第一章化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)第一章原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第一節(jié)

原子結(jié)構(gòu)微專題1

核外電子排布的表示方法、書寫及應(yīng)用專題闡釋1.核外電子排布的表示方法

原子(或離子)結(jié)構(gòu)示意圖含義將每個(gè)電子層上的電子總數(shù)表示在原子核外的圖示形式實(shí)例

電子排布式含義用數(shù)字在能級(jí)符號(hào)右上角標(biāo)明該能級(jí)上排布的電子數(shù),并按照電子層從左到右的順序排列的式子實(shí)例K:1s22s22p63s23p64s1簡化電子排布式含義為了避免電子排布式書寫過于煩瑣,把內(nèi)層電子達(dá)到稀有氣體原子結(jié)構(gòu)的部分以相應(yīng)稀有氣體元素符號(hào)外加方括號(hào)表示實(shí)例K:[Ar]4s1軌道表示式含義每個(gè)方框代表一個(gè)原子軌道,每個(gè)箭頭代表一個(gè)電子意義能直觀反映出電子的排布情況及電子的自旋狀態(tài)實(shí)例

電子式含義化學(xué)中常在元素符號(hào)周圍用“·”或“×”來表示元素原子的最外層電子,相應(yīng)的式子叫電子式實(shí)例

特別提醒:牢記核外電子的每種表示方法,按題中要求寫出準(zhǔn)確的核外電子表示式。

核外電子的排布表示方法的常見誤區(qū)1.當(dāng)出現(xiàn)d軌道時(shí),雖然電子按ns、(n-1)d、np的順序填充,但在書寫電子排布式時(shí),仍把(n-1)d放在ns前,如

Fe:1s22s22p63s23p63d64s2正確,Fe:1s22s22p63s23p64s23d6錯(cuò)誤。2.在寫基態(tài)原子的軌道表示式時(shí),常出現(xiàn)以下錯(cuò)誤:

例1下列化學(xué)用語的表達(dá)正確的是(

)

C例2根據(jù)已學(xué)知識(shí),回答下列問題:(1)基態(tài)N原子中,核外電子占據(jù)的最高能層的符號(hào)是

,占據(jù)該能層電子的電子云輪廓圖形狀為

。

(2)寫出33號(hào)元素As的基態(tài)原子的最外層電子軌道表示式:

。(3)已知鐵是26號(hào)元素,寫出Fe的價(jià)層電子排布式:

。

(4)Zn2+的核外電子排布式為

。

L球形和啞鈴狀3d64s21s22s22p63s23p63d10解析(1)N是7號(hào)元素,根據(jù)構(gòu)造原理可知,基態(tài)N原子的核外電子排布式是1s22s22p3,則其核外電子占據(jù)的最高能層是第二能層,符號(hào)是L;占據(jù)該能層的為s電子和p電子,s電子的電子云輪廓圖形狀為球形,p電子的電子云輪廓圖形狀為啞鈴狀。(2)As是33號(hào)元素,基態(tài)As原子的核外電子排布式是1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3,最外層電子軌道表示式為

。(3)鐵是26號(hào)元素,根據(jù)構(gòu)造原理可知,基態(tài)Fe原子核外電子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2,簡寫為[Ar]3d64s2,則Fe的價(jià)層電子排布式為3d64s2。(4)Zn是30號(hào)元素,根據(jù)構(gòu)造原理可知,基態(tài)Zn原子核外電子排布式是1s22s22p63s23p63d104s2。Zn2+是Zn原子失去最外層的2個(gè)4s電子形成的離子,則Zn2+的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d10。2.原子核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)描述與判斷(1)多電子原子中電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述多電子原子中電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)應(yīng)從電子層、能級(jí)、原子軌道、自旋狀態(tài)四個(gè)方面進(jìn)行描述。(2)解題思維幾種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)——電子數(shù)目幾種空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)——原子軌道數(shù)目判斷基態(tài)原子的未成對(duì)電子數(shù)——畫出最外層電子軌道表示式直觀判斷3、基態(tài)原子中未成對(duì)電子(單電子)的判斷方法1.未成對(duì)電子的定義一個(gè)原子軌道中只有1個(gè)電子時(shí),該電子即為未成對(duì)電子。一個(gè)原子軌道中有2個(gè)自旋狀態(tài)相反的電子,這2個(gè)電子稱為成對(duì)電子。未成對(duì)電子只存在于價(jià)電子中。如N的軌道表示式為

