新突破化學(xué)選修三人教版新課標(biāo)地區(qū)專用講義精練:第1章第一節(jié) 第2課時(shí) 能量最低原理、基態(tài)與激發(fā)態(tài)、光譜 電子云與原子軌道 Word版含解析
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1、 第2課時(shí) 能量最低原理、基態(tài)與激發(fā)態(tài)、光譜 電子云與原子軌道 學(xué)業(yè)要求 素養(yǎng)對(duì)接 1.知道處于不同能級(jí)的電子,在一定條件下會(huì)發(fā)生激發(fā)與躍遷。 2.知道電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(空間分布及能量),可通過原子軌道和電子云模型來描述。 3.能結(jié)合能量最低原理、泡利不相容原理、洪特規(guī)則書寫1~36號(hào)元素基態(tài)原子的軌道表示式,并說明含義。 模型認(rèn)知:建立新的原子結(jié)構(gòu)模型,并能說明建構(gòu)思維模型在人類認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)過程中的重要作用。 微觀探析:能說明微觀粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與宏觀物體運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)的差異。 [知 識(shí) 梳 理] 一、基態(tài)與激發(fā)態(tài)、光譜 1.能量最低原理 原子的電子排布遵循構(gòu)造原理能使整個(gè)
2、原子的能量處于最低狀態(tài),簡(jiǎn)稱能量最低原理。 2.基態(tài)原子與激發(fā)態(tài)原子 (1)基態(tài)原子:處于最低能量的原子。 (2)激發(fā)態(tài)原子:基態(tài)原子的電子吸收能量后,電子躍遷到較高能級(jí),變成激發(fā)態(tài)原子。 (3)基態(tài)、激發(fā)態(tài)相互轉(zhuǎn)化的能量變化 基態(tài)原子激發(fā)態(tài)原子 3.光譜與光譜分析 (1)光譜形成原因 不同元素的原子發(fā)生躍遷時(shí)會(huì)吸收或釋放不同的光。 (2)光譜分類 (3)光譜分析 在現(xiàn)代化學(xué)中,利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素的分析方法。 【自主思考】 1.為什么原子的核外電子排布要遵循能量最低原理呢? 提示 能量最低原理是自然界普遍遵循的規(guī)律。能量越低,物質(zhì)越穩(wěn)定,物質(zhì)都有
3、從高能量狀態(tài)轉(zhuǎn)化到低能量狀態(tài)的趨勢(shì)。 二、電子云與原子軌道 1.電子云 用小黑點(diǎn)來描述電子在原子核外空間出現(xiàn)的概率密度分布圖,被形象地稱為電子云。 2.電子云輪廓圖 為了表示電子云輪廓的形狀,對(duì)核外電子的空間狀態(tài)有一個(gè)形象化的簡(jiǎn)便描述,把電子在原子核外空間出現(xiàn)概率P=90%的空間圈出來,即為電子云輪廓圖。 3.原子軌道 (1)定義:電子在原子核外的一個(gè)空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)稱為一個(gè)原子軌道。 (2)形狀 ①s電子的原子軌道呈球形,能層序數(shù)越大,原子軌道的半徑越大。 ②p電子的原子軌道呈啞鈴形,能層序數(shù)越大,原子軌道的半徑越大。 (3)各能級(jí)所含有原子軌道數(shù)目 能級(jí)符號(hào)
4、ns np nd nf 軌道數(shù)目 1 3 5 7 4.泡利原理和洪特規(guī)則 (1)泡利原理:一個(gè)原子軌道最多只能容納2個(gè)電子,且自旋狀態(tài)相反。電子自旋有順時(shí)針和逆時(shí)針兩種狀態(tài)。 (2)洪特規(guī)則:當(dāng)電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí),基態(tài)原子中的電子總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道,而且自旋狀態(tài)相同。 【自主思考】 2.在電子云輪廓圖中小黑點(diǎn)的意義是什么? 提示 一個(gè)小黑點(diǎn)表示電子在該處出現(xiàn)一次,小黑點(diǎn)密的地方表示電子在該處空間單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率大,小黑點(diǎn)疏的地方,表示電子在該處空間單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率小。 3.能層與能級(jí)(原子軌道的類型)及原子軌道數(shù)目有何關(guān)系? 提示 第n
5、能層上有n個(gè)能級(jí)、n2個(gè)原子軌道。例如,第3能層就有3個(gè)能級(jí)(3s,3p,3d),包含9個(gè)原子軌道,不同能級(jí)中的電子云可能有不同的伸展方向,即可能有不同的原子軌道。 [自 我 檢 測(cè)] 1.判斷正誤,正確的打“√”;錯(cuò)誤的打“×”。 (1)s能級(jí)的能量總是小于p能級(jí)的能量( ) (2)2s的電子云比1s的電子云大,說明2s的電子云中的電子比1s的多( ) (3)當(dāng)電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí),電子總是先占滿1個(gè)軌道,然后再占據(jù)其他原子軌道( ) (4)nf能級(jí)中最多可容納14個(gè)電子( ) (5)氫原子電子云的一個(gè)小黑點(diǎn)表示一個(gè)電子( ) (6)處于最低能量的原子叫基
