高二化学选择性必修第二册第一章讲义

第一节原子结构第1课时能层与能级基态与激发态[核心素养发展目标]1.通过认识原子结构与核外电子排布理解能层与能级的关系。2.通过核外电子能量不同分析，理解激态与激发态的含义与关系。3.能辨识光谱与电子跃迁之间的关系。一、能层与能级1920年，丹麦科学家玻尔在氢原子模型基础上，提出构造原理，开启了用原子结构解释元素周期律的篇章。1925年以后，玻尔的“壳层”落实为“能层”与“能级”，厘清了核外电子的可能状态，复杂的原子光谱得以诠释。1936年，德国科学家马德隆发表了以原子光谱事实为依据的完整的构造原理。1．能层(1)含义：根据核外电子的能量不同，将核外电子分为不同的能层(电子层)。(2)序号及符号能层序号一、二、三、四、五、六、七……分别用K、L、M、N、O、P、Q……表示，其中每层所容纳的电子数最多为2n2个。(3)能量关系能层越高，电子的能量越高，能量的高低顺序为E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q)。2．能级(1)含义：根据多电子原子的同一能层的电子的能量也可能不同，将它们分为不同能级。(2)表示方法：分别用相应能层的序数和字母s、p、d、f等表示，如n能层的能级按能量由低到高的排列顺序为ns、np、nd、nf等。3．能层、能级与最多容纳的电子数能层(n)一二三四五六七……符号KLMNOPQ……能级1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s……最多电子数22626102610142……281832………………2n2由上表可知：(1)能层序数等于该能层所包含的能级数，如第三能层有3个能级。(2)s、p、d、f各能级可容纳的最多电子数分别为1、3、5、7的2倍。(3)原子核外电子的每一能层最多可容纳的电子数是2n2(n为能层的序数)。(1)2d表示L层上的d能级()(2)同一原子中，1s、2s、3s电子的能量逐渐减小()(3)各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束()(4)4s、4p、4d、4f能量的高低顺序为E(4s)＜E(4p)＜E(4d)＜E(4f)()(5)3d、4d、5d能级所能容纳的最多电子数不相同()答案(1)×(2)×(3)×(4)√(5)×1．根据Be、N、Ne、Na、Mg五种元素的原子结构，回答下列问题：(1)只有K层与L层的原子有________。答案Be、N、Ne(2)含有M层的原子有________。答案Na、Mg(3)最外层电子数相同的原子有________。答案Be、Mg(4)每一层电子数都符合2n2的有________。答案Ne2．若n＝3，以下能级符号错误的是()A．npB．nfC．ndD．ns答案B3．下列能级符号表示正确且最多容纳的电子数按照从少到多的顺序排列的是()A．1s、2p、3d B．1s、2s、3sC．2s、2p、2d D．3p、3d、3f答案A二、基态与激发态原子光谱1．基态原子与激发态原子(1)基态原子：处于最低能量状态的原子。(2)激发态原子：基态原子吸收能量，它的电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。(3)基态、激发态相互间转化的能量变化基态原子eq\o(,\s\up7(吸收能量),\s\do5(释放能量，主要形式为光))激发态原子2.光谱(1)光谱的成因及分类(2)光谱分析：在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。(1)光(辐射)是电子跃迁释放能量的重要形式之一()(2)霓虹灯光、激光、萤光都与原子核外电子跃迁吸收能量有关()(3)产生激光的前提是原子要处于激发态()(4)电子跃迁时只吸收能量()(5)同一原子处于激发态时的能量一定高于基态时的能量()(6)激发态原子的能量较高，极易失去电子，表现出较强的还原性()答案(1)√(2)×(3)√(4)×(5)√(6)×1．回答下列问题：吸收光谱是________的电子跃迁为________的电子产生的，此过程中电子________能量；发射光谱是________的电子跃迁为________的电子产生的，此过程中电子________能量。答案基态激发态吸收激发态基态释放2．如图是锂、氦、汞原子的吸收光谱和发射光谱。其中图________是原子由基态转化为激发态时的光谱，图________是原子由激发态转化为基态时的光谱。不同元素的原子光谱上的特征谱线不同，请在图中将同种元素原子的吸收光谱和发射光谱连接起来。答案①③⑤②④⑥如图所示1．下列叙述正确的是()A．能级就是电子层B．每个能层最多可容纳的电子数是2n2C．同一能层中的不同能级的能量高低相同D．不同能层中的s能级的能量高低相同答案B解析能层是电子层，对于同一能层里能量不同的电子，又将其分为不同的能级，故A错误；每个能层最多可容纳的电子数是2n2，故B正确；同一能层里不同能级，能量按照s、p、d、f的顺序升高，故C错误；不同能层中的s能级的能量不同，能层越大，s能级的能量越高，例如：E(1s)<E(2s)<E(3s)……，故D错误。2．以下能级符号正确的是()A．3f B．2dC．4s D．2f答案C解析第三能层有3个能级(3s、3p、3d)，没有3f能级，故A错误；第二能层有2个能级(2s和2p)，没有2d能级，故B错误；第四能层有4个能级(4s、4p、4d,4f)，故C正确；第二能层有2个能级(2s和2p)，没有2f能级，故D错误。3．第N能层所含能级数、最多容纳电子数分别为()A．3、18 B．4、24C．5、32 D．4、32答案D解析第N能层为第4层，含有的能级分别为s、p、d、f，最多可以容纳32个电子，D正确。4．下列现象和应用与电子跃迁无关的是()A．激光 B．焰色试验C．燃烧放热 D．霓虹灯答案C5．K层有________个能级，用符号表示为________；L层有________个能级，用符号分别表示为__________；M层有________个能级，用符号分别表示为________。由此可推知n能层最多可能有________个能级，能量最低的两个能级其符号分别表示为________。答案11s22s、2p33s、3p、3dnns、np6．(1)已知短周期元素A、B，A元素原子的最外层电子数为m，次外层电子数为n；B元素原子的M层(有电子)电子数为m－n－1，L层电子数为m＋n＋2，则A为________(填元素符号，下同)，B为________。(2)已知X元素原子的L层比Y元素原子的L层少3个电子，Y元素原子的核外电子总数比X元素原子的多5，则X、Y分别为________、________。答案(1)CNa(2)NMg解析(1)短周期元素的原子最多有三个能层(K、L、M)，则A元素原子的次外层只可能为K层或L层，n只可能是2或8，又因为B元素原子的L层电子数为m＋n＋2，而L层最多容纳8个电子，所以n只可能等于2。由m＋n＋2＝8，得m＝4。故A元素原子的核外电子排布情况为K层2个电子，L层4个电子，则A为C；B元素原子的核外电子排布情况为K层2个电子，L层8个电子，M层1个电子，则B为Na。(2)根据题意，Y元素原子的核外电子总数比X元素原子的多5，而Y元素原子的L层电子只比X元素原子的多3个，故Y元素原子的最外层不是L层，而是M层，根据核外电子排布规律可知，其L层为次外层时只能排8个电子，则X元素原子的L层有5个电子，其原子核外电子数为2＋5＝7，故X为N；Y元素原子核外电子数为7＋5＝12，故Y为Mg。一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。1．在基态多电子原子中，关于核外电子能量的叙述错误的是()A．最易失去的电子能量最高B．离核最远的电子能量最高C．p能级电子能量一定高于s能级电子能量D．