高考复习第五章第19讲原子结构核外电子排布原理.pdf

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1、第五章物质结构与性质元素周期律第19讲原子结构核外电子排布原理【复习目标】1.了解元素、核素和同位素的含义。2.了解原子的构成，了解原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数以及它们之间的关系。3.了解原子核外电子的运动状态、能级分布和排布原理，能正确书写1 36号元素原子核外电子、价电子的排布式和轨道表示式。4.了解电子在原子轨道之间的跃迁及其简单应用。考 点 一 原 子 结 构 核 素 同 位 素归纳整合夯实必备知识1.原子构成(1)构成微粒及作用原子核核外电子一中子兰鹿子黎共FL决定核素种类-质子一核电荷数一决定元素种类-最外层电子数-各层电子数决定主族元素的一化学性质(2)微粒间的

2、数量关系I仅阳离子的核外电子数=质子数一所带电荷数。阴离子的核外电子数=质壬数+所带电荷数。(3)微粒符号周围数字代表的信息质量数质子数元素化合价离子所带电荷数原子个数2.元素 核 素、同位素（1）元 素、核 素、同位素的概念及关系 同位素 天然存在同一元素的各核素所占原子百分数一般不变。同 位 素 的“六 同”与“三不 同”质子数相同核电荷数相同5核外电子数相同同一元素位置相同化学性质相同4中子数不同示 质量数不同里 卜 物 理 性 质 不 同（3）常见的重要核素及其应用核素2加C汨汨1Q用途核燃料用于考古断代制氢弹示踪原子r易 错 辨 析 1.中 子 数 为10的氧原子：10（）2.核聚变

3、如彳H+怕 一 犯e+徐，因为有新微粒生成，所以该变化是化学变化（）3./C 1与召C1得电子能力几乎相同（）4.一种元素只有一种核素，有多少种核素就有多少种原子（）5.所有的原子中都含有质子和中子，任何离子都有电子（）6.质量数就是元素的相对原子质量（）7.质子数相同的微粒不一定属于同一种元素（）答案 LX 2.X 3.V 4.X 5.X 6.X 7.V专项突破提升关键能力一、微粒中粒子数的计算1.(1)1 mol H2I8O 与 1 mol D2O 中子数之比为。(2)已知阴离子R2-的原子核内有个中子，R 原子的质量数为?，则 m g R 原子完全转化为R2一 时，含有电子的物质的量是.

4、zv(mn+2)答 案(1)1：1 二一 mol解 析(2)质量数=质子数+中子数，则R 的质子数为(相一)，故 R?一 的 核外电子数为(加一T/JQ 7 1)7 1)+2),wg R 原子的物质的量为.。m o l,所以wg R?-含有电子的物质的量为正mol义w(mn+2)(n?+2)=m molo二、元素、核素、同位素的概念辨析2.现有下列9 种微粒：|H、汨、整 C、7C、神 N、能 Fe2+、黏 产、4。2、号 O3。按要求完成以下各题：|H、他 分 别 是 氢 元 素 的 一 种,它们互称为。(2)互 为 同 素 异 形 体 的 微 粒 是。(3四Fe2+的中子数为,核外电子数为

5、。(4)上述9 种微粒中有 种核素，含有 种元素。答 案(1)核 素 同 位 素(2)呼 Ch、4。3(3)30 24(4)5 5解 析(1)H、iH 分别是氢元素的一种核素；|H、#H是质子数相同而中子数不同的氢元素的不同原子，它们互称为同位素。(2)吸。2和为。3是同种元素组成的不同单质，为氟元素的同素异形体。(3)的 Fe2+的中子数为5 6-2 6=3 0,核外电子数为262=24。(4)9种微粒中有5 种核素：|H、彳 H、依、依、号 N,有 5 种元素：H、C、N、Fe、0。三、I Oe，18e-微粒判断3.已知A、B、C、D 是中学化学中常见的四种不同微粒。它们之间存在如图转化关

