資源簡介

第1課時
能層與能級　構造原理與電子排布式
課后·訓練提升
基礎鞏固
1.下列能級符號不正確的是(　　)。
A.1s B.2p
C.3f D.4d
答案C
2.某一能層上nd能級最多所能容納的電子數為(　　)。
A.6 B.10
C.14 D.與能層序數有關,無法確定
答案B
解析以s、p、d、f……排序的各能級可容納的最多電子數依次為1、3、5、7…的2倍,故B項正確。
3.下列現象或應用與電子躍遷無關的是(　　)。
A.焰色試驗 B.石墨導電
C.激光 D.原子光譜
答案B
解析電子躍遷本質上是組成物質的粒子(原子、離子或分子)中電子的一種能量變化。如激光、焰色試驗、原子光譜都與電子躍遷有關。石墨導電與電子躍遷無關。
4.下列關于同一原子中的基態和激發態說法中,正確的是 (　　)。
A.基態時的能量比激發態時低
B.激發態時比較穩定
C.由基態轉化為激發態過程中放出能量
D.電子僅在激發態躍遷到基態時才會產生原子光譜
答案A
解析處于最低能量狀態的原子叫做基態原子,基態時的能量比激發態時低,故A項正確;基態時的能量低、穩定,激發態時能量高、不穩定,故B項錯誤;基態轉化為激發態是由低能量狀態轉化成高能量狀態,轉化過程中要吸收能量,故C項錯誤;電子由激發態躍遷到基態時會產生原子發射光譜,電子由基態躍遷到激發態吸收能量,產生吸收光譜,故D項錯誤。
5.同一能層的電子被分成不同能級。下列有關說法不正確的是(　　)。
A.1s、2s、2p、3s、3p……這些能級的能量是不連續的,具有高低之分
B.s、p、d、f能級可容納的最多電子數依次為自然數1、3、5、7的2倍
C.多電子原子中,同一能層各能級的能量順序為E(s)D.3f能級最多可容納14個電子
答案D
解析根據構造原理,原子核外電子填充順序為1s→2s→2p→3s→3p……這些能級的能量是不連續的,具有高低之分,故A項正確;s、p、d、f能級含有的軌道數目依次為1、3、5、7,每個軌道最多容納2個電子,各能級最多容納的電子數按s、p、d、f的順序依次為1、3、5、7的2倍,故B項正確;在多電子原子中,同一能層的電子能量也不同,還可以把它們分成能級,s、p、d、f電子能量依次增高,即同一能層各能級的能量順序為E(s)6.X、Y、Z表示三種元素,其基態原子的最外層電子排布分別為ns1、3s23p4和2s22p4,由這三種元素組成的化合物的化學式可能是(　　)。
A.XYZ2 B.XYZ3
C.X2Y2Z3 D.X3YZ4
答案C
解析X元素原子最外層電子排布為ns1,位于第ⅠA族,X為H或堿金屬元素;Y元素原子最外層電子排布為3s23p4,則Y為S元素;Z元素原子最外層電子排布為2s22p4,則Z為氧元素。
7.下列各項中,前面的能級先填入電子的是(　　)。
①3d和4s　②4p和5s　③5s和4d　④5p和4d
A.①② B.②③
C.②④ D.③④
答案B
解析根據構造原理可知電子填入能級的順序為……4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s……從而可以看出②③中前面的能級先填入電子。
8.下列各組基態原子的電子排布式對應的元素,不能形成AB2型化合物的是(　　)。
A.1s22s22p2 和 1s22s22p4
B.1s22s22p63s1 和 1s22s22p63s23p4
C.1s22s22p63s2 和 1s22s22p63s23p5
D.1s22s22p63s23p4 和 1s22s22p4
答案B
解析1s22s22p2 和 1s22s22p4對應的原子分別為C和O,可以形成CO2;1s22s22p63s1和 1s22s22p63s23p4對應的原子分別為Na和S,可以形成Na2S;1s22s22p63s2 和 1s22s22p63s23p5對應的原子分別為Mg和Cl,可以形成MgCl2;1s22s22p63s23p4和1s22s22p4對應的原子分別為S和O,可以形成SO2。
