2020高中化学专题二原子结构与元素的性质第一单元第二课时原子核外电子的排布讲义测试（含解析）苏教版.docx

第二课时原子核外电子的排布学习目标1.了解原子核外电子排布所遵循的原理，知道原子轨道能量顺序。2.能用电子排布式表示136号元素原子的核外电子排布。3.知道原子核外电子在一定条件下会发生跃迁，了解其简单应用。自主学习区一、原子核外电子的排布及表示方法1.原子核外电子排布遵循的原理2.原子核外电子排布的轨道能量顺序3.原子核外电子排布的表示方法(1)电子排布式碳原子的电子排布式为1s22s22p2。钠原子的电子排布式为1s22s22p63s1或Ne3s1。(2)轨道表示式碳原子的轨道表示式为。钠原子的轨道表示式为。(3)外围电子排布式和轨道表示式氯原子的外围电子排布式为3s23p5，外围电子轨道表示式为。二、电子跃迁、光谱与光谱分析1.基态与激发态基态原子：处于能量最低的原子叫做基态原子。激发态原子：基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高原子轨道，变为激发态原子。从较高能量的激发态跃迁到较低能量的基态时，将释放能量。基态原子激发态原子。2.光谱不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的原子的发射光谱或吸收光谱，总称原子光谱。3.光谱分析在现代化学中，人们可通过原子发射光谱或吸收光谱来检测元素，称为光谱分析。1.21号元素钪的核外电子填充顺序和其电子排布式的书写顺序是否一致？提示：不一致。电子进入原子轨道的顺序是优先进入能量低的原子轨道，后进入能量高的原子轨道。由于4s和3d轨道有原子轨道交错现象，所以21号元素钪的核外电子填充顺序为1s22s22p63s23p64s23d1。电子排布式的书写是按照能层序数的高低顺序排列的，所以钪的电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2。2.请说出下列3个电子排布图各违背了哪些原理，并写出正确的电子排布图。(1)(2)(3)提示：(1)违背了能量最低原理，其正确的电子排布图为。(2)违背了泡利原理，其正确的电子排布图为。(3)违背了洪特规则，其正确的电子排布图为。3.处于激发态的原子是否还遵循能量最低原理、泡利原理和洪特规则？提示：处于激发态的原子不遵循能量最低原理，但是遵循泡利原理和洪特规则。教师点拨区对应学生用书P010一、轨道能量顺序与电子排布式1.原子轨道交错原子轨道交错指电子层数较大的某些原子轨道的能量反而低于电子层数较小的某些原子轨道的能量的现象，如：4s3d、6s4f，一般规律为ns(n2)f(n1)dnp。原子的核外电子排布，最根本的是使整个原子的能量最低，而不是只看原子轨道的能量高低。2.核外电子排布的表示方法(1)核外电子排布式的书写简单原子的核外电子排布式：按照轨道能量顺序将电子依次填充到能量逐渐升高的轨道中。例如，7N：1s22s22p3，17Cl：1s22s22p63s23p5。复杂原子的核外电子排布式：先按能量从低到高排列，然后再把同一层的电子排到一起，如26Fe，先按能量从低到高排列为1s22s22p63s23p64s23d6，然后将同一层的电子移到一起，即1s22s22p63s23p63d64s2。(2)核外电子排布的表示方法练习与实践1.下列原子的电子排布式正确的是()A.9F：1s22s22p6B.15P：1s22s22p63s33p2C.21Sc：1s22s22p63s23p64s23d1D.35Br：1s22s22p63s23p63d104s24p5答案D解析氟原子2p轨道应排5个电子；磷原子的3s轨道应排2个电子，3p轨道应排3个电子；写电子排布式时，应将同能层的原子轨道移到一起写。2.根据轨道能量顺序写出下列原子或离子的核外电子排布式。(1)O_；(2)Ca_；(3)S2_； (4)Al3_。答案(1)1s22s22p4(2)1s22s22p63s23p64s2(3)1s22s22p63s23p6(4)1s22s22p6解析O原子有8个电子，按1s、2s、2p顺序填充电子：1s22s22p4；Ca原子有20个电子，由于4s3d，出现原子轨道交错，按1s、2s、2p、3s、3p、4s顺序填充为1s22s22p63s23p64s2；S原子有16个电子，按1s、2s、2p、3s、3p顺序填充为1s22s22p63s23p4，S2为S原子得到2个电子后形成，故3p轨道上填充6个电子，即其核外电子排布式为1s22s22p63s23p6；Al原子有13个电子，按1s、2s、2p、3s、3p顺序填充为1s22s22p63s23p1，Al原子失去3个电子后变成Al3，故Al3的电子排布式为1s22s22p6。