6、系。H+n h -r c i(1)如果A、B、C、D 均 是 10电子的微粒，请写出：A 的化学式：；D 的化学式：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(2)如果A 和 C 是 18电子的微粒，B 和 D 是 10电子的微粒，请写出A 与 B 在溶液中反应的离子方程式：o答 案(l)N Hj(或 HF)H2O (2)H2 S+O H-=HS-+H2 O(或 H 2 S+2 0 H-=S 2-+2 H2。)解 析(1)1 0 电子微粒A、B反应得到两种1 0 电子微粒，应是N H

7、：+OH-T=NH 3 t +H2 OH F+OH-=F_+H2O,可推知 A 为 N H【B 为 O H，C 为 N H3,D 为 H2。或 A 为 HF,B 为 O H,C 为 F,D 为 H2O,(2)如果A、C均是1 8电子的粒子，B、D是 1 0 电子粒子，结合转化关系，可推知A为H2 S,B为O H C为 HS-或 S2-,D为 H2O,A与 B在溶液中反应的离子方程式：H2S+O H-=HS-+H 2 O 或 H2 S+2 O H_=S2 _+2 H2 O(方法点拨1 .求一定质量的某物质中粒子数的答题模板物质的质量+摩尔质量侏自质量数),物质的量 x一个分子或离子中含某粒子个数

8、,指定粒子的物质的量分 粒 子 数。2 .寻 找“1 0 电子”微粒和“1 8电子”微粒的方法“1 0 电子”微粒子电82)出发点-(Ar)K+-*C a2+C H：,(9电子微粒x 2)粒微CH3CH,.H2NNH2,HOOH、FF、FCH,、CH3OH考点二 构造原理核外电子排布表示方法归纳整合夯实必备知识1 .能 层、能级与原子轨道(1)能层5)核外电子按能量不同分成能层。通常用K、L、M、N表示，能量依次增大。能级同一能层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 表示。(3)电子云与原子轨道核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云。量子力学

9、把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道。因此，常用电子云轮廓图的形状和取向来表示原子轨道的形状和取向。原子轨道轨道形状轨道个数能量关系S球形1同一能层各能级能量顺序：E(HS)E(冲)E(/?d)E(nf)形状相同的原子轨道能量的高低：E(ls)E(2s)(3s)fM)、半满(p3、d f7)和全空(p、d、f)状态时，体系的能量最低，如 基 态 24C r 原子的核外电子排布式为I s22s22P63s23P63d54sI,而不是I s22s22P63s23P63d44s2。(2)填充顺序构造原理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:3.基态原子核外电

10、子排布的表示方法表示方法以硫原子为例电子排布式Is 2 2 s 2 2 P 6 3s 2 3 P 4简化电子排布式 N e l3s 2 3一轨道表示式(或电子排布图)I s 2 s 2 p人Y八 一 一 Y3s 3pH|Z|t ”价层电子排布式3s 2 3P 44.电子的跃迁与原子光谱(1)电子的跃迁吸收光谱u组吸收能量释放能量型*发射光谱q _cgSSj)(2)不同元素原子的电子发生跃迁时会幽或建放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素原子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。r易错辨析1.2 P和3 P轨道形状均为哑铃形，能量也相等()2.基态原子电子能量的高低顺序为E(ls)V E(2 s)V

11、 E(2 pr)口口回A.B.CD.答 案 D C7.电子排布式和电子排布图的书写。(1)2020全国卷H,35(1)基态T i原 子 的 核 外 电 子 排 布 式 为。(2)2019全国卷H,35(2)Fe成为阳离子时首先失去 轨道电子，Sm 的价层电子排布式4F6s2,Sn?+价 层 电 子 排 布 式 为。2019全 国 卷 I,35(1)下列状态的镁中，电离最外层一个电子所需能量最大的是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _(填字母)。皿A.Ne 3s B.Ne 3sH E C.Ne 3s 3p D.Ne 3P(4)2018全国卷H,35(1)节 选 基 态 F e 原子价层电子的电

12、子排布图(轨道表达式)为(5)2021 天津，13(1)基态F e原子的价层电子排布式为答 案(1)1 s22s22P63s23P63d24s2(或Ar3d24s2)(2)4s(3)A3d4s(4)FA(5)3d64s28.原子核外未成对电子数的判断。(1)2020全国卷I ,35(1)基态Fe2+与Fe3+离 子 中 未 成 对 的 电 子 数 之 比 为(2)2017全国卷JI I,35(1)节选 元素M n与。中，基 态 原 子 核 外 未 成 对 电 子 数 较 多 的 是。(3)2016全国卷I ,37(1)基态G e原子有 个未成对电子。(4)2016全国卷H,37(1)银元素基态

