专题四 物质结构、元素周期律
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专题四 物质结构、元素周期律
第一讲原子结构
课标解读
课标解读 教学目标与重难点
了解原子的组成及同位素的概念。理解原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数，以及质量数与质子数、中子数之间的相互联系。 这部分内容常以选择题、填空题的形式进行考查。主要考点有：(1) 质子数、中子数、质量数的关系，原子组成的表示(2) 同位素的判断(3) 同位素的相对原子质量与元素相对原子质量的计算(4) 核外电子排布知识运用于元素的推断(5)10电子、18电子的粒子的种类及之间的反应。
初步掌握简单的原子核外电子排布规律
了解原子核外电子的运动状态，了解原子结构的构造原理
知道原子核外电子在一定条件下会发生跃迁，了解其简单应用
考点精讲与例题评析
知识点1、原子的构成及有关相对原子质量的计算
将原子核内所有的质子和中子的相对质量取近似整数值加起来，所得的数值，叫质量数，看似等于该同位素的相对原子质量。
几组重要的关系式
1、核电荷数(Z) == 核内质子数 == 核外电子数 == 原子序数
2、质量数（A）= 质子数（Z）+ 中子数（N）==近似原子量
3、离子电荷=质子数-核外电子数
有关相对原子质量的计算
1、 同位素的相对原子质量：就是某个原子质量与12C原子质量的1/12的比值。
同位素的近似相对原子质量就是相应原子的质量数。
2、元素的相对原子质量，是其所含的所有天然、稳定同位素的相对原子质量的平均值。其中a%是指同位素在元素里所占的原子数目百分比。也称为自然界中的丰度。
元素的近似相对原子质量也称元素的近似平均原子量。它是用某元素各种天然同位素的质量数代替同位素相对原子质量来和其在自然界的丰度的乘积之和。
元素的近似相对原子质量＝
［典型例题］例1．（07宁夏）下列叙述错误的是
A．13C和14C属于同一种元素，它们互为同位素 B．1H和2H是不同的核素，它们的质子数相等
C．14C和14N的质量数相等，它们的中子数不等 D．6Li和7Li的电子数相等，中子数也相等
［点击高考］
1、（04全国）下列离子中，所带电荷数与该离子的核外电子层数相等的是
A．Al3+ B．Mg2+ C．Be2+ D．H+
2、（04北京）下列指定微粒的个数比为2:1的是
A. Be2+离子中的质子和电子 B. 原子中的中子和质子
C. NaHCO3晶体中的阳离子和阴离子 D.BaO2（过氧化钡）固体中的阴离子和阳离子
3．（08全国Ⅱ）某元素的一种同位素X原子的质量数为A，含N个中子，它与1H原子组成HmX分子，在ag HmX分子中含质子的物质的量是
A.(A-N+m)mol B.(A-N)mol C. ( A-N)mol D. (A-N+m)mol
知识点2、元素、核素、同位素
元素：具有相同核电荷数的同一类原子的总称
核素：具有一定数目的质子和一定数目的中子的原子叫核素。
同位素：具有相同质子数而有不同中子数的同一元素的原子即同一元素的不同核素互称为同位素。
注意：同位素的“同”的含义是指质子数相同，电子数、电子排布相同，原子的化学性质相同，原子的化学性质相同，元素符号相同，在元素周期表中位置相同。
同位素有二个特性：同一元素的各种同位素化学性质基本上相同，物理性质不同；天然存在的元素里各种天然同位素原子所占的百分比一般是不变的。
［典型例题］例2、（09广东）我国稀土资源丰富。下列有关稀土元素与的说法正确的是
A. 与互为同位素 B. 与的质量数相同
C. 与是同一种核素 D. 与的核外电子数和中子数均为62
［点击高考］
1、（04全国1）下列关于原子的几种描述中,不正确的是
A. 与具有相同的中子数 B. 与具有相同的电子数
C.与具有相同的质量数 D. 与具有相同的质子数
2、（09全国II）某元素只存在两种天然同位素，且在自然界它们的含量相近，其相对原子质量为152.0，原子核外的电子数为63。下列叙述中错误的是
A. 它是副族元素B. 它是第六周期元素 C. 它的原子核内有63个质子 D. 它的一种同位素的核内有89个中子
知识点3、核外电子排布的一般规律
在多电子原子中，电子分层排布，总是尽先排布在能量最低的电子层里。具体表现为：
1.电子是在原子核外距核由近及远、能量由低至高的不同电子层上分层排布；
2.每层最多容纳的电子数为2n2(n代表电子层数)；
3.电子一般总是尽先排在能量最低的电子层里，即最先排第一层，当第一层排满后，再排第二层，等等。
4．最外层电子数则不超过8个(第一层为最外层时,电子数不超过2个)。
［典型例题］例3、（山东08）元素A和元素B的原子序数都小于18，已知A原子的最外层电子数为a，次外层电子数为b，B原子的M层电子数为(a-b)，L层电子数为(a+b)，则下列叙述不正确的是
