【化學(xué)競(jìng)賽試題】第一章 第2節(jié) 原子結(jié)構(gòu)與元素周期表

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第2節(jié) 原子結(jié)構(gòu)與元素周期表 【自學(xué)目標(biāo)】 1．了解原子核外電子的能級(jí)分布。 2．能用電子排布式表示常見元素（1-36號(hào)）原子核外電子的排布。 3．理解核外電子排布與周期、族的劃分與周期表的分區(qū)。 4．認(rèn)識(shí)原子半徑的周期性變化。 【自學(xué)助手】 1．基態(tài)原子核外電子排布要遵循的三個(gè)原則是 、 、 。 2．基態(tài)原子的核外電子在原子軌道上的排布順序是1s， ， ，3s， ， ，3d， ， ， ，5p， ， ，5d， ， ，5f，6d，7p，┉。 3．角量子數(shù)l相同的能級(jí)，其能量次序由主量子數(shù)n決定，n值越 ，其能量越 。如E2p E3p E4p E5p。主量子數(shù)n相同，角量子數(shù)不同的能級(jí)，其能量隨l的增大而 ，即發(fā)生“能級(jí)分裂”現(xiàn)象。如E4s E4p E4d E4f。主量子數(shù)和角量子數(shù)同時(shí)變化時(shí)，情況較復(fù)雜。如E4s E3d E4p,這種現(xiàn)象稱為“能級(jí)交錯(cuò)”。 4．洪特規(guī)則的特例：能級(jí)相同的原子軌道中，電子處于 、 或 狀態(tài)時(shí)，體系的能量較低，原子較穩(wěn)定。 5．在原子中，每個(gè)電子層最多容納電子的數(shù)目是 個(gè)，每個(gè)能級(jí)最多容納電子的數(shù)目是 個(gè)。 6．價(jià)電子指的是 ，元素的化學(xué)性質(zhì)與 的性質(zhì)和數(shù)目密切相關(guān)。基態(tài)鐵原子的價(jià)電子排布為 。 7、熟練寫出元素周期表中前36號(hào)元素的名稱、元素符號(hào)和用電子排布式表示1～36號(hào)元素原子核外電子的排布。 填表 元素名稱 元素符號(hào) 原子序數(shù) 電子排布式 價(jià)電子排布 7 S 氯 銅 Cr 3d64s2 35 8．一個(gè)能級(jí)組最多所容納的電子數(shù)等于 ，1-6周期所包含的元素種數(shù)分別是 ，第7周期為不完全周期。周期與 有關(guān)，即周期數(shù) ＝ 。 9．族的劃分與原子的 和 密切相關(guān)，同族元素的價(jià)電子數(shù)目 。 10．同周期中，除稀有氣體元素外，隨著原子序數(shù)的增大，元素的原子半徑 ，原因是增加電子產(chǎn)生的 小于核電荷數(shù)增加導(dǎo)致 。 11．同主族元素，隨著原子序數(shù)的逐漸增大，原子半徑 ，因?yàn)殡娮訉拥脑黾?，使核電荷?shù)增加對(duì)電子所施加的影響處于次要地位， 占了主要地位。 12．同一周期的過渡元素，自左到右原子半徑的減小幅度越來越小，因?yàn)樵黾拥碾娮佣挤植荚趦?nèi)層d軌道上，它對(duì) 與 大致相當(dāng)，使 的變化幅度不大。 【思維點(diǎn)撥】 【例題1】某元素原子共有3個(gè)價(jià)電子，其中一個(gè)價(jià)電子的四個(gè)量子數(shù)為n＝3， l＝2， m＝2， ms＝+1/2。試回答： （1）寫出該元素原子核外電子排布式。 （2）指出該元素的原子序數(shù)，在周期表中所處的分區(qū)、周期數(shù)和族序數(shù)，是金屬還是非金屬以及最高正化合價(jià)。 【解答】本題關(guān)鍵是根據(jù)量子數(shù)推出價(jià)電子排布，由此即可寫出核外電子排布式及回答問題。由一個(gè)價(jià)電子的量子數(shù)可知，該電子為3d電子，則其它兩個(gè)電子必為4s電子（因?yàn)镋3d＜E4s＝, 所以價(jià)電子排布為3d14s2，核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d14s2。從而知原子序數(shù)為21 ，處于周期表中的d區(qū)第4周期 ⅢB族，是金屬元素，最高正價(jià)為＋3。 【例題2】現(xiàn)有A、B、C、D四種元素，A是第5周期ⅠA族元素，B是第3周期元素。B、C、D的價(jià)電子分別為2、2和7個(gè)。四種元素原子序數(shù)從小到大的順序是B、C、D、A。已知C和D的次外層電子均為18個(gè)。 （1）判斷A、B、C、D是什么元素？ （2）寫出B、C的核外電子排布及A、D的價(jià)電子排布。 （3）寫出堿性最強(qiáng)的最高價(jià)氧化物的水化物的化學(xué)式。 （4）寫出酸性最強(qiáng)的最高價(jià)氧化物的水化物的化學(xué)式。 【解答】本題是一道“位—構(gòu)—性”的綜合題，根據(jù)A在周期表的位置可知為Rb,價(jià)電子排布為5s1；由B是第3周期元素，價(jià)電子為2個(gè)，所以是Mg，核外電子排布為1s22s22p63s2；C、D的價(jià)電子分別為2和7個(gè)，且知C和D的次外層電子均為18個(gè)，所以C為30號(hào)Zn，核外電子排布為1s22s22p63s23p63d104s2，D為35號(hào)Br，價(jià)電子排布為4s24p5。堿性最強(qiáng)的最高價(jià)氧化物的水化物的化學(xué)式為RbOH，酸性最強(qiáng)的最高價(jià)氧化物的水化物的化學(xué)式為HBrO4。 【自我檢測(cè)】 1.下列四種元素中,其單質(zhì)氧化性最強(qiáng)的是 （ ） A．原子含有未成對(duì)電子最多的第二周期元素 B．位于周期表中第三周期ⅢA族的元素 C．原子最外電子層排布為2s22p6的元素 D．原子最外電子層排布為3s23P5的元素 2．某元素有6個(gè)電子處于n＝3，l＝2的能級(jí)上，根據(jù)洪特規(guī)則推測(cè)它在d軌道上未成對(duì)電子數(shù)為 （ ） A.3 B.4 C.5 D.2 3．在多電子原子中，各電子具有下列量子數(shù)，其中能量最高的電子是 （ ） A. B. C. D. 4.在多電子原子中,軌道能量是由誰(shuí)決定。 （ ） A. n B. n和m C. n和l D. n、l、m 5．以下元素的原子半徑遞變規(guī)律正確的是（ ） A. Be＜B＜Na＜Mg B. B＜Be＜Mg＜Na C. Be＜B＜Mg＜Na D. B＜Be＜Na＜Mg 6．價(jià)電子滿足4s和3d為半滿的元素是（ ） A. Ca B. V C. Cr D.Cu 7．寫出下列基態(tài)原子的核外電子排布 ⑴ 17Cl ；⑵ 24Cr ； ⑶ 34Se ；⑷ 81Tl 。 8．指出下列元素是主族元素還是副族元素？位于周期表中第幾周期？第幾族？ ⑴ 1s22s22p63s23p4 ；(2) [Kr] 4d105s25p2 ； (3) [Ar] 3d34s2 ； (4) [Ar] 3d104s1 。 9．填寫下表 原子序數(shù) 元素符號(hào) 電子層排布 周期 族 最高正價(jià) 未成對(duì)電子數(shù) 金屬或非金屬 9 3 ⅤA 24 5d106s2 10．某元素原子序數(shù)為33，則⑴ 此元素原子的電子總數(shù)是 ，有 個(gè)未成對(duì)電子。⑵ 有 個(gè)電子層， 個(gè)能級(jí)， 個(gè)原子軌道⑶ 它的價(jià)電子排布為 。 【探索提高】 11．滿足下列條件之一的是哪一族或哪一種元素？ ⑴ 最外層具有6個(gè)p電子： 。 ⑵ 價(jià)電子數(shù)是n＝4、l＝0的軌道上有2個(gè)電子和n＝3、l＝2的軌道上有5個(gè)電子： 。 ⑶次外層d軌道全滿，最外層有一個(gè)s電子： 。 ⑷ 某元素＋3價(jià)離子和氬原子的電子排布相同： 。 ⑸ 某元素＋3價(jià)離子的3d軌道半充滿： 。 12.設(shè)X、Y、Z代表3種元素。已知：①X+和Y-兩種離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu)； ②Z元素原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)比Y元素原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)少9個(gè)； ③Y和Z兩元素可以形成四核42個(gè)電子的負(fù)一價(jià)陰離子。據(jù)此，請(qǐng)?zhí)羁眨? ⑴Y元素是 ，Z元素是 。 ⑵由X、Y、Z三元素所形成的含68個(gè)電子的鹽類化合物之化學(xué)式是 13．短周期主族元素A、B、C、D的原子序數(shù)依次增大，其中A、C同主族，B、C、D同周期，A原子的最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的3倍，B是短周期元素中原子半徑 最大的主族元素。試回答下列問題： （1）A的元素符號(hào) ；D的原子結(jié)構(gòu)示意圖 。 （2）A、B、C三種元素形成的簡(jiǎn)單離子的半徑由大到小的順序是 。 （3）A、B、C、D形成的化合物B2A2、CD2、D2A、DA2中，各原子都滿足最外層8電子結(jié)構(gòu)的是 （請(qǐng)?zhí)顚懢唧w的化學(xué)式） （4）CA2與D元素的單質(zhì)在水溶液中反應(yīng)的化學(xué)方程式是 。 第 4 頁(yè),共 4頁(yè)