《泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理》教案[核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)]1.能從原子微觀層面理解原子的組成、結(jié)構(gòu)等。能根據(jù)核外電子的三條規(guī)則熟知核外電子排布的表示方法。2.能根據(jù)核外電子的表示方法，推導(dǎo)出對(duì)應(yīng)的原子或離子。一、原子核外電子的排布規(guī)則1．泡利原理在一個(gè)原子軌道里，最多只能容納2個(gè)電子，它們的自旋相反，常用上下箭頭(↑和↓)表示自旋相反的電子。2．電子排布的軌道表示式(電子排布圖)8O的軌道表示式如下：根據(jù)上面回答下列問(wèn)題：(1)簡(jiǎn)并軌道：能量相同的原子軌道。(2)電子對(duì)：同一個(gè)原子軌道中，自旋方向相反的一對(duì)電子。(3)單電子：一個(gè)原子軌道中若只有一個(gè)電子，則該電子稱為單電子。(4)自旋平行：箭頭同向的單電子稱為自旋平行。(5)在氧原子中，有3對(duì)電子對(duì)，有2個(gè)單電子。(6)在氧原子中，有5種空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，有8種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的電子。3．洪特規(guī)則(1)內(nèi)容：基態(tài)原子中，填入簡(jiǎn)并軌道的電子總是先單獨(dú)分占，且自旋平行。(2)特例在簡(jiǎn)并軌道上的電子排布處于全充滿、半充滿和全空狀態(tài)時(shí)，具有較低的能量和較大的穩(wěn)定性。相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(全充滿：p6、d10、f14,全空：p0、d0、f0,半充滿：p3、d5、f7))如24Cr的電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1，為半充滿狀態(tài)，易錯(cuò)寫(xiě)為1s22s22p63s23p63d44s2。4．能量最低原理(1)內(nèi)容：在構(gòu)建基態(tài)原子時(shí)，電子將盡可能地占據(jù)能量最低的原子軌道，使整個(gè)原子的能量最低。(2)因素：整個(gè)原子的能量由核電荷數(shù)、電子數(shù)和電子狀態(tài)三個(gè)因素共同決定。1．為什么基態(tài)K和Ca的價(jià)電子是4s1和4s2，而不是3d1和3d2。提示根據(jù)構(gòu)造原理，3d能量大于4s能量，所以依據(jù)能量最低原理，電子填入能量低的能級(jí)可使整個(gè)原子的能量最低。2．下列有關(guān)碳原子的軌道表示式中，能量最低的是()A.B.C.D.答案D解析根據(jù)洪特規(guī)則，原子的核外電子在能量相同的軌道上排布時(shí)，電子盡可能分占不同的軌道且自旋狀態(tài)相同，這樣整個(gè)原子的能量最低。A中2p軌道上兩個(gè)電子擠在同一個(gè)軌道上，B、C中兩個(gè)軌道上電子的自旋狀態(tài)相反，均與洪特規(guī)則相違背，只有D中的排布符合洪特規(guī)則，能量最低。3．寫(xiě)出15P、25Mn的軌道表示式，并按要求填空。15P：，有6對(duì)電子對(duì)，有3個(gè)單電子。25Mn：，有15種空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，有5個(gè)單電子，屬于半充滿。4．下列原子或離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__________，違反泡利原理的是________________。①Ca2＋：1s22s22p63s23p6②F－：1s22s23p6③P：④Fe：1s22s22p63s23p63d64s2⑤Mg2＋：1s22s22p6⑥C：答案①④⑤②③⑥解析根據(jù)核外電子排布規(guī)律知②中錯(cuò)誤在于電子排滿2s軌道后應(yīng)排2p軌道，而不是3p軌道，正確的應(yīng)為1s22s22p6；③中沒(méi)有遵循洪特規(guī)則——電子在同一能級(jí)的不同軌道上排布時(shí)，應(yīng)盡可能分占不同的軌道并且自旋狀態(tài)相同，正確的應(yīng)為；⑥違反泡利原理，正確的應(yīng)為。注意：書(shū)寫(xiě)軌道表示式時(shí)，常出現(xiàn)的錯(cuò)誤及正確書(shū)寫(xiě)二、核外電子的表示方法電子排布式與軌道表示式的比較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)，這就是電子排布式意義能直觀反映出核外的電子層、能級(jí)及各能級(jí)上的電子數(shù)實(shí)例K：1s22s22p63s23p64s1簡(jiǎn)化電子排布式含義為了避免電子排布式書(shū)寫(xiě)過(guò)于繁瑣，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)表示意義避免書(shū)寫(xiě)電子排布式過(guò)于繁瑣實(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Al：1．以下表示氦原子結(jié)構(gòu)的化學(xué)用語(yǔ)中，對(duì)電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)描述最詳盡的是()A.eq\o\al(·,·)He B.C．1s2 D.答案D2．按要求填空。(1)17Cl的電子排布式：___________________________________。(2)17Cl的價(jià)電子排布式：_________________________________。