新突破化學(xué)選修三人教版新課標(biāo)地區(qū)專用講義精練：第1章第一節(jié) 第2課時(shí) 能量最低原理、基態(tài)與激發(fā)態(tài)、光譜 電子云與原子軌道 Word版含解析

第2課時(shí)能量最低原理、基態(tài)與激發(fā)態(tài)、光譜電子云與原子軌道學(xué)業(yè)要求素養(yǎng)對(duì)接1.知道處于不同能級(jí)的電子，在一定條件下會(huì)發(fā)生激發(fā)與躍遷。2.知道電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(空間分布及能量)，可通過原子軌道和電子云模型來描述。3.能結(jié)合能量最低原理、泡利不相容原理、洪特規(guī)則書寫136號(hào)元素基態(tài)原子的軌道表示式，并說明含義。模型認(rèn)知：建立新的原子結(jié)構(gòu)模型，并能說明建構(gòu)思維模型在人類認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)過程中的重要作用。微觀探析：能說明微觀粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與宏觀物體運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)的差異。知 識(shí) 梳 理一、基態(tài)與激發(fā)態(tài)、光譜1.能量最低原理原子的電子排布遵循構(gòu)造原理能使整個(gè)原子的能量處于最低狀態(tài)，簡(jiǎn)稱能量最低原理。2.基態(tài)原子與激發(fā)態(tài)原子(1)基態(tài)原子：處于最低能量的原子。(2)激發(fā)態(tài)原子：基態(tài)原子的電子吸收能量后，電子躍遷到較高能級(jí)，變成激發(fā)態(tài)原子。(3)基態(tài)、激發(fā)態(tài)相互轉(zhuǎn)化的能量變化基態(tài)原子激發(fā)態(tài)原子3.光譜與光譜分析(1)光譜形成原因不同元素的原子發(fā)生躍遷時(shí)會(huì)吸收或釋放不同的光。(2)光譜分類(3)光譜分析在現(xiàn)代化學(xué)中，利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素的分析方法?！咀灾魉伎肌?.為什么原子的核外電子排布要遵循能量最低原理呢？提示能量最低原理是自然界普遍遵循的規(guī)律。能量越低，物質(zhì)越穩(wěn)定，物質(zhì)都有從高能量狀態(tài)轉(zhuǎn)化到低能量狀態(tài)的趨勢(shì)。二、電子云與原子軌道1.電子云用小黑點(diǎn)來描述電子在原子核外空間出現(xiàn)的概率密度分布圖，被形象地稱為電子云。2.電子云輪廓圖為了表示電子云輪廓的形狀，對(duì)核外電子的空間狀態(tài)有一個(gè)形象化的簡(jiǎn)便描述，把電子在原子核外空間出現(xiàn)概率P90%的空間圈出來，即為電子云輪廓圖。3.原子軌道(1)定義：電子在原子核外的一個(gè)空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)稱為一個(gè)原子軌道。(2)形狀s電子的原子軌道呈球形，能層序數(shù)越大，原子軌道的半徑越大。p電子的原子軌道呈啞鈴形，能層序數(shù)越大，原子軌道的半徑越大。(3)各能級(jí)所含有原子軌道數(shù)目能級(jí)符號(hào)nsnpndnf軌道數(shù)目13574.泡利原理和洪特規(guī)則(1)泡利原理：一個(gè)原子軌道最多只能容納2個(gè)電子，且自旋狀態(tài)相反。電子自旋有順時(shí)針和逆時(shí)針兩種狀態(tài)。(2)洪特規(guī)則：當(dāng)電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí)，基態(tài)原子中的電子總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道，而且自旋狀態(tài)相同。【自主思考】2.在電子云輪廓圖中小黑點(diǎn)的意義是什么？提示一個(gè)小黑點(diǎn)表示電子在該處出現(xiàn)一次，小黑點(diǎn)密的地方表示電子在該處空間單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率大，小黑點(diǎn)疏的地方，表示電子在該處空間單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率小。3.能層與能級(jí)(原子軌道的類型)及原子軌道數(shù)目有何關(guān)系？提示第n能層上有n個(gè)能級(jí)、n2個(gè)原子軌道。例如，第3能層就有3個(gè)能級(jí)(3s，3p，3d)，包含9個(gè)原子軌道，不同能級(jí)中的電子云可能有不同的伸展方向，即可能有不同的原子軌道。自 我 檢 測(cè)1.判斷正誤，正確的打“”；錯(cuò)誤的打“×”。