内容正文:
第2节 原子结构与元素周期表
学习目标
重点难点
1.通过探究1~18号元素基态原子的核外电子排布,充分理解能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则。
2.会书写1~36号元素基态原子的核外电子排布式和价电子排布式。
3.学会利用电子排布式、轨道表示式正确表示核外电子排布。
4.了解核外电子的排布规律、价电子排布与元素周期表中周期、族划分的关系。
5.了解核外电子排布与原子半径周期性变化的关系,能用原子结构的知识解释其周期性变化的原因。
重点
1.根据构造原理写出1~36号元素的基态原子的电子排布式。
2.泡利不相容原理和洪特规则。
3.元素的原子结构与元素周期表结构的关系。
难点
1.核外电子排布与元素周期表的周期、族划分的关系。
2.元素周期表的分区。
第一课时 基态原子的核外电子排布
新知探究(一)——基态原子的核外电子排布规律
1.基态原子的核外电子排布规律
能量最低
原理
在不违背泡利不相容原理的前提下,核外电子在各个原子轨道上的排布方式应使整个原子体系的能量最低
泡利不相容
原理
一个原子轨道中最多只能容纳两个电子,且这两个电子的自旋状态不同。根据泡利不相容原理,可以获得以下重要结论:
①每一种运动状态的电子只能有1个。
②每个电子层中原子轨道的总数为n2个,因此,每个电子层最多能容纳2n2个电子
洪特规则
对于基态原子,核外电子在能量相同的原子轨道上排布时,将尽可能分占不同的原子轨道并且自旋状态相同
[微点拨] 核外电子在原子轨道上排布要遵循以上三个原则,这三个原则并不是孤立的,而是相互联系、相互制约的。也就是说核外电子在原子轨道上排布要同时遵循这三个原则。
2.原子核外电子排布的表示方法
(1)电子排布式
书写格式:在ns、np、nd等各能级符号的右上角用数字表示出该能级中的电子数目。
以钾原子为例,电子排布式中各符号、数字的意义为
(2)轨道表示式
①用方框(或小圆圈、短线)表示一个原子轨道,用箭头“↑”或“↓”来区别自旋状态不同的电子。
②以铝原子为例,轨道表示式中各符号、数字的意义为
(3)简化电子排布式
为避免电子排布式书写繁琐,电子排布式可简化表示为稀有气体加外层电子的形式。
如S:[Ne]3s23p4,Ca:[Ar]4s2。
3.构造原理
随着原子序数的递增,基态原子的“外层电子”按照箭头的方向依次排布在各原子轨道上:1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s……这一规律称为构造原理。
基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序如图所示:
[题点多维训练]
1.(2025·达州一中高二月考)“各能级最多容纳的电子数,是该能级原子轨道数的二倍”,支撑这一结论的理论是 ( )
A.构造原理 B.泡利不相容原理
C.洪特规则 D.能量最低原理
解析:选B 构造原理用来书写核外电子的电子排布式;当电子排布在同一能级的不同轨道时,基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道,而且自旋状态相同,这就是洪特规则;在一个原子轨道里,最多只能容纳2个电子,而且它们的自旋状态相反,这就是泡利不相容原理。
2.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的核外电子排布式1s22s22违反了洪特规则
C.电子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3违反了构造原理
D.电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了泡利不相容原理
解析:选A A项,由构造原理知,ns电子的能量一定高于(n-1)p电子的能量;B项,对于碳原子来说,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分布在两个不同的2p轨道上,违反了洪特规则;C项,根据构造原理知,对于21Sc原子来说,最后3个电子应先排满4s轨道,再排3d轨道,应为1s22s22p63s23p63d14s2,故违反了构造原理;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,则违反了泡利不相容原理。
3.下列有关构造原理的说法错误的是 ( )
A.原子核外电子填充3p、3d、4s能级的顺序为3p→4s→3d
B.某基态原子部分核外电子的排布式为3d64s2
C.所有基态原子的核外电子排布都遵循构造原理
