【精选高考】2019-2020高考化学第12章(物质结构与性质)第1节1)原子结构与性质讲与练(含解析)

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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

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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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