第一章《原子结构与性质知识点和练习》含答案
第一章原子结构与性质
一．原子结构
1.能级与能层
2.原子轨道
考查点一能层、能级
１.下列说法中正确的是（）。
A.同一原子中,1ｓ、2s、3s电子的能量逐渐减小
Ｂ．同一原子中，2p、3p、4ｐ能级的轨道数依次增多
C.能量高的电子在离核近的区域运动,能量低的电子在离核远的区域运动
D.各能层含有的能级数为n(n为能层序数)
解析同一原子中能层序数越大,能量越高，离核越远，A、C项均错误;在同一能级中，其轨道数是一定的,不论其在哪一能层中,B项错误;D项正确。
答案D
2．下列说法中正确的是（)。
A.1s2２ｓ１２p１表示的是激发态原子的电子排布
B．３p2表示3p能级有两个轨道
C．同一原子中,3d轨道的能量小于４s轨道的能量
Ｄ．同一原子中,2ｐ、3ｐ、4ｐ电子的能量逐渐减小
解析Ａ项中1个2s电子被激发到２p能级上，表示的是激发态原子,正确；B项中3ｐ2表示３p能级上填充2个电子，错误;C项中由于能级交错,3d轨道的能量大于4s轨道的能量，错误；Ｄ项，同一原子中电子层数越大,能量也就越高，离核越远，故2ｐ、3p、4ｐ电子的能量增大,错误;故选A。答案A
3．比较下列多电子原子的能级的能量高低
（1)2s__＿_3s （2)2ｓ＿_＿＿３d
(3)3p＿_＿_3s(4)4f__＿＿6ｆ
解析相同能层上不同能级的能量高低：n s 3.原子核外电子排布规律 ⑴构造原理:随着核电荷数递增,大多数元素的电中性基态原子的电子按右图顺 序填入核外电子运动轨道（能级），叫做构造原理。 能级交错:由构造原理可知,电子先进入4s轨道,后进入3ｄ轨道,这种现象叫能级交错。 说明：构造原理并不是说４s能级比3d能级能量低(实际上4s能级比3d能级能量高）,而是指这样顺序填充电子可以使整个原子的能量最低。也就是说， 整个原子的能量不能机械地看做是各电子所处轨道的能量之和。 （２)能量最低原理 现代物质结构理论证实,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 说明：构造原理和能量最低原理是从整体角度考虑原子的能量高低，而不局 限于某个能级。 （3)泡利(不相容）原理 基态多电子原子中，不可能同时存在4个量子数完全相同的电子。换言之, 一个轨道里最多只能容纳两个电子,且电旋方向相反（用“↑↓”表示)，这个 原理称为泡利（Ｐauli)原理。 (4）洪特规则 当电子排布在同一能级的不同轨道(能量相同)时，总是优先单独占据一个 轨道，而且自旋方向相同,这个规则叫洪特（Hund ）规则。比如，p3的轨道式为或,而不是。 洪特规则特例:当p 、d 、ｆ轨道填充的电子数为全空、半充满或全 充满时,原子处于较稳定的状态。即p0、d0、f ０、p3、d ５、f ７、p6、d10、 f14时，是较稳定状态。 前36号元素中,全空状态的有4B ｅ ２s22p0、12Ｍg 3s23p0、2０C ａ 4 ｓ2３d ０;半充满状态的有:7N ２s ２2p3、1５P 3s23ｐ3、24Ｃｒ 3ｄ５４s １、 ２5Ｍn 3d54s2、３３A ｓ 4s2４p3;全充满状态的有10Ne 2ｓ２２p ６、18Ar 3 ｓ23p6、29C ｕ ３d １04s1、３0Zn 3d １０4s ２、36Kr 4s24p6。 4． 基态原子核外电子排布的表示方法 (1)电子排布式 ①用数字在能级符号的右上角表明该能级上排布的电子数,这就是电子排布式, 例如K:１s22s2２p63s ２3p6４s1。 ②为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内层电子达到稀有气体元素原子结构的 部分以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示，例如K:[Ar]4s1。 （２)电子排布图(轨道表示式) 每个方框或圆圈代表一个原子轨道,每个箭头代表一个电子。 ↑↓ ↑ ↓ ↓ ↓ ↑ ↑ ↑ 如基态硫原子的轨道表示式为 考查点二核外电子排布规律 4．