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第1講　原子結(jié)構(gòu)
【復(fù)習(xí)目標(biāo)】
1.認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu),了解原子結(jié)構(gòu)相關(guān)粒子的數(shù)目關(guān)系;知道元素、核素、同位素的含義。
2.了解原子核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、能級(jí)分布和排布原理。
3.能正確書寫1～36號(hào)元素原子核外電子排布式、價(jià)層電子排布式和軌道表示式。
考點(diǎn)一　原子結(jié)構(gòu)
1.原子的構(gòu)成
(1)構(gòu)成粒子及作用。
(2)粒子之間的數(shù)量關(guān)系。
①原子中:質(zhì)子數(shù)(Z)=核電荷數(shù)=　　　　　　;
②質(zhì)量數(shù)(A)=　 　 　 　(Z)+　　 　 　(N);
③陽(yáng)離子的核外電子數(shù)=質(zhì)子數(shù)-　 ;
④陰離子的核外電子數(shù)=質(zhì)子數(shù)+　 。
(3)粒子符號(hào)中各數(shù)字的含義。
2.元素、核素、同位素
(1)元素、核素、同位素的關(guān)系。
(2)同位素的特征。
①同位素之間的“六同”“三不同”。
②同一元素的各種穩(wěn)定核素在自然界中所占的原子百分?jǐn)?shù)(豐度)不變。
③同位素之間的轉(zhuǎn)化,既不是物理變化也不是化學(xué)變化,是核反應(yīng)。
(3)氫元素的三種核素。
H:名稱為　　　,不含中子。
H:用字母　　　表示,名稱為　　　或重氫。
H:用字母　　　表示,名稱為　　　或超重氫。
(4)幾種重要核素的用途。
核素 U C H H O
用途 核燃料 用于考 古斷代 制氫彈 示蹤原子
[理解·辨析] 判斷正誤
(1)一種元素可能有多種核素,也可能只有一種核素,有多少種核素就有多少種原子。(　　)
(2)14C可用于文物的年代鑒定,14C與12C互為同素異形體。(　　)
(3)核外電子數(shù)相同的粒子,其質(zhì)子數(shù)一定相同。(　　)
(4)核聚變?nèi)鏗HHen,因?yàn)橛行铝Ｗ由?所以該變化是化學(xué)變化。(　　)
(5Cl與Cl得電子能力相同。(　　)
(6)所有原子核內(nèi)一定都有質(zhì)子和中子。(　　)
(7)質(zhì)量數(shù)就是元素的相對(duì)原子質(zhì)量。(　　)
一、原子結(jié)構(gòu)中“粒子數(shù)”的確定
1.(2024·北京海淀期末)2021年我國(guó)科學(xué)家首次合成新核素U,下列說(shuō)法不正確的是(　　)
[A] U原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)為92
[B] U原子核內(nèi)中子數(shù)為122
[C] U原子核外電子數(shù)為92
[D] U轉(zhuǎn)化成U屬于化學(xué)變化
2.某元素的一個(gè)原子形成的離子可表示為Xn-。若X原子與1H構(gòu)成HnX分子,在m g HnX中所含原子的物質(zhì)的量為　　　　　　,所含中子的物質(zhì)的量為　　　　　　　　　,所含質(zhì)子數(shù)為　　　　　　　　　,所含電子數(shù)為　　　　　　　　　。
二、“三素”“四同”概念辨析
3.(2024·浙江杭州模擬)下列說(shuō)法不正確的是(　　)
[A] Se和Se互為同位素
[B] 石墨烯和丙烯互為同系物
[C] 氧氣和臭氧互為同素異形體
[D] 乙酸甲酯和甲酸乙酯互為同分異構(gòu)體
4.現(xiàn)有下列9種粒子HH、CC、N、Fe2+、Fe3+、O2、O3。按要求完成以下各題。
(1H、H分別是氫元素的一種　　　　,它們互稱為　　　　。
(2)互為同素異形體的粒子是　　　　。
(3)Fe2+ 的中子數(shù)為　　　　,核外電子數(shù)為　　　　。
(4)上述9種粒子中有　　　　種核素,含有　　　　種元素。
同位素、同素異形體、同分異構(gòu)體、同系物的比較
概念 比較
定義 比較 對(duì)象 特征
同位素 質(zhì)子數(shù)相同、中子數(shù)不同的核素(原子)互稱為同位素 核素 (原子) 物理性質(zhì)不同,化學(xué)性質(zhì)相同
同素 異形體 同一元素組成的不同單質(zhì) 單質(zhì) 結(jié)構(gòu)或組成不同
同分 異構(gòu)體 分子式相同,結(jié)構(gòu)不同的化合物互稱為同分異構(gòu)體 化合物 分子 絕大多數(shù)為有機(jī)物分子
同系物 結(jié)構(gòu)相似,分子組成上相差若干個(gè)CH2原子團(tuán)的有機(jī)物 化合物 分子 結(jié)構(gòu)相似,性質(zhì)相似
三、核反應(yīng)方程式的分析
5.(2022·山東卷,3O、O的半衰期很短,自然界中不能穩(wěn)定存在。人工合成反應(yīng)如
下OHeO+XOHeO+Y。下列說(shuō)法正確的是(　　)
[A] X的中子數(shù)為2
[B] X、Y互為同位素
[C] OO可用作示蹤原子研究化學(xué)反應(yīng)歷程
[D] 自然界不存在O2、O2分子是因其化學(xué)鍵不穩(wěn)定
6.用中子轟擊X原子產(chǎn)生α粒子(即氦核He)的核反應(yīng)為XnYHe。已知元素Y在化合物中呈+1價(jià)。下列說(shuō)法正確的是(　　)
[A] X原子核內(nèi)中子數(shù)與核外電子數(shù)之差為5
[B] 6Y和7Y屬于同種元素
[C] Y的核素種類由p決定
[D] 金屬性:X>Y
考點(diǎn)二　核外電子排布
1.核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的量子力學(xué)模型
(1)能層與能級(jí)。
核外電子按能量不同分成能層,同一能層的電子,根據(jù)能量差異還被分成不同能級(jí)。
(2)原子軌道:量子力學(xué)把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。
(3)原子核外能層、能級(jí)、原子軌道之間的關(guān)系。
能層(n) 一 二 三 四
能層符號(hào) 　 　 　
能級(jí)符號(hào)
各能級(jí)原 子軌道數(shù)
各能層原 子軌道數(shù) 　 　 　
最多容納 電子數(shù) 　 　 　
[示例] 預(yù)測(cè)第五電子層上有　　　　個(gè)原子軌道,最多能容納的電子數(shù)是　　　　。
(4)電子云與原子軌道能量比較。
①概念:核外電子的概率密度分布看起來(lái)像一片云霧,因而被形象地稱作電子云。常用電子云輪廓圖的形狀和取向來(lái)表示原子軌道的形狀和取向。
②原子軌道的形狀、數(shù)目及能量關(guān)系。
能級(jí)符號(hào) ns np nd nf
軌道形狀 　　形 　　形 — —
軌道數(shù)目 　 　 　 　
軌道能量 a.相同能層上的原子軌道:ns(5)電子的自旋。
每個(gè)原子軌道上的兩個(gè)電子其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是不同的,量子化學(xué)用自旋來(lái)描述這種差異,書寫時(shí)用上下箭頭(↑和↓)表示自旋　　　　的電子。
2.基態(tài)與激發(fā)態(tài)、原子光譜
(1)基態(tài)原子:處于　　　　能量狀態(tài)的原子。
激發(fā)態(tài)原子:基態(tài)原子吸收能量,它的電子會(huì)躍遷到較高能級(jí),變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)原子。
(2)原子光譜。