(3)17Cl－的電子式：_______________________________________。(4)17Cl的價(jià)電子軌道表示式：__________________________________________。(5)17Cl的原子結(jié)構(gòu)示意圖：____________________________________________。(6)第四周期中最外層只有1個(gè)電子的所有基態(tài)原子的簡(jiǎn)化電子排布式：________________________________________________________________________。答案(1)1s22s22p63s23p5(2)3s23p5(3)(4)(5)(6)[Ar]4s1、[Ar]3d54s1、[Ar]3d104s1解析(6)第四周期最外層只有1個(gè)電子的基態(tài)原子的最外層電子排布式為4s1，此時(shí)3s、3p軌道應(yīng)已填滿，3d軌道可能全空、半充滿或全充滿，即其簡(jiǎn)化電子排布式為[Ar]4s1、[Ar]3d54s1、[Ar]3d104s1。3．(1)氧元素基態(tài)原子核外未成對(duì)電子數(shù)為_(kāi)_______個(gè)，第三周期中有兩個(gè)成單電子的元素符號(hào)________(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。(2)1～36號(hào)元素原子中未成對(duì)電子數(shù)為2的元素符號(hào)及價(jià)電子排布式：___________________________________________________________________________________________。(3)某元素的原子序數(shù)為33，該元素原子的價(jià)電子排布式為_(kāi)_______________，該元素原子核外有________個(gè)能層，________個(gè)能級(jí)，________個(gè)原子軌道，有________個(gè)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(gè)電子，其基態(tài)原子核外電子排布式為1s22s22p4，故未成對(duì)電子數(shù)是2。第三周期中有兩個(gè)未成對(duì)電子(單電子)的元素的價(jià)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)電子，每個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不相同，所以共有6種不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子。(2)具有最外層為p2、p4、3d2、3d8結(jié)構(gòu)的原子有2個(gè)未成對(duì)電子。符合條件的元素價(jià)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(jí)順序和排布規(guī)律排出其電子排布式：1s22s22p63s23p63d104s24p3，價(jià)電子排布式為4s24p3，得出該元素原子核外有8個(gè)能級(jí)，共1＋1＋3＋1＋3＋5＋1＋3＝18個(gè)原子軌道(s：1個(gè)軌道；p：3個(gè)軌道；d：5個(gè)軌道)，3個(gè)單電子。熟記第四周期未成對(duì)電子數(shù)規(guī)律未成對(duì)電子數(shù)及其占據(jù)的原子軌道元素符號(hào)及價(jià)電子排布14sK：4s1,Cu：3d104s13dSc：3d14s24pGa：4s24p1，Br：4s24p523dTi：3d24s2，Ni：3d84s24pGe：4s24p2，Se：4s24p433dV：3d34s2，Co：3d74s24pAs：4s24p343dFe：3d64s253dMn：3d54s263d和4sCr：3d54s11．下列原子的軌道表示式中，符合洪特規(guī)則的是()A.B.C.D.答案C2．下列有關(guān)化學(xué)用語(yǔ)中不能體現(xiàn)氮原子核外電子能量有差異的是()A.B.C.D．1s22s22p3答案A3．24Cr原子處于基態(tài)時(shí)，價(jià)電子排布可用軌道表示式表示成，而不是。下列說(shuō)法中正確的是()A．這兩種排布方式都符合能量最低原理B．這兩種排布方式都符合泡利原理C．這兩種排布方式都符合洪特規(guī)則D．這個(gè)實(shí)例說(shuō)明洪特規(guī)則有時(shí)候和能量最低原理是矛盾的答案B解析洪特規(guī)則實(shí)際上是能量最低原理的一個(gè)特例，電子排布滿足洪特規(guī)則，實(shí)際上是為了更好地遵循能量最低原理，同一能級(jí)的不同原子軌道在全滿(s2、p6和d10)、半充滿(s1、p3和d5)和全空(s0、p0和d0)狀態(tài)時(shí)，體系能量較低，原子較穩(wěn)定。4．下列關(guān)于硅原子的核外電子排布表示方法中，錯(cuò)誤的是()A．1s22s22p63s23p2B．[Ne]3s23p2C.D.答案C解析A、B兩項(xiàng)是電子排布式，C、D兩項(xiàng)是軌道表示式，其中C項(xiàng)違背了洪特規(guī)則，故錯(cuò)誤。5．在短周期元素中，元素的基態(tài)原子核外未成對(duì)電子數(shù)等于能層數(shù)的元素有a種，元素的基態(tài)原子最外層電子數(shù)是未成對(duì)電子數(shù)2倍的元素有b種，則a∶b的值為()A．1B．2C．3D．4答案B解析在短周期元素中，符合基態(tài)原子核外未成對(duì)電子數(shù)等于能層數(shù)的元素有第一周期的H元素；在第二周期，原子核外未成對(duì)電子數(shù)為2的元素，其核外電子軌道表示式為(C元素)或(O元素)；在第三周期，原子核外未成對(duì)電子數(shù)為3的元素，其最外層電子軌道表示式是(P元素)，符合條件的元素共4種，即a＝4。