1.了解原子核外電子的運動狀態(tài)、能級分布和排布原理,能正確書寫1~36號元素原子核外電子、價電子的排布式和軌道表達式。
2.了解電離能的含義,并能用以說明元素的某些性質(zhì)。
3.了解電子在原子軌道之間的躍遷及其簡單應(yīng)用。
4.了解電負性的概念,并能用以說明元素的某些性質(zhì)。
【必備知識解讀】
一、原子核外電子排布原理
1.能層與能級
(1)能層(n)
在多電子原子中,核外電子的能量是不同的,按照電子的能量差異將其分成不同能層。通常用K、L、M、N……表示,能量依次升高。
(2)能級
同一能層里電子的能量也可能不同,又將其分成不同的能級,通常用s、p、d、f等表示。
(3)能層與能級的關(guān)系
【特別提醒】(1)能層數(shù)=電子層數(shù)。
(2)第一能層(K),只有s能級;第二能層(L),有s、p兩種能級,p能級上有三個原子軌道px、py、pz,它們具有相同的能量;第三能層(M),有s、p、d三種能級。
2.電子云與原子軌道
(1)電子云
①由于核外電子的概率密度分布看起來像一片云霧,因而被形象地稱為電子云。
②電子云輪廓圖稱為原子軌道。
(2)原子軌道
原子軌道eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(軌道形狀\b\lc\{(\a\vs4\al\c1(s電子的原子軌道呈球形對稱,p電子的原子軌道呈啞鈴形)),各能級上的原子軌道數(shù)目\b\lc\{(\a\vs4\al\c1(s能級 1 個,p能級 3 個,d能級5個,f能級7個,……)),能量關(guān)系\b\lc\{(\a\vs4\al\c1(①相同能層上原子軌道能量的高低:, ns<np<nd<nf,②形狀相同的原子軌道能量的高低:, 1s<2s<3s<4s……,③同一能層內(nèi)形狀相同而伸展方向不同的原, 子軌道的能量相等,如2px、2py、2pz軌道的, 能量相等))))
3.基態(tài)原子的核外電子排布
(1)能量最低原理:即電子盡可能地先占有能量低的軌道,然后進入能量高的軌道,使整個原子的能量處于最低狀態(tài)。如圖為構(gòu)造原理示意圖,即基態(tài)原子核外電子在原子軌道上的排布順序圖:
【特別提醒】所有電子排布規(guī)則都需要滿足能量最低原理。
(2)泡利原理:每個原子軌道里最多只能容納eq \a\vs4\al(2)個電子,且自旋狀態(tài)相反。
如2s軌道上的電子排布為 ,不能表示為 。
(3)洪特規(guī)則:當(dāng)電子排布在同一能級的不同軌道時,基態(tài)原子中的電子總是優(yōu)先單獨占據(jù)一個軌道,且自旋狀態(tài)相同。 如2p3的電子排布為 ,不能表示為 或 。
【特別提醒】當(dāng)能量相同的原子軌道在全滿(p6、d10、f14)、半滿(p3、d5、f7)、全空(p0、d0、f0)時原子的能量最低,如24Cr的電子排布式為[Ar]3d54s1,29Cu的電子排布式為[Ar]3d104s1。
(4)基態(tài)原子核外電子排布的表示方法
4.電子的躍遷與原子光譜
(1)電子的躍遷
(2)不同元素的原子發(fā)生躍遷時會吸收或釋放不同的光,可以用光譜儀攝取各種元素的電子的吸收光譜或發(fā)射光譜,總稱原子光譜。
附:可見光的波長范圍
【特別提醒】(1)可見光中,紅光的波長最長,紫色的波長最短。
(2)焰色反應(yīng)是電子躍遷的結(jié)果,故金屬的焰色反應(yīng)是物理變化過程,不屬于化學(xué)變化。
二、原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)
1.原子結(jié)構(gòu)與元素周期表
(1)原子結(jié)構(gòu)與周期數(shù)的關(guān)系
(2)族元素的價電子排布特點
①主族元素
②0族元素:ns2np6(其中He為1s2)。
③過渡元素(副族和第Ⅷ族):(n-1)d1~10ns1~2(Pd、鑭系和錒系元素除外)。
(3)元素周期表的分區(qū)與價電子排布的關(guān)系
①周期表的分區(qū)
②各區(qū)價電子排布特點
(4)對角線規(guī)則
在元素周期表中,某些主族元素與右下方的主族元素的有些性質(zhì)是相似的,如,Li2CO3、MgCO3都能溶于水,Be(OH)2、Al(OH)3都具有兩性等。
【特別提醒】(1)能層數(shù)=電子層數(shù)=周期數(shù)。
(2)主族序數(shù)=價電子數(shù)。
(3)對于主族元素,價電子層就是最外電子層,而對于過渡元素,價電子層不僅是最外電子層。如Fe的價電子排布式為3d64s2。
2.元素周期律
(1)原子半徑