13、原子的3d能 级 上 的 未 成 对 电 子 数 为。答 案(1)4：5(2)Mn(3)2(4)29.电子云轮廓图形和电子运动状态的判断。(1)2018全国卷n,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。2017全国卷I,35(2)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 廓 图 形 状 为。(3)2021山东，16(1)基态F 原子核外电子的运动状态，有 种。答 案(1)哑 铃(2)N 球 形(3)9课时精练1.有 5 种微粒分别是：咏、才 屹、君(/、豺 R、为 M,其中所含元素种类为()

14、A.2 种 B.3 种C.4 种 D.5 种答 案 B2.下列说法正确的是()A.同一原子中3s、3p、3d、4 s能量依次升高B.某原子核外电子由I s22s22P63s23p ls22s22P63sl3P2,原子放出能量C.p 能级的原子轨道呈哑铃形，随着能层数的增加，p 能级原子轨道数也在增多D.按照泡利原理，在同一个原子中不可能存在两个运动状态完全相同的电子答 案 D解析 同一原子中，3s、3p、4s、3d 能量依次升高，故 A 错误；3s轨道上的电子比3P轨道上的电子能量更低，所以原子核外电子由I s22s22P63s23pi I s22s22P63sl3P2,原子要吸收能量，故 B

15、 错误：p 轨道是哑铃形的，任何能层的p 能级都有3 个原子轨道，与电子层无关，故 C错误；在多电子的原子中，电子填充在不同的能层，能层又分不同的能级，同一能级又有不同的原子轨道，每个轨道中最多可以填充两个电子，自旋相反，在一个基态多电子的原子中，不可能有两个运动状态完全相同的电子，故 D 正确。3.下列有关化学用语正确的是()Is 2s 1 2 p lA.o 原子的轨道表示式为d p H p r p rB.氯化钠的分子式：N a C l2 8 8C.S 2一的结构示意图：D.C a原子的电子排布式为Is 2 2 s 2 2 P 6 3 s 2 3 P 6 3 d 2答 案C解析 O原子的2

16、s能级的2个电子应自旋相反，A错误；氯化钠是离子化合物，N a C l只是化学式，不是分子式，B错误：C a的核电荷数为2 0,电子排布式应是Is 2 2 s 2 2 P 6 3 s 2 3 P 6 4 s 2,D错误。4.下列叙述正确的是（）A.两种粒子，若核外电子排布完全相同，则其化学性质一定相同B.凡单原子形成的离子，一定具有稀有气体元素原子的核外电子排布C.两原子，如果核外电子排布相同，则一定属于同种元素D.阴离子的核外电子排布一定与比它原子序数小的稀有气体元素原子的核外电子排布相同答 案C解析 两种粒子，若核外电子排布完全相同，则其化学性质不一定相同，如钠离子和氟离子，A项错误；凡单

17、原子形成的离子，不一定具有稀有气体元素原子的核外电子排布，如H+,B项错误；两原子，如果核外电子排布相同，那么质子数相同，则一定属于同种元素，C项正确；阴离子是原子得电子后的离子，则阴离子的核外电子排布与同周期的稀有气体元素原子的核外电子排布相同，D项错误。5.2 0 2 0年4月，我国自主设计，被称为“人造太阳”的“东方超环”核聚变实验装置取得重大突破，该核聚变的基础原料是海水中提取的气和瓶。下列叙述错误的是（）A.:M原子的相对原子质量约为2B.僦原子内中子数和核外电子数之差为1C.笊原子和瓶原子互为同位素D.海水中的H 2O与Dz O互为同素异形体答 案D解析 电原子的中子数为1,质子数