①意義:不同元素原子的電子發(fā)生躍遷時(shí)會(huì)　　　　或　　　　不同頻率的光,可以用光譜儀攝取各種元素原子的吸收光譜或發(fā)射光譜,總稱原子光譜。
②分類及其特征:吸收光譜為明亮背景的暗色譜線;發(fā)射光譜為暗色背景的明亮譜線。
③應(yīng)用:利用原子光譜上的特征譜線可以鑒定元素,稱為光譜分析。
3.基態(tài)原子的核外電子排布
(1)排布原則。
能量最低原理 原子核外電子總是盡可能地占據(jù)能量最低的原子軌道,使整個(gè)原子的能量最低
泡利原理(泡利不相容原理) 在一個(gè)原子軌道里,最多只能容納 2個(gè)電子,它們的自旋相反(不同)
洪特規(guī)則 基態(tài)原子中,填入簡(jiǎn)并軌道的電子總是先單獨(dú)分占,且自旋平行(相同)
(2)特例:當(dāng)能量相同的原子軌道在全充滿(p6、d10、f14)、半充滿(p3、d5、f7)、全空(p0、d0、f0)時(shí),原子的能量最低,如 24Cr 的電子排布式為[Ar]3d54s1,29Cu 的電子排布式為[Ar]3d104s1。
(3)核外電子的填充順序——構(gòu)造原理。
以光譜學(xué)事實(shí)為基礎(chǔ),從氫開(kāi)始,隨核電荷數(shù)遞增,新增電子填入能級(jí)的順序稱為構(gòu)造原理。
(4)核外電子的表示方法。
表示方法 示例
原子結(jié)構(gòu)示意圖 P:　　　　　　　
電子排布式 Cr:　　　　　　　
簡(jiǎn)化電子排布式 Cu:　　　　　　　
價(jià)層電子排布式 Fe:　　　　　　　
軌道表示式 (又稱電子排布圖) O:　　　　　　　
[理解·辨析] 判斷正誤
(1)某原子M層上的電子數(shù)一定比L層上的電子數(shù)多。(　　)
(2)2p和3p軌道形狀均為啞鈴形,能量也相等。(　　)
(3)p能級(jí)電子的能量一定比s能級(jí)電子的能量高。(　　)
(4)基態(tài)原子電子能量的高低順序?yàn)镋(1s)(5)同一原子中,2p、3p、4p能級(jí)的軌道數(shù)依次增多。(　　)
(6)22Ti的電子排布式1s22s22p63s23p10違反了能量最低原理。(　　)
(7)1s22s12p1表示的是激發(fā)態(tài)原子的電子排布。(　　)
(8)Ga基態(tài)原子的簡(jiǎn)化電子排布式為
[Ar]3d104s24p1,價(jià)層電子排布式為3d104s24p1。(　　)
(9)硅原子核外電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有14種。(　　)
一、“化學(xué)用語(yǔ)”的規(guī)范使用
1.下列化學(xué)用語(yǔ)或圖示表達(dá)正確的是(　　)
[A] NaCl的電子式為
[B] 基態(tài)鎵原子的電子排布式為[Ar]4s24p1
[C] 2pz電子云圖為
[D] 基態(tài) 24Cr 的價(jià)層電子軌道表示式為
2.寫出下列基態(tài)原子或離子的①電子排布式、②價(jià)層電子軌道表示式、③電子占據(jù)的原子軌道數(shù)、④未成對(duì)電子數(shù)。
(1)N:①　　　　　　　　,②　　　　　　　　　　　　,③　　　　,④　　　　。
(2)Cl:①　　　　　　　　,②　　　　　　　　　　　　,③　　　　,④　　　　。
(3)Cu:①　　　　　　　　,②　　　　　　　　　　,③　　　　,④　　　　。
(4)Br-:①　　　　　　　　,②　　　　　　　　　　,③　　　　,④　　　　。
二、核外電子排布規(guī)律的應(yīng)用
3.判斷電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
(1)(2021·山東卷)基態(tài)F的核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有　　　　種。
(2)基態(tài)鈦原子的價(jià)層電子排布式為　　　　,其原子核外電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有　　　　種,共有　　　　種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的電子。
(3)基態(tài)Si的價(jià)層電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有　　　　種,若其電子排布式表示為[Ne]3s23違背了　　　　　　。
(4)基態(tài)Cu的核外電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有　　　　種。
核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的判斷
電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子核外電子數(shù)目相等(包括電子自旋)。
空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與核外電子填充原子軌道的數(shù)目相等(不包括電子自旋)。
4.計(jì)算原子中未成對(duì)電子數(shù)目。
(1)(2021·福建卷)基態(tài)C的成對(duì)電子數(shù)與未成對(duì)電子數(shù)之比為　　　　。
(2)基態(tài)Ti3+中未成對(duì)電子有　　　　個(gè);與Ti同族相鄰的元素Zr的基態(tài)原子價(jià)層電子排布式為　　　　。與鈦同周期元素的基態(tài)原子中,未成對(duì)電子數(shù)與鈦相同的元素有　　　　種。
(3)血紅蛋白中的鐵處于基態(tài)時(shí),其最高能級(jí)中的單電子數(shù)為　　　　。
(4)Cr與Ni的基態(tài)原子核外未成對(duì)電子數(shù)之比為　　　　。
(5)第四周期中未成對(duì)電子數(shù)最多的基態(tài)原子的價(jià)層電子軌道表示式為　　　　。
5.利用原子核外電子排布規(guī)律進(jìn)行元素推斷。
(1)A、B、C、D四種元素,它們?cè)拥暮穗姾蓴?shù)均小于18,且依次增大。A原子核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)只有1種,B原子的電子總數(shù)與D原子的最外層電子數(shù)相等,A原子與B原子的最外層電子數(shù)之和與C原子的最外層電子數(shù)相等,D原子的最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的3倍。試推斷它們各是什么元素,并寫出其元素符號(hào)。
A　　　;B　　　;C　　　;D　　　。
(2)①E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,其元素符號(hào)為　　　　;其基態(tài)原子價(jià)層電子的軌道表示式為　　　　　　　　　　　　。
②F元素基態(tài)原子的M層全充滿,N層沒(méi)有成對(duì)電子且只有一個(gè)未成對(duì)電子,F的元素符號(hào)為　　　　,其基態(tài)原子的核外電子排布式為　　　　　　　　　　　　。
1.判斷正誤。
(1)(2024·貴州卷)銻(Sb)位于第五周期第ⅤA族,則其基態(tài)原子價(jià)層電子排布式是5s25p3。(　　)
(2)(2024·山東卷)激發(fā)態(tài)氫原子的軌道表示式:。(　　)
(3)(2024·湖北卷)泡利原理認(rèn)為一個(gè)原子軌道內(nèi)最多只能容納兩個(gè)自旋相反的電子。(　　)
(4)(2024·河北卷)原子光譜是不連續(xù)的線狀譜線是因?yàn)樵拥哪芗?jí)是量子化的。(　　)
(5)(2024·安徽卷)基態(tài)鎳原子價(jià)層電子排布式為3d84s2。(　　)