(1)s能級(jí)的能量總是小于p能級(jí)的能量()(2)2s的電子云比1s的電子云大，說明2s的電子云中的電子比1s的多()(3)當(dāng)電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí)，電子總是先占滿1個(gè)軌道，然后再占據(jù)其他原子軌道()(4)nf能級(jí)中最多可容納14個(gè)電子()(5)氫原子電子云的一個(gè)小黑點(diǎn)表示一個(gè)電子()(6)處于最低能量的原子叫基態(tài)原子()(7)6C的電子排布式1s22s22p違反了洪特規(guī)則()(8)電子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3違反了能量最低原理()(9)電子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10違反了泡利原理()答案(1)×(2)×(3)×(4)(5)×(6)(7)(8)(9)2.在d軌道中電子排布成，而不排布成，遵循的是()A.能量最低原理 B.泡利原理C.原子軌道構(gòu)造原理 D.洪特規(guī)則解析洪特規(guī)則表明，當(dāng)電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí)，基態(tài)原子中的電子總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道，而且自旋狀態(tài)相同。答案D3.下列原子或離子的電子排布表示方法中，正確的是_，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_。Ca2：1s22s22p63s23p6F：1s22s23p6Cr：1s22s22p63s23p63d44s2Fe：1s22s22p63s23p63d64s2Mg2：1s22s22p6解析根據(jù)核外電子排布規(guī)律知中錯(cuò)誤在于電子排完2s軌道后應(yīng)排2p軌道，而不是3p軌道，應(yīng)為1s22s22p6；中沒有遵循洪特規(guī)則。中違反泡利原理。答案學(xué)習(xí)任務(wù)一基態(tài)與激發(fā)態(tài)、光譜【合作交流】在激動(dòng)人心的巨響和脆響中，整個(gè)城市的上空都被焰火照亮了，染紅了。一團(tuán)團(tuán)盛大的煙花象一柄柄巨大的傘花在夜空開放；像一簇簇耀眼的燈盞在夜空中亮著；像一叢叢花朵盛開并飄散著金色的粉沫。焰火在夜空中一串一串地盛開，最后像無數(shù)拖著長(zhǎng)長(zhǎng)尾巴的流星，依依不舍地從夜空滑過。1.在國(guó)慶節(jié)、元旦、春節(jié)，我們經(jīng)常放焰火來慶祝，請(qǐng)你思考這與原子結(jié)構(gòu)有什么關(guān)系呢？提示這與原子核外電子發(fā)生躍遷釋放能量有關(guān)。2.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)象的主要原因是什么？提示在電流作用下，基態(tài)氖原子的電子吸收能量躍遷到較高的能級(jí)，變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)原子，這一過程要吸收能量，不會(huì)發(fā)出紅色光；而電子從較高能量的激發(fā)態(tài)躍遷到較低能量的激發(fā)態(tài)或基態(tài)原子時(shí)，將釋放能量，從而產(chǎn)生紅光?！军c(diǎn)撥提升】1.電子躍遷的能量變化與可見現(xiàn)象：激發(fā)態(tài)原子不穩(wěn)定，電子從能量較高的激發(fā)態(tài)躍遷到能量較低的激發(fā)態(tài)乃至基態(tài)時(shí)，將釋放能量。光輻射是電子釋放能量的重要形式之一。霓虹燈光、激光、焰火等可見光都與原子核外電子發(fā)生躍遷釋放能量有關(guān)。2.金屬元素的焰色反應(yīng)的成因：金屬原子中，核外電子按一定軌道順序排列，軌道離核越遠(yuǎn)，能量越高。灼(燃)燒時(shí)，電子獲得能量，能量較低的電子發(fā)生躍遷，從基態(tài)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)。隨即電子又從能量較高的激發(fā)態(tài)躍遷到能量較低的激發(fā)態(tài)乃至基態(tài)，便以光(輻射)的形式釋放能量，形成不同的焰色。3.光譜分類4.光譜分析在現(xiàn)代化學(xué)中，利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素的分析方法稱為光譜分析?！纠?】下列原子或離子核外電子排布不屬于基態(tài)排布的是()A.N：1s22s22p3 B.S2：1s22s22p63s23p6C.Na：1s22s22p53s2 D.Si：1s22s22p63s23p2解析基態(tài)原子的核外電子排布必須遵循構(gòu)造原理，基態(tài)鈉原子的電子排布式應(yīng)是1s22s22p63s1。