A.B元素位于周期表中的第三周期、第IVA族 B.A、B两元素原子通过共价键形成的化合物BA2
C.A、B两元素所形成的化合物能与碳反应D.A、B两元素所形成的化合物既能与氢氧化钠溶液反应又能与盐酸反应
知识点4、核外电子的运动特征和电子云、原子轨道*
1、核外电子的运动特征可以概括为：
(1) 核外电子运动的能量是不连续的，分为不同的能级
(2) 核外电子运动的空间极小，运动速度极快。
(3) 核外电子运动没有确定的轨道，无法预测某时刻电子所在的位置，也不能测定电子的运动速度。
2、电子云
现代量子力学指出，核外电子的运动不能像经典力学中确定宏观物体的运动状态那样，同时用位置和速度的物理量来准确描述它的运动状态，而只能确定它在原子核外各处出现的概率。
电子在原子核外空间一定范围内出现，可以想象为一团带负电荷的云雾笼罩在原子核周围，所以，人们形象地把它叫做电子云。电子云密度大的地方，表明电子在核外空间单位体积内出现的机会多；电子云密度小的地方，表明电子在核外空间单位体积内出现的机会少。即电子云是电子在原子核外运动的概率分布图。
3、原子轨道*：90%的电子云轮廓图称为原子轨道。其中s原子轨道是球形的，p原子轨道是纺锤形的。
［典型例题］例4、下面关于多电子原子核外电子的运动规律的叙述正确的是( )
A、核外电子是沿一定轨道分层运动的 B、所有的电子在同一区域里运动
C、能量高的电子在离核近的区域运动 D、能量低的电子在离核近的区域运动
［点击高考］下列关于电子云和原子轨道的说法正确的是( )
A、原子核外的电子像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。
知识点5、能层与能级、基态与激发态、光谱
1、能层：多电子原子的核外电子的能量是不同的，按电子的能量差异，可以将核外电子分布不同的能层。
能级：在多电子的原子中，同一能层的电子，能量也可能不同，还可以把它们分成能级。每个能层中，能级符号的顺序是ns、np、nd、nf……。任一能层的能级总是先从s 能级开始，且该能层的能级数等于该能层序数。如第一层只有一个能级(1s)，第二层有两个能级(2s和2p)，即能级数=能层序数。s、p、d、f…可容纳的电子数依次是1、3、5、7…的两倍
各能层所包含的能级类型及各能层、能级最多容纳的电子数见下表：
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
2、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。基态原子吸收能量到激发态原子，激发态原子释放能量到基态原子。
3、光谱：不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱(基态到激发态，亮背景，暗线)或发射光谱(激发态到基态，暗背景，亮线)，总称为原子光谱。
光谱分析：在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。
［典型例题］例5、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是( )
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色以外的光
C、氖原子获得电子后转化成发出红光的物质D、在电流的作用下，氖原子与构成灯管的物质发生反应
［点击高考］(07试测)下列说法中正确的是( )
A、处于最低能量的原子叫基态原子 B、3p2表示3p能级有两个轨道
C、同一原子中，1S、2S、3S电子的能量逐渐减小
D、同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多
知识点6、核外电子排布原理
1、构造原理：多电子原子的核外电子排布总是按照能量最低原理，由低能级逐步填充到高能级。绝大数原子的核外电子的排布下图的排列顺序
构造原理中排布顺序的实质------各能级的能量高低顺序
1)相同能层的不同能级的能量高低顺序 ： ns2)英文字母相同的不同能级的能量高低顺序：1s<2s<3s<4s；2p<3p<4p; 3d<4d
3) 不同层不同能级可由下面的公式得出: ns < (n-2)f < (n-1)d < np (n为能层序数)
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。
2、能量最低原理：原子核外电子应优先排布在能量最低的能级里，然后由里到外，依次排布在能量逐渐升高的能级里。能级的能量高低顺序如构造原理
3、泡利不相容原理：一个原子轨道里最多只能容纳2个电子，而且自旋方向相反，这个原理成为泡利原理。
