第二课时 元素周期律
[课标要求]
1．能说出元素电离能、电负性的含义。
2．掌握元素原子半径、电离能、电负性周期性变化的规律。
3．能应用元素的电离能、电负性说明元素的某些性质。
1．随着核电荷数的递增，同周期从左向右原子半径逐渐减小，同主族从上到下原子半径逐渐增大。
2．气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量叫做第一电离能。同族元素从上到下第一电离能变小，同周期元素从左向右第一电离能呈增大趋势，但ⅡA与ⅢA、ⅤA与ⅥA之间出现反常。
3．电负性用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。同周期从左到右，元素的电负性逐渐变大；同主族从上到下，元素的电负性逐渐变小。
1．影响原子半径大小的因素
(1)电子的能层数：电子的能层越多，电子之间的负电排斥使原子半径增大。
(2)核电荷数：核电荷数越大，核对电子的引力就越大，使原子半径缩小。
2．原子半径的递变规律
(1)同周期：从左至右，核电荷数越大，半径越小；
(2)同主族：从上到下，能层数越大，半径越大。
[特别提醒]
(1)同电子层：一般来说，当电子层相同时，随着核电荷数的增加，其原子半径(或离子半径)逐渐减小(稀有气体除外)，有“序小径大”的规律。
(2)同主族：一般来说，当最外层电子数相同时，能层数越多，原子(或离子)半径越大。
1．你能比较出下列原子的半径大小吗？
(1)C、N、O、F (2)Si、C、N (3) Li、Na、K、Rb
提示：(1)r(C)＞r(N)＞r(O)＞r(F)
(2)r(Si)＞r(C)＞r(N)
(3)r(Li)＜r(Na)＜r(K)＜r(Rb)
2．你能比较出下列离子的半径大小吗？
(1)F－、Cl－、Br－、I－
(2)Na＋、Mg2＋、Al3＋、F－、O2－
提示：(1)r(F－)＜r(Cl－)＜r(Br－)＜r(I－)
(2)r(Al3＋)＜r(Mg2＋)＜r(Na＋)＜r(F－)＜r(O2－)
1．离子半径大小比较的规律
(1)同种元素的离子半径：阴离子大于原子，原子大于阳离子，低价阳离子大于高价阳离子。如r(Cl－)>r(Cl)，r(Fe)>r(Fe2＋)>r(Fe3＋)。
(2)电子层结构相同的离子，核电荷数越大，半径越小。如r(O2－)>r(F－)>r(Na＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋)。
(3)带相同电荷的离子，电子层数越多，半径越大。如r(Li＋)(4)核电荷数、电子层数均不同的离子可选一种离子参照比较。如比较r(K＋)与r(Mg2＋)可选r(Na＋)为参照：r(K＋)>r(Na＋)>r(Mg2＋)。
2．三看法比较粒子半径大小
(1)“一看层”：先看电子层数，电子层数越多，一般微粒半径越大。
(2)“二看核”：若电子层数相同，则看核电荷数，核电荷数越大，微粒半径越小。
(3)“三看电子”：若电子层数、核电荷数均相同，则看核外电子数，电子数多的半径大。
1．下列各组元素中，原子半径依次减小的是( )
A．Mg、Ca、Ba B．I、Br、Cl
C．O、S、Na D．C、N、B
解析：选B A项，Mg＜Ca＜Ba；B项，I＞Br＞Cl；C项，O＜S＜Na；D项，B＞C＞N。
2．下列各组粒子半径大小的比较中，错误的是( )
A．K＞Na＞Li B．Na＋＞Mg2＋＞Al3＋
C．Mg2＋＞Na＋＞F－ D．Cl－＞F－＞F
解析：选C A项，同一主族从上到下原子半径逐渐增大；B项，核外电子排布相同的离子，核电荷数越大，半径越小；C项，应为Mg2＋＜Na＋＜F－；D项，Cl－比F－多一个电子层，Cl－＞F－，F－比F多一个电子，故半径大小F－＞F。
1．电离能的概念
(1)第一电离能：气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量叫做第一电离能，通常用I1表示。
(2)各级电离能：＋1价气态正离子失去一个电子，形成＋2价气态正离子所需要的最低能量叫做第二电离能，用I2表示；＋2价气态正离子再失去一个电子，形成＋3价气态正离子所需要的最低能量叫做第三电离能，用I3表示；依次类推。
2．第一电离能的变化规律及影响因素
(1)变化规律
①同周期元素随着原子序数的递增，元素的第一电离能呈现增大的趋势。
②同族元素从上到下第一电离能变小。
(2)影响因素
①同一周期：一般来说，同一周期的元素具有相同的电子层数，从左到右核电荷数增大，原子半径减小，核对外层电子的引力增大，因此，越靠右的元素，越不易失去电子，电离能也就越大。
②同一族：同一族元素电子层数不同，最外层电子数相同，原子半径增大起主要作用，半径越大，核对电子的吸引力越小，越易失去电子，电离能也就越小。
③电子排布：各周期中稀有气体元素的电离能最大，原因是稀有气体元素的原子具有相对稳定的最外层8电子(He为2电子)构型。某些元素具有全充满和半充满的电子构型，稳定性也较高，如Be(2s2)、N(2s22p3)、Mg(3s2)、P(3s23p3)比同周期相邻元素的第一电离能大。
[特别提醒]
同周期从左向右，元素的第一电离能呈增大趋势，其中ⅡA与ⅢA、ⅤA与ⅥA之间元素的第一电离能出现反常。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)第三周期所含元素中钠的第一电离能最小( )
(2)铝的第一电离能比镁的第一电离能大( )
(3)在所有元素中，氟的第一电离能最大( )
(4)钾的第一电离能比镁的第一电离能大( )
答案：(1)√ (2)× (3)× (4)×
2．下列各项中元素的第一电离能依次减小的是( )
A．H、Li、Na、K B．I、Br、Cl、F
C．Na、Mg、Al、Si D．Si、Al、Mg、Na
解析：选A A项，四种元素处于同一主族，随着电子层数的增加，元素的第一电离能逐渐减小，A正确；B项，四种元素处于同一主族，但电子层数逐渐减小，第一电离能增大；同一周期，随着原子序数的递增加，元素的第一电离能呈增大趋势，但ⅡA族为全满结构，第一电离能较大，C、D错误。
1．电负性
(1)概念
①键合电子：原子中用于形成化学键的电子。
②电负性：用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。电负性越大的原子，对键合电子的吸引力越大。
(2)衡量标准
电负性是由美国化学家鲍林提出的，他以氟的电负性为4.0作为相对标准，得出了各元素的电负性。
(3)递变规律
①同一周期，从左到右，元素的电负性逐渐变大；
②同一主族，从上到下，元素的电负性逐渐变小。
2．对角线规则
在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素的电负性接近，性质相似，被称为“对角线规则”。如：
1．前三周期元素中，哪种元素的电负性最大？
提示：F。
2．根据化合物SiC、CCl4判断，Si、C、Cl的电负性由大到小的顺序是什么？
提示：Cl>C>Si。
3．根据铝元素和氯元素的电负性差值判断，AlCl3是离子化合物还是共价化合物？
提示：共价化合物。
电负性的应用归纳
(1)判断金属性或非金属性的相对强弱
①金属元素的电负性一般小于1.8，非金属元素的电负性一般大于1.8，位于非金属三角区边界的“类金属”的电负性则在1.8左右，它们既有金属性，又有非金属性。
②金属元素的电负性越小，金属元素越活泼；非金属元素的电负性越大，非金属元素越活泼。
(2)判断元素的化合价
①电负性数值小的元素在化合物中吸引电子的能力弱，元素的化合价为正值；
②电负性数值大的元素在化合物中吸引电子的能力强，元素的化合价为负值。
(3)判断化学键的类型
①若两个成键元素原子间的电负性差值大于1.7，它们之间通常形成离子键；
②若两个成键元素原子间的电负性差值小于1.7，它们之间通常形成共价键。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)电负性是人为规定的一个相对数值，不是绝对标准( )
(2)元素电负性的大小反映了元素对键合电子引力的大小( )
(3)元素的电负性越大，则元素的非金属性越强( )
(4)同一周期电负性最大为稀有气体元素( )
答案：(1)√ (2)√ (3)√ (4)×
2．电负性的大小可以作为判断元素金属性和非金属性强弱的尺度。下列关于电负性的变化规律正确的是( )
A．周期表从左到右，元素的电负性逐渐变大
B．周期表从上到下，元素的电负性逐渐变大
C．电负性越大，金属性越强
D．电负性越小，非金属性越强
解析：选A 同周期元素从左到右，电负性逐渐变大，同主族元素从上到下，电负性逐渐减小，电负性越大，非金属性越强。
[三级训练·节节过关]
1．元素性质呈现周期性变化的根本原因是( )
A．元素的电负性呈周期性变化
B．元素的第一电离能呈周期性变化
C．元素原子的核外电子排布呈周期性变化
D．元素的金属性、非金属性呈周期性变化
解析：选C 元素原子的核外电子排布呈周期性变化是元素性质呈现周期性变化的根本原因。
2．下列元素中，电负性最大的是( )
A．O B．B
C．N D．C
解析：选A 同周期从左到右元素电负性逐渐增大，故氧元素的电负性最大。
3．元素A的各级电离能数据如下：
电离能 I1 I2 I3 I4 I5 I6
I/(kJ·mol－1) 578 1 817 2 745 11 575 14 830 18 376
则A元素的常见价态为( )
A．＋1 B．＋2
C．＋3 D．＋4
解析：选C 通过观察A元素的各级电离能数据，发现I4?I3，即A元素最外层有3个电子，常见价态为＋3价。
4．(安徽高考)N、O、Al、Si、Cu是常见的五种元素。
(1)Si位于元素周期表第________周期第________族。
(2)N的基态原子核外电子排布式为________；Cu的基态原子最外层有________个电子。
(3)原子半径：Al________Si；电负性：N________O(用“＞”或“＜”填空)。
解析：(1)Si位于元素周期表中第三周期第ⅣA族。
(2)N是7号元素，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p3；Cu是29号元素，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，故最外层有1个电子。
(3)同周期元素，原子序数越大，原子半径越小，故原子半径：Al＞Si；同周期元素，原子序数越大，电负性越强，故电负性：N＜O。
答案：(1)三 ⅣA (2)1s22s22p3 1 (3)＞ ＜
