新教材適用2024-2025學(xué)年高中化學(xué)第1章原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)微專題1核外電子排布的規(guī)范書寫與應(yīng)用學(xué)案新人教版選擇性必修2

微專題1核外電子排布的規(guī)范書寫與應(yīng)用一、核外電子排布的規(guī)范書寫1．核外電子排布的表示方法原子(離子)結(jié)構(gòu)示意圖含義將每個能層上的電子總數(shù)表示在原子核外的式子實(shí)例AlS2－電子排布式含義用數(shù)字在能級符號右上角標(biāo)明該能級上排布的電子數(shù)，這就是電子排布式實(shí)例K：1s22s22p63s23p64s1簡化電子排布式含義為了避開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)稀有氣體元素符號外加方括號表示實(shí)例K：[Ar]4s1價層電子排布式含義主族元素的價層電子指最外層電子，價層電子排布式即最外層電子排布式實(shí)例Al：3s23p1軌道表示式含義每個方框代表一個原子軌道，每個箭頭代表一個電子實(shí)例電子式含義化學(xué)中常在元素符號四周用“·”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2．書寫軌道表示式時的五留意(1)一個方框表示一個原子軌道，一個箭頭表示一個電子。(2)不同能級中的要分開，同一能級中的要連接。(3)整個軌道表示式中各能級的排列依次要與相應(yīng)的電子排布式一樣。(4)當(dāng)中有2個電子時，它們的自旋狀態(tài)必需相反。(5)洪特規(guī)則的特例：在能量相同的軌道(同一能級)上的電子排布處于全充溢、半充溢和全空狀態(tài)時，具有較低的能量和較高的穩(wěn)定性。如24Cr的價層電子排布式為3d54s1(半充溢)，易錯寫為3d44s2。①全充溢：p6；d10；f14，②半充溢：p3；d5；f7，③全空：p0；d0；f0。如24Cr：[Ar]3d44s2……3d54s1(較穩(wěn)定)，29Cu：[Ar]3d94s2……3d104s1(較穩(wěn)定)。跟蹤訓(xùn)練1．下列電子排布式或外圍電子軌道表示式不能表示基態(tài)粒子的是(A)A．K1s22s22p63s23p63d1B．P1s22s22p63s23p3C．FD．Na＋解析：K的基態(tài)電子排布式為1s22s22p63s23p64s1，故A符合題意；P是15號元素，基態(tài)電子排布式為1s22s22p63s23p3，故B不符合題意；F為9號元素，基態(tài)電子排布式為1s22s22p5，表示基態(tài)F原子價層電子軌道表示式，故C不符合題意；Na是11號元素，Na＋最外層電子有8個，軌道表示式為，故D不符合題意。故選A。2．下列化學(xué)用語表示正確的是(C)A．基態(tài)O原子的電子排布式為[Ne]2s22p4B．基態(tài)Mg2＋的電子排布式為1s22s22p63s2C．激發(fā)態(tài)碳原子的軌道表示式可能為D．S2－的結(jié)構(gòu)示意圖為解析：基態(tài)O原子的電子排布式為[He]2s22p4，A項(xiàng)錯誤；基態(tài)Mg2＋的電子排布式為1s22s22p6，B項(xiàng)錯誤；激發(fā)態(tài)碳原子的軌道表示式可能為，C項(xiàng)正確；S2－的質(zhì)子數(shù)是16，D項(xiàng)錯誤。故選C。3．某基態(tài)原子的價層電子的軌道表示式為，下列說法正確的是(C)A．最外層有4個電子B．有2種能量不同的電子C．有8種運(yùn)動狀態(tài)不同的電子D．s電子的電子云輪廓圖是啞鈴形解析：由圖可知，最外層為L層，有6個電子，則該原子為氧原子，故A錯誤；相同能層、相同能級不同軌道的電子，能量相同；氧原子電子排布式為1s22s22p6，則有3種能量不同的電子，故B錯誤；在同一原子軌道中最多可以有兩個自旋方向不同的電子，自旋方向不同，運(yùn)動狀態(tài)也就不相同，即運(yùn)動狀態(tài)個數(shù)等于電子數(shù)，則有8種運(yùn)動狀態(tài)不同的電子，故C正確；s電子的電子云輪廓圖是球形，故D錯誤。故選C。4．下列電子排布式或軌道表示式書寫正確的是(D)A．O原子的軌道表示式：B．Ca原子的電子排布式：1s22s22p63s23p63d2C．Cr原子的電子排布式：1s22s22p63s23p63d44s2D．