高中化学专题2第一单元原子核外电子的运动第2课时原子核外电子的排布讲义精练（含解析）苏教版.docx

第2课时原子核外电子的排布目标导航1.熟知原子核外电子排布的能量最低原理、泡利不相容原理及洪特规则。2.知道原子核外电子排布的轨道能量顺序，会正确书写136号原子核外电子排布式和轨道表示式(电子排布图)。一、原子核外电子的排布原理及表示方法(一)排布原理1能量最低原理原子核外电子首先占有能量低的轨道，然后依次进入能量较高的轨道，这样使整个原子处于最低的能量状态。如下图所示。2泡利不相容原理每个原子轨道上最多只能容纳两个自旋状态不同的电子。3洪特规则原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时，电子尽可能_分占不同的原子轨道_，且_自旋状态相同。(二)表示方法1电子排布式(以氢为例)：2轨道表示式：3原子结构示意图：议一议1写出下列原子的电子排布式和简写。(1)16S：1s22s22p63s23p4、Ne3s23p4;(2)20Ca：1s22s22p63s23p64s2、Ar4s2。2写出上述原子的价电子排布式(或外围电子排布式)。(1)3s23p4；(2)4s2。3写出下列原子的轨道表示式：(1)O：(2)Na：4从元素周期表中查出Cr、Cu的外围电子排布式，思考：(1)电子排布式的书写顺序与核外电子填充顺序一定相同吗？(2)所有元素的原子核外电子排布都符合轨道能量顺序吗？答案(1)不一定相同，电子排布式的书写按电子层由里到外和s、p、d顺序，而核外电子填充顺序是按轨道能量顺序。过渡元素电子排布式书写与电子填充顺序不一致。(2)136号元素中，只有Cr、Cu两种元素基态原子的电子填充顺序与轨道能量顺序不符合。二、光谱与光谱分析1光谱形成原因不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光。2光谱分类3光谱分析在现代化学中，利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素的分析方法。一、核外电子排布规律1原子核外电子排布“两原理一规则”(1)能量最低原理：电子在原子轨道上的分布要尽可能地使原子的能量为最低，即占据能量低的轨道，然后依次进入能量较高的轨道。(2)泡利不相容原理：每个原子轨道最多容纳两个电子且自旋方向必须相反。(3)洪特规则：原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时，电子尽可能分占不同的原子轨道，且自旋状态相同。洪特规则特例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。2用轨道表示式表示原子核外电子排布以铝原子为例，轨道表示式中各符号、数字的意义为特别提醒书写基态原子的轨道表示式时，要兼顾三条原则，不能顾此失彼，防止出现以下错误：违反泡利不相容原理：；违反洪特规则：或。例1下列原子或离子的电子排布式或轨道表示式正确的是_(填序号，下同)，违反能量最低原理的是_，违反洪特规则的是_，违反泡利不相容原理的是_。Ca2：1s22s22p63s23p6F：1s22s23p6P：Cr：1s22s22p63s23p63d44s2Fe：1s22s22p63s23p63d64s2Mg2：1s22s22p6C：解析根据核外电子排布规律知中错误在于电子排完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原子轨道的不同轨道上排布时，应尽可能分占不同的轨道并且自旋状态相同，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，正确的应为1s22s22p63s23p63d54s1；和正确；违反泡利不相容原理，正确的应为。答案解题反思(1)阴离子电子排布式书写时，先写原子电子排布式，再写得电子后所得阴离子的电子排布式。(2)阳离子电子排布式书写时，先写原子电子排布式再按由外层向里层失去电子所得离子的电子排布式书写。变式训练1(1)以下列出的是一些原子的2p能级和3d能级中电子排布的情况。试判断，哪些违反了泡利原理？_，哪些违反了洪特规则？_。(2)某元素的激发态(不稳定状态)原子的电子排布式为1s22s22p63s13p33d2，则该元素基态原子的电子排布式为_；其最高价氧化物对应水化物的化学式是_。(3)将下列多电子原子的原子轨道按轨道能量由低到高顺序排列。2s3d4s3s4p3p轨道能量由低到高排列顺序是_。答案(1)(2)1s22s22p63s23p4H2SO4(3)解析(1)同一轨道中不应有自旋状态相同的电子，违反了泡利原理；中成单电子自旋状态应相同，中5个电子应分占5个轨道，中成单电子自旋状态应相同，所以违反了洪特规则。