,原子中有2對(duì)電子對(duì),3個(gè)單電子或未成對(duì)電子。2.1~36號(hào)元素中,原子核外未成對(duì)電子數(shù)與價(jià)層電子排布之間的關(guān)系(1)有1個(gè)未成對(duì)電子:ns1、ns2np1、ns2np5、3d14s2、3d104s1。(2)有2個(gè)未成對(duì)電子:ns2np2、ns2np4、3d24s2、3d84s2。(3)有3個(gè)未成對(duì)電子:ns2np3、3d34s2、3d74s2。(4)有4個(gè)未成對(duì)電子:3d64s2。(5)有5個(gè)未成對(duì)電子:3d54s2。(6)有6個(gè)未成對(duì)電子:3d54s1。3.基態(tài)原子中未成對(duì)電子數(shù)的快速判斷方法(1)在元素周期表中,一般有如下的規(guī)律:第ⅠA、ⅢA、ⅦA族元素都存在著1個(gè)未成對(duì)電子,第ⅣA、ⅥA族元素的未成對(duì)電子數(shù)是2,第ⅤA族元素的未成對(duì)電子數(shù)是3,而第ⅡA族和0族元素,均沒有未成對(duì)電子。(2)副族元素可以通過書寫電子排布式的方法來進(jìn)行判斷。需要特別注意的是鉻和銅兩種元素,鉻的基態(tài)原子中存在6個(gè)未成對(duì)電子,而不是4個(gè),銅的基態(tài)原子中存在1個(gè)未成對(duì)的s電子而不是d電子。例3

(1)(2022·海南等級(jí)考)基態(tài)O原子的電子排布式為

,其中未成對(duì)電子有

個(gè)。

(2)(2021·福建卷)基態(tài)C原子的成對(duì)電子數(shù)與未成對(duì)電子數(shù)之比為

。(3)(2020·全國卷Ⅰ)基態(tài)Fe2+與Fe3+中未成對(duì)的電子數(shù)之比為

。

(4)M2+的3d軌道中有5個(gè)電子,則M原子的最外層電子數(shù)和未成對(duì)電子數(shù)分別為

和

。

(5)A元素基態(tài)原子的最外層有3個(gè)未成對(duì)電子,次外層有2個(gè)電子,其價(jià)層電子的軌道表示式為

。

1s22s22p4或[He]2s22p422∶14∶525解析(1)O為8號(hào)元素,其基態(tài)O原子核外有8個(gè)電子,因此基態(tài)O原子的電子排布式為1s22s22p4或[He]2s22p4,其2p軌道有2個(gè)未成對(duì)電子,即O原子有2個(gè)未成對(duì)電子。(2)基態(tài)C原子的核外電子排布式為1s22s22p2,成對(duì)電子數(shù)為4,未成對(duì)電子數(shù)為2,其比值為2∶1。(3)基態(tài)鐵原子的價(jià)層電子排布式為3d64s2,基態(tài)Fe2+和Fe3+的價(jià)層電子排布式分別為3d6和3d5,根據(jù)洪特規(guī)則,基態(tài)Fe2+有4個(gè)未成對(duì)電子,基態(tài)Fe3+有5個(gè)未成對(duì)電子,所以二者未成對(duì)電子數(shù)之比為4∶5。(4)M2+的3d軌道中有5個(gè)電子,則M為錳元素,基態(tài)M原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s2,最外層電子數(shù)和未成對(duì)電子數(shù)分別為2和5。(5)A元素基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p3,其價(jià)層電子的軌道表示式為專題精練1.下列幾種表示電子排布的方法中正確的是(

)A.基態(tài)32Ge原子的電子排布式:4s24p2B.基態(tài)28Ni原子的電子排布式:1s22s22p63s23p63d94s1C.基態(tài)O原子的軌道表示式:D.基態(tài)29Cu+的電子排布式:1s22s22p63s23p63d94s1C解析基態(tài)32Ge原子的電子排布式:1s22s22p63s23p63d104s24p2,A錯(cuò)誤;基態(tài)28Ni原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d84s2,B錯(cuò)誤;電子層高的電子先失去,即先失去4s電子,后失去3d電子,基態(tài)Cu+的電子排布式為1s22s22p63s23p63d10,D錯(cuò)誤。2.下列說法錯(cuò)誤的是(

)A.ns電子的能量可能低于(n-1)p電子的能量B.基態(tài)6C原子的電子排布式為,違反了洪特規(guī)則C.基態(tài)21Sc原子的電子排布式:1s22s22p63s23p63d3,違反了能量最低原理D.基態(tài)22Ti原子的電子排布式:1s22s22p63s23p10,違反了泡利不相容原理A解析電子的能量與電子層、能級(jí)有關(guān),ns電子的能量一定高于(n-1)p電子的能量,A錯(cuò)誤;根據(jù)洪特規(guī)則知,2p能級(jí)上的兩個(gè)電子應(yīng)排在兩個(gè)不同軌道上,B正確;根據(jù)能量最低原理知,電子先排能量低的軌道,后排能量高的軌道,故應(yīng)先排4s軌道,即電子排布式應(yīng)為1s22s22p63s23p63d14s2,C正確;根據(jù)泡利不相容原理知,3p能級(jí)最多容納6個(gè)電子,D正確。3.下列表示基態(tài)氮原子結(jié)構(gòu)的化學(xué)用語中,對(duì)核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)描述正確且能據(jù)此確定電子能級(jí)的是(