Br－的電子排布式：[Ar]3d104s24p6解析：依據(jù)洪特規(guī)則，O原子的軌道表示式為，故A錯誤；Ca是20號元素，Ca原子的電子排布式應(yīng)為1s22s22p63s23p64s2，故B錯誤；依據(jù)洪特規(guī)則，Cr原子的電子排布式應(yīng)為1s22s22p63s23p63d54s1，故C錯誤；Br是35號元素，Br－核外有36個電子，電子排布式為[Ar]3d104s24p6，故D正確。故選D。5．以下基態(tài)原子的價層電子排布式正確的是(D)A．Mn：1s22s22p63s23p63d54s2B．Zn：[Ar]3d104s2C．Cr：3d44s2D．Cu：3d104s1解析：1s22s22p63s23p63d54s2為基態(tài)Mn原子的電子排布式，基態(tài)Mn原子的價層電子排布式為3d54s2，A錯誤；[Ar]3d104s2為基態(tài)Zn原子的電子排布式，基態(tài)Zn原子的價層電子排布式為3d104s2，B錯誤；元素是24Cr，它們基態(tài)原子的價電子排布應(yīng)當(dāng)遵循洪特規(guī)則的特例，應(yīng)當(dāng)是3d54s1，C錯誤；原子軌道中電子處于全滿、全空、半滿時最穩(wěn)定，所以基態(tài)Cu原子的價電子排布為3d104s1，D正確。故選D。6．下列粒子中，基態(tài)價層電子排布式為3d5的是(B)A．Fe2＋ B．Fe3＋C．Cu2＋ D．Cu＋解析：Fe的電子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2，則Fe2＋價層電子排布式為3d6，F(xiàn)e3＋價層電子排布式為3d5，A項(xiàng)不符合題意，B項(xiàng)符合題意；Cu的電子排布式是1s22s22p63s23p63d104s1，則Cu2＋價層電子排布式為3d9，Cu＋價層電子排布式為3d10，C、D兩項(xiàng)均不符合題意。故選B。7．寫出下列原子或離子的①電子排布式、②價層電子的軌道表示式、③電子的空間運(yùn)動狀態(tài)、④未成對電子數(shù)。(1)N：①1s22s22p3，②，③5，④3。(2)Cl：①1s22s22p63s23p5(或[Ne]3s23p5)，②，③9，④1。(3)Fe2＋：①1s22s22p63s23p63d6(或[Ar]3d6)，②，③14，④4。(4)Cu：①1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)，②，③15，④1。(5)Se：①1s22s22p63s23p63d104s24p4(或[Ar]3d104s24p4)，②，③18，④2。(6)Br－：①1s22s22p63s23p63d104s24p6(或[Ar]3d104s24p6)，②，③18，④0。解析：(1)N是7號元素，其電子排布式為1s22s22p3，價電子排布式為2s22p3，價層電子的軌道表示式為；有5個軌道即電子的空間運(yùn)動狀態(tài)有5種；2p3上有3個單電子，則未成對電子數(shù)為3。(2)Cl是17號元素，其基態(tài)原子電子排布式為1s22s22p63s23p5(或[Ne]3s23p5)，價電子排布式為3s23p5，價層電子的軌道表示式為；有9個軌道即電子的空間運(yùn)動狀態(tài)有9種；3p5上有2對成對電子，有1個未成對電子。(3)Fe是26號元素，其基態(tài)原子電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，則Fe2＋的電子排布式為1s22s22p63s23p63d6(或[Ar]3d6)；Fe2＋的價層電子排布式為3d6，價層電子的軌道表示式為；有14個軌道即電子的空間運(yùn)動狀態(tài)有14種；3d6上有1對成對電子，有4個未成對電子。(4)Cu為29號元素，其基態(tài)原子電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)，價電子排布式為3d104s1，價層電子的軌道表示式為；有15個軌道即電子的空間運(yùn)動狀態(tài)有15種；4s1上有1個未成對電子。(5)Se為34號元素，其基態(tài)原子電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p4(或[Ar]3d104s24p4)，價電子排布式為4s24p4，價層電子的軌道表示式為；有18個軌道即電子的空間運(yùn)動狀態(tài)有18種；4p4上1對成對電子，有2個未成對電子。