《2018-2019版高中化學(xué) 專題2 原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì) 第一單元 原子核外電子的運(yùn)動 第2課時(shí)學(xué)案 蘇教版選修3.docx》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019版高中化學(xué) 專題2 原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì) 第一單元 原子核外電子的運(yùn)動 第2課時(shí)學(xué)案 蘇教版選修3.docx（11頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
第一單元 原子核外電子的運(yùn)動
第2課時(shí) 原子核外電子的排布
[學(xué)習(xí)目標(biāo)定位] 1.熟知原子核外電子排布的“兩原理一規(guī)則”。2.知道原子核外電子排布的軌道能量順序，會正確書寫原子核外電子排布式和軌道表示式。
一、核外電子的排布原理
1．能量最低原理
(1)能量最低原理
基態(tài)原子的核外電子在各個(gè)原子軌道上的排布方式應(yīng)使整個(gè)原子體系的能量最低。
(2)基態(tài)原子的核外電子在原子軌道上的排列順序：
隨著原子核電荷數(shù)的遞增，絕大多數(shù)元素的原子核外電子排布遵循下列順序：
①電子所排的能級順序：1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f、5d、6p、7s……，這是從實(shí)驗(yàn)得到的規(guī)律，適用于大多數(shù)基態(tài)原子的核外電子排布。
②由上圖可知，各軌道的能量高低順序，可由下列公式得出：ns<(n－2)f<(n－1)d
E(4f)>E(4s)>E(3d)
B．E(3d)>E(4s)>E(3p)>E(3s)
C．E(4s)E(4s)>E(4f)>E(3d)
答案 B
解析 原子核外電子排布的軌道能量順序?yàn)?s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p……可選出答案。
例2 判斷下列說法正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“”)
(1)N：1s22s22p2p違背了洪特規(guī)則( )
(2)Ca：1s22s22p63s23p63d2違背了能量最低原理( )
(3)Ar：1s22s22p63s23p44s2違背了泡利不相容原理( )
(4)Si：1s22s22p63s33p1違背了泡利不相容原理( )
答案 (1)√ (2)√ (3) (4)√
二、原子核外電子排布的表示方法
1．電子排布式
(1)用數(shù)字在能級符號右上角標(biāo)明該能級上排布的電子數(shù)，這就是電子排布式。寫出下列基態(tài)原子的電子排布式：
①16S：1s22s22p63s23p4；
②20Ca：1s22s22p63s23p64s2；
③26Fe：1s22s22p63s23p63d64s2；
④29Cu：1s22s22p63s23p63d104s1。
(2)為了避免電子排布式書寫過于繁瑣，把內(nèi)層電子達(dá)到稀有氣體結(jié)構(gòu)的部分寫成“原子實(shí)”，以相應(yīng)稀有氣體的元素符號外加方括號表示，得到簡化的電子排布式。上述四種原子的簡化電子排布式為
①[Ne]3s23p4；②[Ar]4s2；③[Ar]3d64s2；④[Ar]3d104s1。
(3)在簡化的電子排布式中，省去相應(yīng)的稀有氣體的元素符號后剩下的部分稱為外圍電子排布式。上述四種原子的外圍電子排布式為①3s23p4；②4s2；③3d64s2；④3d104s1。
2．軌道表示式
(1)將每一個(gè)原子軌道用一個(gè)方框表示，在方框內(nèi)標(biāo)明基態(tài)原子核外電子分布的式子稱為軌道表示式。以鋁原子為例，軌道表示式中各符號、數(shù)字的意義為
(2)寫出下列基態(tài)原子的軌道表示式：
①O：；
②Na：。