(6)(2024·浙江6月選考)Ar的基態(tài)原子電子排布方式只有一種。(　　)
(7)(2024·浙江6月選考)Ge的基態(tài)原子簡(jiǎn)化電子排布式為[Ar]4s24p2。(　　)
2.(2024·甘肅卷,2)下列化學(xué)用語(yǔ)表述錯(cuò)誤的是(　　)
[A] Ca2+和Cl-的最外層電子排布圖均為
[B] PH3和H2S的電子式分別為和
[C] CH2CHCH2CH2CH3的分子結(jié)構(gòu)模型為
[D] C、C和C互為同位素
3.(2024·北京卷,1)我國(guó)科研人員利用激光操控方法,從Ca原子束流中直接俘獲41Ca原子,實(shí)現(xiàn)了對(duì)同位素41Ca的靈敏檢測(cè)。41Ca的半衰期(放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間)長(zhǎng)達(dá)10萬(wàn)年,是14C的17倍,可應(yīng)用于地球科學(xué)與考古學(xué)。下列說(shuō)法正確的是(　　)
[A] 41Ca的原子核內(nèi)有21個(gè)中子
[B] 41Ca的半衰期長(zhǎng),說(shuō)明41Ca難以失去電子
[C] 41Ca衰變一半所需的時(shí)間小于14C衰變一半所需的時(shí)間
[D] 從Ca原子束流中直接俘獲41Ca原子的過(guò)程屬于化學(xué)變化
4.(2023·湖南卷,2)下列化學(xué)用語(yǔ)表述錯(cuò)誤的是(　　)
[A] HClO的電子式:
[B] 中子數(shù)為10的氧原子O
[C] NH3分子的VSEPR模型:
[D] 基態(tài)氮原子的價(jià)層電子排布圖:
5.按要求完成下列各題。
(1)(2024·湖南卷)Cu屬于ds區(qū)元素,其基態(tài)原子的價(jià)層電子排布式為　　　　。
(2)(2024·河北卷)釩原子的價(jià)層電子排布式為　　　　。
(3)(2024·湖北卷)基態(tài)Be2+的軌道表示式為　　　　。
(4)(2023·北京卷)基態(tài)硫原子的價(jià)層電子排布式為　　　　。
(5)(2023·全國(guó)乙卷)基態(tài)鐵原子的價(jià)層電子排布式為　　　　。
(6)(2023·浙江6月選考)基態(tài)氮原子的價(jià)層電子排布式是　　　　。
(7)(2023·廣東卷)基態(tài)Fe2+的3d電子軌道表示式為　　　　　　　　　　。
(8)(2022·海南卷)基態(tài)氧原子的電子排布式為　　　　,其中未成對(duì)電子有　　　　個(gè)。
(9)(2022·全國(guó)乙卷)氟原子激發(fā)態(tài)的電子排布式有　　　　(填字母,下同),其中能量較高的是　　　　。
a.1s22s22p43s1 b.1s22s22p43d2
c.1s22s12p5 d.1s22s22p33p2
(10)(2022·河北卷)基態(tài)硫原子的價(jià)層電子中,兩種自旋狀態(tài)的電子數(shù)之比為　　　　。
第1講　原子結(jié)構(gòu)
考點(diǎn)一　原子結(jié)構(gòu)
必備知識(shí)整合
1.(1)核素　元素　化學(xué)　(2)①核外電子數(shù)　②質(zhì)子數(shù)　中子數(shù)　③陽(yáng)離子所帶電荷數(shù)　④陰離子所帶電荷數(shù)　(3)質(zhì)量　質(zhì)子
2.(1)質(zhì)子數(shù)　質(zhì)子　中子　質(zhì)子數(shù)　中子數(shù)　(3)氕　D　氘　T　氚
[理解·辨析] (1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　
(6)×　(7)×
關(guān)鍵能力提升
1.D　該原子的質(zhì)子數(shù)為92,故A正確;該原子的質(zhì)量數(shù)為214,質(zhì)子數(shù)為92,則中子數(shù)=214-92=122,故B正確;該原子的質(zhì)子數(shù)為92,其核外電子數(shù)=質(zhì)子數(shù)=92,故C正確;該過(guò)程為核變化,既不屬于物理變化,也不屬于化學(xué)變化,故D不正確。
2.【答案】 (n+1) mol　(b-a) mol
(n+a)NA　(n+a)NA
【解析】 X原子的質(zhì)子數(shù)為a,質(zhì)量數(shù)為b,中子數(shù)為(b-a),它與1H構(gòu)成HnX分子,其摩爾質(zhì)量為(n+b) g/mol,中子數(shù)為(b-a),質(zhì)子數(shù)為(n+a),若質(zhì)量為m g,則該物質(zhì)的物質(zhì)的量為 mol,故所含原子的物質(zhì)的量為(n+1) mol,所含中子的物質(zhì)的量為(b-a) mol,所含質(zhì)子數(shù)為 (n+a)NA,所含電子數(shù)與質(zhì)子數(shù)相等,為 (n+a)NA。
3.BSe和Se質(zhì)子數(shù)相同,中子數(shù)不同,互為同位素,A正確;石墨烯為碳單質(zhì),丙烯分子式為C3H6,二者不互為同系物,B不正確;氧氣和臭氧均為氧元素組成的不同單質(zhì),二者互為同素異形體,C正確;乙酸甲酯和甲酸乙酯的分子式均為C3H6O2,結(jié)構(gòu)不同,二者互為同分異構(gòu)體,D正確。
4.【答案】 (1)核素　同位素　(2O2O3
(3)30　24　(4)7　5
【解析】 (1HH分別是氫元素的一種核素HH是質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的氫元素的不同原子,它們互稱為同位素。
(2O2和O3是同種元素組成的不同單質(zhì),互為同素異形體。
(3Fe2+的中子數(shù)為56-26=30,核外電子數(shù)為26-2=24。
5.B　根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知,X微粒為He,Y微粒為He,根據(jù)質(zhì)量數(shù)等于質(zhì)子數(shù)加中子數(shù)可知He的中子數(shù)為4,A錯(cuò)誤;X微粒為He,Y微粒為He,兩者具有的質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同,故互為同位素,B正確;由題干信息可知O與O的半衰期很短,在自然界中不能穩(wěn)定存在,故不適宜用作示蹤原子研究化學(xué)反應(yīng)歷程,C錯(cuò)誤;自然界中不存在O2與O2并不是其化學(xué)鍵不穩(wěn)定,而是由于O與O的半衰期很短,很容易發(fā)生核變化,轉(zhuǎn)化為其他原子,OO的鍵能與形成該鍵的核素?zé)o關(guān),D錯(cuò)誤。
6.B　核反應(yīng)為XnYHe,結(jié)合元素Y在化合物中呈+1價(jià),說(shuō)明Y處于第ⅠA族,而Y的質(zhì)量數(shù)為7,可推知Y為L(zhǎng)i,則X的質(zhì)子數(shù) Z=3+2=5,質(zhì)量數(shù)A=7+4-1=10,X為B。X是B,質(zhì)子數(shù)是5,質(zhì)量數(shù)A為10,原子核內(nèi)中子數(shù)為10-5=5,原子核外電子數(shù)是5,則原子核內(nèi)中子數(shù)與核外電子數(shù)之差為0,故A錯(cuò)誤;6Y和7Y的質(zhì)子數(shù)相同,都是3,而中子數(shù)不同,分別是3、4,二者是同一種元素的不同核素,互為同位素,故B正確;Y是Li,Li的核素種類由其質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)共同決定,故C錯(cuò)誤;X是B,屬于非金屬元素,Y是Li,屬于金屬元素,所以元素的金屬性X考點(diǎn)二　核外電子排布
必備知識(shí)整合
1.(3)K　L　M　N　1s　2s　2p　3s　3p　3d　4s　4p　4d
4f　1　1　3　1　3　5　1　3　5　7　1　4　9　16　2　8
