2018-2019版高中化學 專題2 原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì) 第一單元 原子核外電子的運動 第2課時學案 蘇教版選修3.docx

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第一單元原子核外電子的運動第2課時原子核外電子的排布學習目標定位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原子軌道上的排布方式應(yīng)使整個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：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，這是從實驗得到的規(guī)律，適用于大多數(shù)基態(tài)原子的核外電子排布。由上圖可知，各軌道的能量高低順序，可由下列公式得出：ns(n2)f(n1)dE(4f)E(4s)E(3d)BE(3d)E(4s)E(3p)E(3s)CE(4s)E(3s)E(2s)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為1s、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：16S：1s22s22p63s23p4；20Ca：1s22s22p63s23p64s2；26Fe：1s22s22p63s23p63d64s2；29Cu：1s22s22p63s23p63d104s1。(2)為了避免電子排布式書寫過于繁瑣，把內(nèi)層電子達到稀有氣體結(jié)構(gòu)的部分寫成“原子實”，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Ne3s23p4；Ar4s2；Ar3d64s2；Ar3d104s1。(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3s23p4；4s2；3d64s2；3d104s1。2軌道表示式(1)將每一個原子軌道用一個方框表示，在方框內(nèi)標明基態(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：O：；Na：。(3)在軌道表示式中也可以用圓圈表示一個原子軌道，如Na：或?qū)懗蒒e。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：K：；Fe：；Mg2：；Cl：。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。在表達陰、陽離子的核外電子排布情況時，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：元素符號；軌道符號；軌道順序按電子層由里到外和s、p、d、f的順序；電子個數(shù)(右上角標出)。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：元素符號；軌道框(一個軌道一個框，能量相同的軌道連在一起)；電子自旋狀態(tài)(用“”“”表示)；軌道符號。p、d等如有空軌道也要畫出。例3下列表示式錯誤的是()AMg2的軌道表示式：BNa的結(jié)構(gòu)示意圖：C24Cr的外圍電子排布式：3d54s1DC的電子排布式：1s22s12p3答案D解析Mg2含有10個核外電子，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個質(zhì)子，核外有2個電子層，第一層上有2個電子、第二層上有8個電子，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項違反能量最低原理，所以C的電子排布式為1s22s22p2，錯誤。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)畫出錳原子的價層電子的軌道表示式：_。(3)在錳原子的核外電子中，有_種運動狀態(tài)不同的電子；共有_對成對電子；有_個成單電子；最高化合價為_價。答案(1)1s22s22p63s23p63d5(2)(3)251057易錯警示(1)電子排布式的書寫順序與核外電子進入軌道的順序不同。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，由外層向里層，同層則按能級由高到低順序失電子。如Cr(Ar3d54s1)Cr3(Ar3d3)1以下表示氦原子結(jié)構(gòu)的化學用語中，對電子運動狀態(tài)描述最詳盡的是()AHeB.C1s2D.答案D解析A項只能表示最外層電子數(shù)；B項只表示核外的電子分層排布情況；C項具體到各能層的電子數(shù)；而D項包含了能層數(shù)、原子軌道以及電子的自旋方向，故該項正確。2描述硅原子核外電子運動說法錯誤的是()A有4種不同的伸展方向B有14種不同運動狀態(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個電子層，所以有3種不同的運動區(qū)域，故D錯誤。3以下電子排布式表示基態(tài)原子電子排布的是()A1s22s22p63s13p3B1s22s22p63s23p63d104s14p1C1s22s22p63s23p63d24s1D1s22s22p63s23p63d104s24p1答案D解析基態(tài)核外電子排布應(yīng)該是1s22s22p63s23p2，A錯誤；基態(tài)核外電子排布應(yīng)該是1s22s22p63s23p63d104s2，B錯誤；基態(tài)核外電子排布應(yīng)該是1s22s22p63s23p63d14s2，C錯誤； 1s22s22p63s23p63d104s24p1符合原子核外電子排布規(guī)律，D正確。4(2018深州中學期中)下列關(guān)于鈉元素的幾種表達式錯誤的是()ANa的軌道表示式：BNa的結(jié)構(gòu)示意圖：CNa的電子排布式：1s22s22p63s1DNa的簡化電子排布式：Na3s1答案D解析Na的簡化電子排布式為Ne3s1。即上一周期的稀有氣體(元素符號)該原子的價電子排布。5已知元素X的原子最外層電子排布為nsn1npn2，則X元素的原子序數(shù)為()A9B10C17D18答案C解析n12，則n3，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個電子，則它們應(yīng)排布為(軌道表示式)_，而不能排布為因為這違背了_，也不能排布成因為這違背了_。如果3p軌道上有4個電子，有人認為可以排布為你認為是否正確，說明理由_。(2)氮原子價層電子的軌道表達式(電子排布圖)為_。Co基態(tài)原子核外電子排布式為_。Fe3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，因為只有3個3p軌道(2)1s22s22p63s23p63d74s2或Ar3d74s21s22s22p63s23p63d5或Ar3d5解析(1)若3p軌道上有3個電子，則它們應(yīng)排布為不能排布為因為這違背了泡利不相容原理(一個軌道最多只能容納2個電子)和洪特規(guī)則(當電子排布在能量相同的各個軌道時，原子中的電子總是優(yōu)先單獨占據(jù)一個軌道，且自旋狀態(tài)相同)；若3p能級上有4個電子，則應(yīng)排布成(2)氮是7號元素，其價層電子的軌道表達式為Co的原子序數(shù)為27，其基態(tài)原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d74s2或Ar3d74s2。