第五章 原子结构和元素周期表本章总目标：1：了解核外电子运动的特殊性，会看波函数和电子云的图形2：能够运用轨道填充顺序图，按照核外电子排布原理，写出若干元素的电子构型。

3：掌握各类元素电子构型的特征4：了解电离势，电负性等概念的意义和它们与原子结构的关系。

各小节目标：第一节：近代原子结构理论的确立 学会讨论氢原子的玻尔行星模型213.6E eV n =。

第二节：微观粒子运动的特殊性1：掌握微观粒子具有波粒二象性（h h P mv λ==）。

2：学习运用不确定原理（2h x P mπ∆•∆≥）。

第三节：核外电子运动状态的描述1：初步理解量子力学对核外电子运动状态的描述方法——处于定态的核外电子在核外空间的概率密度分布（即电子云）。

2：掌握描述核外电子的运动状态——能层、能级、轨道和自旋以及4个量子数。

3：掌握核外电子可能状态数的推算。

第四节：核外电子的排布1：了解影响轨道能量的因素及多电子原子的能级图。

2;掌握核外电子排布的三个原则：○1能量最低原则——多电子原子在基态时，核外电子尽可能分布到能量最低的院子轨道。

○2Pauli 原则——在同一原子中没有四个量子数完全相同的电子，或者说是在同一个原子中没有运动状态完全相同的电子。

○3Hund 原则——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。

3:学会利用电子排布的三原则进行第五节：元素周期表认识元素的周期、元素的族和元素的分区，会看元素周期表。

第六节：元素基本性质的周期性掌握元素基本性质的四个概念及周期性变化1：原子半径——○1从左向右，随着核电荷的增加，原子核对外层电子的吸引力也增加，使原子半径逐渐减小；○2随着核外电子数的增加，电子间的相互斥力也增强，使得原子半径增加。

