PAGEPAGE8第二課時電子云與原子軌道泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理課后篇素養(yǎng)形成必備知識基礎(chǔ)練1.在1s、2px、2py、2pz原子軌道中,具有球?qū)ΨQ性的原子軌道是()A.1s B.2px C.2py D.2pz答案A解析1s原子軌道和2p原子軌道的圖像分別為:由圖像可看出,呈球?qū)ΨQ性的為1s原子軌道。2.下列元素中,未成對電子最多的是()A.Ne B.P C.Fe D.Cr答案D解析首先分別寫出四種元素原子核外電子排布的軌道表示式,然后進行判斷。Ne沒有未成對電子,P有3個未成對電子,Fe有4個未成對電子,而Cr的未成對電子最多,有6個。3.將nd能級中的電子排布成,而不排布成,其最直接的根據(jù)是()A.能量最低原理 B.泡利原理C.構(gòu)造原理 D.洪特規(guī)則答案D解析洪特規(guī)則表明,基態(tài)原子中,填入簡并軌道的電子總是先單獨分占,且自旋平行。4.下列有關(guān)電子云和原子軌道的說法正確的是()A.原子核外的電子像云霧一樣籠罩在原子核周圍,故稱電子云B.s能級的原子軌道呈球形,處在該軌道上的電子只能在球殼內(nèi)運動C.p能級的原子軌道呈啞鈴形,隨著能層的增加,p能級原子軌道也在增多D.與s電子原子軌道相同,p電子原子軌道的平均半徑也隨能層的增大而增大答案D解析A項中,應(yīng)為“原子核外電子的概率密度分布看起來像一片云霧”,而不是電子像云霧一樣籠罩在原子核周圍;B項中,處在s原子軌道上的電子,出現(xiàn)在球形內(nèi)空間的概率為90%;C項中,無論是2p、3p、4p、5p,能級中原子軌道數(shù)目都不變,只是能量增加。5.下面是第二周期部分元素基態(tài)原子的軌道表示式,據(jù)此判斷下列說法錯誤的是()A.每個原子軌道里最多只能容納2個電子B.電子排在同一能級時,總是優(yōu)先單獨占據(jù)一個軌道C.每個能層所具有的能級數(shù)等于能層的序數(shù)(n)D.若一個能級中有2個電子,則其自旋一定相反答案D解析由題給四種元素原子的軌道表示式可知,在一個原子軌道里,最多只能容納自旋相反的2個電子,即符合泡利原理,A正確;當(dāng)電子排布在同一能級的不同軌道時,總是優(yōu)先單獨占據(jù)一個軌道且自旋平行,即符合洪特規(guī)則,B正確;任一能層的能級總是從s能級開始,而且能級數(shù)等于該能層序數(shù),C正確;若在同一個原子軌道里有2個電子,則它們的自旋相反,若在同一能級的不同軌道里有2個電子,則自旋相同,故D錯。6.若某原子在處于能量最低狀態(tài)時,外圍電子排布為4d15s2,則下列說法正確的是()A.該元素原子處于能量最低狀態(tài)時,原子中共有3個未成對電子B.該元素的原子核外共有5個電子層C.該元素原子的M能層中有8個電子D.該元素原子最外層有3個電子答案B解析該元素原子處于能量最低狀態(tài)時,原子中只有1個未成對電子,A錯誤;該元素原子核外共有5個電子層,B正確;該元素原子的M能層中有18個電子,C錯誤;該元素原子最外層有2個電子,D錯誤。7.(1)氧元素基態(tài)原子核外未成對電子為個,第三周期中有兩個成單電子的元素符號(填一種即可),M能層上有2對成對電子的原子最外層共有種不同運動狀態(tài)的電子。