从能层、能级、原子轨道、自旋方向4个方面来说明是不可能有运动状态完全相同的两个电子的。
4、洪特规则：电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，且自旋方向相同，这个规则是洪特规则。
洪特规则特例：当同一能级上的电子排布为全充满、半充满和全空状态时，具有较低的能量和较大的稳定性。
5、几种常见的表达方式
(1) 原子结构示意图
(2) 电子式
(3) 核外电子排布式
(4) 核外电子排布简式
(5) 外围电子(价电子)表达式
(6) 轨道示意图
［典型例题］例6、(07海南）A、B、C、D、E代表5种元素。请填空：
（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 ；
（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的元素符号为 ；
（3）D元素的正三价离子的3d亚层为半充满，D的元素符号为 ，其基态原子的电子排布式为 。
（4）E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，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 。
答案：（1）N（2）Cl K（3）Fe 1s22s22p63s23p63d64s2（4） Cu 1s22s22p63s23p63d104s1
考点：本题考查了常见元素种类推断以及原子结构。解析：(1)A元素原子核外共有5个电子，则核内为5个质子，因此为N。(2)B、C分别为17、19号元素即Cl、K。(3)D3+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，可知D为26号元素，即Fe，因此其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。(4)E元素原子核外共有29个电子，即第29号元素为Cu，电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。
［点击高考］．（09宁夏）已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42。X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。X跟Y可形成化合物X2Y3，Z元素可以形成负一价离子。请回答下列问题：
（1）X元素原子基态时的电子排布式为 ，该元素的符号是 ；
（2）Y元素原子的价层电子的轨道表示式为 ，该元素的名称是 ；
（3）X与Z可形成化合物XZ3，该化合物的空间构型为 ；
（4）已知化合物X2Y3在稀硫酸溶液中可被金属锌还原为XZ3，产物还有ZnSO4和H2O，该反应的化学方程式是 ；
（5）比较X的氢化物与同族第二、第三周期元素所形成的氢化物稳定性、沸点高低并说明理由 。
答案：（1）1s22s22p63s23p63d104s24p3 As（2）（3）三角锥
（4）As2O3+6Zn+6H2SO4=2AsH3↑+6ZnSO4+3H2O （5）稳定性：NH3＞PH3＞AsH3 因为键长越短，键能越大，化合物越稳定 沸点：NH3＞AsH3＞PH3 NH3可形成分子间氢键，沸点最高，AsH3相对分子质量比PH3大，分子键作用力大，因而AsH3比PH3沸点高。
解析：（1）X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，可通过写电子排布式得到X为33号元素As；（2）Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子，同样根据电子排布式得到Y为O；再根据X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42可得到Z为H.（3）～（5）就不再分析了。【点评】涉及电子排布的问题，一般相对简单，这也是目前选修科目的一个趋势。
知识点7、10电子微粒和18电子微粒
1、10电子微粒：
不带电：Ne、HF、H2O、NH3、CH4 带正电：Na＋、Mg2＋、Al3＋、NH4＋、H3O+ 带负电：F―、O2―、N3-、OH―、NH2-
2、18电子微粒
单核：Ar、K＋、Ca2＋、Cl―、S2―、P3- 双核：F2、HCl、HS― 三核：H2S 四核：PH3、H2O2
五核：SiH4、CH3F 六核：N2H4、CH3OH 七核：N2H5+ 八核：C2H6、N2H62+
【注】14电子微粒 2电子微粒：
［典型例题］例7、(07全国II)用A＋、B－、C2－、D、E、F、G和H分别表示含有18个电子的八种微粒(离子或分子)，请回答：