9.下列元素原子的價層電子排布式中,對應的元素屬于副族元素的是(　　)。
A.3s23p3 B.3d104s1
C.3s23p6 D.4s24p4
答案B
解析 3s23p3對應的原子為P,P屬于主族元素;3d104s1對應的原子為Cu,Cu屬于副族元素;3s23p6對應的原子為Ar,Ar屬于0族元素;4s24p4對應的原子為Se,Se屬于主族元素。
10.根據構造原理寫出下列基態原子或離子的電子排布式。
(1)Li: 　　　　　　　　　　　　　　;
(2)22Ti: 　　　　　　　　　　　　　　;
(3)F-:　　　　　　　　　　　　　　;
(4)Al3+:　　　　　　　　　　　　　　。
答案(1)1s22s1
(2)1s22s22p63s23p63d24s2
(3)1s22s22p6
(4)1s22s22p6
11.完成下列各題。
(1)基態Ge原子的簡化電子排布式為　　　　　　　　　　　　　　。
(2)鈷元素基態原子的電子排布式為　　　　　　　　　　　　　。
(3)基態As原子的電子排布式為　　　　　　　　　　　　　　。
(4)基態Zn2+的電子排布式為　　　　　　　　　　　　　　。
答案(1)[Ar]3d104s24p2
(2)1s22s22p63s23p63d74s2
(3)1s22s22p63s23p63d104s24p3
(4)1s22s22p63s23p63d10
能力提升
1.某元素+2價基態離子的簡化電子排布式為[Kr]4d2,該元素在元素周期表中位于(　　)。
A.第ⅡB族 B.第ⅥB族
C.第ⅣB族 D.第ⅡA族
答案C
解析某元素基態+2價離子的簡化電子排布式為[Kr]4d2,則該元素基態原子的簡化電子排布式為
[Kr]4d25s2,該元素的原子序數為40,是第ⅣB族元素。
2.原子的基態和激發態可以通過電子躍遷相互轉換,躍遷過程中可獲得光譜。下列說法正確的是(　　)。
A.元素K的焰色試驗呈紫色,其中紫色對應的輻射波長約為650 nm
B.由基態原子變為激發態原子屬于化學變化
C.電子僅從激發態躍遷到基態時才會產生原子光譜
D.原子光譜可以用于定性鑒定元素
答案D
解析元素K的焰色試驗呈紫色,紫色對應的輻射波長短,在400 nm附近,A項錯誤;基態原子變為激發態原子,只是核外電子發生躍遷,沒有電子轉移,沒有生成新物質,不是化學變化,B項錯誤;原子光譜有吸收光譜和發射光譜兩種,電子由激發態躍遷到基態時產生的原子光譜屬于發射光譜,電子由基態躍遷到激發態時產生的原子光譜屬于吸收光譜,C項錯誤;原子光譜可以用于定性鑒定元素,D項正確。
3.下列關于能層和能級的說法正確的是(　　)。
A.原子核外每能層最多可容納的電子數為n2
B.能層序數較大的能級,能量不一定較高
C.同一原子中,1s、2s、3s電子的能量逐漸減小
D.同一原子中,2p、3p、4p能容納的電子數逐漸增多
答案B
解析原子核外每能層最多可容納的電子數為2n2,故A項錯誤;能層序數較大的能級能量不一定高,如4s的能量低于3d的,故B項正確;不同能層的s軌道,能層序數越大的其能量越高,即1s<2s<3s,同一原子中,1s、2s、3s電子的能量逐漸增大,故C項錯誤;不同能層的p能級容納的最多電子數相同,故D項錯誤。
4.下列各基態原子或離子的電子排布式錯誤的是(　　)。
A.Fe2+:1s22s22p63s23p63d5
B.O2-:1s22s22p6
C.Cl-:1s22s22p63s23p6
D.K:[Ar]4s1
答案A
解析本題主要考查根據構造原理來書寫電子排布式。根據基態鐵原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2,可知基態Fe2+的電子排布式為1s22s22p63s23p63d6 ,A項錯誤。