符合基態(tài)原子最外層電子數(shù)是未成對(duì)電子數(shù)2倍的元素，其基態(tài)原子的最外層電子數(shù)是2、4、6或8，若最外層電子數(shù)為2，則是氦或第ⅡA族元素，這些元素原子的最外層電子排布式為ns2，無(wú)未成對(duì)電子，不符合題意；若最外層電子數(shù)為4，則是第ⅣA族元素，這些元素原子的最外層電子排布式為ns2np2，其p能級(jí)上的2個(gè)電子為未成對(duì)電子，符合題意，因題目要求是短周期元素，故有2種；若最外層電子數(shù)為6，則是第ⅥA族元素，這些元素原子的最外層電子排布式為ns2np4，其p能級(jí)上有2個(gè)未成對(duì)電子，最外層電子數(shù)是未成對(duì)電子數(shù)的3倍，不符合題意；若最外層電子數(shù)為8，則是0族元素，這些元素原子的最外層電子排布式為ns2np6，其p能級(jí)為全充滿狀態(tài)，無(wú)未成對(duì)電子，因此不符合題意，總之，符合條件的元素共2種，即b＝2。綜上可知a∶b的值為2。6．下列各組原子中，彼此化學(xué)性質(zhì)一定相似的是()A．原子核外L能層的未成對(duì)電子數(shù)與M能層的未成對(duì)電子數(shù)相等的原子B．原子核外M層上僅有兩個(gè)電子的X原子與原子核外N層上僅有兩個(gè)電子的Y原子C．2p能級(jí)只有1個(gè)空軌道的X原子和3p能級(jí)只有1個(gè)空軌道的Y原子D．最外層都只有一個(gè)電子的X、Y原子答案C解析L層(M層)只有1個(gè)未成對(duì)電子的可能是Li或F(Na或Cl)，L層(M層)有2個(gè)未成對(duì)電子的可能是C或O(Si或S)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；B項(xiàng)中X為Mg，Y可能為Ca、Sc、Ti、V、Mn、Fe、Co、Ni、Zn；C項(xiàng)為C()和Si()；D項(xiàng)中最外層只有1個(gè)電子的原子有氫及堿金屬，氫原子與堿金屬原子化學(xué)性質(zhì)不相似。一、選擇題：每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意。1．下列敘述正確的是()A．可能存在基態(tài)核外電子排布為1s22s22p63s23p64s24p1的原子B．在氫原子的電子云圖中，小黑點(diǎn)的疏密程度表示電子在該區(qū)域出現(xiàn)的概率密度C．當(dāng)電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí)，總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道，而且自旋方向相反D．1個(gè)原子軌道里最多只能容納2個(gè)電子，而且自旋方向相同答案B解析A中原子的核外電子排布應(yīng)該為1s22s22p63s23p63d14s2；當(dāng)電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí)，總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道，而且自旋方向相同；一個(gè)原子軌道里最多只能容納2個(gè)電子，且自旋方向相反，所以A、C、D錯(cuò)誤。2．下列各基態(tài)原子的核外電子排布式表示正確的是()A．鈉原子：1s22s22p7 B．銅原子：1s22s22p63s23p63d94s2C．鐵原子：1s22s22p63s23p63d8 D．氪原子：1s22s22p63s23p63d104s24p6答案D解析違背了泡利原理，應(yīng)該是1s22s22p63s1，A錯(cuò)誤；等價(jià)軌道在全空、半滿、全滿時(shí)是穩(wěn)定狀態(tài)，應(yīng)該是1s22s22p63s23p63d104s1，B錯(cuò)誤；違背了能量最低原理，應(yīng)該是1s22s22p63s23p63d64s2，C錯(cuò)誤。3．基態(tài)原子的4s能級(jí)中只有1個(gè)電子的元素共有()A．1種B．2種C．3種D．8種答案C解析基態(tài)原子4s能級(jí)中只有1個(gè)電子的元素有：K、Cr、Cu。4．已知鉻的核電荷數(shù)為24，以下是一些同學(xué)繪制的基態(tài)鉻原子核外電子的軌道表示式，其中最能準(zhǔn)確表示基態(tài)鉻原子核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的是()答案D5．在核電荷數(shù)為26的元素Fe的原子核外3d、4s軌道內(nèi)，下列軌道表示式正確的是()A.B.C.D.答案C6．下列微粒中，最外層未成對(duì)電子數(shù)最多的是()A．SB．AsC．MnD．Fe3＋答案D解析各微粒的未成對(duì)電子數(shù)分別為：S：2個(gè)，As：3個(gè)，Mn：5個(gè)，F(xiàn)e3＋：5個(gè)，但Mn的最外層電子排布式為4s2。二、選擇題：每小題有一個(gè)或兩個(gè)選項(xiàng)符合題意。7．下列表達(dá)式錯(cuò)誤的是()A．甲烷的電子式：B．氮原子的L層電子的軌道表示式：C．碳-12原子：eq\o\al(12,6)CD．S2－的核外電子排布式：1s22s22p63s23p4答案BD8．下列電子排布式或軌道表示式正確的是()A．C的軌道表示式：B．Ca的電子排布式：1s22s22p63s23p63d2C．N的軌道表示式：D．Br－的電子排布式：[Ar]3d104s24p6答案CD9．A原子的結(jié)構(gòu)示意圖為，則X、Y及該原子3d能級(jí)上的電子數(shù)不可能的組合是()A．18、8、0 B．20、8、0C．25、13、5 D．30、18、10答案A10．具有如下電子層結(jié)構(gòu)的原子，其相應(yīng)元素一定屬于同一主族的是()A．