)(2020·全国甲卷)镍元素基态原子的电子排布式为________，3d能级上的未成对电子数为________。 (3)(2020·全国卷Ⅰ)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用________形象化描述。在基态14C原子中，核外存在________对自旋相反的电子。 (4)(2020·全国卷Ⅰ)基态Fe原子有________个未成对电子。Fe3的电子排布式为________。 (5)(2020·全国卷Ⅰ)基态Si原子中，电子占据的最高能层符号为________，该能层具有的原子轨道数为______、电子数为________。 (6)(2020·全国卷)Se原子序数为________，其核外M层电子的排布式为________。 (7)(2020·江苏高考)n2基态核外电子排布式为________。 (8)(2020·海南高考)钒在元素周期表中的位置为________，其价层电子排布图为________________。 (9)(2020·上海高考)Mg原子核外电子排布式为________；Ca原子最外层电子的能量________Mg原子最外层电子的能量(选填“低于”、“高于”或“等于”)。 [答案] (1)3d104s24p2 2 (2)[Ar]3d84s2或1s22s22p63s23p63d84s2 2 (3)电子云 2 (4)4 [Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5 (5)M 9 4 (6)34 3s23p63d10 (7)[Ar]3d10 或1s22s22p63s23p63d10 ＋ ＋ (8)第四周期ⅤB族 (9)1s22s22p63s2 高于 2．完成下列化学用语 (1)Cr原子的核外电子排布式________，外围电子排布式________，原子结构示意图________，价电子排布图________________。 (2)Cu2的核外电子排布式________，离子结构示意图________。 (3)As的核外电子排布式________，原子结构示意图________价，价电子排布图________________。 (4)Co的外围电子排布式________________，外围电子排布图________________。 [答案] (1)1s22s22p63s23p63d54s1 3d54s1 ＋ 描述核外电子排布的两种化学用语 62??核外电子排布式：如Fe：[Ar]3d4s (1)电子排布式? ?价?外围?电子排布式：如Fe：3d64s2? 注意：当出现d轨道时，虽然电子按ns、(n－1)d、np的顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把(n－1)d放在ns前，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2正确，1s22s22p63s23p64s23d6错误。 角度2 根据核外电子的排布特点推断元素 3．(1)A元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子，其元素符号为__________；其价层电子排布图为_____________________________。 (2)B元素的负一价离子和C元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同，B的元素符号为________，C离子的结构示意图为________。 (3)D元素的正三价离子的3d能级为半充满，D的元素符号为________，其基态原子的电子排布式为________，其原子的结构示意图为________。 (4)E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子且只有一个未成对电子，E的元素符号为________，其基态原子的电子排布式为______________。 (5)F元素的原子最外层电子排布式为nsnnpn2，则n＝________；原子中能量最高的是________电子，核外电子排布图为________。 [解析] (1)A元素基态原子的电子排布图由题意可写成： ＋ 则该元素核外有7个电子，为氮元素，其元素符号为N。 (2)B、C的电子层结构都与Ar相同，即核外都有18个电子，则B为17号元素Cl，C为19号元素。 (3)D元素原子失去2个4s电子和1个3d电子后变成＋3价离子，其原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2即26号元素铁。 (4)E元素的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1故E为Cu。 (5)F最外层电子排布式为2s22p4。 － ＋ [答案] (1)N (2)Cl (3)Fe 1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2 (4)Cu [Ar]3d104s1
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