18　32
[示例] 25　50
(4)②球　啞鈴　1　3　5　7　(5)相反
2.(1)最低　(2)①吸收　釋放　③吸收　發(fā)射
3.(4)　1s22s22p63s23p63d54s1　[Ar]3d104s1　3d64s2　
[理解·辨析] (1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　
(6)×　(7)√　(8)×　(9)×
關(guān)鍵能力提升
1.C　氯化鈉是離子化合物,其電子式是 ,A項(xiàng)錯(cuò)誤;鎵元素的原子序數(shù)為31,其基態(tài)原子的電子排布式為[Ar]3d104s24p1,B項(xiàng)錯(cuò)誤;p能級(jí)電子云輪廓圖是啞鈴狀的,C項(xiàng)正確;基態(tài)鉻原子的價(jià)層電子軌道表示式是,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
2.(1)①1s22s22p3　②
③5　④3
(2)①1s22s22p63s23p5(或[Ne]3s23p5)　
②　③9　④1
(3)①1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)　
②　③15　④1
(4)①1s22s22p63s23p63d104s24p6(或[Ar]3d104s24p6)　
② 　③18　④0
3.【答案】 (1)9
(2)3d24s2　12　22
(3)4　洪特規(guī)則
(4)15
【解析】 (1)基態(tài)F共有9個(gè)核外電子,每個(gè)電子都有對(duì)應(yīng)的軌道和自旋狀態(tài),所以核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有9種。
(2)基態(tài)Ti的核外電子排布式為[Ar]3d24s2,價(jià)層電子排布式為3d24s2;s軌道有1種空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài),p軌道有3種空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài),d軌道有5種空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài),3d軌道只有2個(gè)電子,有2種空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài),因此基態(tài)Ti的核外電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有12種;核外有22個(gè)電子,共有22種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
(4)基態(tài)Cu的核外電子排布式為[Ar]3d104s1,基態(tài)Cu核外的填充原子軌道數(shù)與其核外電子空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)相等,則基態(tài)Cu的核外電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有1+1+3+1+3+5+1=15(種)。
4.【答案】 (1)2∶1
(2)1　4d25s2　3
(3)4
(4)3∶1　
(5)
【解析】 (2)Ti的電子排布式為[Ar]3d24s2,Ti3+的電子排布式為[Ar]3d1,其未成對(duì)電子數(shù)是1,與Ti同族相鄰的元素Zr的基態(tài)原子的價(jià)層電子排布式為4d25s2,基態(tài)Ti未成對(duì)電子數(shù)是2,與鈦同周期的所有元素的基態(tài)原子中,未成對(duì)電子數(shù)與鈦相同的元素有Ni、Ge、Se。
(4)基態(tài)鉻原子價(jià)層電子排布式為3d54s1,核外有 6個(gè)未成對(duì)電子,基態(tài)鎳原子價(jià)層電子排布式為3d84s2,核外有2個(gè)未成對(duì)電子,則鉻與鎳的基態(tài)原子核外未成對(duì)電子數(shù)之比為3∶1。
5.(1)H　C　N　O
(2)①N　
②Cu　1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)
真題驗(yàn)收
1.【答案】 (1)√　(2)×　(3)√　(4)√　(5)√　(6)√　(7)×
【解析】 (1)銻(Sb)位于第五周期第ⅤA族,則根據(jù)元素在周期表中位置與原子結(jié)構(gòu)關(guān)系可知,其基態(tài)原子價(jià)層電子排布式是5s25p3,正確。
(2)K能層只有1個(gè)能級(jí)1s,不存在1p能級(jí),錯(cuò)誤。
(3)在一個(gè)原子軌道里,最多只能容納2個(gè)電子,它們的自旋相反,這個(gè)原理被稱為泡利原理,正確。
(4)原子光譜是不連續(xù)的線狀譜線,說(shuō)明原子的能級(jí)是不連續(xù)的,即原子的能級(jí)是量子化的,正確。
(5)Ni的原子序數(shù)為28,位于第四周期第Ⅷ族,基態(tài)鎳原子價(jià)層電子排布式為3d84s2,正確。
(6)根據(jù)原子核外電子排布規(guī)律,基態(tài)氬原子的電子排布方式只有1s22s22p63s23p6一種,正確。
(7)Ge的原子序數(shù)為32,基態(tài)Ge的簡(jiǎn)化電子排布式為 [Ar]3d104s24p2,錯(cuò)誤。
2.B　Ca2+和Cl-的核外電子數(shù)都是18,最外層電子排布圖均為,A正確;PH3中磷原子和每個(gè)氫原子共用一對(duì)電子,中心原子磷原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3+×(5-3×1)=4,孤電子對(duì)數(shù)為1,PH3的電子式為,B錯(cuò)誤;1個(gè) CH2CHCH2CH2CH3分子中存在1個(gè)碳碳雙鍵,位于1號(hào)碳原子與2號(hào)碳原子之間,存在 3個(gè)碳碳單鍵,無(wú)支鏈,且氫原子半徑小于碳原子半徑,其分子結(jié)構(gòu)模型表示為,C正確CC和C是質(zhì)子數(shù)相同、中子數(shù)不同的碳原子,是碳元素的不同核素,互為同位素,D正確。
3.A　41Ca的質(zhì)量數(shù)為41,質(zhì)子數(shù)為20,所以中子數(shù)為41-20=21,A正確;41Ca的半衰期長(zhǎng)短與得失電子能力沒(méi)有關(guān)系,B錯(cuò)誤;根據(jù)題意,41Ca衰變一半所需的時(shí)間要大于14C衰變一半所需的時(shí)間,C錯(cuò)誤;從Ca原子束流中直接俘獲 41Ca原子的過(guò)程沒(méi)有新物質(zhì)產(chǎn)生,不屬于化學(xué)變化,D錯(cuò)誤。
4.C　HClO分子中O與H、Cl分別形成共價(jià)鍵,每個(gè)原子最外層均達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu),A正確;氧原子質(zhì)子數(shù)為8,則中子數(shù)為10的氧原子的質(zhì)量數(shù)為10+8=18,其原子表示為O,B正確;根據(jù)VSEPR模型計(jì)算,NH3分子中有1個(gè)孤電子對(duì),N還連接3個(gè)氫原子,因此NH3分子的VSEPR模型為四面體形,C錯(cuò)誤,基態(tài)氮原子的價(jià)層電子排布式為2s22p3,其價(jià)層電子排布圖為,D正確。
5.(1)3d104s1
(2)3d34s2
(3)
(4)3s23p4
(5)3d64s2
(6)2s22p3
(7)
(8)1s22s22p4(或[He]2s22p4)　2
(9)ad　d
(10)1∶2(或2∶1)
(
第
11
頁(yè)