5.由玻爾理論發展而來的現代量子物理學認為原子核外電子的可能狀態是不連續的,因此各狀態對應能量也是不連續的,這些能量值就是能級。下列說法中不正確的是 (　　)。
A.硫原子的L能層上有兩個能級,分別為2s、2p
B.鈉原子3s能級的電子躍遷至低能級時,最多出現5條譜線
C.灼燒含鉀元素的物質時出現特征紫色是由電子的躍遷引起的
D.基態砷原子的最高能級為4p
答案B
解析同一能級電子的能量相同。基態鈉原子的核外電子排布為1s22s22p63s1,3s能級的電子躍遷至低能級1s、2s、2p,最多出現3條譜線,B項錯誤。
6.A、B、C、D分別代表四種不同的短周期元素。A元素基態原子的最外層電子排布式為ns1,B元素基態原子的最外層電子排布式為ns2np2,C元素基態原子的最外層電子數是其能層數的3倍,D元素基態原子的M層的p能級中有3個電子。
(1)C元素基態原子的電子排布式為　　　　　　,若A元素基態原子的最外層電子排布式為1s1,則A與C形成的陰離子的電子式為　　　　　　。
(2)當n=2時,B元素的原子結構示意圖為　　　　。
(3)若A元素基態原子的最外層電子排布式為2s1,則元素A在元素周期表中的位置是　　　　　　　　。
答案(1)1s22s22p4　H]-
(2)
(3)第二周期第ⅠA族
解析由C元素基態原子的最外層電子數是其能層數的3倍,推出C為氧元素;D元素基態原子的M層的p能級中有3個電子,推出D是磷元素;若n=2,則B元素基態原子的最外層電子排布式為2s22p2,B為碳元素;若A元素基態原子的最外層電子排布式為2s1,A為鋰元素,在元素周期表中的位置是第二周期第ⅠA族。
7.回答下列問題。
(1)基態Cu+核外電子排布式為　　　　　　　　。
(2)Fe+的電子排布式為________________________。
(3)Si的基態原子核外電子排布式為________________________;
基態Si原子中,電子占據的最高能層符號為________________________。
答案(1)[Ar]3d10
(2)[Ar]3d64s1
(3)[Ne]3s23p2　M
解析(1)已知Cu是29號元素,故基態Cu+核外電子排布式為[Ar]3d10。
(2)已知Fe是26號元素,則基態Fe原子的核外電子排布式為[Ar]3d64s2,則核外有4個未成對電子,Fe+的電子排布式為[Ar]3d64s1。
(3)已知Si是14號元素,故Si的基態原子核外電子排布式為[Ne]3s23p2;基態Si原子中,電子占據的最高能層符號為M。
8.下表列出了核電荷數為21~25的元素的最高正化合價,請回答下列問題。
元素名稱 鈧 鈦 釩 鉻 錳
元素符號 Sc Ti V Cr Mn
核電荷數 21 22 23 24 25
最高正化合價 +3 +4 +5 +6 +7
(1)寫出下列元素基態原子的核外電子排布式:
Sc:________________________;
Ti: ________________________;
V: ________________________;
Mn: ________________________。
(2)已知基態鉻原子的電子排布式是
1s22s22p63s23p63d54s1,并不符合構造原理。人們常常會碰到客觀事實與理論不相吻合的問題,當你遇到這樣的問題時,你的態度是________________________。
(3)對比上述五種元素基態原子的核外電子排布與元素的最高正化合價,你發現的規律是________________________;
出現這一現象的原因是________________________________________________。