3p軌道上有2個(gè)未成對(duì)電子的原子和4p軌道上有2個(gè)未成對(duì)電子的原子B．3p軌道上只有1個(gè)空軌道的原子和4p軌道上只有1個(gè)空軌道的原子C．最外層電子排布式為1s2的原子和最外層電子排布式為2s22p6的原子D．最外層電子排布式為1s2的原子和最外層電子排布式為2s2的原子答案B解析p軌道有3個(gè)原子軌道，最多可以容納6個(gè)電子，根據(jù)電子排布的泡利不相容原理和洪特規(guī)則，當(dāng)p軌道上有2個(gè)電子或4個(gè)電子時(shí)，p軌道上有2個(gè)未成對(duì)電子，所以可能是第ⅣA族元素，也可能是第ⅥA族元素，故A不符合題意；p軌道上有1個(gè)空軌道，說(shuō)明另外兩個(gè)軌道各容納了1個(gè)電子，加上s軌道上的2個(gè)電子，最外層是4個(gè)電子，屬于第ⅣA族元素，故B符合題意；最外層電子排布式為1s2和2s22p6的原子，二者都是稀有氣體元素，但不屬于主族元素，故C錯(cuò)誤；最外層電子排布式為1s2的原子為He，位于0族，而最外層電子排布為2s2的原子是Be，屬于第ⅡA族元素，故D錯(cuò)誤。三、非選擇題11．下表列出了核電荷數(shù)為21～25的元素的最高正化合價(jià)，回答下列問(wèn)題：元素名稱鈧鈦釩鉻錳元素符號(hào)ScTiVCrMn核電荷數(shù)2122232425最高正化合價(jià)＋3＋4＋5＋6＋7(1)寫(xiě)出下列元素基態(tài)原子的核外電子排布式：Sc________________；Ti________________；V________________；Cr________________；Mn________________。(2)對(duì)比上述五種元素原子的核外電子排布式與元素的最高正化合價(jià)，你發(fā)現(xiàn)的規(guī)律是________________，出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因是________________。答案(1)1s22s22p63s23p63d14s2(或[Ar]3d14s2)1s22s22p63s23p63d24s2(或[Ar]3d24s2)1s22s22p63s23p63d34s2(或[Ar]3d34s2)1s22s22p63s23p63d54s1(或[Ar]3d54s1)1s22s22p63s23p63d54s2(或[Ar]3d54s2)(2)五種元素的最高正化合價(jià)等于各元素基態(tài)原子的最高能層s電子和次高能層d電子數(shù)目之和能級(jí)交錯(cuò)使得d電子也參與了化學(xué)反應(yīng)12．A、B、C、D、E代表5種元素。請(qǐng)?zhí)羁眨?1)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，該原子的軌道表示式為_(kāi)_______。(2)B元素的負(fù)一價(jià)離子與C元素的正一價(jià)離子的電子排布式都與氬原子相同，B元素的符號(hào)為_(kāi)_______，C的離子結(jié)構(gòu)示意圖為_(kāi)_______。(3)D元素的正三價(jià)離子的3d能級(jí)為半充滿，D的元素符號(hào)為_(kāi)_______，其基態(tài)原子的電子排布式為_(kāi)_______。(4)E元素基態(tài)原子的M層全充滿，N層沒(méi)有成對(duì)電子，只有一個(gè)未成對(duì)電子，E的元素符號(hào)為_(kāi)_______，其價(jià)電子軌道表示式為_(kāi)_______。答案(1)(2)Cl(3)Fe1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)(4)Cu解析(1)根據(jù)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，可知該元素的基態(tài)原子有2個(gè)能層，共有7個(gè)電子，是N元素，其原子軌道表示式為。(2)B元素的負(fù)一價(jià)離子與C元素的正一價(jià)離子的電子排布式與氬原子相同，即都有18個(gè)電子，則B元素為Cl，C元素為K，K＋的結(jié)構(gòu)示意圖為。(3)D元素的正三價(jià)離子的3d能級(jí)為半充滿，則原子的價(jià)電子排布式為3d64s2，即為26號(hào)Fe元素，其基態(tài)電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2。(4)由E元素基態(tài)原子的M層全充滿，N層沒(méi)有成對(duì)電子，只有1個(gè)未成對(duì)電子，可知其價(jià)電子排布式為3d104s1，所以E為Cu元素，其價(jià)電子軌道表示式為。13．有A、B、C、D四種短周期主族元素，它們的原子序數(shù)依次增大，其中A元素原子核外僅有一個(gè)非空原子軌道，也是宇宙中最豐富的元素；B元素原子核外p電子數(shù)比s電子數(shù)少1；C為金屬元素且原子核外p電子數(shù)和s電子數(shù)相等；D元素的原子核外所有p軌道為全充滿或半充滿狀態(tài)。(1)寫(xiě)出四種元素的元素符號(hào)：A________，B________，C________，D________。(2)寫(xiě)出C、D兩種元素基態(tài)原子的軌道表示式：C：________________________________________________________________________。D：________________________________________________________________________。(3)B元素的單質(zhì)的電子式為_(kāi)_______，其簡(jiǎn)單氫化物的電子式為_(kāi)_______。