5．已知元素的电负性和原子半径一样，也是元素的一种基本性质，下表给出14种元素的电负性：
元素 Al B Be C Cl F Li Mg N Na O P S Si
电负性 1.5 2.0 1.5 2.5 3.0 4.0 1.0 1.2 3.0 0.9 3.5 2.1 2.5 1.8
试结合元素周期律知识完成下列问题：
(1)根据上表给出的数据，可推知元素的电负性的变化规律是________________________________________________________________________。
(2)由上述变化规律可推知，短周期主族元素中，电负性最大的元素是________，电负性最小的元素是________，由这两种元素形成的化合物属于________(填“离子”或“共价”)化合物。
解析：(1)把表中给出的14种元素的电负性按原子序数由小到大的顺序整理如下：
元素 Li Be B C N O F Na Mg Al Si P S Cl
原子序数 3 4 5 6 7 8 9 11 12 13 14 15 16 17
电负性 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 0.9 1.2 1.5 1.8 2.1 2.5 3.0
经过上述整理后可以看出：3～9号元素，元素的电负性由小到大；11～17号元素，元素的电负性也是由小到大。所以元素的电负性同原子半径一样随着原子序数的递增呈周期性的变化(即同周期主族元素，从左到右，电负性逐渐增大)。
(2)根据上述规律不难得出短周期主族元素中，电负性最大的元素为F，电负性最小的元素为Na，两者形成的化合物——NaF为典型的离子化合物。
答案：(1)元素的电负性随着原子序数的递增呈周期性的变化(或同周期主族元素，从左到右，电负性逐渐增大) (2)F Na 离子
1．下列关于微观粒子半径的说法正确的是( )
A．电子层数少的元素的原子半径一定小于电子层数多的元素的原子半径
B．核外电子层结构相同的单核粒子，半径相同
C．质子数相同的不同单核粒子，电子数越多半径越大
D．原子序数越大，原子半径越大
解析：选C 由于同周期主族元素原子半径逐渐减小，故第三周期ⅦA族的原子半径不一定比上一周期ⅠA族元素原子半径大，如r(Li)＞r(Cl)。对于核外电子层结构相同的单核离子和原子，半径是不同的。质子数相同的不同单核粒子，阴离子半径＞原子半径＞阳离子半径。原子序数增大，原子半径不是一直增大，而是周期性变化。
2．下列各组原子中，第一电离能前者大于后者的是( )
A．S和P B．Mg和Al
C．Na和Mg D．Ne和He
解析：选B S和P的价电子构型分别为3s23p4和3s23p3，由于P原子p轨道处于半充满状态，较稳定，所以I1(S)＜I1(P)。Na、Mg和Al的价电子构型分别为3s1、3s2、3s22p1，镁原子s轨道处于全充满状态，故其第一电离能最大；D项中He与Ne同族，I1(He)＞I1(Ne)。
3．下列有关电离能的说法中，正确的是( )
A．第一电离能越大的原子失电子的能力越强
B．第一电离能是元素的原子失去核外第一个电子需要的能量
C．同一周期中，主族元素原子第一电离能从左到右越来越大
D．可通过一种元素各级电离能的数值，判断元素可能的化合价
解析：选D 第一电离能是气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量；元素原子的第一电离能越大，表示该元素的原子越难失去电子；从总的变化趋势上看，同一周期中元素的第一电离能从左到右逐渐增大，但有反常，如I1(N)＞I1(O)。
4．如图表示前20号元素的原子序数和气态原子失去核外第一个电子所需的能量的变化关系，其中A、B、C各点表示的元素是( )
A．N、S、P B．F、Cl、O
C．He、Ne、Ar D．Si、C、B
解析：选C 稀有气体的原子结构为稳定结构，失去一个电子所需能量是同周期元素中最高的，故A、B、C分别代表He、Ne、Ar。
5．钡的核外电子排布为[Xe]6s2，下列关于钡的说法不正确的是( )
A．其电负性比Cs大
B．位于第六周期第ⅡA族
C．能与冷水反应放出氢气
D．第一电离能比Cs小
解析：选D Cs是最活泼的金属，第一电离能比钡的小。
6．下列有关微粒性质的排列顺序中，错误的是( )
A．原子半径：Na＞S＞O
B．稳定性：PH3＜H2S＜H2O
C．离子半径：Al3＋＞Mg2＋＞Na＋
D．第一电离能：O＜F＜Ne
解析：选C 根据电子层结构相同的微粒，核电荷数越大，微粒半径越小，故离子半径：Na＋＞Mg2＋＞Al3＋，C项错误。
7．下列关于元素第一电离能的说法不正确的是( )
A．钾元素的第一电离能小于钠元素的第一电离能，故钾的活泼性强于钠
B．因同周期元素的原子半径从左到右逐渐减小，故第一电离能必依次增大
C．最外层电子排布为ns2np6(当只有K层时为1s2)的原子，第一电离能较大
D．对于同一元素而言，原子的电离能I1解析：选B 第一电离能越小，表明该元素原子越易失去电子，活泼性越强，A项正确；同周期元素的原子半径从左到右逐渐减小，第一电离能一般来说依次增大，但有反常，如第一电离能：N>O、Mg>Al，B项错误；C项所述元素为零族元素，性质稳定，第一电离能都较大。
8．X和Y是原子序数大于4的短周期元素，Xm＋和Yn－两种离子的核外电子排布相同，下列说法中，正确的是( )
A．X的原子半径比Y小
B．X和Y的核电荷数之差为m－n
C．电负性：X＞Y
D．第一电离能：X＜Y
解析：选D Xm＋和Yn－的核外电子排布相同，则质子数：X＞Y，在元素周期表中，X应在Y的下一周期的左边，所以原子半径X＞Y，X比Y更易失电子，第一电离能X小于Y，电负性X小于Y。
9．根据元素周期表中完整周期元素的性质，在下列空格中填上适当的元素符号(放射性元素除外)。
(1)在第三周期中，第一电离能最小的元素是________，第一电离能最大的元素是________。
(2)在元素周期表中，电负性最大的元素是__________，电负性最小的元素是________。
(3)最活泼的金属元素是________。
(4)最活泼的气态非金属原子是________。
(5)第二、三、四周期，原子最外电子层中p能级半充满的元素是________。
解析：同周期中从左到右，元素的第一电离能(除第ⅡA族、第ⅤA族反常外)逐渐增大，同周期中ⅠA族元素最小，稀有气体最大，故第三周期中第一电离能最小的为Na，最大的为Ar。电负性的递变规律：同周期从左到右逐渐增大，同主族从上到下逐渐减小。故元素周期表中，电负性最大的元素是氟，电负性最小的为铯。
答案：(1)Na Ar (2)F Cs (3)Cs (4)F
(5)N、P、As
10．今有A、B、C、D四种元素，已知A元素是地壳中含量最多的元素；B元素为金属元素，它的原子核外K、L层上电子数之和等于M、N层电子数之和；C元素是第三周期第一电离能最小的元素；D元素在第三周期中电负性最大。
(1)试推断A、B、C、D四种元素的符号：
A________、B________、C________、D________。
(2)写出A元素原子的核外电子排布式________；写出B元素原子核外电子排布的价电子构型________；用电子排布图表示C原子的核外电子排布情况________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)比较四种元素的第一电离能和电负性的大小：
第一电离能：__________________________________________________________；
电负性：__________________________________________________________。
解析：A是氧元素，B的电子排布式为1s22s22p63s23p64s2，是钙元素，C是钠元素，D是氯元素。
答案：(1)O Ca Na Cl (2)1s22s22p4 4s2
(3)Na＜Ca＜Cl＜O Na＜Ca＜Cl＜O
1．下列说法不正确的是( )
A．同族元素在性质上的相似性，取决于原子价电子排布的相似性
B．第一电离能越小，表示气态时该原子越易失去电子
C．元素的电负性越大，表示其原子在化合物中吸引电子能力越强
D．电负性大的元素易呈现正价，电负性小的元素易呈现负价
解析：选D 元素原子的电负性越大，对键合电子的吸引力越大，故在化合物中，电负性大的元素易呈现负价，电负性小的元素易呈现正价。
2．在下面的电子结构中，第一电离能最小的原子可能是( )
A．ns2np3 B．ns2np5
C．ns2np4 D．ns2np6
解析：选C 从选项中可以看出：ns2np3、ns2np4、ns2np5、ns2np6属于同周期元素，且原子序数依次增大，原子半径逐渐减小，第一电离能有逐渐增大的趋势。从原子核外电子排布式来看，A、D达到半充满和全充满状态，稳定性较高，第一电离能也较大，所以答案应从B、C中找；C项易失去一个电子，形成＋1价阳离子达到半充满状态，所以正确选项为C。
3．已知X、Y元素同周期，且电负性X＞Y，下列说法错误的是( )
A．X与Y形成化合物中X可以显负价，Y显正价
B．第一电离能可能Y小于X
C．最高价含氧酸的酸性：X对应的酸性弱于Y对应的
D．气态氢化物的稳定性：HmY小于HmX
解析：选C 电负性数值大的元素吸引电子能力强，在化合物中显负价；电负性数值小的元素吸引电子能力弱，在化合物中显正价，故A正确。根据电负性X＞Y推知，原子序数X＞Y；由于X、Y处在同一周期，第一电离能Y可能小于X，故B项正确。X对应的最高价含氧酸的酸性强于Y对应的最高价含氧酸的酸性；气态氢化物的稳定性HmY小于HmX，故C错误，D正确。
4．下列各组元素性质的递变情况错误的是( )
A．Na、Mg、Al原子最外层电子数依次增多
B．P、S、Cl元素最高正价依次升高
C．N、O、F第一电离能依次增大
D．Na、K、Rb电负性逐渐减小
解析：选C 一般非金属性越强第一电离能越大，但氮元素2p轨道为半充满稳定状态，第一电离能比氧大。
5．已知X、Y是主族元素，I为电离能，单位是kJ·mol－1。根据下表所列数据判断错误的是( )
元素 I1 I2 I3 I4
X 500 4 600 6 900 9 500
Y 580 1 800 2 700 11 600
A．元素X的常见化合价是＋1价
B．元素Y是ⅢA族的元素
C．元素X与氯形成化合物时，化学式可能是XCl
D．若元素Y处于第三周期，它可与冷水剧烈反应
解析：选D 根据表中提供的电离能的数据，可推断出X是第ⅠA族的元素，常见化合价是＋1价，和氯气化合形成XCl型的氯化物，Y是第ⅢA族的元素，选项A、B、C均正确。当Y处于第三周期时，是铝元素，不能和冷水反应，选项D错。
