《2018-2019版高中化學(xué) 第1章 原子結(jié)構(gòu) 第2節(jié) 原子結(jié)構(gòu)與元素周期表 第1課時(shí)學(xué)案 魯科版選修3.doc》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2018-2019版高中化學(xué) 第1章 原子結(jié)構(gòu) 第2節(jié) 原子結(jié)構(gòu)與元素周期表 第1課時(shí)學(xué)案 魯科版選修3.doc(13頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
第1課時(shí) 基態(tài)原子的核外電子排布
[學(xué)習(xí)目標(biāo)定位] 1.了解基態(tài)原子的核外電子在原子軌道上的排布順序。2.掌握基態(tài)原子的核外電子排布規(guī)律,會(huì)書(shū)寫(xiě)1~36號(hào)元素原子的核外電子排布式和軌道表示式。3.學(xué)會(huì)利用電子排布式、軌道表示式正確表示核外電子排布。
一、基態(tài)原子的核外電子排布原則
1.能量最低原則
(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如圖所示順序。
電子所排的能級(jí)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.泡利不相容原理
泡利不相容原理的內(nèi)容:一個(gè)原子軌道中最多只能容納兩個(gè)電子,而且這兩個(gè)電子的自旋方向必須相反(用“↓”“↑”表示)。例如,基態(tài)氦原子的軌道表示式為。
根據(jù)泡利不相容原理,可以獲得以下幾個(gè)重要結(jié)論:
(1)每一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子只能有一個(gè)。
(2)由于每一個(gè)原子軌道包括兩種運(yùn)動(dòng)狀態(tài),所以每一個(gè)原子軌道最多只能容納兩個(gè)自旋方向相反的電子。
(3)因?yàn)閟,p,d,f能級(jí)的原子軌道數(shù)分別為1,3,5,7個(gè),所以s,p,d,f各原子軌道分別最多能容納2,6,10,14個(gè)電子。
(4)每個(gè)電子層中原子軌道的總數(shù)為n2個(gè),因此,每個(gè)電子層最多能容納2n2個(gè)電子。
3.洪特規(guī)則
(1)對(duì)于基態(tài)原子,電子在能量相同的軌道上排布時(shí),應(yīng)盡可能分占不同的軌道并且自旋方向相同。這就是洪特規(guī)則。如碳原子的軌道表示式不是,而是。
(2)能量相同的原子軌道在全充滿(如p6和d10)、半充滿(如p3和d5)和全空(如p0和d0)狀態(tài)時(shí),體系的能量較低,原子較穩(wěn)定。這稱(chēng)為洪特規(guī)則特例。如下列基態(tài)原子的電子排布式的書(shū)寫(xiě):
錯(cuò)誤 正確
鉻原子 1s22s22p63s23p63d44s2 1s22s22p63s23p63d54s1
銅原子 1s22s22p63s23p63d94s2 1s22s22p63s23p63d104s1
原子核外電子排布要遵循三個(gè)原則
(1)能量最低原則:電子在原子軌道上的排布要盡可能地使原子的能量最低。
(2)泡利不相容原理:每個(gè)原子軌道中最多只能容納兩個(gè)電子且這兩個(gè)電子的自旋方向必須相反(同一原子中不可能有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全相同的電子)。
(3)洪特規(guī)則:當(dāng)電子排布在相同能量的不同軌道時(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。
提醒 基態(tài)原子核外電子排布必須同時(shí)遵循核外電子排布三原則。
例1 “各能級(jí)最多容納的電子數(shù)是該能級(jí)原子軌道數(shù)的兩倍”,支撐這一結(jié)論的理論是( )
A.構(gòu)造原理 B.泡利不相容原理
C.洪特規(guī)則 D.能量最低原理
答案 B
解析 根據(jù)泡利不相容原理,每個(gè)原子軌道中最多能容納2個(gè)自旋狀態(tài)相反的電子,所以每個(gè)能級(jí)最多能容納的電子數(shù)是該能級(jí)原子軌道數(shù)的2倍,選項(xiàng)B符合題意。
例2 若以E(nl)表示某能級(jí)的能量,以下各式中正確的是( )
A.E(5s)>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 根據(jù)構(gòu)造原理,各能級(jí)能量的大小順序由低到高為1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s……,A項(xiàng)和D項(xiàng)正確順序?yàn)镋(4f)>E(5s)>E(3d)>E(4s);對(duì)于不同能層的相同能級(jí),能層序數(shù)越大,能量越高,所以C項(xiàng)錯(cuò)誤。