二、基态原子核外电子排布所遵循的原理1.能量最低原理原子核外的电子应优先排布在能量最低的原子轨道里，然后由里到外，依次排布在能量逐渐升高的原子轨道里(对于136号元素来说，应重点掌握和记忆“1s2s2p3s3p4s3d4p”这一顺序)。2.泡利原理在任何一个原子中，不可能有运动状态完全相同的两个电子，这就是泡利原理，又称泡利不相容原理。因为每个原子轨道最多只能容纳2个电子且自旋方向相反，所以从能层、原子轨道类型、原子轨道伸展方向、自旋方向四个方面来说明电子的运动状态是不可能有2个完全相同的电子的。如氟原子的电子排布可表示为1s22s22p2p2p，由于各原子轨道中的电子自旋方向相反，所以9个电子的运动状态互不相同。3.洪特规则在相同能量的原子轨道上，电子的排布将尽可能占据不同的轨道，而且自旋方向相同，这就是洪特规则。通俗地说，洪特规则可以表述为：电子总是尽量自旋相同平行地分占不同的轨道。如碳原子的电子排布图是，而不是。特别地，当同一原子轨道上的电子排布为全充满(p6、d10、f14)、半充满(p3、d5、f7)和全空状态(p0、d0、f0)时，具有较低的能量和较大的稳定性。例如，铬(24Cr)的外围电子排布是3d54s1(3d、4s轨道均为半充满)，而不是3d44s2；铜(29Cu)的外围电子排布是3d104s1(3d全充满、4s半充满)，而不是3d94s2，称为洪特规则特例。特别提醒多电子原子核外电子排布的轨道能量顺序和电子排布的三个原理，是概括了大量实验后总结出的一般规律，适用于绝大多数元素的原子核外电子排布。也有少数元素的原子核外电子排布的实验测定结果并不符合原子核外电子排布的轨道能量顺序(如46号元素)，因此，原子核外电子排布要以实验测定的结果为准。练习与实践3.下列有关核外电子排布的式子不正确的是()A.24Cr的电子排布式：1s22s22p63s23p63d54s1B.K的简化电子排布式：Ar4s1C.N原子的电子排布图为D.S原子的电子排布图为答案D解析A原子轨道在全充满、半充满和全空状态时体系能量较低，原子较稳定，故Cr的外围电子不是3d44s2，而是3d54s1B该式为简化的电子排布式，以Ar代表1s22s22p63s23p6C2p3中的三个电子自旋状态相同DS原子的电子排布图违反了洪特规则，正确的应是4.下列原子中未成对电子数最多的是()A.C B.O C.N D.Cl答案C解析各原子的轨道表示式为：碳原子有2个未成对电子，氧原子有2个未成对电子，氮原子有3个未成对电子，氯原子有1个未成对电子。方法规律有关电子排布的几点说明(1)电子排布式和电子排布图反映的是基态原子即处于最低能量状态的原子的电子排布情况，它们相互关联，可以非常方便地相互转换。(2)虽然电子排布是遵循轨道能量顺序的，但书写电子排布式时应按照能层的顺序书写。如铁原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2，而不写作1s22s22p63s23p64s23d6。(3)主族元素的最外层电子就是外围电子，又称价电子。过渡元素的外围电子一般包括最外层的s电子和次外层的d电子，有的还包括倒数第三层的f电子。(4)元素周期表中呈现的电子排布是各元素原子的外围电子排布。本课小结1.基态原子核外电子排布所遵循的原理：能量最低原理、泡利原理、洪特规则。2.当能量相同的原子轨道在全满(p6、d10、f14)、半满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)状态时，体系的能量最低，这一点违反了洪特规则，可看成是洪特规则的特例。3.核外电子排布的表示方法。学习效果检测对应学生用书P0121.以下电子排布式是基态原子的电子排布的是()1s12s11s22s12p11s22s22p63s21s22s22p63s23p1A. B. C. D.答案D解析中1s轨道未填满就进入2s轨道，属于激发态，中2s轨道未填满就进入2p轨道，也属于激发态。只有属于基态原子的电子排布。2.