答案C原子或離子核外電子排布屬于基態(tài)排布應(yīng)滿足構(gòu)造原理，注意滿足半滿、全滿、全空穩(wěn)定狀態(tài)，洪特規(guī)則、泡利原理?！咀兪接?xùn)練】1.下列關(guān)于同一原子中的基態(tài)和激發(fā)態(tài)說法中，正確的是()A.基態(tài)時(shí)的能量比激發(fā)態(tài)時(shí)高B.激發(fā)態(tài)時(shí)比較穩(wěn)定C.由基態(tài)轉(zhuǎn)化為激發(fā)態(tài)過程中吸收能量D.電子僅在激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)才會(huì)產(chǎn)生原子光譜解析激發(fā)態(tài)時(shí)能量較高，較不穩(wěn)定，A、B不正確。電子從較低能量的基態(tài)躍遷到較高能量的激發(fā)態(tài)時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生原子光譜，D不正確。答案C2.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)解析霓虹燈之所以能發(fā)光，是因?yàn)殡娮游漳芰亢筌S遷到能量較高的軌道，能量較高軌道上的電子會(huì)很快以光的形式輻射能量而躍遷回能量較低的軌道。答案A學(xué)習(xí)任務(wù)二電子云與原子軌道【合作交流】20世紀(jì)20年代以來，現(xiàn)代模型(電子云模型)認(rèn)為電子繞核運(yùn)動(dòng)形成一個(gè)帶負(fù)電荷的云團(tuán)，對(duì)于具有波粒二象性的微觀粒子在一個(gè)確定時(shí)刻其空間坐標(biāo)與動(dòng)量不能同時(shí)測(cè)準(zhǔn)，這是德國(guó)物理學(xué)家海森堡在1926年提出的著名的不確定性原理。1.電子云圖中的小黑點(diǎn)的含義是什么？小黑點(diǎn)的密度表示什么？提示小黑點(diǎn)是電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度的形象表述。小黑點(diǎn)密度越大，表明概率密度越大。2.電子在原子核外出現(xiàn)的概率有什么規(guī)律？提示離核越近，電子出現(xiàn)的概率越大，電子云越密集。如2s電子云比1s電子云疏散。3.不同能層的同種能級(jí)的原子軌道形狀是否完全相同？提示不同能層的同種能級(jí)的原子軌道形狀相似，但不完全相同。只是原子軌道的半徑不同，能級(jí)序數(shù)n越大，電子的能量越大，原子軌道的半徑越大。例如1s、2s、3s軌道均為球形，原子軌道半徑：r(1s)r(2s)r(3s)。【點(diǎn)撥提升】宏觀物體的運(yùn)動(dòng)與微觀電子的運(yùn)動(dòng)對(duì)比1.宏觀物體的運(yùn)動(dòng)有確定的運(yùn)動(dòng)軌跡，可以準(zhǔn)確測(cè)出其在某一時(shí)刻所處的位置及運(yùn)行的速度，描繪出其運(yùn)動(dòng)軌跡。2.由于微觀粒子質(zhì)量小、運(yùn)動(dòng)空間小、運(yùn)動(dòng)速度快，不能同時(shí)準(zhǔn)確測(cè)出其位置與速度，所以對(duì)于核外電子只能確定其在原子核外各處出現(xiàn)的概率。(1)電子云圖表示電子在核外空間出現(xiàn)概率密度的相對(duì)大小。電子云圖中小黑點(diǎn)密度越大，表示電子出現(xiàn)的概率密度越大。(2)電子云圖中的小黑點(diǎn)并不代表電子，小黑點(diǎn)的數(shù)目也不代表電子真實(shí)出現(xiàn)的次數(shù)。(3)由氫原子的1s電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度分布圖可知，在離原子核越近的空間電子出現(xiàn)的概率越大；電子云的外圍形狀具有不規(guī)則性。(4)電子云圖很難繪制，使用不方便，故常使用電子云輪廓圖?！纠?】關(guān)于電子云的敘述不正確的是()A.電子云是用小點(diǎn)的疏密程度來表示電子在空間出現(xiàn)概率密度大小的圖形B.電子云實(shí)際是電子運(yùn)動(dòng)形成的類似云一樣的圖形C.小點(diǎn)密集的地方電子在那里出現(xiàn)的概率密度大D.軌道不同，電子云的形狀也不一樣解析用統(tǒng)計(jì)的方法描述電子在核外空間出現(xiàn)的概率密度大小的圖形稱為電子云；常用小點(diǎn)的疏密程度來表示電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度的大小。小點(diǎn)密集的地方，表示電子在那里出現(xiàn)的概率密度大，小點(diǎn)稀疏的地方，表示電子在那里出現(xiàn)的概率密度小。答案B注意對(duì)電子云概念的理解和原子結(jié)構(gòu)的理解，電子云只能描述電子運(yùn)動(dòng)在一定區(qū)域的幾率?！咀兪接?xùn)練】3.下列說法正確的是()A.不同的原子軌道形狀一定不相同B.p軌道呈啞鈴形，因此p軌道上的電子運(yùn)動(dòng)軌跡呈啞鈴形C.2p能級(jí)有3個(gè)p軌道D.