答案(1)1s22s22p63s23p63d14s2
1s22s22p63s23p63d24s2
1s22s22p63s23p63d34s2
1s22s22p63s23p63d54s2
(2)尊重客觀事實,注重理論適用范圍,掌握特例(或其他合理答案)
(3)五種元素的最高正化合價數值都等于各元素基態原子的最高能層s電子和次高能層d電子數目之和　能級交錯使得d電子也參與了化學反應(共60張PPT)
第1課時　能層與能級
構造原理與電子排布式
目 標 素 養
1.能說明微觀粒子的運動狀態與宏觀物體運動特點的差異。
2.通過對核外電子排布規律的分析,了解原子的基態與激發態的含義與關系,能辨識光譜與電子躍遷之間的關系,形成宏觀辨識與微觀探析的化學學科核心素養。
3.通過原子軌道和電子云模型的學習,了解核外電子運動狀態的描述方法,形成證據推理與模型認知的化學學科核心素養。
4.能結合能量最低原理、泡利原理、洪特規則書寫1~36號元素基態原子或離子的電子排布式和軌道表示式,并說明含義。
知 識 概 覽
一、能層與能級
1.能層。
(1)核外電子按　能量　不同分成能層。電子的能層由內向外排序,能層越高,電子的能量越高。
(2)符號:能層序數一、二、三、四、五、六、七,分別用符號 K、L、M、N、O、P、Q 表示。
(3)能量關系:由K能層→Q能層,能量逐漸 升高 。
2.能級。
(1)同一能層的電子,可分成不同能級。能級的符號與最多容納的電子數如下:
能層 能級 最多可容納的電子數
K 1s 2
L 2s,2p 2,6
M 3s,3p,3d 2,6,10
N 4s,4p,4d,4f 2,6,10,14
…… …… ……
(2)任一能層的能級總是從 s 能級開始,能級數等于 該能層序數 。能級的字母代號總是 s 、 p 、 d 、 f ……排序的,字母前的數字是它們所處的能層序數,它們可容納的最多電子數依次為1,3,5,7……的 2 倍。
(3)多電子原子中,同一能層各能級的能量,按ns、np、nd、nf……逐漸 升高 。
微判斷
(1)不同能層的s能級的能量相同。(　　)
(2)同一原子中,2p、3p、4p的能量逐漸升高。(　　)
(3)不同能層中s能級最多所能容納的電子數是不相同的。
(　　)
×
√
×
微訓練1原子核外的某一能層最多能容納的電子數為18,則該能層是(　　)。
A.K能層 B.L能層
C.O能層 D.M能層
答案:D
解析:根據原子核外電子排布規律,每層最多容納的電子數為2n2,最多能容納的電子數為18,則2n2=18,n=3,為第三層,該能層為M層。
二、基態與激發態　原子光譜
1.基態原子與激發態原子。
(1)基態原子:處于最低能量狀態的原子。
(2)激發態原子:基態原子吸收能量后,它的電子會躍遷到
較高能級,變為激發態原子。
2.原子光譜。
(1)原子光譜的成因及分類。
(2)光譜分析:利用原子光譜上的 特征譜線　來鑒定元素,稱為光譜分析。
微訓練2
1.對充有氖氣的霓虹燈管通電,燈管發出紅色光。產生這一現象的主要原因是(　　)。
A.電子由激發態向基態躍遷時以光的形式釋放能量
B.電子由基態向激發態躍遷時吸收除紅光以外的光線
C.氖原子獲得電子后轉變成發出紅光的物質
D.在電流的作用下,氖原子與構成燈管的物質發生反應
答案:A
解析:解答該題的關鍵是明確基態原子與激發態原子的相互轉化及其轉化過程中的能量變化和現象。在電流作用下,基態氖原子的電子吸收能量躍遷到較高能級,變為激發態原子,這一過程要吸收能量,不會發出紅色光;而電子從較高能量的激發態躍遷到較低能量的激發態或基態時,將釋放能量,從而產生紅色光,故A項正確。
2.電子由4s能級躍遷至4d能級時,可通過光譜儀直接攝取(　　)。
A.電子的運動軌跡圖像 B.原子的吸收光譜
C.電子體積大小的圖像 D.原子的發射光譜
答案:B