在离核最近的区域内运动的电子能量最低答案C解析最易失去的电子，性质活泼，所以能量最高，A正确；离核最近的区域内运动的电子能量最低，离核越远区域内运动的电子能量越高，B、D正确；处于同一能层时，p能级电子能量一定高于s能级电子能量，C错误。2．某元素原子的核外有三个能层，最外能层有4个电子，该原子核内的质子数为()A．14B．15C．16D．17答案A解析原子核外共有三个能层，最内层只有1s能级，可容纳2个电子，第二层有2s、2p两个能级，可容纳1×2＋3×2＝8个电子，最外层有4个电子，所以该原子核外有14个电子，又因在原子中核外电子数等于核内质子数，故选A。3．在同一个原子中，M能层上的电子与Q能层上的电子的能量()A．前者大于后者 B．后者大于前者C．前者等于后者 D．无法确定答案B4．下列说法中有错误的是()A．某原子K层上只有一个电子B．某离子M层和L层上的电子数均为K层的4倍C．某原子M层上的电子数为L层电子数的4倍D．存在核电荷数与最外层电子数相等的离子答案C解析氢原子K层上只有一个电子，A正确；Cl－、K＋等离子M层和L层上的电子数均为K层的4倍，B正确；原子核外已有M层，则L层为全排满，即8个电子，这样M层就有32个电子，而M层为第三层，最多容纳的电子数为18个，故不可能，C错误；O2－核电荷数为8，核外最外层电子数也为8，D正确。5．元素Na的焰色试验呈黄色，从能量变化的角度其光谱类型属于()A．发射光谱 B．吸收光谱C．连续光谱 D．线状光谱答案A解析焰色反应是待测物的金属元素吸收能量后，原子中的电子发生跃迁变为激发态，而激发态不稳定，释放能量变为较低能量的激发态或基态，产生发射光谱。6．某一能层上nd能级最多所能容纳的电子数为()A．6B．10C．14D．15答案B解析d能级有5个轨道，每个轨道最多能容纳2个电子，所以nd能级最多能容纳10个电子。7．下列各能层不包含d能级的是()A．O能层B．P能层C．M能层D．K能层答案D解析多电子原子中，同一能层的电子可分为不同的能级，K层只有s能级，L层有s、p能级，从M层开始有d能级。8．下列多电子原子不同能级能量高低的比较错误的是()A．1s＜2s＜3s B．2p＜3p＜4pC．3s＜3p＜3d D．4s＞3d＞3p答案D解析在多电子原子中，从3d能级开始有“能级交错”现象，实际4s能级的能量小于3d，所以D错误。9．下列关于同一种原子中的基态和激发态说法中，正确的是()A．基态时的能量比激发态时高B．激发态时比较稳定C．由基态转化为激发态过程中吸收能量D．电子仅在激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱答案C解析同一原子处于激发态时能量较高，较不稳定，A、B不正确；电子从能量较低的基态跃迁到能量较高的激发态时，也会产生原子光谱，D不正确。二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。10．以下现象与核外电子的跃迁有关的是()①霓虹灯发出有色光②棱镜分光③激光器产生激光④石油蒸馏⑤凸透镜聚光⑥燃放的焰火，在夜空中呈现五彩缤纷的礼花⑦日光灯通电发光⑧冷却结晶A．①③⑥⑦ B．②④⑤⑧C．①③⑤⑥⑦ D．①②③⑤⑥⑦答案A解析①霓虹灯发出有色光，因为灯管中的稀有气体原子吸收能量，电子发生跃迁，发射出不同颜色的光，正确；②棱镜分光是由于不同色彩的光在玻璃中的折射率不同引起的，与电子跃迁无关，错误；③激光的产生就是在外部刺激的情况下，很多高能的电子同时释放相位和能级相同能量，这些能量成为颜色一样的光子，有的在激光器内反射，继续与电子碰撞，释放更多的与它相同的光子，有的离开激光器，形成激光，与电子跃迁有关，正确；④石油蒸馏是利用石油中各成分的沸点不同加以分离，与电子跃迁无关，错误；⑤凸透镜聚光是由光的折射形成的，与电子跃迁无关，错误；⑥燃放的焰火，是因为不同金属离子吸收能量，电子发生跃迁，形成不同的颜色的光，正确；⑦日光灯通电发光，是因为电子受到激发的时候原子就会释放出可见光子形成的，与电子跃迁有关，正确；⑧冷却结晶，是由于温度降低，物质的溶解度减小，析出溶质，与电子跃迁无关。11．下列有关能层和能级的叙述中正确的是()A．M能层有s、p共2个能级，最多能容纳8个电子B．3d能级最多容纳10个电子，4f能级最多容纳14个电子C．无论哪一能层的s能级最多容纳的电子数均为2D．任一能层都有s、p能级，但不一定有d能级答案BC解析A项，M能层有s、p、d共3个能级，最多容纳18个电子；B项，3d能级最多容纳10个电子，从N能层开始有f能级，最多容纳14个电子；C项，每个能层都从s能级开始，且s能级最多容纳2个电子；D项，K能层只有s能级，不含有p能级。12．对焰色试验的描述正确的是()A．焰色试验只是金属单质特有的性质B．焰色试验是物理变化C．焰色试验是金属原子从基态跃迁到激发态时，将能量以光的形式表现出来D．焰色试验是金属原子或离子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时，将能量以光的形式表现出来的现象答案BD解析焰色试验是大多数金属元素的性质，是物理变化，从基态→激发态要吸收能量，从激发态→基态会释放能量。13．图中所发生的现象与电子的跃迁无关的是()答案D解析燃放烟火、霓虹灯、燃烧蜡烛等获得的光能都是电子跃迁时能量以光的形式释放出来导致的，而平面镜成像则是光线反射的结果。14．对充有氖气的霓虹灯管通电，灯管发出红色光。产生这一现象的主要原因是()A．电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放能量B．电子由基态向激发态跃迁时吸收除红光以外的光线C．氖原子获得电子后转变成发出红光的物质D．在电流的作用下，氖原子与构成灯管的物质发生反应答案A解析霓虹灯之所以能发光，是因为电子吸收能量后跃迁到能量较高的能级，能量较高能级上的电子会很快以光的形式释放能量而跃迁回能量较低的能级。三、非选择题15．填空。(1)用符号填写能层所含能级种类：K层：________；L层：________；M层：________；N层：________。(2)用数字填写能级所能容纳最多电子数目：s：________；p：________；d：________；f：________。(3)比较下列能级的能量高低(填“<”“＝”或“>”)。①4s________3s________2s________1s；②4f________4d________4p________4s；③1s________2p________3d________4f。答案(1)1s2s、2p3s、3p、3d4s、4p、4d、4f(2)261014(3)①>>>②>>>③<<<16．(1)1861年德国人基尔霍夫(G.R.Kirchhoff)和本生(R.W.Bunsen)研究锂云母的某谱时，发现在深红区有一新线，从而发现了铷元素，他们研究的是________________________________________________________________________。(2)含有钾元素的盐的焰色试验为________色。许多金属盐都可以发生焰色试验，其原因是________________________________________________________________________。答案(1)原子光谱(2)紫电子从能量较高的激发态跃迁到能量较低的基态时，以一定波长(可见光区域)光的形式释放能量17．(1)Cl原子核外电子能量最高的电子所在的能级是________。(2)基态Si原子中，核外电子占据最高能层的符号为________，该能层上有________个能级，电子数为________。答案(1)3p(2)M34解析(1)Cl原子核外有17个电子，排布在1s、2s、2p、3s、3p5个能级上，能量最高的是3p能级。(2)Si原子核外有14个电子，K、L、M能层上分别有2、8、4个电子，所以电子占据的最高能层为M能层，该能层有3s、3p、3d三个能级，排有4个电子。