(3)在軌道表示式中也可以用圓圈表示一個(gè)原子軌道，如Na：或?qū)懗蒣Ne]。
3．原子結(jié)構(gòu)示意圖
(1)原子結(jié)構(gòu)示意(簡)圖：圓圈內(nèi)數(shù)字表示質(zhì)子數(shù)，弧線表示電子層，弧線內(nèi)數(shù)字表示該電子層中的電子數(shù)。
(2)寫出下列原子或離子的結(jié)構(gòu)示意圖：
①K：；②Fe：；
③Mg2＋：；④Cl－：。
1.電子排布式和軌道表示式反映的是基態(tài)原子即處于最低能量狀態(tài)的原子的電子排布情況，它們相互關(guān)聯(lián)，可以非常方便地相互轉(zhuǎn)換。
2．雖然電子排布是遵循構(gòu)造原理的，但書寫電子排布式時(shí)應(yīng)按照電子層的順序書寫。如鐵原子的電子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2，而不寫作1s22s22p63s23p64s23d6。
3．主族元素的最外層電子就是外圍電子。過渡元素的外圍電子一般包括最外層的s電子和次外層的d電子，有的還包括倒數(shù)第三層的f電子。
4．簡單離子是原子得失一定數(shù)目電子后的產(chǎn)物。在表達(dá)陰、陽離子的核外電子排布情況時(shí)，務(wù)必注意離子與原子之間的電子數(shù)目的關(guān)系。
5．(1)電子排布式的書寫：
①元素符號；②軌道符號；③軌道順序按電子層由里到外和s、p、d、f的順序；④電子個(gè)數(shù)(右上角標(biāo)出)。注意電子排布式與外圍電子排布式的區(qū)別。
(2)軌道表示式的書寫格式：
①元素符號；②軌道框(一個(gè)軌道一個(gè)框，能量相同的軌道連在一起)；③電子自旋狀態(tài)(用“↑”“↓”表示)；④軌道符號。p、d等如有空軌道也要畫出。
例3 下列表示式錯(cuò)誤的是( )
A．Mg2＋的軌道表示式：
B．Na＋的結(jié)構(gòu)示意圖：
C．24Cr的外圍電子排布式：3d54s1
D．C的電子排布式：1s22s12p3
答案 D
解析 Mg2＋含有10個(gè)核外電子，電子排布式為1s22s22p6，軌道表示式為故A正確；鈉離子核內(nèi)有11個(gè)質(zhì)子，核外有2個(gè)電子層，第一層上有2個(gè)電子、第二層上有8個(gè)電子，其結(jié)構(gòu)示意圖為，故B正確；原子序數(shù)為24，說明原子核外電子數(shù)為24，根據(jù)構(gòu)造原理、洪特規(guī)則特例得到電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1，外圍電子排布式為3d54s1，故C正確；D項(xiàng)違反能量最低原理，所以C的電子排布式為1s22s22p2，錯(cuò)誤。
例4 根據(jù)錳原子的核外電子排布，回答下列問題。
(1)寫出基態(tài)Mn2＋電子排布式_______________________________________________。
(2)畫出錳原子的價(jià)層電子的軌道表示式：_________________________________。
(3)在錳原子的核外電子中，有________種運(yùn)動狀態(tài)不同的電子；共有________對成對電子；有________個(gè)成單電子；最高化合價(jià)為________價(jià)。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d5
(2) (3)25 10 5?。?
易錯(cuò)警示
(1)電子排布式的書寫順序與核外電子進(jìn)入軌道的順序不同。電子排布式的書寫順序按電子層由里到外和s、p、d、f的順序，而核外電子進(jìn)入軌道的順序按照基態(tài)原子在原子軌道上的排布順序。
(2)基態(tài)原子失電子時(shí)，由外層向里層，同層則按能級由高到低順序失電子。如Cr([Ar]3d54s1)→Cr3＋([Ar]3d3)
1．以下表示氦原子結(jié)構(gòu)的化學(xué)用語中，對電子運(yùn)動狀態(tài)描述最詳盡的是( )
A．He B.
C．1s2 D.