(2)寫出1~36號元素原子中未成對電子數(shù)為2的元素符號及價層電子排布式:。

(3)某元素的原子序數(shù)為33,該元素原子的價層電子排布式為,該元素原子核外有個能層,個能級,個原子軌道,有個單電子。

答案(1)2Si(或S)6(2)C:2s22p2,Si:3s23p2,Ge:4s24p2,O:2s22p4,S:3s23p4,Se:4s24p4,Ti:3d24s2,Ni:3d84s2(3)4s24p348183解析(1)O原子核外有8個電子,其基態(tài)原子核外電子排布式為1s22s22p4,故未成對電子數(shù)是2。第三周期中有兩個未成對電子(單電子)的元素的價電子排布式為3s23p2或3s23p4,核外電子數(shù)為14或16,元素符號為Si或S。M能層上有2對成對電子的原子的電子排布式為1s22s22p63s23p4,最外層有6個電子,每個電子的運動狀態(tài)不相同,所以共有6種不同運動狀態(tài)的電子。(2)1~36號元素中具有最外層為p2、p4、3d2、3d8結(jié)構(gòu)的原子有2個未成對電子。符合條件的元素價層電子排布式為2s22p2、3s23p2、4s24p2、2s22p4、3s23p4、4s24p4、3d24s2、3d84s2,分別為C、Si、Ge、O、S、Se、Ti、Ni元素。(3)先利用能級順序和排布規(guī)律排出其電子排布式:1s22s22p63s23p63d104s24p3,價層電子排布式為4s24p3,得出該元素原子核外有8個能級,共1+1+3+1+3+5+1+3=18個原子軌道(s:1個軌道;p:3個軌道;d:5個軌道),3個單電子。關(guān)鍵能力提升練8.具有下列電子層結(jié)構(gòu)的原子,其對應(yīng)元素一定屬于同一周期的是()A.兩種原子的電子層上全部都是s電子B.3p能級上只有一個空軌道的原子和3p能級上有一個未成對電子的原子C.最外層電子排布式為2s22p6的原子和最外層電子排布式為2s22p6的離子D.原子核外M能層上的s能級和p能級都填滿了電子,而d能級尚未排有電子的兩種原子答案B解析兩原子的核外全部都是s電子,則原子具有1s能級或具有1s、2s能級,如果是氫原子與鋰原子,二者并不處于同一周期,A項錯誤。3p能級上只有一個空軌道的原子,其價層電子排布式為3s23p2;3p能級上只有一個未成對電子的原子,其價電子排布式為3s23p1或3s23p5,三者都處于第三周期,B項正確。最外層電子排布式為2s22p6的原子為氖原子;最外層電子排布式為2s22p6的離子可能是陰離子也可能是陽離子,如O2-、Na+等,不一定處于同一周期,C項錯誤。原子核外M能層上的s、p能級都充滿電子,而d能級中沒有電子,符合條件的原子有氬原子、鉀原子、鈣原子,故不一定處于同一周期,D項錯誤。9.下列關(guān)于多電子原子中電子運動規(guī)律的敘述正確的是()A.所有的電子在同一區(qū)域里運動B.在離原子核較近的區(qū)域內(nèi)運動的電子能量較高,在離原子核較遠的區(qū)域內(nèi)運動的電子能量較低C.處于最低能量的原子叫基態(tài)原子D.同一原子中,4s、4p、4d、4f所能容納的電子數(shù)越來越多,各能級能量大小相等答案C解析在含有多個電子的原子里,電子分別在能量不同的區(qū)域內(nèi)運動,A錯誤;在多電子的原子中,電子的能量是不相同的,在離原子核較近的區(qū)域內(nèi)運動的電子能量較低,在離原子核較遠的區(qū)域內(nèi)運動的電子能量較高,B錯誤;處于最低能量的原子叫基態(tài)原子,當(dāng)基態(tài)原子吸收能量后,電子會躍遷到較高能級,變成激發(fā)態(tài)原子,C正確;同一原子中,4s、4p、4d、4f能級所能容納的電子數(shù)越來越多,但第四能層中,這四種能級的能量大小不同,其能量大小順序為E(4s)<E(4p)<E(4d)<E(4f),D項錯誤。10.下列關(guān)于價層電子排布式為3s23p4的粒子的描述正確的是()A.它的元素符號為OB.它的核外電子排布式為1s22s22p63s23p4C.可以與H2化合生成常溫下呈液態(tài)的化合物D.其軌道表示式為:答案B解析價層電子排布式為3s23p4的原子是S,O原子的價電子排布式為2s22p4,A錯誤;S原子的電子排布式為1s22s22p63s23p4,B正確;硫和氫氣化合生成的硫化氫在常溫下是氣體而不是液體,C錯誤;當(dāng)電子排布在同一能級的不同軌道時,總是優(yōu)先單獨占據(jù)一個軌道,且自旋平行,所以D項中的軌道表示式違反洪特規(guī)則,D錯誤。11.(雙選)下列電子排布式或軌道表示式書寫正確的是()A.O原子的軌道表示式:B.Ca原子的電子排布式:1s22s22p63s23p63d2C.N原子的軌道表示式:D.Br-的電子排布式:[Ar]3d104s24p6答案CD解析A項中O原子的軌道表示式違背洪特規(guī)則;B項中Ca原子的電子排布式違背能量最低原理。12.下列各組原子中,彼此化學(xué)性質(zhì)一定相似的是()A.電子排布式為1s2的X原子與電子排布式為1s22s2的Y原子B.原子核外M能層上僅有兩個電子的X原子與原子核外N能層上僅有兩個電子的Y原子C.2p能級中有一個空軌道的X原子與3p能級中有一個空軌道的Y原子D.最外層都只有1個電子的X、Y原子答案C解析電子排布式為1s2的原子為He,電子排布式為1s22s2的原子為Be,兩者化學(xué)性質(zhì)不相似,A錯誤;原子核外M能層上僅有兩個電子的X原子為Mg,原子核外N能層上僅有兩個電子的Y原子有多種,如第四周期中Ca、Fe、Zn等,化學(xué)性質(zhì)不一定相似,B錯誤;2p能級中有一個空軌道的X原子為C,3p能級中有一個空軌道的Y原子為Si,均為第ⅣA族元素,同主族的C和Si化學(xué)性質(zhì)相似,C正確;原子最外層只有1個電子有第ⅠA族元素及部分過渡元素(如Cr、Cu),其化學(xué)性質(zhì)不一定相似,D錯誤。13.根據(jù)核外電子的排布特點推斷元素。(1)A元素基態(tài)原子的最外層有3個未成對電子,次外層有2個電子,其元素符號為;其價層電子的軌道表示式為。

