高三化学选择性必修二专题复习原子结构及核外电子排布

原子结构与核外电子排布知识体系知识体系原子结构知识体系知识梳理一知识梳理一一、能层与能级1．能层(1)含义：根据核外电子的不同，将核外电子分为不同的(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个。(3)能量关系能层越高，电子的能量，能量的高低顺序为E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q)。【答案】1.(1)能量能层(2)2n2越高2．能级(1)含义：根据多电子原子的同一能层的电子的也可能不同，将它们分为不同。(2)表示方法：分别用相应能层的序数和字母、、、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)。【答案】2.(1)能量能级(2)s、p、d、f3.(1)等于(2)2经典典例经典典例1．（改编）下列说法错误的是A．能级最多容纳8个 B．、能级的轨道数均为5C．、、能层中均包含能级 D．能级的能量比能级的能量高2．（改编）下列说法不正确的是A．不是所有的共价键(键)都具有方向性B．键的键能比键与键的键能和大，所以键不易发生加成反应C．根据电负性及价层电子对互斥理论可知，分子的极性大于分子的极性D．基态Mg原子核外电子占有3个能层、4种能级、6个原子轨道、12种电子运动状态3．下列与原子核外电子排布规律相关的叙述中(N为能层序数)，不正确的是A．ns电子的能量一定高于(n1)p电子的能量B．根据构造原理，电子填入能级的顺序是ns→(n1)d→npC．第三周期元素的基态原子中，未成对电子数最多的是磷D．各能层含有的电子数均为ns2知识梳理二知识梳理二二、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：处于状态的原子。(2)激发态原子：基态原子能量，它的电子会跃迁到较高能级，变成原子。(3)基态、激发态相互间转化的能量变化基态原子→eq\o(,\s\up11(吸收能量),\s\do4(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来鉴定元素，称为光谱分析。【答案】1.(1)最低能量(2)吸收激发态2.(2)特征谱线经典典例经典典例1．（改编）下列说法正确的是A．焰色反应是化学变化B．自然界的所有原子都是基态C．在一定条件下，碳原子的电子排布式可能是D．电子从基态跃迁到激发态放出能量，产生发射光谱2．（改编）下列说法中正确的是A．同一原子处于激发态时的能量一定大于其处于基态时的能量B．基态碳原子的电子排布式为1s22s12p3C．由基态变为激发态是化学变化D．某些金属元素的特殊焰色是金属原子的电子从基态跃迁到激发态时产生的3．（改编）下列说法正确的是A．表示3p能级上有两个电子B．M能层中的原子轨道数目为3C．是激发态原子的电子排布图D．在基态多电子原子中，p轨道电子的能量一定高于s轨道电子的能量4．下列关于原子光谱的说法中错误的是A．原子光谱包括吸收光谱和发射光谱B．吸收光谱由暗背景和不连续的彩色亮线组成C．可以利用特征谱线来鉴定元素的种类D．利用碱金属最外层电子的原子光谱呈现双线提出电子自旋概念知识梳理三知识梳理三三、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，新增电子填入能级的称为构造原理。(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【答案】1.(1)递增顺序2.能层经典典例经典典例1．下列说法正确的是A．铜原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d94s2B．基态Si原子价电子排布图：