18．下表给出了五种元素的相关信息，其中A、B、C、D为短周期元素。元素相关信息A在常温、常压下，其单质是气体，随着人类对环境的认识和要求的提高，它将成为备受青睐的清洁燃料B工业上通过分离液态空气获得其单质，其某种同素异形体是保护地球地表环境的重要屏障C植物生长三要素之一，它能形成多种氧化物，其中一种是早期医疗中使用的麻醉剂D室温下其单质呈粉末状固体，加热易熔化。该单质在氧气中燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰E它是人体不可缺少的微量元素，其单质也是日常生产和生活中不可缺少的金属原材料，常用于制造桥梁、楼房等根据上述信息填空：(1)B元素的基态原子含有________个能层，其中第二能层中有哪几个能级：________；画出D的原子结构示意图________________。(2)C与A形成的某一化合物能和C与B形成的另一无色化合物(这两种化合物分子中原子个数比皆为1∶2)一起用作火箭助推剂，写出两者发生反应生成无毒物质的化学方程式：________________________________________________________________________。(3)某矿藏主要含D、E两种元素组成的化合物，它在空气中高温条件下生成一种刺激性气体和一种红色氧化物。试写出化学方程式：______________________________________。答案(1)22s和2p(2)2N2H4＋N2O4eq\o(=,\s\up7(点燃))3N2＋4H2O(3)4FeS2＋11O2eq\o(=,\s\up7(高温))2Fe2O3＋8SO2解析(1)氢气是一种清洁燃料，所以A为氢元素；臭氧对紫外线有吸收作用，是保护地球地表环境的重要屏障，所以B为氧元素，其基态原子含有K层与L层2个能层，L层为第二能层，有s、p两个能级(即2s和2p)；氮、磷、钾是植物生长三要素，N2O俗名“笑气”，是早期医疗中使用的麻醉剂，所以C为氮元素；单质硫在氧气中燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰，所以D为硫元素；日常生产和生活中最常用的金属是铁、铜和铝，其中只有铁是人体不可缺少的微量元素，所以E为铁元素。(2)氮和氢形成的原子个数比为1∶2的化合物为N2H4，氮和氧形成的原子个数比为1∶2的化合物有NO2和N2O4，其中N2O4是无色气体，NO2是红棕色气体，N2H4和N2O4反应生成无毒的N2和H2O。(3)我国主要以黄铁矿(其主要成分是FeS2)为原料制备硫酸，其第一阶段的主要反应是煅烧黄铁矿，反应为4FeS2＋11O2eq\o(=,\s\up7(高温))2Fe2O3＋8SO2。

第2课时构造原理与电子排布式电子云与原子轨道[核心素养发展目标]1.结合构造原理形成核外电子排布式书写的思维模型，并根据思维模型熟练书写1～36号元素的电子排布式。2.通过原子轨道和电子云模型的学习，全面了解核外电子运动状态的描述方法。一、构造原理与电子排布式1．构造原理(1)含义以光谱学事实为基础，从氢开始，随核电荷数递增，新增电子填入能级的顺序称为构造原理。(2)示意图2．电子排布式将能级上所容纳的电子数标在该能级符号右上角，并按照能层从左到右的顺序排列的式子。如氮原子的电子排布式为[应用体验](1)根据构造原理，试比较下列能级的能量高低(填“＞”或“＜”)。①4s________3d；②6s________4f________5d。答案①＜②＜＜(2)根据构造原理，写出下列基态原子的核外电子排布式①2He：________________________________________________________________________；②8O：________________________________________________________________________；③10Ne：________________________________________________________________________；④14Si：________________________________________________________________________；⑤18Ar：________________________________________________________________________；⑥19K：________________________________________________________________________；⑦21Sc：________________________________________________________________________；⑧26Fe：________________________________________________________________________。答案①1s2②1s22s22p4③1s22s22p6④1s22s22p63s23p2⑤1s22s22p63s23p6⑥1s22s22p63s23p64s1⑦1s22s22p63s23p63d14s2⑧1s22s22p63s23p63d64s2从构造原理图可以看出，从第三能层开始，不同能层的能级出现“能级交错”现象。即：随核电荷数的递增，电子并不总是填满一个能层后再开始填入下一个能层的。电子是按3p→4s→3d的顺序而不是按3p→3d→4s的顺序填充的，这种现象称为能级交错。一般规律为ns＜(n－2)f＜(n－1)d＜np，在书写基态原子的电子排布式时，仍按能层顺序写。3．简化电子排布式电子排布式可以简化，如Na的电子排布式可简化为[Ne]3s1，其中[Ne]表示______________________________________________________________________________________。试写出上题1中②④⑥⑦⑧的简化电子排布式②____________；④____________；⑥____________；⑦____________；⑧____________。答案Na的内层电子排布与稀有气体元素Ne的核外电子排布相同[He]2s22p4[Ne]3s23p2[Ar]4s1[Ar]3d14s2[Ar]3d64s2[应用体验]根据构造原理试写出下列基态原子的电子排布式和简化电子排布式①24Cr：________________________，__________________________________。②29Cu：________________________，__________________________________。③33As：________________________，__________________________________。④35Br：________________________，__________________________________。答案①1s22s22p63s23p63d54s1[Ar]3d54s1②1s22s22p63s23p63d104s1[Ar]3d104s1③1s22s22p63s23p63d104s24p3[Ar]3d104s24p3④1s22s22p63s23p63d104s24p5[Ar]3d104s24p54．价层电子排布式为突出化合价与电子排布的关系，将在化学反应中可能发生电子变动的能级称为价电子层(简称价层)。如：Ni的简化电子排布式为________，价层电子排布为______，试写出下列原子的价层电子排布式①13Al：________；②32Ge：________；③34Se：________。答案[Ar]3d84s23d84s2①3s23p1②4s24p2③4s24p45．