原子核外电子排布原理.docx

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1、如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流原子核外电子排布原理【精品文档】第 21 页原子核外电子排布原理1.能层、能级与原子轨道(1)能层(n)在多电子原子中，核外电子的能量是不同的，按照电子的能量差异将其分成不同能层。通常用K、L、M、N表示，能量依次升高。(2)能级同一能层里电子的能量也可能不同，又将其分成不同的能级，通常用s、p、d、f等表示，同一能层里，各能级的能量按s、p、d、f的顺序依次升高，即：E(s)E(p)E(d)E(f)。(3)原子轨道电子云轮廓图给出了电子在核外经常出现的区域。这种电子云轮廓图称为原子轨道。原子轨道轨道形状轨道个数s球形1p哑铃形3特别提醒第一能层(K)，

2、只有s能级；第二能层(L)，有s、p两种能级，p能级上有三个原子轨道px、py、pz，它们具有相同的能量；第三能层(M)，有s、p、d三种能级。2.基态原子的核外电子排布(1)能量最低原理：即电子尽可能地先占有能量低的轨道，然后进入能量高的轨道，使整个原子的能量处于最低状态。如图为构造原理示意图，即基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序图：注意所有电子排布规则都需要满足能量最低原理。(2)泡利原理每个原子轨道里最多只能容纳2个电子，且自旋状态相反。如2s轨道上的电子排布为，不能表示为。(3)洪特规则当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，且自旋状态相同。如2

3、p3的电子排布为，不能表示为或。洪特规则特例：当能量相同的原子轨道在全满(p6、d10、f14)、半满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)状态时，体系的能量最低，如：24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1或Ar3d54s1。3.基态、激发态及光谱示意图(1)p能级的能量一定比s能级的能量高()(2)同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多()(3)2p和3p轨道形状均为哑铃形，能量也相等()(4)2px、2py、2pz的能量相等()(5)铁元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s23d6()(6)Cr的基态原子的简化电子排布式为A

4、r3d44s2()(7)基态原子电子能量的高低顺序为E(1s)E(2s)E(2px)E(2py)E(2pz)()(8)电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了能量最低原则()(9)磷元素基态原子的电子排布图为写出下列原子或离子的电子排布式、价电子排布图、电子占的原子轨道数、未成对电子数。(1)N：_。(2)Cl：_ _。(3)Fe2：_。(4)Cu：_。(5)Se：_。(6)Br：_。答案(1)1s22s22p3 53(2)1s22s22p63s23p5(或Ne3s23p5) 91(3)1s22s22p63s23p63d6(或Ar3d6) 144(4)1s22s22p63s

5、23p63d104s1(或Ar3d104s1)151(5)1s22s22p63s23p63d104s24p4(或Ar3d104s24p4) 182(6)1s22s22p63s23p63d104s24p6(或Ar3d104s24p6)180核外电子排布常见错误(1)在写基态原子的电子排布图时，常出现以下错误： (违反能量最低原理)(违反泡利原理)(违反洪特规则)(违反洪特规则)(2)当出现d轨道时，虽然电子按ns、(n1)d、np的顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把(n1)d放在ns前，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2，而失电子时，却先失4s轨道上的电子，如Fe3：1s22s

6、22p63s23p63d5。(3)注意比较原子核外电子排布式、简化电子排布式、价电子排布式的区别与联系。如Cu的电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1；简化电子排布式：Ar3d104s1；价电子排布式：3d104s1。1.第三代半导体材料的优异性能和对新兴产业的巨大推动作用，使得发达国家都把发展第三代半导体材料及其相关器件等列为半导体重要新兴技术领域，投入巨资支持发展。第三代半导体材料有氮化镓、碳化硅等。请回答下列问题：(1)硅原子占据电子的能级符号有_，其中占据电子的能量最高的能级符号为_，该能层已经容纳了_个电子。(2)N原子中，有电子占据的最高能层符号为_，该能层已经容

7、纳的电子数为_个。(3)镓为元素周期表中第31号元素，位于元素周期表第四周期。镓原子具有_个能层，每个能层已经容纳的电子数之比为_。答案(1)1s、2s、2p、3s、3p3p2(2)L5(3)428183解析(1)硅位于元素周期表第三周期，有3个能层，分别为K、L、M，每个能层的能级数分别为1、2、2，其能级符号为1s、2s、2p、3s、3p，其中占据电子的最高能级为3p，s能级最多容纳2个电子，p能级最多容纳6个电子，故3p能级容纳的电子数为1422622。(2)N原子位于元素周期表第二周期，共2个能层，符号分别为K、L，L为最高能层，该能层包括2s能级的2个电子和2p能级的3个电子，共5个

