1、1基态原子的核外电子排布 电子云与原子轨道一、A 组 定向巩固定向巩固一、能量最低原理 基态与激发态光谱1.有关光谱的说法中不正确的是( )A.原子中的电子在跃迁时能量的表现形式之一是光,这也是原子光谱产生的原因B.原子光谱只有发射光谱C.通过原子光谱可以发现新的元素D.通过光谱分析可以鉴定某些元素解析: 电子在基态和激发态之间的跃迁会引起能量的变化,并以光的形式体现,用光谱仪摄取得到光谱。电子从基态向激发态的跃迁会吸收能量,形成吸收光谱;电子从激发态向基态的跃迁会放出能量,形成发射光谱,B 错误。答案: B2.电子由 3d 能级跃迁至 4p 能级时,可通过光谱仪直接摄取到( )A.电子的运动
2、轨迹图像 B.原子的吸收光谱C.电子体积大小的图像 D.原子的发射光谱解析: 由于 4p 能级的能量要高于 3d 能级的能量,电子由 3d 能级跃迁至 4p 能级时需要吸收能量,故得到的是原子的吸收光谱。答案: B定向巩固二、电子云和原子轨道3.下列各能级中轨道数最多的是( )A.7s B.6p C.5d D.4f解析: s 轨道是球形对称的,p 轨道有 3 种伸展方向,而 d 轨道有 5 种伸展方向,f 轨道有 7 种伸展方向。因此 7s、6p、5d、4f 的原子轨道数分别为 1、3、5、7。答案: D4.下面是 s 能级、p 能级的原子轨道图,试回答问题:(1)s 电子的原子轨道呈 形,每
3、个 s 能级有 个原子轨道;p 电子的原子轨道分别相对于x、 y、 z 轴 ,每个 p 能级有 个原子轨道。 (2)s 电子原子轨道、p 电子原子轨道的半径与什么因素有关?是什么关系?解析: s 轨道在三维空间分布的图形为球形,p 轨道空间分布的图形分别相对于 x、 y、 z 轴对称,原子轨道的半径与电子层数有关,并随电子层数增大而增大。2答案: (1)球 1 对称 3(2)原子轨道的半径与电子层数有关,并随电子层数增大而增大。定向巩固三、核外电子排布规律5.已知锰的核电荷数为 25,以下是一些同学绘制的基态锰原子的电子排布图,其中最能准确表示基态锰原子核外电子运动状态的是( )A.B.C.D
4、.解析: Mn 原子的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d54s2,其中 3d 轨道上排布了 5 个电子,为半充满状态,各电子分占不同的轨道,且自旋状态相同。A 中,3d 轨道上电子排布不对,违反了洪特规则;B 中,s 轨道上两个电子的自旋状态应相反;C 中 3d 轨道上电子排布不对,违反了洪特规则。D 项正确。答案: D6.下面是第二周期部分元素基态原子的电子排布图,据此下列说法错误的是( )A.每个原子轨道里最多只能容纳 2 个电子B.电子排在同一能级时,总是优先单独占据一个轨道C.每个能层所具有的能级数等于能层的序数( n)D.若原子轨道里有 2 个电子,则其自旋状态一定相反
5、解析: 由题给的四种元素原子的电子排布图可知,在一个原子轨道里,最多只能容纳 2 个电子,即符合泡利原理,A 正确;当电子排布在同一能级的不同轨道时,总是优先单独占据一个轨道,即符合洪特规则,B 正确;任一能层的能级总是从 s 能级开始,而且能级数等于该能层序数,C 正确;若在一个原子轨道里有 2 个电子,则它们的自旋状态相反,若在同一能级的不同轨道里有 2 个电子,则自旋状态相同,故 D 错。答案: D7.下表列出了核电荷数为 2125 的元素的最高正价,回答下列问题:元素名称 钪 钛 钒 铬 锰元素符号 Sc Ti V Cr Mn核电荷数 21 22 23 24 253最高正价 +3 +4
6、 +5 +6 +7(1)写出下列元素基态原子的核外电子排布式:Sc: 。 Ti: 。 V: 。 Mn: 。 (2)已知基态铬原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1,其并未严格按照基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序进行排布,为什么核外电子这样排布呢? 。 (3)对比上述五种元素原子的核外电子排布与元素的最高正价,你发现的规律是 。 解析: (1)根据原子序数和基态原子核外电子排布原则可以写出 4 种元素原子的核外电子排布式。(2)由洪特规则的特例,可知能量相同的原子轨道全充满、半充满或全空的状态一般比较稳定。(3)由最高正价数值与对应的核外电子排布式,可以得出 21