(2)3p能量小于3d，激发态为1s22s22p63s13p33d2，基态应为1s22s22p63s23p4。此原子核外电子数为16，其质子数也为16，该元素为硫元素，其最高价氧化物对应水化物的化学式是H2SO4。解题反思基态原子核外电子排布必须同时符合核外电子排布三原则。二、电子排布式的书写1简单原子的电子排布式的书写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。如：6C：1s22s22p210Ne：1s22s22p617Cl：1s22s22p63s23p519K：1s22s22p63s23p64s12复杂原子的电子排布式的书写对于较复杂的电子排布式，应先按能量最低原理从低到高排列，然后将同一层的电子移到一起。如：26Fe：先按能量从低到高排列为1s22s22p63s23p64s23d6，然后将同一层的排列在一起，即该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。3利用轨道能量顺序书写简化电子排布式如K：1s22s22p63s23p64s1，其简化电子排布式可表示为Ar4s1，其中Ar代表Ar的核外电子排布式，即1s22s22p63s23p6,4s1是K的最外层电子排布。再如Fe的简化电子排布式为Ar3d64s2。4简单离子电子排布式的书写先写原子的电子排布式，然后再得失电子。例如：O2的电子排布式，先写O原子的电子排布式为1s22s22p4，再得2个电子知O2的电子排布式为1s22s22p6。Fe3的电子排布式，先写Fe原子的电子排布式为Ar3d64s2，再失去3个电子(由外层向里层失去电子)得到Fe3电子排布式为Ar3d5，而不能先失去3个电子，再按轨道能量顺序写成Ar3d34s2。特别提醒(1)绝大多数元素原子核外电子的排布遵循轨道能量顺序，136号元素中，Cr和Cu元素具有特殊性。Cr：Ar3d54s1，Cu：Ar3d104s1。(2)电子排布按构造原理填充，而书写电子排布式时，按电子层由小到大的顺序书写，同一电子层按轨道类型顺序连在一起。如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2，而不能写成1s22s22p63s23p64s23d6。(3)基态原子失电子时，由外层向里层，按轨道类型的顺序失去电子。例2下列各原子或离子的电子排布式错误的是()ANa：1s22s22p6BF：1s22s22p5CCl：1s22s22p63s23p5DMn：1s22s22p63s23p63d54s2解析本题考查的是构造原理及各轨道最多容纳的电子数。s轨道最多容纳2个电子，p轨道最多可容纳6个电子；电子总是从能量低的电子层、原子轨道开始排列，Cl应是Cl原子得一个电子形成的稳定结构，所以Cl的电子排布式应为1s22s22p63s23p6。答案C解题反思绝大多数原子或离子的电子排布均遵循轨道能量顺序，过渡元素电子排布式书写顺序与电子填充顺序不一致。变式训练2按要求填空：(1)Co基态原子核外电子排布式为_。(2)基态Ge原子的核外电子排布式为_。(3)镍元素基态原子的电子排布式为_。(4)写出基态As原子的核外电子排布式_。(5)P原子的核外电子排布式为_。(6)Fe3的电子排布式为_。答案(1)1s22s22p63s23p63d74s2或Ar3d74s2(2)1s22s22p63s23p63d104s24p2或Ar3d104s24p2(3)1s22s22p63s23p63d84s2或Ar3d84s2(4)1s22s22p63s23p63d104s24p3或Ar3d104s24p3(5)1s22s22p63s23p3或Ne3s23p3(6)1s22s22p63s23p63d5或Ar3d5解题反思(1)书写电子排布式时，要审清题目要求。(2)同一主族元素最外层电子排布只是电子层序数n不同。1以下表示氦原子结构的化学用语中，对电子运动状态描述最详尽的是( )A.HeB.C1s2D答案D解析A项只能表示最外层电子数；B项只表示核外的电子分层排布情况；C项具体到各电子层的电子数；而D项包含了电子层数、轨道类型以及轨道内电子的自旋方向，故该项正确。2下列原子的外围电子排布式中，正确的是( )A3d94s2B3d44s2C3d104s0D3d84s2答案D解析根据原子填入轨道的顺序和核外电子的排布规律，选项A应为3d104s1；选项B应为3d54s1；选项C应为3d84s2；则只有选项D正确。3以下现象与核外电子的跃迁有关的是()霓虹灯发出有色光棱镜分光激光器产生激光石油蒸馏凸透镜聚光燃放的焰火，在夜空中呈现五彩缤纷的礼花日光灯通电发光冷却结晶ABCD答案A4.已知Na的核外电子排布式为1s22s22p63s1，通常可把内层已达稀有气体原子的电子层结构的部分写成“原子实”，如Na的核外电子排布式可写成Ne3s1。