(1)A元素是_______、B元素是_______、C元素是_______(用元素符号表示)
(2)D是由两种元素组成的双原子分子，其分子式是___________。
(3)E是所有含18个电子的微粒中氧化能力最强的分子，其分子式是___________。
(4)F是由两种元素组成的三原子分子，其分子式是___________，电子式是____________。
(5)G分子中含有4个原子，其分子式是_____________。
(6)H分子中含有8个原子，其分子式是_____________。
［答案］(1)K、Cl、S。 (2)HCl。 (3)F2。 (4)H2S，。(5)H2O2(答PH3同样给分)。 (6)C2H6。
［点击高考］1、(07江苏)通常情况下，微粒A和B为分子，C和E为阳离子，D为阴离子，它们都含有10个电子；B溶于A后所得的物质可电离出C和D；A、B、E三种微粒反应后可得C和一种白色沉淀。请回答：
(1)用化学符号表示下列4种微粒：A________；B_________；C_________；D_________。
(2)写出A、B、E三种微粒反应的离子方程式：_______________________________。
［答案］(1)H2O；NH3；NH4＋ ；OH－。(2) Mg2＋＋2NH3＋2H2O = Mg(OH)2↓＋2NH4＋ ［或Al3＋＋3NH3＋3H2O = Al(OH)3↓＋3NH4＋ ］。
2、(09北京)甲、乙、丙、丁4种物质分别含2种或3种元素，它们的分子中各含l8个电子。甲是气态氢化物，在水中分步电离出两种阴离子。下列推断合理的是21世纪教育网
A．某钠盐溶液含甲电离出的阴离子，则该溶液显碱性，只能与酸反应21世纪教育网
B．乙与氧气的摩尔质量相同，则乙一定含有极性键和非极性键21世纪教育网
C．丙中含有第2周期ⅣA族的元素，则丙一定是甲烷的同系物21世纪教育网
D．丁和甲中各元素质量比相同，则丁中一定含有-l价的元素21世纪教育网
3. a、b、c、d、e、f、g为七种由短周期元素构成的微粒，它们都有10个电子，其结构特点如下：
微粒代码 a b c d e f g
原子核数 单核 单核 双核 多核 单核 多核 多核
带电荷数（单位电荷） 0 1+ 1- 0 2+ 1+ 0
其中b的离子半径大于e的离子半径；d是由极性键构成的四原子极性分子；c与f可形成两个共价型g分子。试写出：
（1）a微粒结构示意图
（2）b与e相应元素的最高价氧化物对应水化物的碱性强弱比较为 > （用化学式表示），b和e离子的氧化性较强的为： 。
（3）d溶于水的电离方程式
（4）g微粒的电子式
（5）c微粒是 ， f微粒是 （用化学式表示）
（6）写出f离子的电子式：
4.用A＋、B－、C2－、D、E、F、G和H分别表示含有18个电子的八种微粒(离子或分子)，请回答：
（1）、A、B、C元素符号分别为： 。
（2）、D是由两种元素组成的双原子分子，其分子式是___________。
（3）、E是所有含18个电子的微粒中氧化能力最强的分子，其分子式是___________。
（4）、F是由两种元素组成的三原子分子，其结构式是____________。
（5）、H分子中含有8个原子，常温下，燃烧H的气体1g放出的热量为52KJ/mol，则相应的热化学方程式为：
（6）、G分子中含有4个原子，该物质加入MnO2可以产生一种能支持燃烧的气体：
①G的溶液中加入少量二氧化锰，有无色气体生成，写出化学方程式
②G的溶液中加入足量氯化亚铁和稀硫酸，溶液的颜色变成棕黄色，该反应的离子方程式为：
，根据你现有的化学知识，上述反应能否设计成原电池，若能画出相应的装置图，若不能，说出原因或理由：
5.A、B、C、D为四种气体单质，在一定条件下，B可以分别和A、C、D化合生成甲、乙、丙。C和D化合生成化合物丁。已知甲、乙、丙每个分子含有的电子数均为10，乙常温下为液态。并且有如下转化关系，填空：
（1）单质B的化学式 单质D的结构式
（2）单质A和化合物乙反应的化学方程式
（3）单质C和化合物丙反应的化学方程式
（4）根据你说学习的知识推断：丙和丁能否反应，若反应写出相应的化学方程式，若不能反应直接写“不能”两字。
知识点8 微粒半径的比较
1、 同一周期的原子半径： （从左到右）
2、 同一主族的原子半径： （从上到下）
同一主族的离子半径： （从上到下）
3、 具有相同电子层结构的微粒，
4、 同一元素的不同微粒的半径比较：
5、 同一周期的不同离子半径的比较（以第三周期为例）
教学反思
原子结构是元素性质的根本，原子结构是分子组成和结构的基础，所以本部分内容是物质结构的基础。因而要引导学生深入理解原子结构与元素性质的关系。
高考化学对原子结构、同位素的考查，经常以重大科技成果知识为背景，寓教于考，充分突出基础知识与科学研究的统一。