8、电子。(3)通过比较，可以得出规律，能层数与元素原子所在的周期数相等，故Ga有4个能层，每层的电子数为2、8、18、3。2.(1)A元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子，其元素符号为_；其价电子排布图为_。(2)B元素的负一价离子和C元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同，B的元素符号为_，C离子的结构示意图为_。(3)D元素的正三价离子的3d能级为半充满，D的元素符号为_，其基态原子的电子排布式为_，其原子的结构示意图为_。(4)E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子且只有一个未成对电子，E的元素符号为_，其基态原子的电子排布式为_。(5)F元素的原子最外层电子排布式

9、为nsnnpn2，则n_；原子中能量最高的是_电子，核外电子排布图为_。答案(1)N (2)Cl(3)Fe1s22s22p63s23p63d64s2(或Ar3d64s2)(4)Cu1s22s22p63s23p63d104s1(或Ar3d104s1)(5)22p考点二原子结构与周期表、元素性质的关系1.原子结构与周期表的关系(1)原子结构与周期表的关系(完成下列表格)周期能层数每周期第一个元素每周期最后一个元素原子序数基态原子的简化电子排布式原子序数基态原子的电子排布式二23He2s1101s22s22p6三311Ne3s1181s22s22p63s23p6四419Ar4s1361s22s22p

10、63s23p63d104s24p6五537Kr5s1541s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6六655Xe6s1861s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s26p6(2)每族元素的价层电子排布特点主族主族AAAA排布特点ns1ns2ns2np1ns2np2主族AAA排布特点ns2np3ns2np4ns2np50族：He：1s2；其他ns2np6。过渡元素(副族和第族)：(n1)d110ns12。(3)元素周期表的分区与价层电子排布的关系周期表的分区各区价层电子排布特点分区价层电子排布s区ns12p区ns2np16

11、(除He外)d区(n1)d19ns12(除钯外)ds区(n1)d10ns12f区(n2)f014(n1)d02ns22.原子半径(1)影响因素(2)变化规律元素周期表中的同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐减小；同主族元素从上到下，原子半径逐渐增大。3.电离能(1)第一电离能：气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量，符号：I1，单位：kJmol1。(2)规律同周期：第一种元素的第一电离能最小，最后一种元素的第一电离能最大，总体呈现从左至右逐渐增大的变化趋势。同族元素：从上至下第一电离能逐渐减小。同种原子：逐级电离能越来越大(即I1I2I3)。4.电负性(1)含义：元

12、素的原子在化合物中吸引键合电子能力的标度。元素的电负性越大，表示其原子在化合物中吸引键合电子的能力越强。(2)标准：以最活泼的非金属氟的电负性为4.0作为相对标准，计算得出其他元素的电负性(稀有气体未计)。(3)变化规律金属元素的电负性一般小于1.8，非金属元素的电负性一般大于1.8，而位于非金属三角区边界的“类金属”(如锗、锑等)的电负性则在1.8左右。在元素周期表中，同周期从左至右，元素的电负性逐渐增大，同主族从上至下，元素的电负性逐渐减小。5.对角线规则在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素的有些性质是相似的，如。(1)钠元素的第一、第二电离能分别小于镁元素的第一、第二电离能()

13、(2)第二周期主族元素的原子半径随核电荷数的增大依次减小()(3)C、N、O、F四种元素第一电离能从大到小的顺序是NOFC()(4)正三价阳离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5的元素在周期表中位于族()(5)价电子排布式为4s24p3的元素位于第四周期A族，是p区元素()(6)元素的电负性越大，非金属性越强，第一电离能也越大()(1)第三周期所有元素的第一电离能(I1)大小顺序为_(用元素符号表示)。(2)Na的逐级电离能中有_次突跃。分别是哪级电离能发生突跃？_、_。(3)F、Cl、Br、I的第一电离能由大到小的顺序为_，电负性由大到小的顺序为_。答案(1)NaAlMgSi

14、SPClAr(2)2I2I1I10I9(3)FClBrIFClBrI1.(2018安徽省淮南模拟)表1是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别代表一种化学元素。试回答下列问题：表1(1)元素p为26号元素，请写出其基态原子电子排布式：_。(2)h的单质在空气中燃烧发出耀眼的白光，请用原子结构的知识解释发光的原因：_。(3)o、p两元素的部分电离能数据如表2：元素电离能/kJmol1opI1717759I21 5091 561I33 2482 957表2比较两元素的I2、I3可知，气态o2再失去一个电子比气态p2再失去一个电子难。对此，你的解释是_。(4)第三周期8种元素单质熔点高低的顺序如图1