答案 D
解析 A項(xiàng)只能表示最外層電子數(shù)；B項(xiàng)只表示核外的電子分層排布情況；C項(xiàng)具體到各能層的電子數(shù)；而D項(xiàng)包含了能層數(shù)、原子軌道以及電子的自旋方向，故該項(xiàng)正確。
2．描述硅原子核外電子運(yùn)動說法錯(cuò)誤的是( )
A．有4種不同的伸展方向
B．有14種不同運(yùn)動狀態(tài)的電子
C．有5種不同能量的電子
D．有5種不同的運(yùn)動區(qū)域
答案 D
解析 硅原子為14號元素，電子排布式為1s22s22p63s23p2，共2種軌道，s軌道為球形，只有1種伸展方向，p軌道有3種伸展方向，則有4種不同的伸展方向，故A正確；硅原子為14號元素，則核外有14種不同運(yùn)動狀態(tài)的電子，故B正確；硅原子電子排布式為1s22s22p63s23p2，所以有5種不同能量的電子，故C正確；硅原子核外有3個(gè)電子層，所以有3種不同的運(yùn)動區(qū)域，故D錯(cuò)誤。
3．以下電子排布式表示基態(tài)原子電子排布的是( )
A．1s22s22p63s13p3
B．1s22s22p63s23p63d104s14p1
C．1s22s22p63s23p63d24s1
D．1s22s22p63s23p63d104s24p1
答案 D
解析 基態(tài)核外電子排布應(yīng)該是1s22s22p63s23p2，A錯(cuò)誤；基態(tài)核外電子排布應(yīng)該是1s22s22p63s23p63d104s2，B錯(cuò)誤；基態(tài)核外電子排布應(yīng)該是1s22s22p63s23p63d14s2，C錯(cuò)誤； 1s22s22p63s23p63d104s24p1符合原子核外電子排布規(guī)律，D正確。
4．(2018深州中學(xué)期中)下列關(guān)于鈉元素的幾種表達(dá)式錯(cuò)誤的是( )
A．Na＋的軌道表示式：
B．Na＋的結(jié)構(gòu)示意圖：
C．Na的電子排布式：1s22s22p63s1
D．Na的簡化電子排布式：[Na]3s1
答案 D
解析 Na的簡化電子排布式為[Ne]3s1。即上一周期的稀有氣體(元素符號)＋該原子的價(jià)電子排布。
5．已知元素X的原子最外層電子排布為nsn－1npn＋2，則X元素的原子序數(shù)為( )
A．9B．10C．17D．18
答案 C
解析 n－1＝2，則n＝3，即最外層電子排布為3s23p5，為氯元素。
6．回答下列問題
(1)如果在3p軌道上有3個(gè)電子，則它們應(yīng)排布為(軌道表示式)________，而不能排布為
因?yàn)檫@違背了____________________，也不能排布成因?yàn)檫@違背了__________________。如果3p軌道上有4個(gè)電子，有人認(rèn)為可以排布為
你認(rèn)為是否正確，說明理由_______________________________
________________________________________________________________________。
(2)①氮原子價(jià)層電子的軌道表達(dá)式(電子排布圖)為________________。
②Co基態(tài)原子核外電子排布式為__________。
③Fe3＋基態(tài)核外電子排布式為__________。
答案 (1) 泡利不相容原理和洪特規(guī)則 洪特規(guī)則 不正確，因?yàn)橹挥?個(gè)3p軌道
(2)① ②1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2
③1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5
解析 (1)若3p軌道上有3個(gè)電子，則它們應(yīng)排布為不能排布為因?yàn)檫@違背了泡利不相容原理(一個(gè)軌道最多只能容納2個(gè)電子)和洪特規(guī)則(當(dāng)電子排布在能量相同的各個(gè)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，且自旋狀態(tài)相同)；若3p能級上有4個(gè)電子，則應(yīng)排布成