D.构造原理中的电子排布能级顺序,实质是各能级能量由低到高的顺序
解析:选C 根据构造原理:ns<(n-2)f<(n-1)d<np,可判断原子核外电子填充3p、3d、4s能级的顺序为3p→4s→3d,故A正确;根据构造原理:ns<(n-2)f<(n-1)d<np,某基态原子部分核外电子的排布式为3d64s2,故B正确;绝大多数基态原子的核外电子排布都遵循构造原理,但也有少数例外,如Cu,故C错误;构造原理中电子填入能级的顺序即各能级能量由低到高的顺序,故D正确。
4.下列轨道表示式能表示基态硫原子最外层结构的是 ( )
解析:选D 基态硫原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4,最外层电子排布式为3s23p4,根据泡利不相容原理,3s轨道的2个电子自旋状态相反;根据洪特规则,3p轨道的4个电子中3个电子先分占3个p轨道,且自旋状态相同,第4个电子再填充到其中一个3p轨道,与原来填充的电子自旋状态相反,故D正确。
5.下列基态原子的电子排布式或轨道表示式是否正确?若不正确指出原因。
(1)6C:1s22s22 ;
(2)O: ;
(3)B: ;
(4)P: ;
(5)K:1s22s22p63s23p63d1 。
答案:(1)不正确,违背洪特规则
(2)不正确,违背洪特规则
(3)不正确,违背泡利不相容原理
(4)不正确,违背洪特规则
(5)不正确,违背能量最低原理
6.按要求填空。
(1)O元素基态原子的电子排布式: 。
(2)Na元素基态原子的轨道表示式: 。
(3)Ca元素基态原子的电子排布式: 。
(4)基态硼原子的轨道表示式为 ,核外电子共有 种运动状态,有 个未成对电子,有 对成对电子。
答案:(1)1s22s22p4 (2)
(3)1s22s22p63s23p64s2 (4) 5 1 2
新知探究(二)——19~36号元素基态原子的核外电子排布
导学设计
卫星的金钛合金,而不是一般的钛合金。相较于普通钢材在高空容易结冰的缺点,金钛合金在低温下完全不惧怕结冰的问题。
1.基态钛原子的核外电子排布式如何表示?
提示:1s22s22p63s23p63d24s2。
2.基态钛原子的轨道表示式如何表示?
提示:
3.电子排布式和轨道表示式在描述核外电子运动状态方面有什么区别?
提示:电子排布式能够表示出每一个能级上的电子排布情况,轨道表示式除了能够表示出在每一个能级上电子的排布情况,还能表示出电子在该能级的原子轨道上的排布情况,因此比电子排布式更加具体形象。
4.如何书写简单离子的电子排布式?
提示:先写原子的电子排布式,然后再根据得失电子写出离子的电子排布式。例如:O2-的电子排布式,先写氧原子的电子排布式为1s22s22p4,再得2个电子得到O2-的电子排布式为1s22s22p6。Fe3+的电子排布式,先写铁原子的电子排布式为[Ar]3d64s2,再失3个电子(由外层向内层)得到Fe3+的电子排布式为[Ar]3d5。
[系统融通知能]
能量相同的原子轨道在全充满(如d10)、半充满(如d5)和全空(如d0)状态时,体系的能量较低。
如基态铬原子和基态铜原子的核外电子排布。
错误写法
正确写法
铬原子
1s22s22p63s23p63d44s2
1s22s22p63s23p63d54s1
铜原子
1s22s22p63s23p63d94s2
1s22s22p63s23p63d104s1
[典例] 过渡金属元素在工农业生产和国防建设中有着广泛应用。回答下列问题。
(1)原子序数为21~30的元素基态原子中,未成对电子数最多的和成对电子数最多的元素在周期表中的位置分别是 和 ,其价电子排布图(或轨道表示式)为 与 。
(2)基态钒原子核外电子的运动状态有 种。
(3)A元素M层电子数是N层电子数的7倍,其价层电子轨道表示式为 。
(4)C元素基态原子的轨道表示式是下列中的 (填“①”或“②”),另一轨道表示式不能作为基态原子的轨道表示式是因为它不符合 (填“A”“B”或“C”)。
A.能量最低原理 B.泡利不相容原理 C.洪特规则
[解析] (1)原子序数为21~30的元素基态原子中,未成对电子数最多的元素是Cr,在周期表中位于第4周期ⅥB族,价电子排布图为,成对电子数最多的元素是Zn,在周期表中位于第4周期ⅡB族,价电子排布图为。(2)钒是23号元素,基态钒原子核外电子数为23,每个电子的运动状态都不同,基态钒原子核外电子的运动状态有23种。(3)A元素M层电子数是N层电子数的7倍,说明N层中含有2个电子,那么M层中有14个电子,故可知为26号铁元素,其价层电子轨道表示式为。(4)由题图可以看出②是基态Si原子的轨道表示式,①中3p的两个电子应该单独占据而不能在一个轨道,因此违背了洪特规则。