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专题四 物质结构、元素周期律
第一讲原子结构
课标解读
课标解读 教学目标与重难点
了解原子的组成及同位素的概念。理解原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数，以及质量数与质子数、中子数之间的相互联系。 这部分内容常以选择题、填空题的形式进行考查。主要考点有：(1) 质子数、中子数、质量数的关系，原子组成的表示(2) 同位素的判断(3) 同位素的相对原子质量与元素相对原子质量的计算(4) 核外电子排布知识运用于元素的推断(5)10电子、18电子的粒子的种类及之间的反应。
初步掌握简单的原子核外电子排布规律
了解原子核外电子的运动状态，了解原子结构的构造原理
知道原子核外电子在一定条件下会发生跃迁，了解其简单应用
考点精讲与例题评析
知识点1、原子的构成及有关相对原子质量的计算
将原子核内所有的质子和中子的相对质量取近似整数值加起来，所得的数值，叫质量数，看似等于该同位素的相对原子质量。
几组重要的关系式
1、核电荷数(Z) == 核内质子数 == 核外电子数 == 原子序数
2、质量数（A）= 质子数（Z）+ 中子数（N）==近似原子量
3、离子电荷=质子数-核外电子数
有关相对原子质量的计算
1、 同位素的相对原子质量：就是某个原子质量与12C原子质量的1/12的比值。
同位素的近似相对原子质量就是相应原子的质量数。
2、元素的相对原子质量，是其所含的所有天然、稳定同位素的相对原子质量的平均值。其中a%是指同位素在元素里所占的原子数目百分比。也称为自然界中的丰度。
元素的近似相对原子质量也称元素的近似平均原子量。它是用某元素各种天然同位素的质量数代替同位素相对原子质量来和其在自然界的丰度的乘积之和。
元素的近似相对原子质量＝
［典型例题］例1．（07宁夏）下列叙述错误的是
A．13C和14C属于同一种元素，它们互为同位素 B．1H和2H是不同的核素，它们的质子数相等
C．14C和14N的质量数相等，它们的中子数不等 D．6Li和7Li的电子数相等，中子数也相等
［点击高考］
1、（04全国）下列离子中，所带电荷数与该离子的核外电子层数相等的是
A．Al3+ B．Mg2+ C．Be2+ D．H+
2、（04北京）下列指定微粒的个数比为2:1的是
A. Be2+离子中的质子和电子 B. 原子中的中子和质子
C. NaHCO3晶体中的阳离子和阴离子 D.BaO2（过氧化钡）固体中的阴离子和阳离子
3．（08全国Ⅱ）某元素的一种同位素X原子的质量数为A，含N个中子，它与1H原子组成HmX分子，在ag HmX分子中含质子的物质的量是
A.(A-N+m)mol B.(A-N)mol C. ( A-N)mol D. (A-N+m)mol
知识点2、元素、核素、同位素
元素：具有相同核电荷数的同一类原子的总称
核素：具有一定数目的质子和一定数目的中子的原子叫核素。
同位素：具有相同质子数而有不同中子数的同一元素的原子即同一元素的不同核素互称为同位素。
注意：同位素的“同”的含义是指质子数相同，电子数、电子排布相同，原子的化学性质相同，原子的化学性质相同，元素符号相同，在元素周期表中位置相同。
同位素有二个特性：同一元素的各种同位素化学性质基本上相同，物理性质不同；天然存在的元素里各种天然同位素原子所占的百分比一般是不变的。
［典型例题］例2、（09广东）我国稀土资源丰富。下列有关稀土元素与的说法正确的是
A. 与互为同位素 B. 与的质量数相同
C. 与是同一种核素 D. 与的核外电子数和中子数均为62
［点击高考］
1、（04全国1）下列关于原子的几种描述中,不正确的是
A. 与具有相同的中子数 B. 与具有相同的电子数
C.与具有相同的质量数 D. 与具有相同的质子数
2、（09全国II）某元素只存在两种天然同位素，且在自然界它们的含量相近，其相对原子质量为152.0，原子核外的电子数为63。下列叙述中错误的是
A. 它是副族元素B. 它是第六周期元素 C. 它的原子核内有63个质子 D. 它的一种同位素的核内有89个中子
知识点3、核外电子排布的一般规律
在多电子原子中，电子分层排布，总是尽先排布在能量最低的电子层里。具体表现为：
1.电子是在原子核外距核由近及远、能量由低至高的不同电子层上分层排布；
2.每层最多容纳的电子数为2n2(n代表电子层数)；
3.电子一般总是尽先排在能量最低的电子层里，即最先排第一层，当第一层排满后，再排第二层，等等。
4．最外层电子数则不超过8个(第一层为最外层时,电子数不超过2个)。
［典型例题］例3、（山东08）元素A和元素B的原子序数都小于18，已知A原子的最外层电子数为a，次外层电子数为b，B原子的M层电子数为(a-b)，L层电子数为(a+b)，则下列叙述不正确的是