氫原子的電子運(yùn)動(dòng)軌跡呈球形解析不同能級(jí)的原子軌道形狀可以相同，如1s、2s能級(jí)的原子軌道都是球形，只是半徑不同，A錯(cuò)?，F(xiàn)在的技術(shù)無法測(cè)定電子在原子核外的運(yùn)動(dòng)軌跡，原子軌道只是體現(xiàn)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，B、D錯(cuò)。任何能層的p能級(jí)都有3個(gè)p軌道，C正確。答案C4.下面有關(guān)“核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)”的說法，錯(cuò)誤的是()A.各原子軌道的伸展方向按p、d、f的順序分別為3、5、7B.只有在電子層、原子軌道、原子軌道伸展方向及電子的自旋狀態(tài)都確定時(shí)，電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)才能被確定下來C.原子核外可能有兩個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是相同的D.原子軌道伸展方向與能量大小是無關(guān)的解析原子核外不可能有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相同的兩個(gè)電子。答案C學(xué)習(xí)任務(wù)三泡利原理和洪特規(guī)則德國(guó)人弗里德里希·洪特(F.Hund)根據(jù)大量光譜實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)總結(jié)出一個(gè)規(guī)律，即電子分布到能量簡(jiǎn)并的原子軌道時(shí)，優(yōu)先以自旋相同的方式分別占據(jù)不同的軌道，因?yàn)檫@種排布方式原子的總能量最低。所以在能量相等的軌道上，電子盡可能自旋平行地多占不同的軌道?！竞献鹘涣鳌?.第3能層中的電子都比第4能層中的電子能量低嗎？提示不一定，如3d4s。2.泡利原理和洪特規(guī)則有何區(qū)別？提示泡利原理：在一個(gè)原子軌道里最多只能容納2個(gè)電子，而且它們的自旋狀態(tài)相反；洪特規(guī)則：當(dāng)電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí)，基態(tài)原子中的電子總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道，而且自旋狀態(tài)相同。3.指出下列核外電子排布圖的書寫分別違背了什么原則？2p軌道上有3個(gè)電子的原子：2p軌道上有2個(gè)電子的原子：基態(tài)P原子：1s22s22p63s23p3p4s軌道上有2個(gè)電子的原子：3d軌道上有8個(gè)電子的原子：提示違背了洪特規(guī)則，當(dāng)電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí)，原子中的電子總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道，且自旋方向相同。違背了泡利原理，一個(gè)原子軌道最多只容納2個(gè)電子，而且這2個(gè)電子的自旋方向相反?！军c(diǎn)撥提升】核外電子排布的表示方法原子(離子)結(jié)構(gòu)示意圖含義將每個(gè)能層上的電子總數(shù)表示在原子核外的式子實(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)，這就是電子排布式實(shí)例K：1s22s22p63s23p64s1簡(jiǎn)化電子排布式含義為了避免電子排布式書寫過于繁瑣，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)表示實(shí)例K：Ar4s1價(jià)電子排布式含義主族元素的價(jià)層電子指最外層電子，價(jià)層電子排布式即最外層電子排布式實(shí)例Al：3s23p1電子排布圖含義每個(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)的式子叫做電子式實(shí)例【例3】下列表達(dá)方式正確的是()A.Na的電子排布圖：B.硫離子的核外電子排布式：1s22s22p63s23p4C.碘化銨的電子式：D.H2O的電子式：解析A項(xiàng)違反泡利原理；B項(xiàng)硫離子的核外電子排布式應(yīng)為1s22s22p63s23p6；C項(xiàng)碘化銨的電子式應(yīng)為；只有D項(xiàng)正確。答案D注意把握電子排布規(guī)律及化學(xué)用語的規(guī)范應(yīng)用， 在表達(dá)陰、陽離子的核外電子排布狀況時(shí)，務(wù)必注意離子與原子之間的電子數(shù)目關(guān)系?！咀兪接?xùn)練】5.某原子核外電子排布為ns2np7，它違背了()A.