内容正文:
第2节 原子结构与元素周期表
第1课时 基态原子的核外电子排布
基础过关练
题组一 基态原子核外电子的排布规律
1.下列表示钠原子的式子中能反映能级差别和电子自旋状态的是( )
A. BNa
C.1s22s22p63s1 D.
2.(经典题)某元素基态原子的电子排布式为[Ar]3d24s2,下列说法正确的是 ( )
A.该元素原子处于能量最低状态时,原子中有4个未成对电子
B.该元素基态原子核外有4个能层被电子占据
C.该元素原子的M层有8个电子
D.该元素原子的最外层有4个电子
3.下列由电子排布式或轨道表示式所得的结论错误的是( )
选项
电子排布式(或轨道表示式)
结论
A
1s22s2222
违背洪特规则
B
1s22s22p63s23p63d3
违背能量最低原理
C
N的轨道表示式:
违背泡利不相容原理
D
1s22s22p63s23p63d54s1
违背能量最低原理
4.下列说法正确的是( )
A.N的轨道表示式 违反了泡利不相容原理
B.各能级最多容纳的电子数是该能级原子轨道数的2倍,支持这一结论的理论是构造原理
C.6C的电子排布式1s22s22违反了洪特规则
D.22Ti的电子排布式1s22s22p63s23p63d4违反了泡利不相容原理
5.下列判断正确的是( )
A.锂原子的核外电子排布式写成1s3违背了能量最低原理
B.原子核外最外层的电子不超过8个,次外层不超过18个
C.处于基态的氧原子轨道表示式写成违背了泡利不相容原理
D.某种基态多电子原子中可能存在运动状态完全相同的电子
题组二 核外电子排布的表示方法
6.下列基态原子或离子的电子排布式正确的是( )
A.Ni2+:[Ar]3d8 B.Cu:[Ar]3d94s2
C.S2-:[Ne]2s23p6 D.Si:[Ar]3s23p2
7.(经典题)下列微粒中,电子排布式为1s22s22p63s23p6的是( )
①Na+ ②Mg2+ ③Cl- ④S2-
A.①③ B.②④ C.①② D.③④
8.按要求回答下列问题:
(1)基态O2-核外电子排布式为 。
(2)基态P原子核外电子排布式为 。
(3)基态Al原子核外电子排布式为 。
(4)基态As原子最外层电子的轨道表示式为 。
(5)基态Fe3+最外层电子的轨道表示式为 。
(6)基态Se原子最外层电子轨道表示式为 。
能力提升练
题组一 未成对电子数的判断和应用
1.下列元素中,未成对电子数最多的是( )
A.Ne B.P
C.Fe D.Cr
2.某元素原子质量数为60,中子数为35,其基态原子未成对电子数为 ( )
A.0 B.1
C.5 D.3
3.某元素基态原子M层上有一个未成对电子,则该基态原子电子排布不可能是( )
A.[Ar]3d14s2 B.[Ar]3d94s2
C.[Ne]3s23p1 D.[Ne]3s23p5
4.(不定项)已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42,X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子,Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。X与Y可形成化合物X2Y3,Z元素可形成负一价离子。下列说法正确的是( )
A.X元素基态原子的最外层电子排布式为4s24p3
B.X元素是第4周期ⅤA族元素
C.Y元素原子的轨道表示式为
D.Z元素的单质在氧气中不能燃烧
题组二 原子核外电子排布式、轨道表示式的书写与应用
5.基态时,某元素原子的最外层电子排布为ns1,下列关于该元素的说法正确的是( )
A.该元素一定是金属元素
B.一定位于第ⅠA族或第ⅠB族
C.元素的最高正价一定为+1价
D.周期表前36号元素中共有6种
6.化合物甲[YW(XV4)2]和化合物乙(ZXV4)常用于游泳池的净水和消毒。V、W、X、Y、Z的原子序数依次增大,V、X在元素周期表中同族且相邻,其中V元素在地壳中含量最高;基态W原子有7种空间运动状态不同的电子,基态Y原子的最外层电子排布式为4s1,基态Z原子的最外层电子排布式也是4s1且只有一个未成对电子。下列说法正确的是( )
A.简单离子半径:X>Y
B.简单氢化物稳定性:V<X
C.基态Z原子的简化电子排布式为[Ar]3d94s2
D.最高价氧化物对应水化物碱性最强的是W
7.电影里早期的盔甲材料用的是军用卫星的金钛合金,而不是一般的钛合金。相对于普通钢材在高空容易结冰的缺点,金钛合金在高空完全不惧怕结冰的问题。回答下列问题:
(1)基态钛原子的核外电子排布式是 。
(2)Sm的电子排布式为[Xe]4f66s2,Sm3+的电子排布式为 。
(3)基态铁原子最外层电子的轨道表示式为 。
(4)基态锌原子的核外电子排布式为 。
(5)氮原子最外层电子的轨道表示式为 。
(6)基态Cu与Cu2+中未成对电子数之比为 。
答案与分层梯度式解析
第2节 原子结构与元素周期表
第1课时 基态原子的核外电子排布
基础过关练
1.D
化学用语
反映情况
是否符合题意
原子结构
示意图
电子层数及各电子层的电子数
不能反映能级差别和电子自旋状态
核素符号
Na的质量数为23,质子数为11,从而确定中子数为23-11=12
不能反映能级差别和电子自旋状态
电子
排布式
包含了电子层和能级
能反映电子的能级差别,不能反映电子自旋状态
轨道
表示式
包含了电子层和能级,小方块表示了能级差别,方块中的箭头表示电子自旋状态
能反映能级差别和电子自旋状态
2. B 若某元素基态原子的电子排布式为[Ar]3d24s2,则该元素是钛;该元素原子处于能量最低状态时,原子中共有2个未成对电子,A错误;该元素位于第4周期,基态原子核外有4个能层被电子占据,B正确;该元素原子的M层有10个电子,C错误;该元素原子的最外层有2
个电子,D错误。