但是，由于增加的电子不足以完全屏蔽增加的核电荷，因此从左向右有效核电荷逐渐增加，原子半径逐渐减小。

2：电离能——从左向右随着核电荷数的增多和原子半径的减小，原子核对外层电子的引力增大，电离能呈递增趋势。

3：电子亲和能——在同一周期中，从左至右电子亲和能基本呈增加趋势，同主族，从上到下电子亲和能呈减小的趋势。

4：电负性——在同一周期中，从左至右随着元素的非金属性逐渐增强而电负性增强，在同一主族中从上至下随着元素的金属性依次增强而电负性递减。

习题一选择题1.3d电子的径向函数分布图有（）(《无机化学例题与习题》吉大版)A.1个峰B.2个峰C. 3个峰D. 4个峰2.波函数一定，则原子核外电子在空间的运动状态就确定，但仍不能确定的是（）A.电子的能量B.电子在空间各处出现的几率密度C.电子距原子核的平均距离D.电子的运动轨迹3.在下列轨道上的电子，在xy平面上的电子云密度为零的是（）(《无机化学例题与习题》吉大版)A .3sB .3p xC . 3p zD .3d z24.下列各组量子数中，合理的一组是（）A .n=3，l=1，m l=+1，m s= +1/2B .n=4，l=5，m l= -1，m s= +1/2C .n=3，l=3，m l=+1，m s= -1/2D .n=4，l=2，m l=+3，m s= -1/25.第四周期元素原子中未成对电子数最多可达（）(《无机化学例题与习题》吉大版)A.4B. 5 C .6 D.76.下列电子的量子数（n，l，m和m s）不合理的是（）A .3，0，0，+1/2B .3，0，0，-1/2C .3，1，0，-1/2D .3，3，0，+1/27.对3d电子来说，下列各组量子数中不正确的是（）A. 3，2，2，+1/2B. 3，2，1，-1/2C. 3，2，0，+1/2D. 3，1，1，+1/28.主量子数n=4能层的亚层数是（）(《无机化学例题与习题》吉大版)A. 3B. 4C. 5D. 69.电子的钻穿本领及其受其它电子屏蔽效应之间的关系（）A.本领越大，效应越小B.本领越大，效应越大C.两者无关系D.以上都不对10.Pb2+离子的价电子层结构是（）(《无机化学例题与习题》吉大版)A.6s26p2B.5s25p2C.6s2D.5s25p65d106s211.在多电子原子中，下列电子具有如下量子数，其中能量最高的电子是（）(《无机化学例题与习题》吉大版)A. 2，1，0，-1/2B. 2，1，1，-1/2C. 3，1，1，+1/2D.3，2，-2，-1/212.当基态原子的第五电子层只有2个电子时，则原子的第四电子层的电子数为（）(《无机化学例题与习题》吉大版)A .8 B. 18 C .8~18 D. 8~3213.下列离子中的电子构型可以用[A1]3d6表示的是（）A.Mn2+B.Fe3+ C .Co3+ D .Ni2+14.下列元素原子半径的排列顺序正确的是（）A. Mg＞B＞Si＞ArB. Ar＞Mg＞Si＞BC. Si＞Mg＞B ＞ArD. B ＞Mg＞Ar ＞Si15.下列元素中，原子半径最接近的一组（）(《无机化学例题与习题》吉大版)A. Ne 、Ar、Kr、XeB. Mg 、Ca、Sr、BaC. B、C、N、OD. Cr、Mn、Fe、Co16.镧系收缩是下列各对元素中性质最相似的是（）(《无机化学例题与习题》吉大版)A .Zr和Hf B.Ru和RhC .Mn和Tc D.Nd和Ta17.已知某元素原子的价电子层结构为3d54s2，则该元素在周期表中位置为（）A.第四周期第ⅡA族B.第四周期第ⅡB族C.第四周期第VⅡA族D.第四周期第VⅡB族18.在下列元素中，电负性大小顺序正确的是（）(《无机化学例题与习题》吉大版)A. F＞N＞OB. O＞Cl＞OC. A S＞P＞HD. Cl＞S＞A S19.第二电离能最大的原子应该具有的电子构型是（）A.1s22s22p5B.1s22s22p6C.1s22s22p63p1D.1s22s22p63s220.下列各组元素的第一电离能按递增的顺序正确的是（）(《无机化学例题与习题》吉大版)A.Na Mg AlB. B C NC.Si P AsD.He Ne Ar21.下列元素中第一电子亲和能最大的是（）(《无机化学例题与习题》吉大版)A.OB. FC.SD.Cl22.下列元素基态原子的第三电离能最大的是（）(《无机化学例题与习题》吉大版)A.CB. BC.BeD.Li23.某元素基态原子失去三个电子后，角量字数为2的轨道半充满，其原子序数为（）(《无机化学例题与习题》吉大版)A.24B. 25C.26D.2724.下列元素中，书镧系元素的是（）(《无机化学例题与习题》吉大版)A.TaB. TiC.TlD.Tm25.下列元素中属于放射性元素的是（）(《无机化学例题与习题》吉大版)A.TaB. TbC.TcD.Tm二填空题1.4P亚层中轨道的主量子数为，角量子数为，该亚层的轨道最多可以有种空间取向，最多可容纳个电子。

(《无机化学例题与习题》吉大版)ϕ的物理意2.波函数ϕ是描述数学函数式，它和是同义词，2义是，电子云是形象化表示。

3. 周期表中最活泼的金属为，最活泼的非金属为，原子序数最小的放射性元素为第周期元素，其元素符号为。

(《无机化学例题与习题》吉大版)4.质量数是56，中子数是30的基态原子电子构型；质量数为209，中子数为126的基态原子电子构型。

5.第四周期元素中4P轨道半充满的是，3d轨道半充满的是，4s轨道半充满的是，价电层s电子数与d电子数相同的是。

(《无机化学例题与习题》吉大版)6.原子序数为24的原子，其价电子结构是。

7.元素的性质随着的递增而呈现周期性的变化，这是原子的变化的反映，第四、六周期分别是能级组和能级组。

8.在各类原子轨道中，轨道的钻穿能力最强，由此引起的后果是。

(《无机化学例题与习题》吉大版)9.第33号元素原子的核外电子排布为，基态时最外层各电子的量子数为：n= ；l= ；ｍ= ；m s＝该元素最高氧化态为，在周期表中属区元素，它的低价氧化物的化学式为，俗称。