A.B元素位于周期表中的第三周期、第IVA族 B.A、B两元素原子通过共价键形成的化合物BA2
C.A、B两元素所形成的化合物能与碳反应D.A、B两元素所形成的化合物既能与氢氧化钠溶液反应又能与盐酸反应
知识点4、核外电子的运动特征和电子云、原子轨道*
1、核外电子的运动特征可以概括为：
(1) 核外电子运动的能量是不连续的，分为不同的能级
(2) 核外电子运动的空间极小，运动速度极快。
(3) 核外电子运动没有确定的轨道，无法预测某时刻电子所在的位置，也不能测定电子的运动速度。
2、电子云
现代量子力学指出，核外电子的运动不能像经典力学中确定宏观物体的运动状态那样，同时用位置和速度的物理量来准确描述它的运动状态，而只能确定它在原子核外各处出现的概率。
电子在原子核外空间一定范围内出现，可以想象为一团带负电荷的云雾笼罩在原子核周围，所以，人们形象地把它叫做电子云。电子云密度大的地方，表明电子在核外空间单位体积内出现的机会多；电子云密度小的地方，表明电子在核外空间单位体积内出现的机会少。即电子云是电子在原子核外运动的概率分布图。
3、原子轨道*：90%的电子云轮廓图称为原子轨道。其中s原子轨道是球形的，p原子轨道是纺锤形的。
［典型例题］例4、下面关于多电子原子核外电子的运动规律的叙述正确的是( )
A、核外电子是沿一定轨道分层运动的 B、所有的电子在同一区域里运动
C、能量高的电子在离核近的区域运动 D、能量低的电子在离核近的区域运动
［点击高考］下列关于电子云和原子轨道的说法正确的是( )
A、原子核外的电子像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。
知识点5、能层与能级、基态与激发态、光谱
1、能层：多电子原子的核外电子的能量是不同的，按电子的能量差异，可以将核外电子分布不同的能层。
能级：在多电子的原子中，同一能层的电子，能量也可能不同，还可以把它们分成能级。每个能层中，能级符号的顺序是ns、np、nd、nf……。任一能层的能级总是先从s 能级开始，且该能层的能级数等于该能层序数。如第一层只有一个能级(1s)，第二层有两个能级(2s和2p)，即能级数=能层序数。s、p、d、f…可容纳的电子数依次是1、3、5、7…的两倍
各能层所包含的能级类型及各能层、能级最多容纳的电子数见下表：
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
2、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。基态原子吸收能量到激发态原子，激发态原子释放能量到基态原子。
3、光谱：不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱(基态到激发态，亮背景，暗线)或发射光谱(激发态到基态，暗背景，亮线)，总称为原子光谱。
光谱分析：在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。
［典型例题］例5、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是( )
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色以外的光
C、氖原子获得电子后转化成发出红光的物质D、在电流的作用下，氖原子与构成灯管的物质发生反应
［点击高考］(07试测)下列说法中正确的是( )
A、处于最低能量的原子叫基态原子 B、3p2表示3p能级有两个轨道
C、同一原子中，1S、2S、3S电子的能量逐渐减小
D、同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多
知识点6、核外电子排布原理
1、构造原理：多电子原子的核外电子排布总是按照能量最低原理，由低能级逐步填充到高能级。绝大数原子的核外电子的排布下图的排列顺序
构造原理中排布顺序的实质------各能级的能量高低顺序
1)相同能层的不同能级的能量高低顺序 ： ns
3) 不同层不同能级可由下面的公式得出: ns < (n-2)f < (n-1)d < np (n为能层序数)
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。
2、能量最低原理：原子核外电子应优先排布在能量最低的能级里，然后由里到外，依次排布在能量逐渐升高的能级里。能级的能量高低顺序如构造原理
3、泡利不相容原理：一个原子轨道里最多只能容纳2个电子，而且自旋方向相反，这个原理成为泡利原理。
从能层、能级、原子轨道、自旋方向4个方面来说明是不可能有运动状态完全相同的两个电子的。