①影響因素eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(\a\vs4\al(能層數(shù):能層數(shù)越多,原子半徑越大,核電荷數(shù):能層數(shù)相同,核電荷數(shù)越大,原子半徑越小)))
②變化規(guī)律
元素周期表中的同周期主族元素從左到右,原子半徑逐漸減??;同主族元素從上到下,原子半徑逐漸增大。
(2)電離能
【特別提醒】
(1)金屬活動性順序與元素相應(yīng)的電離能大小順序不完全一致,故不能根據(jù)金屬活動性順序判斷電離能的大小。
(2)第二、三、四周期的同周期主族元素,第ⅡA族(ns2np0)和第ⅤA族(ns2np3),因p軌道處于全空或半充滿狀態(tài),比較穩(wěn)定,所以其第一電離能大于同周期相鄰的第ⅢA族和第ⅥA族元素的,如第一電離能:Mg>Al,P>S。
(3)電負性
①電負性
②電負性的應(yīng)用
【特別提醒】(1)共價化合物中,兩種元素電負性差值越大,它們形成共價鍵的極性就越強。
(2)兩元素電負性差值大于1.7時,一般形成離子鍵,小于1.7時,一般形成共價鍵,如AlCl3中兩元素的電負性之差為1.5,因此AlCl3含有共價鍵,屬于共價化合物。
【核心題型例解】
高頻考點一 核外電子排布的表示方法
【例1】(2023·海南卷第19題)近年來,研究人員發(fā)現(xiàn)含釩的銻化物在超導(dǎo)方面表現(xiàn)出潛在的應(yīng)用前景。銻和磷同族,銻原子基態(tài)的價層電子排布式為_______。
【變式探究】(2023·全國乙卷第35題)中國第一輛火星車“祝融號”成功登陸火星。探測發(fā)現(xiàn)火星上存在大量橄欖石礦物()?;卮鹣铝袉栴}:
基態(tài)原子的價電子排布式為_______。
【變式探究】(2023·浙江卷第17題)氮的化合物種類繁多,應(yīng)用廣泛。
請回答:基態(tài)N原子的價層電子排布式是___________。
【變式探究】(2022·廣東卷)與S同族,基態(tài)硒原子價電子排布式為_______。
【變式探究】(2022·海南卷)基態(tài)O原子的電子排布式_______。
【變式探究】(2022·湖南卷)基態(tài)原子的核外電子排布式為_______;
【方法技巧】核外電子排布的表示方法
【誤區(qū)警示】注意比較原子核外電子排布式、簡化電子排布式、原子外圍電子排布式的區(qū)別與聯(lián)系。如Cu的電子排布式:1s22s22p63s23p63d104s1;簡化電子排布式:[Ar]3d104s1;外圍電子排布式:3d104s1。
【變式探究】下列說法正確的是
A.基態(tài) Cr 原子有 6 個未成對電子
B.元素 Ga 的核外電子排布式為 ,位于元素周期表中 p 區(qū)
C.NH3 中 N—H 間的鍵角比 CH4 中 C—H 間的鍵角大
D.XY2 分子為 V 形,則 X 原子一定為 sp2 雜化
高頻考點二 原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)
【例2】(2022·全國甲卷)基態(tài)F原子的價電子排布圖(軌道表示式)為_______。
【變式探究】【2021?湖南卷】(1)基態(tài)硅原子最外層的電子排布圖為 ,晶體硅和碳化硅熔點較高的是 (填化學(xué)式);
【變式探究】下列化學(xué)用語錯誤的是
A.的VSEPR模型:
B.基態(tài)原子的價電子軌道表示式:
C.的電子式:
D.在水溶液中的電離方程式:
高頻考點三 電離能、電負性的應(yīng)用
【例3】(2023·江蘇卷第4題)元素C、Si、Ge位于周期表中ⅣA族。下列說法正確的是
A. 原子半徑: B. 第一電離能:
C. 碳單質(zhì)、晶體硅、SiC均為共價晶體 D. 可在周期表中元素Si附近尋找新半導(dǎo)體材料
【變式探究】(2023·廣東卷第14題)化合物可作肥料,所含的5種元素位于主族,在每個短周期均有分布,僅有Y和M同族。Y的基態(tài)原子價層p軌道半充滿,X的基態(tài)原子價層電子排布式為,X與M同周期,E在地殼中含量最多。下列說法正確的是
A. 元素電負性: B. 氫化物沸點:
C. 第一電離能: D. 和的空間結(jié)構(gòu)均為三角錐形
【變式探究】(2023·新課標(biāo)卷第9題)一種可吸附甲醇的材料,其化學(xué)式為,部分晶體結(jié)構(gòu)如下圖所示,其中為平面結(jié)構(gòu)。

下列說法正確的是
A. 該晶體中存在N-H…O氫鍵 B. 基態(tài)原子的第一電離能:C < N< O
C. 基態(tài)原子未成對電子數(shù):B

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