15、所示，其中电负性最大的是_(填图1中的序号)。(5)表1中所列的某主族元素的电离能情况如图2所示，则该元素是_(填元素符号)。答案(1)1s22s22p63s23p63d64s2(或Ar3d64s2)(2)电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以光(子)的形式释放能量(3)Mn2的3d轨道电子排布为半充满状态，比较稳定(4)2(5)Al解析(2)h为Mg元素，Mg单质在空气中燃烧发出耀眼的白光，电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时以光(子)的形式释放能量。(3)o元素为Mn，其基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，Mn2的基态电子排布式为1s22s22p6

16、3s23p63d5，其3d能级为半充满状态，相对比较稳定，当其失去第3个电子时比较困难，而Fe2的基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d6，其3d能级再失去一个电子即为半充满状态，故其失去第3个电子比较容易。(4)第三周期8种元素分别为钠、镁、铝、硅、磷、硫、氯、氩，其单质中钠、镁、铝形成金属晶体，熔点依次升高；硅形成原子晶体；磷、硫、氯、氩形成分子晶体，且常温下磷、硫为固体，氯气、氩为气体，8种元素熔点最低的为氩，其次为氯，其中电负性最大的为氯。(5)由图可知，该元素的电离能I4 远大于I3，故为第A族元素，应为Al。2.根据信息回答下列问题：不同元素的原子在分子内吸引电子的能力

17、大小可用数值表示，该数值称为电负性。一般认为：如果两个成键原子间的电负性差值大于1.7，原子之间通常形成离子键；如果两个成键原子间的电负性差值小于1.7，通常形成共价键。下表是某些元素的电负性值：元素符号LiBeBCOFNaAlSiPSCl电负性值1.01.52.02.53.54.00.91.51.82.12.53.0(1)根据对角线规则，Be、Al元素最高价氧化物对应水化物的性质相似，它们都具有_性，其中Be(OH)2显示这种性质的离子方程式是_、_。(2)通过分析电负性值的变化规律，确定Mg元素的电负性值的最小范围_。(3)请归纳元素的电负性和金属性、非金属性的关系是_。(4)推测AlF3

18、、AlCl3、AlBr3是离子化合物还是共价化合物：AlF3_，AlCl3_，AlBr3_。答案(1)两Be(OH)22H=Be22H2OBe(OH)22OH=BeO2H2O(2)0.91.5(3)非金属性越强，电负性越大；金属性越强，电负性越小(4)离子化合物共价化合物共价化合物3.(2018南阳一中模拟)明代宋应星所著天工开物中已经记载了我国古代用炉甘石(主要成分为ZnCO3)和煤冶锌工艺，锌的主要用途是制造锌合金和作为其他金属的保护层。回答下列问题：(1)Zn基态原子核外电子排布式为_。(2)硫酸锌溶于氨水形成Zn(NH3)4SO4溶液。与SO互为等电子体的阴离子化学式为_(写出一种)。

19、氨的热稳定性强于膦(PH3)，原因是_。(3)黄铜是由铜和锌所组成的合金，元素铜与锌的第一电离能分别为ICu746 kJmol1，IZn906 kJmol1，ICuCZn解析(1)Zn是30号元素。位于元素周期表第四周期B族，故其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2(或Ar3d104s2)。(2)SO为5原子32个价电子微粒，故与其互为等电子体的阴离子有PO、ClO等。氮元素的非金属性强于磷元素，故氨的热稳定性比膦强。(3)Cu与Zn的第一电离能分别为ICu746 kJmol1，IZn906 kJmol1，ICuCZn。1.电子排布式和电子排布图(1)2018全

20、国卷，35(1)节选基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为_。(2)2018全国卷，35(1)Zn原子核外电子排布式为_。(3)2017全国卷，35(1)节选Co基态原子核外电子排布式为_。(4)2016全国卷，37(1)节选基态Ge原子的核外电子排布式为Ar_。(5)2016全国卷，37(1)节选镍元素基态原子的电子排布式为_。(6)2016全国卷，37(1)写出基态As原子的核外电子排布式_。答案(1) (2)Ar3d104s2(3)1s22s22p63s23p63d74s2(或Ar3d74s2)(4)3d104s24p2(5)1s22s22p63s23p63d84s2(或Ar3