7、25 号元素最高正价数值等于各元素基态原子的最外层 s 轨道上的电子和次外层 d 轨道上的电子数目之和。答案: (1)1s22s22p63s23p63d14s2或Ar3d 14s21s22s22p63s23p63d24s2或Ar3d 24s21s22s22p63s23p63d34s2或Ar3d 34s21s22s22p63s23p63d54s2或Ar3d 54s2(2)由洪特规则的特例,可知能量相同的原子轨道半充满状态一般比较稳定(3)五种元素的最高正价数值等于各元素基态原子的最外层 s 轨道上的电子和次外层 d 轨道上的电子数目之和二、B 组 综合提升1.具有下列电子层结构的原子,其对应元素
8、一定属于同一周期的是( )A.两种原子的电子层上全部都是 s 电子B.3p 能级上只有一个空轨道的原子和 3p 能级上有一个未成对电子的原子C.最外层电子排布式为 2s22p6的原子和最外层电子排布式为 2s22p6的离子D.原子核外的 M 层上的 s 能级和 p 能级都填满了电子,而 d 轨道上尚未排有电子的两种原子解析: A 项,两原子的核外全部都是 s 电子,则原子具有 1s 能级或具有 1s、2s 能级,如果是氢原子与锂原子,不处于同一周期,错误。B 项,3p 能级上只有一个空轨道的原子,其价电子排布式为3s23p2,3p 能级上只有一个未成对电子的原子,其价电子排布式为 3s23p1
9、或 3s23p5,三者都处于第三周期,正确。C 项,最外层电子排布式为 2s22p6的原子为氖原子,最外层电子排布式为 2s22p6的离子可能是阴离子也可能是阳离子,如 O2-、Na +等,不一定处于同一周期,错误。D 项,原子核外 M 层上的s、p 轨道都充满电子,而 d 轨道上没有电子,符合条件的原子的核外电子排布式有:1s 22s22p63s23p6,4为氩原子;1s 22s22p63s23p64s1,为钾原子;1s 22s22p63s23p64s2,为钙原子,故不一定处于同一周期,错误。答案: B2.下列说法错误的是( )A.ns 电子的能量不一定高于( n-1)p 电子的能量B.6C
10、 的电子排布式 1s22s22 违反了洪特规则p2xC.电子排布式( 21Sc)1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原理D.电子排布式( 22Ti)1s22s22p63s23p10违反了泡利原理解析: A 项,各能级能量的大小顺序为 1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s, ns 电子的能量一定高于( n-1)p 电子的能量;B 项,对于 C 原子来说,2p 能级有 3 个能量相同的原子轨道,最后 2 个电子应以自旋状态相同的方式排布在两个不同的 2p 轨道上,违反了洪特规则;C 项,根据轨道能量高低顺序可知 E(4s)E(3d),对于 21Sc 原子来说,最后 3
11、 个电子应先排满 4s 轨道,再排 3d 轨道,电子排布式应为 1s22s22p63s23p63d14s2,故违反了能量最低原理;D 项,对于 22Ti 原子来说,3p 能级共有 3 个轨道,最多可以排 6 个电子,如果排 10 个电子,则违反了泡利原理。答案: A3. 导学号 26054046 下列各组表述中,两个粒子一定不属于同种元素原子的是( )A.3p 能级有一个空轨道的基态原子和核外电子排布为 1s22s22p63s23p2的原子B.M 层全充满而 N 层为 4s2的原子和核外电子排布为 1s22s22p63s23p63d64s2的原子C.最外层电子数是核外电子总数的 的原子和价电子
12、排布为 4s24p5的原子15D.2p 能级有一个未成对电子的基态原子和原子的价电子排布为 2s22p5的原子解析: A 项,3p 能级有一个空轨道的元素是 14 号元素,其基态原子核外电子排布为 1s22s22p63s23p2,因此属于同种元素原子,不符合题意;B 项,M 层全充满而 N 层为 4s2的原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s2,是 30 号元素 Zn,核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d64s2的元素是 Fe,二者是不同元素的原子,符合题意;C 项,最外层电子数是核外电子总数的 的原子和价电子排布为 4s24p515的原子属于同一元素,