例3 在能量相同的d軌道中電子排布成,而不排布成,最直接的依據(jù)是( )
A.能量最低原則 B.泡利不相容原理
C.原子軌道能級(jí)圖 D.洪特規(guī)則
答案 D
解析 洪特規(guī)則是指當(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。
易錯(cuò)警示
書(shū)寫(xiě)基態(tài)原子的軌道表示式時(shí),要兼顧三條原則,不能顧此失彼,防止出現(xiàn)以下錯(cuò)誤:
①違反泡利不相容原理:;
②違反洪特規(guī)則:或;
③違反能量最低原則:。
二、原子核外電子排布的表示方法
1.電子排布式
(1)價(jià)電子
①定義:與元素的化學(xué)性質(zhì)密切相關(guān)的外層軌道上的電子,稱(chēng)為價(jià)電子。
②規(guī)律:主族元素價(jià)電子數(shù)等于主族族序數(shù)。
(2)按要求填表:
電子排布式
價(jià)電子排布式
S
1s22s22p63s23p4
3s23p4
Ca
1s22s22p63s23p64s2
4s2
Fe
1s22s22p63s23p63d64s2
3d64s2
Cu
1s22s22p63s23p63d104s1
3d104s1
Ge
1s22s22p63s23p63d104s24p2
4s24p2
2.軌道表示式
(1)用一個(gè)小圓圈(或方框)表示一個(gè)原子軌道,在圓圈(或方框)內(nèi)用箭頭“↑”或“↓”標(biāo)明原子核外電子排布的式子稱(chēng)為軌道表示式。
以鋁原子為例,軌道表示式中各符號(hào)、數(shù)字的意義為
(2)寫(xiě)出下列原子的軌道表示式:
①O:;
②Na:。
(3)在軌道表示式中也可以用方框表示一個(gè)原子軌道,如Na:。
3.原子結(jié)構(gòu)示意圖
(1)原子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)(示意)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(xiě)出下列原子或離子的結(jié)構(gòu)示意圖:
①K:;②Fe:;
③Mg2+:;④Cl-:。
(1)主族元素原子的最外層電子稱(chēng)為價(jià)電子。過(guò)渡元素原子的價(jià)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。
(2)電子排布式書(shū)寫(xiě)注意問(wèn)題
①雖然電子排布是遵循能量最低原則的,但書(shū)寫(xiě)電子排布式時(shí)應(yīng)按照電子層的順序書(shū)寫(xiě)。如鐵原子的電子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2,而不寫(xiě)作1s22s22p63s23p64s23d6。
②簡(jiǎn)化電子排布式
為避免電子排布式書(shū)寫(xiě)繁瑣,可把內(nèi)層電子排布達(dá)到稀有氣體結(jié)構(gòu)的部分用相應(yīng)稀有氣體的元素符號(hào)外加“[ ]”表示。如S:[Ne]3s23p4,Ca:[Ar]4s2,F(xiàn)e:[Ar]3d64s2,Ge:[Ar]3d104s24p2。
③離子的電子排布式
原子轉(zhuǎn)化為離子有兩種情況:一是由原子失去電子轉(zhuǎn)化為陽(yáng)離子,失電子的順序與電子填入的順序有所不同,失電子時(shí),首先失去的是最外電子層上的電子,同層則按能級(jí)由高到低失電子;二是由原子得到電子轉(zhuǎn)化為陰離子,得到的電子填入原子軌道的順序與基態(tài)原子電子的排布順序相同。
④特殊原子的電子排布式
有少數(shù)元素的基態(tài)原子的電子排布對(duì)于構(gòu)造原理有1個(gè)電子的偏差。因?yàn)槟芰肯嗤脑榆壍涝谌錆M(如p6和d10)、半充滿(如p3和d5)和全空(如p0和d0)狀態(tài)時(shí),體系的能量較低,原子較穩(wěn)定。
提醒 元素原子的價(jià)電子排布式不一定是最外層的電子排布式,主族元素的價(jià)電子排布式是最外層電子排布式,過(guò)渡元素的最外層是價(jià)電子,但有的內(nèi)層電子也是價(jià)電子,如Fe原子價(jià)電子排布式為3d64s2。
例4 下列有關(guān)核外電子排布式或軌道表示式不正確的是( )
A.24Cr的電子排布式:1s22s22p63s23p63d54s1
B.K的簡(jiǎn)化電子排布式:[Ar]4s1
C.N原子的軌道表示式:
D.S原子的軌道表示式:
答案 D
解析 S原子的軌道表示式違反了洪特規(guī)則,正確的應(yīng)是。
例5 按要求寫(xiě)出電子排布式、原子結(jié)構(gòu)示意圖或軌道表示式。
(1)基態(tài)Cu+的電子排布式:______________________________________________________。
