【精选高考】2022-2022高考化学第12章(物质结构与性质)第1节1)原

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李仕才

第一节原子结构与性质

第一节原子结构与性质

考点一原子结构

1.能层、能级、原子轨道和容纳电子数之间的关系

※精

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2.原子轨道的形状和能量高低

(1)轨道形状

①s 电子的原子轨道呈球形。

②p 电子的原子轨道呈哑铃形。

(2)能量高低

①相同能层上原子轨道能量的高低:ns

②形状相同的原子轨道能量的高低:1s<2s<3s<4s<…。

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np x 、np y 、np z 轨道的能量相等。

3.原子核外电子的排布规律

(1)三个原理

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※推 荐 下 载※ ①能量最低原理:原子的核外电子排布遵循构造原理,使整个原子的能量处于最低状态。构造原理示意图:

②泡利原理:在一个原子轨道里最多只能容纳2个电子,而且自旋方向相反。 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单独占据一个轨道,而且自旋方向相同。 洪特规则特例:当能量相同的原子轨道在全满(p 6、d 10、f 14)、半满(p 3、d 5、f 7)和全空(p 0、d 0、f 0

)状态时,体系的能量最低。如24Cr 的基态原子电子排布式为1s 22s 22p 63s 23p 63d 54s 1,而不是1s 22s 22p 63s 23p 63d 44s 2。

(2)基态原子核外电子排布的表示方法

4.电子的跃迁与原子光谱

(1)电子的跃迁

①基态→激发态: 当基态原子的电子吸收能量后,会从低能级跃迁到较高能级,变成激发态原子。

②激发态→基态:

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※推 荐 下 载※ 激发态原子的电子从较高能级跃迁到低能级时会释放出能量。

(2)原子光谱 不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光,可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱,总称原子光谱。

判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)

1.p 能级能量一定比s 能级的能量高。( × )

2.铁元素基态原子的电子排布式为1s 22s 22p 63s 23p 64s 23d 6

。( × )

3.磷元素基态原子的电子排布图为

( × )

4.同一原子中,2p 、3p 、4p 能级的轨道数依次增多。( × )

5.电子排布式(22Ti)1s 22s 22p 63s 23p 10

违反了能量最低原则。( × )

6.2p 和3p 轨道形状均为哑铃形,能量也相等。( × )

7.1s 22s 12p 1表示的是激发态原子的电子排布。( √ )

8.原子光谱是因为电子的跃迁引起的。( √

)

1.应用能量最低原理时,要注意原子轨道能量的高低,如能量E 3d >E 4s 。所以电子先排4s 轨道,再排3d 轨道,而失电子时,都先失4s 轨道上的电子。

2.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,如Fe :1s 22s 22p 63s 23p 63d 64s 2正确,Fe :1s 22s 22p 63s 23p 64s 23d 6错误。

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4.注意比较原子核外电子排布式、简化电子排布式、原子外围电子排布式的区别与联系。如Cu 的电子排布式:1s 22s 22p 63s 23p 63d 104s 1;简化电子排布式:[Ar]3d 104s 1;外围电子排布式:3d 104s 1

一、核外电子排布的表示方法

1.下列各项叙述正确的是( )

A .镁原子由1s 22s 22p 63s 2→1s 22s 22p 63p 2

时,原子释放能量,由基态转化成激发态

B .价电子排布为5s 25p 1的元素位于第五周期第ⅠA 族,是s 区元素

C .所有原子任一能层的s 电子云轮廓图都是球形,但球的半径大小不同

D .24Cr 原子的电子排布式是1s 22s 22p 63s 23p 63d 44s 2

解析:镁原子由1s 22s 22p 63s 2→1s 22s 22p 63p 2时,原子吸收能量,由基态转化成激发态,A 错误;价电子排布为5s 25p 1的元素,位于第五周期第ⅢA 族,是p 区元素,B 错误;所有原子任一能层的s 电子云轮廓图都是球形,能层越大,球的半径越大,C 正确;24Cr 原子的电子排布式是1s 22s 22p 63s 23p 63d 54s 1,半充满轨道能量较低,D 错误。

答案:C

2.下列关于钠元素的几种表达式错误的是(

)

B .基态Na +的结构示意图:

C .基态Na 的电子排布式:1s 22s 22p 63s 1

D .基态Na 的简化电子排布式:[Na]3s 1

解析:Na 的简化电子排布式为[Ne]3s 1。

答案:D 3.下列表示钠原子的式子中能反映能级差别和电子自旋状态的是( )

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解析:只有电子排布图才能反映出电子的自旋状态。

答案:D

4.下列叙述正确的是( )

A .[Ar]3d 64s 2

是基态原子的电子排布式

B .Cr 原子的电子排布式:1s 22s 22p 63s 23p 64s 13d 5

C .Cu 原子的价电子排布式是3d 94s 2 D

.C 原子的轨道表示式是

解析:B 项,在书写电子排布式时,不能按填充顺序书写;C 项,d 轨道应是全充满时稳定;D 项违反了洪特规则。

答案:A

5.下列电子排布图所表示的元素原子中,其能量处于最低状态的是( )

