新教材适用2024-2025学年高中化学第1章原子结构与性质微专题1核外电子排布的规范书写与应用学案新人教版选择性必修2VIP

微专题1核外电子排布的规范书写与应用一、核外电子排布的规范书写1．核外电子排布的表示方法原子(离子)结构示意图含义将每个能层上的电子总数表示在原子核外的式子实例AlS2－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，这就是电子排布式实例K：1s22s22p63s23p64s1简化电子排布式含义为了避开电子排布式书写过于烦琐，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实例K：[Ar]4s1价层电子排布式含义主族元素的价层电子指最外层电子，价层电子排布式即最外层电子排布式实例Al：3s23p1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实例电子式含义化学中常在元素符号四周用“·”或“×”来表示元素原子的最外层电子，相应的式子叫做电子式实例2．书写轨道表示式时的五留意(1)一个方框表示一个原子轨道，一个箭头表示一个电子。(2)不同能级中的要分开，同一能级中的要连接。(3)整个轨道表示式中各能级的排列依次要与相应的电子排布式一样。(4)当中有2个电子时，它们的自旋状态必需相反。(5)洪特规则的特例：在能量相同的轨道(同一能级)上的电子排布处于全充溢、半充溢和全空状态时，具有较低的能量和较高的稳定性。如24Cr的价层电子排布式为3d54s1(半充溢)，易错写为3d44s2。①全充溢：p6；d10；f14，②半充溢：p3；d5；f7，③全空：p0；d0；f0。如24Cr：[Ar]3d44s2……3d54s1(较稳定)，29Cu：[Ar]3d94s2……3d104s1(较稳定)。跟踪训练1．下列电子排布式或外围电子轨道表示式不能表示基态粒子的是(A)A．K1s22s22p63s23p63d1B．P1s22s22p63s23p3C．FD．Na＋解析：K的基态电子排布式为1s22s22p63s23p64s1，故A符合题意；P是15号元素，基态电子排布式为1s22s22p63s23p3，故B不符合题意；F为9号元素，基态电子排布式为1s22s22p5，表示基态F原子价层电子轨道表示式，故C不符合题意；Na是11号元素，Na＋最外层电子有8个，轨道表示式为，故D不符合题意。故选A。2．下列化学用语表示正确的是(C)A．基态O原子的电子排布式为[Ne]2s22p4B．基态Mg2＋的电子排布式为1s22s22p63s2C．激发态碳原子的轨道表示式可能为D．S2－的结构示意图为解析：基态O原子的电子排布式为[He]2s22p4，A项错误；基态Mg2＋的电子排布式为1s22s22p6，B项错误；激发态碳原子的轨道表示式可能为，C项正确；S2－的质子数是16，D项错误。故选C。3．某基态原子的价层电子的轨道表示式为，下列说法正确的是(C)A．最外层有4个电子B．有2种能量不同的电子C．有8种运动状态不同的电子D．s电子的电子云轮廓图是哑铃形解析：由图可知，最外层为L层，有6个电子，则该原子为氧原子，故A错误；相同能层、相同能级不同轨道的电子，能量相同；氧原子电子排布式为1s22s22p6，则有3种能量不同的电子，故B错误；在同一原子轨道中最多可以有两个自旋方向不同的电子，自旋方向不同，运动状态也就不相同，即运动状态个数等于电子数，则有8种运动状态不同的电子，故C正确；s电子的电子云轮廓图是球形，故D错误。故选C。4．下列电子排布式或轨道表示式书写正确的是(D)A．O原子的轨道表示式：B．Ca原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d2C．Cr原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d44s2D．Br－的电子排布式：[Ar]3d104s24p6解析：依据洪特规则，O原子的轨道表示式为，故A错误；Ca是20号元素，Ca原子的电子排布式应为1s22s22p63s23p64s2，故B错误；依据洪特规则，Cr原子的电子排布式应为1s22s22p63s23p63d54s1，故C错误；Br是35号元素，Br－核外有36个电子，电子排布式为[Ar]3d104s24p6，故D正确。故选D。5．以下基态原子的价层电子排布式正确的是(D)A．Mn：1s22s22p63s23p63d54s2B．Zn：[Ar]3d104s2C．Cr：3d44s2D．Cu：3d104s1解析：1s22s22p63s23p63d54s2为基态Mn原子的电子排布式，基态Mn原子的价层电子排布式为3d54s2，A错误；[Ar]3d104s2为基态Zn原子的电子排布式，基态Zn原子的价层电子排布式为3d104s2，B错误；元素是24Cr，它们基态原子的价电子排布应当遵循洪特规则的特例，应当是3d54s1，C错误；原子轨道中电子处于全满、全空、半满时最稳定，所以基态Cu原子的价电子排布为3d104s1，D正确。故选D。6．下列粒子中，基态价层电子排布式为3d5的是(B)A．Fe2＋ B．Fe3＋C．Cu2＋ D．Cu＋解析：Fe的电子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2，则Fe2＋价层电子排布式为3d6，Fe3＋价层电子排布式为3d5，A项不符合题意，B项符合题意；Cu的电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s1，则Cu2＋价层电子排布式为3d9，Cu＋价层电子排布式为3d10，C、D两项均不符合题意。