6、態(tài)原子( ) (7)6C的電子排布式1s22s22p違反了洪特規(guī)則( ) (8)電子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3違反了能量最低原理( ) (9)電子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10違反了泡利原理( ) 答案 (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)√ (7)√ (8)√ (9)√ 2.在d軌道中電子排布成,而不排布成,遵循的是( ) A.能量最低原理 B.泡利原理 C.原子軌道構(gòu)造原理 D.洪特規(guī)則 解析 洪特規(guī)則表明,當(dāng)電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí),基態(tài)原子中的電子總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道,而且自旋狀
7、態(tài)相同。 答案 D 3.下列原子或離子的電子排布表示方法中,正確的是________,違反能量最低原理的是________,違反洪特規(guī)則的是________,違反泡利原理的是________。 ①Ca2+:1s22s22p63s23p6 ②F-:1s22s23p6 ④Cr:1s22s22p63s23p63d44s2 ⑤Fe:1s22s22p63s23p63d64s2 ⑥Mg2+:1s22s22p6 解析 根據(jù)核外電子排布規(guī)律知②中錯(cuò)誤在于電子排完2s軌道后應(yīng)排2p軌道,而不是3p軌道,應(yīng)為1s22s22p6;③中沒有遵循洪特規(guī)則。⑦中違反泡利原理。 答案?、佗茛蕖、冖?/p>
8、 ③?、? 學(xué)習(xí)任務(wù)一 基態(tài)與激發(fā)態(tài)、光譜 【合作交流】 在激動(dòng)人心的巨響和脆響中,整個(gè)城市的上空都被焰火照亮了,染紅了。一團(tuán)團(tuán)盛大的煙花象一柄柄巨大的傘花在夜空開放;像一簇簇耀眼的燈盞在夜空中亮著;像一叢叢花朵盛開并飄散著金色的粉沫。焰火在夜空中一串一串地盛開,最后像無數(shù)拖著長(zhǎng)長(zhǎng)尾巴的流星,依依不舍地從夜空滑過。 1.在國(guó)慶節(jié)、元旦、春節(jié),我們經(jīng)常放焰火來慶祝,請(qǐng)你思考這與原子結(jié)構(gòu)有什么關(guān)系呢? 提示 這與原子核外電子發(fā)生躍遷釋放能量有關(guān)。 2.對(duì)充有氖氣的霓虹燈管通電,燈管發(fā)出紅色光。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的主要原因是什么? 提示 在電流作用下,基態(tài)氖原子的電子吸收能量躍遷到較高的能
9、級(jí),變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)原子,這一過程要吸收能量,不會(huì)發(fā)出紅色光;而電子從較高能量的激發(fā)態(tài)躍遷到較低能量的激發(fā)態(tài)或基態(tài)原子時(shí),將釋放能量,從而產(chǎn)生紅光。 【點(diǎn)撥提升】 1.電子躍遷的能量變化與可見現(xiàn)象: 激發(fā)態(tài)原子不穩(wěn)定,電子從能量較高的激發(fā)態(tài)躍遷到能量較低的激發(fā)態(tài)乃至基態(tài)時(shí),將釋放能量。光輻射是電子釋放能量的重要形式之一。霓虹燈光、激光、焰火等可見光都與原子核外電子發(fā)生躍遷釋放能量有關(guān)。 2.金屬元素的焰色反應(yīng)的成因: 金屬原子中,核外電子按一定軌道順序排列,軌道離核越遠(yuǎn),能量越高。灼(燃)燒時(shí),電子獲得能量,能量較低的電子發(fā)生躍遷,從基態(tài)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)。隨即電子又從能量較高的激發(fā)態(tài)躍遷到能量較
10、低的激發(fā)態(tài)乃至基態(tài),便以光(輻射)的形式釋放能量,形成不同的焰色。 3.光譜分類 4.光譜分析 在現(xiàn)代化學(xué)中,利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素的分析方法稱為光譜分析。 【例1】 下列原子或離子核外電子排布不屬于基態(tài)排布的是( ) A.N:1s22s22p3 B.S2-:1s22s22p63s23p6 C.Na:1s22s22p53s2 D.Si:1s22s22p63s23p2 解析 基態(tài)原子的核外電子排布必須遵循構(gòu)造原理,基態(tài)鈉原子的電子排布式應(yīng)是1s22s22p63s1。 答案 C 原子或離子核外電子排布屬于基態(tài)排布應(yīng)滿足構(gòu)造原理,注意滿足半滿、全滿、全
11、空穩(wěn)定狀態(tài),洪特規(guī)則、泡利原理。 【變式訓(xùn)練】 1.下列關(guān)于同一原子中的基態(tài)和激發(fā)態(tài)說法中,正確的是( ) A.基態(tài)時(shí)的能量比激發(fā)態(tài)時(shí)高 B.激發(fā)態(tài)時(shí)比較穩(wěn)定 C.由基態(tài)轉(zhuǎn)化為激發(fā)態(tài)過程中吸收能量 D.電子僅在激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)才會(huì)產(chǎn)生原子光譜 解析 激發(fā)態(tài)時(shí)能量較高,較不穩(wěn)定,A、B不正確。電子從較低能量的基態(tài)躍遷到較高能量的激發(fā)態(tài)時(shí),也會(huì)產(chǎn)生原子光譜,D不正確。 答案 C 2.對(duì)充有氖氣的霓虹燈管通電,燈管發(fā)出紅色光。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的主要原因是( ) A.電子由激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷時(shí)以光的形式釋放能量 B.電子由基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷時(shí)吸收除紅光以外的光線 C.氖原子獲得電