(2)基態(tài)P原子的價(jià)電子排布式:___________________________________________________。
(3)17Cl的軌道表示式:________________________________________________________。
(4)第4周期中最外層僅有1個(gè)電子的所有基態(tài)原子的電子排布式:____________________。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10)
(2)3s23p3
(3)
(4)[Ar]4s1、[Ar]3d54s1、[Ar]3d104s1
解析 (1)基態(tài)Cu原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1,失去1個(gè)電子所得Cu+的電子排布式為1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10。(2)P原子最外層為第三層,且有5個(gè)電子,所以其價(jià)電子排布式為3s23p3。 (3)Cl的電子排布式為1s22s22p63s23p5,軌道表示式為。
(4)第4周期最外層只有1個(gè)電子的最外層電子排布式為4s1,此時(shí)3s、3p應(yīng)已填滿,3d軌道可能全空、半充滿或全充滿,即其電子排布式為[Ar]4s1、[Ar]3d54s1、[Ar]3d104s1。
易錯(cuò)警示
(1)電子排布式的書(shū)寫(xiě)順序與核外電子進(jìn)入軌道的順序不同。電子排布式的書(shū)寫(xiě)順序按電子層由里到外和s、p、d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(jí)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(yǔ)中,對(duì)電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)描述最詳盡的是( )
A. 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)、能級(jí)數(shù)以及軌道內(nèi)電子的自旋方向,故該項(xiàng)正確。
2.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。
3.下列微粒的核外電子的表示方法中正確的是( )
A.碳原子的軌道表示式:
B.磷原子價(jià)電子軌道表示式:
C.鉻原子的價(jià)電子排布式:3d44s2
D.Fe2+的電子排布式:1s22s22p63s23p63d44s2
答案 A
解析 A項(xiàng)表示C原子的軌道表示式,正確;B項(xiàng)不符合洪特規(guī)則;C項(xiàng)不符合洪特規(guī)則特例,應(yīng)為3d54s1;D項(xiàng)Fe2+應(yīng)為Fe原子失去4s上的兩個(gè)電子,而不是失去3d上的兩個(gè)電子,應(yīng)為1s22s22p63s23p63d6。
4.已知元素X的原子最外層電子排布式為nsn-1npn+2,則X元素的原子序數(shù)為( )
A.9 B.10 C.17 D.18
答案 C
解析 n-1=2,則n=3,即最外層電子排布式為3s23p5,為氯元素。
5.下列軌道表示式所表示的元素原子中,能量處于最低狀態(tài)的是( )
答案 C
解析 要使各原子能量處于最低狀態(tài)(即基態(tài)),核外電子必須遵循三大原則進(jìn)行排布。A項(xiàng)中2s軌道沒(méi)有排滿電子就排在了2p軌道上,顯然能量不是最低的;B項(xiàng)中2p軌道上的電子排布不符合洪特規(guī)則,三個(gè)電子各占一個(gè)p軌道且自旋狀態(tài)相同時(shí),能量最低;C項(xiàng)中2p3為半充滿狀態(tài),能量最低;D項(xiàng)中2p軌道未排滿就排3s軌道,能量不是最低的。故正確答案為C。
6.(1)下列原子或離子的電子排布正確的是________(填序號(hào),下同),違反能量最低原則的是________,違反洪特規(guī)則的是________,違反泡利不相容原理的是________。
①Ca2+:1s22s22p63s23p6
②F-:1s22s23p6
③P:
④Cr:1s22s22p63s23p63d44s2
⑤Fe:1s22s22p63s23p63d64s2
⑥Mg2+:1s22s22p6
⑦C:
(2)①氮原子價(jià)層電子的軌道表達(dá)式(電子排布圖)為_(kāi)_________________________。
②Co基態(tài)原子核外電子排布式為_(kāi)___________________________________。
③Fe3+基態(tài)核外電子排布式為_(kāi)_________________。
答案 (1)①⑤⑥ ②④?、邸、?