)C解析A是氮原子的原子結(jié)構(gòu)示意圖,只能看出在原子核外各個(gè)電子層上含有的電子數(shù)的多少,不能描述核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài),故A錯(cuò)誤;B是氮原子的電子式,可以知道原子的最外電子層上有5個(gè)電子,不能描述核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài),故B錯(cuò)誤;C是氮原子的核外電子排布式,不僅知道原子核外有幾個(gè)電子層,還知道各個(gè)電子層上有幾個(gè)能級(jí),并且能知道核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),故C正確;D項(xiàng)違反了洪特規(guī)則,故D錯(cuò)誤。4.正確掌握化學(xué)用語是學(xué)好化學(xué)的基礎(chǔ),下列敘述正確的是(

)A.Cl-的電子排布式為1s22s22p63s23p6A5.某元素基態(tài)原子4s軌道上有1個(gè)電子,則該基態(tài)原子價(jià)電子排布式不可能是(

)A.3p64s1 B.4s1C.3d54s1 D.3d104s1A解析基態(tài)原子4s軌道上有1個(gè)電子,價(jià)電子排布式可能為4s1、3d54s1、3d104s1,當(dāng)核外電子排布式為1s22s22p63s23p64s1時(shí),價(jià)電子排布式為4s1,不是3p64s1,故A符合題意。6.元素X基態(tài)原子的第三電子層上有16個(gè)電子,該基態(tài)原子的價(jià)電子排布式為(

)A.3d16 B.3d84s2C.3d94s1 D.3d94s2解析根據(jù)題意可知,該基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d84s2,則其價(jià)電子排布式為3d84s2。B7.下列對(duì)電子排布式或軌道表示式書寫的評(píng)價(jià)正確的是(

)C解析電子應(yīng)先充滿同能級(jí)的軌道,違反了洪特規(guī)則,不符合題意,A錯(cuò)誤;相同軌道中的兩個(gè)電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)應(yīng)相反,違反了泡利不相容原理,不符合題意,

B錯(cuò)誤;Ca原子的電子排布式應(yīng)為1s22s22p63s23p64s2,題給電子排布式違反了能量最低原理,符合題意,C正確;Br-的電子排布式為[Ar]3d104s24p6,正確,評(píng)價(jià)錯(cuò)誤,D錯(cuò)誤。8.前四周期元素中,基態(tài)原子中未成對(duì)電子數(shù)與其所在周期序數(shù)相同的元素有(

)A.3種 B.4種C.5種 D.6種C解析第1周期中,有一個(gè)未成對(duì)電子的是1s1;第2周期中,未成對(duì)電子是兩個(gè)的有兩種:1s22s22p2和1s22s22p4;第3周期中,未成對(duì)電子是三個(gè)的是:

1s22s22p63s23p3;第4周期中未成對(duì)電子是四個(gè)的是1s22s22p63s23p63d64s2,共有5種。10.下列氮原子的軌道表示式表示的狀態(tài)中,能量由低到高的順序是(

)A.①③②④ B.①③④②C.④③②① D.②④③①A解析軌道中電子的能量:1s<2s<2p,能量較高的軌道中電子越多,該微粒能量越高,所以2p軌道上電子越多、1s軌道上電子越少,該微粒能量越高,根據(jù)圖示可知能量由低到高的順序是①<③<②<④。11.(1)下列基態(tài)原子的電子排布式或軌道表示式正確的是

(填序號(hào),下同),違反能量最低原理的是

,違反洪特規(guī)則的是

,違反泡利不相容原理的是

。

①F:1s22s23p5

②P:③Fe:1s22s22p63s23p63d64s2

④Al:1s22s22p63s23p1⑤C:(2)綠柱石被國際珠寶界公認(rèn)為四大名貴寶石之一,主要成分為Be3Al2(Si6O18),因含適量的Cr2O3(0.15%~0.6%)而形成祖母綠。基態(tài)Al原子中,電子填充的最高能級(jí)是

。

③④①②⑤3p解析

(1)根據(jù)核外電子排布規(guī)律,①中電子排完2s軌道后應(yīng)排2p軌道而不是3p軌道,正確的電子排布式為1s22s22p5;②中沒有遵循洪特規(guī)則——電子在能量相同的軌道上排布時(shí),將盡可能分占不同的軌道并且自旋狀態(tài)相同;⑤中違反泡利不相容原理,正確的軌道表示式為

。(2)Al為13號(hào)元素,其電子排布式為1s22s22p63s23p1,最高能級(jí)為3p。12.氧元素基態(tài)原子核外未成對(duì)電子數(shù)為

;第三周期中有2個(gè)未成對(duì)電子的元素符號(hào)為

(填一種即可),M層上有2對(duì)成對(duì)電子的原子最外層共有

種不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子。

2Si(或S)6解析O原子核外有8個(gè)電子,其基態(tài)原子核外電子排布式為1s22s22p4,故其核外未成對(duì)電子數(shù)是2。第三周期中有2個(gè)未成對(duì)電子的元素的價(jià)層電子排布式為3s23p2或3s23p4,核外電子數(shù)為14或16,元素符號(hào)為Si或S。M層上有2對(duì)成對(duì)電子的原子的電子排布式為1s22s22p63s23p4,最外層有6個(gè)電