6．已知短周期元素的离子aA2＋、bB＋、cC3－、dD－具有相同的电子层结构，则下列叙述正确的是( )
A．原子半径：A>B>C>D
B．原子序数：d>c>b>a
C．离子半径：C3－>D－>B＋>A2＋
D．元素的第一电离能：A>B>D>C
解析：选C 本题既可以用相关规律判断，又可以用具体元素进行判断。方法一：A、
B、C、D四种元素在周期表中的相对位置关系为 由此得
出A、B、C、D的原子半径大小为B>A>C>D，A选项错误；它们的原子序数大小顺序为a>b>d>c，B选项错误；依据“电子层结构相同的离子，原子序数越大，半径越小”的规律来判断，C选项正确；元素第一电离能的关系为D>C>A>B，D选项错误。方法二：找出相应的元素符号，如12Mg2＋、11Na＋、7N3－、9F－，可迅速作出判断。
7．现有四种元素的基态原子的电子排布式如下：
①1s22s22p63s23p4 ②1s22s22p63s23p3 ③1s22s22p3
④1s22s22p5则下列有关比较中正确的是( )
A．第一电离能：④＞③＞②＞①
B．原子半径：④＞③＞②＞①
C．电负性：④＞③＞②＞①
D．最高正化合价：④＞③＝②＞①
解析：选A ①～④四种元素分别为S、P、N、F，第一电离能F＞N＞P＞S，A项正确。原子半径P＞S＞N＞F，B项错误。电负性F＞N＞S＞P，C项错误。F无正化合价，N、S、P最高正化合价分别为＋5、＋6、＋5价，D项错误。
8．不同元素的气态原子失去最外层一个电子所需要的能量，设其为E，如图所示。试根据元素在周期表中的位置，分析图中曲线的变化特点，并完成下列问题。
(1)同主族内不同元素的E值的变化特点是__________________________________
________________________________________________________________________。
各主族中E值的这种变化特点体现了元素性质的______变化规律。
(2)同周期内，随着原子序数的增大，E值增大，但个别元素的E值出现反常现象。试推测下列关系式中正确的是________。
①E(砷)>E(硒) ②E(砷)③E(溴)>E(硒) ④E(溴)(3)估计1 mol气态Ca原子失去最外层一个电子所需能量E值的范围：________(4)10号元素E值较大的原因是_____________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)从H、Li、Na、K等可以看出，同主族元素随原子序数的增大，E值变小；H到He、Li到Ne、Na到Ar呈现明显的周期性变化。
(2)从第二、三周期可以看出，第ⅢA和ⅥA族元素比同周期相邻两种元素E值都低，由此可以推测出E(砷)>E(硒)、E(溴)>E(硒)。
(3)根据同主族、同周期E值变化规律可以推测E(K)(4)10号元素是稀有气体元素氖，该元素原子的最外层电子排布已达到8电子稳定结构。
答案：(1)随着原子序数增大，E值变小 周期性
(2)①③ (3)485 738
(4)10号元素为氖，该元素原子的最外层电子排布已达到8电子稳定结构
9．不同元素的原子在分子内吸引电子的能力大小可用一定数值X来表示，X值越大，其原子吸引电子能力越强，在所形成的分子中为带负电荷的一方。下表是某些元素的X值：
元素符号 Li Be B C O F
X值 0.98 1.57 2.04 2.55 3.44 3.98
元素符号 Na Al Si P S Cl
X值 0.93 1.60 1.90 2.19 2.55 3.16
(1)通过分析X值的变化规律，确定N、Mg的X值范围：________＜X(Mg)＜________；________＜X(N)＜________________。
(2)推测X值与原子半径的关系为________________。
(3)某有机化合物的结构简式为SONHH，其中S—N键中，你认为共用电子对偏向________(填元素符号)。
(4)如果X值为电负性的数值，试推断AlBr3中化学键的类型为____________________。
(5)预测元素周期表中X值最小的元素是__________(放射性元素除外)。
解析：(1)通过表中数据分析可知同周期从左到右，X值依次增大，同主族从上到下，X值依次减小，可判断X(Na)＜X(Mg)＜X(Al)，且X(Be)＞X(Mg)，故0.93＜X(Mg)＜1.57；同理，2.55＜X(N)＜3.44。
(2)通过思考同周期、同主族元素原子半径的变化与X值的变化可得结论。
(3)根据信息：“X值越大，其原子吸引电子的能力越强，在所形成的分子中成为带负电荷的一方”，由X(S)＝2.55，X(C)＜X(N)＜X(O)，即2.55＜X(N)＜3.44，得共用电子对偏向N原子。
(4)根据表中数据的变化规律可得X(Br)＜X(Cl)，因此X(Br)与X(Al)的差值要小于X(Cl)与X(Al)的差值，故AlBr3中的化学键为共价键。
(5)根据X值的变化规律，X的最小值应在元素周期表的左下角，但要注意放射性元素除外，故填Cs(铯)。
答案：(1)0.93 1.57 2.55 3.44
(2)原子半径越大，X值越小
(3)N (4)共价键 (5)Cs
PAGE
13
第一课时 原子结构与元素周期表
[课标要求]
1．熟知原子结构与元素周期表的关系，进一步熟悉元素周期表的结构。
2．能够从原子结构的角度认识元素周期表中区的划分。
1．每一周期(第一周期除外)都是从碱金属元素开始到稀有气体元素结束，
外围电子排布从ns1～ns2np6。
2．各区元素原子的外围电子排布，s区：ns1～2；p区：ns2np1～6；d区：
(n－1)d1～9ns1～2；ds区：(n－1)d10ns1～2。
3．原子的电子层数＝能级中最高能层序数＝周期序数，主族元素原子的
外围电子数＝该元素在周期表中的主族序数，主族元素的最高正价
＝主族序数(O、F除外)，ⅢB～ⅦB元素的最高正价＝副族序数。
1．碱金属元素和稀有气体元素原子的外围电子排布
周期 碱金属 外围电子排布 稀有气体 外围电子排布
二 锂 2s1 氖 2s22p6
三 钠 3s1 氩 3s23p6
四 钾 4s1 氪 4s24p6
五 铷 5s1 氙 5s25p6
六 铯 6s1 氡 6s26p6
2．元素周期系的形成
(1)随着元素原子核电荷数的递增，每一周期(第一周期除外)从碱金属元素开始到稀有气体元素结束，外围电子排布从ns1递增到ns2np6，但元素周期系的周期不是单调的，每一周期里元素的数目不总是一样多。
(2)元素形成周期系的根本原因是元素的原子核外电子的排布发生周期性的重复。
3．周期、能级组和元素数目的对应关系
周 期 对应能级组 对应能级组 电子最大容量 周期中所含 元素的数目
一 1s 2 2
二 2s、2p 8 8
三 3s、3p 8 8
四 4s、3d、4p 18 18
五 5s、4d、5p 18 18
六 6s、4f、5d、6p 32 32
七 7s、5f、6d、7p 32 32
[特别提醒]
(1)原子的电子层数＝能级中最高能层序数＝周期序数。
(2)主族元素原子的外围电子数＝该元素在周期表中的主族序数。
1．外围电子排布为5s25p1的元素，在周期表中的位置是( )
A．第四周期第ⅤA族 B．第五周期第ⅢA族
C．第五周期第ⅠA族 D．第四周期第ⅢA族
解析：选B 由外围电子排布知，该元素是主族元素。因为最高能层的序数＝周期数，外围电子数＝主族序数，所以该元素位于第五周期第ⅢA族。
2．已知某元素＋2价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p6，该元素在周期表中属于( )
A．ⅤB族 B．ⅡB族
C．Ⅷ族 D．ⅡA族
解析：选D 由题意推知，该元素的外围电子排布为4s2，故该元素位于第四周期第ⅡA族。
1．元素周期表的分区
按电子排布，可把周期表里的元素划分成5个区。除ds区外，区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级符号。
2．各区外围电子排布特点
分区 外围电子排布
s区 ns1～2
p区 ns2np1～6(除He外)
d区 (n－1)d1～9ns1～2(除钯外)
ds区 (n－1)d10ns1～2
f区 (n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2
1．P、Ga、Cr元素的最高正价是多少？
提示：＋5、＋3、＋6。
2．Fe、Cu、Zn的常见化合价是多少？
提示：＋2、＋3；＋1、＋2；＋2。
外围电子排布与元素最高正价数的关系
(1)当主族元素失去全部价电子后，表现出该元素的最高化合价。最高正价＝主族序数(O、F除外)。
(2)ⅢB～ⅦB族可失去ns2和(n－1)d轨道上的全部电子，所以，最高正价数＝族序数。
(3)Ⅷ族可失去最外层的s电子和次外层的部分d电子，所以最高正价低于族序数(8)，只有Ru和Os可表现8价。
(4)ⅠB族可失去ns1电子和部分次外层d电子，所以ⅠB的族数<最高正价，ⅡB只失去ns2电子，ⅡB的族序数＝最高正价。
1．元素周期表中，非金属元素存在的区域为( )
A．只有s区 B．只有p区
C．s区、d区和ds区 D．s区和p区
解析：选D s区存在非金属氢元素，而大部分非金属元素存在于p区。
2．已知某元素＋3价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，该元素在周期表中的位置是( )
A．第三周期Ⅷ族，p区 B．第三周期ⅤB族，ds区
C．第四周期Ⅷ族，d区 D．第四周期Ⅴ族，f区
解析：选C ＋3价离子的核外有23个电子，则原子核外有26个电子，26号元素是铁，位于第四周期Ⅷ族，位于d区。
[三级训练·节节过关]
1．电子排布式为[Ar]3d54s2的元素是( )
A．稀有气体 B．过渡元素
C．主族元素 D．卤族元素
解析：选B 由该原子的电子排布知该原子核外共有25个电子，即为25号元素Mn，是第ⅦB族元素。
2．具有以下结构的原子，一定属于主族元素原子的是( )
①最外层有3个电子的原子 ②最外层电子排布为ns2的原子 ③最外层有3个未成对电子的原子 ④次外层无未成对电子的原子
A．①② B．②③
C．①③ D．②④
解析：选C 最外层有3个电子的原子，其最外层电子排布为ns2np1，属于第ⅢA族，①正确；如Fe的最外层电子排布为4s2，He为1s2，它们都不是主族元素，②错误；因最外层电子数最多不超过8，故最外层有3个未成对电子的原子其最外层电子排布应为ns2np3，该元素一定为主族元素，③正确；有些过渡元素的次外层也可以达到饱和状态，如Cu：1s22s22p63s23p63d104s2，所以④错误。