(2)①氮是7號元素，其價(jià)層電子的軌道表達(dá)式為②Co的原子序數(shù)為27，其基態(tài)原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2。③Fe3＋基態(tài)核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5。
[對點(diǎn)訓(xùn)練]
題組一 原子核外電子排布規(guī)律的理解與應(yīng)用
1．(2018樂山沫若中學(xué)月考)下列有關(guān)多電子原子的敘述中正確的是( )
A．在一個(gè)多電子原子中，不可能有兩個(gè)運(yùn)動狀態(tài)完全相同的電子
B．在一個(gè)多電子原子中，不可能有兩個(gè)能量相同的電子
C．在一個(gè)多電子原子中，N層上的電子能量肯定比M層上的電子能量高
D．某個(gè)多電子原子的3p軌道上僅有兩個(gè)電子，它們的自旋狀態(tài)必然相反
答案 A
解析 根據(jù)原子軌道理論，能量相同的電子排在相同的軌道， B錯(cuò)誤；由原子核外電子排布的軌道能量順序得：3d軌道上電子的能量比4s軌道上的要高， C錯(cuò)誤；在不同的3p軌道上，能量相同，電子在排布時(shí)總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道，而且自旋方向相同， D錯(cuò)誤。
2．以下是一些原子的2p軌道和3d軌道中電子排布的情況，其中違反了洪特規(guī)則的是( )
A．①B．①③C．②④⑤D．③④⑤
答案 C
解析 ①同一軌道自旋方向相同，違反泡利不相容原理；②不同軌道的單電子自旋方向不同，違反了洪特規(guī)則；③符合洪特規(guī)則；④應(yīng)優(yōu)先占據(jù)不同的軌道，每個(gè)軌道有1個(gè)電子，違反了洪特規(guī)則；⑤不同軌道的單電子自旋方向不同，違反了洪特規(guī)則；⑥符合洪特規(guī)則。其中違反了洪特規(guī)則的是②④⑤，故選C。
3．(2018扶余市第一中學(xué)期末)下列電子排布式中，不遵守能量最低原理的是( )
A．1s22s22p5
B．1s22s22p43s2
C．1s22s22p63s23p63d54s2
D．1s22s22p63s23p63d34s2
答案 B
解析 B項(xiàng)中原子核外電子沒有填充到2p軌道，而填充到能量更高的3s軌道上，違背了能量最低原理。
4．下列說法錯(cuò)誤的是( )
A．ns電子的能量可能低于(n－1)p電子的能量
B．6C的電子排布式1s22s22p違反了洪特規(guī)則
C．電子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3違反了能量最低原理
D．電子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10違反了泡利不相容原理
答案 A
解析 根據(jù)軌道能量順序可知，ns電子的能量一定高于(n－1)p電子的能量，A錯(cuò)誤；根據(jù)洪特規(guī)則知，2p能級上的兩個(gè)電子應(yīng)排在兩個(gè)不同軌道上，B正確；根據(jù)能量最低原理知，電子先排能量低的軌道，后排能量高的軌道，故應(yīng)先排4s軌道，即電子排布式應(yīng)為1s22s22p63s23p63d14s2，C正確；根據(jù)泡利不相容原理知，3p能級最多容納6個(gè)電子，D正確。
5．某元素原子3d軌道上有5個(gè)電子，則該原子最外層電子排布可能是( )
A．4s1 B．4s24p1
C．4s24p3 D．3s23p63d5
答案 A
解析 最外層電子排布為4s24p1的元素為Ga,3d軌道上有10個(gè)電子，B錯(cuò)誤；最外層電子排布為4s24p3的元素為As,3d軌道上有10個(gè)電子，C錯(cuò)誤；4s能級能量小于3d，某元素原子3d軌道上有5個(gè)電子，則4s能級上肯定有電子，D錯(cuò)誤。
題組二 原子核外電子排布的表示方法
6．下列各原子或離子的電子排布式錯(cuò)誤的是( )
A．Na＋ 1s22s22p6 B．F－ 1s22s22p6
C．N3＋ 1s22s22p6 D．O2－ 1s22s22p6
答案 C
解析 本題的關(guān)鍵是判斷所給的電子數(shù)與元素符號是否相符。Na＋、F－、O2－都含有10個(gè)電子，A、B、D均正確；N3＋含有4個(gè)電子，故C項(xiàng)錯(cuò)誤。
7．下面是一些原子的2p軌道和3d軌道中電子排布的情況，其中正確的是( )
答案 D