13、不符合题意;D 项,2p 能级有一个未成对电子的基态原子核外电子排布是2s22p1或 2s22p5,与价电子排布为 2s22p5的原子可能为同一元素的原子,不符合题意。答案: B4.有四种短周期元素,它们的结构、性质等信息如下表所述:元素 结构、性质等信息A是短周期中(除稀有气体外)原子半径最大的元素,该元素的某种合金是原子反应堆的导热剂B B 与 A 同周期,其最高价氧化物的水化物呈两性5C 元素的气态氢化物极易溶于水,可用作制冷剂D是海水中除氢、氧元素外含量最高的元素,其单质或化合物也是自来水生产过程中常用的消毒杀菌剂请根据表中信息填写:(1)A 元素基态原子的核外电子排布式为 。 (2)
14、B 元素在元素周期表中的位置为 。 (3)C 基态原子的核外电子排布图是 ,其原子核外有 个未成对电子,能量最高的电子为 轨道上的电子,其轨道呈 形。 (4)D 原子的电子排布式为 ,D -的结构示意图是 。 (5)B 的最高价氧化物对应的水化物与 A 的最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式为 ,B的最高价氧化物对应的水化物与 D 的氢化物的水溶液反应的化学方程式为 。 解析: 根据同周期和同主族元素原子半径的变化规律可知,短周期元素中(除稀有气体外)原子半径最大的元素 A 是 Na,且钠与钾的合金是原子反应堆的导热剂;与钠元素同周期、且最高价氧化物的水化物呈两性的元素 B 是 Al;NH
15、3极易溶于水,且可用作制冷剂,故 C 元素是 N;海水中除氢、氧元素外含量最多的元素 D 是 Cl,其单质或化合物可作自来水生产过程中常用的消毒杀菌剂。答案: (1)1s22s22p63s1(2)第三周期第A 族(3) 3 2p 哑铃(4)1s22s22p63s23p5或Ne3s 23p5 +17 288(5)NaOH+Al(OH)3 NaAlO2+2H2O 3HCl+Al(OH) 3 AlCl3+3H2O5. 导学号 26054047 已知 X、Y、Z、W、Q、R、E 七种元素中,原子序数XYZWQRE,其结构或性质信息如下表。元素 结构或性质信息X 原子的 L 层上 s 电子数等于 p 电
16、子数Y 元素的原子最外层电子排布式为 nsnnpn+1Z单质在常温、常压下是气体,原子的 M 层上有 1 个未成对的 p电子W 元素的正一价离子的电子层结构与氩相同Q 元素的核电荷数为 Y 和 Z 之和6R 元素的正三价离子的 3d 能级为半充满E元素基态原子的 M 层全充满,N 层没有成对电子,只有一个未成对电子请根据信息回答有关问题:(1)元素 X 的原子核外共有 种不同运动状态的电子,有 种不同能级的电子。 (2)Q 的基态原子核外电子排布式为 ,R 的元素符号为 ,E元素基态原子的价电子排布式为 。 (3)含有元素 W 的盐的焰色反应为 色,许多金属盐都可以发生焰色反应,其原因是 。
17、解析: (1)X 元素原子的 L 层上 s 电子数等于 p 电子数,即其核外电子排布式为 1s22s22p2,故 X 为碳元素,其原子核外共有 6 种不同运动状态的电子,有 3 种不同能级的电子。(2)Z 元素原子的 M 层上有 1 个未成对的 p 电子,可能为 Al 或 Cl,单质在常温、常压下是气体的只有 Cl 元素,故 Z 为 Cl 元素,Q 为 Cr 元素,基态原子电子排布式为 1s22s22p63s23p63d54s1;R 元素原子失去 2 个 4s 电子和 1 个 3d 电子后变成+3 价离子,其原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,即 26 号元素 Fe;根据题意要求,E 元素原子的电子排布式:1s22s22p63s23p63d104s1,该元素为 29 号元素 Cu,其原子的价电子排布式为 3d104s1。答案: (1)6 3(2)1s22s22p63s23p63d54s1 Fe 3d 104s1(3)紫 激发态的电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时,以一定波长(可见光区域)光的形式释放能量,发出不同颜色的光7