3．下列各组元素属于p区的是( )
A．原子序数为1,2,7的元素 B．O，S，P
C．Fe，Ar，Cl D．Na，Li，Mg
解析：选B A项中的氢位于s区；C中Fe位于d区；D项均位于s区。
4．元素周期表长周期共有18个纵行，从左到右排为18列，即碱金属是第1列，稀有气体是第18列。按这种规定，下列说法正确的是( )
A．第9列元素中没有非金属
B．第15列元素的原子最外层的电子排布是ns2np5
C．最外层电子排布为ns2的元素一定在第2列
D．第11、12列为d区的元素
解析：选A 第9列元素是过渡元素，没有非金属，A项正确；第15列元素的最外层电子排布是ns2np3，B项错误；最外层电子排布为ns2的元素也可能是过渡元素或0族元素He，C项错误；11、12列为ds区元素，D项错误。
5．某元素原子共有三个价电子，其中一个价电子位于第三能层d能级。
(1)该原子的电子排布式为__________________________________________。
(2)该元素的原子序数为________，在周期表中处于第________周期________族，属于________区。该元素为________(填“金属”或“非金属”)元素，其最高化合价为________。
解析：此题的关键是根据外围电子排布写出核外电子排布式。有三个价电子其中一个价电子在3d能级，则其他两个价电子必在4s上，外围电子排布为3d14s2，原子序数是21，在第四周期第ⅢB族，处于d区，是金属元素，最高化合价是＋3。
答案：(1)1s22s22p63s23p63d14s2
(2)21 四 ⅢB d 金属 ＋3
1．某元素简化电子排布式为[Xe]4f46s2，其应在( )
A．s区 B．p区
C．d区 D．f区
解析：选D 元素在周期表中的分区，取决于元素原子的最后一个电子所进入的能级，因最后一个电子进入f能级，所以该元素为f区元素。
2．外围电子排布为3d104s2的元素在周期表中的位置是( )
A．第三周期ⅦB族 B．第三周期ⅡB族
C．第四周期ⅦB族 D．第四周期ⅡB族
解析：选D 该元素的最大能层数为4，应位于第四周期，3d和4s电子数之和为12，应在第12列，是ⅡB族。
3．按电子排布，可把周期表里的元素划分成5个区，以下元素属于s区的是( )
A．Fe B．Mg
C．Al D．La
解析：选B 周期表在分区时，依据最后一个电子所进入的能级来分，若最后一个电子进入s轨道则为s区。A项Fe的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，为d区；B项Mg的电子排布式为1s22s22p63s2，为s区；C项Al的电子排布式为1s22s22p63s23p1，为p区；D项La为镧系元素，属于f区。
4．下列说法中，正确的是( )
A．s区都是金属元素 B．s区都是主族元素
C．稀有气体在ds区 D．所有非金属元素都在p区
解析：选B s区包括第ⅠA族和ⅡA族，第ⅠA族中含有氢元素，A项错误，B项正确；稀有气体属于p区元素，C项错误；氢元素在s区，故D项错误。
5．下列说法中错误的是( )
①所有的非金属元素都分布在p区 ②元素周期表中从ⅢB族到ⅡB族10个纵行的元素都是金属元素 ③除氦以外的稀有气体原子的最外层电子数都是8 ④同一元素的各种同位素的物理性质、化学性质均相同
A．①② B．②③
C．③④ D．①④
解析：选D 非金属元素中氢在s区，其余非金属均分布在p区；同一元素的各种同位素的化学性质均相同，但物理性质不同。
6．若某基态原子的外围电子排布为4d15s2，则下列说法正确的是( )
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
解析：选B 该元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2，原子中共有39个电子，有5个电子层，最外层有2个电子，M能层有18个电子。
7．下列各组中的X和Y两种原子，在周期表中一定位于同一族的是( )
A．X原子和Y原子最外层都只有一个电子
B．X原子的核外电子排布式为1s2，Y原子的核外电子排布式为1s22s2
C．X原子2p能级上有三个电子，Y原子的3p能级上有三个电子
D．X原子核外M层上仅有两个电子，Y原子核外N层上也仅有两个电子
解析：选C A项，最外层只有一个电子的不一定在同一族，如Na和Cu的最外层都是一个电子，但是Na在ⅠA族，而Cu在ⅠB族，错误；B项，X原子是He，在0族，Y原子是Be，在ⅡA族，错误；D项，X原子核外M层上仅有两个电子，X是镁原子，在ⅡA族，N层上也仅有两个电子的原子除了ⅡA族的钙原子，还有锌、铁等原子，错误。
8．闪烁着银白色光泽的金属钛(22Ti)因具有密度小、强度大、无磁性等优良的机械性能，被广泛地应用于军事、医学等领域，号称“崛起的第三金属”。已知钛有48Ti、49Ti、50Ti等核素，下列关于金属钛的叙述中不正确的是( )
A．上述钛原子中，中子数不可能为22
B．钛元素在周期表中处于第四周期
C．钛的不同核素在周期表中处于不同的位置
D．钛元素是d区的过渡元素
解析：选C 48Ti、49Ti、50Ti等核素的中子数分别为26、27、28，A正确；22Ti的外围电子排布式为3d24s2，因此钛是d区第四周期的过渡元素，故B、D叙述正确；元素在周期表中的位置由其质子数决定，钛的同位素原子的质子数相同，在周期表中的同一位置，故C叙述不正确。
9．金、银、铜、铁、铝和钛均是人类大量生产和使用的金属。试回答与上述金属原子结构有关的问题：
(1)上述金属中属于主族元素的有________。
(2)钛被称为继铁、铝之后的第三金属。基态钛原子外围电子的电子排布图为________________________________________________________________________。
(3)基态金原子的外围电子排布式为5d106s1，试判断金在元素周期表中位于第________周期第________族。
(4)已知Ag与Cu位于同一族，则Ag在元素周期表中位于________区(填“s”、“p”、“d”、“f”或“ds”)。
解析：(1)铝属于主族元素，其余属于过渡元素。
(2)钛位于第四周期第ⅣB族，外围电子排布为3d24s2。
(3)金元素的外围电子排布为5d106s1，应位于第六周期第ⅠB族。
(4)Ag位于第五周期第ⅠB族，外围电子排布为4d105s1，属于ds区。
答案：(1)铝 (2)
(3)六 ⅠB (4)ds
10．某元素原子的电子排布式为[Ar]3d104s24p1，根据原子核外电子排布与元素在元素周期表中的位置关系，完成下列各题：
(1)该元素处于元素周期表的第__________周期，该周期中元素种数是__________。
(2)该元素处于元素周期表的第____________族，该族的非金属元素种数是____________。
(3)试推测该元素处于周期表的____________区，该区包括的族有__________。
解析：根据元素原子有4个电子层容纳了电子，则该元素处于第四周期，该周期元素原子的电子排布式为[Ar]4s1～23d1～104p1～6，故共有18种元素；根据轨道能量顺序和族的相对顺序可以确定该元素位于第ⅢA族，本族元素只有一种非金属元素——硼；根据价层电子的电子排布式4s24p1可以确定该元素位于p区，由该区元素的价层电子的电子排布式为ns2np1～6，可以确定所包括元素族的种类是第ⅢA～ⅦA族、0族。
答案：(1)四 18 (2)ⅢA 1
(3)p ⅢA～ⅦA族、0族
1．下列说法不正确的是( )
A．元素原子的核外电子排布呈现周期性变化是形成元素周期表的根本原因
B．周期序号越大，该周期所含金属元素越多
C．所有区的名称均来自按构造原理最后填入电子的能级符号
D．周期表共18个纵列，可分为7个主族、7个副族、1个Ⅷ族、1个零族
解析：选C C中，除ds区外，区的名称均来自按构造原理最后填入电子的能级符号。
2．下列说法中正确的是( )
A．所有金属元素都分布在d区和ds区
B．最外层电子数为2的元素都分布在s区
C．元素周期表中ⅢB族到ⅡB族10个纵行的元素都是金属元素
D．s区均为金属元素
解析：选C s区除H外均为金属元素，A、D项错误；He、Zn等虽然最外层电子数为2但却不是s区元素，B项错误；周期表中ⅢB族～ⅡB族为过渡元素，全部为金属元素，C项正确。
3．已知元素原子的下列结构或性质，能确定其在周期表中位置的是( )
A．某元素原子的第二电子层电子排布图为
B．某元素在某种化合物中的化合价为＋4
C．某元素的原子最外层上电子数为6
D．某元素的外围电子排布式为5s25p1
解析：选D A中只能说明该元素的L层有8个电子；B项，非金属元素有多种化合价，＋4价不一定是其最高化合价；C项，根据最外层电子数只能确定族序数，不能确定周期数；D项，可确定该元素在第五周期ⅢA族。
X
Y
Z
4.元素X、Y、Z在周期表中的相对位置如图所示。已知Y元素原子的外围电子排布为ns(n－1)np(n＋1)，则下列说法不正确的是( )
A．Y元素原子的外围电子排布为4s24p4
B．Y元素在周期表的第三周期ⅥA族
C．X元素所在周期中所含非金属元素最多
D．Z元素原子的核外电子排布式为
1s22s22p63s23p63d104s24p3
解析：选A 因为Y元素原子的外围电子排布中出现了np能级，故其ns能级已经排满且只能为2个电子，则n－1＝2，n＝3，即Y元素原子的外围电子排布为3s23p4，A项错误，B项正确；Y为S元素，X为F元素，第二周期所含非金属元素最多，C项正确；Z为As元素，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，D项正确。
5．我国的纳米基础研究能力已跻身于世界的前列，例如曾被选为我国年度十大科技成果之一的一项成果就是合成一种一维的纳米材料，其化学式为RN。已知该化合物中与氮粒子结合的Rn＋最外层电子排布为3s23p63d10，则R位于元素周期表的( )
A．第三周期ⅤA族 B．第四周期ⅢA族
C．第五周期ⅢA族 D．第四周期ⅤA族
解析：选B 由化学式RN知R为＋3价，R3＋的最外层电子排布为3s23p63d10，R的外围电子排布为4s24p1，位于第四周期ⅢA族。
6．最活泼的金属，最活泼的非金属，常温下呈液态的金属(价电子排布为5d106s2)分别位于下面元素周期表中的( )
A．s区、p区、ds区 B．s区、p区、d区
C．f区、p区、ds区 D．s区、f区和ds区