解析 A項(xiàng)，同一軌道自旋方向相同，違反泡利不相容原理，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，2p軌道有3個(gè)電子，應(yīng)分占3個(gè)不同的軌道，不符合洪特規(guī)則，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，不同軌道的單電子自旋方向不同，違反了洪特規(guī)則，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，符合洪特規(guī)則、泡利不相容原理，正確。
8．下列離子中外層d軌道達(dá)半充滿狀態(tài)的是( )
A．Cr3＋B．Cu＋C．Co3＋D．Fe3＋
答案 D
解析 Cr3＋的外圍電子排布式為3d3，d軌道不是半充滿狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；Cu＋的外圍電子排布式為3d10，d軌道處于全充滿狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；Co3＋的外圍電子排布式為3d6，d軌道不是半充滿狀態(tài)，故C錯(cuò)誤；Fe3＋的外圍電子排布式為3d5，d軌道達(dá)半充滿狀態(tài)，故D正確。
題組三 由原子核外電子排布確定元素
9．某元素的3p軌道上有兩個(gè)未成對電子，因此其( )
A．第三電子層上有4個(gè)電子
B．最高正價(jià)為＋2
C．最高正價(jià)為＋4
D．第二電子層沒有未成對電子
答案 D
解析 由于3p軌道上有兩個(gè)未成對電子，所以該原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p2或者1s22s22p63s23p4。
10．若某元素原子處于能量最低狀態(tài)時(shí)，外圍電子排布式為4d15s2，則下列說法正確的是( )
A．該元素原子處于能量最低狀態(tài)時(shí)，原子中共有3個(gè)未成對電子
B．該元素原子核外共有5個(gè)電子層
C．該元素原子的N層共有8個(gè)電子
D．該元素原子最外層有3個(gè)電子
答案 B
解析 該元素基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2，該元素原子處于能量最低狀態(tài)時(shí)，原子中只有4d1中的一個(gè)未成對電子，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由核外電子排布式可知該元素原子有5個(gè)電子層，N層共有9個(gè)電子，最外層有2個(gè)電子，C、D項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確。
11．某主族元素的原子，M層上有一個(gè)半充滿的原子軌道，這種原子的質(zhì)子數(shù)( )
A．只能是7 B．只能是15
C．是11或15 D．是11或13
答案 C
解析 主族元素的M電子層中d軌道上的電子為全充滿或全空狀態(tài)，故滿足題中條件的M電子層中的電子排布為3s1或3s23p3，原子核外電子總數(shù)分別為11或15，故C項(xiàng)正確。
12．下列各組表述中，兩個(gè)微粒一定不屬于同種元素原子的是( )
A．3p軌道有一個(gè)空軌道的基態(tài)原子和核外電子排布為1s22s22p63s23p2的原子
B．M層全充滿而N層為4s2的原子和核外電子排布為1s22s22p63s23p63d64s2的原子
C．最外層電子數(shù)是核外電子總數(shù)的的原子和外圍電子排布為4s24p5的原子
D．2p軌道有一個(gè)未成對電子的基態(tài)原子和外圍電子排布為2s22p5的原子
答案 B
解析 3p軌道有一個(gè)空軌道，說明3p上有2個(gè)電子，外圍電子排布為3s23p2，兩微粒相同，A選項(xiàng)不符合題意；M層全充滿而N層為4s2，M層上有d軌道，即：3s23p63d10，是鋅元素，外圍電子排布為3d64s2的元素是鐵元素，B選項(xiàng)符合題意；外圍電子排布為4s24p5，則3d上已排滿10個(gè)電子，核外電子排布為1s22s22p63s23p63d104s24p5，最外層電子數(shù)是核外電子總數(shù)的的原子，可按下述方法討論：若最外層電子數(shù)為1，核外電子總數(shù)為5不可能，最外層電子數(shù)為2，核外電子總數(shù)為10不可能，只有最外層電子數(shù)為7，核外電子總數(shù)為35時(shí)合理，其電子排布也是1s22s22p63s23p63d104s24p5，二者是同種元素的原子，C選項(xiàng)不符合題意；2p軌道有一個(gè)未成對電子，可以是2p1，也可以是2p5，因此二者不一定屬于同種元素的原子，D項(xiàng)不符合題意。
