第六讲 原子结构
主要考查点：1、核外电子运动状态的四个量子数
2．原子核外电子排布规律
3．原子核外电子的表示方式
知识延伸：
1、核外电子运动状态的四个量子数
（1）电子主层—主量子数（n）：反映了核外电子离核的远近不同，能量由 到 、离核由 到 依次是 ；
（2）电子亚层—角量子数（l）：反映了电子云的形状，分为s亚层、p亚层、d亚层、f亚层四种，如：s亚层电子云的形状是 、p亚层电子云的形状是 ，d亚层电子云形状是 。每个电子层中的亚层数为：第n电子层，最多有 个电子亚层。
（3）电子云伸展方向—磁量子数（m）：反映了电子云的 ，s亚层有 个轨道、p亚层有 个轨道、d亚层有 个轨道、f亚层有 个轨道。
（4）电子的自旋方向—自旋量子数（ms）：每个轨道中最多有2个自旋方向相反的电子。
例1．假定有下列电子的各套量子数：①3，2，2，1/2②3，0，—1，1/2
③2，2，2，2④1，0，0，0 ⑤2，—1，0，1/2 ⑥2，0，—2，1/2
其中不可能的是
A．除①外 B．除①②外 C．②③④ D．③④⑤⑥
2．原子核外电子排布规律
（1）保里（Pauli）不相容原理：原子核外不存在任何两个运动状态完全相同的电子。
按上述原理，原子核外最多容纳的电子数为： 个
电子层 符号 亚层数 符号 最多容纳的电子数 1 K 1s 2 L 2s、2p 3 M 3s、3p、3d 4 N 4s、4p、4d、4f （2）能量最低原理：
（1）核外电子排布尽量使原子总能量处于最低状态。电子总是进入能量最低的电子亚层，低能级排满后，再依次填充能量高一级的能级（亚层），填充次序依次是：
（2）关于原子轨道的能级交错：在多电子原子核外，由于内层电子对外层电子的屏蔽作用，使外层轨道能量低于内层轨道能量的现象，如E3d>E4s，一般有E(n-2)f>E(n-1)d>Ens，结果：最外层没有d电子，次外层没有f电子…即最外层电子数≤ ；此外层电子数≤ ；倒数第三层电子数≤ 。
（3）洪特（Hund）规则
①原子中存在几个相同能级的轨道可供电子填充时，填入的顺序应能使尽可能多的电子保持不成对状态。如：C原子的核外电子排布为：
1s2s2p
②电子轨道中的电子处于全满、半满、全空状态时，能量较低。如Cr的核外电子排布式为 ，Cu的核外层电子排布式为 ，均是符合洪特规则的。
例2．为什么在干态条件下Fe3+比Fe2+稳定？CuO在高温下会转化为Cu2O?
3．关于原子核外电子的表示方式：
原子结构示意图—
电子式—
电子排布式—
轨道排布式—
例3．完成下表
电子式 原子结构简图 电子排布式 轨道排布式 Cl S2- Na C Al 例4．根据元素周期表推算：第七周期最末一种元素的原子序数应是118。如果在未来的第八周期，原子核外电子排布已经开辟了新的g亚层。根据前面已有的规律，推断第八周期最末一种元素是第几号元素？并写出它的核外电子排布式（从8s写起）。
4．常见元素原子结构的特殊性
⑴原子核中无中子的原子：
⑵最外层有1个电子的元素：
⑶最外层有2个电子的元素：
⑷最外层电子数等于次外层电子数的元素：
⑸最外层电子数是次外层电子数2倍的元素：
最外层电子数是次外层电子数3倍的元素：
最外层电子数是次外层电子数4倍的元素：
⑹最外层电子数和电子层数相等的元素：
⑺电子总数是最外层电子数2倍的元素：
⑻次外层电子数是最外层电子数2倍的元素：
⑼内层电子数是最外层电子数2倍的元素：
⑽前36号元素中不成对电子数最多的元素：
巩固练习：
1.原子核外的M电子层和L电子层最多可容纳的电子数A.大于B.小于C.等于D.不能肯定科学家最近制造出第112号新元素，其原子的质量数为277，这是迄今已知元素中最重的原子。关于该新元素的下列叙述正确的是A.其原子核内中子数和质子数都是112B.其原子核内中子数为165，核外电子数为112C.其原子质量是12C原子质量的277倍其原子质量与12C原子质量之比为277:12、、、、中，中子数不可能为
A.30B.28C.26D.24