泡利原理 B.能量最低原理C.洪特規(guī)則 D.洪特規(guī)則特例解析p能級(jí)有三個(gè)軌道，據(jù)泡利不相容原理，每個(gè)軌道最多排2個(gè)電子，故p能級(jí)最多排6個(gè)電子，不可能排7個(gè)，故違背泡利原理。答案A6.下列原子的價(jià)層電子排布圖正確的是()解析A的2p軌道應(yīng)各排布一個(gè)電子且自旋狀態(tài)相同，B的2s軌道中兩個(gè)電子的自旋狀態(tài)應(yīng)相反，D的2s軌道中排滿兩個(gè)電子后才排2p軌道。答案C7.(1)以下列出的是一些原子的2p能級(jí)和3d能級(jí)中電子排布的情況。試判斷，哪些違反了泡利原理？_，哪些違反了洪特規(guī)則？_。(2)某元素的激發(fā)態(tài)(不穩(wěn)定狀態(tài))原子的電子排布式為1s22s22p63s13p33d2，則該元素基態(tài)原子的電子排布式為_；其最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的化學(xué)式是_。(3)將下列多電子原子的原子軌道按軌道能量由低到高順序排列。2s3d4s3s4p3p軌道能量由低到高排列順序是_(填序號(hào))。解析(1)同一軌道中不應(yīng)有自旋狀態(tài)相同的電子，違反了泡利原理；中成單電子自旋狀態(tài)應(yīng)相同，中5個(gè)電子應(yīng)分占5個(gè)軌道，中成單電子自旋狀態(tài)應(yīng)相同，所以違反了洪特規(guī)則。(2)3p能量小于3d，激發(fā)態(tài)為1s22s22p63s13p33d2，基態(tài)應(yīng)為1s22s22p63s23p4。此原子核外電子數(shù)為16，其質(zhì)子數(shù)也為16，該元素為硫元素，其最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的化學(xué)式是H2SO4。答案(1)(2)1s22s22p63s23p4H2SO4(3)8.(1)元素Mn與O中，基態(tài)原子核外未成對(duì)電子數(shù)較多的是_。(2)基態(tài)Ge原子有_個(gè)未成對(duì)電子。(3)鎳元素基態(tài)原子的3d能級(jí)上的未成對(duì)電子數(shù)為_。(4)基態(tài)Fe原子有_個(gè)未成對(duì)電子。(5)基態(tài)K原子中，核外電子占據(jù)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_。(6)Cu的價(jià)層電子排布圖為_。答案(1)Mn(2)2(3)2(4)4(5)N球形(6) 分層訓(xùn)練基礎(chǔ)練1.下列有關(guān)電子云的敘述中，正確的是()A.電子云形象地表示了電子在核外某處單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率B.電子云直觀地表示了核外電子的數(shù)目C.1s電子云界面圖是一個(gè)球面，表示在這個(gè)球面以外，電子出現(xiàn)的概率為零D.電子云是電子繞核運(yùn)動(dòng)形成了一團(tuán)帶負(fù)電荷的云霧解析電子云表示電子在核外單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率大小，小黑點(diǎn)的疏密表示出現(xiàn)概率密度的大小，密則概率密度大，疏則概率密度小，故A正確。答案A2.下列離子中d軌道達(dá)半充滿狀態(tài)的是()A.Cr3 B.Cu C.Co3 D.Fe3解析Cr3的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d3，d軌道不是半充滿狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；Cu的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d10，d軌道處于全滿狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；Co3的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d6，d軌道不是半充滿狀態(tài)，故C錯(cuò)誤；Fe3的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d5，d軌道達(dá)半充滿狀態(tài)，故D正確。答案D3.下列對(duì)核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述正確的是()A.電子的運(yùn)動(dòng)與行星的運(yùn)動(dòng)相似，圍繞原子核在固定的軌道上高速旋轉(zhuǎn)B.能層數(shù)為3時(shí)，有3s、3p、3d、3f四個(gè)軌道C.氫原子中只有一個(gè)電子，故氫原子只有一個(gè)軌道D.