18、为1,相对原子质量约为2,故A正确；氤原子内中子数为2,核外电子数为1,故B正确；泉原子和氤原子的质子数均为1,中子数分别是1和2,抗原子和氤原子互为同位素，故C正确；海水中的H 2O与D2O是化合物，不是同种元素组成的不同单质，不互为同素异形体，故D错误。6.（2022武汉模拟）医学界通过用14 c标记的C6 0发现了一种C6 0的竣酸衍生物，这种竣酸衍生物在特定条件下可以通过断裂D N A抑制艾滋病毒的繁殖。下列有关14 c的叙述正确的是)A.与 12c 6 0的碳原子化学性质不同B.与I,N含的中子数相同C.14 c 6 0是 12c6 G的同素异形体D.与 12c 互为同位素答 案 D

19、解析 同一种元素的化学性质是一样的，14 c 与 12c6 G中碳原子的化学性质相同，故 A错误；14 c 和 MN 的中子数分别为8、7,故 B错误；14 c 6 0与 12c 6 0是碳元素的同种单质，不互为同素异形体，故 C 错误。7 .馍（M e）是一种人工合成的元素，同位素偌Me的原子核内的中子数与核外电子数之和是（）A.5 8 B.17 3 C.28 8 D.4 03答 案 C8 .下列有关电子排布图的表述正确的是（）I s 2s 1 2p A.I 可 O E M I E 可表示单核i o 电子微粒基态时电子排布I s 2s 2PB.o o H U H!违背了泡利原理2PC.干干表

20、示基态N 原子的价电子排布I s 2s 2PD.O O I Z I;；表示处于激发态的B的电子排布图答 案 A解析 单 核 10电子粒子基态时电子排布式为I s 22s 22P 6,每个轨道内排布2 个电子，自旋相反，A项正确；此图违背了洪特规则，B项错误；N 原子的价电子排布图为不F H I f H ,C 项错误；该电子排布图中的电子没有跃迁到能量更高的轨道上，D 项错误。9.X、Y、Z三种元素的原子，其最外层电子排布式分别为“s 3 s 23 P l和 2s 22P。由这三种元素组成的化合物的化学式可能是（）A.X Y Z2 B.X 2Y Z 3C.X 2Y Z 2 D.X Y Z 3答

21、案 A10.（2022.辽宁模拟）某元素的一种同位素X原子的质量数为4,它与2H原子组成2H,X 分子,此分子含N 个中子，在 a g 2H,”X中所含电子的物质的量是（）AA+2m(A N+m)m o lcaA+m(A?/+/H)m o lDaA+2/(A N+2，)m o l答 案D解 析2H“,X分子含N 个中子，则 X原子含中子数为（N 机），由X原子的质量数为A可知，质子数为（A N+峭，则每个2H,“X分子含有质子数为（A-N+2 M,a g 2H,“X的物质的量为茄%m o l,因中性分子中质子数等于电子数，则a g 2 H m X 中所含电子的物质的量是端工（4N+2 m)m

22、o l,故选 D。1 1 .已知某原子结构示意图为,下列有关说法正确的是（）A.结构示意图中冗=4B.该原子的电子排布式为I s 2 2 s 2 2 P6 3 s 2 3 P4Is 2s 2P 3s 3Pc.该原子的电子排布图为区引 0 M “r i W O H,D.该原子结构中共有5个能级上填充有电子答 案D解析 由原子结构示意图可知，K 层电子排满时为2个电子，故 x=2,该元素为硅，故 A错误；该 原 子 的 电 子 排 布 式 为 I s 2 2 s 2 2 P6 3 s 2 3 P2 ,故B错 误；硅 的 电 子 排 布 图 为Is 2s 2P 3s 3P甲F pfT|f|f；|f

23、4|陌I t I t I ,故c错误；原子结构中共有 s、2 s、2 p、3 s、3 P这 5个能级上填充有电子，故 D 正确。1 2 .科学研究表明：核外电子的能量不仅与电子所处的能层、能级有关，还与核外电子的数目及核电荷数有关。氧原子与硫离子的核外电子排布相同，都 是 I s 2 2 s 2 2 P6 3 s 2 3 P6。下列说法正确的是（）A.两粒子的1 s 能级上电子的能量相同B.两粒子的3 P能级上的电子离核的距离相同C.两粒子的电子发生跃迁时，产生的光谱不同D.两粒子最外层都达到8电子稳定结构，化学性质相同答 案C解析 虽然电子数相同，但是核电荷数不同，所以能量不同，故 A错误；