(6)Br為35號元素，其基態(tài)原子電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p5(或[Ar]3d104s24p5)，則Br－電子排布式1s22s22p63s23p63d104s24p6(或[Ar]3d104s24p6)，價電子排布式為4s24p6，價層電子的軌道表示式為；有18個軌道即電子的空間運(yùn)動狀態(tài)有18種；4p6上都是成對電子，有0個未成對電子。8．回答下列問題：(1)Sc的價層電子排布式為3d14s2。(2)V的價層電子的軌道表示式為。(3)基態(tài)銅原子的核外電子排布式(簡寫)為[Ar]3d104s1。(4)基態(tài)Ga原子的核外電子排布式(簡寫)為[Ar]3d104s24p1。(5)第四周期核外電子排布未成對電子數(shù)和周期數(shù)相同的基態(tài)原子的核外電子排布式(簡寫)為[Ar]3d64s2。解析：(1)已知Sc是21號元素，依據(jù)能級構(gòu)造原理可知，Sc的核外電子排布式為1s22s2sp63s23p63d14s2，故Sc的價層電子排布式為3d14s2。(2)已知V是23號元素，依據(jù)能級構(gòu)造原理可知，V的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d34s2，故V的價層電子排布式為3d34s2，則V的價層電子的軌道表示式為。(3)已知Cu是29號元素，依據(jù)能級構(gòu)造原理可知，Cu的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1，基態(tài)銅原子的核外電子排布式(簡寫)為[Ar]3d104s1。(4)已知Ga是31號元素，依據(jù)能級構(gòu)造原理可知，Ga的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p1，基態(tài)Ga原子的核外電子排布式(簡寫)為[Ar]3d104s24p1。(5)第四周期核外電子排布未成對電子數(shù)和周期數(shù)相同即核外電子排布未成對電子數(shù)為4，該元素為Fe，則其基態(tài)原子的核外電子排布式(簡寫)為[Ar]3d64s2。9．化學(xué)的符號表征是化學(xué)溝通與傳承的基礎(chǔ)。關(guān)于C、N、O、Cl等元素有關(guān)的問題，完成下列填空。(1)可以正確描述碳原子結(jié)構(gòu)的是_AB__。A．原子結(jié)構(gòu)示意圖：B．原子核外能量最高的電子云圖像：C．碳－12原子：eq\o\al(6,12)CD．原子的軌道表示式：(2)下列有關(guān)微粒的描述正確的是_D__。A．羥基的電子式：eq\o\al(·,·)eq\o(O,\s\up6(··),\s\do4(··))eq\o\al(·,·)HB．乙炔的分子式：CH≡CHC．CH4的球棍模型：D．乙烯的結(jié)構(gòu)簡式：CH2=CH2(3)寫出N、Cl元素的氣態(tài)氫化物常溫下相互反應(yīng)的化學(xué)方程式NH3＋HCl=NH4Cl，其生成物的電子式為。(4)Cl元素基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p63s23p5，其最高能級是3p。(5)在第四周期元素中，基態(tài)原子的未成對電子數(shù)最多的是Cr(填元素符號)，其價電子軌道表示式為。解析：(1)C原子是6號元素，電子結(jié)構(gòu)示意圖為，A正確；原子核外能量最高的電子為2p軌道電子，p軌道上排布了2個電子，電子云呈啞鈴型，其電子云圖形為，B正確；碳－12原子的質(zhì)子數(shù)為6，質(zhì)量數(shù)為12，該原子的正確表示為eq\o\al(12,6)C，C錯誤；2p軌道上的兩個電子應(yīng)當(dāng)優(yōu)先占據(jù)2個軌道，碳原子正確的軌道表示式為，D錯誤。故選AB。(2)羥基中氧原子上有一個未成對電子，故其電子式為·eq\o(O,\s\up6(··),\s\do4(··))eq\o\al(·,·)H，A錯誤；乙炔的分子式為C2H2，B錯誤；CH4的比例模型為，C錯誤；乙烯的結(jié)構(gòu)簡式為CH2=CH2，D正確。故選D。(3)N、Cl元素的氣態(tài)氫化物分別為NH3和HCl，常溫下相互反應(yīng)的化學(xué)方程式為NH3＋HCl=NH4Cl；NH4Cl為離子化合物，其電子式為。