答案(1)HNMgP(2)(3)解析A是宇宙中最豐富的元素，且原子核外僅有一個(gè)非空原子軌道，則A為氫；B元素原子的核外電子排布式為1s22s22p3，則B為氮；C元素原子的核外電子排布式為1s22s22p63s2，則C為鎂；D元素原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p3，則D為磷。14．已知A原子中只含1個(gè)電子；B原子的3p軌道上得到1個(gè)電子后不容納外來(lái)電子；C原子的2p軌道上有1個(gè)電子的自旋方向與其他電子的自旋方向相反；D原子的第三電子層上有8個(gè)電子，第四電子層上只有1個(gè)電子；E原子的價(jià)電子排布式為3s23p6。(1)按要求書(shū)寫(xiě)下列圖式。①B原子的結(jié)構(gòu)示意圖：__________________________________________。②C原子的軌道表示式：__________________________________________。③D原子的核外電子排布式：______________________________________。④B離子的電子式：______________________________________________。(2)寫(xiě)出由A、B、C、D中的三種元素組成的化合物的化學(xué)式：______________________________________________________________________________(至少寫(xiě)出5種)。(3)寫(xiě)出由上述元素組成的物質(zhì)制得A的單質(zhì)的化學(xué)方程式：________________、________________(至少寫(xiě)出2個(gè))。(4)寫(xiě)出E的元素符號(hào)：________，要證明太陽(yáng)中含有E元素，可采用的方法是_______________________________________________________________________________。答案(1)①②③1s22s22p63s23p64s1(或[Ar]4s1)④(2)KOH、KClO、KClO3、HClO、HClO3(其他合理答案也可)(3)2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2H2↑＋O2↑2K＋2H2O=2KOH＋H2↑(其他合理答案也可)(4)Ar對(duì)太陽(yáng)光進(jìn)行光譜分析解析由題意可知，A為H，B為Cl，C為O，D為K，E為Ar。(2)由H、Cl、O、K中的三種元素組成的化合物可以是酸，如HClO、HClO2、HClO3、HClO4；也可以是堿，如KOH；還可以是鹽，如KClO、KClO2、KClO3、KClO4等。(3)A的單質(zhì)為H2，可以通過(guò)電解水、電解KOH溶液或K和水反應(yīng)等方法來(lái)制取。(4)對(duì)太陽(yáng)光進(jìn)行光譜分析，便可確定太陽(yáng)中所含元素的種類(lèi)。課后測(cè)評(píng)可能用到的相對(duì)原子質(zhì)量:H1C12Si28P31Cl35.5一、選擇題(本題包括10個(gè)小題,每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意。每小題2分,共20分)1.對(duì)充有氖氣的霓虹燈管通電,燈管發(fā)出紅色光。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的主要原因是()A.電子由激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷時(shí)以紅光的形式釋放能量B.電子由基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷時(shí)吸收除紅光以外的光線C.氖原子獲得電子后轉(zhuǎn)變成發(fā)出紅光的物質(zhì)D.在電流的作用下,氖原子與構(gòu)成燈管的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)答案A解析霓虹燈管通電,燈管發(fā)出紅色光的原因是電子從激發(fā)態(tài)(高能量態(tài))躍遷到基態(tài)(低能量態(tài))時(shí)釋放的能量以紅光的形式表現(xiàn)出來(lái)。2.在學(xué)習(xí)核外電子排布的知識(shí)時(shí),甲、乙兩小組對(duì)多電子原子能級(jí)的有關(guān)知識(shí)產(chǎn)生了分歧:甲組認(rèn)為第三周期元素的基態(tài)原子中不可能出現(xiàn)d電子,而乙組認(rèn)為第三周期元素基態(tài)原子中一定有d電子。下列可作為甲組論據(jù)的是()A.能量守恒原理B.泡利原理C.洪特規(guī)則D.3d能級(jí)能量比4s能級(jí)高答案D解析第三周期元素的原子只有3個(gè)電子層,因?yàn)?d能級(jí)能量比4s能級(jí)高,3d能級(jí)中的電子必然在4s能級(jí)填滿電子后才能填充,故當(dāng)填充3d能級(jí)時(shí)電子層已變?yōu)榱?層。3.下列原子的價(jià)層電子排布式或價(jià)層電子軌道表示式中,①②兩種狀態(tài)的能量符合E(①)>E(②)的是()A.氮原子:B.鈉原子:①3s1②3p1C.鉻原子:①3d54s1②3d44s2D.碳原子:答案A解析A項(xiàng)中,狀態(tài)②的2p能級(jí)半充滿,能量相對(duì)較低。4.原子序數(shù)為83的元素位于:①第五周期②第六周期③第ⅣA族④第ⅤA族⑤第ⅡB族,其中正確的組合是()A.①④ B.②③ C.②④ D.①⑤答案C解析根據(jù)元素的原子序數(shù)確定元素在周期表中的位置時(shí),可以依據(jù)其原子結(jié)構(gòu)示意圖或電子排布式,根據(jù)電子層數(shù)確定其所在周期,根據(jù)最外層電子數(shù)確定其所在族。