故选B。7．写出下列原子或离子的①电子排布式、②价层电子的轨道表示式、③电子的空间运动状态、④未成对电子数。(1)N：①1s22s22p3，②，③5，④3。(2)Cl：①1s22s22p63s23p5(或[Ne]3s23p5)，②，③9，④1。(3)Fe2＋：①1s22s22p63s23p63d6(或[Ar]3d6)，②，③14，④4。(4)Cu：①1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)，②，③15，④1。(5)Se：①1s22s22p63s23p63d104s24p4(或[Ar]3d104s24p4)，②，③18，④2。(6)Br－：①1s22s22p63s23p63d104s24p6(或[Ar]3d104s24p6)，②，③18，④0。解析：(1)N是7号元素，其电子排布式为1s22s22p3，价电子排布式为2s22p3，价层电子的轨道表示式为；有5个轨道即电子的空间运动状态有5种；2p3上有3个单电子，则未成对电子数为3。(2)Cl是17号元素，其基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p5(或[Ne]3s23p5)，价电子排布式为3s23p5，价层电子的轨道表示式为；有9个轨道即电子的空间运动状态有9种；3p5上有2对成对电子，有1个未成对电子。(3)Fe是26号元素，其基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，则Fe2＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d6(或[Ar]3d6)；Fe2＋的价层电子排布式为3d6，价层电子的轨道表示式为；有14个轨道即电子的空间运动状态有14种；3d6上有1对成对电子，有4个未成对电子。(4)Cu为29号元素，其基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)，价电子排布式为3d104s1，价层电子的轨道表示式为；有15个轨道即电子的空间运动状态有15种；4s1上有1个未成对电子。(5)Se为34号元素，其基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p4(或[Ar]3d104s24p4)，价电子排布式为4s24p4，价层电子的轨道表示式为；有18个轨道即电子的空间运动状态有18种；4p4上1对成对电子，有2个未成对电子。(6)Br为35号元素，其基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5(或[Ar]3d104s24p5)，则Br－电子排布式1s22s22p63s23p63d104s24p6(或[Ar]3d104s24p6)，价电子排布式为4s24p6，价层电子的轨道表示式为；有18个轨道即电子的空间运动状态有18种；4p6上都是成对电子，有0个未成对电子。8．回答下列问题：(1)Sc的价层电子排布式为3d14s2。(2)V的价层电子的轨道表示式为。(3)基态铜原子的核外电子排布式(简写)为[Ar]3d104s1。(4)基态Ga原子的核外电子排布式(简写)为[Ar]3d104s24p1。(5)第四周期核外电子排布未成对电子数和周期数相同的基态原子的核外电子排布式(简写)为[Ar]3d64s2。解析：(1)已知Sc是21号元素，依据能级构造原理可知，Sc的核外电子排布式为1s22s2sp63s23p63d14s2，故Sc的价层电子排布式为3d14s2。(2)已知V是23号元素，依据能级构造原理可知，V的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2，故V的价层电子排布式为3d34s2，则V的价层电子的轨道表示式为。(3)已知Cu是29号元素，依据能级构造原理可知，Cu的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，基态铜原子的核外电子排布式(简写)为[Ar]3d104s1。(4)已知Ga是31号元素，依据能级构造原理可知，Ga的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1，基态Ga原子的核外电子排布式(简写)为[Ar]3d104s24p1。(5)第四周期核外电子排布未成对电子数和周期数相同即核外电子排布未成对电子数为4，该元素为Fe，则其基态原子的核外电子排布式(简写)为[Ar]3d64s2。9．化学的符号表征是化学沟通与传承的基础。关于C、N、O、Cl等元素有关的问题，完成下列填空。(1)可以正确描述碳原子结构的是_AB__。A．原子结构示意图：B．原子核外能量最高的电子云图像：C．碳－12原子：eq\o\al(6,12)CD．原子的轨道表示式：(2)下列有关微粒的描述正确的是_D__。A．羟基的电子式：eq\o\al(·,·)eq\o(O,\s\up6(··),\s\do4(··))eq\o\al(·,·)HB．乙炔的分子式：CH≡CHC．CH4的球棍模型：D．