高中化學-選修三-第一章-原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)-講義及習題.含答案

1、第一章 原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)一.原子結(jié)構(gòu)1、能級與能層2、原子軌道3、原子核外電子排布規(guī)律（1）構(gòu)造原理：隨著核電荷數(shù)遞增，大多數(shù)元素的電中性基態(tài)原子的電子按下圖順序填入核外電子運動軌道（能級），叫做構(gòu)造原理。能級交錯：由構(gòu)造原理可知，電子先進入4s軌道，后進入3d軌道，這種現(xiàn)象叫能級交錯。（PS：構(gòu)造原理并非4s能級比3d能級能量低，而是指這樣順序填充電子可以使整個原子的能量最低。）（2）能量最低原理原子的電子排布遵循構(gòu)造原理能使整個原子的能量處于最低狀態(tài)，簡稱能量最低原理。（3）泡利（不相容）原理：一個軌道里最多只能容納兩個電子，且電旋方向相反（用“”表示），這個原理稱為泡利原理。（4）洪特規(guī)則

2、：當電子排布在同一能級的不同軌道（能量相同）時，總是優(yōu)先單獨占據(jù)一個軌道，而且自旋方向相同，這個規(guī)則叫洪特規(guī)則。比如，p3的軌道式為，而不是。洪特規(guī)則特例：當p、d、f軌道填充的電子數(shù)為全空、半充滿或全充滿時，原子處于較穩(wěn)定的狀態(tài)。即p0、d0、f0、p3、d5、f7、p6、d10、f14時，是較穩(wěn)定狀態(tài)。前36號元素中，全空狀態(tài)的有4Be 2s22p0、12Mg 3s23p0、20Ca 4s23d0；半充滿狀態(tài)的有：7N 2s22p3、15P 3s23p3、24Cr 3d54s1、25Mn 3d54s2、33As 4s24p3；全充滿狀態(tài)的有10Ne 2s22p6、18Ar 3s23p6、2

3、9Cu 3d104s1、30Zn 3d104s2、36Kr 4s24p6。4、基態(tài)原子核外電子排布的表示方法（1）電子排布式用數(shù)字在能級符號的右上角表明該能級上排布的電子數(shù)，這就是電子排布式，例如K：1s22s22p63s23p64s1。為了避免電子排布式書寫過于繁瑣，把內(nèi)層電子達到稀有氣體元素原子結(jié)構(gòu)的部分以相應(yīng)稀有氣體的元素符號外加方括號表示，例如K：Ar4s1。（2）電子排布圖(軌道表示式)每個方框或圓圈代表一個原子軌道，每個箭頭代表一個電子。如基態(tài)硫原子的軌道表示式為二、原子結(jié)構(gòu)與元素周期表1、原子的電子構(gòu)型與周期的關(guān)系（1）每周期第一種元素的最外層電子的排布式為ns1。每周期結(jié)尾元素

4、的最外層電子排布式除He為1s2外，其余為ns2np6。He核外只有2個電子，只有1個s軌道，還未出現(xiàn)p軌道，所以第一周期結(jié)尾元素的電子排布跟其他周期不同。（2）一個能級組最多所容納的電子數(shù)等于一個周期所包含的元素種類。但一個能級組不一定全部是能量相同的能級，而是能量相近的能級。2、元素周期表的分區(qū)分區(qū)元素分布外圍電子排布元素性質(zhì)特點s區(qū)A族、A族及He元素ns12除氫、氦外都是活潑金屬元素；通常是最外層電子參與反應(yīng)p區(qū)AA族、0族（除氦外）ns2np16通常是最外層電子參與反應(yīng)d區(qū)BB族、(除鑭系、錒系外)(n-1)d19ns12d軌道可以不同程度地參與化學鍵的形成ds區(qū)B族、B族(n-1)

