2018-2019学年高中化学 专题2 第一单元 原子核外电子的运动学案（含解析）苏教版选修3.doc

原子核外电子的运动 课标要求1了解原子核外电子的运动状态。 1.电子层n的值与该层原子轨道类型数相等。2s轨道呈球形，p轨道呈纺锤形。s、p、d、f含有的原子轨道数分别为1、3、5、7。3电子进入原子轨道的顺序为：1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p4氮原子的核外电子排布(1)原子结构示意图：(2)电子排布式：1s22s22p3(3)轨道表示式： 2了解原子结构的构造原理，知道原子核外电子的轨道分布，能用电子排布式表示常见元素(136号)原子核外电子的排布。原子结构模型的演变1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)门捷列夫提出原子学说，并发现元素周期律。()(2)氢原子外围只有一个电子，故氢原子光谱只有一条谱线。()(3)氢原子光谱属于线状光谱。()(4)基态氢原子转变成激发态氢原子时释放能量。()(5)焰色反应与电子跃迁有关，属于化学变化。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)2在物质结构研究的历史上，根据量子论的观点，首先提出原子核外电子在一系列稳定轨道上运动并较好地解释了氢原子光谱的科学家是()A汤姆生B卢瑟福C道尔顿 D玻尔解析：选D玻尔引入量子论观点，指出电子在原子核外空间内一定的轨道上绕核做高速圆周运动，这些轨道的能量是不连续的，很好地解释了氢原子光谱。3原子结构模型的建立经历了若干个阶段，下列是这几个阶段中的主要成果和代表人物，请用线连接起来。葡萄干面包模型 道尔顿实心球体模型 卢瑟福核式模型 汤姆逊核外电子分层排布模型 玻尔解析：原子结构模型在不同时期的主要成果和代表人物分别是：1803年英国化学家道尔顿创立的原子学说1903年汤姆逊的葡萄干面包模型1911年卢瑟福的核式模型1913年玻尔核外电子分层排布模型20世纪20年代的量子力学模型。答案：1电子层划分标准电子的能量差异和主要运动区域的不同取值1234567符号KLMNOPQ特点2.原子轨道与电子填充顺序(1)原子轨道含义用量子力学描述电子在原子核外空间运动的主要区域符号spdf数目1357形状球形纺锤形形状较复杂(2)电子填充顺序：多电子原子中，电子填充原子轨道时，按照能量由低到高的顺序填充。原子轨道能量的高低存在如下规律：处于相同电子层的原子轨道能量的高低：nsnpndnf。形状相同的原子轨道能量的高低：1s2s3s4s电子层和形状相同的原子轨道的能量相等，如2px、2py、2pz(其他合理均可)轨道的能量相等。3自旋运动原子核外电子有两种“自旋”运动状态，通常用和表示。1电子层数与原子轨道类型数有什么关系？与原子轨道数目的关系怎样？提示：第n电子层有n种类型的原子轨道，其原子轨道数为n2。2决定电子能量高低的因素有哪些？提示：距原子核距离的远近；电子层数和原子轨道类型共同决定电子能量的高低。1电子层与原子轨道类型的关系第n电子层中有n种类型原子轨道，如K层有s轨道，L层有s、p轨道，M层有s、p、d轨道。2各原子轨道类型与原子轨道数的关系s、p、d、f轨道分别有1、3、5、7个轨道。3电子层和原子轨道的关系电子层序数电子层符号轨道符号原子轨道数可容纳电子数1K1s122L2s、2p483M3s、3p、3d9184N4s、4p、4d、4f1632nn22n24.不同原子轨道的能量高低关系1下列各电子层中不包含p轨道的是()ANBMCL DK解析：选DN层包含s、p、d、f轨道，M层包含s、p、d轨道，L层包含s、p轨道，K层只包含s轨道。2以下轨道符号正确的是()6s2d3f7pA BC D解析：选D电子层数为2时，只有s、p两种轨道，而没有d轨道，错误；电子层数为3时，只有s、p、d三种轨道，而没有f轨道，错误。 1原子核外电子排布遵循的三个原理(1)能量最低原理：原子核外电子先占据能量低的轨道，然后依次进入能量较高的轨道，这样使整个原子处于最低的能量状态。(2)泡利不相容原理：每个原子轨道上最多只能容纳两个自旋状态不同的电子。(3)洪特规则：原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时，电子尽可能分占不同的原子轨道，且自旋状态相同。2电子排布的表示方法(1)电子排布式(以氢原子为例)(2)轨道表示式(3)外围电子排布式在化学反应中，一般是原子的外围电子发生变化(主族元素的外围电子就是最外层电子)。如氯原子的外围电子排布式为3s23p5。1基态原子核外电子进入原子轨道的顺序是什么？提示：1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p2由基态原子核外电子进入原子轨道的顺序(即原子轨道由低到高的顺序)看，从哪一电子层开始出现能量交错现象？