24、同是3 P 能级，氟原子中的核电荷数较大，对电子的吸引力较大，所以电子离核较近，故 B 错误；电子的能量不同，则发生跃迁时，产生的光谱不同，故 C 正确；硫离子是得到电子之后变成此种结构，有较强的失电子能力，所以具有很强的还原性，二者化学性质不同，故 D 错误。1 3.工业上通常利用反应2 A h Ch（熔融）普=4 A 1+3 O2 t 来获得单质铝，该反应还需要添加Na 3 A lF6 （冰晶石）以降低氧化铝的熔化温度。下列表示相关微粒的化学用语错误的是（）A.质子数与中子数相等的氟原子：为 F（+1 3）2 8B.A 1 F6 的中心离子的结构示意图：C.基态钠原子的价电子排布式：3 s

25、 l2 s 2 pD.基态氧原子的轨道表示式：OEH Z I H答 案 D解析 氟原子质子数为9,则质子数与中子数相等的氟原子质量数为1 8,原子符号表示为号F,故 A项正确：铝离子的核外电子数为1 0,有 2个电子层，各层电子数分别为2、8,铝离子（+1 3）2 8的结构示意图为，故 B 项正确；基态钠原子的电子排布式为I s 2 2 s 2 2 P6 3 s）其价电子I s 2 s 2 p排布式为3 s 1 故 C 项正确；基态氧原子的轨道表示式为干HRF L H 十I个，故 D 项错、口?天。1 4.（2 02 2 广东模拟）有四种短周期元素，它们的结构、性质等信息如下表所述：元素结构、

26、性质等信息A是短周期中（除稀有气体外）原子半径最大的元素，该元素的某种合金是原子反应堆的导热剂BB与 A同周期，其最高价氧化物对应的水化物呈两性C元素的气态氢化物极易溶于水，可用作制冷剂D是海水中除氢、氧元素外含量最多的元素，其单质或化合物也是自来水生产过程中常用的消毒杀菌剂请根据表中信息填写：（1 ）A原子的核外电子排布式是 o（2）B元素在周期表中的位置是，离子半径:B（填“大于”或“小于 ）A o（3）C原子的轨道表示式是,其 原 子 核 外 有 一 个未成对电子，能量最高的电子为 轨道上的电子，其轨道呈一形。(4)D 原子的核外电子排布式为,D-的结构示意图是，(5)B 的最高价氧化物

27、对应的水化物与A 的最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式为，与 D 的 氢 化 物 的 水 溶 液 反 应 的 化 学 方 程 式 为答 案 I s 22s 22P 6 3 s l(2)第三周期第H I A 族 小 于I s 2s 2p(3)r i r i H M H 13 2p 哑铃(+1 7)2 8 8(4)I s 22s 22P 6 3 s 23 P 5(或 N e3 s 23 P 5)(5)N a O H+A l(O H)3=N a A l O2+2 H2O3 H C l+A l(O H)3=A l C h+3 H2O1 5.A、B、C、D、E代表前四周期的五种元素，请填空：(1)

28、A 元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有两个电子，A元素原子的轨道表示式是 o(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氮相同，B 的元素符号为，C的元素符号为 0(3)D 元素的正三价离子的3 d 轨道为半充满，D的元素符号为,其基态原子的价层电子排布式为。(4)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，其基态原子的简化电子排布式为，在 元 素 周 期 表 中 的 位 置 是。Is 2s 2P答 案 向向I 1 I f I 1(2)C 1 K(3)F e 3 d6 4 s 2(4)r A r 3 dl(,4 s 第四周期第IB族解

29、析(1)基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有2 个电子的元素符号为N,其电子I s 2s 2P排布式为I s 22s 22P 3,所以轨道表示式为v I什口 i *。(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鼠相同，离子核外都有1 8 个电子，阴离子为C，B的元素符号为C l,阳离子为K+,C的元素符号为K。(3)D 元素的正三价离子的3 d轨道为半充满，电子数为5,则基态原子的价层电子排布式为3 d6 4 s 2,应为F e。(4)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，基态原子的简化电子排布式为Ar3di4 si,应 为C u,在元素周期表中的位置是第四周期第1 B族。