[答案] (1)第4周期ⅥB族 第4周期ⅡB族
(2)23 (3) (4)② C
[题点多维训练]
1.按照基态原子核外电子排布原则,请尝试写出19~36号元素K~Kr的基态原子的核外电子排布式。
K:
Ca:
Sc:
Ti:
V:
Cr:
Mn:
Fe:
Co:
Ni:
Cu:
Zn:
Ga:
Ge:
As:
Se:
Br:
Kr:
提示:K:1s22s22p63s23p64s1
Ca:1s22s22p63s23p64s2
Sc:1s22s22p63s23p63d14s2
Ti:1s22s22p63s23p63d24s2
V:1s22s22p63s23p63d34s2
Cr:1s22s22p63s23p63d54s1
Mn:1s22s22p63s23p63d54s2
Fe:1s22s22p63s23p63d64s2
Co:1s22s22p63s23p63d74s2
Ni:1s22s22p63s23p63d84s2
Cu:1s22s22p63s23p63d104s1
Zn:1s22s22p63s23p63d104s2
Ga:1s22s22p63s23p63d104s24p1
Ge:1s22s22p63s23p63d104s24p2
As:1s22s22p63s23p63d104s24p3
Se:1s22s22p63s23p63d104s24p4
Br:1s22s22p63s23p63d104s24p5
Kr:1s22s22p63s23p63d104s24p6
2.按要求写出下列原子的电子排布式或轨道表示式。
(1)基态硫原子的轨道表示式: 。
(2)基态Mn原子的简化电子排布式: 。
(3)基态As原子最外层电子的轨道表示式: 。
(4)Cu+基态核外电子排布式为 。
答案:(1)
(2)[Ar]3d54s2 (3)
(4)1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10)
3.(2025·江苏泰州期中)A、B、C、D、E均为36号之前的元素,请完成下列空白。
A原子中只有一个电子层且只含1个电子;B原子的2p轨道上得到2个电子后不能再容纳外来电子;C原子价电子排布式为nsn-1npn+1;D的一种核素的质量数为59,中子数为31;E元素基态正三价离子的3d轨道为半充满。
(1)A的原子轨道形状为 。
(2)B的元素名称: ,画出B的价电子轨道表示式: 。
(3)C的基态原子核外电子空间运动状态有 种。
(4)D2+的核外电子排布式是 。
(5)E的元素符号为 ,E元素基态原子的价电子排布式为 。
答案:(1)球形 (2)氧 (3)9
(4)1s22s22p63s23p63d8(或[Ar]3d8) (5)Fe 3d64s2
命题热点——核外电子排布的表示方法
典例导学
[典例] 正确掌握化学用语是学好化学的基础,下列叙述正确的是 ( )
A.Cl-的电子排布式为1s22s22p63s23p6
B.氮原子的结构示意图为
C.H2S的电子式为H+[︰︰]2-H+
D.基态S原子的轨道表示式为
[解析] Cl-核外有18个电子,电子排布式为1s22s22p63s23p6,A项正确;氮原子的结构示意图为,
B项错误;H2S属于共价化合物,电子式应为H︰︰H,C项错误;基态S原子的轨道表示式为,D项错误。
[答案] A
[系统融通知能]
核外电子排布的6种表示方法
原子
或离子
的结构
示意图
意义
将每个电子层上的电子总数表示在原子核外的式子
实例
Na: S2-:
电子式
意义
在元素符号的周围,用·或×表示一个原子的最外层电子
实例
O原子:·· OH-:[︰︰H]-
电子
排布式
意义
用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数,这就是电子排布式
实例
Mg:1s22s22p63s2
简化
电子
排布式
意义
电子排布式可简化表示为稀有气体加外层电子的形式
实例
Mg:[Ne]3s2
轨道
表示式
意义
每个方框都代表一个原子轨道,每个箭头代表一个电子
实例
Mg:
[题点多维训练]
1.下列化学用语的表达正确的是 ( )
A.原子核内有10个中子的氧原子O
B.氯原子的结构示意图:
C.基态Fe3+的最外层电子排布式:3s23p63d5
D.基态铜原子的价电子轨道表示式:
解析:选C 原子核内有10个中子的氧原子的质量数为10+8=18,应该表示为O,故A错误;氯原子核外电子总数为17,则氯原子的结构示意图为,故B错误;铁为26号元素,铁离子最外层电子数为13,根据构造原理可得基态Fe3+的最外层电子排布式为3s23p63d5,故C正确;Cu是29号元素,其原子核外有29个电子,基态原子价电子排布式为3d104s1,轨道表示式为,故D错误。