当镁原子由1s22s22p63s2跃迁到1s22s22p63p2时，以下认识正确的是()A.镁原子由基态转化成激发态，这一过程中吸收能量B.镁原子由基态转化成激发态，这一过程中释放能量C.转化后位于p原子轨道上的两个电子的能量没有发生任何变化D.转化后镁原子与硅原子电子层结构相同，化学性质相似答案A解析由原子核外电子排布可知，内层电子没有变化，只有最外层电子由3s2变为3p2，在同一能层中，E(s)E(4f)E(4s)E(3d)B.E(3d)E(4s)E(3p)E(3s)C.E(4s)E(3s)E(2s)E(4s)E(4f)E(3d)答案B解析A项和D项正确顺序为E(4f)E(5s)E(3d)E(4s)；对于不同能层的相同原子轨道，能层序数越大，能量越高，所以C项错误。4.下列各基态原子或离子的电子排布式正确的是()A.O21s22s22p4 B.CaAr3d2C.FeAr3d54s3 D.Si1s22s22p63s23p2答案D解析O2的电子排布式是1s22s22p6，A错误。Ca原子的电子排布式是1s22s22p63s23p64s2或Ar4s2，B错误。Fe原子的电子排布式是Ar3d64s2，C错误。Si原子的电子排布式是1s22s22p63s23p2，D正确。5.下列各原子或离子的电子排布式或电子排布图表示正确的是()A.Ca2：1s22s22p63s23p6B.F：1s22s23p6C.P：最外层电子排布图为D.Cr：1s22s22p63s23p63d44s2答案A解析A正确，符合核外电子排布规律；B错误，由核外电子排布规律，电子排完2s轨道后应排2p轨道而不是3p轨道，正确的应为1s22s22p6；C错误，没有遵循洪特规则电子在能量相同的原子轨道上排布时，应尽可能分占不同的原子轨道且自旋方向相同，正确的应为；D错误，忽略了能量相同的原子轨道在半充满状态时，体系的能量较低，原子较稳定，正确的应为1s22s22p63s23p63d54s1。6.如果在3p轨道上有3个电子，则它们应排布为(电子排布图)_，而不能排布为，因为这违背了_，也不能排布成，因为这违背了_。如果3p轨道上有4个电子，有人认为可以排布为，你认为是否正确，说明理由_。答案泡利原理和洪特规则洪特规则不正确，因为3p轨道上只有3个轨道解析若3p轨道上有3个电子，则它们应排布为，不能排布为，因为这违背了泡利原理(一个轨道最多只能容纳2个电子)和洪特规则(当电子排布在同一原子轨道的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，且自旋状态相同)，也不能排布成，这违背了洪特规则。若3p轨道上有4个电子，则排布成。课时作业对应学生用书P0711.下列轨道表示式表示的元素原子中，能量处于最低状态的是()A. B.C. D.答案D解析A项，原子处于激发态；B项，违背洪特规则，能量不可能最低；C项，原子处于激发态；D项，原子处于基态，其能量处于最低状态。2.某原子的3d轨道中有一个电子，其第四层中的电子数为()A.0 B.2 C.3 D.8答案B解析因为3d轨道能量高于4s轨道，所以电子先排满4s，再排3d，电子排布式应为1s22s22p63s23p63d14s2，B项正确。3.元素的原子核外有三个电子层，其3p轨道上的电子数是3s轨道上的一半，则此元素是()A.S B.Al C.Si D.Cl答案B解析该元素最外层电子排布式为3s23p1，为Al。4.“各原子轨道最多容纳的电子数是该原子轨道内轨道数的两倍”，支撑这一结论的理论是()A.轨道能量顺序 B.泡利原理C.洪特规则 D.能量最低原理答案B解析根据泡利原理，每个原子轨道中最多能容纳2个自旋状态相反的电子，所以每个原子轨道最多能容纳的电子数是该原子轨道数的2倍，选项B符合题意。5.下列说法中正确的是()A.1s22s12p1表示的是激发态原子的电子排布B.3p2表示3p轨道有两个轨道C.同一原子中，1s、2s、3s电子的能量逐渐减小D.同一原子中，2p、3p、4p轨道的轨道数依次增多答案A解析A中表示1个2s轨道上的电子被激发到2p轨道，属于激发态。B中3p2表示3p轨道上有2个电子，C中1s、2s、3s的顺序电子能量逐渐增大，D中2p、3p、4p轨道均含有3个轨道。6.某同学在学习核外电子排布的知识时，把15P原子的电子排布式写成了1s22s22p63s23p3p，他违背了()A.能量守恒原理 B.泡利原理C.