提示：第3电子层。1基态原子核外电子进入原子轨道的顺序2能量交错现象原子中的价电子在外层排布时存在原子轨道能量交错现象。如E(4s)E(3d)E(4p)，E(5s)E(4d)E(5p)。3洪特规则特例能量相同的原子轨道在全充满(如p6和d10)、半充满(如p3和d5)和全空(如p0和d0)状态时，体系的能量较低，原子较稳定。1以下列出的是一些原子的2p轨道和3d轨道中电子排布的情况。试判断哪些违反了泡利不相容原理，哪些违反了洪特规则。(1)(2)(3)(4)(5)(6)答案：(1)(6)违反泡利不相容原理，(2)(4)(5)违反洪特规则。2下列电子排布所表示的元素原子中，能量处于最低状态的是()解析：选AB项违背了洪特规则，2p轨道应为 ，C、D项违背了能量最低原理，C应为 ，D项应为 1原子核外电子排布的表示方法原子结构示意图意义将每个电子层上的电子总数表示在原子核外的式子实例S：电子排布式意义用数字在轨道符号右上角标明该轨道上排布的电子数实例S：1s22s22p63s23p4简化电子排布式意义为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内层电子达到稀有气体原子结构的部分用相应稀有气体的元素符号外加方括号表示实例S：Ne3s23p4外围电子排布式意义主族元素的外围电子指最外层电子，最外层电子排布式即外围电子排布式实例S：3s23p4轨道表示式意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2136号元素原子核外电子排布的特殊性(1)最外层只有1个未成对电子的元素：A族(ns1：H、Li、Na、K)，A族(ns2np1：B、Al、Ga)，A族(ns2np5：F、Cl、Br)及Cr(3d54s1)、Cu(3d104s1)。(2)最外层有2个未成对电子的元素：A族(ns2np2：C、Si、Ge)，A族(ns2np4：O、S、Se)。(3)最外层有3个未成对电子的元素：A族(ns2np3：N、P、As)。(4)原子有4个未成对电子的元素：Fe(3d64s2)。(5)原子有5个未成对电子的元素：Mn(3d54s2)。(6)核外电子排布中，未成对电子数最多的元素：Cr(3d54s1，共有6个未成对电子)。1下列各原子或离子的电子排布式错误的是()AK1s22s22p63s23p6BF1s22s22p5CS21s22s22p63s23p4 DAr1s22s22p63s23p6解析：选CS2的电子排布式应为1s22s22p63s23p6。2下列表示式错误的是() ANa的轨道表示式： BNa的结构示意图：CNa的电子排布式：1s22s22p63s1DNa的简化电子排布式：Ne3s1解析：选AA中违反了泡利不相容原理。3按要求填空。(1)Cu的原子结构示意图为_。(2)P的外围电子排布式为_。(3)Fe的电子排布式为_。(4)N的轨道表示式为_。(5)X元素的外围电子排布式是4s24p5，X的元素符号是_。解析：Cu的电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s1，所以其原子结构示意图是；P的外围电子排布式为3s23p3；Fe的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2；N的电子排布式为1s22s22p3，所以其轨道表示式是 X元素出现了4p层，说明3d层已经排满，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5，原子序数是35，为Br。答案：(1)(2)3s23p3(3)1s22s22p63s23p63d64s2或Ar3d64s2(4) (5)Br方法技巧1.书写电子排布式时注意各原子轨道间能量高低的关系：3p4s3d4p虽然不同电子层的原子轨道的能量有交错现象，但书写电子排布式时同一电子层的原子轨道不能分隔开。如溴原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5，但不能写成1s22s22p63s23p64s23d104p5。2.书写离子的电子排布式时，应注意基态原子核外电子是按由能量低的轨道到能量高的轨道的顺序排列，而原子形成阳离子时，是按电子层由外到内的顺序失电子的。如基态Fe原子的电子排布式为Ar3d64s2，Fe2的电子排布式为Ar3d6，Fe3的电子排布式为Ar3d5。三级训练节节过关1氢原子的电子云图中小点表示的意义是()A1个小点表示一个电子B点的多少表示电子个数的多少C表示电子运动的轨迹D表示电子在核外空间出现概率的多少解析：选D在电子云图中，小点并不代表电子，小点代表电子在核外空间区域内出现的概率，小点的疏密与电子在该区域内出现的概率大小成正比。