C．第一电离能：O>N>CD．铍原子最外层原子轨道的电子云图：

2．（改编）请填空：(1)A元素基态原子的最外层有2个未成对电子，次外层有2个电子，其元素符号为。(2)B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，B的元素号为，其正二价离子的电子排布式为。(3)C元素的原子最外层电子排布式为nsnnpn+2，则C的电子排布图为。(4)第三周期p轨道半充满的元素是。3．（改编）按要求回答下列问题：(1)Sm的价层电子排布式为4f66s2，Sm3+价层电子排布式为(2)Cu2+基态核外电子排布式为(3)Zn原子核外电子排布式为(4)氮原子价层电子的轨道表达式(电子排布图)为(5)Fe基态原子核外电子排布式为知识梳理四知识梳理四四、电子云与原子轨道1．概率密度1913年，玻尔提出模型，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的形象化描述。(2)含义：用单位体积内小黑点的程度表示电子在原子核外出现，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。(2)形状①s电子的原子轨道呈，能层序数，原子轨道的越大。②p电子的原子轨道呈，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【答案】1.氢原子概率2.(1)概率密度分布(2)疏密概率大小3.(1)原子轨道(2)①球形越大半径②哑铃形经典典例经典典例1．下列说法正确的是A．原子轨道是指原子运行的轨道B．电子云中的一个小黑点代表一个电子C．s电子的电子云轮廓图呈纺锤形，p电子的电子云轮廓图呈哑铃形D．电子云密度大的地方，说明电子在该空间单位时间内出现的机会多2．下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是A．原子核外的电子像云雾一样笼罩在原子核周围，故称电子云B．s能级的原子轨道呈球形，处在该轨道上的电子只能在球壳内运动C．p能级的原子轨道呈哑铃形，随着电子层数的增加，p能级原子轨道也在增多D．与s电子原子轨道相同，p电子原子轨道的平均半径随电子层数的增多而增大3．（改编）下列关于化学键的说法正确的是：A.ssσ键与spσ键的电子云对称性相同B.物质只有发生化学变化时才会有化学键的断裂C.成键的原子间原子轨道重叠越多，共价键越牢固D.非金属元素之间形成的化合物中只含有共价键知识梳理五知识梳理五五、泡利原理、洪特规则、能量最低原理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：相同的原子轨道。(2)电子对：同一个原子轨道中，自旋方向的一对电子。(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，有种空间运动状态，有种运动状态不同的电子。3．洪特规则(1)内容：基态原子中，填入轨道的电子总是先单独分占，且自旋。(2)特例全充满：p6、d10、f14全充满：p6、d10、f14全空：p0、d0、f0半充满：p3、d5、f7相对稳定的状态如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的原子轨道，使整个原子的能量。(2)因素：整个原子的能量由、和三个因素共同决定。5.总结归纳注意：书写轨道表示式时，常出现的错误及正确书写【答案】1.自旋2.(1)能量(2)相反(4)同向(6)583.(1)简并平行(2)全充满能量4.(1)最低最低(2)核电荷数电子数电子状态经典典例经典典例1．下列基态原子的电子排布图中，违反了泡利原理的是A．

B．

C．

D．

2．下列说法错误的是A．若基态C原子的电子排布式为，则违反了洪特规则B．若基态K原子的电子排布式为，则违反了能量最低原理C．同一原子中，s电子的能量一定低于p电子的能量D．若基态Be原子的轨道表示为，则违反了泡利不相容原理3．（改编）单质硅是制造太阳能电池板的主要原料，制备电池板时还需添加硼、氮、钛、钴、钙等多种化学物质。请回答下列问题：(1)基态硼原子的电子排布式为，下列钴原子的价层电子轨道表示式中，不符合洪特规则的是(填选项字母)。A．B．C．D．(2)氮与其同周期相邻两元素的第一电离能由大到小的顺序为(用元素符号表示)，原因为。(3)钛元素位于元素周期表区；基态钛原子中，最外层电子的电子云轮廓图为。拓展练习1．与水反应的方程式为，下列说法正确的是A．的电子式为B．含18个中子的Cl原子可表示为C．HClO分子的空间填充模型为D．基态氧原子价电子的轨道表示式为2.（改编）我国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功坐底，坐底深度为10909米。“奋斗者”号载人舱球壳的材料是一种由Ti、Al、Sn和Si等组成的合金，其中Si和Sn两种元素在元素周期表中位于同一纵列，下列有关说法错误的是A．基态Sn原子的价电子排布式为B．基态Si原子和基态Ti原子的价电子数不相等C．基态Ti原子核外有7种能量不同的电子D．基态Al原子核外有13种运动状态不同的能级3．下列说法正确的是A．和互为同位素 B．和互为同分异构体C．

