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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
1
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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)d<np
4．1~36 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 。
2
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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( )
3
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。
(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：_1s
2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
2 __。
ⅱ.B 元素原子的最外层电子数是次外层电子数的1.5 倍：_1s
2 2s
2 2p
1 __。
ⅲ.基态Ni2＋、Fe3＋、S2－的电子排布式分别为_[Ar]3d
8 __、_[Ar]3d
5 __、_1s
2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
6 __。
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]3d
10 4s
2 4p
3 __，砷位于元素周期表中第_四__周期_Ⅴ
A __族。
4
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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
（
5
）
元素的最高价：
等于价电子数
元素
Cr
Fe
Mn
As
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
原子
Fe
Co
Cu
价电子构
型
离子
Fe2+
Fe3+
Co2+
Co3+
Cu+
Cu2+
价电子构
型
5
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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
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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
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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 __。
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(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
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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
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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：
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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。( )
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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
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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：
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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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