专题01 原子结构与性质（知识梳理+专题过关）（解析版）.docx

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1、专题O1原子结构与性质知识梳理氢原子光谱与波尔的原子结构模型氢原子结构模型氢原子结构模型与原子轨道原子光谙分析基态原子核外电子的排布规律原子结构与性质多电子原子核外电子排布Z核外电子排布的主要方法X轨道排布式与电子排布式核外电子排布与区、周期、族的划分元素周期律元素周期律的应用元素周期律与元素周期表知识详解考点1氢原子的结构模型一、氢原子光谱与波尔的原子结构模型光谱就是通过棱镜或光栅的分光作用，将一束复色光分解成各种波长的单色光，按照波长或频率大小顺序排列起来形成的图案。得到的图案如果是一条连续的亮带，就是连续光谱得到的图案如果是不连续的亮线，就是线光谱。各元素原子的线光谱就叫做原子光谱。40

2、0450500550600650700750m(a)白光的连续光谱400450500550600650700750Qm(b)汞的原子光谱400450500550600650700750nm锢原子光谱二、玻尔原子结构模型的主要观点如下：(1)原子中的电子只能在某些确定半径的圆周轨道上绕原子核运动。电子在这些轨道上绕核运动时既不吸收能量也不辐射能量，这些轨道称为定态轨道。(2)在不同定态轨道上运动的电子具有不同的能量（E）,而且能量是量子化的，即轨道能量是“一份一份地增加或减少的。轨道能量与n值有关。的取值为正整数1、2、38,值越小，电子离核越近，能量就越低；反之能量就越高。一般把原子能量最低的

3、电子状态称为基态。对氢原子而言，当核外的一个电子处于n=的轨道时能量最低，这个状态称为氢原子的基态；当这个电子跃迁至n的轨道上运动时，这些状态称为氢原子的激发态。（3）电子在不同能量的两个轨道之间发生跃迁时,才会辐射或吸收能量。如果电子从高能量的轨道跃迁回到低能量轨道，就会以光的形式释放出这些能量，光辐射的波长（入）与两个轨道的能量差（AE）有关。三、氢原子的结构模型1 .原子轨道当电子处于不同的运动状态时具有的能量是不同的。通过有关的理论计算，可以得到氢原子核外电子运动的各种状态和相对应的能量。人们沿用了玻尔原子结构模型中“轨道”的概念,把氢原子中电子的一个空间运动状态称为一个原子轨道。需要

4、注意的是，此处轨道的含义与玻尔原子结构模型中轨道的含义完全不同，它既不是圆周轨道，也不是其他经典意义上的固定轨迹。由于描述电子运动状态用的都是一些复杂的函数，所以常用图像的方式在三维空间坐标系中表示出来。电子运动的空间离核的远近是不同的。人们用表示电子层数，相同的原子轨道称为一个电子层，的取值为正整数1、2、3、4、5、6、7。一个电子层也叫做一个能层，和2,34,56,7,的电子层相对应的能层符号分别用K、1、M、N、0、P、Q表示。时，K层的电子离核最近，电子运动状态的能量最低；越大，表示电子离核越远，电子运动状态的能量越高。相同的原子轨道，轨道的图像形状可以不同，人们分别用s、p、d、f

5、.表示不同形状的原子轨道。例如，S轨道是呈球形的，P轨道是呈哑铃形的。不同形状的原子轨道可能有不同的能量，因此同一能层中的原子轨道，还可以分成不同的能级，如水、p、d、wf等能级。第一能层只有Is一个能级，第二能层有2s、2p两个能级，第三能层有3s、3p、3d三个能级。同一能级的原子轨道在三维空间坐标系中还可以有不同的伸展方向。s轨道只有一种空间取向，所以s只有一个原子轨道图1.5（a）P轨道分别沿着X轴、y轴、Z轴有三个不同的伸展方向，所以有px、py、PZ三个原子轨道。d轨道有五个伸展方向，则nd有五个原子轨道。f轨道有七个伸展方向，则f有七个原子轨道图1.5原子轨道的空间伸展方向图1.