另外用0族元素定位法更為方便,即根據(jù)與該元素原子序數(shù)最接近的0族元素的位置來(lái)確定。與83號(hào)元素最鄰近的0族元素為86號(hào)元素氡,83號(hào)元素比氡的原子序數(shù)小3,故該元素在周期表中的位置應(yīng)該是氡左移3個(gè)格,即第六周期第ⅤA族。5.當(dāng)鎂原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2時(shí),以下認(rèn)識(shí)正確的是()A.此過(guò)程中,鎂原子由基態(tài)轉(zhuǎn)化成激發(fā)態(tài),這一過(guò)程吸收能量B.此過(guò)程中,鎂原子由激發(fā)態(tài)轉(zhuǎn)化成基態(tài),這一過(guò)程釋放能量C.轉(zhuǎn)化后位于p能級(jí)上的兩個(gè)電子處于同一軌道,且自旋相同D.轉(zhuǎn)化后鎂原子與硅原子電子層結(jié)構(gòu)相同,化學(xué)性質(zhì)相似答案A解析1s22s22p63s2為基態(tài)Mg原子的電子排布式,1s22s22p63p2為激發(fā)態(tài)Mg原子的電子排布式,A項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)洪特規(guī)則,轉(zhuǎn)化后位于p能級(jí)上的兩個(gè)電子應(yīng)處于兩個(gè)軌道且自旋相同,C項(xiàng)錯(cuò)誤;轉(zhuǎn)化后的鎂原子(核外有12個(gè)電子)與硅原子(核外有14個(gè)電子)電子層結(jié)構(gòu)不同,D項(xiàng)錯(cuò)誤。6.下列說(shuō)法正確的是()A.Na、Mg、Al的第一電離能依次增大B.V、Cr、Mn的最外層電子數(shù)依次增多C.S2-、Cl-、K+的半徑逐漸減小D.O、F、Ne的電負(fù)性逐漸增大答案C解析同一周期從左到右,元素的第一電離能呈增大趨勢(shì),但由于Mg原子的3p能級(jí)為全空的穩(wěn)定狀態(tài),所以Mg元素的第一電離能比Al的大,A錯(cuò)誤;V、Mn原子的最外層電子數(shù)都是2,而Cr原子3d、4s能級(jí)處于半充滿的穩(wěn)定狀態(tài),最外層電子只有1個(gè),B錯(cuò)誤;S2-、Cl-、K+是電子層結(jié)構(gòu)相同的離子,核電荷數(shù)越大,離子半徑越小,所以S2-、Cl-、K+的半徑逐漸減小,C正確;O、F的電負(fù)性逐漸增大,而Ne的原子軌道處于全充滿的穩(wěn)定狀態(tài),不用電負(fù)性衡量其性質(zhì),D錯(cuò)誤。7.某元素X的逐級(jí)電離能如圖所示,下列說(shuō)法正確的是()A.X元素可能為+4價(jià)B.X可能為非金屬C.X為第五周期元素D.X與氟反應(yīng)時(shí)最可能生成的陽(yáng)離子為X3+答案D解析由圖像可知,該元素的I4?I3,故該元素最外層有3個(gè)電子,易形成+3價(jià)陽(yáng)離子,A、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確;無(wú)法確定該元素是否位于第五周期,C項(xiàng)錯(cuò)誤。8.X和Y是原子序數(shù)大于4的短周期元素,Xm+和Yn-兩種離子的核外電子排布相同,下列說(shuō)法中正確的是()A.X的原子半徑比Y的小B.X和Y的核電荷數(shù)之差為(m-n)C.電負(fù)性X>YD.第一電離能X<Y答案D解析Xm+與Yn-的核外電子排布相同,核電荷數(shù)之差為(m+n),質(zhì)子數(shù)X>Y;在元素周期表中,X位于Y的左下方,原子半徑X>Y;X比Y更易失電子,第一電離能X<Y,電負(fù)性X<Y。9.已知短周期元素R原子最外層的p能級(jí)上有2個(gè)未成對(duì)電子。下列關(guān)于R的描述正確的是()A.R的氧化物都能溶于水B.R的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的化學(xué)式都是H2RO3C.R都是非金屬元素D.R的氧化物都能與NaOH溶液反應(yīng)答案C解析由短周期元素R原子最外層的p能級(jí)上有2個(gè)未成對(duì)電子可知,可能存在兩種情況:p能級(jí)上只有兩個(gè)電子,為第ⅣA族元素;p能級(jí)上有4個(gè)電子,為第ⅥA族元素。第ⅣA族元素Si的氧化物SiO2難溶于水,A錯(cuò);第ⅣA族元素最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的化學(xué)式是H2RO3,但第ⅥA族元素最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的化學(xué)式是H2RO4,B錯(cuò);短周期第ⅥA族和第ⅣA族的元素均為非金屬元素,C正確;R的氧化物如CO與NaOH溶液不反應(yīng),D錯(cuò)。10.不能說(shuō)明X的電負(fù)性比Y的電負(fù)性大的是()A.與H2化合時(shí)X單質(zhì)比Y單質(zhì)容易B.X的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性比Y的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性強(qiáng)C.X原子的最外層電子數(shù)比Y原子最外層電子數(shù)多D.X單質(zhì)可以把Y從其氣態(tài)氫化物中置換出來(lái)答案C解析電負(fù)性的大小和非金屬性的強(qiáng)弱變化規(guī)律一致,因而可根據(jù)元素非金屬性的強(qiáng)弱判斷。X的電負(fù)性比Y大,表明X的非金屬性比Y的非金屬性強(qiáng)。A、B、D均能說(shuō)明X的非金屬性比Y強(qiáng),原子最外層電子數(shù)的多少不能決定元素得失電子的能力。二、選擇題(本題包括5個(gè)小題,每小題有1~2個(gè)選項(xiàng)符合題意。