2下列电子排布式不是基态原子的是()A1s22s22p6B1s22s22p63s23p63d64s2C1s22s22p63s23p63d104s2D1s22s22p63s23p63d64s24p5解析：选DA、B、C分别是Ne、Fe、Zn元素基态原子的电子排布式；D中4p轨道比3d轨道的能量高，原子处于基态时，3d轨道填满后，4p轨道才可以填充电子，D中基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1。3在基态多电子原子中，关于核外电子能量的叙述错误的是()A最易失去的电子能量最高B一般电子层数越大的电子能量越高Cp轨道电子能量一定高于s轨道电子能量D在离核最近区域内运动的电子能量最低解析：选Cp轨道电子能量不一定比s轨道电子能量高，如3s的能量比2p的能量高。4在d轨道中电子排布成 ，而不排成 ，其直接的根据是()A能量最低原理 B泡利不相容原理C原子轨道能量顺序 D洪特规则解析：选Dd轨道中共有4个电子，每个电子分别占据一个原子轨道依据的是洪特规则。5某元素原子序数为33，请回答：(1)此元素原子的质子总数是_，有_个电子。(2)有_个电子层，占据_个原子轨道。(3)它的外围电子排布为_，它的电子排布式为_，外围电子的轨道表示式为_。解析：原子的核外电子数质子数原子序数，得出(1)的答案。先利用电子排布三原理排出其电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s24p3，得出(2)的答案，共有1131351318个原子轨道(s：1个轨道；p：3个轨道；d：5个轨道)。答案：(1)3333(2)418(3)4s24p31s22s22p63s23p63d104s24p31“各电子层最多容纳的电子数，是该电子层原子轨道数的二倍”，支撑这一结论的理论是()A能量最低原理B泡利不相容原理C洪特规则D能量最低原理和泡利不相容原理解析：选B根据泡利不相容原理，每个原子轨道上最多只能容纳两个自旋状态相反的电子，因此各电子层最多容纳该电子层原子轨道数目二倍的电子；洪特规则是电子在能量相同轨道排布时尽可能分占不同轨道且自旋状态相同；能量最低原理是指电子总是先占据能量低的轨道，再依次进入能量高的轨道。2某基态原子的3d轨道中有一个电子，其第四电子层中的电子数为()A0B2C3 D8解析：选B轨道能量4s3dE(4f)E(4s)E(3d)BE(3d)E(4s)E(3p)E(3s)CE(4s)E(3s)E(2s)E(4s)E(4f)E(3d)解析：选B各原子轨道的能量由低到高的顺序为1s2s2p3s3p4s3d4p5sA项和D项正确顺序为E(4f)E(5s)E(3d)E(4s)；对于不同电子层的相同原子轨道，电子层序数越大，能量越高。7下列基态原子中，其未成对电子数最多的是()A1s22s22p63s23p63d64s2B1s22s22p63s23p64s1C1s22s22p63s23p63d54s1D1s22s22p63s23p63d104s1解析：选C根据洪特规则，A、B、C、D未成对电子数分别为4、1、6、1。8下列电子排布式或轨道表示式错误的是()A铁原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d64s2BF的电子排布式：1s22s22p6解析：选C铁元素的原子序数为26，第三电子层含有3d轨道，应先排满4s轨道，剩余电子填充3d轨道，A项正确；F核外有10个电子，可填满2p轨道，B项正确；碳原子的轨道表示式为 ，C项错误；Mg2核外有10个电子，D项正确。9如图是s轨道和p轨道的原子轨道图，试回答问题：(1)s电子的原子轨道呈_形，每个s轨道有_个原子轨道；p电子的原子轨道呈_形，每个p轨道有_个原子轨道。(2)元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn1，原子中能量最高的是_电子，其电子云在空间有_个伸展方向；元素X的名称是_，它的氢化物的化学式是_。若元素X的原子最外层电子排布式为nsn1npn1，那么X的元素符号应为_，原子的轨道表示式为_。解析：(1)ns轨道各有1个轨道，np轨道各有3个轨道，s电子的原子轨道都是球形的，p电子的原子轨道都是纺锤形的，每个p轨道有3个原子轨道，它们相互垂直，分别以px、py、pz表示。(2)因为元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn1，np轨道已排上电子，说明ns轨道已排满电子，即n2，X的原子核外电子排布式为1s22s22p3，是氮元素；当元素X的原子最外层电子排布式为nsn1npn1时，有n12，则n3，那么X元素的原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，X是硫元素。