5、d10ns12金屬元素f區(qū)鑭系、錒系(n-2)f014(n-1)d02 ns2鑭系元素化學性質(zhì)相近、錒系元素化學性質(zhì)相近根據(jù)核外電子排布，可確定：分區(qū)各區(qū)元素化學性質(zhì)及原子最外層電子排布特點若已知元素的外圍電子排布，可直接判斷該元素在周期表中的位置。如：某元素的外圍電子排布為4s24p4，由此可知，該元素位于p區(qū)，為第四周期A族元素。即最大能層為其周期數(shù)，最外層電子數(shù)為其族序數(shù)，但應(yīng)注意過渡元素(副族與第族)的最大能層為其周期數(shù)，外圍電子數(shù)應(yīng)為其縱列數(shù)而不是其族序數(shù)(鑭系、錒系除外)。三、元素周期律1、電離能、電負性（1）電離能是指氣態(tài)原子或離子失去1個電子時所需要的最低能量，第一電離能是指電

6、中性基態(tài)原子失去1個電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的最低能量。第一電離能數(shù)值越小，原子越容易失去1個電子。在同一周期的元素中，堿金屬(或第A族)第一電離能最小，稀有氣體(或0族)第一電離能最大，從左到右總體呈現(xiàn)增大趨勢。同主族元素，從上到下，第一電離能逐漸減小。同一原子的第二電離能比第一電離能要大。（2）元素的電負性用來描述不同元素的原子對鍵合電子吸引力的大小。以氟的電負性為4.0，鋰的電負性為1.0作為相對標準,得出了各元素的電負性。電負性的大小也可以作為判斷金屬性和非金屬性強弱的尺度，金屬的電負性一般小于1.8，非金屬的電負性一般大于1.8，而位于非金屬三角區(qū)邊界的“類金屬”的電負性在1.

7、8左右。它們既有金屬性，又有非金屬性。（3）電負性的應(yīng)用判斷元素的金屬性和非金屬性及其強弱金屬的電負性一般小于1.8，非金屬的電負性一般大于1.8，而位于非金屬三角區(qū)邊界的“類金屬”(如鍺、銻等)的電負性則在1.8左右，它們既有金屬性，又有非金屬性。金屬元素的電負性越小，金屬元素越活潑；非金屬元素的電負性越大，非金屬元素越活潑。同周期自左到右，電負性逐漸增大，同主族自上而下，電負性逐漸減小。2、原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)的遞變規(guī)律性質(zhì)同周期（從左往右）同主族（自上而下）（1）能層數(shù)（電子層數(shù)）相同從1遞增到6（或7）（2）最外層電子數(shù)從1遞增到8（第一周期例外）相同（3）原子半徑減小增大（4）金屬性（

8、原子失電子能力）減弱增強（5）非金屬性（原子得電子能力）增強減弱（6）電負性增強減弱（7）第一電離能增大的趨勢減?。?）單質(zhì)還原性減弱增強（9）單質(zhì)氧化性增強減弱（10）最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸堿性堿性減弱，酸性增強堿性增強、酸性減弱（11）非金屬形成氣態(tài)氫化物的難易程度由難到易由易到難（12）氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性增強減弱（13）主要化合價最高正價從+1遞增到+7（O、F除外），最低負價從-4遞增到-1相同（14）離子半徑r（陰離子）減小，r（陽離子）減小。r(陰)r(陽)增大 3、對角線規(guī)則在元素周期表中，某些主族元素與右下方的主族元素的有些性質(zhì)是相似的，如第一章 原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第一節(jié) 原子

9、結(jié)構(gòu)考查點一能層、能級、構(gòu)造原理1下列說法中正確的是()。A同一原子中，1s、2s、3s電子的能量逐漸減小B同一原子中，2p、3p、4p能級的軌道數(shù)依次增多C能量高的電子在離核近的區(qū)域運動，能量低的電子在離核遠的區(qū)域運動D各能層含有的能級數(shù)為n(n為能層序數(shù))解析同一原子中能層序數(shù)越大，能量越高，離核越遠，A、C項均錯誤；在同一能級中，其軌道數(shù)是一定的，不論其在哪一能層中，B項錯誤；D項正確。答案D2下列說法中正確的是()。A1s22s12p1表示的是激發(fā)態(tài)原子的電子排布B3p2表示3p能級有兩個軌道C同一原子中，3d軌道的能量小于4s軌道的能量D同一原子中，2p、3p、4p電子的能量逐漸減小