21、d84s2)(6)1s22s22p63s23p63d104s24p3(或Ar3d104s24p3)2.核外未成对电子数(1)2017全国卷，35(1)节选元素Mn与O中，基态原子核外未成对电子数较多的是_。(2)2016全国卷，37(1)节选基态Ge原子有_个未成对电子。(3)2016全国卷，37(1)节选镍元素基态原子的3d能级上的未成对电子数为_。答案(1)Mn(2)2(3)23.电子云和电子运动状态(1)2018全国卷，35(1)节选基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为_形。(2)2017全国卷，35(2)节选基态K原子中，核外电子占据的最高能层的符号是_，占据该能层电子的电子云轮

22、廓图形状为_。(3)2015全国卷，37(1)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用_形象化描述。在基态14C原子中，核外存在_对自旋相反的电子。答案(1)哑铃(纺锤)(2)N球形(3)电子云24.电离能(1)2018全国卷，35(2)黄铜是人类最早使用的合金之一，主要由Zn和Cu组成。第一电离能I1(Zn)_I1(Cu)(填“大于”或“小于”)。原因是_。(2)2017全国卷，35(1)节选元素Mn与O中，第一电离能较大的是_。(3)2016全国卷，37(3)节选元素铜与镍的第二电离能分别为ICu1 958 kJmol1、INi1 753 kJmol1，ICuINi的原因

23、是_。(4)2016全国卷，37(2)节选根据元素周期律，第一电离能Ga_As(填“大于”或“小于”)。答案(1)大于Zn核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子(2)O(3)铜失去的是全充满的3d10电子，镍失去的是4s1电子(4)小于5.电负性(1)2016全国卷，37(4)光催化还原CO2制备CH4反应中，带状纳米Zn2GeO4是该反应的良好催化剂。Zn、Ge、O电负性由大至小的顺序是_。(2)2015全国卷，37(1)改编O、Na、P、Cl四种元素中电负性最大的是_(填元素符号)。答案(1)OGeZn(2)O6.原子半径或离子半径(1)2018全国卷，35(2)Li与H具有相同的电子构型

24、，r(Li)小于r(H)，原因是_。(2)2016全国卷，37(2)节选根据元素周期律，原子半径Ga_As。(填“大于”或“小于”)答案(1)Li核电荷数较大(2)大于1.碳、硅、铁、铜、铝、钛是重要的材料元素。请回答下列有关问题：(1)上述元素中属于主族元素的是_(填写元素符号，下同)，在元素周期表d区的元素是_。(2)原子核外电子含有四个能层的元素是_，基态原子的原子轨道中未成对电子数最多的是_。(3)基态钛原子外围电子的电子排布图为_。(4)基态铜原子的外围电子排布式为3d104s1，由此可判断铜在元素周期表中位于第_周期_族。答案(1)C、Si、AlTi、Fe(2)Ti、Fe、CuFe

25、(3) (4)四B解析(1)C、Si是第A族元素，Al是第A族元素；Cu、Ti属于副族，Fe是第族元素。C、Si、Al为p区，Ti、Fe为d区，Cu为ds区。(2)第四周期的Ti、Fe、Cu均有四个能层；基态Fe原子的外围电子排布式为3d64s2，d轨道中含有4个未成对电子。(3)钛位于第四周期B族，外围电子排布式为3d24s2。(4)由外围电子排布中的4s可推知Cu为第四周期，由外围电子排布式中的电子为11个可知Cu在元素周期表中第11列，位于第B族。2.(2018宁夏期中)A、B、C、D、E、F代表6种元素。请填空：(1)A元素基态原子的最外层有2个未成对电子，次外层有2个电子，其元素符号

26、为_。(2)B元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子，该原子的电子排布图为_。(3)C元素的原子最外层电子排布式为nsnnpn2，则该原子中能量最高的是_电子。(4)D元素的正三价离子的3d能级为半充满，该基态原子的价电子排布式为_。(5)E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子，该基态原子的电子排布式为_。答案(1)C或O(2) (3)2p(4)3d64s2(5)1s22s22p63s23p63d104s1或Ar3d104s13.开发新型储氢材料是氢能源利用的重要研究方向之一。请回答以下问题：(1)Ti(BH4)3是一种储氢材料，可由TiCl4和LiB

27、H4反应制得。基态Ti3的电子排布式为_；LiBH4中Li、B、H元素的电负性由大到小的排列顺序为_。(2)氨硼烷(NH3BH3)是优良的储氢材料，少量氨硼烷可以由硼烷(B2H6)和NH3合成。B、C、N、O的第一电离能由大到小的顺序为_。氨硼烷在高温下释放氢后生成的立方氮化硼晶体，具有类似金刚石的结构，硬度略小于金刚石。则立方氮化硼晶体可用作_(填字母)。a.切削工具 b.钻探钻头c.导电材料 d.耐磨材料(3)一种有储氢功能的铜合金晶体具有面心立方最密堆积结构，该晶体储氢后的化学式为Cu3AuH8。铜与其他许多金属及其化合物都可以发生焰色反应，其原因是_。(4)金属氢化物也是具有良好发展前