主族元素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+:1s22s22ｐ６３s23p6Ｂ．O2－：1ｓ22s22p4 C.Cl－：１s２2s22ｐ6３ｓ23ｐ６D．Ar:１s22s２2p6３s23ｐ6 解析本题主要考查根据构造原理来书写电子排布式,已知氧原子的电子排布式为1s22s２2p4，故O2-的电子排布式应为1s22ｓ22p6，Ｂ错,A、C、D均正 确。答案Ｂ 5．铁是常见金属，它在元素周期表中位于第四周期Ⅷ族，原子序数为2６，则Fe２＋的结构示意图为?（）。 Ａ. B.Ｃ. D. 解析根据轨道能量顺序图,电子首先进入能量低的原子轨道,铁原子中的 电子在填满K层和Ｌ层及3ｓ、3p原子轨道后，接着在4s原子轨道上填2个 电子,然后在3d原子轨道上填6个电子，则铁元素的基态原子的核外电子排布式为1s22s2２ｐ6３s２３ｐ６3d６4s2，即铁原子的结构示意图是 。从 Fe―→Fe2＋，Fe原子首先失去的是最外层4s原子轨道上的电子，而不是失去 3d原子轨道上的电子。所以，Fe2＋的电子排布式为１ｓ22s22ｐ63s23p6３d6，Ｆｅ2+ 的结构示意图为。“最外层不超过8个电子,次外层不超过１８个电子，倒数第三层不超过３２个电子”是针对原子而言的,不适用于离子。故 选C。答案C 考查点三原子光谱、电子云与原子轨道 6.以下电子排布式是基态原子的电子排布的是（）。 ①1s１2s１②1ｓ２2ｓ1２p１③1s22s22p63s２④１s22s22p63ｓ23ｐ1 A．①② B.①③ C.②③Ｄ.③④ 解析根据构造原理，核外电子的排布总是首先占据能量较低的轨道，当能量较低轨道填满后再进入能量较高的轨道，此时整个原子能量最低,处于基态。①中1s轨道未填满就进入２s轨道属于激发态,②中2s轨道未填满就进入2ｐ轨道也属于激发态。只有③④属于基态原子的电子排布。答案D 7.下列有关电子云和原子轨道的说法中正确的是（)。 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能级原子轨道呈球形,处于该轨道上的电子只能在球壳内运动 C.p能级原子轨道呈哑铃状，随着能层的增加,ｐ能级原子轨道也在增多 D.p能级原子轨道与s能级原子轨道的平均半径都随能层序数的增大而增大 解析电子云表示电子在核外某一区域出现的概率,故Ａ项错误;原子轨道是电子出现概率为9０%的电子云空间,只是表明电子在这一空间区域内出现的机会大，在此空间区域外出现的机会少,故B项错误；无论能层序数n如何变化,每个ｐ能级都有3个原子轨道且相互垂直，故C项错误；电子的能量越高,电子在 离核更远的区域出现的机会越大,电子云将向更大的空间扩展,原子轨道半径会逐渐增大。答案Ｄ 8.X元素原子的最外层电子排布式为n s n n p n＋1，试回答下列问题： (１)电子排布式中的n＝__＿＿__＿＿；原子中能量最高的是_____＿__电子，其电子云在空间有＿＿_＿___＿方向，呈现___＿____形。 (2）X元素的名称是_____＿_＿;它的氢化物的电子式是__＿＿____。 解析(1)根据构造原理,先填满ｎｓ能级，而s能级只有1个原子轨道,故最多只能容纳2个电子,即n=2，所以X元素原子的最外层电子排布式为2s２2p3,由此可知Ｘ是氮元素;根据电子排布的能量最低原理，可知氮原子的核外电子中的2ｐ能级能量最高，p电子云呈现哑铃形，在空间伸展为三种互相垂直的方向。 (2)Ｘ是氮元素,则其氢化物的分子式为NH3，所以其电子式是 答案(1）2 ２ｐ(写成ｎｐ也可以) 三种互相垂直的哑铃 (２)氮 9．有A、Ｂ、C、D、E 5种元素,它们的核电荷数依次增大，且都小于２0。其中A为非金属元素,Ａ和E属同一族，它们原子的最外层电子排布式为n s1。B和Ｄ也属同一族,它们原子最外层的p能级电子数是s能级电子数的两倍，C原子最外层上电子数等于D原子最外层上电子数的一半。请回答下列问题： (1)Ａ是________，Ｂ是_＿_＿__＿_,C是＿_______,D是______＿_,Ｅ是＿__＿_＿__。 (2）由这5种元素组成的一种化合物是(写化学式）___＿_＿__＿_＿_＿＿___＿____。 写出该物质的一种主要用途：＿___＿＿________＿＿__＿___＿＿__＿____＿_＿＿＿＿__＿＿。 （3）写出Ｃ元素基态原子的电子排布式:＿_____＿＿＿_＿______＿__＿_ ＿＿_＿_____。 (4）用电子排布图表示D元素原子的最外层电子排布：＿__＿__＿_ _＿__＿___。 解析B和D属同一族，它们原子最外层的p能级电子数是s能级电子数的两倍,所以可得B、Ｄ的最外层电子排布式为nｓ２n p4，所以B为氧元素、D为硫元素；而Ａ和E属同一族，它们原子的最外层电子排布式为ｎs１,所以A为氢元素,E为钾元素;C原子最外层上电子数等于Ｄ原子最外层上电子数的一半，所以C的最外层电子排布式为n s2nｐ1,即Ｃ为铝元素。 答案(1)H O AｌS K（写元素名称也可）（2)KAｌ(SO4)2·１2Ｈ2O 净水剂 (3)１s22s22p63s２3p1(4), １0.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电子排布图 为,该元素的名称是。， Ｙ3在稀硫酸溶液中可被金属锌还原为XZ3,产物还有ZnＳ（３）已知化合物X ２ O4和H2Ｏ,该反应的化学方程式是_＿___＿＿＿___＿＿_______＿_＿___＿_______＿__。 ,解析（1）X元素原子的4ｐ轨道上有3个未成对电子，则Ｘ是第四周期第ⅤA 族元素，即X为As,其电子排布式为1s２2s22p６3ｓ２3p６3d1０４s24ｐ3。,（2)Y元素原子的最外层2ｐ轨道上有2个未成对电子，且As跟Ｙ可形成化合物As2Y3,可推知Ｙ为O；又因为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)X2Y３为As２O3，XZ3为AsH3，则Ａs２Ｏ3与稀硫酸和Ｚｎ反应的化学方程式为Ａs2Ｏ3+6Zｎ＋6Ｈ２SO４===２AsH3↑＋6ZnSO4+３H２O。， 答案１)1s22s22ｐ６３s23p63d104s24p3 As (3)As2O3＋6Zｎ＋6H2SO4==＝2ＡsH3＋6ZnSＯ4＋３H２O 二.原子结构与元素周期表 １．原子的电子构型与周期的关系 (1）每周期第一种元素的最外层电子的排布式为ｎs１。每周期结尾元素的最外层电子排布式除Ｈｅ为1s2外，其余为ns2np６。Hｅ核外只有2个电子,只有１个s轨道，还未出现p轨道，所以第一周期结尾元素的电子排布跟其他周期不同。 (2)一个能级组最多所容纳的电子数等于一个周期所包含的元素种类。但一个能 级组不一定全部是能量相同的能级,而是能量相近的能级。 2.元素周期表的分区 （1)根据核外电子排布 ①分区 ②各区元素化学性质及原子最外层电子排布特点 ③若已知元素的外围电子排布，可直接判断该元素在周期表中的位置。 如：某元素的外围电子排布为４s2４p4,由此可知,该元素位于ｐ区,为第四周期ⅥＡ族元素。即最大能层为其周期数，最外层电子数为其族序数，但应注意过渡元素(副族与第Ⅷ族)的最大能层为其周期数，外围电子数应为其纵列数而不是其族序数（镧系、锕系除外）。 三.元素周期律 1.电离能、电负性 （１）电离能是指气态原子或离子失去１个电子时所需要的最低能量,第一电离能是指电中性基态原子失去1个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量。第一电离能数值越小，原子越容易失去1个电子。在同一周期的元素中，碱金属(或第ⅠA族)第一电离能最小，稀有气体(或0族)第一电离能最大,从左到右总体呈现增大趋势。同主族元素,从上到下，第一电离能逐渐减小。同一原子的第二电离能比第一电离能要大 （2)元素的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。以氟的电负性为4.０,锂的电负性为1．０作为相对标准，得出了各元素的电负性。