12、子后轉(zhuǎn)變成發(fā)出紅光的物質(zhì) D.在電流的作用下,氖原子與構(gòu)成燈管的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng) 解析 霓虹燈之所以能發(fā)光,是因?yàn)殡娮游漳芰亢筌S遷到能量較高的軌道,能量較高軌道上的電子會(huì)很快以光的形式輻射能量而躍遷回能量較低的軌道。 答案 A 學(xué)習(xí)任務(wù)二 電子云與原子軌道 【合作交流】 20世紀(jì)20年代以來,現(xiàn)代模型(電子云模型)認(rèn)為電子繞核運(yùn)動(dòng)形成一個(gè)帶負(fù)電荷的云團(tuán),對(duì)于具有波粒二象性的微觀粒子在一個(gè)確定時(shí)刻其空間坐標(biāo)與動(dòng)量不能同時(shí)測(cè)準(zhǔn),這是德國(guó)物理學(xué)家海森堡在1926年提出的著名的不確定性原理。 1.電子云圖中的小黑點(diǎn)的含義是什么?小黑點(diǎn)的密度表示什么? 提示 小黑點(diǎn)是電子在原子核外出現(xiàn)的概
13、率密度的形象表述。小黑點(diǎn)密度越大,表明概率密度越大。 2.電子在原子核外出現(xiàn)的概率有什么規(guī)律? 提示 離核越近,電子出現(xiàn)的概率越大,電子云越密集。如2s電子云比1s電子云疏散。 3.不同能層的同種能級(jí)的原子軌道形狀是否完全相同? 提示 不同能層的同種能級(jí)的原子軌道形狀相似,但不完全相同。只是原子軌道的半徑不同,能級(jí)序數(shù)n越大,電子的能量越大,原子軌道的半徑越大。例如1s、2s、3s軌道均為球形,原子軌道半徑:r(1s)<r(2s)<r(3s)。 【點(diǎn)撥提升】 宏觀物體的運(yùn)動(dòng)與微觀電子的運(yùn)動(dòng)對(duì)比 1.宏觀物體的運(yùn)動(dòng)有確定的運(yùn)動(dòng)軌跡,可以準(zhǔn)確測(cè)出其在某一時(shí)刻所處的位置及運(yùn)行的速度,描
14、繪出其運(yùn)動(dòng)軌跡。 2.由于微觀粒子質(zhì)量小、運(yùn)動(dòng)空間小、運(yùn)動(dòng)速度快,不能同時(shí)準(zhǔn)確測(cè)出其位置與速度,所以對(duì)于核外電子只能確定其在原子核外各處出現(xiàn)的概率。 (1)電子云圖表示電子在核外空間出現(xiàn)概率密度的相對(duì)大小。電子云圖中小黑點(diǎn)密度越大,表示電子出現(xiàn)的概率密度越大。 (2)電子云圖中的小黑點(diǎn)并不代表電子,小黑點(diǎn)的數(shù)目也不代表電子真實(shí)出現(xiàn)的次數(shù)。 (3)由氫原子的1s電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度分布圖可知,在離原子核越近的空間電子出現(xiàn)的概率越大;電子云的外圍形狀具有不規(guī)則性。 (4)電子云圖很難繪制,使用不方便,故常使用電子云輪廓圖。 【例2】 關(guān)于電子云的敘述不正確的是( ) A
15、.電子云是用小點(diǎn)的疏密程度來表示電子在空間出現(xiàn)概率密度大小的圖形 B.電子云實(shí)際是電子運(yùn)動(dòng)形成的類似云一樣的圖形 C.小點(diǎn)密集的地方電子在那里出現(xiàn)的概率密度大 D.軌道不同,電子云的形狀也不一樣 解析 用統(tǒng)計(jì)的方法描述電子在核外空間出現(xiàn)的概率密度大小的圖形稱為電子云;常用小點(diǎn)的疏密程度來表示電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度的大小。小點(diǎn)密集的地方,表示電子在那里出現(xiàn)的概率密度大,小點(diǎn)稀疏的地方,表示電子在那里出現(xiàn)的概率密度小。 答案 B 注意對(duì)電子云概念的理解和原子結(jié)構(gòu)的理解,電子云只能描述電子運(yùn)動(dòng)在一定區(qū)域的幾率。 【變式訓(xùn)練】 3.下列說法正確的是( ) A.不同的原子軌
16、道形狀一定不相同 B.p軌道呈啞鈴形,因此p軌道上的電子運(yùn)動(dòng)軌跡呈啞鈴形 C.2p能級(jí)有3個(gè)p軌道 D.氫原子的電子運(yùn)動(dòng)軌跡呈球形 解析 不同能級(jí)的原子軌道形狀可以相同,如1s、2s能級(jí)的原子軌道都是球形,只是半徑不同,A錯(cuò)?,F(xiàn)在的技術(shù)無法測(cè)定電子在原子核外的運(yùn)動(dòng)軌跡,原子軌道只是體現(xiàn)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),B、D錯(cuò)。任何能層的p能級(jí)都有3個(gè)p軌道,C正確。 答案 C 4.下面有關(guān)“核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)”的說法,錯(cuò)誤的是( ) A.各原子軌道的伸展方向按p、d、f的順序分別為3、5、7 B.只有在電子層、原子軌道、原子軌道伸展方向及電子的自旋狀態(tài)都確定時(shí),電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)才能被確定下來