用“原子实”表示的30号元素锌的原子核外电子排布式正确的是()A.Ne3d104s2B.Ar3d104s24p2C.Ar3d84s24p2D.Ar3d104s2答案D解析根据构造原理可知，锌元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，除3d104s2外，锌原子内层电子的排布与稀有气体原子Ar的电子排布相同，因此锌的核外电子排布式可写为Ar3d104s2。5下列离子中外层d轨道达半充满状态的是()ACr3 BFe3 CCo3 DCu答案B解析A项电子排布式：Ar3d3，d轨道3个电子不是半充满。B项电子排布式：Ar3d5，d轨道最多排满10个电子，此时5个电子为半充满。C项Co为27号元素，Co原子电子排布式为Ar3d74s2，Co3电子排布式为Ar3d6。D项Cu为29号元素，Cu原子电子排布式为Ar3d104s1，Cu电子排布式为Ar3d10，d轨道为全充满状态。6按要求填空：(1)根据轨道能量顺序写出下列基态原子或离子的核外电子排布式。A元素原子核外M层电子数是L层电子数的一半：_。B元素原子的最外层电子数是次外层电子数的1.5倍：_。基态Ni2、Fe3、S2的电子排布式分别为_、_、_。(2)某元素的最外层电子排布式是4s24p5，则其元素符号为_。(3)基态Ti2离子中，电子占据的最高的电子层符号为_，该电子层有_种轨道。(4)写出基态砷原子的电子排布式_，砷位于元素周期中第_周期第_族。答案(1)1s22s22p63s23p2或Ne3s23p21s22s22p1或He2s22p11s22s22p63s23p63d8或Ar3d81s22s22p63s23p63d5或Ar3d51s22s22p63s23p6或Ne3s23p6(2)Br(3)M3(4)Ar3d104s24p34A解析(1)L层有8个电子，则M层有4个电子，故A为硅。当次外层为K层时，最外层电子数则为3，为硼；当次外层为L层时，最外层电子数为1.5812，违背了排布规律，故不可能。Ni的原子序数为28，根据构造原理，基态Ni原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2，故Ni2的电子排布式为1s22s22p63s23p63d8；基态Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，故Fe3的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5；硫原子序数为16，基态硫原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4，故S2的电子排布式为1s22s22p63s23p6。(2)根据外围电子排布式可知该元素有4个电子层，最外层有7个电子，位于元素周期表的第4周期第A族，为Br元素。(3)Ti的原子序数为22，基态Ti原子的电子排布式为Ar3d24s2，故基态Ti2的电子排布式为Ar3d2，电子占据的最高电子层符号为M，该电子层有3s、3p、3d 3种轨道。(4)砷的原子序数为33，基态As原子的电子排布式为Ar3d104s24p3，位于第4周期第A族。基础过关1以E(nl)表示某原子轨道的能量，以下各式中正确的是()AE(5s)E(4f)E(4s)E(3d)BE(3d)E(4s)E(3p)E(3s)CE(4s)E(3s)E(2s)E(1s)DE(5s)E(4s)E(4f)E(3d)答案B解析各轨道能量的大小顺序为1s2s2p3s3p4s3d4p5s能量由低到高，A项和D项正确顺序E(4f)E(5s)E(3d)E(4s)；对于不同电子层的相同轨道，电子层序数越大，能量越高，所以C项错误。2下面是某些元素的最外层电子排布，各组指定的元素，不能形成AB2型化合物的是()A2s22p2和2s22p4B3s23p4和2s22p4C3s2和2s22p5D3s1和3s23p2答案D解析A项为C和O，能形成CO2；B项为S和O，能形成SO2；C项为Mg和F，能形成MgF2；D项为Na和Si，不能形成AB2型化合物，故选D。3R元素的原子，其最外层的p轨道电子数等于所有的电子层s轨道电子总数，则R可能是()ALi BBe CS DAr答案D解析若只有1个电子层，不存在p轨道；若有2个电子层，则有两个s轨道，则电子排布为1s22s22p4，为O元素；若有3个电子层，则有三个s轨道，则电子排布为1s22s22p63s23p6；由此可以看出应选D。4某微粒的核外电子排布式为1s22s22p63s23p6，下列关于该微粒的说法正确的是()A它的质子数一定是18B它的原子和37Cl可能互为同位素C它的单质一定是强还原剂D可以确定该微粒为Ar答案B解析此微粒核外共有18个电子，可能是原子也可能是离子，离子又可能为阳离子Ca2、K或阴离子S2、Cl。