)(共100張PPT)
原子結(jié)構(gòu)
第1講
1.認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu),了解原子結(jié)構(gòu)相關(guān)粒子的數(shù)目關(guān)系;知道元素、核素、同位素的含義。
2.了解原子核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、能級(jí)分布和排布原理。
3.能正確書寫1～36號(hào)元素原子核外電子排布式、價(jià)層電子排布式和軌道表示式。
1.原子的構(gòu)成
(1)構(gòu)成粒子及作用。
核素
元素
化學(xué)
(2)粒子之間的數(shù)量關(guān)系。
①原子中:質(zhì)子數(shù)(Z)=核電荷數(shù)= ;
②質(zhì)量數(shù)(A)= (Z)+ (N);
③陽(yáng)離子的核外電子數(shù)=質(zhì)子數(shù)- ;
④陰離子的核外電子數(shù)=質(zhì)子數(shù)+ 。
核外電子數(shù)
質(zhì)子數(shù)
中子數(shù)
陽(yáng)離子所帶電荷數(shù)
陰離子所帶電荷數(shù)
(3)粒子符號(hào)中各數(shù)字的含義。
質(zhì)量
質(zhì)子
2.元素、核素、同位素
(1)元素、核素、同位素的關(guān)系。
質(zhì)子數(shù)
質(zhì)子
中子
質(zhì)子數(shù)
中子數(shù)
(2)同位素的特征。
①同位素之間的“六同”“三不同”。
②同一元素的各種穩(wěn)定核素在自然界中所占的原子百分?jǐn)?shù)(豐度)不變。
③同位素之間的轉(zhuǎn)化,既不是物理變化也不是化學(xué)變化,是核反應(yīng)。
(3)氫元素的三種核素。
氕
D
氘
T
氚
(4)幾種重要核素的用途。
[理解·辨析] 判斷正誤
(1)一種元素可能有多種核素,也可能只有一種核素,有多少種核素就有多少種原子。(　 　)
(2)14C可用于文物的年代鑒定,14C與12C互為同素異形體。(　 　)
(3)核外電子數(shù)相同的粒子,其質(zhì)子數(shù)一定相同。(　 　)
√
×
×
(6)所有原子核內(nèi)一定都有質(zhì)子和中子。(　 　)
(7)質(zhì)量數(shù)就是元素的相對(duì)原子質(zhì)量。(　 　)
×
√
×
×
一、原子結(jié)構(gòu)中“粒子數(shù)”的確定
D
【解析】 該原子的質(zhì)子數(shù)為92,故A正確;該原子的質(zhì)量數(shù)為214,質(zhì)子數(shù)為92,則中子數(shù)=214-92=122,故B正確;該原子的質(zhì)子數(shù)為92,其核外電子數(shù)=質(zhì)子數(shù)=92,故C正確;該過(guò)程為核變化,既不屬于物理變化,也不屬于化學(xué)變化,故D不正確。
二、“三素”“四同”概念辨析
3.(2024·浙江杭州模擬)下列說(shuō)法不正確的是(　　)
[B] 石墨烯和丙烯互為同系物
[C] 氧氣和臭氧互為同素異形體
[D] 乙酸甲酯和甲酸乙酯互為同分異構(gòu)體
B
核素
同位素
(2)互為同素異形體的粒子是　　　 　。
30
24
(4)上述9種粒子中有　　　　種核素,含有　　　　種元素。
7
5
練后歸納
同位素、同素異形體、同分異構(gòu)體、同系物的比較
概念 比較
定義 比較 對(duì)象 特征
同位素 質(zhì)子數(shù)相同、中子數(shù)不同的核素(原子)互稱為同位素 核素 (原子) 物理性質(zhì)不同,化學(xué)性質(zhì)相同
同素 異形體 同一元素組成的不同單質(zhì) 單質(zhì) 結(jié)構(gòu)或組成不同
同分 異構(gòu)體 分子式相同,結(jié)構(gòu)不同的化合物互稱為同分異構(gòu)體 化合物 分子 絕大多數(shù)為有機(jī)物分子
同系物 結(jié)構(gòu)相似,分子組成上相差若干個(gè)CH2原子團(tuán)的有機(jī)物 化合物 分子 結(jié)構(gòu)相似,性質(zhì)相似
三、核反應(yīng)方程式的分析
B
B
1.核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的量子力學(xué)模型
(1)能層與能級(jí)。
核外電子按能量不同分成能層,同一能層的電子,根據(jù)能量差異還被分成不同能級(jí)。
(2)原子軌道:量子力學(xué)把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。
(3)原子核外能層、能級(jí)、原子軌道之間的關(guān)系。
能層(n) 一 二 三 四
能層符號(hào)
能級(jí)符號(hào)
各能級(jí)原 子軌道數(shù)
各能層原 子軌道數(shù)
最多容納 電子數(shù)
K
L
M
N
1s
2s
2p
3s
3p
3d
4s
4p
4d
4f
1
1
3
1
3
5
1
3
5
7
1
4
9
16
2
8
18
32
[示例] 預(yù)測(cè)第五電子層上有　 個(gè)原子軌道,最多能容納的電子數(shù)是　　　　。
25
50
(4)電子云與原子軌道能量比較。
①概念:核外電子的概率密度分布看起來(lái)像一片云霧,因而被形象地稱作電子云。常用電子云輪廓圖的形狀和取向來(lái)表示原子軌道的形狀和取向。
②原子軌道的形狀、數(shù)目及能量關(guān)系。
能級(jí)符號(hào) ns np nd nf
軌道形狀 形 形 — —
軌道數(shù)目
軌道能量 a.相同能層上的原子軌道:ns球
啞鈴
1
3
5
7
(5)電子的自旋。
每個(gè)原子軌道上的兩個(gè)電子其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是不同的,量子化學(xué)用自旋來(lái)描述這種差異,書寫時(shí)用上下箭頭(↑和↓)表示自旋 的電子。
2.基態(tài)與激發(fā)態(tài)、原子光譜
(1)基態(tài)原子:處于 能量狀態(tài)的原子。
激發(fā)態(tài)原子:基態(tài)原子吸收能量,它的電子會(huì)躍遷到較高能級(jí),變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)原子。
相反
最低
(2)原子光譜。
①意義:不同元素原子的電子發(fā)生躍遷時(shí)會(huì) 或 不同頻率的光,可以用光譜儀攝取各種元素原子的吸收光譜或發(fā)射光譜,總稱原子光譜。
②分類及其特征:吸收光譜為明亮背景的暗色譜線;發(fā)射光譜為暗色背景的明亮譜線。
吸收
釋放
③應(yīng)用:利用原子光譜上的特征譜線可以鑒定元素,稱為光譜分析。
吸收
發(fā)射
3.基態(tài)原子的核外電子排布
(1)排布原則。
能量最低原理 原子核外電子總是盡可能地占據(jù)能量最低的原子軌道,使整個(gè)原子的能量最低
泡利原理(泡利不相容原理) 在一個(gè)原子軌道里,最多只能容納 2個(gè)電子,它們的自旋相反(不同)
洪特規(guī)則 基態(tài)原子中,填入簡(jiǎn)并軌道的電子總是先單獨(dú)分占,且自旋平行(相同)
(2)特例:當(dāng)能量相同的原子軌道在全充滿(p6、d10、f14)、半充滿(p3、d5、f7)、全空(p0、d0、f0)時(shí),原子的能量最低,如24Cr 的電子排布式為[Ar]3d54s1,29Cu 的電子排布式為[Ar]3d104s1。
(3)核外電子的填充順序——構(gòu)造原理。
以光譜學(xué)事實(shí)為基礎(chǔ),從氫開(kāi)始,隨核電荷數(shù)遞增,新增電子填入能級(jí)的順序稱為構(gòu)造原理。
(4)核外電子的表示方法。
表示方法 示例
原子結(jié)構(gòu)示意圖 P:
電子排布式 Cr:
簡(jiǎn)化電子排布式 Cu:
價(jià)層電子排布式 Fe:
軌道表示式 (又稱電子排布圖) O:
1s22s22p63s23p63d54s1
[Ar]3d104s1
3d64s2
[理解·辨析] 判斷正誤
(1)某原子M層上的電子數(shù)一定比L層上的電子數(shù)多。(　 　)
(2)2p和3p軌道形狀均為啞鈴形,能量也相等。(　 　)
(3)p能級(jí)電子的能量一定比s能級(jí)電子的能量高。(　 　)
(4)基態(tài)原子電子能量的高低順序?yàn)镋(1s)(　 　)
×
×
×
×
(5)同一原子中,2p、3p、4p能級(jí)的軌道數(shù)依次增多。(　 　)
(6)22Ti的電子排布式1s22s22p63s23p10違反了能量最低原理。(　 　)
(7)1s22s12p1表示的是激發(fā)態(tài)原子的電子排布。(　 　)
(8)Ga基態(tài)原子的簡(jiǎn)化電子排布式為[Ar]3d104s24p1,價(jià)層電子排布式為3d104s24p1。(　 　)
(9)硅原子核外電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有14種。(　 　)
×
×
√
×
×
一、“化學(xué)用語(yǔ)”的規(guī)范使用
1.下列化學(xué)用語(yǔ)或圖示表達(dá)正確的是(　　)
C
2.寫出下列基態(tài)原子或離子的①電子排布式、②價(jià)層電子軌道表示式、
③電子占據(jù)的原子軌道數(shù)、④未成對(duì)電子數(shù)。
(1)N:①　　　　　　　,②　　　　　　　　,③　　　　,④　　　　。
(2)Cl:①　 　　　　　　　,②　　　　　　　　　　　　,
③　　　　,④　　　　。
(3)Cu:①　 　　　　　 　　,②　　　　　　　　　　,③　　　　,④　　　　。
(4)Br-:①　　　　　　 　　,②　　　 　,
③　　　　,④　　　　。
1s22s22p3
5　
3
1s22s22p63s23p5(或[Ne]3s23p5)　
9
1
1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)　
15
1
1s22s22p63s23p63d104s24p6(或[Ar]3d104s24p6)
18
0
二、核外電子排布規(guī)律的應(yīng)用
3.判斷電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
(1)(2021·山東卷)基態(tài)F的核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有　　　　種。
9
【解析】 (1)基態(tài)F共有9個(gè)核外電子,每個(gè)電子都有對(duì)應(yīng)的軌道和自旋狀態(tài),所以核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有9種。
(2)基態(tài)鈦原子的價(jià)層電子排布式為　　　　,其原子核外電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有　　　　種,共有　　　　種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的電子。
3d24s2
12
22
【解析】 (2)基態(tài)Ti的核外電子排布式為[Ar]3d24s2,價(jià)層電子排布式為3d24s2;s軌道有1種空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài),p軌道有3種空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài),d軌道有5種空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài),3d軌道只有2個(gè)電子,有2種空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài),因此基態(tài)Ti的核外電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有12種;核外有22個(gè)電子,共有22種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
4
【解析】 (4)基態(tài)Cu的核外電子排布式為[Ar]3d104s1,基態(tài)Cu核外的填充原子軌道數(shù)與其核外電子空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)相等,則基態(tài)Cu的核外電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有1+1+3+1+3+5+1=15(種)。
洪特規(guī)則
(4)基態(tài)Cu的核外電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有　　　　種。
15
練后歸納
核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的判斷
電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子核外電子數(shù)目相等(包括電子自旋)。
空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與核外電子填充原子軌道的數(shù)目相等(不包括電子自旋)。
4.計(jì)算原子中未成對(duì)電子數(shù)目。
(1)(2021·福建卷)基態(tài)C的成對(duì)電子數(shù)與未成對(duì)電子數(shù)之比為　　　　。
2∶1
(2)基態(tài)Ti3+中未成對(duì)電子有　　　　個(gè);與Ti同族相鄰的元素Zr的基態(tài)原子價(jià)層電子排布式為　　　　。與鈦同周期元素的基態(tài)原子中,未成對(duì)電子數(shù)與鈦相同的元素有　　　　種。
1
4d25s2
3
【解析】 (2)Ti的電子排布式為[Ar]3d24s2,Ti3+的電子排布式為[Ar]3d1,其未成對(duì)電子數(shù)是1,與Ti同族相鄰的元素Zr的基態(tài)原子的價(jià)層電子排布式為4d25s2,基態(tài)Ti未成對(duì)電子數(shù)是2,與鈦同周期的所有元素的基態(tài)原子中,未成對(duì)電子數(shù)與鈦相同的元素有Ni、Ge、Se。
(3)血紅蛋白中的鐵處于基態(tài)時(shí),其最高能級(jí)中的單電子數(shù)為　　　　。
4
【解析】 (4)基態(tài)鉻原子價(jià)層電子排布式為3d54s1,核外有 6個(gè)未成對(duì)電子,基態(tài)鎳原子價(jià)層電子排布式為3d84s2,核外有2個(gè)未成對(duì)電子,則鉻與鎳的基態(tài)原子核外未成對(duì)電子數(shù)之比為3∶1。
(4)Cr與Ni的基態(tài)原子核外未成對(duì)電子數(shù)之比為　　　　。
3∶1　
(5)第四周期中未成對(duì)電子數(shù)最多的基態(tài)原子的價(jià)層電子軌道表示式為
　　　 　。
5.利用原子核外電子排布規(guī)律進(jìn)行元素推斷。
(1)A、B、C、D四種元素,它們?cè)拥暮穗姾蓴?shù)均小于18,且依次增大。A原子核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)只有1種,B原子的電子總數(shù)與D原子的最外層電子數(shù)相等,A原子與B原子的最外層電子數(shù)之和與C原子的最外層電子數(shù)相等,D原子的最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的3倍。試推斷它們各是什么元素,并寫出其元素符號(hào)。