17、 C.原子核外可能有兩個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是相同的 D.原子軌道伸展方向與能量大小是無關(guān)的 解析 原子核外不可能有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相同的兩個(gè)電子。 答案 C 學(xué)習(xí)任務(wù)三 泡利原理和洪特規(guī)則 德國(guó)人弗里德里?!ず樘?F.Hund)根據(jù)大量光譜實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)總結(jié)出一個(gè)規(guī)律,即電子分布到能量簡(jiǎn)并的原子軌道時(shí),優(yōu)先以自旋相同的方式分別占據(jù)不同的軌道,因?yàn)檫@種排布方式原子的總能量最低。所以在能量相等的軌道上,電子盡可能自旋平行地多占不同的軌道。 【合作交流】 1.第3能層中的電子都比第4能層中的電子能量低嗎? 提示 不一定,如3d>4s。 2.泡利原理和洪特規(guī)則有何區(qū)別? 提示 泡利原理:在一個(gè)原子軌
18、道里最多只能容納2個(gè)電子,而且它們的自旋狀態(tài)相反;洪特規(guī)則:當(dāng)電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí),基態(tài)原子中的電子總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道,而且自旋狀態(tài)相同。 3.指出下列核外電子排布圖的書寫分別違背了什么原則? ①2p軌道上有3個(gè)電子的原子: ②2p軌道上有2個(gè)電子的原子: ③基態(tài)P原子:1s22s22p63s23p3p ④4s軌道上有2個(gè)電子的原子: ⑤3d軌道上有8個(gè)電子的原子: 提示?、佗冖邰葸`背了洪特規(guī)則,當(dāng)電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí),原子中的電子總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道,且自旋方向相同。④違背了泡利原理,一個(gè)原子軌道最多只容納2個(gè)電子,而且這2個(gè)電子的自旋方向相反。
19、 【點(diǎn)撥提升】 核外電子排布的表示方法 原子(離 子)結(jié)構(gòu) 示意圖 含義 將每個(gè)能層上的電子總數(shù)表示在原子核外的式子 實(shí)例 電子排 布式 含義 用數(shù)字在能級(jí)符號(hào)右上角標(biāo)明該能級(jí)上排布的電子數(shù),這就是電子排布式 實(shí)例 K:1s22s22p63s23p64s1 簡(jiǎn)化電子 排布式 含義 為了避免電子排布式書寫過于繁瑣,把內(nèi)層電子達(dá)到稀有氣體原子結(jié)構(gòu)的部分以相應(yīng)稀有氣體元素符號(hào)外加方括號(hào)表示 實(shí)例 K:[Ar]4s1 價(jià)電子 排布式 含義 主族元素的價(jià)層電子指最外層電子,價(jià)層電子排布式即最外層電子排布式 實(shí)例 Al:3s23p1 電子排布圖 含
20、義 每個(gè)方框代表一個(gè)原子軌道,每個(gè)箭頭代表一個(gè)電子 實(shí)例 電子式 含義 化學(xué)中常在元素符號(hào)周圍用“·”或“×”來表示元素原子的最外層電子,相應(yīng)的式子叫做電子式 實(shí)例 【例3】 下列表達(dá)方式正確的是( ) A.Na+的電子排布圖: B.硫離子的核外電子排布式:1s22s22p63s23p4 C.碘化銨的電子式: D.H2O的電子式: 解析 A項(xiàng)違反泡利原理;B項(xiàng)硫離子的核外電子排布式應(yīng)為1s22s22p63s23p6;C項(xiàng)碘化銨的電子式應(yīng)為;只有D項(xiàng)正確。 答案 D 注意把握電子排布規(guī)律及化學(xué)用語的規(guī)范應(yīng)用, 在表達(dá)陰、陽離子的核外電子排布狀況時(shí),務(wù)必注
21、意離子與原子之間的電子數(shù)目關(guān)系。 【變式訓(xùn)練】 5.某原子核外電子排布為ns2np7,它違背了( ) A.泡利原理 B.能量最低原理 C.洪特規(guī)則 D.洪特規(guī)則特例 解析 p能級(jí)有三個(gè)軌道,據(jù)泡利不相容原理,每個(gè)軌道最多排2個(gè)電子,故p能級(jí)最多排6個(gè)電子,不可能排7個(gè),故違背泡利原理。 答案 A 6.下列原子的價(jià)層電子排布圖正確的是( ) 解析 A的2p軌道應(yīng)各排布一個(gè)電子且自旋狀態(tài)相同,B的2s軌道中兩個(gè)電子的自旋狀態(tài)應(yīng)相反,D的2s軌道中排滿兩個(gè)電子后才排2p軌道。 答案 C 7.(1)以下列出的是一些原子的2p能級(jí)和3d能級(jí)中電子排布的情況。試判斷,哪些違
22、反了泡利原理?________,哪些違反了洪特規(guī)則?________。 (2)某元素的激發(fā)態(tài)(不穩(wěn)定狀態(tài))原子的電子排布式為1s22s22p63s13p33d2,則該元素基態(tài)原子的電子排布式為________;其最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的化學(xué)式是________________。 (3)將下列多電子原子的原子軌道按軌道能量由低到高順序排列。 ①2s?、?d?、?s?、?s?、?p?、?p 軌道能量由低到高排列順序是____________(填序號(hào))。 解析 (1)同一軌道中不應(yīng)有自旋狀態(tài)相同的電子,③違反了泡利原理;②中成單電子自旋狀態(tài)應(yīng)相同,④中5個(gè)電子應(yīng)分占5個(gè)軌道,⑥中成單電
