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知识清单14 原子结构与性质
知识点01 能层、能级与原子轨道 知识点02 原子核外电子排布
知识点03 原子光谱 知识点04 电离能大小的比较及应用
知识点05 电负性
知识点01 能层、能级与原子轨道
能层、能级与原子轨道的含义
1．能层（n）：（又称： ）
（1）分层依据：按照电子的 差异
（2）表示符号：K、L、M、N、O、P、Q
2．能级：在多电子原子中，同一能层里电子的_ __也可能不同，又将其分成不同的能级，通常用 等表示，同一能层里，各能级的能量按_ _的顺序依次升高，即_ _。
3．原子轨道：电子云轮廓图给出了电子在_ __的区域。这种电子云轮廓图称为原子轨道。
（1）原子轨道形状和个数
符号 s p d
电子云形状 或
轨道个数
（2）能量关系
①相同能层上原子轨道能量的高低：
②形状相同的原子轨道能量的高低：
③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2px、2py、2pz轨道的能量
④不同能级具有交错现象：ns<(n-2)f<(n-1)d4．1~36号元素的能层和能级
（1）K层：有 一个能级
（2）L层：有 、 两个能级
（3）M层：有 、 、 三个能级
（4）N层：有 、 、 、 四个能级
5．原子核外电子排布的原理
（1）能量最低原理：电子尽先排布在能量最低的轨道中。
（2）泡利不相容原理：每个原子轨道上最多只能容纳2个自旋方向 的电子。如：
（3）洪特规则：电子在能量相同原子轨道上排布时，应尽可能分占 的轨道而且自旋方向 。
错误 正确
N原子的2p轨道
（4）洪特规则特例：能量相同的原子轨道在下列情况时，体系能量最低
① ；即s2、p6、d10
② ；即s1、p3、d5
③ ；即s0、p0、d0
6．基态原子核外电子排布的表示方法
表示方法 举例(以硫原子为例)
电子排布式 S：
简化电子排布式 [Ne]3s23p4
电子排布图(轨道表达式)注意空轨道不能省略
外围(价层)电子排布式 3s23p4
1．能层、能级与原子轨道易错点
(1)能层数＝电子层数。
(2) 第一能层(K)，只有s能级；第二能层(L)，有s、p两种能级，p能级上有三个原子轨道px、py、pz，它们具有相同的能量；第三能层(M)，有s、p、d三种能级。
(3)要注意比较原子核外电子排布式、简化电子排布式、原子外围电子排布式的区别与联系。如Cu的电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1；简化电子排布式：[Ar]3d104s1；外围价层电子排布式：3d104s1。
(4)核外电子排布常见错误
①在写基态原子的电子排布图时，常出现以下错误：
②当出现d轨道时，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Fe：1s22s22p63s23p63d64s2，而失电子时，却先失4s轨道上的电子，如Fe3＋：1s22s22p63s23p63d5。
2．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)原子核外的电子像云雾一样笼罩在原子核周围，故称为电子云。(　 　)
(2)p能级能量一定比s能级的能量高。(　 　)
(3)基态磷原子的电子排布图为(　 　)
。
(4)同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多。(　 　)
(5)Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d44s2。(　 　)
(6)2p和3p轨道形状均为哑铃状，能量也相等。(　 　)
(7)2s能级和2p能级所具有的原子轨道数目之比为1∶3。(　 　)
(8)能量关系：1s<2s<3p<3d<4s。(　 　)
(9)基态氮原子最外层有2个未成对电子。(　 　)
(10)1～36号元素中，基态原子未成对电子数最多的是Cr元素。(　 　)
(11)基态Zn原子的电子排布式为[Ar]4s23d10。(　 　)
(12)电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了能量最低原理。(　 　)
(13)Cr原子有6个未成对的电子。(　 　)
(14)某元素原子核外电子总数是最外层电子数的5倍，则其最高正价为＋7。(　 　)
(15)第4周期元素中，锰元素价电子层中未成对电子数最多。(　 　)
(16)ns电子的能量不一定高于(n－1)p电子的能量。(　 　)
(17)6C的电子排布式1s22s22p违反了洪特规则。(　 　)
1．下列关于钠元素的几种表达式错误的是(　C　)
A．Na＋的电子排布图：
B．Na＋的结构示意图：
C．基态Na原子的电子排布式：1s22s22p53s2
D．基态Na原子的简化电子排布式：[Ne]3s1
2．按要求填空：
①根据构造原理写出下列基态原子或离子的核外电子排布式。
ⅰ.A元素原子核外M层电子数是L层电子数的一半：_1s22s22p63s23p2__。
ⅱ.B元素原子的最外层电子数是次外层电子数的1.5倍：_1s22s22p1__。
ⅲ.基态Ni2＋、Fe3＋、S2－的电子排布式分别为_[Ar]3d8__、_[Ar]3d5__、_1s22s22p63s23p6__。
②某元素的最外层电子排布式是4s24p5，则其元素符号为_Br__。
③基态Ti2＋中，电子占据的最高的能层符号是_M__，该能层有_3__个能级。
④写出基态砷原子的电子排布式_[Ar]3d104s24p3__，砷位于元素周期表中第_四__周期_ⅤA__族。
知识点02 原子核外电子排布
一、基态原子核外电子排布
（1）21~30号：［Ar］3dx4s2 （2）31~36号：［Ar］3d104s24px
① 一般最后1位数是几，x就等于几 ① 最后1位数是几，x就等于几
② 24Cr：［Ar］3d44s2→ ② 32Ge：
③ 29Cu：［Ar］3d94s2→ ③ 34Se：
二、价电子（外围电子、特征电子）
1．
（1） 21~30号： 3d和4s上的电子数之和
（2） 主族元素： 最外层电子数