每小題4分,共20分)11.已知M元素原子的價(jià)層電子排布式為3s23p1,短周期元素L的原子最外層p軌道為半充滿狀態(tài),下列敘述錯(cuò)誤的是()A.M為金屬元素,L為非金屬元素B.M與L為同周期元素C.L的電負(fù)性大于MD.M的第一電離能大于L答案BD解析由已知信息可得M為鋁元素,L為氮元素或磷元素,故A、C項(xiàng)均正確,B錯(cuò)誤。第一電離能:N>P>Al,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。12.圖中三條曲線表示C、Si、P元素四級(jí)電離能的變化趨勢(shì)。下列說(shuō)法正確的是()A.電負(fù)性:c>b>aB.最簡(jiǎn)單氫化物的穩(wěn)定性:c>a>bC.第五電離能:a>c>bD.最簡(jiǎn)單氫化物的沸點(diǎn):a>b>c答案C解析根據(jù)碳、硅、磷元素的原子核外電子排布規(guī)律,結(jié)合電離能變化規(guī)律可知,a、c為同一主族元素,則a是碳元素,b是磷元素,c是硅元素。元素的非金屬性越強(qiáng),其電負(fù)性就越大,由于元素的非金屬性:C>Si,所以元素的電負(fù)性:C>Si,A錯(cuò)誤;元素的非金屬性越強(qiáng),其最簡(jiǎn)單氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性就越強(qiáng),由于元素的非金屬性:C>Si,所以最簡(jiǎn)單氫化物的穩(wěn)定性:C>Si,B錯(cuò)誤;C、Si失去4個(gè)電子后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),能量更低,再失去1個(gè)電子消耗能量大,故第五電離能與第四電離能相差較大,P失去4個(gè)電子后最外層為3s1狀態(tài),第四電離能與第五電離能相差不大,所以元素的第五電離能:C>Si>P,C正確;對(duì)于組成與結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)來(lái)說(shuō),相對(duì)分子質(zhì)量越大,分子間作用力越大,物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)就越高,由于相對(duì)分子質(zhì)量PH3>SiH4>CH4且PH3是極性分子,所以最簡(jiǎn)單氣態(tài)氫化物的沸點(diǎn):PH3>SiH4>CH4,D錯(cuò)誤。13.以下有關(guān)元素性質(zhì)的說(shuō)法不正確的是()A.具有下列電子排布的基態(tài)原子中,①1s22s22p63s23p2②1s22s22p3③1s22s22p2④1s22s22p63s23p4,原子半徑最大的是①B.下列基態(tài)原子的價(jià)層電子排布:①3s23p1②3s23p2③3s23p3④3s23p4,對(duì)應(yīng)的第一電離能最大的是③C.①Na、K、Rb②N、P、As③O、S、Se④Na、P、Cl,元素的電負(fù)性隨原子序數(shù)的增加而遞增的是④D.X元素的逐級(jí)電離能(kJ·mol-1)分別為738、1451、7733、10540、13630、17995、21703,當(dāng)它與氯氣反應(yīng)時(shí)最可能生成的陽(yáng)離子是X3+答案D解析A項(xiàng)均為主族元素的原子,最外層電子數(shù)相同時(shí)電子層數(shù)越多半徑越大,相同數(shù)目電子層時(shí)最外層電子數(shù)越少,半徑越大,A項(xiàng)說(shuō)法正確;B項(xiàng)中四種元素均為第三周期元素,由電離能的變化規(guī)律及核外電子的排布情況可知,③中3p能級(jí)半充滿,第一電離能最大,B項(xiàng)說(shuō)法正確;元素的電負(fù)性可用來(lái)衡量元素的金屬性和非金屬性的強(qiáng)弱,在元素周期表中,同一周期從左到右(稀有氣體除外),元素的電負(fù)性逐漸增大,同一主族從上到下,元素的電負(fù)性逐漸減小,故C項(xiàng)說(shuō)法正確;D項(xiàng),判斷電離能與元素化合價(jià)的關(guān)系,關(guān)鍵看各級(jí)電離能之間的差值大小,n和(n+1)兩級(jí)電離能差值大,說(shuō)明失去第(n+1)個(gè)電子的難度增大,由此可判斷出該離子所帶的電荷數(shù),所以X元素最有可能生成的陽(yáng)離子是X2+,D項(xiàng)說(shuō)法錯(cuò)誤。14.下列說(shuō)法正確的是()A.電子僅在激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)才產(chǎn)生原子光譜B.在已知元素中,基態(tài)原子的4s能級(jí)中只有1個(gè)電子且位于d區(qū)的元素只有1種C.核電荷數(shù)為26的元素,基態(tài)原子核外價(jià)層電子軌道表示式為D.核外電子數(shù)為奇數(shù)的基態(tài)原子,其原子軌道中可能不含未成對(duì)電子答案BC解析電子由激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí),會(huì)產(chǎn)生發(fā)射光譜,電子由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)時(shí),會(huì)產(chǎn)生吸收光譜,吸收光譜與發(fā)射光譜總稱原子光譜,A項(xiàng)錯(cuò)誤;該元素最外層僅有的一個(gè)電子位于4s能級(jí),即4s1,該原子4s能級(jí)未填滿,情況之一是按照能級(jí)順序正常填充的結(jié)果:1s22s22p63s23p64s1,為K元素,情況之二是按照洪特規(guī)則的特例填充的結(jié)果:1s22s22p63s23p63d54s1、1s22s22p63s23p63d104s1,分別為24Cr和29Cu,位于d區(qū)的只有Cr元素,B項(xiàng)正確;Fe原子3d能級(jí)上有6個(gè)電子,4s能級(jí)上有2個(gè)電子,Fe原子價(jià)層電子軌道表示式為,C項(xiàng)正確;每個(gè)原子軌道最多容納2個(gè)電子,核外電子數(shù)為奇數(shù)的基態(tài)原子,原子軌道中一定有未成對(duì)電子,D項(xiàng)錯(cuò)誤。