解析:电子的排布遵循能量最低原理、泡利原理、洪特规则等。A.2p 能级未排满,则排布3s 轨道,违背能量最低原理,错误;B.2p 能级的3个电子应单独占据3个轨道,违背洪特规则,错误;C.2p 能级未排满,违背能量最低原理,错误;D.符合电子的排布原理,能量处于最低状态,正确。

答案:D

6.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 .6

C 的电子排布式1s 22s 22p 2x 违反了洪特规则

C .电子排布式(21Sc)1s 22s 22p 63s 23p 63d 3违反了能量最低原理

D .电子排布式(22Ti)1s 22s 22p 63s 23p 10违反了泡利原理

解析:A 项,各能级能量的大小顺序为1s2s2p3s3p4s3d4p5s……ns 电子的能量一定高于(n -1)p 电子的能量;B 项,对于C 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,根据轨道能量高低顺序可知E 4s

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※推 荐 下 载※ 先排满4s 轨道,再排3d 轨道,电子排布式应为1s 22s 22p 63s 23p 63d 14s 2

,故违反了能量最低原理;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,则违反了泡利原理。

答案:A

二、根据基态原子核外电子排布推断元素

7.下列各组表述中,两个原子不属于同种元素原子的是( )

A .3p 能级有一个空轨道的基态原子和核外电子的排布式为1s 22s 22p 63s 23p 2的原子

B .2p 能级无空轨道,且有一个未成对电子的基态原子和原子的最外层电子排布式为2s 22p 5的原子

C .M 层全充满而N 层为4s 2的原子和核外电子排布式为1s 22s 22p 63s 23p 64s 2的原子

D .最外层电子数是核外电子总数15

的原子和最外层电子排布式为4s 24p 5的原子 解析:A 项,3p 能级有一个空轨道的基态原子,按洪特规则可得其3p 轨道上只能有两个电子,所以两个原子是同种元素的原子;B 项,2p 能级无空轨道,且有一个未成对电子的基态原子,它的2p 能级上只能是5个电子,所以两原子是同种元素的原子;C 项,M 层全充满而N 层为4s 2的原子,其M 层应为18个电子,而后者的M 层上只

有8个电子,所以两原子不是同种元素的原子;D 项,最外层电子数是核外电子总数的15

的原子中,最外层电子数要小于或等于8个电子,且电子总数为5的倍数,所以可得该原子可能是原子序数为5、10、15、20、25、30、35、

40,其中满足最外层电子数是核外电子总数的15

且符合核外电子排布规则的只能是35号元素,该元素原子的外围电子排布式为4s 24p 5,所以两原子是同种元素的原子。

答案:C

8.A 、B 、C 三种短周期元素,它们的原子序数依次增大。A 元素原子的核外p 电子数比s 电子数少1,B 元素原子核外有4种能级,且全部充满原子;C 元素的主族序数与周期数的差为4。

(1)A 的基态原子中能量最高的电子,其电子云在空间有________个方向,原子轨道呈________形。

(2)某同学推断B 基态原子的核外电子排布为

,该同学所画的电子排布图违背了

____________________________________________________。

(3)C 位于________族________区,价电子排布式为________。

解析:根据提供的信息,可以推断A 为N ,B 为Mg ,C 为Cl 。(1)N 的基态原子中能量最高的电子为2p 能级上电子,电子云在空间有3个方向,原子轨道呈哑铃形。(2)该同学所画的电子排布图中3s 能级上两个电子自旋方向相同,违背了泡利原理。(3)Cl 的价电子排布式为3s 23p 5,位于第3周期ⅦA 族,属于p 区元素。

答案:(1)3 哑铃 (2)泡利原理 (3)ⅦA p 3s 23p 5

9.A 、B 、C 、D 、E 、F 代表6种元素。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 的元

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※推 荐 下 载※ 素符号为________。

(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ns n np n +1,则n =________;原子中能量最高的是________电子。

解析:(1)A 元素基态原子次外层有2个电子,故次外层为K 层,A 元素有2个电子层,由题意可写出其电子排布图为

,则该元素核外有6个电子,为碳元素,其元素符号为C ,另外氧原子

同样也符合要求,其电子排布图为

。(2)B -、C +

的电子层结构都与Ar 相同,即核外都有18个电子,则B

为17号元素Cl ,C 为19号元素K 。(3)D 元素原子失去2个4s 电子和1个3d 电子后变成+3价离子,其原子的核外电子排布式为1s 22s 22p 63s 23p 63d 64s 2,D 为26号元素Fe 。(4)根据题意要求,写出电子排布式:1s 22s 22p 63s 23p 63d 104s 1,该元素为29号元素Cu 。(5)s 能级只有1个原子轨道,故最多只能容纳2个电子,即n =2,所以元素F 的原子最外层电子排布式为2s 22p 3,F 是N 元素;根据能量最低原理,可知氮原子核外电子中的2p 能级能量最高。

答案:(1)C 或O (2)Cl K

(3)Fe 1s 22s 22p 63s 23p 63d 64s 2(或[Ar]3d 64s 2)

(4)Cu 1s 22s 22p 63s 23p 63d 104s 1(或[Ar]3d 104s 1)

(5)2 2p

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