（3） 过渡金属原子： 除Cu和Cr原子最外层有 个电子外，其余的元素的原子最外层都有 个电子
（4） 过渡金属离子的价电子构型： 优先失去 电子数 原子FeCoCu价电子构型 离子Fe2+Fe3+Co2+Co3+Cu+Cu2+价电子构型
（5） 元素的最高价： 等于价电子数 元素CrFeMnAs价电子构型 最高价
2．过渡金属原子或离子的结构示意图
微粒 V Cr3+ Cu+
结构 示意图
3．第四周期主族元素原子或离子的结构示意图：次外层都有 个电子
微粒 Ga As Br－
结构 示意图
三、元素在周期表中的位置
（1）主族：主族序数＝原子的 ，周期序数＝原子的
（2）21~30号：根据3d和4s上的电子数之和确定
Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn
3d14s2 3d24s2 3d34s2 3d54s1 3d54s2 3d64s2 3d74s2 3d84s2 3d104s1 3d104s2
（3）元素的分区
四、各种特征的电子（以Mn为例，1s22s22p63s23p63d54s2）
（1）不同运动状态的电子数：
（2）不同空间运动状态的电子数：
（3）形状不同的电子云种类：
（4）不同能级（能量）的电子种类：
（5）最高能级的电子数：
（6）最高能层的电子数：
五、1~36号元素原子的空轨道数目
空轨道数 价电子构型 元素种类
1 ns2np2（3）
2 ns2np1（3）、3d34s2（1）
3 3d24s2（1）
4 3d14s2（1）
六、1~36号元素原子的未成对电子数（n）
（1）n＝1：ns1（4）、ns2np1（3）、ns2np5（3）、3d14s2（1）、3d104s1（1），共 种
（2）n＝2：ns2np2（3）、ns2np4（3）、3d24s2（1）、3d84s2（1），共 种
（3）n＝3：ns2np3（3）、3d34s2（1）、3d74s2（1），共 种
（4）n＝4：3d64s2（1），共 种
（5）n＝5：3d54s2（1），共 种
（6）n＝6：3d54s1（1），共 种
七、基态原子核外电子排布的表示方法（以铁原子为例）
（1）各类要求的电子排布式
①电子排布式：1s22s22p63s23p63d64s2
②简化电子排布式：
③价电子（外围电子、特征电子）排布式：
④最外层电子排布式：
⑤M层电子排布式：
⑥最高能级电子排布式：
（2）各类要求的电子排布图
①电子排布图：
②轨道表示式：
③价电子排布图：
④原子结构示意图：
1．基态原子价电子排布式为（ ）
2．基态O原子的价电子排布图为（ ）
3．基态的价电子轨道表示式：（ ）
4．基态Cu原子的价层电子轨道表示式为（ ）
5．基态铬原子的简化电子排布式：[Ar]3d44s2（ ）
6．基态硼原子的核外电子有5种空间运动状态（ ）
7．的离子结构示意图：（ ）
8．某种激发态N原子的价层电子轨道表达式：（ ）
9．Fe3+得一个电子Fe2+电子排布式由[Ar]3d5变为[Ar]3d54s1（ ）
10．基态N原子的轨道表示式为违背了泡利不相容原理（ ）
1．下列叙述正确的是(　 　)
A．可能存在核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s24p1的原子
B．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，而且自旋方向相反
C．1个原子轨道里最多容纳2个电子，且自旋方向相同
D．基态原子的电子获得一定能量变为激发态原子，而激发态原子变为基态原子，则要放出能量
2．按要求填空：
(1)Fe成为阳离子时首先失去_ __轨道电子，Sm的价层电子排布式为4f66s2，Sm3＋的价层电子排布式为 _。
(2)Cu2＋基态核外电子排布式为 。
(3)Li是最轻的固体金属，采用Li作为负极材料的电池具有小而轻、能量密度大等优良性能，得到广泛应用。回答下列问题：
①下列Li原子电子排布图表示的状态中，能量最低和最高的分别为_ _(填标号)。
②Li＋与H－具有相同的电子构型，r(Li＋)小于r(H－)，原因是 __。
(4)基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为_ _，基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为_ __形。
(5)氮原子价层电子的轨道表达式(电子排布图)为_ __。
知识点03 原子光谱
1．电子的跃迁
（1）基态电子：处于 能量的电子
（2）激发态电子：能量比基态电子 的电子
（3）电子跃迁
（4）对于同一元素来说，能量：基态原子 激发态原子；稳定性：基态原子 激发态原子。
2．原子光谱：电子跃迁时会吸收或释放不同的光形成的谱线
（1）测量光谱仪器：
（2）光谱图上数据：
（3）光谱类型： 光谱
① 光谱：1s22s22p63s23p34s1→1s22s22p63s23p4
② 光谱：1s22s22p3→1s22s22p13s2
（4）解释原子发光现象
①在××条件，基态电子吸收能量跃迁到激发态
②由激发态跃迁回基态过程中，释放能量
③释放的能量以××可见光的形式呈现
（5）可见光的波长（λ）和能量（E）
①公式：E＝hv，c（光速）＝λv
②颜色和波长的关系
1．电子仅在激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱（ ）
2．硼原子由时，由基态转化为激发态，形成发射光谱（ ）
3．霓虹灯的发光原理是电子由基态向激发态跃迁时，以光的形式释放能量（ ）
4．“火树银花合，星桥铁锁开”涉及到发光过程是电子由基态到激发态的跃迁过程（ ）
5．LED灯光与原子核外电子跃迁释放能量有关（ ）
6．萤石夜晚发光与电子跃迁有关（ ）
7．基态原子变为激发态原子时要释放能量（ ）
1．下列说法正确的是
A．基态原子吸收能量只能变成一种激发态
B．某原子的电子排布式为，其表示的是基态原子的电子排布
C．日常生活中我们看到的许多可见光，如霓虹灯光、节日焰火，是因为原子核外电子发生跃迁吸收能量导致的
D．电子仅从激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱
2．下列有关说法中正确的是
A．电子易从跃迁到上
B．电子只有获得能量后才能发生跃迁
C．核外电子排布式为的碳原子能产生发射光谱
D．灼烧含钠元素物质时，产生黄光过程中相应电子的能量会升高
3．下列有关光谱的说法中不正确的是
A．吸收光谱和发射光谱都属于原子光谱
B．焰色试验产生的颜色和五彩霓虹灯都是发射光谱
C．原子中的电子在从基态向激发态跃迁时产生的是吸收光谱
D．基态原子获得能量被激发的过程中，会产生暗背景亮线的原子光谱
知识点04 电离能大小的比较及应用
1．概念：气态原子或离子失去 个电子所需要的最小能量
（1）第一电离能（I1）：M（g）－e－＝M+（g）
（2）第二电离能（I2）：M+（g）－e－＝M2+（g）
（3）第n电离能（In）：M（n－1）+（g）－e－＝Mn+（g）
2．同一原子各级电离能
（1）变化规律：I1 I2 I3 …
（2）变化原因
①电子 排布 ②各能层能量
3．第一电离能变化规律
（1）根据递变规律判断
①基本规律：周期表 位置的 原子的I1最大
②特殊规律：同一周期中I1，ⅡA ⅢA；ⅤA ⅥA
③不同周期元素的第I1电离能的变化规律：
④第二周期元素第I1电离能的大小排序
元素 Li Be B C N O F Ne
I1大小
（2）根据金属性判断
①基本规律：I1越小，金属性越 ，注意ⅡA和ⅤA族元素的特殊性
②金属元素和非金属元素的I1：I1（金属） I1（非金属）
（3）根据微粒结构判断
①稳定结构微粒的I大：全满、半满和全空状态稳定
②I（全满） I（半满）
③判断：I1（Cu） I1（Ni），I2（Cu） I2（Zn）
4．各级电离能数据的应用
（1）判断元素价态：In+1 In，最高正价为
（2）判断某一级电离能最大：第n级电离能最大，说明其最高正价为 价
（3）判断电离能的突增点：形成相应电子层最稳定状态后再失去1个电子
元素 原子 突增点的电离能级数
第一次 第二次 第三次
P
Ca
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)C、N、O、F四种元素第一电离能从大到小的顺序是N>O>F>C(　 　)
(2)元素的电负性越大，非金属性越强，第一电离能也越大(　 　)
(3)主族元素的电负性越大，元素原子的第一电离能一定越大(　 　)
(4)第一电离能O>N。(　 　)
(5)钠元素的第一、第二电离能分别小于镁元素的第一、第二电离能。(　 　)
(6)根据元素周期律，原子半径Ga小于As，第一电离能Ga大于As。(　 　)
(7)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。(　 　)
1．填空。
(1)N、O、S的第一电离能大小为，原因是 。
(2)Li及其周期表中相邻元素的第一电离能如表所示。，原因是 。，原因是 。
520 900 801
Na 496 Mg 738 Al 578
(3)下列状态的镁中，电离最外层一个电子所需能量最大的是_______(填标号)。
A． B． C． D．
2．图a、b、c分别表示C、N、O和F的逐级电离能I变化趋势(纵坐标的标度不同)。第一电离能的变化图是 (填标号)，判断的根据是 ；第三电离能的变化图是 (填标号)。
a. b. c.
知识点05 电负性
1．意义：衡量元素的原子在化合物中 能力
2．递变规律
（1）周期表 角 元素的最大
（2）电负性大小
①电负性最大的前三种元素： ＞ ＞
②氢元素的电负：C H B；P H Si
3．其他判断方法
（1）根据共用电子对的偏向判断：偏向一方元素的电负性
（2）化合物中化合价的正负判断：显负价元素的电负性
（3）根据元素的非金属性判断
①最高价氧化物对应水化物的酸性越强，电负性越
②单质与氢气越容易化合，电负性越
③气态氢化物越稳定，电负性越
4．判断化合物的类型
（1）差值：|△X|＞1.7， 化合物
（2）差值：|△X|＜1.7， 化合物
5．根据电负性写水解方程式
（1）水解原理
①电负性大的原子显 ，结合水中的
②电负性小的原子显 ，结合水中的
（2）实例
①BrI
②NCl3：
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)B和N相比，电负性较大的是N(　 　)
(2)元素的电负性越大，非金属性越强，第一电离能也越大(　 　)
(3)电负性大的元素非金属性强(　 　)
(4)主族元素的电负性越大，元素原子的第一电离能一定越大(　 　)
(5)在元素周期表中，同周期元素电负性从左到右越来越大(　 　)
(6)金属元素电负性一定小于非金属元素电负性(　 　)
(7)在形成化合物时，电负性越小的元素越容易显示正价。(　 　)
1．侯氏制碱法工艺流程中的主反应为，其中W、X、Y、Z、Q、R分别代表相关化学元素。下列说法正确的是
A．原子半径： B．第一电离能：
C．单质沸点： D．电负性：
2．Ga、As、Se位于元素周期表第四周期。下列说法正确的是
A．原子半径：
B．第一电离能：
C．元素电负性：
D．可在周期表中Se附近寻找优良的催化剂材料
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知识清单14 原子结构与性质
知识点01 能层、能级与原子轨道 知识点02 原子核外电子排布
知识点03 原子光谱 知识点04 电离能大小的比较及应用
知识点05 电负性
知识点01 能层、能级与原子轨道
能层、能级与原子轨道的含义
1．能层（n）：（又称：电子层）
（1）分层依据：按照电子的能量差异
（2）表示符号：K、L、M、N、O、P、Q
2．能级：在多电子原子中，同一能层里电子的_能量__也可能不同，又将其分成不同的能级，通常用_s、p、d、f__等表示，同一能层里，各能级的能量按_s、p、d、f__的顺序依次升高，即_E(s)3．原子轨道：电子云轮廓图给出了电子在_核外经常出现__的区域。这种电子云轮廓图称为原子轨道。
（1）原子轨道形状和个数
符号 s p d
电子云形状 球形 纺锤形或哑铃形 花瓣形
轨道个数
1 3 5
（2）能量关系
①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......