解析:由于E(4s)三、構造原理與電子排布式
1.構造原理。
(1)構造原理示意圖:
(2)核外電子填入能級的方式:電子填滿了一個能級,開始填入下一個能級,由此構建了元素周期系中各元素的基態原子的電子排布。
2.電子排布式。
從氫到碳的基態原子的電子排布式為:
電子排布式中能級的電子數標注在該能級符號 右上角 ,并且能層低的能級寫在 左 邊。以Al的基態原子的電子排布式為例,其中各符號、數字的意義如下:
微思考電子填入能級時,是否填滿了一個能層的所有能級再填充下一個能層
提示:不一定。電子填入K、L、M能層時,填滿了K能層填L能層,填滿了L能層填M能層。但是電子填充了M能層的3s、3p能級后不是填充3d能級,而是填充了4s能級,即沒有填滿M能層就填入了N能層,出現了能級交錯現象。
微訓練3
1.根據構造原理,試比較下列能級的能量高低(填“>”或“<”)。
(1)2p　　3p　　4p
(2)4s　　4p　　4d　　4f
(3)4s　　3d
(4)6s　　4f　　5d
<
<
<
<
<
<
<
<
2.根據構造原理,寫出下列基態原子的電子排布式:
(1)16S:___________________。
(2)10Ne:___________________。
(3)20Ca:___________________。
(4)11Na:___________________。
1s22s22p63s23p4
1s22s22p6
1s22s22p63s23p64s2
1s22s22p63s1
問題探究
晶圓是指制作硅半導體電路所用的硅晶片,其原材料是硅。通過專門的工藝可以在晶圓片上刻蝕出數百萬甚至上億的晶體管,晶體管通過控制電流來管理數據,形成各種文字、數字、聲音、圖像和色彩。它們被廣泛用于集成電路,如計算機和電視,還有的應用于先進的微波傳送、激光轉換系統、醫療診斷和治療設備、防御系統和載人飛船。
(1)硅元素基態原子核外電子總數是多少 硅元素的基態原子核外共有幾個能層
提示:硅元素基態原子核外電子總數是14,硅元素基態原子核外有3個能層。
(2)基態硅原子的1s、2s、3s各能級中最多可容納的電子數是否相同 它們的能量是否相同
提示:各能級中最多可容納的電子數相同,都是2個。它們的能量不同,能層序數越大,對應能級的能量越高。
歸納總結
1.能層、能級中的數量關系。
(1)任一能層,能級數=該能層序數,且總是從s能級開始。
(2)以s、p、d、f……排序的各能級最多可容納的電子數依次為1,3,5,7……的2倍。
(3)每個能層最多可容納的電子數是能層序數(n)的平方的2倍,即2n2。
(4)字母代號相同的不同能層的能級中所容納的最多電子數相同。如3d、4d、5d能級所能容納的最多電子數均是10。
2.不同能層中各能級之間能量的大小關系。
(1)不同能層中字母代號相同的能級,能層序數越大,能量越高。如E(1s)(2)同一能層中,各能級之間的能量大小關系是E(s)典例剖析
【例1】 下列有關認識正確的是(　　)。
A.各能層的能級數按K、L、M、N順序分別為1、2、3、4
B.各能層的能級都是從s能級開始至f能級結束
C.各能層含有的能級數為n-1
D.各能層含有的電子數為2n2
答案:A
解析:各能層中的能級數等于其所處的能層序數,即當n=1時,它只有一個s能級;當n=2時,含有兩個能級,分別為s、p能級,B、C兩項錯誤。D項,每個能層最多能容納2n2個電子,但不是一定含有2n2個電子。
學以致用
1.下列符號不符合事實的有(　　)。
①2p2　②2d2　③3f3　④4s4
A.1項 B.2項 C.3項 D.4項
答案:C
解析:s能級最多可容納2個電子,p能級最多可容納6個電子,d能級最多可容納10個電子,f能級最多容納14個電子,d能級從第3能層開始,f能級從第4能層開始,因此不存在2d2、3f3、4s4。