6、7氢原子的能级图人们将表示电子层的值和表示原子轨道形状的s、p、d、f结合起来表示原子轨道，如Is、2s、2p（2px、2py、2pz）等。止匕外，原子核外电子还存在一种被称为“自旋”的运动状态。处于同一原子轨道的电子有两种不同的自旋状态，通常用向上箭头和向下箭头”表示。当然,电子“自旋”并非真像地球绕轴自旋一样，它只是表示电子两种不同的自旋状态。原子中的能级按能量由低到高、由下往上排列的示意图叫做原子的能级图，图1.7是氢原子的能级图。在只有一个电子的氢原子中，原子轨道的能量仅与值有关，因此相同的原子轨道处于同一个能级。2 .电子云由于微观粒子的运动特性，人们不能同时准确测量电子运动的速度和

7、位置，于是用统计的方法来了解电子在原子核外空间某处出现的概率大小。为了便于理解，人们常用小黑点的疏密程度来表示电子在原子核外单位体积内出现的概率大小。点密集的地方，表示电子在单位体积内出现的概率大；点稀疏的地方，表示电子在单位体积内出现的概率小。这种对电子在原子核外空间单位体积内出现概率大小的形象化描述称为电子云。Is、2p轨道的电子云，如图1.8所示。处于Is轨道上的电子（也称Is电子）在空间出现的概率分布呈球形对称,并且电子在原子核附近单位体积内出现的概率大，离核越远，单位体积内电子出现的概率越小。处于2p轨道上的电子在空间单位体积内出现的概率是沿着一个坐标轴（X轴、y轴或Z轴）对称分布的

8、。2px最大的电子云密度沿着X轴分布，2py最大的电子云密度沿着y轴分布，2pz最大的电子云密度沿着Z轴分布。图1.8IS和2p轨道电子云空间分布图3 .原子光谱分析原子光谱分析法主要包括原子发射光谱分析法和原子吸收光谱分析法。原子在高温的作用下发射出各种波长的光,复合光经分光后得到的由一系列不连续亮线组成的光谱，就是该种元素的原子发射光谱。每一种元素的原子发射光谱都有其各自确定的特征谱线，这些谱线给出了原子核外电子在不同能级的分布、能级之间跃迁的概率等丰富信息。科学家根据原子发射光谱所提供的大量的、最直接的实验数据，在研究、分析和阐明原子光谱的过程中建立和发展了原子结构理论。原子发射光谱分析

9、法也是元素定性、定量分析和发现新元素的重要方法。如果将一束白光通过受电或热的作用而产生的某种元素的气态原子，由于气态原子吸收了白光中某些波长的单色光，因此通过气态原子后的白光经分光后就会出现一系列不连续的暗线，得到的光谱就是该种元素的原子吸收光谱。科学家在对太阳光谱的研究中，就是根据原子吸收光的现象，分析并发现了太阳中的化学元素。在此基础上发展起来的原子吸收光谱分析法也被广泛应用于元素的定量分析中。【典例1】下列有关原子结构与性质的说法，正确的是（）A.基态24Cr电子排布式Is22s22p63s23p63d44s2违反了泡利原理Is2s2p3s3pB.激发态Mg?+的电子轨道表示式：肺口霜f

10、H由ItTP1C.基态K+中能级最高的电子所占据轨道的电子云形状为球形D.光谱分析法只能鉴定原子光谱在可见光范围的元素【答案】B【解析】A.泡利原理为在一个原子轨道里最多容纳2个电子，而且自旋状态相反；基态24Cr的电子排布式Is22s22p63s23p63d44s2违反了洪特规则特例，当能量相同的原子轨道在全充满、半充满和全空状态时，体系的能量最低，正确的电子排布式为Is22s22p63s23p63d54s1故A错误。Is2s2p3s3pB.激发态Mg2+的电了啾道表示式为IMH他由T由I,故B正确；C.基态K+电子排布式为Is22s22p63s23p6,能级最高的轨道为3p,电子云形状为哑