稀有气体的基态原子的最外层电子排布均达到稳定结构，除氦外最外层电子的排布通式为______________。答案ns2np6二、电子云与原子轨道1．概率密度1913年，玻尔提出氢原子模型，电子在线性轨道上绕核运行。量子力学指出，一定空间运动状态的电子在核外空间各处都可能出现，但出现的概率不同，可用概率密度(ρ)表示，即ρ＝eq\f(P,V)(P表示电子在某处出现的概率；V表示该处的体积)。2．电子云(1)定义：处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述。(2)含义：用单位体积内小黑点的疏密程度表示电子在原子核外出现概率大小，小黑点越密，表示概率密度越大。(3)形状3．原子轨道(1)概念：量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道。(2)形状①s电子的原子轨道呈球形，能层序数越大，原子轨道的半径越大。②p电子的原子轨道呈哑铃形，能层序数越大，原子轨道的半径越大。(3)各能级所含有原子轨道数目能级符号nsnpndnf轨道数目1357原子轨道与能层序数的关系(1)不同能层的同种能级的原子轨道形状相同，只是半径不同。能层序数n越大，原子轨道的半径越大。如：(2)s能级只有1个原子轨道。p能级有3个原子轨道，它们互相垂直，分别以px、py、pz表示。在同一能层中px、py、pz的能量相同。(3)原子轨道数与能层序数(n)的关系：原子轨道数目＝n2。(1)电子的运动与行星相似，围绕原子核在固定轨道上高速旋转()(2)1s电子云示意图，一个小黑点表示一个自由运动的电子()(3)1s电子云中点的疏密表示电子在某一位置出现机会的多少()(4)能层序数越大，s电子云的半径越大()答案(1)×(2)×(3)√(4)√1．(1)可正确表示原子轨道的是________(填字母)。A．2sB．2dC．3pD．3f(2)如图是s能级、p能级的原子轨道图，试回答问题：①s能级的原子轨道呈________形，每个s能级有______个原子轨道；p能级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。②s能级原子轨道、p能级原子轨道的半径与________有关，________越大，原子轨道半径越大。答案(1)AC(2)①球1对称3②能层序数能层序数解析(1)L能层只有2s、2p能级，M能层只有3s、3p、3d能级，故选A、C。(2)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，原子轨道的半径与能层数有关，并随能层数的增大而增大。2．元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋1。试回答下列各题：(1)电子排布式中的n＝________；原子中能量最高的是________电子，其电子云在空间有__________________________方向，原子轨道呈现________形。(2)元素X的名称是________。答案(1)22p(写出np也可以)三种互相垂直的伸展哑铃(2)氮解析元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋1，所以根据核外电子排布规律可知n＝2，因此是N元素。1．(2019·邢台市月考)图1和图2分别是1s电子的概率密度分布图和原子轨道图。下列有关说法正确的是()A．图1中的每个小黑点表示1个电子B．图2表示1s电子只能在球体内出现C．图2表明1s轨道呈球形，有无数对称轴D．图1中的小黑点表示电子在核外所处的位置答案C解析电子云就是用小黑点的疏密来表示空间各电子出现概率大小的一种图形，小黑点表示空间各电子出现的几率，A、D错误；在界面内出现该电子的几率大于90%，界面外出现该电子的几率不足10%,B错误。2．下列说法正确的是()A．不同的原子轨道形状一定不相同B．p轨道呈哑铃形，因此p轨道上的电子运动轨迹呈哑铃形C．2p能级有3个p轨道D．氢原子的电子运动轨迹呈球形答案C解析不同能级的原子轨道形状可以相同，如1s、2s能级的原子轨道都是球形，只是半径不同，A错误；现在的技术无法测定电子在原子核外的运动轨迹，原子轨道只是体现电子的运动状态，B、D错误；任何能层的p能级都有3个p轨道，C正确。3．下列说法中正确的是()A．1s电子云呈球形，表示电子绕原子核做圆周运动B．ns能级的原子轨道图可表示为C．3d3表示3d能级有3个轨道D．电子云图中的小黑点密度大，说明该原子核外空间电子数目多答案B解析电子云表示电子在核外空间某处出现的机会，不代表电子的运动轨迹，故A错误；ns能级的电子云呈球形，所以可以用该图表示该能级的原子轨道，故B正确；3d3表示3d能级有3个电子，故C错误；电子云图中的小黑点的疏密表示电子出现机会的多少，密则机会大，疏则机会小，故D错误。4．下列说法中正确的是()A．1s22s12p1表示的是激发态原子的核外电子排布B．3p2表示3p能级有两个原子轨道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能级中的轨道数依次增多答案A解析A项，1个2s电子被激发到2p能级上，表示的是激发态原子，正确；B项，3p2表示3p能级上填充了2个电子，错误；C项，同一原子中能层序数越大，能量也就越高，离核越远，故1s、2s、3s电子的能量逐渐升高，错误；D项，在同一能级中，其轨道数是一定的，而不论它在哪一能层中，即同一原子中2p、3p、4p能级中的轨道数都是相同的，错误。5．写出下列原子的电子排布式：(1)11Na：________________；(2)16S：____________________________________________；(3)34Se：________________；(4)20Ca：___________________________________________；(5)26Fe：________________；(6)30Zn：____________________________________________。答案(1)1s22s22p63s1(2)1s22s22p63s23p4(3)1s22s22p63s23p63d104s24p4(4)1s22s22p63s23p64s2(5)1s22s22p63s23p63d64s2(6)1s22s22p63s23p63d104s26．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)；(2)B为________，简化电子排布式是________；(3)C为________，核外电子排布式是________；(4)D为________，价层电子排布式是________；(5)E原子结构示意图是________。答案(1)Si(2)Na[Ne]3s1(3)P1s22s22p63s23p3(4)N2s22p3(5)解析A、B、C、D是四种短周期元素，由A的原子结构示意图可知，x＝2，A的原子序数为14，故A为Si元素；A、B、C同周期，B是同周期除稀有气体外半径最大的元素，故B为Na元素，C的最外层有三个成单电子，C原子的3p能级有3个电子，故C为P元素；C、D同主族，故D为N元素；E是过渡元素，E的外围电子排布式为3d64s2，则E为Fe元素，据此答题。一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。1．构造原理揭示的电子排布能级顺序，实质是各能级能量高低。若以E(nl)表示某能级的能量，以下各式中正确的是()A．E(5s)>E(4f)>E(4s)>E(3d)B．E(3d)>E(4s)>E(3p)>E(3s)C．E(4s)<E(3s)<E(2s)<E(1s)D．