第37讲 原子结构与性质
考纲要求 1.了解原子核外电子的运动状态、能级分布和排布原理，能正确书写1～36号元素原子核外电子、价电子的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其简单应用。4.了解电负性的概念，并能用以说明元素的某些性质。
考点一 原子核外电子排布原理
1.能层、能级与原子轨道 (1)能层(n)
在多电子原子中，核外电子的能量是不同的，按照电子的能量差异将其分成不同能层。通常用K、L、M、N……表示，能量依次升高。 (2)能级
同一能层里电子的能量也可能不同，又将其分成不同的能级，通常用s、p、d、f等表示，同一能层里，各能级的能量按s、p、d、f的顺序依次升高，即：E(s)＜E(p)＜E(d)＜E(f)。 (3)原子轨道
电子云轮廓图给出了电子在核外经常出现的区域。这种电子云轮廓图称为原子轨道。
原子轨道 s p
特别提醒 第一能层(K)，只有s能级；第二能层(L)，有s、p两种能级，p能级上有三个原子轨道px、py、pz，它们具有相同的能量；第三能层(M)，有s、p、d三种能级。 2.基态原子的核外电子排布
(1)能量最低原理：即电子尽可能地先占有能量低的轨道，然后进入能量高的轨道，使整个原子的
轨道形状 球形 哑铃形 轨道个数 1 3
能量处于最低状态。
如图为构造原理示意图，即基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序图：
注意 所有电子排布规则都需要满足能量最低原理。 (2)泡利原理
每个原子轨道里最多只能容纳2个电子，且自旋状态相反。
如2s轨道上的电子排布为(3)洪特规则
，不能表示为。
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。如2p3的电子排布为
，不能表示为或。
洪特规则特例：当能量相同的原子轨道在全满(p6、d10、f14)、半满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)状态时，体系的能量最低，如：24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1。 3.基态、激发态及光谱示意图
(1)p能级的能量一定比s能级的能量高(×)
(2)同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多(×) (3)2p和3p轨道形状均为哑铃形，能量也相等(×) (4)2px、2py、2pz的能量相等(√)
(5)铁元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s23d6(×) (6)Cr的基态原子的简化电子排布式为[Ar]3d44s2(×)
(7)基态原子电子能量的高低顺序为E(1s)＜E(2s)＜E(2px)＜E(2py)＜E(2pz)(×) (8)电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了能量最低原则(×)
(9)磷元素基态原子的电子排布图为
(×)
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_______________________________________________________。
－
答案 (1)①1s22s22p3 ②(2)①1s22s22p63s23p5(或[Ne]3s23p5)
③5 ④3
② ③9 ④1
(3)①1s22s22p63s23p63d6(或[Ar]3d6)
② ③14 ④4
(4)①1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)
②③15 ④1
(5)①1s22s22p63s23p63d104s24p4(或[Ar]3d104s24p4)
② ③18 ④2
(6)①1s2s2p3s3p3d4s4p(或[Ar]3d4s4p)
2262610261026
②③18 ④0
核外电子排布常见错误
(1)在写基态原子的电子排布图时，常出现以下错误： ①
(违反能量最低原理)
②③
(违反泡利原理)
(违反洪特规则)
④(违反洪特规则)
(2)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，而失电子时，却先失4s轨道上的电子，如Fe3：
＋
1s22s22p63s23p63d5。
(3)注意比较原子核外电子排布式、简化电子排布式、价电子排布式的区别与联系。如Cu的电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1；简化电子排布式：[Ar]3d104s1；价电子排布式：3d104s1。
1.第三代半导体材料的优异性能和对新兴产业的巨大推动作用，使得发达国家都把发展第三代半导体材料及其相关器件等列为半导体重要新兴技术领域，投入巨资支持发展。第三代半导体材料有氮化镓、碳化硅等。请回答下列问题：
(1)硅原子占据电子的能级符号有________________，其中占据电子的能量最高的能级符号为________，该能层已经容纳了________个电子。
(2)N原子中，有电子占据的最高能层符号为________，该能层已经容纳的电子数为______个。 (3)镓为元素周期表中第31号元素，位于元素周期表第四周期。镓原子具有________个能层，每个能层已经容纳的电子数之比为______________。 答案 (1)1s、2s、2p、3s、3p 3p 2 (2)L 5 (3)4 2∶8∶18∶3
解析 (1)硅位于元素周期表第三周期，有3个能层，分别为K、L、M，每个能层的能级数分别为1、2、2，其能级符号为1s、2s、2p、3s、3p，其中占据电子的最高能级为3p，s能级最多容纳2个电子，p能级最多容纳6个电子，故3p能级容纳的电子数为14－2－2－6－2＝2。(2)N原子位于
元素周期表第二周期，共2个能层，符号分别为K、L，L为最高能层，该能层包括2s能级的2个电子和2p能级的3个电子，共5个电子。(3)通过比较，可以得出规律，能层数与元素原子所在的周期数相等，故Ga有4个能层，每层的电子数为2、8、18、3。
2.(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__________________________________________________。
答案 (1)N
(2)Cl
(3)Fe 1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2) (4)Cu 1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)
(5)2 2p
考点二 原子结构与周期表、元素性质的关系
1.原子结构与周期表的关系
(1)原子结构与周期表的关系(完成下列表格)
每周期第一个元素 周期 能层数 原子序数 二 三 2 3 3 11 基态原子的简化电子排布式 [He]2s1 [Ne]3s1
每周期最后一个元素 原子序数 10 18 基态原子的电子排布式 1s22s22p6 1s22s22p63s23p6
2020版高考化学新增分大一轮人教版(全国)讲义：第十二章物质结构与性质(选考)第37讲含解析