[綜合強(qiáng)化]
13．下列原子或離子的電子排布式或軌道表示式正確的是________________，違反洪特規(guī)則的是__________，違反泡利不相容原理的是____________。
①Ca2＋：1s22s22p63s23p6
②F－：1s22s23p6
④Cr：1s22s22p63s23p63d44s2
⑤Fe：1s22s22p63s23p63d64s2
⑥Mg2＋：1s22s22p6
答案?、佗茛蕖、邰堋、?
14．五種元素原子的電子層結(jié)構(gòu)如下：
A．1s22s22p63s23p63d54s2；
B．1s22s22p63s2；
C．1s22s22p6；
D．1s22s22p63s23p2；
E．[Ar]4s1。
請回答：
(1)________元素是稀有氣體。含未成對電子數(shù)最多的元素是__________。
(2)A的元素符號是______________，其核外電子共有________種運(yùn)動狀態(tài)。
(3)D元素原子核外電子軌道表示式是____________________________________。
答案 (1)C(Ne) A(Mn) (2)Mn 25
解析 由原子的電子排布式可知A～E元素分別為Mn、Mg、Ne、Si、K，其中A、D、E元素的原子軌道中排布有未成對電子，其未成對電子的軌道表示式分別為
故A中含未成對電子數(shù)最多。任何多電子原子中不會存在兩個(gè)運(yùn)動狀態(tài)完全相同的電子，即A中共有25種運(yùn)動狀態(tài)不同的電子。
15．A、B、C、D、E代表5種元素。請?zhí)羁眨?
(1)A元素基態(tài)原子的最外層有3個(gè)未成對電子，次外層有2個(gè)電子，其外圍電子的軌道表示式為____________。
(2)B元素的負(fù)一價(jià)離子和C元素的正一價(jià)離子的電子層結(jié)構(gòu)都與氬相同，B元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖為______，C的元素符號為________。
(3)D元素的正三價(jià)離子的3d軌道為半充滿，D的元素符號為____________，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層沒有成對電子，只有一個(gè)未成對電子，E的元素符號為________，其基態(tài)原子的電子排布式為__________。
答案 (2) K
(3)Fe 1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2
(4)Cu 1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1
解析 本題考查由電子排布推斷元素符號，解決這類題一般先推出電子排布式，求出核電荷數(shù)。
(1)A元素基態(tài)原子的軌道表示式由題意可寫成：
(2)B－、C＋的電子層結(jié)構(gòu)都與Ar相同，即核外都有18個(gè)電子，則B為17號元素Cl，C為19號元素K。
(3)D元素原子失去2個(gè)4s電子和1個(gè)3d電子后變成＋3價(jià)離子，其原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2即26號元素鐵。
(4)根據(jù)題意要求，首先寫出電子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1，該元素為29號元素Cu。
2018-2019版高中化學(xué) 專題2 原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì) 第一單元 原子核外電子的運(yùn)動 第2課時(shí)學(xué)案 蘇教版選修3.docx
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