4、洪特规则：电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，且自旋方向相同，这个规则是洪特规则。
洪特规则特例：当同一能级上的电子排布为全充满、半充满和全空状态时，具有较低的能量和较大的稳定性。
5、几种常见的表达方式
(1) 原子结构示意图
(2) 电子式
(3) 核外电子排布式
(4) 核外电子排布简式
(5) 外围电子(价电子)表达式
(6) 轨道示意图
［典型例题］例6、(07海南）A、B、C、D、E代表5种元素。请填空：
（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 ；
（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的元素符号为 ；
（3）D元素的正三价离子的3d亚层为半充满，D的元素符号为 ，其基态原子的电子排布式为 。
（4）E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，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 。
答案：（1）N（2）Cl K（3）Fe 1s22s22p63s23p63d64s2（4） Cu 1s22s22p63s23p63d104s1
考点：本题考查了常见元素种类推断以及原子结构。解析：(1)A元素原子核外共有5个电子，则核内为5个质子，因此为N。(2)B、C分别为17、19号元素即Cl、K。(3)D3+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，可知D为26号元素，即Fe，因此其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。(4)E元素原子核外共有29个电子，即第29号元素为Cu，电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。
［点击高考］．（09宁夏）已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42。X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。X跟Y可形成化合物X2Y3，Z元素可以形成负一价离子。请回答下列问题：
（1）X元素原子基态时的电子排布式为 ，该元素的符号是 ；
（2）Y元素原子的价层电子的轨道表示式为 ，该元素的名称是 ；
（3）X与Z可形成化合物XZ3，该化合物的空间构型为 ；
（4）已知化合物X2Y3在稀硫酸溶液中可被金属锌还原为XZ3，产物还有ZnSO4和H2O，该反应的化学方程式是 ；
（5）比较X的氢化物与同族第二、第三周期元素所形成的氢化物稳定性、沸点高低并说明理由 。
答案：（1）1s22s22p63s23p63d104s24p3 As（2）（3）三角锥
（4）As2O3+6Zn+6H2SO4=2AsH3↑+6ZnSO4+3H2O （5）稳定性：NH3＞PH3＞AsH3 因为键长越短，键能越大，化合物越稳定 沸点：NH3＞AsH3＞PH3 NH3可形成分子间氢键，沸点最高，AsH3相对分子质量比PH3大，分子键作用力大，因而AsH3比PH3沸点高。
解析：（1）X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，可通过写电子排布式得到X为33号元素As；（2）Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子，同样根据电子排布式得到Y为O；再根据X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42可得到Z为H.（3）～（5）就不再分析了。【点评】涉及电子排布的问题，一般相对简单，这也是目前选修科目的一个趋势。
知识点7、10电子微粒和18电子微粒
1、10电子微粒：
不带电：Ne、HF、H2O、NH3、CH4 带正电：Na＋、Mg2＋、Al3＋、NH4＋、H3O+ 带负电：F―、O2―、N3-、OH―、NH2-
2、18电子微粒
单核：Ar、K＋、Ca2＋、Cl―、S2―、P3- 双核：F2、HCl、HS― 三核：H2S 四核：PH3、H2O2
五核：SiH4、CH3F 六核：N2H4、CH3OH 七核：N2H5+ 八核：C2H6、N2H62+
【注】14电子微粒 2电子微粒：
［典型例题］例7、(07全国II)用A＋、B－、C2－、D、E、F、G和H分别表示含有18个电子的八种微粒(离子或分子)，请回答：
(1)A元素是_______、B元素是_______、C元素是_______(用元素符号表示)