乙烯的结构简式：CH2=CH2(3)写出N、Cl元素的气态氢化物常温下相互反应的化学方程式NH3＋HCl=NH4Cl，其生成物的电子式为。(4)Cl元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p5，其最高能级是3p。(5)在第四周期元素中，基态原子的未成对电子数最多的是Cr(填元素符号)，其价电子轨道表示式为。解析：(1)C原子是6号元素，电子结构示意图为，A正确；原子核外能量最高的电子为2p轨道电子，p轨道上排布了2个电子，电子云呈哑铃型，其电子云图形为，B正确；碳－12原子的质子数为6，质量数为12，该原子的正确表示为eq\o\al(12,6)C，C错误；2p轨道上的两个电子应当优先占据2个轨道，碳原子正确的轨道表示式为，D错误。故选AB。(2)羟基中氧原子上有一个未成对电子，故其电子式为·eq\o(O,\s\up6(··),\s\do4(··))eq\o\al(·,·)H，A错误；乙炔的分子式为C2H2，B错误；CH4的比例模型为，C错误；乙烯的结构简式为CH2=CH2，D正确。故选D。(3)N、Cl元素的气态氢化物分别为NH3和HCl，常温下相互反应的化学方程式为NH3＋HCl=NH4Cl；NH4Cl为离子化合物，其电子式为。(4)Cl元素是17号元素，其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p5，其最高能级是3p。(5)在第四周期元素中，基态原子的未成对电子数最多的原子的外围电子排布式为3d54s1，该元素是Cr，其价电子轨道表示式为。10．电子排布式和轨道表示式的书写。(1)基态Ti原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2(或[Ar]3d24s2)。(2)Fe成为阳离子时首先失去4s轨道电子，Sm的价层电子排布式4f66s2，Sm3＋价层电子排布式为4f5。(3)基态Fe原子价层电子的轨道表示式为。(4)基态Fe原子的价层电子排布式为3d64s2。解析：(1)Ti为22号元素，其基态Ti原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2(或[Ar]3d24s2)。(2)Fe成为阳离子时首先失去最外层上的电子即4s轨道电子，Sm的价层电子排布式为4f66s2，先失去6s上2个电子，再失去4f上1个电子，则Sm3＋价层电子排布式为4f5；故答案为4s；4f5。(3)基态Fe原子价层电子排布式为3d64s2，价层电子的轨道表示式为。(4)Fe为26号元素，则基态Fe原子价层电子排布式为3d64s2。二、基态原子中未成对电子(单电子)的推断方法1．未成对电子的定义一个原子轨道中只有1个电子时，该电子即为未成对电子。一个原子轨道中有2个自旋状态相反的电子，这2个电子称为成对电子。2．1～36号元素中，原子核外未成对电子数与价层电子排布之间的关系(1)有1个未成对电子：ns1、ns2np1、ns2np5、3d14s2、3d104s1。(2)有2个未成对电子：ns2np2、ns2np4、3d24s2、3d84s2。(3)有3个未成对电子：ns2np3、3d34s2、3d74s2。(4)有4个未成对电子：3d64s2。(5)有5个未成对电子：3d54s2。(6)有6个未成对电子：3d54s1。跟踪训练1．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ab的值为(B)A．1 B．2C．3 D．4解析：在短周期元素中，找寻基态原子核外未成对电子数等于能层序数的元素可按周期序数进行，第一周期中有H，其次周期中原子核外未成对电子数为2的元素有C和O，第三周期中原子核外未成对电子数为3的元素有P，符合条件的元素共有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He、Be或Mg，但这三种元素无未成对电子，不符合题意；若最外层电子数为4，则是C、Si，符合题意；若最外层电子数为6，则是O、S，最外层有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Ne、Ar，但这两种元素均无未成对电子，不符合题意，则符合题意的元素共有2种，即b＝2。综上可知，eq\f(a,b)的值为2。2．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(B)A．X元素基态原子的电子排布式为[Ar]4s24p3B．X元素是第四周期第ⅤA族元素C．Y元素原子的轨道表示式为D．Z元素的单质Z2在氧气中不能燃烧解析：X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，X元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，处于第四周期第ⅤA族，故X为As元素；Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子，Y的2p轨道上有2个电子或4个电子，所以Y为碳元素或氧元素，X跟Y可形成化合物X2Y3，故Y为氧元素；X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42，则Z的质子数为42－8－33＝1，则Z为氢元素，氢原子可以形成负一价离子，符合题意。X为As，