③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2px、2py、2pz轨道的能量相等
④不同能级具有交错现象：ns<(n-2)f<(n-1)d4．1~36号元素的能层和能级
（1）K层：有1s一个能级
（2）L层：有2s、2p两个能级
（3）M层：有3s、3p、3d三个能级
（4）N层：有4s、4p、4d、4f四个能级
5．原子核外电子排布的原理
（1）能量最低原理：电子尽先排布在能量最低的轨道中。
（2）泡利不相容原理：每个原子轨道上最多只能容纳2个自旋方向相反的电子。如：
（3）洪特规则：电子在能量相同原子轨道上排布时，应尽可能分占不同的轨道而且自旋方向相同。
错误 正确
N原子的2p轨道
（4）洪特规则特例：能量相同的原子轨道在下列情况时，体系能量最低
①全满；即s2、p6、d10
②半满；即s1、p3、d5
③全空；即s0、p0、d0
6．基态原子核外电子排布的表示方法
表示方法 举例(以硫原子为例)
电子排布式 S：_1s22s22p63s23p4__
简化电子排布式 [Ne]3s23p4
电子排布图(轨道表达式)注意空轨道不能省略
外围(价层)电子排布式 3s23p4
1．能层、能级与原子轨道易错点
(1)能层数＝电子层数。
(2) 第一能层(K)，只有s能级；第二能层(L)，有s、p两种能级，p能级上有三个原子轨道px、py、pz，它们具有相同的能量；第三能层(M)，有s、p、d三种能级。
(3)要注意比较原子核外电子排布式、简化电子排布式、原子外围电子排布式的区别与联系。如Cu的电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1；简化电子排布式：[Ar]3d104s1；外围价层电子排布式：3d104s1。
(4)核外电子排布常见错误
①在写基态原子的电子排布图时，常出现以下错误：
②当出现d轨道时，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Fe：1s22s22p63s23p63d64s2，而失电子时，却先失4s轨道上的电子，如Fe3＋：1s22s22p63s23p63d5。
2．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)原子核外的电子像云雾一样笼罩在原子核周围，故称为电子云。(　 　)
(2)p能级能量一定比s能级的能量高。(　 　)
(3)基态磷原子的电子排布图为(　 　)
。
(4)同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多。(　 　)
(5)Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d44s2。(　 　)
(6)2p和3p轨道形状均为哑铃状，能量也相等。(　 　)
(7)2s能级和2p能级所具有的原子轨道数目之比为1∶3。(　 　)
(8)能量关系：1s<2s<3p<3d<4s。(　 　)
(9)基态氮原子最外层有2个未成对电子。(　 　)
(10)1～36号元素中，基态原子未成对电子数最多的是Cr元素。(　 　)
(11)基态Zn原子的电子排布式为[Ar]4s23d10。(　 　)
(12)电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了能量最低原理。(　 　)
(13)Cr原子有6个未成对的电子。(　 　)
(14)某元素原子核外电子总数是最外层电子数的5倍，则其最高正价为＋7。(　 　)
(15)第4周期元素中，锰元素价电子层中未成对电子数最多。(　 　)
(16)ns电子的能量不一定高于(n－1)p电子的能量。(　 　)
(17)6C的电子排布式1s22s22p违反了洪特规则。(　 　)
【答案】(1)(×)(2) (×)(3) (×)(4) (×)(5) (×)(6) (×)(7) (√)(8) (×)(9) (×)(10) (√)(11) (×)(12) (×)
(13) (√)(14) (√)(15) (×)(16) (×)(17) (√)
1．下列关于钠元素的几种表达式错误的是(　C　)
A．Na＋的电子排布图：
B．Na＋的结构示意图：
C．基态Na原子的电子排布式：1s22s22p53s2
D．基态Na原子的简化电子排布式：[Ne]3s1
【解析】　钠离子核外电子数为10，核外电子排布式为1s22s22p6，电子排布图为，A项正确；Na＋的结构示意图为，B项正确；基态Na原子的电子排布式为1s22s22p63s1，C项错误；Na原子的简化电子排布式为[Ne]3s1，D项正确。
2．按要求填空：
①根据构造原理写出下列基态原子或离子的核外电子排布式。
ⅰ.A元素原子核外M层电子数是L层电子数的一半：_1s22s22p63s23p2__。
ⅱ.B元素原子的最外层电子数是次外层电子数的1.5倍：_1s22s22p1__。
ⅲ.基态Ni2＋、Fe3＋、S2－的电子排布式分别为_[Ar]3d8__、_[Ar]3d5__、_1s22s22p63s23p6__。
②某元素的最外层电子排布式是4s24p5，则其元素符号为_Br__。
③基态Ti2＋中，电子占据的最高的能层符号是_M__，该能层有_3__个能级。
④写出基态砷原子的电子排布式_[Ar]3d104s24p3__，砷位于元素周期表中第_四__周期_ⅤA__族。
【解析】　①ⅰ.L层有8个电子，则M层有4个电子，故A为硅。ⅱ.B元素原子的最外层电子数是次外层电子数的1.5倍，最外层电子数不超过8，故该原子只有2个电子层，最外层电子数为3，核外电子排布式为1s22s22p1为硼元素。
ⅲ.Ni的原子序数为28，根据构造原理，基态Ni原子的电子排布式为：1s22s22p63s23p63d84s2，故Ni2＋的电子排布式为[Ar]3d8；基态Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，故Fe3＋的电子排布式为[Ar]3d5；硫原子序数为16，基态硫原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4，故S2－的电子排布式为1s22s22p63s23p6。
