第十二章物质结构与性质。
第1节原子结构与性质。
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1．了解原子核外电子的排布原理及能级分布，能用电子排布式表示常见元素(1～36号)原子核外电子、价电子的排布。了解原子核外电子的运动状态。
2．了解元素电离能的含义，并能用以说明元素的某些性质。
3．了解原子核外电子在一定条件下会发生跃迁，了解其简单应用。
4．了解电负性的概念，知道元素的性质与电负性的关系。
1．能层、能级、原子轨道和容纳电子数之间的关系。
2.原子轨道的形状和能量高低。
1)轨道形状。
s电子的原子轨道呈球形。
p电子的原子轨道呈哑铃形。
2)能量高低。
相同能层上原子轨道能量的高低：ns②形状相同的原子轨道能量的高低：1s<2s<3s<4s<…。
同一能层内形状相同而伸展方向不同的原子轨道的能量相等，如npx、npy、npz轨道的能量相等。
3．原子核外电子的排布规律
1)三个原理。
能量最低原理：原子的核外电子排布遵循构造原理，使整个原子的能量处于最低状态。构造原理示意图：
泡利原理：在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。
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，而且自旋方向相同。
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的基态原子电子排布式为 1s22s22p63s23p63d54s1，而不是1s22s22p63s23p63d44s2。
思考：mn的电子排布式能否书写为1s22s22p63s23p64s23d5?
提示：不能。当出现d能级时，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mn：
1s22s22p63s23p63d54s2正确，mn：1s22s22p63s23p64s23d5错误。
2)基态原子核外电子排布的表示方法。
4．电子的跃迁与原子光谱。
1)电子的跃迁。
基态→激发态：
当基态原子的电子吸收能量后，会从低能级跃迁到较高能级，变成激发态原子。
激发态→基态：
激发态原子的电子从较高能级跃迁到低能级时会释放出能量。
2)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，可以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。
问题核外电子排布的4种表示方法。
1)电子排布式。
按电子排入各电子层中各能级的先后顺序，用能级符号依次写出各能级中的电子数，同时注意特例。如cu：1s22s22p63s23p63d104s1。
2)简化电子排布式。
用“[稀有气体]＋价层电子”的形式表示。如cu：[ar]3d104s1。
3)电子排布图(轨道表示式)
用方框(或圆圈)表示原子轨道，用“↑”或“↓”表示自旋状态不同的电子，按排入各电子层中各能级的先后顺序和在轨道中的排布情况书写。如：
4)原子结构示意图。
如s的原子结构示意图为
对点练] 按要求用三种化学用语表示基态铁原子和三价铁离子，并回答问题。
铁原子最外层电子数为___铁在发生化学反应时，参加反应的电子可能是。
写出fe2＋的核外电子排布式。
并用核外电子排布的相关规则解释fe3＋较fe2＋更稳定的原因。
答案： 1s22s22p63s23p63d64s2 1s22s22p63s23p63d5
2 4s上的2个电子和3d上的1个电子 1s22s22p63s23p63d6(或[ar]3d6)
fe价层电子的电子排布式为3d64s2，fe3＋价层电子的电子排布式为3d5，fe2＋价层电子的电子排布式为3d6。根据“能量相同的轨道处于全空、全满和半满时能量最低”的原则，3d5处于半满状态，结构更为稳定，所以fe3＋较fe2＋更为稳定。
角度一核外电子排布的表示方法。
1．高考组合题。
1)(2015·新课标全国卷ⅰ节选)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用形象化描述。在基态 14c原子中，核外存在___对自旋相反的电子。
2)(2014·新课标全国卷ⅰ节选)基态fe原子有___个未成对电子。fe3＋的电子排布式为。
3)(2014·福建高考节选)基态硼原子的电子排布式为。
4)(2014·安徽高考节选)(1)na位于元素周期表第___周期第___族；s的基态原子核外有___个未成对电子；si的基态原子核外电子排布式为。
5)(2013·新课标全国卷ⅰ节选)基态si原子中，电子占据的最高能层符号为___该能层具有的原子轨道数为___电子数为___