(2)①
②[Ar]3d74s2(或1s22s22p63s23p63d74s2)
③[Ar]3d5(或1s22s22p63s23p63d5)
解析 (1)根據(jù)核外電子排布規(guī)律,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,正確的應(yīng)為1s22s22p6;③中沒(méi)有遵循洪特規(guī)則——電子在能量相同的軌道上排布時(shí),應(yīng)盡可能分占不同的軌道并且自旋方向相同,最外層的軌道表達(dá)式應(yīng)為;④中忽略了能量相同的原子軌道在半充滿狀態(tài)時(shí),體系的能量較低,原子較穩(wěn)定,正確的應(yīng)為1s22s22p63s23p63d54s1;⑦中違反泡利不相容原理,正確的應(yīng)為。(2)①氮是7號(hào)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)原子核外電子的排布式為[Ar]3d74s2。③Fe3+基態(tài)核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5。
[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練]
題組1 基態(tài)原子核外電子排布原則
1.下列排布不符合泡利不相容原理的是( )
A.
B.
C.
D.
答案 C
解析 由于泡利不相容原理指的是一個(gè)原子軌道中最多只能容納兩個(gè)電子,并且這兩個(gè)電子的自旋方向必須相反,所以只有C項(xiàng)不滿足此原理。
2.若將P原子的電子排布式寫(xiě)成1s22s22p63s23p3p,它違背了( )
A.能量守恒原理 B.泡利不相容原理
C.能量最低原則 D.洪特規(guī)則
答案 D
解析 對(duì)于基態(tài)原子,電子在能量相同的軌道上排布時(shí),將盡可能分占不同的軌道并且自旋方向相同。若將P原子的電子排布式寫(xiě)成1s22s22p63s23p3p,它違背了洪特規(guī)則。
3.(2018扶余市第一中學(xué)期末)下列電子排布式中,原子處于激發(fā)狀態(tài)的是( )
A.1s22s22p5
B.1s22s22p43s2
C.1s22s22p63s23p63d54s2
D.1s22s22p63s23p63d34s2
答案 B
解析 B選項(xiàng)中原子的核外電子沒(méi)有填充滿2p能級(jí),而電子填充到了能量更高的3s能級(jí),與基態(tài)原子核外電子填充的能級(jí)順序不符,原子能量較高,處于激發(fā)態(tài),A、C、D三選項(xiàng)中原子的核外電子排布符合基態(tài)原子核外電子填充的能級(jí)順序和能量最低原則,泡利不相容原理及洪特規(guī)則,原子處于基態(tài),故原子處于激發(fā)狀態(tài)的是答案B。
4.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(jí)能量小于3d,某元素原子3d軌道上有5個(gè)電子,則4s能級(jí)上肯定有電子,D錯(cuò)誤。
5.(2018晉江市季延中學(xué)期中)某元素質(zhì)量數(shù)為51,中子數(shù)為28,其原子未成對(duì)電子數(shù)為( )
A.0 B.1 C.2 D.3
答案 D
解析 元素質(zhì)量數(shù)為51,中子數(shù)為28,由于質(zhì)量數(shù)=質(zhì)子數(shù)+中子數(shù),則質(zhì)子數(shù)=51—28=23。質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù),即核外電子數(shù)也是23,根據(jù)核外電子排布規(guī)律可知,其排布式是1s22s22p63s23p63d34s2,因此其基態(tài)原子中未成對(duì)電子數(shù)為3個(gè),D項(xiàng)正確。
題組2 原子核外電子排布的表示方法
6.(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(jiǎn)化電子排布式:[Na]3s1
答案 D
解析 Na的簡(jiǎn)化電子排布式為[Ne]3s1。即上一周期的稀有氣體(元素符號(hào))+該原子的價(jià)電子排布。
7.主族元素原子失去最外層電子形成陽(yáng)離子,主族元素的原子得到電子填充在最外層形成陰離子。下列各原子或離子的電子排布式錯(cuò)誤的是( )
A.Ca2+:1s22s22p63s23p6
B.O2-:1s22s22p4
C.Cl-:[Ne]3s23p6
D.Ar:1s22s22p63s23p6
答案 B
解析 本題主要考查根據(jù)構(gòu)造原理來(lái)書(shū)寫(xiě)電子排布式,已知氧原子的電子排布式為1s22s22p4,故O2-的電子排布式應(yīng)為1s22s22p6,B項(xiàng)錯(cuò)誤,A、C、D三項(xiàng)均正確。