②根据价电子排布式可知该元素有4个电子层，最外层有7个电子，位于元素周期表的第四周期ⅦA族，为Br元素。
③Ti的原子序数为22，基态Ti原子的电子排布式为[Ar]3d24s2，故基态Ti2＋的电子排布式为[Ar]3d2，电子占据的最高能层符号为M，该能层有3s、3p、3d 3个能级。
④砷的原子序数为33，基态As原子的电子排布式为[Ar]3d104s24p3，位于第四周期ⅤA族。
知识点02 原子核外电子排布
一、基态原子核外电子排布
（1）21~30号：［Ar］3dx4s2 （2）31~36号：［Ar］3d104s24px
① 一般最后1位数是几，x就等于几 ① 最后1位数是几，x就等于几
② 24Cr：［Ar］3d44s2→［Ar］3d54s1 ② 32Ge：［Ar］3d104s24p2
③ 29Cu：［Ar］3d94s2→［Ar］3d104s1 ③ 34Se：［Ar］3d104s24p4
二、价电子（外围电子、特征电子）
1．
（1） 21~30号： 3d和4s上的电子数之和
（2） 主族元素： 最外层电子数
（3） 过渡金属原子： 除Cu和Cr原子最外层有1个电子外，其余的元素的原子最外层都有2个电子
（4） 过渡金属离子的价电子构型： 优先失去最外层电子数 原子FeCoCu价电子构型3d64s23d74s23d104s1离子Fe2+Fe3+Co2+Co3+Cu+Cu2+价电子构型3d63d53d73d63d103d9
（5） 元素的最高价： 等于价电子数 元素CrFeMnAs价电子构型3d54s13d44s23d54s24s24p3最高价+6+8+7+5
2．过渡金属原子或离子的结构示意图
微粒 V Cr3+ Cu+
结构 示意图
3．第四周期主族元素原子或离子的结构示意图：次外层都有18个电子
微粒 Ga As Br－
结构 示意图
三、元素在周期表中的位置
（1）主族：主族序数＝原子的最外层电子数，周期序数＝原子的电子层数
（2）21~30号：根据3d和4s上的电子数之和确定
Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn
3d14s2 3d24s2 3d34s2 3d54s1 3d54s2 3d64s2 3d74s2 3d84s2 3d104s1 3d104s2
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB Ⅷ ⅠB ⅡB
（3）元素的分区
四、各种特征的电子（以Mn为例，1s22s22p63s23p63d54s2）
（1）不同运动状态的电子数：25
（2）不同空间运动状态的电子数：15
（3）形状不同的电子云种类：3
（4）不同能级（能量）的电子种类：7
（5）最高能级的电子数：5
（6）最高能层的电子数：2
五、1~36号元素原子的空轨道数目
空轨道数 价电子构型 元素种类
1 ns2np2（3） 3
2 ns2np1（3）、3d34s2（1） 4
3 3d24s2（1） 2
4 3d14s2（1） 1
六、1~36号元素原子的未成对电子数（n）
（1）n＝1：ns1（4）、ns2np1（3）、ns2np5（3）、3d14s2（1）、3d104s1（1），共12种
（2）n＝2：ns2np2（3）、ns2np4（3）、3d24s2（1）、3d84s2（1），共8种
（3）n＝3：ns2np3（3）、3d34s2（1）、3d74s2（1），共5种
（4）n＝4：3d64s2（1），共1种
（5）n＝5：3d54s2（1），共1种
（6）n＝6：3d54s1（1），共1种
七、基态原子核外电子排布的表示方法（以铁原子为例）
（1）各类要求的电子排布式
①电子排布式：1s22s22p63s23p63d64s2
②简化电子排布式：［Ar］3d64s2
③价电子（外围电子、特征电子）排布式：3d64s2
④最外层电子排布式：4s2
⑤M层电子排布式：3s23p63d6
⑥最高能级电子排布式：3d6
（2）各类要求的电子排布图
①电子排布图：
②轨道表示式：
③价电子排布图：
④原子结构示意图：
1．基态原子价电子排布式为（ 正确 ）
【解析】Ni的原子序数为28，位于第四周期第Ⅷ族，基态Ni原子价电子排布式为3d84s2，正确；
2．基态O原子的价电子排布图为（ 正确 ）
【解析】O是8号元素，其基态原子核外电子排布式为：1s22s22p4，则基态O原子的价电子排布图为，正确；
3．基态的价电子轨道表示式：（ 错误 ）
【解析】Fe是26号元素，基态的价电子轨道表示式为，错误；
4．基态Cu原子的价层电子轨道表示式为（ 错误 ）
【解析】铜是29号元素，价电子排布为3d104s1，则其价电子轨道表示式为：，错误；
5．基态铬原子的简化电子排布式：[Ar]3d44s2（ 错误 ）
【解析】基态铬原子的简化电子排布式为[Ar]3d54s1，错误；
6．基态硼原子的核外电子有5种空间运动状态（ 错误 ）
【解析】基态硼原子的核外电子排布式为1s22s22p1，故有3种空间运动状态，错误；
7．的离子结构示意图：（ 错误 ）
【解析】Fe2+的离子结构示意图：，错误；
8．某种激发态N原子的价层电子轨道表达式：（ 错误 ）
【解析】图示是基态N原子的价层电子轨道表达式而不是激发态，错误；
9．Fe3+得一个电子Fe2+电子排布式由[Ar]3d5变为[Ar]3d54s1（ 错误 ）
【解析】铁为26号元素，Fe2+的价电子排布式为：3d6，错误；
10．基态N原子的轨道表示式为违背了泡利不相容原理（ 错误 ）
【解析】原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时①电子尽可能分占不同的原子轨道，②自旋状态相同，③全空、全满或半满时能量最低，基态N原子的轨道表示式为违背了洪特规则，错误；
1．下列叙述正确的是(　 　)