2.(2025·成都高二检测)下列有关化学用语正确的是 ( )
A.基态Cr原子的价电子轨道表示式:
B.KCl的电子式:K︰︰
C.基态Fe3+的电子排布式:1s22s22p63s23p63d5
D.F原子的结构示意图:
解析:选C 基态Cr原子的价电子排布式为3d54s1,轨道表示式为,故A错误;KCl是离子化合物,其电子式为K+[︰︰]-,故B错误;基态Fe原子的电子排布式为[Ar]3d64s2,则基态Fe3+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5,故C正确;F原子的结构示意图为,故D错误。
3.已知A原子中只含1个电子;B原子的3p轨道上得到1个电子后不容纳外来电子;C原子的2p轨道上有1个电子的自旋方向与其他电子的自旋方向相反;D原子的第三电子层上有8个电子,第四电子层上只有1个电子;E原子的价电子排布式为3s23p6。
(1)按要求书写下列图示:
①B的原子结构示意图: 。
②C原子的轨道表示式: 。
③D原子的核外电子排布式: 。
④B离子的电子式: 。
(2)写出由A、B、C、D中的三种元素组成的化合物的化学式: (至少写出5种)。
(3)写出由上述元素组成的物质制得A单质的化学方程式: (至少写出2个)。
(4)写出E的元素符号: ,要证明太阳光中含有E元素,可采用的方法是 。
解析:由题意可知,A为H,B为Cl,C为O,D为K,E为Ar。
(2)由H、Cl、O、K中的三种元素组成的化合物可以是酸,如HClO、HClO2、HClO3、HClO4;也可以是碱,如KOH;还可以是盐,如KClO、KClO2、KClO3、KClO4等。
(3)A的单质为H2,可以通过电解水、电解KOH溶液或K和水反应等方法来制取。
答案:(1)① ② ③1s22s22p63s23p64s1(或[Ar]4s1) ④[︰︰]-
(2)KOH、KClO、KClO3、HClO、HClO3(其他合理答案也可)
(3)2H2O2H2↑+O2↑、2K+2H2O==2KOH+H2↑(其他合理答案也可)
(4)Ar 对太阳光进行光谱分析
[课时跟踪检测]
一、选择题
1.下列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.︰He B.
C.1s2 D.
解析:选D A项只表示出最外层电子数,B项只表示出核外电子的分层排布情况,C项具体到电子层数、能级以及能级上的电子数,而D项包含了电子层数、能级以及原子轨道上电子的自旋状态。
2.下列能表示基态原子电子排布式的是 ( )
A.1s22s12p1 B.1s22s22p63s23p63d1
C.1s22s22p63s23p63d54s1 D.1s22s22p7
解析:选C A项应为1s22s2,错误;B项应为1s22s22p63s23p64s1,错误;D项应为1s22s22p63s1,错误。
3.电子在一个基态原子的下列原子轨道中排布时,最后排布的是 ( )
A.ns B.np
C.(n-1)d D.(n-2)f
解析:选B 根据能量大小顺序:ns<(n-2)f<(n-1)d<np,电子在能级的原子轨道中排布时,最后排布的是np,故B符合题意。
4.某原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2,下列说法中不正确的是 ( )
A.该元素原子中共有25个电子
B.该元素原子核外有4个能层
C.该元素原子最外层共有2个电子
D.该元素原子M电子层共有8个电子
解析:选D 该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2,则该元素原子有4个能层,共有25个电子,最外层有2个电子,第三层(M层)有13个电子。
5.下列说法错误的是 ( )
A.电子排布式1s22s22p63s23p64s3违背了泡利不相容原理
B.基态原子电子排布式1s22s22p63s23p63d5违背了能量最低原理
C.根据构造原理,原子核外电子填充顺序为1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p……
D.钠原子由1s22s22p63s1→1s22s22p63p1时,原子吸收能量,由基态转化成激发态
解析:选C 根据泡利不相容原理知,4s轨道最多排2个电子,故A正确;根据构造原理,原子核外电子先填充4s轨道再填充3d轨道,故B正确,C错误;钠原子由1s22s22p63s1→1s22s22p63p1时,电子从基态跃迁到激发态,要吸收能量,故D正确。
6.基态X、Y、Z原子的核外电子排布式如下表,则下列化合物中不存在的是 ( )