答案：(1)球1纺锤3(2)2p3氮NH3S10A、B、C、D、E代表五种元素。请填空：(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_。(2)B元素的1价离子和C元素的1价离子的电子层结构都与氩相同，B的元素符号为_，C的元素符号为_。(3)D元素的3价离子的3d轨道为半充满，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_。解析：(1)A元素原子次外层有两个电子，次外层为K层，最外层为L层，L层上有3个未成对电子，是氮元素。(2)B元素1价离子和C元素1价离子的电子层结构都与氩相同，B为氯元素，C为钾元素。(3)D元素的3价离子3d轨道半充满为3d5，其基态原子外围电子排布为3d64s2，其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s2，为铁元素。(4)E元素基态原子M层全充满，N层只有一个未成对电子，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，为铜元素。答案：(1)N(2)ClK(3)Fe1s22s22p63s23p63d64s2(4)Cu1s22s22p63s23p63d104s11下列叙述正确的是()A1s22s12p1表示的是激发态原子的电子排布B3p2表示3p有两个轨道C同一原子中，1s、2s、3s电子的能量逐渐降低D同一原子中，2p、3p、4p轨道数依次增多解析：选AA项，1个2s电子激发到2p轨道；B项，3p2表示3p轨道上填充了2个电子；C项，同一原子中1s、2s、3s能量逐渐升高；D项，p轨道的轨道数是一定的。2下列叙述中，正确的是()A在一个基态多电子的原子中，可以有两个运动状态完全相同的电子B在一个基态多电子的原子中，不可能有两个能量完全相同的电子C在一个基态多电子的原子中，M层上电子的能量肯定比L层上电子的能量高D如果某一基态原子3p轨道上仅有2个电子，它们自旋状态必然相反解析：选C同一轨道上的两个电子能量相同，自旋状态相反，运动状态不同，A、B错误；M层前没有轨道能量交错，故C项正确；3p轨道上2个电子占据2个轨道，自旋状态相同，D项错误。3对于基态原子电子排布规则，以下表述正确的是()A按照洪特规则，每个电子层的电子容量为2n2个B当轨道处于全充满状态时，原子较稳定，故35Br的电子排布式为Ar3d104s14p6C原子中核外电子的排布是根据三规则提出的D能量最低原理解决了电子在不同电子层中的排布顺序问题解析：选D泡利不相容原理确定了每个电子层最多容纳2n2个电子，A错误；溴原子核外电子排布为Ar3d104s24p5，B错误；原子核外电子的排布是自然形成的，人们经过研究发现核外电子的排布呈现一定的规律，C错误。4下列有关原子结构或元素性质说法正确的是()A原子核外电子排布式为1s2的元素与原子核外电子排布式为1s22s2的元素化学性质相似B基态碳原子外围电子的轨道表示式： C基态铜原子外围电子的轨道表示式：DFe3的最外层电子排布式为3s23p63d5解析：选D原子核外电子排布式为1s2的元素是He，原子核外电子排布式为1s22s2的元素是Be，二者化学性质不相似，A错误；根据能量最低原理，基态碳原子的外围电子排布的轨道表示式为 ，B错误；根据洪特规则，原子轨道全满、半满、全空时体系能量最低、最稳定，因此基态铜原子的外围电子排布为3d104s1，C错误；Fe原子的基态原子电子排布式为Ar3d64s2，失去3个电子后，最外层即M层的电子排布式为3s23p63d5，D正确。5若某原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2，则下列说法正确的是()A该元素原子中共有30个电子B该元素原子核外有5个电子层C该元素原子最外层共有3个电子D该元素原子M电子层共有8个电子解析：选B由该元素原子的电子排布式可知，该元素原子中共有39个电子，分5个电子层，其中M电子层上有18个电子，最外层上有2个电子。6某元素一种核素的质量数为51，中子数为28，其基态原子未成对电子数为()A4 B1C2 D3解析：选D该元素一种核素的质量数为51，中子数为28，则质子数为23，其基态原子核外电子排布式为Ar3d34s2，因为有5个d轨道，根据洪特规则3个电子要分占3个不同的轨道，因此未成对电子数为3，选D。7已知某原子结构示意图为 ，下列有关说法正确的是()A结构示意图中x4B该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4C该原子的轨道表示式为D该原子结构中共有8个轨道上填充有电子解析：选D根据K层最多容纳2个电子可知，x2，A错误；该原子为Si原子，核外电子排布式为1s22s22p63s23p2，B错误，D正确；轨道表示式应为： ，C错误。