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+的價(jià)電子排布式為3d3,d軌道不是半充滿狀態(tài),故A錯(cuò)誤;Cu+的價(jià)電子排布式為3d10,d軌道處于全充滿狀態(tài),故B錯(cuò)誤;Co3+的價(jià)電子排布式為3d6,d軌道不是半充滿狀態(tài),故C錯(cuò)誤;Fe3+的價(jià)電子排布式為3d5,d軌道達(dá)半充滿狀態(tài),故D正確。
題組3 根據(jù)電子排布式推斷元素
9.4p軌道填充一半的元素,其原子序數(shù)是( )
A.15 B.33 C.35 D.51
答案 B
解析 4p軌道填充一半的元素,其電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3,原子序數(shù)為33。
10.某元素的3p軌道上有兩個(gè)未成對(duì)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(méi)有未成對(duì)電子
答案 D
解析 由于3p軌道上有兩個(gè)未成對(duì)電子,所以該原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p2或者1s22s22p63s23p4。
11.若某元素原子處于能量最低狀態(tài)時(shí),價(jià)電子排布式為4d15s2,則下列說(shuō)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(duì)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(duì)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。
12.某主族元素的原子,M層上有一個(gè)半充滿的能級(jí),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
13.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能級(jí)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)的的原子和價(jià)電子排布為4s24p5的原子
D.2p能級(jí)有一個(gè)未成對(duì)電子的基態(tài)原子和價(jià)電子排布為2s22p5的原子
答案 B
解析 3p能級(jí)有一個(gè)空軌道,說(shuō)明3p上填2個(gè)電子,價(jià)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,價(jià)電子排布為3d64s2的元素是鐵元素,B選項(xiàng)符合題意;價(jià)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能級(jí)有一個(gè)未成對(duì)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]
14.根據(jù)核外電子的排布特點(diǎn)推斷元素
(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,其元素符號(hào)為_(kāi)_______;其價(jià)層電子的軌道表示式為_(kāi)_______________________。
(2)B元素的正三價(jià)離子的3d能級(jí)為半充滿,B的元素符號(hào)為_(kāi)_______,其基態(tài)原子的電子排布式為_(kāi)_______________________,其原子的結(jié)構(gòu)示意圖為_(kāi)_______。
(3)C元素基態(tài)原子的M層全充滿,N層沒(méi)有成對(duì)電子且只有一個(gè)未成對(duì)電子,C的元素符號(hào)為_(kāi)_______,其基態(tài)原子的電子排布式為_(kāi)__________________________________________。
(4)D元素的原子最外層電子排布式為nsnnpn+2,則n=________;原子中能量最高的是________電子,核外電子軌道表示式為_(kāi)_______。
答案 (1)N
(2)Fe 1s22s22p63s23p63d64s2
(3)Cu 1s22s22p63s23p63d104s1
(4) 2 2p
解析 (1)A元素基態(tài)原子的軌道表示式由題意可寫(xiě)成:,則該元素核外有7個(gè)電子,為氮元素,其元素符號(hào)為N。(2)B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(hào)元素鐵。(3)C元素的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1,故E為Cu。(4)D最外層電子排布式為2s22p4。
15.下表列出了核電荷數(shù)為21~25的元素的最高正價(jià),回答下列問(wèn)題:
元素名稱(chēng)
鈧
鈦
釩
鉻
錳
元素符號(hào)
Sc
Ti
V
Cr
Mn
核電荷數(shù)
21
22
23
24
25
最高正價(jià)