A　　　;B　　　;C　　　;D　　　。
H
C
N
O
(2)①E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,其元素符
號(hào)為　　　　;其基態(tài)原子價(jià)層電子的軌道表示式為　　　　　　 　　。
②F元素基態(tài)原子的M層全充滿,N層沒(méi)有成對(duì)電子且只有一個(gè)未成對(duì)電子,
F的元素符號(hào)為　　　　 ,其基態(tài)原子的核外電子排布式為
　　　　　　　　　　 　　。
N
Cu
1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)
1.判斷正誤。
(1)(2024·貴州卷)銻(Sb)位于第五周期第ⅤA族,則其基態(tài)原子價(jià)層電子排布式是5s25p3。(　　)
√
【解析】 (1)銻(Sb)位于第五周期第ⅤA族,則根據(jù)元素在周期表中位置與原子結(jié)構(gòu)關(guān)系可知,其基態(tài)原子價(jià)層電子排布式是5s25p3,正確。
【解析】(2)K能層只有1個(gè)能級(jí)1s,不存在1p能級(jí),錯(cuò)誤。
×
(3)(2024·湖北卷)泡利原理認(rèn)為一個(gè)原子軌道內(nèi)最多只能容納兩個(gè)自旋相反的電子。(　　)
【解析】 (3)在一個(gè)原子軌道里,最多只能容納2個(gè)電子,它們的自旋相反,這個(gè)原理被稱為泡利原理,正確。
√
【解析】 (4)原子光譜是不連續(xù)的線狀譜線,說(shuō)明原子的能級(jí)是不連續(xù)的,即原子的能級(jí)是量子化的,正確。
(5)(2024·安徽卷)基態(tài)鎳原子價(jià)層電子排布式為3d84s2。(　　)
【解析】 (5)Ni的原子序數(shù)為28,位于第四周期第Ⅷ族,基態(tài)鎳原子價(jià)層電子排布式為3d84s2,正確。
√
(4)(2024·河北卷)原子光譜是不連續(xù)的線狀譜線是因?yàn)樵拥哪芗?jí)是量子化的。(　　)
√
【解析】 (6)根據(jù)原子核外電子排布規(guī)律,基態(tài)氬原子的電子排布方式只有1s22s22p63s23p6一種,正確。
(7)(2024·浙江6月選考)Ge的基態(tài)原子簡(jiǎn)化電子排布式為[Ar]4s24p2。(　　)
【解析】 (7)Ge的原子序數(shù)為32,基態(tài)Ge的簡(jiǎn)化電子排布式為[Ar]3d104s24p2,錯(cuò)誤。
×
(6)(2024·浙江6月選考)Ar的基態(tài)原子電子排布方式只有一種。(　　)
√
2.(2024·甘肅卷,2)下列化學(xué)用語(yǔ)表述錯(cuò)誤的是(　　)
B
3.(2024·北京卷,1)我國(guó)科研人員利用激光操控方法,從Ca原子束流中直接俘獲41Ca原子,實(shí)現(xiàn)了對(duì)同位素41Ca的靈敏檢測(cè)。41Ca的半衰期(放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間)長(zhǎng)達(dá)10萬(wàn)年,是14C的17倍,可應(yīng)用于地球科學(xué)與考古學(xué)。下列說(shuō)法正確的是(　　)
[A] 41Ca的原子核內(nèi)有21個(gè)中子
[B] 41Ca的半衰期長(zhǎng),說(shuō)明41Ca難以失去電子
[C] 41Ca衰變一半所需的時(shí)間小于14C衰變一半所需的時(shí)間
[D] 從Ca原子束流中直接俘獲41Ca原子的過(guò)程屬于化學(xué)變化
A
【解析】 41Ca的質(zhì)量數(shù)為41,質(zhì)子數(shù)為20,所以中子數(shù)為41-20=21,A正確;
41Ca的半衰期長(zhǎng)短與得失電子能力沒(méi)有關(guān)系,B錯(cuò)誤;根據(jù)題意,41Ca衰變一半所需的時(shí)間要大于14C衰變一半所需的時(shí)間,C錯(cuò)誤;從Ca原子束流中直接俘獲41Ca原子的過(guò)程沒(méi)有新物質(zhì)產(chǎn)生,不屬于化學(xué)變化,D錯(cuò)誤。
4.(2023·湖南卷,2)下列化學(xué)用語(yǔ)表述錯(cuò)誤的是(　　)
C
5.按要求完成下列各題。
(1)(2024·湖南卷)Cu屬于ds區(qū)元素,其基態(tài)原子的價(jià)層電子排布式為
　　　　。
(2)(2024·河北卷)釩原子的價(jià)層電子排布式為　　　 　。
(3)(2024·湖北卷)基態(tài)Be2+的軌道表示式為　　　　。
(4)(2023·北京卷)基態(tài)硫原子的價(jià)層電子排布式為　　　　。
(5)(2023·全國(guó)乙卷)基態(tài)鐵原子的價(jià)層電子排布式為　　　　。
3d104s1
3d34s2
3s23p4
3d64s2
(6)(2023·浙江6月選考)基態(tài)氮原子的價(jià)層電子排布式是　　　　。

(7)(2023·廣東卷)基態(tài)Fe2+的3d電子軌道表示式為　　　　　　　　　。
(8)(2022·海南卷)基態(tài)氧原子的電子排布式為　　　 　,其中未成對(duì)電子有　　　　個(gè)。
2s22p3
1s22s22p4(或[He]2s22p4)
2
(9)(2022·全國(guó)乙卷)氟原子激發(fā)態(tài)的電子排布式有　　　　(填字母,下同),其中能量較高的是　　　　。
a.1s22s22p43s1 b.1s22s22p43d2
c.1s22s12p5 d.1s22s22p33p2
(10)(2022·河北卷)基態(tài)硫原子的價(jià)層電子中,兩種自旋狀態(tài)的電子數(shù)之比為　　　 　。
ad
d
1∶2(或2∶1)
課時(shí)作業(yè)20　原子結(jié)構(gòu)
(時(shí)間:30分鐘　滿分:90分)
一、選擇題(共12小題,每小題5分,共60分)
1.下列說(shuō)法正確的是(　　)
[A] 基態(tài)原子吸收能量只能變成一種激發(fā)態(tài)
[B] 某原子的電子排布式為1s22s22p63s23p64s1,其表示的是基態(tài)原子的電子排布
[C] 日常生活中我們看到的許多可見(jiàn)光,如霓虹燈光、節(jié)日焰火,是原子核外電子發(fā)生躍遷吸收能量導(dǎo)致的
[D] 電子僅從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)才會(huì)產(chǎn)生原子光譜
B
【解析】 基態(tài)原子吸收不同的能量能變成不同的激發(fā)態(tài),A錯(cuò)誤;根據(jù)構(gòu)造原理,原子的電子排布式為1s22s22p63s23p64s1,其表示的是基態(tài)鉀原子的電子排布,B正確;光是電子躍遷釋放能量的重要形式,不同元素的原子中電子發(fā)生躍遷時(shí)吸收或放出的能量是不同的,霓虹燈光、節(jié)日焰火等都與原子核外電子躍遷釋放能量有關(guān),而不是吸收能量導(dǎo)致的,C錯(cuò)誤;原子光譜有兩種,電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)時(shí)產(chǎn)生吸收光譜,電子從較高能級(jí)躍遷到較低能級(jí)時(shí)產(chǎn)生發(fā)射光譜,D錯(cuò)誤。
2.(2025·云南高考適應(yīng)性考試)下列化學(xué)用語(yǔ)或圖示表達(dá)正確的是(　　)
D
3.(2025·陜晉青寧高考適應(yīng)性考試)下列化學(xué)用語(yǔ)表示正確的是(　　)
D
4.(2025·內(nèi)蒙古高考適應(yīng)性考試)下列化學(xué)用語(yǔ)或表述正確的是(　　)
[B] 209Bi和210Bi:互為同素異形體
[C] CH4的空間結(jié)構(gòu):正方形
[D] 基態(tài)Fe2+的價(jià)電子排布式:3d54s1