23、子自旋狀態(tài)應(yīng)相同,所以②④⑥違反了洪特規(guī)則。(2)3p能量小于3d,激發(fā)態(tài)為1s22s22p63s13p33d2,基態(tài)應(yīng)為1s22s22p63s23p4。此原子核外電子數(shù)為16,其質(zhì)子數(shù)也為16,該元素為硫元素,其最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的化學(xué)式是H2SO4。 答案 (1)③ ②④⑥ (2)1s22s22p63s23p4 H2SO4 (3)①④⑥③②⑤ 8.(1)元素Mn與O中,基態(tài)原子核外未成對(duì)電子數(shù)較多的是________。 (2)基態(tài)Ge原子有________個(gè)未成對(duì)電子。 (3)鎳元素基態(tài)原子的3d能級(jí)上的未成對(duì)電子數(shù)為________。 (4)基態(tài)Fe原子有_______
24、_個(gè)未成對(duì)電子。 (5)基態(tài)K原子中,核外電子占據(jù)最高能層的符號(hào)是________,占據(jù)該能層電子的電子云輪廓圖形狀為________。 (6)Cu的價(jià)層電子排布圖為________。 答案 (1)Mn (2)2 (3)2 (4)4 (5)N 球形 (6) 分層訓(xùn)練 基礎(chǔ)練 1.下列有關(guān)電子云的敘述中,正確的是( ) A.電子云形象地表示了電子在核外某處單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率 B.電子云直觀地表示了核外電子的數(shù)目 C.1s電子云界面圖是一個(gè)球面,表示在這個(gè)球面以外,電子出現(xiàn)的概率為零 D.電子云是電子繞核運(yùn)動(dòng)形成了一團(tuán)帶負(fù)電荷的云霧 解析 電子云表示電子在核外單位體積
25、內(nèi)出現(xiàn)的概率大小,小黑點(diǎn)的疏密表示出現(xiàn)概率密度的大小,密則概率密度大,疏則概率密度小,故A正確。 答案 A 2.下列離子中d軌道達(dá)半充滿狀態(tài)的是( ) A.Cr3+ B.Cu+ C.Co3+ D.Fe3+ 解析 Cr3+的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d3,d軌道不是半充滿狀態(tài),故A錯(cuò)誤;Cu+的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d10,d軌道處于全滿狀態(tài),故B錯(cuò)誤;Co3+的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d6,d軌道不是半充滿狀態(tài),故C錯(cuò)誤;Fe3+的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d5,d軌道達(dá)半充滿狀態(tài)
26、,故D正確。 答案 D 3.下列對(duì)核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述正確的是( ) A.電子的運(yùn)動(dòng)與行星的運(yùn)動(dòng)相似,圍繞原子核在固定的軌道上高速旋轉(zhuǎn) B.能層數(shù)為3時(shí),有3s、3p、3d、3f四個(gè)軌道 C.氫原子中只有一個(gè)電子,故氫原子只有一個(gè)軌道 D.在同一能級(jí)上運(yùn)動(dòng)的電子,其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)肯定不同 解析 A項(xiàng),質(zhì)量很小的電子在做高速運(yùn)動(dòng)時(shí),其運(yùn)動(dòng)規(guī)律跟普通物體不同,電子沒有確定的運(yùn)動(dòng)軌道;B項(xiàng),第三能層只有3s、3p、3d三個(gè)能級(jí),而3s能級(jí)有1個(gè)軌道、3p能級(jí)有3個(gè)軌道、3d能級(jí)有5個(gè)軌道,故第三能層有9個(gè)軌道;C項(xiàng),氫原子中只有1個(gè)電子,在1s軌道,但還存在其他空軌道;D項(xiàng),電子的運(yùn)動(dòng)狀
27、態(tài)與能層、能級(jí)和自旋狀態(tài)有關(guān),在同一原子內(nèi)部沒有兩個(gè)電子存在完全相同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。 答案 D 4.當(dāng)碳原子的核外電子排布由1s22s22p2轉(zhuǎn)變?yōu)?s22s12p3時(shí),下列說法正確的是( ) A.碳原子由基態(tài)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài) B.碳原子由激發(fā)態(tài)變?yōu)榛鶓B(tài) C.該過程將產(chǎn)生發(fā)射光譜 D.碳原子要向外界環(huán)境釋放能量 解析 從碳原子的核外電子排布變化來看,2s一個(gè)電子躍遷到2p,能量升高,產(chǎn)生吸收光譜,A項(xiàng)正確,B、C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案 A 5.下列對(duì)核外電子運(yùn)動(dòng)狀況的描述正確的是( ) A.同一原子中,2p、3p、4p能級(jí)的軌道數(shù)依次增多 B.當(dāng)碳原子的核外電子排布由轉(zhuǎn)變?yōu)闀r(shí),這一