E(5s)>E(4s)>E(4f)>E(3d)答案B解析根据构造原理，各能级能量由高到低的顺序为1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s……，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能级，能层序数越大，能量越高，所以C项错误。2．以下电子排布式是基态原子的电子排布的是()①1s12s1②1s22s12p1③1s22s22p63s2④1s22s22p63s23p1A．①② B．①③C．②③ D．③④答案D解析①基态原子的电子排布式应为1s2，发生电子跃迁为1s12s1，故①错误；②基态原子的电子排布式应为1s22s2，发生电子跃迁为1s22s12p1，故②错误；③、④符合基态原子电子排布规律，故③、④正确。3．表示一个原子在M能层上有10个电子，可以写成()A．3p6B．3d10C．3s23p63d24s2D．3s23p64s2答案C解析M层为第3电子层，每一电子层中的电子按照从低到高的顺序进行排列。所以应该先排3s，然后3p，然后是4s，最后3d2，C项正确。4．下列各项中，前面的能级先填入电子的为()①3d和4s②4p和5s③5s和4d④5p和4dA．①②B．②③C．②④D．③④答案B解析原子核外电子优先占有能量低的轨道，轨道能量的高低由能层和能级决定。①中的3d>4s，②中的4p<5s，③中的5s<4d，④中的5p>4d。所以前面能级先填入电子的是②③。5．39号元素钇的电子排布式应是下列排布中的哪一组()A．1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2B．1s22s22p63s23p63d104s24p65s25p1C．1s22s22p63s23p63d104s24p64f15s2D．1s22s22p63s23p63d104s24p65s25d1答案A解析根据构造原理，电子填入能级的先后顺序为4s、3d、4p、5s、4d，因此钇元素的最后3个电子分别填入5s、4d能级，价电子排布式为4d15s2，故A项正确。6．主族元素的原子失去最外层电子形成阳离子，主族元素的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．Al1s22s22p63s23p1 B．O2－1s22s22p6C．Na＋1s22s22p6 D．Si1s22s22p2答案D解析Al为13号元素，其原子电子排布式为1s22s22p63s23p1，选项A正确；氧为8号元素，O2－的电子排布式为1s22s22p6，选项B正确；钠为11号元素，Na＋的电子排布式为1s22s22p6，选项C正确；硅为14号元素，原子的电子排布式为1s22s22p63s23p2，选项D错误。7．已知元素X的基态原子最外层电子排布为nsn－1npn＋2，则X元素的原子序数为()A．9B．10C．17D．18答案C解析X的基态原子最外层电子排布为3s3－13p3＋2，为氯元素。8．在下列所示的微粒中，氧化性最强的是()A．1s22s22p2 B．1s22s22p5C．1s22s22p63s1 D．1s22s22p6答案B解析根据原子核外电子排布可知，A是C，B是F，C是Na，D是Ne，所以氧化性最强的是F。二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。9．下列元素相关粒子的简化电子排布式中，前者一定是金属元素，后者一定是非金属元素的是()A．[Ne]3s23p2[Ne]3s2B．[Ar]4s1[Ne]3s23p4C．[Ne]3s23p1[Ar]4s2D．[He]2s22p4[Ne]3s23p5答案B解析A项，两种元素分别为Si、Mg，Si为非金属元素，Mg为金属元素；B项，两种元素分别为K、S，符合题意；C项，两种元素分别为Al、Ca，均为金属元素；D项，两种元素分别为O、Cl，均为非金属元素。10．符号3px所代表的含义是()A．px轨道上有3个电子B．第三能层px轨道有3个伸展方向C．px电子云有3个伸展方向D．第三能层沿x轴方向伸展的p轨道答案D解析p能级有3个轨道，沿x、y、z三个不同的方向延伸，3px所代表的含义是第三能层沿x轴方向伸展的p轨道，最多只容纳2个电子。11．下列说法中正确的是()A．s电子云是在空间各个方向上伸展程度相同的对称形状B．p电子云的形状是对顶双球C．L能层没有d轨道D．2d能级包含5个原子轨道，最多容纳10个电子答案AC解析s电子云是球形对称的，因此s电子云是在空间各个方向上伸展程度相同的对称形状，A正确；p电子云是哑铃形，B错误；L电子层只有2s、2p两个能级，无d轨道，C正确；从第三电子层开始出现d能级，即没有2d能级，D错误。12．下列说法正确的是()A．因为p轨道是“8”字形的，所以p电子是“8”字形B．能层数为3时，有3s、3p、3d、3f四个轨道C．氢原子中只有一个电子，故氢原子只有一个轨道D．原子轨道与电子云都是用来形象描述电子运动状态的答案D解析A项，p轨道是哑铃形，是说的电子出现概率高的“区域”的形状；B项，能层数为3时，共有9个轨道；C项，氢原子中有一个电子，但轨道是人们规定的，可以是空轨道。13．观察1s轨道电子云示意图，判断下列说法正确的是()A．一个小黑点表示1个自由运动的电子B．1s轨道的电子云形状为圆形的面C．电子在1s轨道上运动像地球围绕太阳旋转D．1s轨道电子云的点的疏密表示电子在某一位置出现机会的多少答案D解析尽管人们不能确定某一时刻原子中电子的精确位置，但能够统计出电子在什么地方出现的概率大，在什么地方出现的概率小。为了形象地表示电子在原子核外空间的分布状况，人们常用小黑点的疏密程度来表示电子在核外出现概率的大小，点密表示电子出现的概率大，反之则小。由图可知，处于1s轨道上的电子在空间出现的概率分布呈球形对称，且电子在原子核附近出现的概率最大，离核越远出现的概率越小。图中的小黑点不表示电子，而表示电子曾经出现过的位置。三、非选择题14．(1)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用________形象化描述。(2)N的基态原子核外电子排布式为________；Cu的基态原子最外层有________个电子。(3)Cu＋基态核外电子排布式为________________。(4)31Ga基态原子的核外电子排布式是______________________________。(5)基态Mn2＋的核外电子排布式为_________________________________。(6)Se原子序数为________，其核外M层电子的排布式为________。(7)可正确表示原子轨道的是________(填字母)。A．2sB．2dC．3pzD．3f答案(1)电子云(2)1s22s22p31(3)1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10)(4)1s22s22p63s23p63d104s24p1(或[Ar]3d104s24p1)(5)1s22s22p63s23p63d5(或[Ar]3d5)(6)343s23p63d10(7)AC15．推导下列元素，回答有关问题：(1)具有1个4p电子的元素为________(写元素名称，下同)，简化电子排布式为________。(2)N层只有1个电子的主族元素是________，其氯化物的焰色反应呈________色。(3)3d能级全充满，4s能级只有1个电子的元素为____，原子序数为________。(4)原子序数小于36的元素X和Y，在周期表中既处于同一周期又位于同一族，且Y的原子序数比X大2，则Y的基态原子的价层电子排布式是________，X在参与化学反应时，1个原子失去的电子数为________。