(2)B元素的正三價離子的3d能級為半充滿,B的元素符號為,其基態(tài)原子的電子排布式為,其原子的結(jié)構(gòu)示意圖為。

(3)C元素基態(tài)原子的M能層全充滿,N能層沒有成對電子且只有一個未成對電子,C的元素符號為,其基態(tài)原子的電子排布式為。

(4)D元素的原子最外層電子排布式為nsnn,則n=;原子中能量最高的是電子,核外電子軌道表示式為。

答案(1)N(2)Fe1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)(3)Cu1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)(4)22p解析(1)A元素基態(tài)原子的軌道表示式由題意可寫成:,則該元素核外有7個電子,為氮元素,其元素符號為N。(2)B元素原子失去2個4s電子和1個3d電子后變成+3價離子,其原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2,即26號元素鐵。(3)C元素的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1,故C元素為Cu。(4)由題意D元素的原子最外層電子排布式為2s22p4,則n=2。14.已知X、Y、Z、W、Q、R、E七種元素中,原子序數(shù)X<Y<Z<W<Q<R<E,其結(jié)構(gòu)或性質(zhì)信息如下表。元素結(jié)構(gòu)或性質(zhì)信息X原子的L能層上s電子數(shù)等于p電子數(shù)Y元素原子最外層電子排布式為nsnnpn+1Z單質(zhì)在常溫、常壓下是氣體,原子的M能層上有1個未成對的p電子W元素的正一價離子的電子層結(jié)構(gòu)與氬原子相同Q元素的核電荷數(shù)為Y和Z之和R元素的正三價離子的3d能級為半充滿E元素基態(tài)原子的M能層全充滿,N能層沒有成對電子,只有一個未成對電子請根據(jù)信息回答有關(guān)問題:(1)元素X的原子核外共有種不同運動狀態(tài)的電子,有種不同能級的電子。元素Y的原子核外未成對電子數(shù)為;元素Z的價層電子排布式為。

(2)元素Q的基態(tài)原子電子排布式為,R的元素符號為,E元素基態(tài)原子的價層電子排布式為。

(3)含有元素W的鹽的焰色試驗為色,許多金屬元素形成的鹽都可以發(fā)生焰色試驗,其原因是

。

答案(1)6333s23p5(2)1s22s22p63s23p63d54s1Fe3d104s1(3)紫激發(fā)態(tài)的電子從能量較高的軌道躍遷到能量較低的軌道時,以一定波長(可見光區(qū)域)的光的形式釋放能量,發(fā)出不同顏色的光解析X元素原子的L能層上s電子數(shù)等于p電子數(shù),即其電子排布式為1s22s22p2,故X為碳元素,其原子核外共有6種不同運動狀態(tài)的電子,有3種不同能級的電子。元素Y的原子的最外層電子排布式為2s22p3,則Y為氮元素。Z元素原子的M能層上有1個未成對的p電子,可能為Al或Cl,單質(zhì)在常溫、常壓下是氣體的是Cl2,故Z為Cl元素;W元素正一價離子與氬原子核外電子層結(jié)構(gòu)相同,則W為鉀元素;Q為Cr元素,基態(tài)原子電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1;R元素原子失去2個4s電子和1個3d電子后變成+3價離子,其原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2,即R為26號元素Fe;根據(jù)題給信息,E元素原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1,該元素為29號元素Cu,其原子的價層電子排布式為3d104s1。學(xué)科素養(yǎng)拔高練15.有四種短周期元素,與其相關(guān)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)等信息如下表所述:元素結(jié)構(gòu)、性質(zhì)等信息A是短周期中(除稀有氣體外)原子半徑最大的元素,該元素的某種合金是原子反應(yīng)堆的導(dǎo)熱劑BB與A同周期,其最高價氧化物對應(yīng)水化物具有兩性C元素的氣態(tài)氫化物極易溶于水,可用作制冷劑D是海水中除氫、氧元素外含量最高的元素,其單質(zhì)或化合物也是自來水生產(chǎn)過程中常用的消毒