10、解析A項中1個2s電子被激發(fā)到2p能級上，表示的是激發(fā)態(tài)原子，正確；B項中3p2表示3p能級上填充2個電子，錯誤；C項中由于能級交錯，3d軌道的能量大于4s軌道的能量，錯誤；D項，同一原子中電子層數(shù)越大，能量也就越高，離核越遠，故2p、3p、4p電子的能量增大，錯誤；故選A。答案A3比較下列多電子原子的能級的能量高低(1)2s_3s (2)2s_3d(3)3p_3s (4)4f_6f解析相同能層上不同能級的能量高低：nsnpndnf，不同能層上符號相同的能級的能量高低：1s2s3s4s答案(1) (2) (4)B原子半徑：C電負性：D最高正化合價：解析由電子排布式可知：為S，為P，為N，為F。

11、根據(jù)元素周期、律可知：第一電離能為，A項正確；原子半徑應(yīng)是最大，最小，B項不正確；電負性應(yīng)是最大，最小，C項不正確；F無正價，、最高正化合價為5價，的最高正化合價為6價，D項不正確。答案A考查點三微粒半徑大小比較7An、B(n1)、Cn、D(n1)有相同的電子層結(jié)構(gòu)，則原子半徑由大到小的順序是ACDBA BABCDCDCAB DABDC解析A、B、C、D四種元素的相對位置DCABZ，根據(jù)原子半徑大小變化規(guī)律可知ABDC。答案D8a、b、c、d是四種短周期元素。a、b、d同周期，c、d同主族。a的原子結(jié)構(gòu)示意圖為，b與c形成的化合物的電子式為。下列說法中正確的是A原子半徑：acdbB電負性：ab

12、dcC原子序數(shù)：dacbD最高價含氧酸的酸性：cda解析由a的原子結(jié)構(gòu)示意圖分析得，a應(yīng)為硅元素，位于第三周期；因為a、b、d同周期，b元素顯1價，故b應(yīng)為Na；又因c顯3價，則c應(yīng)為氮或磷，但d為第三周期元素，且c與d同主族，故d應(yīng)為磷，c應(yīng)為氮元素。將a、b、c、d四種元素代入分析即可解答。答案D考查點四綜合應(yīng)用9如圖所示為元素周期表的大致框架(1)在如圖所示元素周期表中畫出金屬元素與非金屬元素的分界線(2)鑒于NaH的存在，有人建議可把氫元素歸到A族。但根據(jù)氫元素最高正化合價與最低負化合價的絕對值相等，可把氫元素歸到元素周期表中的_族。(3)現(xiàn)有甲、乙兩種元素，甲元素原子核外3p能級上有

13、5個電子，乙元素的焰色反應(yīng)呈黃色。在如圖所示的元素周期表中，將甲、乙兩元素的元素符號填在甲、乙兩元素在元素周期表中的相應(yīng)位置。甲元素與硫元素相比較，非金屬性較強的是_(填名稱)，寫出可以驗證該結(jié)論的一個化學方程式：_。81Tl鉈204.46s26p1(4)2008年8月2日，CCTV1焦點訪談欄目中報道了“鉈中毒事件”，鉈再次成為公眾關(guān)注的焦點。鉈的相關(guān)信息如右圖卡片中所示。下列敘述不正確的是()。A鉈在元素周期表中的位置是第六周期A族B鉈原子的中子數(shù)為20481123C6s26p1表示鉈原子有6個電子層，最外電子層中有3個電子D鉈的金屬性比鋁的強E鉈元素是p區(qū)元素解析(1)在周期表中沿著B、