11、铃形，故C错误;D.不同元素的原子光谱不同，利用光谱分析法能鉴定所有元素，故D错误。故选B。【典例2】下列判断正确的是（）A.1i原子的核外电子排布式写成1s3违背了能量最低原理B.电子的吸收光谱和发射光谱总称原子光谱c.处于基态的氧原子电子排布图表示成国E1EMU,违背了泡利原理Is2s2pD.某种基态原子中可能存在运动状态完全相同的电子【答案】B【解析】解:A1i原子的核外电子排布式写成1s3违背了利不相容原理，正确的排布为1s22s故A错误；B.原子光谱，是由原子中的电子在能量变化时所发射或吸收的一系列波长的光所组成的光谱,包含吸收光谱和发射光谱，故B正确：圆圆IWnC.处于基态的氧原子

12、电子排布图表示成Is2s2p违背了鸿特规则，正确的排布为:BJ皿ITTTIIs2s2d,故C错误;D.在多电子的原子中，电子填充在不同的能层，能层又分不同的能级，同一能级又有不同的原子轨道，每个轨道中最多可以填充两个电子，自旋相反，在一个基态多电子的原子中，不可能有两个运动状态完全相同的电子，故D错误；故选：BoA.依据：每个轨道最多只能容纳两个电子，且自旋相反配对判断；B.原子光谱，是由原子中的电子在能量变化时所发射或吸收的一系列波长的光所组成的光谱;C.电子分布到能量简并的原子轨道时，优先以自旋相同的方式分别占据不同的轨道；D.在多电子的原子中，电子填充在不同的能层，能层又分不同的能级，同

13、一能级又有不同的原子轨道，每个轨道中最多可以填充两个电子，自旋相反。考点2多电子原子核外电子排布一、核外电子的运动状态1 .电子云：电子在核外空间一定范围内出现，好像带负电荷的云雾笼罩在原子核的周围，我们形象地称它为“电子云在电子云示意图中，小黑点表示电子出现的次数（注意：小黑点不表示电子数），小黑点的疏密（电子云密度）表示电子出现机会的多少。2 .电子层：根据电子的能量高低和运动区域离核的远近，分为七个电子层，电子层符号为3 .电子亚层：在同一电子层中，电子的能量还稍有差别，电子云的形状也不相同，所以又把一个电子层分成一个或几个亚层，分别用s、p、d、f等符号表示。s电子云为球形，P电子云为

14、纺锤形它们均以原子核为对称中心。每个电子层所含亚层数不等，K电子层只有一个S亚层（Is）,1电子层有s、P两个亚层（2s、2p）,M电子层有s、p、d三个亚层（3s、3p、3d）,N电子层有s、p、d、f四个亚层（4s、4P、4d、4f）。在同一个电子层，亚层电子的能量是按s、p、d、f的次序递增的。电子的能量是由电子层和电子亚层共同决定的。4 .电子云伸展方向（又称为轨道）：电子云不仅有确定的形状，而且有一定的伸展方向。S电子云是球形对称的，一种伸展方向，P电子云有三种伸展方向，d电子云有五种伸展方向，f电子云有七种伸展方向。把在一定的电子层上，具有一定形状和伸展方向的电子云所占据的空间称为

15、一个轨道。5 .电子自旋：电子自旋有两种状态，相当于顺时针和逆时针两种方向。每个轨道最多容纳两个电子。同一轨道中的两个电子称成对电子，若一个轨道中只有一个电子，该电子被称为单电子各电子层上的电子亚层数、轨道数和最多容纳的电子数电子层OZ）电子亚层轨道数（明最多容纳电子数（2z?）KIs1212s2p1+38M3s、3p、3d1+3+518（不可能出现在最外层）N4s、4p、4d、4f13+5732（不可能出现在最外层和次外层）05s(5p%5d、5f、.1+3+5+7+-P6s、6p、6d、6f1+3+5+7+.Q7s、7p*7d、7f1+357+.二、核外电子的排布规律泡利不相容原理，在同一个原子中，不可能有运动状态完全相同的两个电子存在。即：同一原子中每一个轨道上只能容纳自旋方向相反的两个电子。能量最低原理:在不违背泡利不相容原理的前提下,核外电子总是优先占有能量最低的轨道,只有当能量最低的轨道占满后，电子才依次进入能量较高的轨道。在同