3.D 由电子排布式可知,2px轨道上有2个电子,而2py、2pz轨道上没有电子,违背了洪特规则,A正确;由构造原理可知,从第三能层开始各能级不完全遵循能层顺序,产生了能级交错现象,根据能量最低原理,正确的电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2,题中电子排布式违背了能量最低原理,B正确;根据泡利不相容原理,一个原子轨道中最多只能容纳两个自旋状态不同的电子,题中N的轨道表示式违背了泡利不相容原理,C正确;当能量相同的原子轨道在全充满、半充满和全空状态时,体系的能量最低,电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,3d能级为半充满状态,原子处于能量最低状态,符合能量最低原理,D错误。
4.C 违反了洪特规则,A错误;泡利不相容原理是指一个原子轨道中,最多只能容纳2个电子,且这2个电子的自旋状态相反,因此各能级最多容纳的电子数是该能级原子轨道数的2倍,支持这一结论的理论是泡利不相容原理,B错误;6C的电子排布式1s22s22中2px轨道上有2个电子,而2py、2pz轨道上没有电子,违反了洪特规则,C正确;22Ti的电子排布式1s22s22p63s23p63d4违反了能量最低原理,D错误。
5.B 1s3违背了泡利不相容原理,A错误;原子核外最外层的电子不超过8个,次外层不超过18个,B正确;违背了洪特规则,C错误;一个基态多电子原子中,不可能有两个运动状态完全相同的电子,D错误。
6.A 基态Ni2+核外有26个电子,电子排布式为[Ar]3d8,A正确;3d能级处于全满状态时具有较低能量,故基态Cu的电子排布式为[Ar]3d104s1,B错误;基态S2-的电子排布式为[Ne]3s23p6,C错误;基态Si的电子排布式为[Ne]3s23p2,D错误。
7.D 该微粒的核外电子数为18,Cl-、S2-符合,选D。
8.答案 (1)1s22s22p6或[He]2s22p6
(2)1s22s22p63s23p3或[Ne]3s23p3
(3)1s22s22p63s23p1或[Ne]3s23p1
(4)
(5)
(6)
解析 (4)基态As原子核外电子排布式为[Ar]3d104s24p3,最外层电子的轨道表示式为。
(5)基态Fe3+的最外层为第三电子层,轨道表示式为。
(6)基态Se原子最外层电子排布式为4s24p4,轨道表示式为。
易错分析 在画基态原子的轨道表示式时,常出现以下错误:
①(违反能量最低原理);
②(违反泡利不相容原理);
③或(违反洪特规则);
④省略空轨道,如C的轨道表示式应为,而不是。
能力提升练
1.D 基态Ne的电子排布式为1s2,没有未成对电子;基态P的电子排布式为1s22s22p63s23p3,有3个未成对电子;基态Fe的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,有4个未成对电子;基态Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,有6个未成对电子;故选D。
2.C 根据质量数=质子数+中子数,可知该原子的质子数为60-35=25,其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2,3d能级上的5个电子均为未成对电子,C正确。
3.B 某元素基态原子M层上有一个未成对电子,可能的电子排布式
为1s22s22p63s1、1s22s22p63s23p1、1s22s22p63s23p5、1s22s22p63s23p63d14s2,所以该基态原子电子排布不可能是[Ar]3d94s2。
4.AB
X为As,位于第4周期ⅤA族,最外层电子排布式为4s24p3,A、B正确;Y为O元素,基态原子的电子排布式为1s22s22p4,轨道表示式为,C错误;Z为H元素,H2能在O2中燃烧,D错误。
5.D
基态时,某元素原子的最外层电子排布为ns1,则该元素可能是第ⅠA族的元素H、Li、Na、K等,也可能是Cr、Cu等过渡元素
该元素可能是第ⅠA族的H元素,不一定是金属元素
A错误
当n=4时,该元素可能是Cr,位于第ⅥB族
B错误
当n=4时,该元素可能是Cr、Cu等,最高正价不是+1价
C错误
周期表前36号元素中有H、Li、Na、K、Cr、Cu共6种
D正确
6.A
简单离子半径:S2->K+,A正确;简单氢化物稳定性:H2O>H2S,B错误;基态Cu原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,简化电子排布式为[Ar]3d104s1,C错误;题给五种元素中最高价氧化物对应水化物碱性最强的是KOH,D错误。
7.答案 (1)1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2
(2)[Xe]4f5
(3)
(4)1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2
(5)
(6)1∶1
解析 (1)基态钛原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2。
(2)Sm的电子排布式为[Xe]4f66s2,失去3个电子变成Sm3+,则Sm3+的电子排布式为[Xe]4f5。
(3)基态铁原子最外层电子的轨道表示式为。
(4)Zn为第4周期ⅡB族元素,基态锌原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2。
(5)氮原子最外层电子的轨道表示式为。
(6)基态Cu原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,有1个未成对电子;Cu2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d9,有1个未成对电子。
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