在同一能級(jí)上運(yùn)動(dòng)的電子，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)肯定不同解析A項(xiàng)，質(zhì)量很小的電子在做高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律跟普通物體不同，電子沒有確定的運(yùn)動(dòng)軌道；B項(xiàng)，第三能層只有3s、3p、3d三個(gè)能級(jí)，而3s能級(jí)有1個(gè)軌道、3p能級(jí)有3個(gè)軌道、3d能級(jí)有5個(gè)軌道，故第三能層有9個(gè)軌道；C項(xiàng)，氫原子中只有1個(gè)電子，在1s軌道，但還存在其他空軌道；D項(xiàng)，電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與能層、能級(jí)和自旋狀態(tài)有關(guān)，在同一原子內(nèi)部沒有兩個(gè)電子存在完全相同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。答案D4.當(dāng)碳原子的核外電子排布由1s22s22p2轉(zhuǎn)變?yōu)?s22s12p3時(shí)，下列說法正確的是()A.碳原子由基態(tài)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)B.碳原子由激發(fā)態(tài)變?yōu)榛鶓B(tài)C.該過程將產(chǎn)生發(fā)射光譜D.碳原子要向外界環(huán)境釋放能量解析從碳原子的核外電子排布變化來看，2s一個(gè)電子躍遷到2p，能量升高，產(chǎn)生吸收光譜，A項(xiàng)正確，B、C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案A5.下列對(duì)核外電子運(yùn)動(dòng)狀況的描述正確的是()A.同一原子中，2p、3p、4p能級(jí)的軌道數(shù)依次增多B.當(dāng)碳原子的核外電子排布由轉(zhuǎn)變?yōu)闀r(shí)，這一過程中釋放能量C.3p2表示3p能級(jí)有兩個(gè)軌道D.在同一能級(jí)上運(yùn)動(dòng)的電子，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可能相同解析同一原子中，不同能層、相同能級(jí)的軌道數(shù)相同，故A錯(cuò)誤；為激發(fā)態(tài)碳原子的核外電子排布，能量較高，為基態(tài)碳原子的核外電子排布，原子由激發(fā)態(tài)變?yōu)榛鶓B(tài)要放出能量，故B正確；3p2表示3p能級(jí)有2個(gè)電子，故C錯(cuò)誤；在同一能級(jí)上運(yùn)動(dòng)的電子，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同，故D錯(cuò)誤。答案B6.以下電子排布式是基態(tài)原子的電子排布式的是()A.1s12s1 B.1s22s12p1C.1s22s22p63s2 D.1s12s12p63p1解析根據(jù)構(gòu)造原理，基態(tài)原子的核外電子的排布總是優(yōu)先占據(jù)能量低的能級(jí)，填滿后再逐一填充能量高的能級(jí)。低能量的能級(jí)沒填滿就填高能量的能級(jí)的原子處于激發(fā)態(tài)。A項(xiàng)，1s12s1為激發(fā)態(tài)；B項(xiàng)1s22s12p1為激發(fā)態(tài)；D項(xiàng)1s12s12p63p1為激發(fā)態(tài)；只有C項(xiàng)處于基態(tài)。答案C7.下列有關(guān)碳原子的電子排布圖中，能量最低的是() 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。答案D8.下列有關(guān)電子云和原子軌道的說法中，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(jí)原子軌道呈球形，處于該軌道上的電子只能在球殼內(nèi)運(yùn)動(dòng)C.p能級(jí)原子軌道呈啞鈴狀，隨著能層的增加，p能級(jí)原子軌道也在增多D.p能級(jí)原子軌道與s能級(jí)原子軌道的平均半徑都隨能層序數(shù)的增大而增大解析電子云表示電子在核外某一區(qū)域出現(xiàn)的概率密度分布，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；原子軌道是電子出現(xiàn)概率為90%的電子云空間，這只是表明電子在這一空間區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的機(jī)會(huì)大，在此空間區(qū)域外出現(xiàn)的機(jī)會(huì)少，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；無論能層序數(shù)n如何變化，每個(gè)p能級(jí)都有3個(gè)原子軌道且相互垂直，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；同一原子的能層越高，對(duì)應(yīng)能層電子的能量越高，電子在離核更遠(yuǎn)的區(qū)域出現(xiàn)的機(jī)會(huì)越大，電子云將向更大的空間擴(kuò)展，原子軌道半徑會(huì)增大。