解析：选A 如果考虑放射性元素，最活泼的金属是Fr，如果不考虑放射性元素，最活泼的金属是Cs，而Cs和Fr都属于第ⅠA族元素，位于s区；最活泼的非金属是F，位于p区；常温下呈液态的金属为Hg，Hg属于过渡元素，其价电子排布为5d106s2，可知Hg属于第六周期第ⅡB族元素，位于ds区。
7．某化学学习小组在学习元素周期表和周期的划分时提出了以下观点：①周期表的形成是由原子的结构决定的；②元素周期表中ⅠA族元素统称为碱金属元素；③每一周期的元素原子外围电子排布均是从ns1开始至ns2np6结束；④元素周期表的每一周期元素的种类均相等；⑤基态原子核外电子排布为1s22s22p3和1s22s22p63s23p3的两元素的原子位于同一周期；⑥周期序号越大，该周期所含金属元素一般越多。你认为正确的是( )
A．①⑥ B．①②③⑤⑥
C．①④⑥ D．②③⑤
解析：选A ①元素周期表的形成原因是核外电子排布呈周期性变化，而核外电子排布是由原子的结构决定的，正确；②ⅠA族元素除氢元素之外称为碱金属，错误；③第一周期的元素原子价电子排布从1s1开始到1s2结束，错误；④随着周期数的增多，元素种类有增多的趋势，错误；⑤1s22s22p3位于第二周期，而1s22s22p63s23p3位于第三周期，错误；⑥从元素周期表上不难看出，随着周期数的增多，该周期所含金属元素的种数增多，正确。
8．已知元素周期表中共有18个纵行，下图实线表示元素周期表的边界。按电子排布，可把周期表里的元素划分为几个区：s区、p区、d区、ds区等。除ds区外，其他区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级符号。
(1)请在表中用实线画出s区、p区、ds区的边界线，并分别用阴影和表示d区和ds区。
(2)有的同学受这种划分的启发，认为d区内第6、7纵行的部分元素可以排在另一区，你认为应排在________区。
(3)请在元素周期表中用元素符号标出4s轨道处于半充满状态的元素。
解析：依据按构造原理最后填入电子的能级符号将元素周期表划分为几个区。对于24号元素，其核外价电子排布根据构造原理应该是3d44s2，而实际上是3d54s1，原因是能量相同的轨道处于全空、全充满和半充满状态时能量较低，而29号元素也正是因为这一点排成3d104s1，而不是3d94s2，故将29号、30号元素所在纵行归为ds区。所以认为d区内第6、7纵行的部分元素可以排在ds区是有道理的。
答案：(1)
(2)ds (3)见上表
X
Y
Z
9.X、Y、Z是ⅠA～ⅦA族的三种非金属元素，它们在周期表中的位置如图所示：
试回答：
(1)X元素单质的化学式是________。
(2)Y元素的原子结构示意图为________，Y与Na所形成化合物的电子式为________。
(3)Z元素的名称是________，从元素原子得失电子的角度看，Z元素具有________性；若从Z元素在周期表中所处位置看，它具有这种性质的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
其价电子排布式为___________________________________________________。
解析：在元素周期表中，非金属位于元素周期表中的右上方，三元素均为非金属，必位于ⅤA、ⅥA、ⅦA三个主族，则可认定X必为氟元素，Y为硫元素，Z为砷元素。
答案：(1)F2
(3)砷 两 Z位于元素周期表中金属与非金属交界线附近 4s24p3
10．在研究原子核外电子排布与元素周期表的关系时，人们发现价电子排布相似的元素集中在一起。据此，人们将元素周期表分为五个区，并以最后填入电子的轨道能级符号作为该区的符号，如图所示。
(1)在s区中，族序数最大、原子序数最小的元素，原子的价电子的电子云形状为________。
(2)在d区中，族序数最大、原子序数最小的元素，常见离子的电子排布式为________________________________________________________________________。
(3)在ds区中，族序数最大、原子序数最小的元素，原子的价电子排布式为________。
(4)在p区中，第二周期第ⅤA族元素原子价电子的轨道表示式为________________________________________________________________________。
(5)当今常用于核能开发的元素是铀和钚，它们在____区中。
解析：(1)s区包括ⅠA族和ⅡA族，族序数最大、原子序数最小的元素是Be，价电子排布式为2s2，其电子云的形状为球形。
(2)d区包括ⅢB～ⅦB族和Ⅷ族，族序数最大、原子序数最小的元素是Fe，其电子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2，常见的离子是Fe2＋和Fe3＋。
(3)ds区包括ⅠB族和ⅡB族，族序数最大、原子序数最小的元素是Zn，该区元素原子价电子层结构的特征是(n－1)d10ns2。
(4)p区包括ⅢA～ⅦA族和0族，第二周期ⅤA族元素是N，其价电子排布式为2s22p3。
答案：(1)球形 (2)Fe2＋：1s22s22p63s23p63d6，
Fe3＋：1s22s22p63s23p63d5
(3)3d104s2 (4)
PAGE
11
能级符号 ns np nd nf
轨道数目 __ __ 5 7
电子云形状 ___形 _____形 — —
原子结构示意图
电子排布式 1s22s22p63s23p4
简化电子排布式 [Ne]3s23p4
电子排布图
第二课时 能量最低原理 电子云与原子轨道
[课标要求]
1．了解原子核外电子的运动状态。
2．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。,
1．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。处于最低能量的原子叫做基态原子。
2．在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，而且它们的自旋状态相反，这个原理称为泡利原理。
3．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，而且自旋状态相同，这个规则称为洪特规则。
4．电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道，s能级只有一个原子轨道，p能级有三个原子轨道：px、py、pz。
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。
2．基态原子与激发态原子
(1)基态原子：处于最低能量的原子。
(2)激发态原子：基态原子的电子吸收能量后，电子跃迁到较高能级，变成激发态原子。
3．光谱与光谱分析
(1)原子光谱：不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，利用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。
(2)基态、激发态与光谱图示：
(3)光谱分析：在现代化学中，利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素的分析方法。
[特别提醒]
(1)电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将以光的形式释放能量。
(2)日常生活中看到的灯光、激光、焰火等可见光，都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关。
1．下列关于同一原子中的基态和激发态说法中，正确的是( )
A．基态时的能量比激发态时高
B．激发态时比较稳定
C．由基态转化为激发态过程中吸收能量
D．电子仅在激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱
解析：选C 激发态时能量较高，较不稳定，A、B不正确；电子从较低能量的基态跃迁到较高能量的激发态时，也会产生原子光谱，D不正确。
2．电子由3d能级跃迁至4p能级时，可通过光谱仪直接摄取( )
A．电子的运动轨迹图像 B．原子的吸收光谱
C．电子体积大小的图像 D．原子的发射光谱
解析：选B 能量E(3d)＜E(4p)，故电子由3d能级跃迁至4p能级时，要吸收能量，形成吸收光谱。
3．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光以外的光线
C．氖原子获得电子后转变成能发出红光的物质
D．在电流的作用下，氖原子与构成灯管的物质发生反应
解析：选A 在电流作用下，基态氖原子的电子吸收能量跃迁到较高能级，变为激发态原子，这一过程要吸收能量，不会发出红色光；而电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时，将释放能量，从而产生红色光，故A项正确。
1．电子云
(1)电子运动的特点：电子的质量小，运动速度快且没有规则，无法确定核外电子在某个时刻处于原子核外空间何处，只能确定在原子核外各处出现的概率。
(2)电子云：电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述。小黑点越密，表示概率密度越大。
2．原子轨道
(1)概念：量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道。
(2)各能级所含原子轨道数目
能级符号 ns np nd nf
轨道数目 1 3 5 7
电子云形状 球形 哑铃形 — —
3．核外电子的排布
(1)核外电子排布规则
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。
②泡利原理：在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，而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，而且自旋状态相同。
(2)电子排布图：用方框表示原子轨道，用不同方向的箭头表示自旋状态不同的电子的式子。如：
[特别提醒]
(1)洪特规则特例：能量相同的原子轨道在全充满(如d10)、半充满(如d5)和全空(d0)状态时，体系的能量较低，原子较稳定。
(2)电子排布图又称为轨道表示式，在写基态原子的轨道表示式时，常出现以下错误：
1.核外电子排布的表示方法主要有哪些？
提示：主要有四种方法，即原子结构示意图、电子排布式、简化电子排布式、电子排布图。
2.你能用上述方法表示硫原子的核外电子排布吗？