能量最低原理 D.洪特规则答案D解析根据洪特规则，电子优先占据不同的轨道且自旋状态相同。7.某元素的3p轨道上有两个未成对电子，因此其()A.第三能层上有4个电子B.最高正价为2C.最高正价为4D.第二电子层没有未成对电子答案D解析由于3p轨道上有两个未成对电子，所以该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p2或者1s22s22p63s23p4。8.元素A的阳离子A3的最外层电子排布式为3d5。那么元素A的基态原子的核外电子排布式为()A.1s22s22p63s23p63d8 B.1s22s22p63s23p63d64s2C.1s22s22p63s23p64s13d7 D.1s22s22p63s23p64s24p6答案B解析根据元素A的阳离子A3的最外层电子排布式为3d5可知A为Fe，故其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，B正确。9.下列关于硅原子的核外电子排布表示式中，错误的是()A.1s22s22p63s23p2B.Ne3s23p2C.D.答案C解析A和B两个选项都是电子排布式，C和D两个选项都是电子排布图，其中C选项违背了洪特规则。10.下列基态原子或离子的电子排布式错误的是()A.Fe：1s22s22p63s23p63d54s3B.F：1s22s22p6C.K：1s22s22p63s23p64s1D.Kr：1s22s22p63s23p63d104s24p6答案A解析Fe为26号元素，其外围电子排布式为3d64s2。11.下列是一些基态原子的2p轨道和3d轨道中电子的排布情况，其中违反洪特规则的有()A. B. C. D.答案C解析2p轨道有4个电子，应在3个不同的轨道上，符合洪特规则、泡利不相容原理；2p轨道有4个电子，图示不同轨道的单电子自旋方向不相同，违反了洪特规则；2p轨道有4个电子，同一个原子轨道中不应有自旋方向相同的电子，违反了泡利不相容原理；3d轨道中有5个不同的轨道，对于基态原子，电子在能量相同的轨道上排布时，将尽可能分占不同的轨道并且自旋方向相同，违反了洪特规则；3d轨道中有5个不同的轨道，有10个电子，符合洪特规则、泡利不相容原理；3d轨道中有5个不同的轨道，有6个电子，图示不同轨道的单电子自旋方向不完全相同，违反了洪特规则。12.下列各项表述中，两个原子不属于同种元素原子的是()A.3p轨道有一个空轨道的基态原子和核外电子排布式为1s22s22p63s23p2的原子B.2p轨道无空轨道且有一个未成对电子的基态原子和最外层电子排布式为2s22p5的原子C.M层全充满而N层为4s2的原子和核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2的原子D.最外层电子数是核外电子总数的的原子和最外层电子排布式为4s24p5的原子答案C解析A项，3p轨道有一个空轨道的基态原子，根据洪特规则可知其3p轨道上只有两个电子，由此可知两个原子是同种元素的原子；B项，2p轨道无空轨道且有一个未成对电子的基态原子，其2p轨道上有5个电子，由此可知两个原子是同种元素的原子；C项，M层全充满而N层为4s2的原子，其M层有18个电子，而后者的M层上只有8个电子，所以两个原子不是同种元素的原子；D项，最外层电子数是核外电子总数的的原子，其最外层电子数不能多于8，根据核外电子排布原则知其只能是35号元素原子，该元素原子的最外层电子排布式为4s24p5，所以两个原子是同种元素的原子。13.下列原子或离子的电子排布式正确的是_，违反能量最低原理的是_，违反洪特规则的是_，违反泡利原理的是_。Ca2：1s22s22p63s23p6F：1s22s23p6P：Cr：1s22s22p63s23p63d44s2Fe：1s22s22p63s23p63d64s2Mg2：1s22s22p6答案解析根据核外电子排布规律，中错误在于违反了能量最低原理，电子排完2s轨道后应排2p轨道而不是3p轨道，正确的应为1s22s22p6；中没有遵循洪特规则电子在能量相同的轨道上排布时，应尽可能分占不同的轨道并且自旋方向相同，外围电子排布图正确的应为；中忽略了能量相同的原子轨道在半充满状态时，体系的能量较低，原子较稳定，违反了洪特规则的特例，正确的应为1s22s22p63s23p63d54s1。和正确，违反泡利原理。14.根据下列