4．已知Y元素的L层比X元素的L层多3个电子，X元素原子的核外电子总数比Y元素原子的核外电子总数少5个，则X和Y可能成的化合物是A.离子化合物T(XO3)2B.离子化合物Y2X3
C.共价化合物XY2D.离子化合物Y3X2
5①A2BC3 ②A4BC4 ③A2BC4④A2B2C3⑤ABC3⑥A3BC，正确的是
A．①② B．①②③ C．⑤⑥ D．①②③④
6．某元素R原子的最外层的成对电子占据的轨道数与不成对电子占据的轨道数相等，则它的最高价氧化物对应水化物的分子式可能是
A．R(OH)3 B．H2RO4 C．H2RO3 D．HRO4
7．某电子层n，当它为最外电子层时，容纳的最多电子数与n-1层相同，当它为次外电子层时，其电子数比n+1层最多能多10个，则此电子层应是：
8．A、B、C、D是前18号元素,A元素的最高价氧化物的水化物与它的气态氢化物反应得到离子化合物,1摩该化合物含有42摩电子,B原子的最外层电子排布式为nsnnp2n.C、D两原子的最外层电子数分别是内层电子数的一半.C元素是植物生长的营养元素之一.试写出:
(1)A、B元素形成的酸酐的化学式 ;
(2)D元素的单质与水反应的化学方程式 ;
(3)A、C元素气态氢化物的稳定性大小<(用分子式表示).
9．无机化合物甲、乙分别由三种元素组成。组成化合物甲、乙的元素的特征电子排布都可表示如下：asa、bsbbpb、、csccp2c。甲是一种溶解度较小的化合物，却可溶于乙的水溶液中。由此可知，甲、乙的分子式分别是 、 ，甲溶于乙的水溶液的离子方程式为 。
10.W、X、Y、Z四种元素的原子序数都不超过18，且X>W>Z>Y。W原子的最外层没有p电子，X原子核外s电子与p电子数之比为1：1，Y原子最外层s电子与p电子数之比为1：1,Z原子核外电子中p电子数比Y原子多2个。
X元素的单质与Z、Y所形成的化合物反应，其化学方程式：
W、X元素的最高价氧化物对应水化物的碱性强弱为<（用分子式表示）。
这四种元素原子半径的大小为>>>（填元素符号）
一．已知某元素的原子序数是50，试推测：
（1）该元素原子的电子层结构；（2）该元素处在哪一周期，哪一族？
（3）是金属还是非金属？（4）最高氧化态及其氧化物的酸碱性。
二．右图表示元素X的前五级电离能的lg(I)
对数值，试推测X可能是哪些元素？
12345
三．判断下列说法是否正确:
（）（1）s电子绕核运动，其轨道为一圆周，而p电子是走(型的；
（）（2）主量子数n为1时，有自旋相反的两条轨道；
（）（3）主量子数n为4时，其轨道总数为16，电子层的电子最大容量为32；
（）（4）主量子数n为3时，有3s、3p、3d三条轨道。
四．根据鲍林原子轨道近似能级图，指出下表中各电子层中的电子数有无错误，错误的说明理由，并加以改正。
原子序数 K L M N O P 19
22
30
33
60 2
2
2
2
2 8
10
8
8
8 9
8
18
20
18
2
2
3
18
12
2 改正和说明如下：
五．说明在同周期和同族中元素的原子半径的变化规律，并讨论其原因。
六．说明下列各对原子中哪一种原子的第一电离能高，为什么？
S和PAl和MgSr和RbCu和AuRn和At
七．一定量的理想气体，从压强p1=16×105Pa，体积V1=1.0×10–3m3，在恒外压p外=1.0×105Pa下恒温膨胀至压强p2=1.0×105Pa，体积V2=16×10–3m3。然后体系向环境放出100kJ。求整个过程中体系热力学能的改变量和环境热力学能的改变量。
八．已知下列数据：
键NNNFNClFFClCl
键能/kJ.mol-1942272201155243
试由上述数据计算说明NF3在室温下较稳定而NCl3却易爆炸。
九．已知下列数据
(fHm?(Sn,白)=0
(fHm?(Sn,灰)=-2.1kJ.mol-1
Sm?(Sn,白)=51.5J.K-1.mol-1
Sm?(Sn,灰)=44.3J.K-1.mol-1
求：Sn(白)与Sn(灰)的相（状态）变温度。
高一化学竞赛教案设计：朱德彬2003.12.12
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