A．可能存在核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s24p1的原子
B．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，而且自旋方向相反
C．1个原子轨道里最多容纳2个电子，且自旋方向相同
D．基态原子的电子获得一定能量变为激发态原子，而激发态原子变为基态原子，则要放出能量
【解析】　按照各能级能量的大小顺序原子中电子排满4s轨道后应排3d轨道，A项错误；根据洪特规则，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尽先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同，B项错误；根据泡利原理，同一轨道上的2个电子自旋方向相反，C项错误，故选D。
2．按要求填空：
(1)Fe成为阳离子时首先失去_4s__轨道电子，Sm的价层电子排布式为4f66s2，Sm3＋的价层电子排布式为_4f5__。
(2)Cu2＋基态核外电子排布式为_[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9__。
(3)Li是最轻的固体金属，采用Li作为负极材料的电池具有小而轻、能量密度大等优良性能，得到广泛应用。回答下列问题：
①下列Li原子电子排布图表示的状态中，能量最低和最高的分别为_D__、_C__(填标号)。
②Li＋与H－具有相同的电子构型，r(Li＋)小于r(H－)，原因是_Li＋核电荷数较大__。
(4)基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为___，基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为_哑铃(纺锤)__形。
(5)氮原子价层电子的轨道表达式(电子排布图)为___。
【解析】　(1)Fe为26号元素，Fe原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，Fe原子失去1个电子使4s轨道为半充满状态，能量较低，故首先失去4s轨道电子；Sm的价电子排布式为4f66s2，失去3个电子变成Sm3＋成为稳定状态，要失去最外层6s上的2个电子和4f上的1个电子，所以Sm3＋的价电子排布式为4f5。
(2)Cu位于第四周期ⅠB族，其价电子排布式为3d104s1，因此Cu2＋基态核外电子排布式为[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9。
(3)①根据电子排布图可知，四种电子排布式分别是1s12s2、2s22p1、2s12p2、1s22s1，根据构造原理可知能级能量大小关系是：1s<2s<2p，则D原子能量最低、C原子能量最高。②由于Li＋的核电荷数较大，原子核对核外电子的吸引力较大，因此Li＋半径小于H－。
(4)基态Fe原子核外电子排布式为[Ar]3d64s2，则价层电子排布图为。基态S原子的核外电子排布式为[Ne]3s23p4，电子占据的最高能级为3p能级，电子云轮廓图为哑铃(纺锤)形。
(5)根据构造原理可知，氮原子价电子排布式为2s22p3，根据洪特规则和泡利原理可知，其价电子的轨道表达式(电子排布图)为。
知识点03 原子光谱
1．电子的跃迁
（1）基态电子：处于最低能量的电子
（2）激发态电子：能量比基态电子高的电子
（3）电子跃迁
（4）对于同一元素来说，能量：基态原子<激发态原子；稳定性：基态原子>激发态原子。
2．原子光谱：电子跃迁时会吸收或释放不同的光形成的谱线
（1）测量光谱仪器：光谱仪
（2）光谱图上数据：波长
（3）光谱类型：线状光谱
①发射光谱：1s22s22p63s23p34s1→1s22s22p63s23p4
②吸收光谱：1s22s22p3→1s22s22p13s2
（4）解释原子发光现象
①在××条件，基态电子吸收能量跃迁到激发态
②由激发态跃迁回基态过程中，释放能量
③释放的能量以××可见光的形式呈现
（5）可见光的波长（λ）和能量（E）
①公式：E＝hv，c（光速）＝λv
②颜色和波长的关系
1．电子仅在激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱（ ）
【解析】原子光谱有两种：吸收光谱和发射光谱，电子在激发态跃迁到基态时会产生原子光谱属于发射光谱，错误。
2．硼原子由时，由基态转化为激发态，形成发射光谱（ ）
【解析】电子从基态到激发态吸收能量，产生的光谱为吸收光谱，错误；
3．霓虹灯的发光原理是电子由基态向激发态跃迁时，以光的形式释放能量（ ）
【解析】霓虹灯发光是由于霓虹灯管通电后电子获得能量从基态跃迁到激发态，激发态能量高，电子不稳定，从激发态跃迁到较低的能级，以光的形式释放能量，项错误；
4．“火树银花合，星桥铁锁开”涉及到发光过程是电子由基态到激发态的跃迁过程（ ）
【解析】“火树银花合，星桥铁锁开”涉及到的发光过程是电子由激发态跃迁至能量较低的激发态或基态的过程，释放能量，错误；
5．LED灯光与原子核外电子跃迁释放能量有关（ ）
【解析】LED灯通电后，电子吸收能量由基态跃迁到激发态，然后再从激发态跃迁到基态，将能量以光的形式释放出来，所以LED灯光与原子核外电子跃迁释放能量有关，正确；
6．萤石夜晚发光与电子跃迁有关（ ）
【解析】荧光与电子跃迁有关，萤石夜晚发光与电子跃迁有关，正确；
7．基态原子变为激发态原子时要释放能量（ ）
【解析】基态原子的能量低于激发态原子的能量，所以基态原子变为激发态原子时要吸收能量，错误；
1．下列说法正确的是
A．基态原子吸收能量只能变成一种激发态
B．某原子的电子排布式为，其表示的是基态原子的电子排布
C．日常生活中我们看到的许多可见光，如霓虹灯光、节日焰火，是因为原子核外电子发生跃迁吸收能量导致的
D．电子仅从激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱
【答案】B
【解析】A．基态原子吸收不同的能量能变成不同的激发态，A错误；