基态原子的核外电子排布式
X
1s22s22p4
Y
1s22s22p63s1
Z
1s22s22p63s23p4
A.Y2ZX3 B.Y2X2
C.YZ D.ZX3
解析:选C X的基态原子的核外电子排布式为1s22s22p4,则X为氧;Y的基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s1,则Y为钠;Z的基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4,则Z为硫。Na2SO3是亚硫酸钠的化学式,A不合题意;Na2O2是过氧化钠的化学式,B不合题意;不存在化学式为NaS的化合物,C符合题意;SO3是三氧化硫的化学式,D不合题意。
7.(2025·丽江高二期中)在前四周期元素中,基态原子有3个未成对电子的元素种数为 ( )
A.3 B.4
C.5 D.6
解析:选C 在前四周期元素中,基态原子有3个未成对电子的元素分别为N、P、As、V、Co,共5种元素。
8.(2025·济南高二检测)第4周期元素的基态原子中,4s能级只有1个电子的共有 ( )
A.1种 B.2种
C.3种 D.4种
解析:选C 4s能级只有1个电子,即4s1,该原子4s能级未填满,情况之一是按照构造原理的能级顺序正常填充:1s22s22p63s23p64s1,为K;情况之二是洪特规则的特例,即能量相同的原子轨道处于全充满、半充满或全空状态时,体系能量较低,有1s22s22p63s23p63d54s1和1s22s22p63s23p63d104s1两种,分别为Cr和Cu。
9.(2025·成都高二检测)某核素核外共有15个不同运动状态的电子,下列说法正确的是 ( )
A.若将该原子的电子排布式写成1s22s22p63s233,它违背了泡利不相容原理
B.原子中所有的电子占有3个能级,9个轨道
C.该元素的最高价氧化物对应的水化物为两性氢氧化物
D.该基态原子中能量最高的电子的电子云图为沿x、y、z轴的方向分布
解析:选D 某核素核外共有15个不同运动状态的电子,则该原子为P原子,其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p3,若将该原子的电子排布式写成1s22s22p63s233,它违背了洪特规则,A错误;该原子中所有原子占有1s、2s、2p、3s、3p共5个能级,9个轨道,B错误;该元素的最高价氧化物对应的水化物H3PO4为中强酸,C错误;该基态原子中能量最高的电子处于3p能级,p电子云图为沿x、y、z轴的方向分布,D正确。
10.(2025·陕晋宁青卷)下列化学用语或图示表达正确的是 ( )
A.CS2的电子式为︰︰︰C︰︰︰
B.基态Be原子的价电子排布式为2s22p2
C.C2H2的球棍模型为
D.反⁃2⁃丁烯的结构简式为
解析:选A CS2与CO2结构类似,电子式为︰︰︰C︰︰︰,A正确;Be是4号元素,基态Be原子的价电子排布式为2s2,B错误;乙炔的球棍模型为,图中表示乙炔的空间填充模型,C错误;反⁃2⁃丁烯的分子中,两个甲基位于双键的不同侧,结构简式是,D错误。
11.下列各组指定的元素,不能由单质间通过化合反应形成AB2型化合物的是 ( )
A.[He]2s22p2和[He]2s22p4
B.[Ne]3s23p4和[He]2s22p4
C.[Ne]3s2和[He]2s22p5
D.[Ar]3d64s2和[Ne]3s23p4
解析:选D [He]2s22p2是C原子,[He]2s22p4是O原子,二者可由单质间通过化合反应形成AB2型化合物CO2分子,A不符合题意;[Ne]3s23p4是S,[He]2s22p4是O,二者可由单质间通过化合反应形成AB2型化合物SO2分子,B不符合题意;[Ne]3s2是Mg,[He]2s22p5是F,二者可由单质间通过化合反应形成AB2型化合物MgF2,C不符合题意;[Ar]3d64s2是Fe,[Ne]3s23p4是S,Fe与S在加热时可发生化合反应生成FeS,不能形成AB2型化合物,D符合题意。
12.R、Q、X、Y、Z是原子序数依次增大的前四周期元素。这些基态原子中,R的电子只有一种自旋取向,Q的s能级电子总数比p能级的多1个,X的价层电子排布式为 nsnnp2n,Y的核外电子填充在8个轨道中,Z有4个未成对电子。下列说法不正确的是 ( )
A.Z3+比Z2+稳定
B.Q基态原子有5种空间运动状态的电子
C.由R、Q、X三种元素形成的化合物的水溶液均显酸性
D.Y与Q、Z与X均能形成原子个数比为3∶4的化合物