电负性的大小也可以作为判断金属性和非金属性强弱的尺度,金属的电负性一般 小于１.8，非金属的电负性一般大于1.８,而位于非金属三角区边界的“类金属”的电负性在1.8左右。它们既有金属性,又有非金属性。 （3）电负性的应用 ①判断元素的金属性和非金属性及其强弱 ②金属的电负性一般小于1.8，非金属的电负性一般大于1.８,而位于非金属三角区边界的“类金属”(如锗、锑等)的电负性则在1．8左右,它们既有金属性，又有非金属性。 ③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。 ④同周期自左到右,电负性逐渐增大，同主族自上而下,电负性逐渐减小。 ２.原子结构与元素性质的递变规律 3．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有些性质是相似的，如 【学以致用】 1、短周期元素R的原子核外电子数等于核内中子数，该元素单质7.8g与氧气 充分反应可生成13g化合物RO,则该元素的价电子层是（） A、1ｓ２ B、2s2 C、3s２ D、4s2 ２、下列关于稀有气体的叙述不正确的是（ ) A、原子的电子排布最外层都是以p6结束（除He外); B、其原子与同周期ⅠＡ、ⅡA族阳离子具有相同电子排布式 C、化学性质非常不活泼 D、原子半径比同周期ⅦA族元素原子的大 3、居里夫人发现的镭是元素周期表的第七周期的ⅡA族,下列关于镭的性质的描 述中不正确的是（） Ａ、在化合物中呈＋２价Ｂ、氢氧化物呈两性 C、单质能与水反应,放出氢气 D、碳酸盐难溶于水 ４、在下列所示的微粒中，氧化性最强的是 ( ) A、1s22s2２p２ B、1s2２ｓ2２p5 C、１ｓ22s22ｐ63s1 D、1ｓ22s2２ｐ6 ５、元素电负性随原子序数的递增而增强的是( ） Ａ、Nａ, K， Rｂ B、N，Ｐ, AｓC、O, S, Cl D、Ｓｉ, P, Cl ６、根据对角线规则,下列物质的性质具有相似性的是（) Ａ、硼和硅 B、铝和铁C、碳和氯D、铜和金 ７、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p区的是( ) Ａ、K B、Ｍg Ｃ、P D、Fe 8、以下能级符号不正确的是（） A、３s Ｂ、3p C、3ｄD、3f 9、下列各原子或离子的电子排列式错误的是（ ) A、Na+ 1s2２s22p6Ｂ、Ｆ- 1s22s２2ｐ6 C、Ｎ3+ 1ｓ22s２2p6 D、O2- 1s22s２2ｐ6 10、以下各分子中,所有原子都满足最外层为8电子结构的是（) A、Ｈ 3O+ B、BF ３ C、CＣｌ 4 Ｄ、HCl 11、氢原子的电子云图中的小黑点表示的意义是（） A、一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、表示电子运动的轨迹 D、电子在核外空间出现机会的多少 1２、下列轨道表示式能表示氮原子的最低能量状态的是( ) A、Ｂ、 C、D、 13、x、y为两种元素的原子,x的阴离子与y的阳离子具有相同的电子层 结构，由此可知（) A、x的原子半径大于y的原子半径Ｂ、x的电负性小于y的电负性 C、x 的氧化性大于ｙ的氧化性 Ｄ、x的第一电离能小于y 的第一电离能 １4、电子构型为[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 15、下列能级轨道数为3的是（ ) A、s能级 B、p能级 C、ｄ能级Ｄ、 f能级 16、对Na、Ｍg、Al的有关性质的叙述正确的是( ） Ａ、碱性：NaOH< Mｇ(OH) ２< Al(OH) ３ B、半径:Nａ< Mg <Ａl C、电负性:Na> Ｍg >Al D、还原性：Ｎa> Mg >A ｌ １７、X、Ｙ、Ｚ三种元素的原子，其最外层电子排布为ns１,3s23ｐ1和2s2２p４，由这 三种元素组成的化合物的化学式可能是( ） Ａ、X 2ＹＺ 3 B、X 2 ＹZ ２ Ｃ、XYZ 2 D、XYZ 3