14、Si、As、Te、At和Al、Ge、Sb、Po劃一條折線，即為金屬元素和非金屬元素的分界線。(2)首先要靈活接受信息，有人建議可把氫元素歸到A族，是因為NaH中的H與X(F、Cl、Br、I)有相似之處，即最低化合價相等。當氫元素最高正化合價與最低負化合價的絕對值相等時，可認為氫元素處在周期表中的A族。(3)甲元素原子核外3p軌道上有5個電子，即該元素原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p5，由此可知甲為Cl元素；乙元素的焰色反應(yīng)呈黃色，說明乙元素是Na元素。甲位于周期表中第三周期A族，乙位于周期表中第三周期A族。因為同一周期時，元素的非金屬性隨著核電荷數(shù)的遞增而增強，所以氯、硫相比

15、，非金屬較強的是氯元素。例如，Cl2可以與H2S發(fā)生置換反應(yīng)：H2SCl2=2HClS。(4)根據(jù)鉈的原子序數(shù)為81，可推知該元素位于第六周期A族，與Al同主族，且位于Al元素的下方，屬于p區(qū)元素，A選項錯誤，C、D選項正確；204.4是鉈元素的相對原子質(zhì)量，不是質(zhì)量數(shù)，故B選項錯誤。答案(1)如下圖所示(2)A(3)如下圖所示氯H2SCl2=2HClS(4)AB10第三周期元素X、Y、Z的各級電離能數(shù)據(jù)如下表：I/(kJmol1)I1I2I3I4 X7381 4517 73310 540Y4964 5626 9129 540Z5771 8172 74511 578請回答：X、Y、Z 三種元素

16、的元素符號分別為_、_、_；常見化合價分別為_、_、_；電負性由小到大的順序是_。解析應(yīng)用電離能的數(shù)值來推斷元素，主要是通過電離能判斷穩(wěn)定化合價，再通過化合價來判斷元素。如：Y4964 5626 9129 540可以推斷出Y元素1價穩(wěn)定，進而推斷為Na。答案MgNaAl2價1價3價NaMgAl11W、X、Y、Z是周期表前36號元素中的四種常見元素，其原子序數(shù)一次增大。W、Y的氧化物是導致酸雨的主要物質(zhì)，X的基態(tài)原子核外有7個原子軌道填充了電子，Z能形成紅色(或磚紅色)的Z2O和黑色的ZO兩種氧化物。(1)W位于元素周期表第_周期第_族。W的氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性比H2O(g)_(填“強”或“弱”)。

17、(2)Y的基態(tài)原子核外電子排布式是_，Y的第一電離能比X的_(“大”或“小”)(3)Y的最高價氧化物對應(yīng)水化物的濃溶液與Z的單質(zhì)反應(yīng)的化學方程式是_。解析首先推出題中幾種元素，W、Y的氧化物是導致酸雨的主要物質(zhì)，在結(jié)合原子序數(shù)的大小可知，W是氮元素，Y是硫元素，X的基態(tài)原子核外有7個原子軌道填充了電子，根據(jù)基態(tài)原子核外電子所遵循的原則，可以寫出電子排布式為：1s22s22p63s23p1，X為鋁元素，Z能夠形成紅色的Z2O和黑色的ZO兩種氧化物，推知Z為銅元素，兩種氧化物分別為Cu2O和CuO。答案(1)二VA弱(2)1s22s22p63s23p4大(3)Cu2H2SO4(濃)CuSO4SO22H2O12電離能是指由蒸氣狀態(tài)的孤立原子移去電子形成陽離子需要的能量。從中性原子中移去第一個電子所需的能量為第一電離能(I1)，移去第二個電子所需要的能量為第二電離能(I2)，依次類推?，F(xiàn)有5種元素A，B，C，D，E，其中I1I3分裂下表，根據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷其中的金屬元素有_，稀有氣體元素有_，最活潑的金屬是_，顯二價的金屬