15.如圖為元素周期表中短周期的一部分,關(guān)于Y、Z、M的說(shuō)法正確的是()A.電負(fù)性:Y>Z>MB.離子半徑:M->Z2->Y-C.ZM2分子中各原子的最外層均滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)D.元素Y、Z、M的第一電離能:Y>M>Z答案CD解析由圖示關(guān)系可知,X為氦元素,Y為氟元素,M為氯元素,Z為硫元素。A項(xiàng),元素的電負(fù)性關(guān)系為F>Cl>S,故不正確;B項(xiàng),離子半徑關(guān)系為S2->Cl->F-,故不正確;C項(xiàng),SCl2的電子式為

·三、非選擇題(本題包括5個(gè)小題,共60分)16.(12分)(1)X元素基態(tài)原子的第二電子層上只有一個(gè)空軌道,則X元素是;其基態(tài)原子的軌道表示式為。

(2)R元素原子的3p能級(jí)上只有一個(gè)未成對(duì)電子,則R元素可能是。

(3)Y元素原子的核電荷數(shù)為33,則其基態(tài)原子的價(jià)層電子排布式為,其位于元素周期表中的,屬于區(qū)元素。

答案(每空2分)(1)C(或碳)(2)Al或Cl(3)4s24p3第四周期第ⅤA族p解析(1)X元素基態(tài)原子的第二電子層上只有一個(gè)空軌道,則其基態(tài)原子的核外電子排布式為1s22s22p2,是C元素。(2)R元素原子的3p能級(jí)上只有一個(gè)未成對(duì)電子,則其基態(tài)原子的核外電子排布式可能為1s22s22p63s23p1或1s22s22p63s23p5,則R可能為Al或Cl。(3)Y元素原子的核電荷數(shù)為33,根據(jù)構(gòu)造原理和核外電子排布規(guī)律可知,Y元素原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3,價(jià)層電子排布式為4s24p3,在元素周期表中位于第四周期第ⅤA族,屬于p區(qū)元素。17.(8分)(1)S的基態(tài)原子有個(gè)未成對(duì)電子;Si的基態(tài)原子電子排布式為。

(2)31Ga基態(tài)原子的電子排布式為。

(3)基態(tài)硼原子的電子排布式為。

(4)基態(tài)Cu+的電子排布式為。

(5)XY2是紅棕色氣體;X與氫元素可形成XH3;Y元素基態(tài)原子的電子排布式是。

(6)基態(tài)Fe原子有個(gè)未成對(duì)電子,基態(tài)Fe3+的電子排布式為。

答案(每空1分)(1)21s22s22p63s23p2或[Ne]3s23p2(2)1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1(3)1s22s22p1或[He]2s22p1(4)1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10(5)1s22s22p4或[He]2s22p4(6)41s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5解析(1)基態(tài)S原子的價(jià)層電子排布式為3s23p4,根據(jù)洪特規(guī)則和泡利原理可知基態(tài)S原子的核外有2個(gè)未成對(duì)電子;依據(jù)能量最低原理、洪特規(guī)則和泡利原理,14號(hào)元素Si的基態(tài)原子電子排布式為1s22s22p63s23p2或[Ne]3s23p2。(2)Ga是31號(hào)元素,其基態(tài)原子電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1。(3)硼原子的核外電子數(shù)是5,則基態(tài)硼原子的電子排布式為1s22s22p1或[He]2s22p1。(4)Cu為29號(hào)元素,Cu+核外有28個(gè)電子,按照核外電子排布規(guī)律可知,基態(tài)Cu+的電子排布式為1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10。(5)根據(jù)題意可知,X為N元素,Y為O元素,O元素基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p4或[He]2s22p4。(6)Fe原子的價(jià)層電子排布式為3d64s2,3d能級(jí)上有4個(gè)未成對(duì)電子,Fe3+的電子排布式為1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5。18.(10分)下表是元素周期表的一部分,表中所列字母分別代表一種元素。試回答下列問(wèn)題:(1)請(qǐng)寫(xiě)出n元素基態(tài)原子的電子排布式:。

(2)h的單質(zhì)在空氣中燃燒發(fā)出耀眼的白光,請(qǐng)用原子結(jié)構(gòu)的知識(shí)解釋發(fā)光的原因:。

(3)o、p兩元素的部分電離能數(shù)據(jù)列于下表:元素op電離能I1717759I215091561I332482957比較兩元素的I2、I3可知,氣態(tài)o2+再失去一個(gè)電子比氣態(tài)p2+再失去一個(gè)電子難,其原因是。

(4)第三周期8種元素按單質(zhì)熔點(diǎn)高低的順序排列如圖(Ⅰ)所示,其中電負(fù)性最大的是(填圖中的序號(hào))。

(5)表中所列的某主族元素的電離能情況如圖(Ⅱ)所示,則該元素是