B．根据构造原理，原子的电子排布式为，其表示的是基态K原子的电子排布，B正确；
C．光是电子跃迁释放能量的重要形式，不同元素的原子中电子发生跃迁时吸收或放出的能量是不同的，霓虹灯光、节日焰火等都与原子核外电子跃迁释放能量有关，而不是吸收能量导致的，C错误；
D．原子光谱有两种，电子从基态跃迁到激发态时产生吸收光谱，电子从较高能级跃迁到较低能级时产生发射光谱，D错误；
故选B。
2．下列有关说法中正确的是
A．电子易从跃迁到上
B．电子只有获得能量后才能发生跃迁
C．核外电子排布式为的碳原子能产生发射光谱
D．灼烧含钠元素物质时，产生黄光过程中相应电子的能量会升高
【答案】C
【解析】A．电子容易在能量相近的不同能级之间产生跃迁，，电子不易从跃迁到上，A错误；
B．电子由激发态跃迁到基态释放能量，B错误；
C．该碳原子有处于激发态的电子，转化为基态原子的电子时，能产生发射光谱，C正确；
D．钠元素产生黄光时电子会释放能量，使电子的能量降低，D错误；
答案选C。
3．下列有关光谱的说法中不正确的是
A．吸收光谱和发射光谱都属于原子光谱
B．焰色试验产生的颜色和五彩霓虹灯都是发射光谱
C．原子中的电子在从基态向激发态跃迁时产生的是吸收光谱
D．基态原子获得能量被激发的过程中，会产生暗背景亮线的原子光谱
【答案】D
【解析】A．原子光谱分吸收光谱和发射光谱，A正确；
B．焰色反应产生的颜色和五彩霓虹灯都是发射光谱，B正确；
C．原子中的电子在从基态向激发态跃迁时需要吸收能量，产生的是吸收光谱，C正确；
D．基态原子获得能量被激发，跃迁需要吸收能量，会产生暗背景暗线的原子光谱，即吸收光谱，D错误；
本题选D。
知识点04 电离能大小的比较及应用
1．概念：气态原子或离子失去1个电子所需要的最小能量
（1）第一电离能（I1）：M（g）－e－＝M+（g）
（2）第二电离能（I2）：M+（g）－e－＝M2+（g）
（3）第n电离能（In）：M（n－1）+（g）－e－＝Mn+（g）
2．同一原子各级电离能
（1）变化规律：I1＜I2＜I3＜…
（2）变化原因
①电子分层排布 ②各能层能量不同
3．第一电离能变化规律
（1）根据递变规律判断
①基本规律：周期表右上角位置的He原子的I1最大
②特殊规律：同一周期中I1，ⅡA＞ⅢA；ⅤA＞ⅥA
③不同周期元素的第I1电离能的变化规律：
④第二周期元素第I1电离能的大小排序
元素 Li Be B C N O F Ne
I1大小 ⑧ ⑥ ⑦ ⑤ ③ ④ ② ①
（2）根据金属性判断
①基本规律：I1越小，金属性越强，注意ⅡA和ⅤA族元素的特殊性
②金属元素和非金属元素的I1：I1（金属）＜I1（非金属）
（3）根据微粒结构判断
①稳定结构微粒的I大：全满、半满和全空状态稳定
②I（全满）＞I（半满）
③判断：I1（Cu）＜I1（Ni），I2（Cu）＞I2（Zn）
4．各级电离能数据的应用
（1）判断元素价态：In+1 In，最高正价为+n
（2）判断某一级电离能最大：第n级电离能最大，说明其最高正价为+（n－1）价
（3）判断电离能的突增点：形成相应电子层最稳定状态后再失去1个电子
元素 原子 突增点的电离能级数
第一次 第二次 第三次
P I6 I14
Ca I3 I11 I19
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)C、N、O、F四种元素第一电离能从大到小的顺序是N>O>F>C(　 　)
(2)元素的电负性越大，非金属性越强，第一电离能也越大(　 　)
(3)主族元素的电负性越大，元素原子的第一电离能一定越大(　 　)
(4)第一电离能O>N。(　 　)
(5)钠元素的第一、第二电离能分别小于镁元素的第一、第二电离能。(　 　)
(6)根据元素周期律，原子半径Ga小于As，第一电离能Ga大于As。(　 　)
(7)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。(　 　)
【答案】(1) (　×　)(2) (　×　)(3) (　×　)(4) (　×　)(5) (　×　)(6) (　×　)(7) (　√　)
1．填空。
(1)N、O、S的第一电离能大小为，原因是 。
(2)Li及其周期表中相邻元素的第一电离能如表所示。，原因是 。，原因是 。
520 900 801
Na 496 Mg 738 Al 578
(3)下列状态的镁中，电离最外层一个电子所需能量最大的是_______(填标号)。
A． B． C． D．
【答案】(1)N原子2p轨道半充满，比相邻的O原子更稳定，更难失电子；O、S同主族，S原子半径大于O原子，更易失去电子
(2) Na与Li同族，Na电子层数多，原子半径大，易失去电子；Li、Be、B均为第二周期元素，随原子序数递增，第一电离能呈增大的趋势，而Be的2s能级处于全充满状态，较难失去电子，故Be的第一电离能比B的大； Be为全充满稳定结构，第一电离能最大。与Li相比，B核电荷数大，原子半径小，较难失去电子，第一电离能较大
(3)A
【解析】（1）N、O同周期，N原子2p轨道半充满，为稳定结构，比相邻的O原子更难失电子，故N的第一电离能比O大；O、S同主族，S原子半径大于O原子，更易失去电子，故O的第一电离能比S大，所以N、O、S的第一电离能大小为。
（2）Li和Na均为第ⅠA族元素，由于Na电子层数多，原子半径大，故Na比Li容易失去最外层电子，即；Li、Be、B均为第二周期元素，随原子序数递增，第一电离能呈增大的趋势，而Be的2s能级处于全充满状态，较难失去电子，故Be的第一电离能比B的大，所以。
（3）结合各选项可知，B项为基态镁原子，C项为激发态镁原子，A项和D项均为Mg失去一个电子得到的；失去电子后，原子核对最外层电子的吸引力更强，所以失去一个电子所需能量比Mg失去一个电子所需能量更大，且由于，3s能级上的电子更稳定，故电离3s能级上的电子所需能量更大，故选A。
2．图a、b、c分别表示C、N、O和F的逐级电离能I变化趋势(纵坐标的标度不同)。第一电离能的变化图是 (填标号)，判断的根据是 ；第三电离能的变化图是 (填标号)。
a. b. c.