答案D9.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.Ne3s23p2解析A、B兩項(xiàng)是電子排布式，C、D兩項(xiàng)是電子排布圖，其中C項(xiàng)違背了洪特規(guī)則，故錯(cuò)誤。答案C10.(1)處于一定空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度分布可用_形象化描述。在基態(tài)14C原子中，核外存在_對(duì)自旋相反的電子。(2)N的基態(tài)原子核外電子排布式為_；Cu的基態(tài)原子最外層有_個(gè)電子。(3)釩(23V)是我國(guó)的豐產(chǎn)元素，廣泛用于催化及鋼鐵工業(yè)。釩在元素周期表中的位置為_，其價(jià)層電子排布圖為_。(4)Na位于元素周期表第_周期第_族；S的基態(tài)原子核外有_個(gè)未成對(duì)電子；Si的基態(tài)原子核外電子排布式為_。(5)Cu基態(tài)核外電子排布式為_。(6)基態(tài)Fe原子有_個(gè)未成對(duì)電子，F(xiàn)e3的電子排布式為_。(7)31Ga基態(tài)原子的核外電子排布式是_。(8)鋁原子核外電子云有_種不同的伸展方向，有_種不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子。(9)基態(tài)Mn2的核外電子排布式為_。(10)Se原子序數(shù)為_，其核外M層電子的排布式為_。(11)可正確表示原子軌道的是_。A.2s B.2d C.3pz D.3f解析(1)電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度分布通常用電子云來形象化描述。C的電子排布圖為 ，所以其基態(tài)原子中核外存在2對(duì)自旋狀態(tài)相反的電子。(2)N元素的原子序數(shù)為7，基態(tài)原子的核外電子排布為1s22s22p3；Cu元素位于第四周期B族，基態(tài)原子核外電子排布為1s22s22p63s23p63d104s1，最外層有1個(gè)電子。(3)釩在元素周期表中的位置為第四周期B族，其價(jià)層電子排布式為3d34s2，根據(jù)洪特規(guī)則和泡利原理，價(jià)層電子排布圖為：。(4)Na()元素位于元素周期表第三周期第A族；Si原子核外電子數(shù)為14，基態(tài)原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p2。(5)Cu為29號(hào)元素，基態(tài)原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1，Cu的基態(tài)核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d10。(6)基態(tài)Fe原子核外電子排布為1s22s22p63s23p63d64s2，所以有4個(gè)未成對(duì)電子，失去2個(gè)4s電子、1個(gè)3d電子形成Fe3，其電子排布式為1s22s22p63s23p63d5。(8)鋁原子核外電子云有s、p，分別有1、3種伸展方向；其核外有13個(gè)電子，則有13種不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子。(9)Mn的核外電子數(shù)為25，基態(tài)Mn2的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d5或Ar3d5。(10)Se位于第四周期，與S的原子序數(shù)相差18，故其原子序數(shù)為34；其核外M層有18個(gè)電子，故M層的電子排布式為3s23p63d10。(11)L能層只有2s、2p能級(jí)，M能層只有3s、3p、3d能級(jí)，故選A、C。答案(1)電子云2(2)1s22s22p31(3)第四周期第B族(4)三A21s22s22p63s23p2或Ne3s23p2(5)1s22s22p63s23p63d10或Ar3d10(6)41s22s22p63s23p63d5或Ar3d5(7)1s22s22p63s23p63d104s24p1或Ar3d104s24p1(8)413(9)1s22s22p63s23p63d5或Ar3d5(10)343s23p63d10(11)AC素養(yǎng)練11.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)電子排布圖：_。(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：_。