Fe3基態(tài)核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d5或Ar3d5。對點訓練題組一原子核外電子排布規(guī)律的理解與應(yīng)用1(2018樂山沫若中學月考)下列有關(guān)多電子原子的敘述中正確的是()A在一個多電子原子中，不可能有兩個運動狀態(tài)完全相同的電子B在一個多電子原子中，不可能有兩個能量相同的電子C在一個多電子原子中，N層上的電子能量肯定比M層上的電子能量高D某個多電子原子的3p軌道上僅有兩個電子，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錯誤；在不同的3p軌道上，能量相同，電子在排布時總是優(yōu)先單獨占據(jù)一個軌道，而且自旋方向相同， D錯誤。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()ABCD答案C解析同一軌道自旋方向相同，違反泡利不相容原理；不同軌道的單電子自旋方向不同，違反了洪特規(guī)則；符合洪特規(guī)則；應(yīng)優(yōu)先占據(jù)不同的軌道，每個軌道有1個電子，違反了洪特規(guī)則；不同軌道的單電子自旋方向不同，違反了洪特規(guī)則；符合洪特規(guī)則。其中違反了洪特規(guī)則的是，故選C。3(2018扶余市第一中學期末)下列電子排布式中，不遵守能量最低原理的是()A1s22s22p5B1s22s22p43s2C1s22s22p63s23p63d54s2D1s22s22p63s23p63d34s2答案B解析B項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下列說法錯誤的是()Ans電子的能量可能低于(n1)p電子的能量B6C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(n1)p電子的能量，A錯誤；根據(jù)洪特規(guī)則知，2p能級上的兩個電子應(yīng)排在兩個不同軌道上，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個電子，D正確。5某元素原子3d軌道上有5個電子，則該原子最外層電子排布可能是()A4s1B4s24p1C4s24p3D3s23p63d5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個電子，B錯誤；最外層電子排布為4s24p3的元素為As,3d軌道上有10個電子，C錯誤；4s能級能量小于3d，某元素原子3d軌道上有5個電子，則4s能級上肯定有電子，D錯誤。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誤的是()ANa1s22s22p6BF1s22s22p6CN31s22s22p6DO21s22s22p6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個電子，A、B、D均正確；N3含有4個電子，故C項錯誤。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，同一軌道自旋方向相同，違反泡利不相容原理，錯誤；B項，2p軌道有3個電子，應(yīng)分占3個不同的軌道，不符合洪特規(guī)則，錯誤；C項，不同軌道的單電子自旋方向不同，違反了洪特規(guī)則，錯誤；D項，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軌道達半充滿狀態(tài)的是()ACr3BCuCCo3DFe3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錯誤；Fe3的外圍電子排布式為3d5，d軌道達半充滿狀態(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軌道上有兩個未成對電子，因此其()A第三電子層上有4個電子B最高正價為2C最高正價為4D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，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，原子中共有3個未成對電子B該元素原子核外共有5個電子層C該元素原子的N層共有8個電子D該元素原子最外層有3個電子答案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，原子中只有4d1中的一個未成對電子，A項錯誤；由核外電子排布式可知該元素原子有5個電子層，N層共有9個電子，最外層有2個電子，C、D項錯誤，B項正確。11某主族元素的原子，M層上有一個半充滿的原子軌道，這種原子的質(zhì)子數(shù)()A只能是7B只能是15C是11或15D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項正確。12下列各組表述中，兩個微粒一定不屬于同種元素原子的是()A3p軌道有一個空軌道的基態(tài)原子和核外電子排布為1s22s22p63s23p2的原子BM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D2p軌道有一個未成對電子的基態(tài)原子和外圍電子排布為2s22p5的原子答案B解析3p軌道有一個空軌道，說明3p上有2個電子，外圍電子排布為3s23p2，兩微粒相同，A選項不符合題意；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選項符合題意；外圍電子排布為4s24p5，則3d上已排滿10個電子，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時合理，其電子排布也是1s22s22p63s23p63d104s24p5，二者是同種元素的原子，C選項不符合題意；2p軌道有一個未成對電子，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項不符合題意。綜合強化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_。Ca2：1s22s22p63s23p6F：1s22s23p6Cr：1s22s22p63s23p63d44s2Fe：1s22s22p63s23p63d64s2Mg2：1s22s22p6答案14五種元素原子的電子層結(jié)構(gòu)如下：A1s22s22p63s23p63d54s2；B1s22s22p63s2；C1s22s22p6；D1s22s22p63s23p2；EAr4s1。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)Mn25解析由原子的電子排布式可知AE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運動狀態(tài)完全相同的電子，即A中共有25種運動狀態(tài)不同的電子。15A、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個未成對電子，次外層有2個電子，其外圍電子的軌道表示式為_。(2)B元素的負一價離子和C元素的正一價離子的電子層結(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)Fe1s22s22p63s23p63d64s2或Ar3d64s2(4)Cu1s22s22p63s23p63d104s1或Ar3d104s1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4s電子和1個3d電子后變成3價離子，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。