【答案】 a 同一周期第一电离能的总体趋势是增大的，但由于N的能级为半充满状态，因此N的第一电离能较C、O两种元素大 b
【解析】C、N、O、F四种元素位于同一周期，同周期元素第一电离能的总体趋势是增大的，但由于N的能级为半充满状态，(第ⅡA族元素的s能级处于全充满状态；第ⅤA族的p能极处于半充满状态，故同周期第ⅡA族和第ⅤA族元素的第一电离能均北相邻主族的大。)因此N的第一电离能较C、O两种元素大，故C、N、O、F的第一电离能从小到大的顺序为，满足这一规律的图像为图a；
气态基态价阳离子失去1个电子生成气态基态价阳离子所需要的能量为该原子的第三电离能，同周期原子的第三电离能的总体趋势也是增大的，但由于C原子在失去2个电子之后的能级为全充满状态，因此其再失去1个电子需要的能量稍高，N、O、F在失去2个电子后，2p轨道上电子分别为1个、2个、3个，再失去一个电子所需能量随着核电荷数增加而变大，则满足这一规律的图像为图b；
故答案为：a；同一周期第一电离能的总体趋势是增大的，但由于N的2p能级为半充满状态，因此N的第一电离能较C、O两种元素大；b。
知识点05 电负性
1．意义：衡量元素的原子在化合物中得电子能力
2．递变规律
（1）周期表右上角氟元素的最大
（2）电负性大小
①电负性最大的前三种元素：F＞O＞N
②氢元素的电负：C＞H＞B；P＞H＞Si
3．其他判断方法
（1）根据共用电子对的偏向判断：偏向一方元素的电负性大
（2）化合物中化合价的正负判断：显负价元素的电负性大
（3）根据元素的非金属性判断
①最高价氧化物对应水化物的酸性越强，电负性越大
②单质与氢气越容易化合，电负性越大
③气态氢化物越稳定，电负性越大
4．判断化合物的类型
（1）差值：|△X|＞1.7，离子化合物
（2）差值：|△X|＜1.7，共价化合物
5．根据电负性写水解方程式
（1）水解原理
①电负性大的原子显负价，结合水中的H+
②电负性小的原子显正价，结合水中的OH－
（2）实例
①BrI：IBr+H2OHIO+HBr
②NCl3：NCl3+3H2ONH3+3HClO
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)B和N相比，电负性较大的是N(　 　)
(2)元素的电负性越大，非金属性越强，第一电离能也越大(　 　)
(3)电负性大的元素非金属性强(　 　)
(4)主族元素的电负性越大，元素原子的第一电离能一定越大(　 　)
(5)在元素周期表中，同周期元素电负性从左到右越来越大(　 　)
(6)金属元素电负性一定小于非金属元素电负性(　 　)
(7)在形成化合物时，电负性越小的元素越容易显示正价。(　 　)
【答案】(1)(　√　)(2) (　×　)(3) (　√　)(4) (　×　)(5) (　√　)(6) (　√　)(7) (　√　)
1．侯氏制碱法工艺流程中的主反应为，其中W、X、Y、Z、Q、R分别代表相关化学元素。下列说法正确的是
A．原子半径： B．第一电离能：
C．单质沸点： D．电负性：
【答案】C
【分析】侯氏制碱法主反应的化学方程式为，则可推出W、X、Y、Z、Q、R分别为H元素、C元素、N元素、O元素、元素、元素。
【解析】A．一般原子的电子层数越多半径越大，电子层数相同时，核电荷数越大，半径越小，则原子半径：，故A错误；
B．同周期从左到右元素第一电离能呈增大趋势，ⅡA族、ⅤA族原子的第一电离能大于同周期相邻元素，则第一电离能：，故B错误；
C．、为分子晶体，相对分子质量越大，沸点越高，二者在常温下均为气体，在常温下为固体，则沸点：，故C正确；
D．同周期元素，从左往右电负性逐渐增大，同族元素，从上到下电负性逐渐减小，电负性：，故D错误；
故选C。
2．Ga、As、Se位于元素周期表第四周期。下列说法正确的是
A．原子半径：
B．第一电离能：
C．元素电负性：
D．可在周期表中Se附近寻找优良的催化剂材料
【答案】B
【解析】A．同周期元素从左到右，原子半径逐渐减小，则原子半径：r(Ga)>r(As)>r(Se)，故A项错误；
B．同周期元素从左到右，第一电离能呈增大趋势，但第ⅡA族、第VA族元素的第一电离能大于相邻元素，则第一电离能：Ι1(Ge)<Ι1(Se)<Ι1(As)，故B项正确；
C．同周期元素从左到右，元素的电负性逐渐增大，则元素电负性：χ(Ge)<χ(As)<χ(Se)，故C项错误；
D．在过渡元素区，可寻找优良的催化剂材料，故D项错误；
故本题选B。
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