6)(2013·新课标全国卷ⅱ节选)ni2＋的价电子排布图为。
7)(2012·新课标全国卷节选)se原子序数为___其核外m层电子的排布式为。
8)(2012·江苏高考节选)mn2＋基态的电子排布式可表示为。
解析：(1)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布用电子云形象地描述。基态 14c原子的电子排布图为 ，则核外存在2对自旋相反的电子。
(2)基态fe原子的核外电子排布式为[ar]3d64s2，其中3d轨道有4个轨道未充满，含有4个未成对电子。fe原子失去4s轨道的2个电子和3d轨道的1个电子形成fe3＋，则其电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或[ar]3d5。(3)b是5号元素，故其基态原子的电子排布式为1s22s22p1。
(4)na是11号元素，位于第三周期第ⅰa族，s的基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，有2个未成对电子，si是14号元素，基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p2。(5)si的最高能层为第三能层，其符号为m，该能层有 1个 s轨道、3个p轨道和5个d轨道，共9个轨道，si在该能层有4个电子。(6)ni是28号元素，价电子排布式为3d84s2，ni2＋的价电子排布式为3d8，电子排布图为。
(7)se是34号元素，m层有18个电子，m层电子的排布式为3s23p63d10。(8)mn是25号元素，基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，则mn2＋基态的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或[ar]3d5。
答案：(1)电子云 2
2)4 1s22s22p63s23p63d5(或[ar]3d5) (3)1s22s22p1
4)三 ⅰa 2 1s22s22p63s23p2 (5)m 9 4
6) (7)34 3s23p63d10
8)1s22s22p63s23p63d5(或[ar]3d5)
2．下列表示钠原子的式子中能反映能级差别和电子自旋状态的是( )
a. b．2311na
c．1s22s22p63s1 d.
解析：选d 只有电子排布图才能反映出电子的自旋状态。
3．下列叙述正确的是( )
a．[ar] 3d64s2是基态原子的电子排布式。
b．cr原子的电子排布式：1s22s22p63s23p64s13d5
c．cu原子的价电子排布式是3d94s2
d．c原子的轨道表示式是
解析：选a b项，在书写电子排布式时，不能按填充顺序书写；c项，d轨道应是全充满时稳定；d项违反了洪特规则。
基态原子核外电子排布表示方法中的常见误区。
1)在写基态原子的电子排布图时，常出现以下错误：
(违反能量最低原理)
(违反泡利原理)
(违反洪特规则)
(违反洪特规则)
2)注意元素电子排布式、简化电子排布式、元素价电子排布式的区别与联系。如cr的电子排布式：1s22s22p63s23p63d54s1；简化电子排布式：
[ar]3d54s1；价电子排布式：3d54s1。
角度二根据核外电子排布推断元素。
4．(2016·长治模拟)下列各组表述中，两个原子不属于同种元素原子的是( )
a．3p能级有一个空轨道的基态原子和核外电子的排布式为1s22s22p63s23p2的原子。
b．2p能级无空轨道且有一个未成对电子的基态原子和原子的价层电子排布式为2s22p5的原子。
c．m层全充满而n层为4s2的原子和核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2的原子。
d．最外层电子数是核外电子总数的原子和最外层电子排布式为4s24p5的原子。
解析：选c a项，3p能级有一个空轨道的基态原子，按洪特规则可得其3p轨道上只能有两个电子，所以两个原子是同种元素的原子；b项，2p能级无空轨道且有一个未成对电子的基态原子，它的2p能级上只能是5个电子，所以两原子是同种元素的原子；c项，m层全充满而n层为4s2的原子，m层全充满则m层应为18个电子，而后者的m层上只有8个电子，所以两原子不是同种元素的原子；d项，最外层电子数是核外电子总数的的原子中，最外层电子数要小于或等于8个电子，且电子总数为5的倍数，所以可得该原子可能是原子序数为，其中满足最外层电子数是核外电子总数的且符合核外电子排布规则的只能是35号元素，该元素原子的最外层电子排布式为4s24p5，所以两原子是同种元素的原子。
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