(2)D是由两种元素组成的双原子分子，其分子式是___________。
(3)E是所有含18个电子的微粒中氧化能力最强的分子，其分子式是___________。
(4)F是由两种元素组成的三原子分子，其分子式是___________，电子式是____________。
(5)G分子中含有4个原子，其分子式是_____________。
(6)H分子中含有8个原子，其分子式是_____________。
［答案］(1)K、Cl、S。 (2)HCl。 (3)F2。 (4)H2S，。(5)H2O2(答PH3同样给分)。 (6)C2H6。
［点击高考］1、(07江苏)通常情况下，微粒A和B为分子，C和E为阳离子，D为阴离子，它们都含有10个电子；B溶于A后所得的物质可电离出C和D；A、B、E三种微粒反应后可得C和一种白色沉淀。请回答：
(1)用化学符号表示下列4种微粒：A________；B_________；C_________；D_________。
(2)写出A、B、E三种微粒反应的离子方程式：_______________________________。
［答案］(1)H2O；NH3；NH4＋ ；OH－。(2) Mg2＋＋2NH3＋2H2O = Mg(OH)2↓＋2NH4＋ ［或Al3＋＋3NH3＋3H2O = Al(OH)3↓＋3NH4＋ ］。
2、(09北京)甲、乙、丙、丁4种物质分别含2种或3种元素，它们的分子中各含l8个电子。甲是气态氢化物，在水中分步电离出两种阴离子。下列推断合理的是21世纪教育网
A．某钠盐溶液含甲电离出的阴离子，则该溶液显碱性，只能与酸反应21世纪教育网
B．乙与氧气的摩尔质量相同，则乙一定含有极性键和非极性键21世纪教育网
C．丙中含有第2周期ⅣA族的元素，则丙一定是甲烷的同系物21世纪教育网
D．丁和甲中各元素质量比相同，则丁中一定含有-l价的元素21世纪教育网
3. a、b、c、d、e、f、g为七种由短周期元素构成的微粒，它们都有10个电子，其结构特点如下：
微粒代码 a b c d e f g
原子核数 单核 单核 双核 多核 单核 多核 多核
带电荷数（单位电荷） 0 1+ 1- 0 2+ 1+ 0
其中b的离子半径大于e的离子半径；d是由极性键构成的四原子极性分子；c与f可形成两个共价型g分子。试写出：
（1）a微粒结构示意图
（2）b与e相应元素的最高价氧化物对应水化物的碱性强弱比较为 > （用化学式表示），b和e离子的氧化性较强的为： 。
（3）d溶于水的电离方程式
（4）g微粒的电子式
（5）c微粒是 ， f微粒是 （用化学式表示）
（6）写出f离子的电子式：
4.用A＋、B－、C2－、D、E、F、G和H分别表示含有18个电子的八种微粒(离子或分子)，请回答：
（1）、A、B、C元素符号分别为： 。
（2）、D是由两种元素组成的双原子分子，其分子式是___________。
（3）、E是所有含18个电子的微粒中氧化能力最强的分子，其分子式是___________。
（4）、F是由两种元素组成的三原子分子，其结构式是____________。
（5）、H分子中含有8个原子，常温下，燃烧H的气体1g放出的热量为52KJ/mol，则相应的热化学方程式为：
（6）、G分子中含有4个原子，该物质加入MnO2可以产生一种能支持燃烧的气体：
①G的溶液中加入少量二氧化锰，有无色气体生成，写出化学方程式
②G的溶液中加入足量氯化亚铁和稀硫酸，溶液的颜色变成棕黄色，该反应的离子方程式为：
，根据你现有的化学知识，上述反应能否设计成原电池，若能画出相应的装置图，若不能，说出原因或理由：
5.A、B、C、D为四种气体单质，在一定条件下，B可以分别和A、C、D化合生成甲、乙、丙。C和D化合生成化合物丁。已知甲、乙、丙每个分子含有的电子数均为10，乙常温下为液态。并且有如下转化关系，填空：
（1）单质B的化学式 单质D的结构式
（2）单质A和化合物乙反应的化学方程式
（3）单质C和化合物丙反应的化学方程式
（4）根据你说学习的知识推断：丙和丁能否反应，若反应写出相应的化学方程式，若不能反应直接写“不能”两字。
知识点8 微粒半径的比较
1、 同一周期的原子半径： （从左到右）
2、 同一主族的原子半径： （从上到下）
同一主族的离子半径： （从上到下）
3、 具有相同电子层结构的微粒，
4、 同一元素的不同微粒的半径比较：
5、 同一周期的不同离子半径的比较（以第三周期为例）
教学反思
原子结构是元素性质的根本，原子结构是分子组成和结构的基础，所以本部分内容是物质结构的基础。因而要引导学生深入理解原子结构与元素性质的关系。
高考化学对原子结构、同位素的考查，经常以重大科技成果知识为背景，寓教于考，充分突出基础知识与科学研究的统一。
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