(4)Cl元素是17號元素，其基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p63s23p5，其最高能級是3p。(5)在第四周期元素中，基態(tài)原子的未成對電子數(shù)最多的原子的外圍電子排布式為3d54s1，該元素是Cr，其價電子軌道表示式為。10．電子排布式和軌道表示式的書寫。(1)基態(tài)Ti原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d24s2(或[Ar]3d24s2)。(2)Fe成為陽離子時首先失去4s軌道電子，Sm的價層電子排布式4f66s2，Sm3＋價層電子排布式為4f5。(3)基態(tài)Fe原子價層電子的軌道表示式為。(4)基態(tài)Fe原子的價層電子排布式為3d64s2。解析：(1)Ti為22號元素，其基態(tài)Ti原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d24s2(或[Ar]3d24s2)。(2)Fe成為陽離子時首先失去最外層上的電子即4s軌道電子，Sm的價層電子排布式為4f66s2，先失去6s上2個電子，再失去4f上1個電子，則Sm3＋價層電子排布式為4f5；故答案為4s；4f5。(3)基態(tài)Fe原子價層電子排布式為3d64s2，價層電子的軌道表示式為。(4)Fe為26號元素，則基態(tài)Fe原子價層電子排布式為3d64s2。二、基態(tài)原子中未成對電子(單電子)的推斷方法1．未成對電子的定義一個原子軌道中只有1個電子時，該電子即為未成對電子。一個原子軌道中有2個自旋狀態(tài)相反的電子，這2個電子稱為成對電子。2．1～36號元素中，原子核外未成對電子數(shù)與價層電子排布之間的關(guān)系(1)有1個未成對電子：ns1、ns2np1、ns2np5、3d14s2、3d104s1。(2)有2個未成對電子：ns2np2、ns2np4、3d24s2、3d84s2。(3)有3個未成對電子：ns2np3、3d34s2、3d74s2。(4)有4個未成對電子：3d64s2。(5)有5個未成對電子：3d54s2。(6)有6個未成對電子：3d54s1。跟蹤訓(xùn)練1．在短周期元素中，元素的基態(tài)原子核外未成對電子數(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)是未成對電子數(shù)2倍的元素有b種，則ab的值為(B)A．1 B．2C．3 D．4解析：在短周期元素中，找尋基態(tài)原子核外未成對電子數(shù)等于能層序數(shù)的元素可按周期序數(shù)進(jìn)行，第一周期中有H，其次周期中原子核外未成對電子數(shù)為2的元素有C和O，第三周期中原子核外未成對電子數(shù)為3的元素有P，符合條件的元素共有4種，即a＝4。符合基態(tài)原子最外層電子數(shù)是未成對電子數(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He、Be或Mg，但這三種元素?zé)o未成對電子，不符合題意；若最外層電子數(shù)為4，則是C、Si，符合題意；若最外層電子數(shù)為6，則是O、S，最外層有2個未成對電子，最外層電子數(shù)是未成對電子數(shù)的3倍，不符合題意；若最外層電子數(shù)為8，則是Ne、Ar，但這兩種元素均無未成對電子，不符合題意，則符合題意的元素共有2種，即b＝2。綜上可知，eq\f(a,b)的值為2。2．已知X、Y和Z三種元素的原子序數(shù)之和等于42。X元素原子的4p軌道上有3個未成對電子，Y元素原子的最外層2p軌道上有2個未成對電子。X與Y可形成化合物X2Y3，Z元素可形成負(fù)一價離子。下列說法正確的是(B)A．X元素基態(tài)原子的電子排布式為[Ar]4s24p3B．X元素是第四周期第ⅤA族元素C．Y元素原子的軌道表示式為D．Z元素的單質(zhì)Z2在氧氣中不能燃燒解析：X元素原子的4p軌道上有3個未成對電子，X元素原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3，處于第四周期第ⅤA族，故X為As元素；Y元素原子的最外層2p軌道上有2個未成對電子，Y的2p軌道上有2個電子或4個電子，所以Y為碳元素或氧元素，X跟Y可形成化合物X2Y3，故Y為氧元素；X、Y和Z三種元素的原子序數(shù)之和等于42，則Z的質(zhì)子數(shù)為42－8－33＝1，則Z為氫元素，氫原子可以形成負(fù)一價離子，符合題意。X為As，