+3
+4
+5
+6
+7
(1)寫(xiě)出下列元素基態(tài)原子的核外電子排布式:
Sc:________________________________________________________________________。
Ti:________________________________________________________________________。
V:________________________________________________________________________。
Mn:________________________________________________________________________。
(2)已知基態(tài)鉻原子的核外電子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1,其并未嚴(yán)格按照基態(tài)原子核外電子在原子軌道上的排布順序進(jìn)行排布,為什么核外電子這樣排布呢?_______________
________________________________________________________________________。
(3)對(duì)比上述五種元素原子的核外電子排布與元素的最高正價(jià),你發(fā)現(xiàn)的規(guī)律是__________
________________________________________________________________________。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d14s2(或[Ar]3d14s2)
1s22s22p63s23p63d24s2(或[Ar]3d24s2)
1s22s22p63s23p63d34s2(或[Ar]3d34s2)
1s22s22p63s23p63d54s2(或[Ar]3d54s2)
(2)由洪特規(guī)則的特例,可知能量相同的原子軌道半充滿狀態(tài)一般比較穩(wěn)定
(3)五種元素的最高正價(jià)數(shù)值等于各元素基態(tài)原子的最外電子層s電子和次外電子層d電子數(shù)目之和
解析 (1)根據(jù)原子序數(shù)和基態(tài)原子核外電子排布原則可以寫(xiě)出4種元素原子的核外電子排布式。
(2)由洪特規(guī)則的特例,可知能量相同的原子軌道全充滿、半充滿或全空的狀態(tài)一般比較穩(wěn)定。
(3)由最高正價(jià)數(shù)值與對(duì)應(yīng)的核外電子排布式,可以得出最高正價(jià)數(shù)值等于各元素基態(tài)原子的最外電子層s電子和次外電子層d電子數(shù)目之和。
16.有A、B、C、D、E、F六種短周期主族元素,它們的原子序數(shù)依次增大,其中A元素原子核外電子僅有一種原子軌道;B元素原子核外p電子數(shù)比s電子數(shù)少1;C元素原子的最外層電子排布可表示為asaap2a;D為金屬元素且M層上有一個(gè)未成對(duì)的p電子;E元素的原子核外最外層p軌道半充滿;F元素原子的價(jià)電子排布式為3s23p5。
(1)寫(xiě)出下列元素的元素符號(hào):A________、C________、F________。
(2)寫(xiě)出基態(tài)D原子的電子排布式:__________________________________________。
寫(xiě)出基態(tài)E原子的核外電子軌道表示式:__________________。
(3)D元素原子核外電子云有________種不同的伸展方向,共有________種不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子,________種不同能級(jí)的電子。
(4)B元素單質(zhì)和氫化物的電子式:?jiǎn)钨|(zhì)________,氫化物________。
答案 (1)H O Cl (2)1s22s22p63s23p1
(3)4 13 5 (4)
解析 A原子只有一個(gè)原子軌道,可能是H或He,又因A是主族元素,則A為氫;B元素原子的核外電子排布為1s22s22p3,為氮;C的價(jià)電子排布為2s22p4,為氧;D元素原子的核外電子排布為1s22s22p63s23p1,為鋁;E元素原子的核外電子排布為1s22s22p63s23p3,為磷;F為氯。(3)s軌道只有1種伸展方向、p軌道有3種伸展方向,Al核外電子排布為1s22s22p63s23p1,涉及3個(gè)s軌道、2個(gè)p軌道,因此其核外電子云(軌道)的伸展方向有4種;核外13個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)各不相同,故核外有13種不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子,有1s、2s、2p、3s、3p共5個(gè)能級(jí)。
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