8下列各组表述中，两个微粒一定不属于同种元素原子的是()A3p轨道有一个空轨道的基态原子和核外电子排布为1s22s22p63s23p2的原子BM层全充满而N层为4s2的原子和核外电子排布为1s22s22p63s23p63d64s2的原子C最外层电子数是核外电子总数的的原子和最外层电子排布为4s24p5的原子D2p轨道有一个未成对电子的基态原子和原子的价电子排布为2s22p5的原子解析：选BA项，3p轨道有一个空轨道，说明3p上填2个电子，3p上有2个电子，3s上肯定已填满，价电子排布为3s23p2，因此A中两粒子相同。M层全充满而N层为4s2，M层上有d轨道，即3s23p63d10，显然是锌元素，3d64s2是铁元素，B选项符合题意。C中最外层电子排布为4s24p5，则3d上已排满10个电子，核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s24p5；最外层电子数是核外电子总数的的原子，可按下述方法讨论：若最外层电子数为1，核外电子总数为5不可能，最外层电子数为2，核外电子数为10不可能，同理，可讨论，只有最外层电子数为7，核外电子总数为35时合理，其电子排布式也是1s22s22p63s23p63d104s24p5，二者是同种元素的原子。D中2p有一个未成对电子，可以是2p1，也可以是2p5，因此二者可能属于同种元素的原子。9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跟Y可形成化合物X2Y3，Z元素可以形成负一价离子。请回答下列问题：(1)X元素原子基态时的电子排布式为_，该元素的符号是_。(2)Y元素原子外围电子的轨道表示式为_，该元素的名称是_。(3)已知化合物X2Y3在稀硫酸溶液中可被金属锌还原为XZ3，产物还有ZnSO4和H2O，该反应的化学方程式是_。解析：(1)因为X原子4p轨道上有3个未成对电子，可知其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，并推出其元素符号为As。(2)根据Y原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子，Y和Z元素的原子序数之和为42339，再根据Z可形成负一价离子，推出Y电子排布为1s22s22p4，轨道表示式为 ，Y为氧元素，Z为氢元素。(3)根据电子守恒配平即可。答案：(1)1s22s22p63s23p63d104s24p3As (3)As2O36Zn6H2SO4=2AsH36ZnSO43H2O10(1)某质量数为32，核内有16个中子的原子，其核外电子排布式是_，该原子中有_个未成对电子，这些未成对电子具有_(填“相同”或“不同”)的自旋状态。(2)某元素的原子外围电子排布式为3s23p2，它的次外层上电子云形状有_种，原子中所有电子占有_个轨道，核外共有_个电子。(3)M电子层上有_个轨道，作为内层最多可容纳_个电子，作为最外层时，最多可含有_个未成对电子。(4)在第4周期中，最外层只有1个电子的元素有_。(5)A元素的最高正价是4价，A原子次外层上有2个电子，A原子的电子排布式是_。(6)B元素在气态氢化物中显3价，气态氢化物极易溶于水，B原子的电子排布式是_。(7)E原子核外占有9个轨道，且具有1个未成对电子，E离子结构示意图是_。(8)F、G都是短周期元素，F2与G3的电子层结构相同，则F2的电子排布式是_，G元素的原子序数是_。解析：(1)电子数质子数321616，核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，原子中有2个未成对电子，未成对电子的自旋状态相同。(2)由外围电子排布式3s23p2得该原子的电子排布式1s22s22p63s23p2，次外层电子云形状有2种，核外共有14个电子，占有的轨道数为8。(3)M电子层有329个轨道，最多可容纳9218个电子，但为最外层时不能超过8个电子，即只有3s和3p电子，根据洪特规则，当3p上有3个电子，要占3个轨道，即最多有3个未成对电子。(4)在第4周期中，最外层只有1个电子的元素有钾元素、铬元素和铜元素。(5)由最高正四价，可知A为第A族元素，且次外层有2个电子，可知A为碳元素。(6)B元素在气态氢化物中显3价，可知B为第A族元素，该气态氢化物极易溶于水即为NH3，B为氮元素。(7)E核外有9个轨道且有1个未成对电子，由此可知电子排布式为1s22s23p63s23p5，E为氯元素。(8)短周期元素F、G构成的F2与G3电子层结构相同，可得G为铝元素，F为氧元素。答案：(1)1s22s22p63s23p42相同(2)2814(3)9183(4)K、Cr、Cu(5)1s22s22p2(6)1s22s22p3(7)(8)1s22s22p613