和

互为同系物 D．乙醇与甲醚互为同素异形体4．下列化学用语表示正确的是A．质量数为37的氯原子：B．基态的价电子轨道表示式：C．氯化钙的电子式：D．的键电子云图形：5．（改编）符号“3pz”没有给出的信息是A．能层B．能级C．电子云在空间的伸展方向D．电子的自旋方向6．下列哪种电子排布不属于激发态A． B．C． D．7．（改编）近日，中国科学院化学物理研究所李灿院士团队揭示催化剂(Co3O4)上催化水氧化产氧历程如图所示(注明：s、ms、μs表示秒、毫秒、微秒)。下列叙述错误的是A．第(1)步反应为总反应的控速反应B．Co原子价电子排布式为3d74s2，位于周期表中第四周期第ⅧB族C．从总反应看，每生成标况22.4LO2必转移3mol电子D．该反应过程中二步都断裂了极性键8．（改编）下列叙述中，正确的是A．各电子层含有的原子轨道数为2n2B．各电子层的能级都是从s能级开始，到f能级结束C．s、p、d能级所含有的原子轨道数分别为1、3、5D．钠的焰色试验呈现黄色，是电子由激发态转化成基态时吸收能量产生的E．卢瑟福的“有核模型”可以准确地描述电子运动状态F．在同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数相等9．（改编）工业上，常用电渗析法淡化海水。某小组模拟淡化海水原理，设计如图所示装置。锂电池反应为。下列叙述错误的是A．M极为阳极，膜2为阴离子交换膜B．锂电池放电时，负极的电极反应式为C．基态锰原子价电子排布式为3d54s2D．N极收集到11.2L气体(标准状况)时理论上转移1mol电子10．（改编）下列关于原子光谱的说法中错误的是A．原子光谱只有发射光谱B．吸收光谱由彩色亮背景和不连续的暗线组成C．可以利用特征谱线来鉴定元素的种类D．利用碱金属最外层电子的原子光谱呈现双线提出电子自旋概念11．铁和钛是重要的金属材料，铁及其化合物在生活中常用于净水、制作颜料、食品保鲜等。TiFe合金是优良的储氢合金。一种利用钛铁矿(，含杂质)制备钛的工艺流程如下。下列关于制取钛的工艺流程及TiFe储氢合金(结构如图)的说法不正确的是A．的价电子排布为B．TiFe储氢合金中H原子位于金属原子形成的四面体空隙中C．完全水解生成：D．与盐酸反应：12．（改编）下列说法错误的是A．同一原子中，2p、3p、4p电子的能量依次增大B．元素周期表中从第ⅢB族到第ⅡB族的10个纵列的元素都是金属元素C．N能层中有4s、4p、4d、4f四个能级，共16个轨道，可容纳32种运动状态的电子D．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E．电子的运动状态可从能层、能级、轨道、自旋方向4个方面进行描述F．3p能级上只有一个空轨道的原子和3p能级上有两个未成对电子的原子对应为同一元素13．下列说法正确的是A．原子的电子填充顺序依次为3s→3p→3d→4sB．某原子核外电子由1s22s22p63s23p1→1s22s22p63s13p2，原子放出能量C．按照泡利原理，在同一个原子中不可能存在两个运动状态完全相同的电子D．p能级的原子轨道呈哑铃形，随着能层数的增加，p能级原子轨道数也在增多14．（改编）通常情况下，原子核外p、d能级等原子轨道上电子排布为“全空”“半充满”“全充满”的时候更加稳定，称为洪特规则的特例。下列事实能作为这个规则的证据的是①某种激发态碳原子的电子排布式是1s22s12p3而不是1s22s22p2②基态Cu原子的电子排布式是[Ar]3d104s1而不是[Ar]3d94s2③基态He原子的电子排布式为1s2，基态H原子的电子排布式为1s1④Fe2+容易失电子转变为Fe3+，表现出较强的还原性A．①②④ B．②④ C．③④ D．①②③15．下列说法错误的是A．电子排布式1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原理B．基态原子电子排布式1s22s22p63s23p63d5违反了能量最低原理C．根据构造原理，原子核外电子填充顺序为1s2s2p3s3p4s3d4p5s5p4d6s4f5d6pD．某主族元素气态基态原子的逐级电离能分别为738、1451、7733、10540、13630、17995、21703…，当它与氯气反应时生成的阳离子是X2+16．（改编）玻尔理论、量子力学理论都是对核外电子运动的描述方法，根据对它们的理解，下列叙述中正确的是A．因为s轨道的形状是球形的，所以s电子做的是圆周运动B．、、的轨道相互垂直，能量不同C．各原子能级之间的能量差不一致，这是量子力学中原子光谱分析的理论基础D．同一能层的p轨道电子能量不一定高于s轨道电子能量17．（改编）下列说法或化学用语的使用正确的是A．符号为M的能层最多容纳的电子数为32个B．构造原理呈现的能级交错源于光谱学实验C．Se的价层电子排布为：3d104s24p4D．Ni的简化电子排布式：[Ar]3d94s118．（改编）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，其价层电子排布图(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)根据原子结构、元素周期表和元素周期律的知识回答下列问题：A元素M层电子数是N电子数7倍，其价层电子轨道表示式。(4)C元素基态原子的轨道表示式是下图中的(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．泡利原理

C．洪特规则(5)第三周期元素的气态电中性基态原子失去最外层一个电子转化为气态基态正离子所需的最低能量叫作第一电离能