5某基态原子核外共有6个电子，分布在K与L电子层上，在下列L层分布中正确的是()答案D解析A项错误，2s轨道应排满2个电子，且自旋方向相反；B项错误，2p轨道的2个电子自旋方向要相同；C项错误，2p轨道的2个电子应分占2个轨道，且自旋方向相同；D项正确，2p轨道的3个轨道能量是相同的。6下列各项中，前面的轨道先填入电子的是()3d和4s4p和5s5s和4d5p和4dA B C D答案B解析根据原子核外电子排布的轨道能量顺序4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s从而可以看出中前面的轨道先填入电子。7以下核外电子的表示方法中，能表示该原子处于能量最低状态且正确的是( )CFe：Ar3d54s2DCu：Ar3d104s1答案D解析A选项不符合洪特规则，2p轨道上的3个电子应分占三个轨道时能量最低；B选项为F的轨道表示式；C选项中Fe是26号元素，而非25号。8下列元素能形成XY2型化合物的是()原子序数分别为6和16的元素核内质子数分别为14和8的元素外围电子排布式分别是3s2和3s23p5的基态原子轨道表示式分别为下图所示的两种元素的基态原子A B C D答案B解析中的两种元素分别为C和S，可以形成CS2；中两元素分别为Si和O，可以形成SiO2；中两种元素分别是Mg和Cl，可以形成MgCl2；中两元素分别为Ne和Mg，不能形成化合物。9.主族元素原子失去最外层电子形成阳离子，主族元素原子得到电子填充在最外层形成阴离子。下列各原子或离子的电子排布式错误的是()A.Ca21s22s22p63s23p6B.O21s22s22p4C.Fe1s22s22p63s23p63d64s2D.Fe21s22s22p63s23p63d6答案B解析氧原子的电子排布式为1s22s22p4，因此O2的电子排布式为1s22s22p6，B错误。原子失去电子形成离子时，应先失去最外层上的电子。Fe原子的电子排布式为：1s22s22p63s23p63d64s2，铁元素生成Fe2时，应先失去4s上的电子，故Fe2的电子排布式为1s22s22p63s23p63d6。10按要求填空。(1)17Cl的电子排布式_；(2)17Cl的外围电子排布式_；(3)17Cl的电子式_；(4)17Cl的轨道表示式_；(5)17Cl的原子结构示意图_；(6)第4周期中最外层仅有1个电子的所有基态原子的电子排布式_。答案(1)Ne3s23p5 (2)3s23p5 (3)(4) (5)(6)19K：Ar4s1,24Cr：Ar3d54s1，29Cu：Ar3d104s1解析(1)(5)主要考查电子排布式、外围电子排布式、电子式、轨道表示式、原子结构示意图等常用化学用语概念的区别。(6)第4周期最外层只有1个电子的最外层电子排布式为4s1，此时3s、3p应已填满，3d轨道可能全空、半充满或全充满，即其电子排布式为Ar4s1，Ar3d54s1，Ar3d104s1。能力提升11A、B、C、D是四种短周期元素，E是过渡元素。A、B、C同周期，C、D同主族，A的原子结构示意图为，B是同周期除稀有气体外半径最大的元素，C的最外层有三个成单电子，E的外围电子排布式为3d64s2。回答下列问题：(1)A为_(写出元素符号，下同)，电子排布式是_。(2)B为_，简化电子排布式是_。(3)C为_，外围电子排布式是_。(4)D为_，轨道表示式是_。(5)E为_，原子结构示意图是_。答案(1)Si1s22s22p63s23p2(2)NaNe3s1(3)P3s23p3(4)N(5)Fe解析由题意可知，A为Si，B为Na，C为P，则D为N，E为Fe。这五种元素电子排布式分别为A：1s22s22p63s23p2，B：1s22s22p63s1，C：1s22s22p63s23p3，D：1s22s22p3，E：1s22s22p63s23p63d64s2。由电子排布式可写出其他表示形式。12某元素的原子序数为33，请回答：(1)该元素原子的质子数为_，有_个电子。(2)该元素原子核外有_个电子层，_个轨道类型，_个原子轨道。(3)它的最外层电子排布为_，它的电子排布式为_，轨道表示式为_。答案(1)3333(2)4818(3)4s24p31s22s22p63s23p63d104s24p3解析(1)根据元素原子的核外电子数质子数原子序数，可得出答案。(2)先利用轨道能量顺序和排布原则写出其电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s24p3，得出该元素原子核外有8个轨道类型，共1131351318个原子轨道(s：1个轨道；p：3个轨道；d：5个轨道)。13现有A、B、C、D四种短周期主族元素，它们的原子序数依次增大，其中A元素原子核外电子仅有一个电子，也是宇宙中最丰富的元素，B元素原子的核外p轨道电子数比s轨道电子数少1，C为金属元素且原子核外p轨道电