2.下列能級能量由小到大排列順序正確的是(　　)。
A.2p、3p、3s、3d B.4s、4p、3d、4d
C.4p、5p、4f、6s D.1s、2s、3s、3p
答案:D
解析:根據能量順序知,2p<3s<3p<3d,故A項錯誤;根據能量順序知,4s<3d<4p<4d,故B項錯誤;根據能量順序知, 4p<5p<6s<4f,故C項錯誤;根據能量順序知,1s<2s<3s<3p,故D項正確。
問題探究
下圖是元素周期表的部分片段。
(1)仔細觀察表中的信息,Cr、Cu、Ag等基態原子的價層電子排布是否符合構造原理 怎樣正確理解和應用構造原理
提示:根據構造原理,Cr、Cu、Ag等基態原子的價層電子排布應分別為Cr:3d44s2,Cu:3d94s2,Ag:4d95s2,而實際是Cr:3d54s1,Cu:3d104s1,Ag:4d105s1,所以不符合構造原理。在書寫基態原子的電子排布式或價層電子排布式時應尊重客觀事實,注意理論的適用范圍,掌握特例等。
(2)根據構造原理,如何理解原子核外最外層電子數目不可能超過8(只有K層時不超過2)
提示:根據構造原理,當出現d能級時,能量由高到低的順序為(n+2)s>(n+1)p>nd>(n+1)s,當n≥3,np能級充滿時最多容納6個電子,多余電子不是填入nd能級中,而是首先形成新能層,填入能量較低的(n+1)s能級中,(n+1)s填滿后,再依次填滿nd、(n+1)p能級。同理,當(n+1)p填滿后,電子填入(n+2)s,因此最外層電子數不可能超過8。
歸納總結
1.構造原理。
(1)電子按照構造原理排布,會使整個原子的能量處于最低狀態,原子相對較穩定。絕大多數基態原子的核外電子排布順序符合構造原理。
(2)從構造原理示意圖可以看出,從第三能層開始,不同能層的能級出現能級交錯現象。能級交錯是指能層序數較大的某些能級的能量反而低于能層序數較小的某些能級的能量的現象。如E(3d)>E(4s)、E(4d)>E(5s)、E(4f)>E(6s)等,可參照下圖理解:
2.基態原子的電子排布式。
(1)無能級交錯的基態原子的電子排布式。
按照構造原理將電子依次填充到能量逐漸升高的能級中,填滿了一個能級再填下一個能級。例如:
原子 電子排布式 原子 電子排布式
C 1s22s22p2 Ar 1s22s22p63s23p6
Cl 1s22s22p63s23p5 Ca 1s22s22p63s23p64s2
(2)有能級交錯的基態原子的電子排布式。
先將能級按構造原理排列,然后將同一能層的能級放到一起,低能層的能級寫在左邊。例如26Fe:
先按構造原理排列→1s22s22p63s23p64s23d6
↓ ↓
再將同一能層的能級放在一起→1s22s22p63s23p63d64s2
(3)特殊基態原子的電子排布式。
由原子光譜得知,24Cr、29Cu等過渡金屬元素基態原子的電子排布式不遵循構造原理模型,需要特別記憶。
基態原子 電子排布式
Cr 1s22s22p63s23p63d54s1
Cu 1s22s22p63s23p63d104s1
3.基態原子的簡化電子排布式和價層電子排布式。
為了避免電子排布式過于煩瑣,把內層電子達到稀有氣體元素原子結構的部分,用相應稀有氣體元素符號外加方括號來表示。如基態Na原子的電子排布式為1s22s22p63s1,其第一、第二能層的電子排布與基態Ne原子的電子排布式1s22s22p6相同,可簡化為[Ne]3s1;同理基態K原子的電子排布式為1s22s22p63s23p64s1,可簡化為[Ar]4s1。
在化學反應中可能發生電子變動的能級稱為價電子層(簡稱價層)。為了突出化合價與電子排布的關系,有時只要求寫價層電子排布式。如:K的價層電子排布式為4s1,Fe的價層電子排布式為3d64s2。
典例剖析
【例2】 按要求填空。