提示：
原子结构示意图
电子排布式 1s22s22p63s23p4
简化电子排布式 [Ne]3s23p4
电子排布图
核外电子排布表示方法归纳
原子结构 示意图 含义 将每个能层上的电子总数表示在原子核外的式子
示例 Na: O2－：
电子排布式 含义 用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数
示例 O：1s22s22p4 Al：1s22s22p63s23p1
简化电子 排布式 含义 把内层电子排布达到稀有气体结构的部分用稀有气体的元素符号外加方括号表示
示例 O：[He]2s22p4 Al：[Ne]3s23p1
电子排布图 含义 每个方框表示一个原子轨道，每个箭头代表一个电子
示例
1.判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)电子云中的小黑点表示电子的多少( )
(2)p能级中有3个相互垂直的原子轨道( )
(3)基态碳原子的电子排布图为
(4)基态铁原子的简化电子排布式为[Ar]3d64s2( )
答案：(1)× (2)√ (3)× (4)√
2.(1)基态镓(Ga)原子的电子排布式：________________________________________。
(2)Fe3＋的电子排布式为__________________________________________________。
(3)基态铜原子的核外电子排布式为________________________________________。
(4)Ni2＋的3d能层电子排布图为_____________________________________________。
答案：(1)1s22s22p63s23p63d104s24p1
(2)1s22s22p63s23p63d5
(3)1s22s22p63s23p63d104s1
(4)
[三级训练·节节过关]
1.以下电子排布式是基态原子的电子排布式的是( )
A.1s12s1 B．1s22s12p1
C.1s22s22p63s2 D．1s12s12p63p1
解析：选C 根据构造原理，基态原子的核外电子的排布总是优先占据能量低的能级，填满后再逐一填充能量高的能级。低能量的能级没填满就填高能量的能级的原子处于激发态。A项，1s12s1为激发态；B项1s22s12p1为激发态；D项1s12s12p63p1为激发态；只有C项处于基态。
2.生活中的下列现象与原子核外电子发生跃迁有关的是( )
A.钢铁长期使用后生锈 B．节日里燃放的焰火
C.金属导线可以导电 D．卫生丸久置后消失
解析：选B 钢铁长期使用后生锈是化学变化，有电子的转移；焰火是电子由较高能量的激发态，跃迁到较低能量的基态，多余的能量以光的形式释放出来；金属导线导电是自由电子的定向移动；卫生丸久置后消失是升华。
3.氢原子的电子云图中小黑点表示的意义是( )
A.1个小黑点表示一个电子
B.黑点的多少表示电子个数的多少
C.表示电子的运动轨迹
D.表示电子在核外空间出现的概率
解析：选D 在电子云图中，小黑点并不代表电子，小黑点代表电子在核外空间区域内出现的概率，小黑点的疏密与电子在该区域出现的概率大小成正比。
4.下列轨道表示式能表示基态氮原子的核外电子排布的是( )
解析：选C 根据洪特规则，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，而且自旋状态相同，因此，基态氮原子2p能级上的电子排布应为
，C项正确。
5.已知锰的核电荷数为25，以下是一些同学绘制的基态锰原子外围电子的电子排布图，其中最能准确表示基态锰原子核外电子运动状态的是( )
解析：选D 根据洪特规则知，电子在能量相同的原子轨道上排布时，应尽可能分占不同的轨道且自旋方向相同，故排除A、C两项；根据泡利不相容原理知，一个原子轨道最多容纳2个电子，且自旋方向相反，故排除B项。
6.按要求完成下列填空：
(1)11Na的电子排布式为____________________________________________________。
(2)20Ca的最外层电子排布式为_____________________________________________。
(3)35Br－的离子结构示意图为________________________________________________。
(4)8O的电子排布图为_____________________________________________________。
解析：11Na：1s22s22p63s1；20Ca：1s22s22p63s23p64s2，其最外层电子排布式为4s2；35Br－的离子结构示意图为；8O的电子排布式为1s22s22p4，其电子排布图为
答案：(1)1s22s22p63s1 (2)4s2 (3)
(4)
1.下列有关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能级的原子轨道呈哑铃形，随着能层的增加，p能级原子轨道也增多
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
解析：选D A项，电子云只是一种对核外电子运动的“形象”描述；B项，核外电子并不像宏观物体的运动那样具有一定的轨道；C项，p能级在任何能层均只有3个轨道。
2.当碳原子的核外电子排布由 转变为 时，下列说法正确的是( )
①碳原子由基态变为激发态 ②碳原子由激发态变为基态 ③碳原子要从外界环境中吸收能量 ④碳原子要向外界环境中释放能量
A.①② B．②③
C.①③ D．②④
解析：选C 核外电子排布由2s22p2转变为2s12p3，碳原子体系能量升高，由基态变为激发态，要从外界环境中吸收能量。
3.观察1s轨道电子云示意图，判断下列说法正确的是( )
A.一个小黑点表示1个自由运动的电子
B.1s轨道的电子云形状为圆形的面
C.电子在1s轨道上运动像地球围绕太阳旋转
D.1s轨道电子云的点的疏密表示电子在某一位置出现机会的多少
解析：选D 由电子云图可知，处于1s轨道上的电子在空间出现的概率分布呈球形对称，而且电子在原子核附近出现的概率最大，离核越远，出现的概率越小。图中的小黑点不表示电子，而表示电子曾经出现过的位置。
4.基态硅原子的最外能层的各能级中，电子排布的方式正确的是( )
解析：选C 基态硅原子的电子排布遵循能量最低原理、泡利原理、洪特规则，只有C选项正确。
5.对于Fe的下列电子排布，正确的是( )
解析：选A Fe原子的核外电子排布为1s22s22p63s23p63d64s2，据洪特规则可知A正确。
6．某原子核外电子排布为ns2np7，它违背了( )
A．泡利原理 B．能量最低原理
C．洪特规则 D．洪特规则特例
解析：选A p能级有三个轨道，根据泡利原理，每个轨道最多排2个电子，故p能级最多排6个电子，不可能排7个，故违背泡利原理。
7．下列原子中未成对电子数最多的是( )
A．C B．O
C．N D．Cl
解析：选C 本题综合考查能量最低原理、泡利原理、洪特规则。各原子的轨道表示式为
碳原子有2个未成对电子，氧原子有2个未成对电子，氮原子有3个未成对电子，氯原子有1个未成对电子。
8．下列3d能级的电子排布图正确的是( )
解析：选B A、D中同一个原子轨道内电子的自旋状态相同，违反了泡利原理；C违反了洪特规则——当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，而且电子的自旋状态相同。
9．K层有________个能级，用符号分别表示为__________；L层有______个能级，用符号分别表示为______；M层有________个能级，用符号分别表示为__________。由此可推知n能层最多可能有________个能级，能量最低的两个能级其符号分别表示为__________，它们的原子轨道电子云形状分别为__________、__________。
解析：此题对能层和能级的关系作了总结，有助于理解和掌握以下几个基本内容：①第n个能层有n个能级；②核外电子的能量取决于该电子所处的能层和能级；③s能级和p能级电子云的形状。
答案：1 1s 2 2s、2p 3 3s、3p、3d n ns、np 球形
哑铃形
10．下表为元素周期表中第四周期的部分元素(从左到右按原子序数递增排列)，根据要求回答下列各小题：
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge
(1)在以上元素的基态原子的电子排布中，4s轨道只有1个电子的元素有________(填元素名称)。
(2)写出Cr3＋的电子排布式____________________________________________。
(3)Fe3＋的化学性质比Fe2＋稳定，其原因是______________________________
________________________________________________________________________。
(4)前四周期元素中，基态原子中未成对电子数与其所在周期数相同的元素有________种。
解析：(1)由核外电子排布轨道能量顺序可知，4s轨道只有1个电子，则3d轨道可能为0(全空)、5(半充满)、10(全充满)，则有1s22s22p63s23p64s1、1s22s22p63s23p63d54s1、1s22s22p63s23p63d104s1，分别为钾、铬、铜。
(2)Cr原子失去3个电子生成Cr3＋，则电子排布式为1s22s22p63s23p63d3。
(3)Fe3＋的电子排布式为[Ar]3d5，Fe2＋的电子排布式为[Ar]3d6，Fe3＋的3d5半充满结构更稳定。
(4)分周期一一讨论，第一周期中基态原子中未成对电子数为1个的是氢原子，第二周期中基态原子中未成对电子数为2个的可以是1s22s22p2或1s22s22p4，是碳原子或氧原子，第三周期中基态原子中未成对电子数为3个的可以是1s22s22p63s23p3，是磷原子，第四周期中基态原子中未成对电子数为4个的只能是过渡元素，符合条件的只有铁原子，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，因此共有5种元素符合题意。
答案：(1)钾、铬、铜
(2)1s22s22p63s23p63d3(或[Ar]3d3)
(3)Fe3＋的3d轨道填充了5个电子，为半充满状态 (4)5
1．以下表示氦原子结构的化学用语中，对电子运动状态描述最详尽的是( )
A．He? B.
C．1s2 D.
