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化学第12章物质结构与性质(选修3)第36讲原子结构与性质01练真题·明考向02课后达标检测考点一原子核外电子排布原理[知识梳理]一、能层、能级与原子轨道1．能层(n)：在多电子原子中，核外电子的______是不同的，按照电子的______差异将其分成不同能层。通常用K、L、M、N……表示，能量依次升高。能量能量2．能级：同一能层里电子的______也可能不同，又将其分成不同的能级，通常用____________等表示。同一能层里，各能级的能量按____________的顺序依次升高，即________________________。能量s、p、d、fs、p、d、fE(s)E(p)E(d)E(f)3．原子轨道：电子云轮廓图给出了电子__________________的区域。这种电子云轮廓图称为原子轨道。在核外经常出现4．能层、能级与原子轨道之间的关系能层(n)能级最多容纳电子数序数符号符号原子轨道数各能级各能层一K1s122二L2s1282p36能层(n)能级最多容纳电子数序数符号符号原子轨道数各能级各能层三M3s12183p363d510四N4s12324p364d5104f714………………n…………______2n2二、原子轨道的轨道形状和能量关系1．轨道形状(1)s电子的原子轨道呈______。(2)p电子的原子轨道呈____________。球形哑铃形2．能量关系(1)相同能层上原子轨道能量的高低：nsnpndnf。(2)形状相同的原子轨道能量的高低：1s2s3s4s……(3)同一能层内形状相同而伸展方向不同的原子轨道的能量相等，如npx、npy、npz轨道的能量相等。(1)第一能层(K)只有s能级；第二能层(L)有s、p两种能级，p能级有三个原子轨道px、py、pz，它们具有相同的能量；第三能层(M)有s、p、d三种能级。(2)能层数＝电子层数，每个能层所包含的能级数＝能层序数。三、基态原子核外电子排布遵循的三个原理1．能量最低原理：电子优先占据能量低的轨道，然后依次进入能量较高的轨道，使整个原子的能量处于最低状态。即原子的核外电子排布遵循____________，能使整个原子的能量处于最低状态。如图为构造原理示意图：构造原理所有电子排布规则都需要满足能量最低原理。2．泡利原理：在一个原子轨道中，最多只能容纳______个电子，而且它们的____________相反。2自旋状态3．洪特规则：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________________________，而且自旋状态______，如2p3的电子排布为，不能表示为或。洪特规则特例：当能量相同的原子轨道在______(p6、d10、f14)、______(p3、d5、f7)和______(p0、d0、f0)状态时，体系的能量最低，如24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1。单独占据一个轨道相同全满半满全空四、原子(离子)核外电子排布式(图)的书写1．核外电子排布式：用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数的式子。在书写电子排布式时，能层低的能级要写在左边，不能按填充顺序写，如Cu原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，其简化电子排布式为[Ar]3d104s1，而不能写成[Ar]4s13d10。2．价电子排布式：如Fe原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，价电子排布式为3d64s2。价电子排布式能反映基态原子的能层数、参与成键的电子数以及最外层电子数。3．电子排布图：用方框表示原子轨道，用“↑”或“↓”表示自旋状态不同的电子，按电子在轨道中的排布情况书写。如S原子的电子排布图为核外电子排布图能直观地反映出原子的核外电子的自旋情况以及成对电子数和未成对电子数。五、基态、激发态、光谱[自主检测]1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)p能级的能量一定比s能级的能量高。()(2)同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多。()(3)2p和3p轨道形状均为哑铃形，能量也相等。()(4)Fe的基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s23d6。()××××(5)Cr的基态原子的简化电子排布式为[Ar]3d44s2。()(6)基态原子电子能量的高低顺序为E(1s)E(2s)E(2px)E(2py)E(2pz)。()(7)22Ti的电子排布式：1s22s22p63s23p10违反了能量最低原理。()(8)磷元素基态原子的电子排布图为()××××2．(1)[2018·高考全国卷Ⅲ，35(1)]Zn原子核外电子排布式为____________________。(2)[2018·高考全国卷Ⅱ，35(1)]基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为________________________________________________________________________。(3)[2017·高考全国卷Ⅰ，35(1)]元素K的焰色反应呈紫红色，其中紫色对应的辐射波长为________nm(填标号)。A．404.4B．553.5C．589.2D．670.8E．766.5解析：(1)Zn原子核外有30个电子，电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2。(3)当对金属钾或其化合物进行灼烧时，焰色反应显紫红色，可见光的波长范围为400～760nm，紫色光波长较短(钾原子中的电子吸收较多能量发生跃迁，但处于较高能量轨道的电子不稳定，跃迁到较低能量轨道时放出的能量较多，故放出的光的波长较短)。答案：(1)1s22s22p63s23p63d104s2(或[Ar]3d104s2)(3)A1．