(1)硼元素基態原子的電子排布式為　　　　　　　　。
(2)氮元素基態原子的價層電子排布式為　　　　　　　。
(3)Se的原子序數為　　　　,基態Se核外M層電子的排布式為　　　　　　　　。
(4)Li3N晶體中氮以N3-存在,基態N3-的電子排布式為　　　　　　　　。
(5)寫出基態鎵(Ga)原子的簡化電子排布式:　　　　　　。
答案:(1)1s22s22p1
(2)2s22p3
(3)34　3s23p63d10
(4)1s22s22p6
(5)[Ar]3d104s24p1
解析:本題以電子排布式的書寫為載體考查構造原理的掌握程度,形成學生證據推理與模型認知的化學核心素養。
(1)基態硼原子的核外有5個電子,基態硼原子的電子排布式為1s22s22p1。
(2)基態氮原子最外層有5個電子,最高能層為L,價層電子排布式為2s22p3。(3)Se與O同主族,Se的原子序數為34,N能層有6個電子,故其M層排滿,M層電子的排布式為3s23p63d10。
(4)基態氮原子的電子排布式為1s22s22p3,基態氮原子得到3個電子后成為N3-,基態N3-的電子排布式為1s22s22p6。
(5)Ga為第四周期第ⅢA族元素,其基態原子的最外層電子排布式為4s24p1,基態鎵原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p1,簡化為[Ar]3d104s24p1。
方法技巧
書寫電子排布式的關鍵是熟悉構造原理,各能級能量由低到高可記為ns<(n-2)f<(n-1)d學以致用
3.下列基態原子或離子的電子排布式錯誤的是(　　)。
A.F　1s22s22p5
B.Cl-　1s22s22p63s23p5
C.K　1s22s22p63s23p64s1
D.Mg2+　1s22s22p6
答案:B
解析:氟原子核外有9個電子,根據構造原理知,其核外電子排布式為1s22s22p5,故A項正確;氯離子核外有18個電子,根據構造原理知,其核外電子排布式為1s22s22p63s23p6,故B項錯誤;K原子核外有19個電子,根據構造原理知,其核外電子排布式為1s22s22p63s23p64s1,故C項正確;鎂離子核外有10個電子,根據構造原理知,其核外電子排布式為1s22s22p6,故D項正確。
4.根據構造原理寫出下列基態原子或離子的核外電子排布式。
(1)X元素基態原子核外M層電子數是L層電子數的一半:
　　　　　　　　　　　　。
(2)Y元素基態原子的最外層電子數是次外層電子數的1.5倍:　　　　　　　　　　　　　。
(3)基態Ni2+、Fe3+的簡化電子排布式分別為　　、　　　。
答案:(1) 1s22s22p63s23p2 (2) 1s22s22p1
(3)[Ar]3d8　[Ar]3d5
解析:(1)L層有8個電子,則M層有4個電子,故X元素為硅。(2)當次外層為K層時,最外層電子數為3,則Y元素為硼;當次外層為L層時,最外層電子數為1.5×8=12,違背了核外電子排布規律,故這種情況不可能。(3)Ni的原子序數為28,根據構造原理,基態Ni原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d84s2,故基態Ni2+的電子排布式為1s22s22p63s23p63d8;基態Fe原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2,故基態Fe3+的電子排布式為1s22s22p63s23p63d5。
1.下列各能層不包含d能級的是(　　)。
A.O B.N
C.M D.K
答案:D
解析:多電子的原子中,同一能層的電子可分為不同的能級,K層只有s能級,L層有s、p能級,從M層開始有d能級。
2.下列現象與電子躍遷無關的是(　　)。
A.原子光譜 B.霓虹燈光 C.石墨導電 D.焰色試驗