解析：选D A、B、C三项的表示方法只能说明氦原子核外第一能层有两个电子，但是不能说明这两个电子的运动状态，而D项说明两个电子均在1s能级，且自旋状态相反。
2．下列各基态原子的核外电子排布表示正确的是( )
A．钠原子：1s22s22p7
B．铜原子：1s22s22p63s23p63d94s2
C．铁原子：1s22s22p63s23p63d8
D．氪原子：1s22s22p63s23p63d104s24p6
解析：选D A项违背了泡利原理；B项违背了等价轨道在全空、半满、全满时是稳定状态；C项违背了能量最低原理。
3．人们把电子云轮廓图称为原子轨道，下列有关说法错误的是( )
A．s电子的原子轨道都是球形的，2s电子比1s电子能量高且电子云比1s更扩散
B．p电子的原子轨道都是哑铃形的，每个p能级有3个原子轨道，它们相互垂直，能量相同
C．p电子能量一定高于s电子能量
D．处于同一原子轨道电子，自旋状态有两种
解析：选C 同一电子层上p电子能量高于s电子能量，不同电子层上p电子能量不一定高于s电子能量，如3s＞2p。
4．某原子核外共有6个电子，分布在K与L电子层上，其基态原子在L层分布中正确的是( )
解析：选D A项中2s上应有两个自旋状态相反的电子；B项中2p上两个电子自旋状态应相同；C项违背洪特规则，电子应尽可能占据不同轨道。
5．在d轨道中电子排布成 ，而不排布成，其最直接的根据是( )
A．能量最低原理 B．泡利原理
C．原子轨道构造原理 D．洪特规则
解析：选D 洪特规则表明，当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。
6．下列电子排布式或电子排布图正确的是( )
A．O原子的电子排布图：
B．Ca原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d2
C．N原子的电子排布图：
D．Br－的电子排布式：[Ar]3d104s24p6
解析：选D A项，O原子的电子排布图违背洪特规则；B项，Ca原子的电子排布式违背能量最低原理；C项，N原子的电子排布图违背泡利原理。
7．下列关于能层、能级和轨道之间的关系不正确的是( )
A．每个能层上所有的能级数与能层的序数相等
B．每个能层(K、L、M…)上所有的轨道数对应为1、3、5…
C．每个能级(s、p、d…)上所有的轨道数分别为1、3、5…
D．每个能层(n)上所有的轨道总数为n2
解析：选B 每个能层所包含的轨道数等于该层各能级的轨道数之和，即是能层序数的平方(n2)，B错误，D正确。
8．下列说法正确的是( )
A．原子核外电子排布式为1s2的原子与原子核外电子排布式为1s22s2的原子化学性质相似
B．Fe3＋的最外层电子排布式为3s23p63d5
C．基态铜原子外围电子排布图为
D．基态碳原子最外层的电子排布图为
解析：选B 核外电子排布式为1s2的原子是He，核外电子排布式为1s22s2的原子为铍(Be)，He是稀有气体元素，Be是金属元素，化学性质不相似，A错误；Fe的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，失去电子时先失最外层，再失次外层，失去3个电子变成Fe3＋时，最外层电子排布式为3s23p63d5，B正确；基态铜原子外围电子排布图为 ，3d全充满，即符合洪特规则，C错误；基态碳原子的2s比2p轨道能量低，先填满2s再填2p，即。
9．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轨道为半充满，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______________________________。
解析：解答此题的关键是要熟练掌握原子的核外电子排布式，并特别注意原子的几种稳定态的核外电子排布：能量相同的原子轨道在全充满(如p6和d10)、半充满(如p3和d5)、全空(如p0和d0)状态时，体系的能量较低，原子较稳定。
答案：(1)N (2)Cl K
(3)Fe 1s22s22p63s23p63d64s2
(4)Cu 1s22s22p63s23p63d104s1
10．按照下列元素基态原子的电子排布特征判断元素，并回答问题。
A原子中只有一个能层且只含1个电子；B原子的3p轨道上得到1个电子后不能再容纳外来电子；C原子的2p轨道上有1个电子的自旋状态与其他电子的自旋状态相反；D原子第三能层上有8个电子，第四能层上只有1个电子；E原子的最外层电子排布式为3s23p6。
(1)写出由A、B、C、D中的三种元素组成的化合物的化学式(至少写出5种)：________________________________________________________________________。
(2)写出用上述元素组成的物质制得A的单质的化学方程式(至少写出2个)：________________________________________________________________________；
________________________________________________________________________。
(3)检验某溶液中是否含有D＋，可通过________反应来实现；检验某溶液中是否含有B－，通常所用的试剂是________和________。
(4)写出E的元素符号：________，要证明太阳上是否含有E元素，可采用的方法是________________________________________________________________________。
解析：由A只有1个能层且只含1个电子，判断A为H元素；B原子3p轨道得1个电子饱和，则原有5个电子，即B的电子排布式为1s22s22p63s23p5，为Cl元素；C原子的电子排布图为，为O元素；D为K元素；E为Ar元素。
答案：(1)KOH、KClO、KClO3、HClO、HClO3等
(2)2H2O2H2＋O2 2K＋2H2O===2KOH＋H2 (3)焰色 AgNO3溶液 稀HNO3 (4)Ar 对太阳光进行光谱分析
PAGE
13
第一课时 能层、能级与构造原理
[课标要求]
1．了解原子结构的构造原理，知道原子核外电子的能级分布。
2．能用电子排布式表示常见元素(1～36号)原子核外电子的排布。
1．一至七能层的符号分别为K、L、M、N、O、P、Q，各能层容纳的最多电子数为2n2。
2．s、p、d、f能级中最多容纳的电子数分别为2、6、10、14。
3．能级数等于能层序数，英文字母相同的不同能级中所能容纳的最多电子
数相同。
4．构造原理是指电子进入能级的排布顺序。
即：1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p。
1．原子的诞生及宇宙中的元素组成
2．能层与能级
(1)能层：根据多电子原子的核外电子的能量差异，将核外电子分成不同的能层，能层用n表示，n值越大，能量越高。
(2)能级
①根据多电子原子中同一能层电子的能量不同，将它们分成不同能级。
②能级用相应能层的序数和字母s、p、d、f组合在一起来表示，如n能层的能级按能量由低到高的顺序排列为ns、np、nd、nf等。
③能层、能级与其容纳的最多电子数之间的关系
能层(n) 一 二 三 四 五 六 七 ……
符号 K L M N O P Q ……
能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s … … … ……
容纳最多电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 … … … ……
2 8 18 32 …… … … 2n2
由上表可推知：
a．能层序数等于该能层所包含的能级数，如第三能层有能级3s、3p、3d。
b．s、p、d、f各能级可容纳的最多电子数分别为1、3、5、7的2倍。
1．下列叙述正确的是( )
A．能级就是电子层
B．每个能层最多可容纳的电子数是2n2
C．同一能层中的不同能级的能量高低相同
D．不同能层中的s能级的能量高低相同
解析：选B 同一能层中不同能级的能量高低顺序是E(ns)2．下列能级符号表示错误的是( )
A．6s B．3d
C．3f D．5p
解析：选C 任一能层的能级总是从s能级开始，第一能层的能级数等于该能层的序数；第三能层只有3s、3p和3d三个能级，没有3f能级，故C项错误。
1．构造原理
随着原子核电荷数的递增，绝大多数元素的原子核外电子的排布将遵循下图的排布顺序，其称为构造原理。
[特别提醒]
在多电子原子中会发生能级交错现象。
2．电子排布式
(1)将能级上所容纳的电子数标在该能级符号的右上角，并按照能层从左到右的顺序排列的式子，称为电子排布式。
(2)实例：如Mg、Sc的电子排布式：
Mg：1s22s22p63s2或简化写成[Ne]3s2；
Sc：1s22s22p63s23p63d14s2或简化写成[Ar]3d14s2。
1．你能写出氯原子、氯离子的电子排布式、简化电子排布式吗？
提示：Cl：1s22s22p63s23p5，[Ne]3s23p5；
Cl－：1s22s22p63s23p6，[Ne] 3s23p6。
2．你能写出铁原子、铜原子的电子排布式吗？
提示：Fe：1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2；
Cu：1s22s22p63s23p63d104s1或 [Ar]3d104s1。
1．原子的电子排布式
(1)简单原子：按照构造原理将电子依次填充到能量逐渐升高的能级中。如14Si：1s22s22p63s23p2。
(2)复杂原子：先按构造原理从低到高排列，然后将同能层的能级移到一起。
如26Fe：先排列为：1s22s22p63s23p64s23d6，然后将同一能层的能级排到一起，即该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。
(3)特殊原子：当p、d、f能级处于全空、全充满或半充满状态时，能量相对较低，原子结构较稳定。如24Cr：
2．离子的电子排布式
(1)判断该原子变成离子时会得到或失去的电子数。
(2)原子失去电子时，总是从能量高的能级失去电子，即失去电子的顺序是由外向里。一般来说，主族元素只失去它们的最外层电子，而副族和第Ⅷ族元素可能还会进一步向里失去内层电子。
(3)原子得到电子而形成阴离子，则得到的电子填充在最外一个能层的某一个能级上。
3．简化电子排布式
如K：1s22s22p63s23p64s1，其简化电子排布式可表示为[Ar]4s1，其中[Ar]代表Ar的核外电子排布式，即1s22s22p63s23p6。
1．下列各基态原子的电子排布式正确的是( )
①Be：1s22s12p1 ②C：1s22s22p2
③He：1s12s1 ④Cl：1s22s22p63s23p5
A．①② B．②③
C．①③ D．②④
解析：选D ①应为Be：1s22s2；③应为He：1s2。
2．下列能级按能量由低到高的顺序排列正确的是( )
A．3s3p3d4s B．4s4p3d4d
C．4s3d4p5s D．1s2s3s2p
解析：选C A项，3d＞4s；B项，4p＞3d；D项，3s＞2p。
3．写出下列原子的电子排布式：
(1)11Na_______________________________________________________________；
(2)16S______________________________________________________________；
(3)34Se________________________________________________________________；
(4)19K_______________________________________________________________；
(5)31Ga_____________________________________________________________；
(6)30Zn__________________________________________________________。
解析：根据构造原理书写原子的电子排布式，注意从3d能级开始出现“能级交错”现象。
答案：(1)1s22s22p63s1 (2)1s22s22p63s23p4
(3)1s22s22p63s23p63d104s24p4 (4)1s22s22p63s23p64s1
(5)1s22s22p63s23p63d104s24p1
(6)1s22s22p63s23p63d104s2
[三级训练·节节过关]
1．宇宙中最多的元素是( )
A．H B．O
C．He D．N
解析：选A 氢是宇宙中最丰富的元素，约占宇宙原子总数的88.6%，氦约为氢原子数的，它们合起来约占宇宙原子总数的99.7%以上。
2．下列各能层中包含f能级的是( )
A．N层 B．M层
C．L层 D．K层
解析：选A N层包含s、p、d、f能级，M层包含s、p、d能级，L层包含s、p能级， K层包含s能级。
3．下列微粒中，电子排布式为1s22s22p63s23p6的是( )