28、景的储氢材料。某储氢材料是短周期金属元素R的氢化物。R的部分电离能数据如表所示：I1/kJmol1I2/ kJmol1I3/ kJmol1I4/ kJmol1I5/ kJmol17381 4517 73310 54013 630该金属元素是_(填元素符号)。答案(1)Ar3d1HBLi(2)NOCBabd(3)激发态的电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以一定波长的光的形式释放能量(4)Mg4.(2019天津部分学校调研)钾的化合物广泛存在于自然界中。回答下列问题：(1)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用_形象化描述。(2)钾的焰色反应为_色，发生焰色反应的原因

29、是_。(3)叠氮化钾(KN3)晶体中，含有的共价键类型有_，N的空间构型为_。(4)CO能与金属K和Mn形成配合物KMn(CO)5，Mn元素基态原子的价电子排布式为_。答案(1)电子云(2)紫电子由较高能级跃迁到较低能级时，以光的形式释放能量(3)键和键直线形(4)3d54s2解析(1)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用电子云形象化描述。(2)钾的焰色反应为紫色。发生焰色反应，是由于电子从较高能级跃迁到较低能级时释放能量，释放的能量以光的形式呈现。(3)根据氮原子的结构，叠氮化钾晶体中含有的共价键类型有键和键。N的空间构型为直线形。(4)Mn元素基态原子核外有25个电子

30、，电子排布式为Ar3d54s2，故其价电子排布式为3d54s2。5.(2018湖北部分重点中学联考)硫和钙的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。回答下列问题：(1)钙元素的焰色反应呈砖红色，其中红色对应的辐射波长为_ nm(填字母)。A.435B.500C.580D.605E.700(2)元素S和Ca中，第一电离能较大的是_(填元素符号)，其基态原子价电子排布式为_，其基态原子中电子的空间运动状态有_种。(3)硫的最高价氧化物对应的水化物H2SO4能与肼反应生成N2H6SO4，N2H6SO4晶体类型与硫酸铵相同，则N2H6SO4晶体内不存在_(填字母)。A.离子键 B.共价键C.

31、配位键 D.范德华力(4)基态Ca原子中，核外电子占据最高能层的符号是_，该能层为次外层时最多可以容纳的电子数为_。钙元素和锰元素属于同一周期，且核外最外层电子排布相同，但金属钙的熔点、沸点等都比金属锰的低，原因是_。答案(1)E(2)S3s23p416(3)D(4)N18Ca原子半径较大且价电子数较少，金属键较弱解析(1)钙元素的焰色反应呈砖红色，其中红色对应的辐射波长为700 nm，故选E。(2)S原子吸引电子的能力大于Ca原子，第一电离能较大的是S，S是16号元素，基态原子价电子排布式为3s23p4。(3)N2H6SO4和(NH4)2SO4都是离子晶体，N2H和SO之间存在离子键，N2H

32、中N和H之间形成6个共价键(其中2个为配位键)，N和N之间形成共价键，SO中S和O之间形成共价键，N2H6SO4晶体中不存在范德华力，故选D。(4)基态Ca原子含有4个电子层，核外电子占据最高能层的符号是N，该能层为次外层时容纳的电子数不超过18个。Ca原子半径较大且价电子数较少，导致钙中金属键较弱，使得金属钙的熔点、沸点等都比金属锰的低。6.(2018长沙统一模拟考试)Mn、Fe均为第四周期过渡元素，两元素的部分电离能数据列于表中：元素MnFe电离能/kJmol1I1717759I21 5091 561I33 2482 957回答下列问题：(1)Mn元素价电子层的电子排布式为_，比较两元素的I2、I3可知，气态Mn2再失去一个电子比气态Fe2再失去一个电子难。对此，你的解释是_。(2)Fe原子或离子外围有较多能量相近的空轨道而能与一些分子或离子形成配合物。与Fe原子或离子形成配合物的分子或离子应具备的结构特征是_。六氰合亚铁离子Fe(CN)中的配体CN中C原子的杂化轨道类型是_，写出一种与CN互为等电子体的单质分子的路易斯结构式：_。(3)三氯化铁常温下为固体，熔点282