(教材改编题)写出下列原子或离子的①电子排布式、②价电子排布图、③电子所占的原子轨道数、④未成对电子数。(1)N：①________________；②_______________________________________________；③____________；④_________________________________________________________。(2)Cl：①____________；②___________________________________________________；③____________；④_________________________________________________________。(3)Fe2＋：①____________；②__________________________________________________；③____________；④_________________________________________________________。(4)Cu：①____________；②___________________________________________________；③____________；④__________________________________________________________。(5)Se：①____________；②____________________________________________________；③____________；④__________________________________________________________。(6)Br－：①____________；②___________________________________________________；③____________；④__________________________________________________________。答案：(6)①1s22s22p63s23p63d104s24p6(或[Ar]3d104s24p6)2．第三代半导体材料的优异性能和对新兴产业的巨大推动作用，使得发达国家都把发展第三代半导体材料及其相关器件等列为半导体重要新兴技术领域，投入巨资支持发展。第三代半导体材料有氮化镓、碳化硅等。请回答下列问题：(1)硅原子中，占据电子的能级符号有______________，其中占据电子的能量最高的能级符号为________，该能级已经容纳了________个电子。(2)氮原子中，有电子占据的最高能层符号为________，该能层已经容纳的电子数为________。(3)镓为元素周期表中第31号元素，位于元素周期表第四周期。镓原子具有________个能层，每个能层已经容纳的电子数之比为____________________。解析：(1)硅位于元素周期表第三周期，有3个能层，分别为K、L、M，每个能层的能级数分别为1、2、2，其能级符号为1s、2s、2p、3s、3p，其中占据电子的最高能级为3p，s能级最多容纳2个电子，p能级最多容纳6个电子，故3p能级容纳的电子数为14－2－2－6－2＝2。(2)氮原子位于元素周期表第二周期，共2个能层，符号分别为K、L，L为最高能层，该能层包括2s能级的2个电子和2p能级的3个电子，共5个电子。(3)通过比较，可以得出规律，能层数与元素原子所在的周期数相等，故镓原子有4个能层，每个能层已经容纳的电子数分别为2、8、18、3。答案：(1)1s、2s、2p、3s、3p3p2(2)L5(3)42∶8∶18∶33．(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，其元素符号为__________；其价电子排布图为______________________________________________。(2)B元素的负一价离子和C元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同，B的元素符号为________，C离子的结构示意图为__________________________________________。(3)D元素的正三价离子的3d能级为半充满状态，D的元素符号为________，其基态原子的电子排布式为_____________________________________________________________，其原子的结构示意图为_______________________________________________________。(4)E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子且只有一个未成对电子，E的元素符号为________，其基态原子的电子排布式为___________________________________。(5)F元素的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋2，则n＝________；原子中能量最高的是________电子，基态原子的核外电子排布图为___________________________________。答案：防范两类常见的核外电子排布相关错误1．电子排布式(1)3d、4s书写顺序混乱如Fe：1s22s22p63s23p64s23d6(×)Fe：1s22s22p63s23p63d64s2(√)当出现d轨道时，虽然电子按ns、(n－1)d、np的顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把(n－1)d放在ns前；在失去电子时，先失去4s轨道上的电子，如Fe3＋：1s22s22p63s23p63d5。2．电子排布图错误类型错因剖析改正违背能量最低原理违背泡利原理违背洪特规则考点二原子结构与元素周期表、元素性质的关系[知识梳理]一、原子结构与元素周期表的关系周期电子层数每周期第一种元素每周期最后一种元素原子序数基态原子的简化电子排布式原子序数基态原子的电子排布式二23[He]2s1101s22s22p6三31