答案:C
解析:不同元素原子的電子發生躍遷時會吸收或釋放不同的光,可以用光譜儀攝取各種元素原子的吸收光譜或發射光譜,總稱原子光譜,即原子光譜和電子的躍遷有關,故A項錯誤;霓虹燈光與原子核外電子躍遷釋放能量有關,故B項錯誤;石墨層內有能自由移動的電子,和電子的躍遷無關,故C項正確;焰色試驗與原子核外電子躍遷釋放能量有關,故D項錯誤。
3.電子在一個原子的下列能級中排布時,最后一個排布的是(　　)。
A.ns B.np
C.(n-1)d D.(n-2)f
答案:B
解析:根據構造原理,電子在排布時應先填入能量低的能級,填滿后再填入能量高的能級。根據能級的能量高低順序: ns<(n-2)f<(n-1)d4.硅原子的電子排布式由1s22s22p63s23p2轉變為1s22s22p63s13p3,下列有關該過程的說法正確的是(　　)。
A.硅原子由基態轉變為激發態,這一過程吸收能量
B.硅原子由激發態轉變為基態,這一過程釋放能量
C.硅原子處于激發態時的能量低于基態時的能量
D.轉變后硅原子與基態磷原子的電子層結構相同,化學性質相同
答案:A
解析:硅原子由基態轉變為激發態,這一過程吸收能量,其處于激發態時的能量高于基態時的能量,故A項正確,B、C兩項錯誤。轉變后硅原子與基態磷原子的電子層結構不相同,因為基態磷原子的最外層排布式為3s23p3,所以化學性質也不相同,D項錯誤。
5.下列各基態原子的電子排布式正確的是(　　)。
①Be:1s22s12p1　②C:1s22s22p2　③He:1s12s1　
④Cl:1s22s22p63s23p5
A.①② B.②③ C.①③ D.②④
答案:D
解析:①應為Be:1s22s2;③應為He:1s2。
6.(1)已知短周期元素A、B,A元素原子的最外層電子數為m,次外層電子數為n;B元素原子的M層(有電子)電子數為m-n-1,L層電子數為m+n+2,則A為　　　　(填元素符號,下同),B為　　　　　。
(2)已知X元素原子的L層比Y元素原子的L層少3個電子,Y元素原子的核外電子總數比X元素原子的多5,則X、Y分別為　　　　　　、　　　　　　　。
答案:(1)C　Na　(2)N　Mg
解析:(1)短周期元素的原子最多有三個能層(K、L、M),則A元素原子的次外層只可能為K層或L層,n只可能是2或8,又因為B元素原子的L層電子數為m+n+2,而L層最多容納8個電子,所以n只能是2。由m+n+2=8,得m=4。故A元素原子的核外電子排布情況為K層2個電子,L層4個電子,則A為C;B元素原子的核外電子排布情況為K層2個電子,L層8個電子,M層1個電子,則B為Na。
(2)由題意知,Y元素原子的最外層是M層,根據核外電子排布規律可知,其L層為次外層時只能排8個電子,則X元素原子的L層有5個電子,其原子核外電子數為2+5=7,故X為N;Y元素原子核外電子數為7+5=12,故Y為Mg。
7.(1)寫出下列基態原子的價層電子排布式:
①Na　　　　,②Al　　　　,③Cl　　　　　,
④Mn　　　　,⑤Br　　　　　。
(2)在原子核外的各能級中,能量相近的能級劃分為一組,稱為能級組,如圖。
分析各能級組的特點,可以得出各能級組的通式是
　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案:(1)①3s1　②3s23p1　③3s23p5　④3d54s2 ⑤4s24p5
(2)ns、(n-2)f、(n-1)d、np……
解析:(1)根據原子序數和構造原理,先寫出基態原子的電子排布式,再寫出價層電子排布式。(2)分析圖示中各能級組的能級符號和能層序數,可以總結出能級組通式,然后進行驗證以確保正確。

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