10.镧系元素包括原子序数从至共个元素，从La到Lu半径共减少ppm，这一事实称为，其结果是。

(《无机化学例题与习题》吉大版)11.造成第三过渡元素原子半径和第二过渡元素原子半径相近的原因是。

12.给出下列元素的原子核外价电子排列方式W ，Nb ，Ru ，Rh ，Pd ，Pt 。

(《无机化学例题与习题》吉大版)13.用元素符号填空：⑴最活泼的气态金属元素是⑵最活泼的气态非金属元素是⑶最不易吸收电子的元素是⑷第四周期的第六个元素电子构型是⑸第Ⅰ电离势能最大的元素是⑹第Ⅰ电子亲核势能最大的元素是⑺第2、3、4周期原子中P轨道半充满的元素是⑻3d半充满和全充满的元素分别是和⑼电负性相差最近的元素是⑽电负性相差最大的元素是14.根据现代结构理论，核外电子的运动状态可用来描述，它在习惯上被称为；︱ ︳2表示，它的形象化表示是。

(《无机化学例题与习题》吉大版)15.非放射性元素中，单电子数最多的元素单电子数为，它在周期表中位于第周期，第族。

(《无机化学例题与习题》吉大版)三问答题1.原子轨道、几率密度和电子云等概念有何联系和区别？2.根据钾、钙的电离势数据，从电子构型说明在化学反应过程中，钾表现+1价，钙表现+2价的原因？3.写出下列元素的符号、名称、价电子构型和惰性气体在周期表中的分区。

(《无机化学例题与习题》吉大版)A. 第四周期的惰性气体B. 第四周期的ⅣB族元素C. 5p电子半充满的元素4.K和Ca中的4s能量和3d能量哪个低？（试用斯莱特经验公式求算E值）电子排布式应是什么？5.回答下列问题：⑴写出原子序数为32的元素的核外电子排布、元素符号、元素名称以及此元素在周期表中的位置。

6.符号d、3dz2和3d1各代表什么意义？7.原子核外电子的运动有什么特性？8.什么叫屏蔽效应？什么叫钻穿效应？如何解释下列轨道能量的差别？(《无机化学例题与习题》吉大版)（1）E1s＜E2s＜E3s＜E4s（2）E3s＜E3p＜E3d（3）E4s＜E3d9.说明下列事实的原因：（1）元素最外层电子数不超过8个；（2）元素次外层电子数不超过18个；（3）各周期所包含的元素数分别为2、8、8、18、18、32个。

10.下列术语的含义是什么？电离势、电子亲合势、电负性。

它们和元素周期律有什么样的关系？11.在第四周期的A、B、C、D四种元素，其价电子数依次为1、2、2、7，其原子序数按A、B、C、D依次增大。

已知A和B的次外层电子数为8，而C与D 为18，根据原子结构判断：（1）哪些是金属元素；（2）D与A的简单离子是什么？（3）哪一元素的氢氧化物碱性最强？（4）B与D两原子间能形成何种化合物？写出化学式。

参考答案一选择题1. A2. D3.C4. A5. C6. D7. D8.B9. A 10.C 11.D 12. C13.C 14. B 15.D 16.D 17. D 18.D 19.C 20.B 21.D 22.B 23.C 24.D 25.C二填空题1.4，1，3，62.核外电子空间运动状态；原子轨道；电子在核外空间出现的几率密度；波函数2的形象化表示3.Fr,F,五Tc4.[18]3d64s2；[78]6s26p35.As,Cr和Mn,K,Cr和Cu,Ti6.3d54s1;3d xy,3d xz,3d yz,3d z2,3d x2y27.荷电核数；最外层的电子数由1~8呈现周期性；第Ⅳ；第Ⅵ；8.s,s轨道能量降低，造成能级交错。