答案(1)镓[Ar]3d104s24p1(2)钾紫(3)铜29(4)3d84s22个或3个解析(4)原子序数小于36的元素X和Y，在周期表中既处于同一周期又位于同一族，且Y的原子序数比X大2，则X为Fe、Y为Ni；Ni基态原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2，Ni基态原子的价电子排布式是3d84s2；Fe基态原子的电子排布式1s22s22p63s23p63d64s2，Fe基态原子的价电子排布式是3d64s2，参与化学反应时，失去2个电子或3个电子，表现为＋2价或＋3价。16．有几种元素的粒子核外电子排布式为1s22s22p63s23p6，其中：(1)某粒子一般不与其他元素的原子反应，这种粒子的符号是_________。(2)某粒子的盐溶液能使溴水褪色，并出现浑浊，这种粒子的符号是__________。(3)某粒子氧化性很弱，但得到电子后还原性很强，且对应原子只有一个单电子，这种粒子的符号是__________。(4)某粒子还原性虽弱，但失去电子后氧化性很强，且这种元素的原子得到一个电子即达到稳定结构，这种粒子的符号是_____________。答案(1)Ar(2)S2－(3)K＋(4)Cl－解析符合题述核外电子排布式的粒子中，很难发生化学反应的应为稀有气体Ar；能使溴水褪色，应为还原性较强的S2－，发生反应S2－＋Br2=S↓＋2Br－；氧化性很弱，得电子后还原性很强，应为K＋；原子得一个电子即达到稳定结构，该粒子应为Cl－。

第3课时泡利原理、洪特规则、能量最低原理[核心素养发展目标]1.能从原子微观层面理解原子的组成、结构等。能根据核外电子的三条规则熟知核外电子排布的表示方法。2.能根据核外电子的表示方法，推导出对应的原子或离子。一、原子核外电子的排布规则1．泡利原理在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，它们的自旋相反，常用上下箭头(↑和↓)表示自旋相反的电子。2．电子排布的轨道表示式(电子排布图)8O的轨道表示式如下：根据上面回答下列问题：(1)简并轨道：能量相同的原子轨道。(2)电子对：同一个原子轨道中，自旋方向相反的一对电子。(3)单电子：一个原子轨道中若只有一个电子，则该电子称为单电子。(4)自旋平行：箭头同向的单电子称为自旋平行。(5)在氧原子中，有3对电子对，有2个单电子。(6)在氧原子中，有5种空间运动状态，有8种运动状态不同的电子。3．洪特规则(1)内容：基态原子中，填入简并轨道的电子总是先单独分占，且自旋平行。(2)特例在简并轨道上的电子排布处于全充满、半充满和全空状态时，具有较低的能量和较大的稳定性。相对稳定的状态eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(全充满：p6、d10、f14,全空：p0、d0、f0,半充满：p3、d5、f7))如24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，为半充满状态，易错写为1s22s22p63s23p63d44s2。4．能量最低原理(1)内容：在构建基态原子时，电子将尽可能地占据能量最低的原子轨道，使整个原子的能量最低。(2)因素：整个原子的能量由核电荷数、电子数和电子状态三个因素共同决定。1．为什么基态K和Ca的价电子是4s1和4s2，而不是3d1和3d2。提示根据构造原理，3d能量大于4s能量，所以依据能量最低原理，电子填入能量低的能级可使整个原子的能量最低。2．下列有关碳原子的轨道表示式中，能量最低的是()A.B.C.D.答案D解析根据洪特规则，原子的核外电子在能量相同的轨道上排布时，电子尽可能分占不同的轨道且自旋状态相同，这样整个原子的能量最低。A中2p轨道上两个电子挤在同一个轨道上，B、C中两个轨道上电子的自旋状态相反，均与洪特规则相违背，只有D中的排布符合洪特规则，能量最低。3．写出15P、25Mn的轨道表示式，并按要求填空。15P：，有6对电子对，有3个单电子。25Mn：，有15种空间运动状态，有5个单电子，属于半充满。4．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__________，违反泡利原理的是________________。①Ca2＋：1s22s22p63s23p6②F－：1s22s23p6③P：④Fe：1s22s22p63s23p63d64s2⑤Mg2＋：1s22s22p6⑥C：答案①④⑤②③⑥解析根据核外电子排布规律知②中错误在于电子排满2s轨道后应排2p轨道，而不是3p轨道，正确的应为1s22s22p6；③中没有遵循洪特规则——电子在同一能级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；⑥违反泡利原理，正确的应为。注意：书写轨道表示式时，常出现的错误及正确书写二、核外电子的表示方法电子排布式与轨道表示式的比较电子排布式含义用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式意义能直观反映出核外的电子层、能级及各能级上的电子数实例K：1s22s22p63s23p64s1简化电子排布式含义为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内层电子达到稀有气体原子结构的部分以相应稀有气体元素符号外加方括号表示意义避免书写电子排布式过于繁琐实例K：[Ar]4s1轨道表示式含义每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子意义能直观反映出电子的排布情况及电子的自旋状态实例Al：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.eq\o\al(·,·)He B.C．1s2 D.答案D2．按要求填空。(1)17Cl的电子排布式：___________________________________。(2)17Cl的价电子排布式：_________________________________。(3)17Cl－的电子式：_______________________________________。(4)17Cl的价电子轨道表示式：__________________________________________。(5)17Cl的原子结构示意图：____________________________________________。(6)第四周期中最外层只有1个电子的所有基态原子的简化电子排布式：________________________________________________________________________。答案(1)1s22s22p63s23p5(2)3s23p5(3)(4)(5)(6)[Ar]4s1、[Ar]3d54s1、[Ar]3d104s1解析(6)第四周期最外层只有1个电子的基态原子的最外层电子排布式为4s1，此时3s、3p轨道应已填满，3d轨道可能全空、半充满或全充满，即其简化电子排布式为[Ar]4s1、[Ar]3d54s1、[Ar]3d104s1。3．(1)氧元素基态原子核外未成对电子数为________个，第三周期中有两个成单电子的元素符号________(填一种即可)，M层上有2对成对电子的原子最外层共有______种不同运动状态的电子。(2)1～36号元素原子中未成对电子数为2的元素符号及价电子排布式：___________________________________________________________________________________________。(3)某元素的原子序数为33，该元素原子的价电子排布式为________________，该元素原子核外有________个能层，________个能级，________个原子轨道，有________个单电子。答案(1)2Si(或S)6(2)C：2s22p2，Si：3s23p2，Ge：4s24p2，O：2s22p4，S：3s23p4，Se：4s24p4，Ti：3d24s2，Ni：3d84s2(3)4s24p348183解析(1)O原子核外有8个电子，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p4，故未成对电子数是2。