解析解本題的關(guān)鍵是掌握(簡(jiǎn)化)電子排布式、價(jià)電子排布式、電子式、價(jià)電子排布圖、原子結(jié)構(gòu)示意圖的區(qū)別。(1)(5)主要考查電子排布式、價(jià)電子排布式、電子式、價(jià)電子排布圖、原子結(jié)構(gòu)示意圖的區(qū)別。(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Ar4s1、Ar3d54s1、Ar3d104s1。答案(1)1s22s22p63s23p5(2)3s23p5(3) (5)(6)Ar4s1、Ar3d54s1、Ar3d104s112.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，該原子的電子排布圖為_。(2)B元素的負(fù)一價(jià)離子與C元素的正一價(jià)離子的電子排布式都與氬原子相同，B元素的符號(hào)為_，C的離子結(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，D的元素符號(hào)為_，其基態(tài)原子的電子排布式為_。(4)E元素基態(tài)原子的M層全充滿，N層沒有成對(duì)電子，只有一個(gè)未成對(duì)電子，E的元素符號(hào)為_，其價(jià)電子排布圖為_。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)電子層，共有7個(gè)電子，是N元素，其電子排布圖為。(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，即三價(jià)陽離子的構(gòu)型為3d5，則原子的價(jià)電子構(gòu)型為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層沒有成對(duì)電子，只有1個(gè)未成對(duì)電子，可知其價(jià)電子構(gòu)型為3d104s1，所以E為Cu元素，其價(jià)電子排布圖為。答案(1) (2)Cl(3)Fe1s22s22p63s23p63d64s2(或Ar3d64s2)(4)Cu 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)寫出四種元素的元素符號(hào)：A_，B_，C_，D_。(2)寫出C、D兩種元素基態(tài)原子的核外電子排布圖：C_。D_。(3)寫出B、C兩種元素的單質(zhì)在一定條件下反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。(4)B元素的單質(zhì)的電子式為_，其簡(jiǎn)單氫化物的電子式為_。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。答案(1)HNMgP(3)N23MgMg3N214.按照下列元素基態(tài)原子的電子排布特征回答問題。A元素的原子中只有一個(gè)能層且只含1個(gè)電子；B元素的原子3p軌道上得到1個(gè)電子后不能再容納外來電子；C元素的原子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元素的原子第三能層上有8個(gè)電子，第四能層上只有1個(gè)電子；E元素的原子最外層電子排布式為3s23p6；F為金屬元素且原子核外p電子數(shù)和s電子數(shù)相等。(1)寫出由A、B、C、D中的三種元素組成的化合物的化學(xué)式：_(至少寫出5個(gè))。(2)寫出F元素基態(tài)原子的電子排布圖：_。(3)寫出用上述元素組成的物質(zhì)制得A的單質(zhì)的化學(xué)方程式：_、_(至少寫出2個(gè))。(4)檢驗(yàn)?zāi)橙芤褐惺欠窈蠨，可通過_反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)；檢驗(yàn)?zāi)橙芤褐惺欠窈蠦，通常所用的試劑是_和_。(5)寫出E的元素符號(hào)：_，要證明太陽上是否含有E元素，可采用的方法是_。解析A元素的原子中只有一個(gè)能層且只含1個(gè)電子，A是H；B元素的原子3p軌道上得到1個(gè)電子后不能再容納外來電子，則3p軌道上原有5個(gè)電子，B是Cl；C元素的原子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，說明該原子的2p軌道上有4個(gè)電子，C是O；D元素的原子第三能層上有8個(gè)電子，第四能層上只有1個(gè)電子，則D是K；E元素原子的最外層電子排布式為3s23p6，E是Ar；F為金屬元素且原子核外p電子數(shù)和s電子數(shù)相等，則F元素原子的核外電子排布式為1s22s22p63s2，F(xiàn)為Mg。答案(1)KOH、KClO、KClO3、KClO4、HClO、HClO3、HClO4(其他合理答案均可) (3)2H2O2H2O22K2H2O=2KOHH2(4)焰色AgNO3溶液稀硝酸(5)Ar對(duì)太陽光進(jìn)行光譜分析