A．Na＋ B．Mg2＋
C．Cl－ D．Br－
解析：选C 该微粒的核外电子数为18，Cl－符合。
4．下列各组多电子原子的能级能量高低比较中，错误的是( )
A．2s＜2p B．2p＜3p
C．3s＜3d D．4s＞3d
解析：选D 同一能层中能级的能量ns＜np＜nd＜nf，符号相同的能级如2p＜3p＜4p；由构造原理知能量4s＜3d，D项错误。
5．下列原子的电子排布式正确的是( )
A．9F：1s22s22p6
B．15P：1s22s22p63s33p2
C．21Sc：1s22s22p63s23p64s23d1
D．35Br：1s22s22p63s23p63d104s24p5
解析：选D 氟原子2p能级应排5个电子；磷原子的3s能级应排2个电子，3p能级应排3个电子；书写电子排布式时，应将同能层的能级放到一起。
6．比较下列多电子原子中不同能级能量的高低。
(1)1s,3d (2)3s,3d,3p (3)2p,3p,4p
解析：(1)相同能层上不同能级能量的大小为ns＜np＜nd＜nf。(2)不同能层上符号相同的能级能量的大小为1s＜2s＜3s＜4s。
答案：(1)1s＜3d (2)3s＜3p＜3d (3)2p＜3p＜4p
7．根据构造原理写出下列原子或离子的核外电子排布式。
(1)Ti_______________________________________________________________；
(2)Cu2＋____________________________________________________________；
(3)Kr_____________________________________________________________。
答案：(1)1s22s22p63s23p63d24s2
(2)1s22s22p63s23p63d9
(3)1s22s22p63s23p63d104s24p6
1．下列说法中，不符合现代大爆炸宇宙学理论的是( )
A．我们所在的宇宙诞生于一次大爆炸
B．恒星正在不断地合成自然界中没有的新元素
C．氢、氦等轻核元素是自然界中天然元素之母
D．宇宙的所有原子中最多的是氢元素的原子
解析：选B 宇宙诞生于一次大爆炸，爆炸后产生了大量的氢、氦及少量的锂，然后氢、氦等发生原子融合反应合成其他元素，该过程在宇宙中仍在进行，但合成的都是已知元素，且氢元素仍是宇宙中最丰富的元素。
2．符号为N的能层最多能容纳的电子数为( )
A．18 B．32
C．50 D．72
解析：选B 符号为N的能层是第四能层，即n＝4，每一能层最多容纳的电子数为2n2，故N能层最多能容纳的电子数为2×42＝32。
3．表示一个原子在第三能层上有10个电子可以写成( )
A．s10 B．3d10
C．3s23p63d2 D．3s23p64s2
解析：选C 题目要求第三能层上有10个电子，而D选项中第三能层上只有8个电子，错误；该元素原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2，C项正确。
4．下列粒子中，各层电子数均达到2n2的是( )
A．Ne、Ar B．F－、Mg2＋
C．Al、O2－ D．Cl－、Ar
解析：选B A中Ar，C中Al，D中Cl－、Ar均不符合题意。
5．构造原理揭示的电子排布能级顺序，其实质是各能级能量高低，若以E表示某能级的能量，下列能量高低顺序中，正确的是( )
A．E(3s)＞E(2s)＞E(1s) B．E(3s)＞E(3p)＞E(3d)
C．E(4f)＞E(4s)＞E(3d) D．E(5s)＞E(4s)＞E(4f)
解析：选A 不同能层中能量：低能层＜高能层；相同能层不同能级，E(ns)＜E(nd)＜E(nf)，不同能层相同能级，E(1s)＜E(2s)＜E(3s)＜E(4s)，不同能层、不同能级，E(ns)＜E[(n－2)f]＜E[(n－1)d]＜E(np)。
6．下列各原子或离子的电子排布式错误的是( )
A．Mg2＋ 1s22s22p6
B．F 1s22s22p5
C．Cl－ 1s22s22p63s23p5
D．As 1s22s22p63s23p63d104s24p3
解析：选C s能级最多容纳2个电子，p能级最多可容纳6个电子，电子总是从能量低的能层、能级开始排列。C项中Cl－的电子排布式应为1s22s22p63s23p6。
7．下列各原子或离子的电子排布式正确的是( )
A．O2－ 1s22s22p4 B．Ca [Ar]3d2
C．Fe [Ar]3d54s3 D．K 1s22s22p63s23p64s1
解析：选D O2－的电子排布式为1s22s22p6；Ca的电子排布式为[Ar]4s2；Fe的电子排布式为[Ar]3d64s2。
8．下列关于多电子原子核外电子排布的说法正确的是( )
A．各能层含有的能级数等于能层序数减1
B．各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束
C．各能层所含有的电子数一定是偶数
D．各能级的原子轨道数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7
解析：选D 各能层中所含有的能级数等于其能层序数，A项错误；当为第一能层时，只含s能级，第二能层只含s、p能级，B项错误；每个能层最多能填充该能层序数平方的2倍个电子，即最多是偶数，但不一定含有这些电子，如H原子的K层只有1个电子。
9．比较下列能级的能量大小关系(填“＞”“＝”或“＜”)：
(1)2s____________4s；(2)3p____________3d；
(3)3d____________4s；(4)4d____________5d；
(5)2p____________3s；(6)4d____________5f。
解析：由构造原理可知：①同一能层的能级能量高低顺序为ns＜np＜nd＜nf；②不同能层之间，能量会产生能级交错现象，即能层序数大的能级，其能量不一定高，如3d能级具有的能量就高于4s能级所具有的能量。
答案：(1)＜ (2)＜ (3)＞ (4)＜ (5)＜ (6)＜
10．根据构造原理写出下列原子或离子的核外电子排布式。
(1)O_______________；(2)Ca__________________；
(3)S2－______________；(4)Al3＋________________。
解析：O原子有8个电子，按1s、2s、2p顺序填充电子：1s22s22p4；Ca原子有20个电子，由于4s<3d，出现能级交错，按1s、2s、2p、3s、3p、4s顺序填充为1s22s22p63s23p64s2；S原子有16个电子，按1s、2s、2p、3s、3p顺序填充为1s22s22p63s23p4，S2－为S原子得到2个电子后形成，故3p能级上填充6个电子，即其核外电子排布式为1s22s22p63s23p6；Al原子有13个电子，按1s、2s、2p、3s顺序填充为1s22s22p63s23p1，Al原子失去3个电子后变成Al3＋，故Al3＋的电子排布式为1s22s22p6。
答案：(1)1s22s22p4 (2)1s22s22p63s23p64s2
(3)1s22s22p63s23p6 (4)1s22s22p6
1．下列关于能层与能级的说法中正确的是( )
A．原子核外电子的每个能层最多可容纳的电子数为n2
B．任一能层的能级总是从s能级开始，而且能级数等于该能层序数
C．同是s能级，在不同的能层中所能容纳的最多电子数是不相同的
D．能级能量4s>3d
解析：选B A项，每一能层最多可容纳的电子数为2n2，错误；C项，只要是s能级，不论哪一能层，所容纳的电子数都为2，错误；D项，由构造原理知能级能量3d>4s，错误。
2．某元素原子的核外有三个能层，最外能层有4个电子，该原子核内的质子数为( )
A．14 B．15
C．16 D．17
解析：选A 原子核外共有三个能层，最内层只有1s能级，可容纳2个电子；第二层有2s、2p两个能级，可容纳1×2＋3×2＝8个电子；最外层有4个电子，所以该原子核外有14个电子，又因在原子中核外电子数等于核内质子数，则核内质子数为14。
3．核外电子排布中，能级会发生交错现象。以下表示的各能级能量大小关系，不符合客观事实的是( )
A．3f＞3d＞3p＞3s B．6s＞5p＞4d＞3d
C．5f＞4d＞3p＞2s D．7d＞6d＞5d＞4d
解析：选A 在第三能层中没有f能级，故A项不符合客观事实。
4．下列各原子或离子的电子排布式正确的是( )
A．Al 1s22s22p63s13p2
B．O 1s22s22p4
C．Na＋ 1s22s23p6
D．Si 1s22s22p53s23p3
解析：选B A、C、D违反构造原理，正确写法应为Al：1s22s22p63s23p1、Na＋：1s22s22p6、Si：1s22s22p63s23p2。
5．下列表示式中错误的是( )
①Na＋的电子式：[??]＋
②Na＋的结构示意图：
③Na的电子排布式：1s22s22p63s1
④Na的简化电子排布式：[Na]3s1
A．①② B．②③
C．③④ D．①④
解析：选D 金属阳离子的电子式即为其离子符号，故Na＋的电子式应为Na＋；简化电子排布式的“[ ]”中应为该元素上一周期的稀有气体元素，故④为[Ne]3s1。
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＋：1s22s22p63s23p6 B．F－：1s22s22p6
C．S：1s22s22p63s1 D．Ar：1s22s22p63s23p6
解析：选C S原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4，
C选项错误。
7．某原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，下列说法中不正确的是( )
A．该元素原子中共有25个电子
B．该元素原子核外有4个能层
C．该元素原子最外层共有2个电子
D．该元素原子M能层共有8个电子
解析：选D 从电子排布式看，该原子最高能级为4s能级，故有4个能层，最外层有2个电子，B、C正确；各能级的电子数之和为25，A正确；M层电子排布为3s23p63d5，故该层电子数为13，D项错误。
8．构造原理揭示的电子排布能级顺序，实质是各能级能量高低。若以E表示某能级的能量，以下各式中能量高低顺序正确的是( )
A．E(5s)>E(4f)>E(4s)>E(3d)
B．E(3d)>E(4s)>E(3p)>E(3s)
C．E(4s)D．E(5s)>E(4s)>E(4f)>E(3d)
解析：选B 根据构造原理，各能级能量由低到高的顺序为1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p……所以A项和D项的正确顺序为E(4f)>E(5s)>E(3d)>E(4s)；对于不同能层的相同能级，能层序数越大，能量越高，即E(4s)>E(3s)>E(2s)>E(1s)，C项错误。
9．(1)某元素的原子序数为33，则：
①此元素原子的电子总数是________；
②有________个能层，________个能级；
③它的电子排布式为______________________________________________。
(2)写出Si、Ca2＋、Cl－的电子排布式：
①Si：____________________________________________________________；
②Ca2＋：___________________________________________________________；
③Cl－：___________________________________________________________。
解析：核电荷数＝原子序数＝核外电子数，故此原子的核外电子数为33；依据构造原理，能量高低顺序为4s<3d<4p，则此元素的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3。
答案：(1)①33 ②4 8 ③1s22s22p63s23p63d104s24p3
(2)①1s22s22p63s23p2 ②1s22s22p63s23p6
③1s22s22p63s23p6
10．有几种元素的粒子核外电子排布式均为1s22s22p63s23p6，其中：
(1)某电中性粒子，一般不和其他元素的原子反应，这种粒子的符号是________。
(2)某粒子的盐溶液，能使溴水褪色，并出现浑浊，这种粒子的符号是________。
(3)某粒子氧化性很弱，但得到电子后还原性很强，且这种原子最外层只有一个电子，这种粒子的符号是______。
(4)某粒子还原性虽弱，但失去电子后氧化性强，且这种元素的原子得到一个电子即达稳定结构，这种粒子的符号是________。
解析：符合上述核外电子排布式的电中性粒子，很难发生化学反应的应为稀有气体Ar；使溴水褪色，应为还原性较强的S2－，发生如下反应：S2－＋Br2===S↓＋2Br－；氧化性很弱，得电子后还原性很强，应为K＋；得一个电子即达稳定结构的粒子应为Cl－。
答案：(1)Ar (2)S2－ (3)K＋ (4)Cl－
PAGE
10