第三周期中有两个未成对电子(单电子)的元素的价电子排布式为3s23p2或3s23p4，核外电子数为14或16，元素符号为Si或S。M层上有2对成对电子的原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4，最外层有6个电子，每个电子的运动状态不相同，所以共有6种不同运动状态的电子。(2)具有最外层为p2、p4、3d2、3d8结构的原子有2个未成对电子。符合条件的元素价电子排布式为2s22p2、3s23p2、4s24p2、2s22p4、3s23p4、4s24p4、3d24s2、3d84s2，分别为C、Si、Ge、O、S、Se、Ti、Ni元素。(3)先利用能级顺序和排布规律排出其电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s24p3，价电子排布式为4s24p3，得出该元素原子核外有8个能级，共1＋1＋3＋1＋3＋5＋1＋3＝18个原子轨道(s：1个轨道；p：3个轨道；d：5个轨道)，3个单电子。熟记第四周期未成对电子数规律未成对电子数及其占据的原子轨道元素符号及价电子排布14sK：4s1,Cu：3d104s13dSc：3d14s24pGa：4s24p1，Br：4s24p523dTi：3d24s2，Ni：3d84s24pGe：4s24p2，Se：4s24p433dV：3d34s2，Co：3d74s24pAs：4s24p343dFe：3d64s253dMn：3d54s263d和4sCr：3d54s11．下列原子的轨道表示式中，符合洪特规则的是()A.B.C.D.答案C2．下列有关化学用语中不能体现氮原子核外电子能量有差异的是()A.B.C.D．1s22s22p3答案A3．24Cr原子处于基态时，价电子排布可用轨道表示式表示成，而不是。下列说法中正确的是()A．这两种排布方式都符合能量最低原理B．这两种排布方式都符合泡利原理C．这两种排布方式都符合洪特规则D．这个实例说明洪特规则有时候和能量最低原理是矛盾的答案B解析洪特规则实际上是能量最低原理的一个特例，电子排布满足洪特规则，实际上是为了更好地遵循能量最低原理，同一能级的不同原子轨道在全满(s2、p6和d10)、半充满(s1、p3和d5)和全空(s0、p0和d0)状态时，体系能量较低，原子较稳定。4．下列关于硅原子的核外电子排布表示方法中，错误的是()A．1s22s22p63s23p2B．[Ne]3s23p2C.D.答案C解析A、B两项是电子排布式，C、D两项是轨道表示式，其中C项违背了洪特规则，故错误。5．在短周期元素中，元素的基态原子核外未成对电子数等于能层数的元素有a种，元素的基态原子最外层电子数是未成对电子数2倍的元素有b种，则a∶b的值为()A．1B．2C．3D．4答案B解析在短周期元素中，符合基态原子核外未成对电子数等于能层数的元素有第一周期的H元素；在第二周期，原子核外未成对电子数为2的元素，其核外电子轨道表示式为(C元素)或(O元素)；在第三周期，原子核外未成对电子数为3的元素，其最外层电子轨道表示式是(P元素)，符合条件的元素共4种，即a＝4。符合基态原子最外层电子数是未成对电子数2倍的元素，其基态原子的最外层电子数是2、4、6或8，若最外层电子数为2，则是氦或第ⅡA族元素，这些元素原子的最外层电子排布式为ns2，无未成对电子，不符合题意；若最外层电子数为4，则是第ⅣA族元素，这些元素原子的最外层电子排布式为ns2np2，其p能级上的2个电子为未成对电子，符合题意，因题目要求是短周期元素，故有2种；若最外层电子数为6，则是第ⅥA族元素，这些元素原子的最外层电子排布式为ns2np4，其p能级上有2个未成对电子，最外层电子数是未成对电子数的3倍，不符合题意；若最外层电子数为8，则是0族元素，这些元素原子的最外层电子排布式为ns2np6，其p能级为全充满状态，无未成对电子，因此不符合题意，总之，符合条件的元素共2种，即b＝2。综上可知a∶b的值为2。6．下列各组原子中，彼此化学性质一定相似的是()A．原子核外L能层的未成对电子数与M能层的未成对电子数相等的原子B．原子核外M层上仅有两个电子的X原子与原子核外N层上仅有两个电子的Y原子C．2p能级只有1个空轨道的X原子和3p能级只有1个空轨道的Y原子D．最外层都只有一个电子的X、Y原子答案C解析L层(M层)只有1个未成对电子的可能是Li或F(Na或Cl)，L层(M层)有2个未成对电子的可能是C或O(Si或S)，A项错误；B项中X为Mg，Y可能为Ca、Sc、Ti、V、Mn、Fe、Co、Ni、Zn；C项为C()和Si()；D项中最外层只有1个电子的原子有氢及碱金属，氢原子与碱金属原子化学性质不相似。一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。1．下列叙述正确的是()A．可能存在基态核外电子排布为1s22s22p63s23p64s24p1的原子B．在氢原子的电子云图中，小黑点的疏密程度表示电子在该区域出现的概率密度C．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，而且自旋方向相反D．1个原子轨道里最多只能容纳2个电子，而且自旋方向相同答案B解析A中原子的核外电子排布应该为1s22s22p63s23p63d14s2；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，而且自旋方向相同；一个原子轨道里最多只能容纳2个电子，且自旋方向相反，所以A、C、D错误。2．下列各基态原子的核外电子排布式表示正确的是()A．钠原子：1s22s22p7 B．铜原子：1s22s22p63s23p63d94s2C．铁原子：1s22s22p63s23p63d8 D．氪原子：1s22s22p63s23p63d104s24p6答案D解析违背了泡利原理，应该是1s22s22p63s1，A错误；等价轨道在全空、半满、全满时是稳定状态，应该是1s22s22p63s23p63d104s1，B错误；违背了能量最低原理，应该是1s22s22p63s23p63d64s2，C错误。3．基态原子的4s能级中只有1个电子的元素共有()A．1种B．2种C．3种D．8种答案C解析基态原子4s能级中只有1个电子的元素有：K、Cr、Cu。4．已知铬的核电荷数为24，以下是一些同学绘制的基态铬原子核外电子的轨道表示式，其中最能准确表示基态铬原子核外电子运动状态的是()答案D5．在核电荷数为26的元素Fe的原子核外3d、4s轨道内，下列轨道表示式正确的是()A.B.C.D.答案C6．下列微粒中，最外层未成对电子数最多的是()A．SB．AsC．MnD．Fe3＋答案D解析各微粒的未成对电子数分别为：S：2个，As：3个，Mn：5个，Fe3＋：5个，但Mn的最外层电子排布式为4s2。二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。7．下列表达式错误的是()A．甲烷的电子式：B．氮原子的L层电子的轨道表示式：C．碳-12原子：eq\o\al(12,6)CD．S2－的核外电子排布式：1s22s22p63s23p4答案BD8．下列电子排布式或轨道表示式正确的是()A．C的轨道表示式：B．Ca的电子排布式：1s22s22p63s23p63d2C．N的轨道表示式：D．Br－的电子排布式：[Ar]3d104s24p6答案CD9．A原子的结构示意图为，则X、Y及该原子3d能级上的电子数不可能的组合是()A．18、8、0 B．20、8、0C．25、13、5 D．30、18、10答案A10．具有如下电子层结构的原子，其相应元素一定属于同一主族的是()A．3p轨道上有2个未成对电子的原子和4p轨道上有2个未成对电子的原子B．