28、過程中釋放能量 C.3p2表示3p能級(jí)有兩個(gè)軌道 D.在同一能級(jí)上運(yùn)動(dòng)的電子,其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可能相同 解析 同一原子中,不同能層、相同能級(jí)的軌道數(shù)相同,故A錯(cuò)誤;為激發(fā)態(tài)碳原子的核外電子排布,能量較高,為基態(tài)碳原子的核外電子排布,原子由激發(fā)態(tài)變?yōu)榛鶓B(tài)要放出能量,故B正確;3p2表示3p能級(jí)有2個(gè)電子,故C錯(cuò)誤;在同一能級(jí)上運(yùn)動(dòng)的電子,其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同,故D錯(cuò)誤。 答案 B 6.以下電子排布式是基態(tài)原子的電子排布式的是( ) A.1s12s1 B.1s22s12p1 C.1s22s22p63s2 D.1s12s12p63p1 解析 根據(jù)構(gòu)造原理,基態(tài)原子的核外電子的排布總是優(yōu)先占
29、據(jù)能量低的能級(jí),填滿后再逐一填充能量高的能級(jí)。低能量的能級(jí)沒填滿就填高能量的能級(jí)的原子處于激發(fā)態(tài)。A項(xiàng),1s12s1為激發(fā)態(tài);B項(xiàng)1s22s12p1為激發(fā)態(tài);D項(xiàng)1s12s12p63p1為激發(fā)態(tài);只有C項(xiàng)處于基態(tài)。 答案 C 7.下列有關(guān)碳原子的電子排布圖中,能量最低的是( ) 解析 根據(jù)洪特規(guī)則,原子的核外電子在能量相同的軌道上排布時(shí),電子盡可能分占不同的軌道且自旋狀態(tài)相同,這樣整個(gè)原子的能量最低。A中2p軌道上兩個(gè)電子擠在同一個(gè)軌道上,B、C中兩個(gè)軌道上電子的自旋狀態(tài)相反,均與洪特規(guī)則相違背,只有D中的排布符合洪特規(guī)則,能量最低。 答案 D 8.下列有關(guān)電子云和原子軌道的
30、說法中,正確的是( ) A.原子核外的電子像云霧一樣籠罩在原子核周圍,故稱電子云 B.s能級(jí)原子軌道呈球形,處于該軌道上的電子只能在球殼內(nèi)運(yùn)動(dòng) C.p能級(jí)原子軌道呈啞鈴狀,隨著能層的增加,p能級(jí)原子軌道也在增多 D.p能級(jí)原子軌道與s能級(jí)原子軌道的平均半徑都隨能層序數(shù)的增大而增大 解析 電子云表示電子在核外某一區(qū)域出現(xiàn)的概率密度分布,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;原子軌道是電子出現(xiàn)概率為90%的電子云空間,這只是表明電子在這一空間區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的機(jī)會(huì)大,在此空間區(qū)域外出現(xiàn)的機(jī)會(huì)少,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;無論能層序數(shù)n如何變化,每個(gè)p能級(jí)都有3個(gè)原子軌道且相互垂直,故C項(xiàng)錯(cuò)誤;同一原子的能層越高,對(duì)應(yīng)能層電子的能量
31、越高,電子在離核更遠(yuǎn)的區(qū)域出現(xiàn)的機(jī)會(huì)越大,電子云將向更大的空間擴(kuò)展,原子軌道半徑會(huì)增大。 答案 D 9.下列關(guān)于硅原子的核外電子排布表示方法中,錯(cuò)誤的是( ) A.1s22s22p63s23p2 B.[Ne]3s23p2 解析 A、B兩項(xiàng)是電子排布式,C、D兩項(xiàng)是電子排布圖,其中C項(xiàng)違背了洪特規(guī)則,故錯(cuò)誤。 答案 C 10.(1)處于一定空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度分布可用________形象化描述。在基態(tài)14C原子中,核外存在________對(duì)自旋相反的電子。 (2)N的基態(tài)原子核外電子排布式為________;Cu的基態(tài)原子最外層有________個(gè)電子
32、。 (3)釩(23V)是我國(guó)的豐產(chǎn)元素,廣泛用于催化及鋼鐵工業(yè)。 釩在元素周期表中的位置為________________,其價(jià)層電子排布圖為________________。 (4)Na位于元素周期表第________周期第________族;S的基態(tài)原子核外有________個(gè)未成對(duì)電子;Si的基態(tài)原子核外電子排布式為________。 (5)Cu+基態(tài)核外電子排布式為________________。 (6)基態(tài)Fe原子有________個(gè)未成對(duì)電子,F(xiàn)e3+的電子排布式為________________。 (7)31Ga基態(tài)原子的核外電子排布式是______________
33、__。 (8)鋁原子核外電子云有________種不同的伸展方向,有________種不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子。 (9)基態(tài)Mn2+的核外電子排布式為________________。 (10)Se原子序數(shù)為________,其核外M層電子的排布式為________。 (11)可正確表示原子軌道的是________。 A.2s B.2d C.3pz D.3f 解析 (1)電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度分布通常用電子云來形象化描述。C的電子排布圖為 ,所以其基態(tài)原子中核外存在2對(duì)自旋狀態(tài)相反的電子。 (2)N元素的原子序數(shù)為7,基態(tài)原子的核外電子排布為1s22s22p3;Cu元素