解析:选C R、Q、X、Y、Z是原子序数依次增大的前四周期元素,基态原子中,R的电子只有一种自旋取向,则R为H;Q的s能级电子总数比p能级多1,则Q的电子排布式为1s22s22p3,Q为N;X的价层电子排布式为2s22p4,则X为O;Y的核外电子填充在8个原子轨道中,则Y的电子排布式为1s22s22p63s23p2,则Y为Si;Z有4个未成对电子,价层电子排布为3d64s2,则Z为Fe。Fe3+的价层电子排布为3d5,处于半满状态;而Fe2+的价层电子排布为3d6,则Fe3+比Fe2+稳定,A正确。Q为N,基态原子核外有5种空间运动状态的电子,B正确。由R、Q、X三种元素形成的化合物HNO3、HNO2、NH4NO3、NH3·H2O,其中HNO3、HNO2、NH4NO3的水溶液均显酸性,而NH3·H2O 的水溶液显碱性,C错误。Y与Q可形成原子个数比为3∶4的化合物Si3N4,Z与X可形成原子个数比为3∶4的化合物Fe3O4,D正确。
二、非选择题
13.(12分)按要求写出电子排布式或轨道表示式。
(1)基态Cu+的电子排布式: 。
(2)基态Fe原子的电子排布式: 。
(3)17Cl-的轨道表示式: 。
(4)基态Mn原子的简化电子排布式: 。
(5)基态As原子最外层电子的轨道表示式: 。
(6)基态Ge原子的电子排布式: 。
答案:(1)1s22s22p63s23p63d10 (2)1s22s22p63s23p63d64s2
(3) (4)[Ar]3d54s2 (5)
(6)1s22s22p63s23p63d104s24p2
14.(13分)A、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元素外原子半径最大的元素,C的最外层有三个未成对电子,E的简化电子排布式为[Ar]3d64s2。回答下列问题:
(1)A为 (填元素符号,下同),电子排布式是 。
(2)B为 ,简化电子排布式是 。
(3)C为 ,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 。
解析:由题意可知,A为Si,B为Na,C为P,D为N,E为Fe。这五种元素原子的电子排布式分别为A:1s22s22p63s23p2,B:1s22s22p63s1,
C:1s22s22p63s23p3,D:1s22s22p3,
E:1s22s22p63s23p63d64s2。
答案:(1)Si 1s22s22p63s23p2
(2)Na [Ne]3s1
(3)P 1s22s22p63s23p3
(4)N
(5)Fe
15.(12分)已知X、Y、Z、W、Q、R、E七种元素中,原子序数X<Y<Z<W<Q<R<E,其结构或性质信息如下表。
元素编号
结构或性质信息
X
原子的L层上s电子数等于p电子数
Y
元素原子最外层电子排布式为nsnnpn+1
Z
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
R
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)X原子的原子核外共有 种不同运动状态的电子,有 种不同轨道类型的电子。
(2)Q的基态原子电子排布式为 ,R的元素符号为 ,E元素基态原子的价层电子排布为 。
(3)含有元素W的盐的焰色试验为 色,许多金属元素形成的盐都可以发生焰色试验,其原因是
。
解析:(1)X元素原子的L层上s电子数等于p电子数,即电子排布式为1s22s22p2,故X为碳元素,其原子的原子核外共有6种不同运动状态的电子,有3种不同轨道类型的电子。(2)Y元素原子最外层电子排布式为nsnnpn+1,则n=2,Y为N元素;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、常压下是气体的是Cl2,故Z为Cl元素;Q元素的核电荷数为Y和Z之和,即核电荷数为24,则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,其原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,即R为26号元素Fe;根据题给信息,E元素原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,该元素为29号元素Cu,其原子的价层电子排布为3d104s1。
答案:(1)6 3 (2)1s22s22p63s23p63d54s1 Fe 3d104s1 (3)紫 激发态的电子从较高能量的轨道跃迁到较低能量的轨道时,以一定波长(可见光区域)的光的形式释放能量,发出不同颜色的光
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