3p轨道上只有1个空轨道的原子和4p轨道上只有1个空轨道的原子C．最外层电子排布式为1s2的原子和最外层电子排布式为2s22p6的原子D．最外层电子排布式为1s2的原子和最外层电子排布式为2s2的原子答案B解析p轨道有3个原子轨道，最多可以容纳6个电子，根据电子排布的泡利不相容原理和洪特规则，当p轨道上有2个电子或4个电子时，p轨道上有2个未成对电子，所以可能是第ⅣA族元素，也可能是第ⅥA族元素，故A不符合题意；p轨道上有1个空轨道，说明另外两个轨道各容纳了1个电子，加上s轨道上的2个电子，最外层是4个电子，属于第ⅣA族元素，故B符合题意；最外层电子排布式为1s2和2s22p6的原子，二者都是稀有气体元素，但不属于主族元素，故C错误；最外层电子排布式为1s2的原子为He，位于0族，而最外层电子排布为2s2的原子是Be，属于第ⅡA族元素，故D错误。三、非选择题11．下表列出了核电荷数为21～25的元素的最高正化合价，回答下列问题：元素名称钪钛钒铬锰元素符号ScTiVCrMn核电荷数2122232425最高正化合价＋3＋4＋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________________；Cr________________；Mn________________。(2)对比上述五种元素原子的核外电子排布式与元素的最高正化合价，你发现的规律是________________，出现这一现象的原因是________________。答案(1)1s22s22p63s23p63d14s2(或[Ar]3d14s2)1s22s22p63s23p63d24s2(或[Ar]3d24s2)1s22s22p63s23p63d34s2(或[Ar]3d34s2)1s22s22p63s23p63d54s1(或[Ar]3d54s1)1s22s22p63s23p63d54s2(或[Ar]3d54s2)(2)五种元素的最高正化合价等于各元素基态原子的最高能层s电子和次高能层d电子数目之和能级交错使得d电子也参与了化学反应12．A、B、C、D、E代表5种元素。请填空：(1)A元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子，该原子的轨道表示式为________。(2)B元素的负一价离子与C元素的正一价离子的电子排布式都与氩原子相同，B元素的符号为________，C的离子结构示意图为________。(3)D元素的正三价离子的3d能级为半充满，D的元素符号为________，其基态原子的电子排布式为________。(4)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，E的元素符号为________，其价电子轨道表示式为________。答案(1)(2)Cl(3)Fe1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)(4)Cu解析(1)根据A元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子，可知该元素的基态原子有2个能层，共有7个电子，是N元素，其原子轨道表示式为。(2)B元素的负一价离子与C元素的正一价离子的电子排布式与氩原子相同，即都有18个电子，则B元素为Cl，C元素为K，K＋的结构示意图为。(3)D元素的正三价离子的3d能级为半充满，则原子的价电子排布式为3d64s2，即为26号Fe元素，其基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。(4)由E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有1个未成对电子，可知其价电子排布式为3d104s1，所以E为Cu元素，其价电子轨道表示式为。13．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元素原子核外仅有一个非空原子轨道，也是宇宙中最丰富的元素；B元素原子核外p电子数比s电子数少1；C为金属元素且原子核外p电子数和s电子数相等；D元素的原子核外所有p轨道为全充满或半充满状态。(1)写出四种元素的元素符号：A________，B________，C________，D________。(2)写出C、D两种元素基态原子的轨道表示式：C：________________________________________________________________________。D：________________________________________________________________________。(3)B元素的单质的电子式为________，其简单氢化物的电子式为________。答案(1)HNMgP(2)(3)解析A是宇宙中最丰富的元素，且原子核外仅有一个非空原子轨道，则A为氢；B元素原子的核外电子排布式为1s22s22p3，则B为氮；C元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s2，则C为镁；D元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p3，则D为磷。14．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)按要求书写下列图式。①B原子的结构示意图：__________________________________________。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的单质的化学方程式：________________、________________(至少写出2个)。(4)写出E的元素符号：________，要证明太阳中含有E元素，可采用的方法是_______________________________________________________________________________。答案(1)①②③1s22s22p63s23p64s1(或[Ar]4s1)④(2)KOH、KClO、KClO3、HClO、HClO3(其他合理答案也可)(3)2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2H2↑＋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。(4)对太阳光进行光谱分析，便可确定太阳中所含元素的种类。

第二节原子结构与元素的性质第1课时原子结构与元素周期表[核心素养发展目标]1.了解元素周期律、元素周期系和元素周期表的关系。2.能从核外电子排布角度，解释元素周期系的基本结构。3.通过原子结构和元素在周期表中的位置分析推理其他元素的位置及性质，培养学生的模型认知能力。一、元素周期律、元素周期系和元素周期表1．元素周期律：元素的性质随元素原子的核电荷数递增发生周期性递变。2．元素周期系：元素按其原子核电荷数递增排列的序列。3．元素周期表：呈现周期系的表格，元素周期系只有一个，元素周期表多种多样。4．三张有重要历史意义的周期表(1)门捷列夫周期表门捷列夫周期表又称短式周期表，重要特征是从第四周期开始每个周期截成两截，第1～7族分主副族，第八族称为过渡元素。(2)维尔纳周期表维尔纳周期表是特长式周期表，每个周期一行，各族元素、过渡金属、稀有气体、镧系和锕系，各有各的位置，同族元素上下对齐，它确定了前五个周期的元素种类。(3)玻尔元素周期表玻尔元素周期表特别重要之处是把21～28、39～46等元素用方框框起，这说明他已经认识到，这些框内元素的原子新增加的电子是填入内层轨道的，他已经用原子结构解释元素周期系了，玻尔元素周期表确定了第六周期为32种元素。为纪念门捷列夫发表第一张元素周期表(部分如