34、位于第四周期ⅠB族,基態(tài)原子核外電子排布為1s22s22p63s23p63d104s1,最外層有1個(gè)電子。 (3)釩在元素周期表中的位置為第四周期ⅤB族,其價(jià)層電子排布式為3d34s2,根據(jù)洪特規(guī)則和泡利原理,價(jià)層電子排布圖為:。 (4)Na()元素位于元素周期表第三周期第ⅠA族;Si原子核外電子數(shù)為14,基態(tài)原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p2。 (5)Cu為29號(hào)元素,基態(tài)原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1,Cu+的基態(tài)核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d10。 (6)基態(tài)Fe原子核外電子排布為1s22s22p63s23p6
35、3d64s2,所以有4個(gè)未成對(duì)電子,失去2個(gè)4s電子、1個(gè)3d電子形成Fe3+,其電子排布式為1s22s22p63s23p63d5。 (8)鋁原子核外電子云有s、p,分別有1、3種伸展方向;其核外有13個(gè)電子,則有13種不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子。 (9)Mn的核外電子數(shù)為25,基態(tài)Mn2+的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5。 (10)Se位于第四周期,與S的原子序數(shù)相差18,故其原子序數(shù)為34;其核外M層有18個(gè)電子,故M層的電子排布式為3s23p63d10。 (11)L能層只有2s、2p能級(jí),M能層只有3s、3p、3d能級(jí),故選A、C。 答案 (1)電
36、子云 2 (2)1s22s22p3 1 (3)第四周期第ⅤB族 (4)三 ⅠA 2 1s22s22p63s23p2或[Ne]3s23p2 (5)1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10 (6)4 1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5 (7)1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1 (8)4 13 (9)1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5 (10)34 3s23p63d10 (11)AC 素養(yǎng)練 11.按要求填空。 (1)17Cl的電子排布式:__________________
37、_______________。 (2)17Cl的價(jià)電子排布式:__________________________________。 (3)17Cl-的電子式:__________________________________。 (4)17Cl的價(jià)電子排布圖:____________________________________。 (5)17Cl的原子結(jié)構(gòu)示意圖:____________________________________。 (6)第四周期中最外層只有1個(gè)電子的所有基態(tài)原子的簡(jiǎn)化電子排布式:______________________________________
38、_________________。 解析 解本題的關(guān)鍵是掌握(簡(jiǎn)化)電子排布式、價(jià)電子排布式、電子式、價(jià)電子排布圖、原子結(jié)構(gòu)示意圖的區(qū)別。(1)~(5)主要考查電子排布式、價(jià)電子排布式、電子式、價(jià)電子排布圖、原子結(jié)構(gòu)示意圖的區(qū)別。(6)第四周期最外層只有1個(gè)電子的基態(tài)原子的最外層電子排布式為4s1,此時(shí)3s、3p軌道應(yīng)已填滿,3d軌道可能全空、半充滿或全充滿,即其簡(jiǎn)化電子排布式為[Ar]4s1、[Ar]3d54s1、[Ar]3d104s1。 答案 (1)1s22s22p63s23p5 (2)3s23p5 (3) (5) (6)[Ar]4s1、[Ar]3d54s1、[Ar]3d1
39、04s1 12.A、B、C、D、E代表5種元素。請(qǐng)?zhí)羁眨? (1)A元素基態(tài)原子的最外層有3個(gè)未成對(duì)電子,次外層有2個(gè)電子,該原子的電子排布圖為________。 (2)B元素的負(fù)一價(jià)離子與C元素的正一價(jià)離子的電子排布式都與氬原子相同,B元素的符號(hào)為________,C的離子結(jié)構(gòu)示意圖為________。 (3)D元素的正三價(jià)離子的3d能級(jí)為半充滿,D的元素符號(hào)為________,其基態(tài)原子的電子排布式為________。 (4)E元素基態(tài)原子的M層全充滿,N層沒有成對(duì)電子,只有一個(gè)未成對(duì)電子,E的元素符號(hào)為________,其價(jià)電子排布圖為________。 解析 (1)根據(jù)A元素
40、基態(tài)原子的最外層有3個(gè)未成對(duì)電子,次外層有2個(gè)電子,可知該元素的基態(tài)原子有2個(gè)電子層,共有7個(gè)電子,是N元素,其電子排布圖為。(2)B元素的負(fù)一價(jià)離子與C元素的正一價(jià)離子的電子排布式與氬原子相同,即都有18個(gè)電子,則B元素為Cl,C元素為K,K+的結(jié)構(gòu)示意圖為。(3)D元素的正三價(jià)離子的3d能級(jí)為半充滿,即三價(jià)陽離子的構(gòu)型為3d5,則原子的價(jià)電子構(gòu)型為3d64s2,即為26號(hào)Fe元素,其基態(tài)電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2。(4)由E元素基態(tài)原子的M層全充滿,N層沒有成對(duì)電子,只有1個(gè)未成對(duì)電子,可知其價(jià)電子構(gòu)型為3d104s1,所以E為Cu元素,其價(jià)電子排布圖為。 答
41、案 (1) (2)Cl (3)Fe 1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2) (4)Cu 13.有A、B、C、D四種短周期主族元素,它們的原子序數(shù)依次增大,其中A元素原子核外僅有一個(gè)非空原子軌道,也是宇宙中最豐富的元素;B元素原子核外p電子數(shù)比s電子數(shù)少1;C為金屬元素且原子核外p電子數(shù)和s電子數(shù)相等;D元素的原子核外所有p軌道為全充滿或半充滿狀態(tài)。 (1)寫出四種元素的元素符號(hào):A________,B________,C________,D________。 (2)寫出C、D兩種元素基態(tài)原子的核外電子排布圖: C_______________
42、________________________________________。 D_______________________________________________________。 (3)寫出B、C兩種元素的單質(zhì)在一定條件下反應(yīng)的化學(xué)方程式:_______________________________________________________。 (4)B元素的單質(zhì)的電子式為________,其簡(jiǎn)單氫化物的電子式為________。 解析 A是宇宙中最豐富的元素,且原子核外僅有一個(gè)非空原子軌道,則A為氫;B元素原子的核外電子排布式為1s22s22p3,則B為氮;
43、C元素原子的核外電子排布式為1s22s22p63s2,則C為鎂;D元素原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p3,則D為磷。 答案 (1)H N Mg P (3)N2+3MgMg3N2 14.按照下列元素基態(tài)原子的電子排布特征回答問題。 A元素的原子中只有一個(gè)能層且只含1個(gè)電子;B元素的原子3p軌道上得到1個(gè)電子后不能再容納外來電子;C元素的原子2p軌道上有1個(gè)電子的自旋方向與其他電子的自旋方向相反;D元素的原子第三能層上有8個(gè)電子,第四能層上只有1個(gè)電子;E元素的原子最外層電子排布式為3s23p6;F為金屬元素且原子核外p電子數(shù)和s電子數(shù)相等。 (1)寫出由A、B
44、、C、D中的三種元素組成的化合物的化學(xué)式:_______________________________________________________ _______________________________________________________(至少寫出5個(gè))。 (2)寫出F元素基態(tài)原子的電子排布圖:_______________________________________________________ _______________________________________________________。 (3)寫出用上述元素組成的物質(zhì)制得A的單質(zhì)的
45、化學(xué)方程式:_______________________________________________________、 _______________________________________________________(至少寫出2個(gè))。 (4)檢驗(yàn)?zāi)橙芤褐惺欠窈蠨+,可通過________反應(yīng)來實(shí)現(xiàn);檢驗(yàn)?zāi)橙芤褐惺欠窈蠦-,通常所用的試劑是________和________。 (5)寫出E的元素符號(hào):________,要證明太陽上是否含有E元素,可采用的方法是______________________________________________________
46、_。 解析 A元素的原子中只有一個(gè)能層且只含1個(gè)電子,A是H;B元素的原子3p軌道上得到1個(gè)電子后不能再容納外來電子,則3p軌道上原有5個(gè)電子,B是Cl;C元素的原子2p軌道上有1個(gè)電子的自旋方向與其他電子的自旋方向相反,說明該原子的2p軌道上有4個(gè)電子,C是O;D元素的原子第三能層上有8個(gè)電子,第四能層上只有1個(gè)電子,則D是K;E元素原子的最外層電子排布式為3s23p6,E是Ar;F為金屬元素且原子核外p電子數(shù)和s電子數(shù)相等,則F元素原子的核外電子排布式為1s22s22p63s2,F(xiàn)為Mg。 答案 (1)KOH、KClO、KClO3、KClO4、HClO、HClO3、HClO4(其他合理答案均可) (3)2H2O2H2↑+O2↑ 2K+2H2O===2KOH+H2↑ (4)焰色 AgNO3溶液 稀硝酸 (5)Ar 對(duì)太陽光進(jìn)行光譜分析
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