A
B
6.某元素的一種核素X的原子質(zhì)量數(shù)為A,含N個(gè)中子,它與1H組成HmX分子,
a g HmX中所含質(zhì)子的物質(zhì)的量是(　　)
A
7.以下列出的是一些基態(tài)原子的2p軌道和3d軌道中電子排布的情況,違背洪特規(guī)則的是(　　)
[A] ①②③ [B] ②④⑥
[C] ④⑤⑥ [D] ③④⑥
B
【解析】 洪特規(guī)則是指基態(tài)原子中填入簡(jiǎn)并軌道的電子總是優(yōu)先單獨(dú)分占,且自旋平行。泡利原理是指在一個(gè)原子軌道里,最多容納2個(gè)電子,且自旋相反。①符合洪特規(guī)則和泡利原理,不符合題意;②違背洪特規(guī)則,符合題意;③違背泡利原理,不符合題意;④違背洪特規(guī)則,符合題意;⑤符合洪特規(guī)則和泡利原理,不符合題意;⑥違背洪特規(guī)則,符合題意;綜上所述,B符合題意。
8.(2024·安徽亳州質(zhì)檢)元素周期表中鉍元素的數(shù)據(jù)如圖,下列說(shuō)法不正確的是(　　)
[A] 鉍原子s軌道的形狀是球形,p軌道的形狀是啞鈴形
[B] 鉍元素的相對(duì)原子質(zhì)量是209.0
[C] 鉍原子6p能級(jí)中6px、6py、6pz軌道上各有一個(gè)電子
[D] 鉍原子最外層有5個(gè)能量相同的電子
D
【解析】 鉍原子最外層6s軌道上有2個(gè)電子,6p軌道上有3個(gè)電子,但6s、6p軌道上電子能量不同,D錯(cuò)誤。
9.下列對(duì)原子結(jié)構(gòu)的描述正確的是(　　)
[A] 鐵原子的價(jià)層電子排布式為3d64s2
[B] Cu的基態(tài)原子核外電子共有15種不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)
[C] S的基態(tài)原子的軌道表示式為
[D] 4f、4s、3d原子軌道的能量關(guān)系:E(4f)>E(4s)>E(3d)
A
10.現(xiàn)有部分元素的原子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下表:
X L層電子數(shù)是K層電子數(shù)的3倍
Y 核外電子層數(shù)等于原子序數(shù)
Z L層電子數(shù)是K層和M層電子數(shù)之和
W 共用三對(duì)電子形成雙原子分子,常溫下為氣體單質(zhì)
下列敘述正確的是(　　)
[A] W原子的結(jié)構(gòu)示意圖為
[B] 元素X和Y只能形成原子個(gè)數(shù)之比為1∶2的化合物
[C] 元素X比元素Z的非金屬性強(qiáng)
[D] X、Y、Z、W四種元素不能形成離子化合物
C
11.(2024·河南鄭州一模)X、Y、Z、W、P五種元素,其核電荷數(shù)依次增大。X基態(tài)原子核外只有三個(gè)能級(jí),且各能級(jí)電子數(shù)相等;Z原子的核外電子有8種運(yùn)動(dòng)狀態(tài);Z與W元素位于同一族;P原子核外有4個(gè)電子層,最外層只有1個(gè)電子,其余各層均排滿電子。下列說(shuō)法正確的是(　　)
[A] 基態(tài)X原子最外層有三個(gè)未成對(duì)電子
[B] Y基態(tài)原子的軌道表示式:
[C] P原子的價(jià)層電子排布式為4s1
[D] P單質(zhì)分別與Z、W單質(zhì)反應(yīng),產(chǎn)物中P的化合價(jià)一定相同
B
12.下列各組表述中,兩個(gè)粒子一定不屬于同種元素原子的是(　　)
[A] 3p能級(jí)有一個(gè)未成對(duì)電子的基態(tài)原子和核外電子排布式為1s22s22p63s23p1的原子
[B] M層全充滿而N層為4s2的原子和核外電子排布式為1s22s22p63s23p64s2的原子
[D] 2p能級(jí)有一個(gè)空軌道的基態(tài)原子和原子的價(jià)層電子排布式為2s22p2的原子
B
二、非選擇題(共2小題,共30分)
13.(16分,每空2分)回答下列問(wèn)題。
(1)①基態(tài)銅原子有　　　　種不同能級(jí)的電子。
7
【解析】 (1)①基態(tài)銅原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1,有7種不同能級(jí)的電子。
②基態(tài)氮原子中最高能級(jí)的電子的電子云輪廓圖為　　　　形。
啞鈴
【解析】 ②基態(tài)氮原子中最高能級(jí)的電子處于2p能級(jí),電子云輪廓圖為啞鈴形。
③在空氣中FeO穩(wěn)定性小于Fe2O3,從電子排布的角度分析,其主要原因是

　。
Fe2+價(jià)層電子排布式為3d6,而Fe3+的價(jià)層電子排布式為3d5,為半充滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu),故FeO穩(wěn)定性小于Fe2O3
【解析】 ③Fe2+價(jià)層電子排布式為3d6,而Fe3+的價(jià)層電子排布式為3d5,為半充滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu),故FeO穩(wěn)定性小于Fe2O3。
(2)元素X位于第四周期,其基態(tài)原子有4個(gè)未成對(duì)電子,基態(tài)X2+的價(jià)層電子排布式是　　　　;X3+的價(jià)層電子排布式為　　　　。
3d6
【解析】 (2)X位于第四周期,其基態(tài)原子有4個(gè)未成對(duì)電子,該元素為Fe,基態(tài)Fe2+的價(jià)層電子排布式3d6,Fe3+的價(jià)電子排布式為3d5。
3d5
(3)M是第四周期元素,最外層只有1個(gè)電子,次外層的所有原子軌道均充滿電子,M元素基態(tài)原子的電子排布式為　　　　　　　 　 　　　　,
M+的價(jià)層電子排布式為　　 ,M2+的電子排布式為
　　　　　　 　　　。
1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)
【解析】 (3)M是第四周期元素,最外層只有1個(gè)電子,次外層的所有原子軌道均充滿電子,次外層電子排布式為3s23p63d10,該元素為Cu;基態(tài)銅原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1);Cu+的價(jià)層電子排布式為3d10;Cu2+的電子排布式為1s22s22p63s23p63d9(或[Ar]3d9)。
3d10
1s22s22p63s23p63d9(或[Ar]3d9)
14.(14分,每空2分)現(xiàn)有六種元素,其中W、X、Y、Z為短周期主族元素,E、F為第四周期元素,它們的原子序數(shù)依次增大。
W元素原子的核外p電子數(shù)比s電子數(shù)少3
X元素形成的物質(zhì)種類繁多,其形成的一種固體單質(zhì)工業(yè)上常用作切割工具
Y元素基態(tài)原子p軌道有3個(gè)未成對(duì)電子
Z原子核外所有p軌道全充滿或半充滿
E在該周期中未成對(duì)電子數(shù)最多
F能形成紅色(或磚紅色)的F2O和黑色的FO兩種氧化物
根據(jù)上述信息,完成下列各題。
(1)畫出W基態(tài)原子的核外電子軌道表示式:　　　　　　　　　　　　。
【解析】 W、X、Y、Z為短周期主族元素,原子序數(shù)依次增大,W元素原子的核外p電子數(shù)比s電子數(shù)少3,電子排布式為1s22s22p1,即W為B;X元素形成的物質(zhì)種類繁多,其形成的一種固體單質(zhì)工業(yè)上常用作切割工具,即X為C;Y元素基態(tài)原子p軌道有3個(gè)未成對(duì)電子,價(jià)層電子排布式為ns2np3,由Z原子核外所有p軌道全充滿或半充滿可知,其核外電子排布式為1s22s22p63s23p3,即Z為P,結(jié)合原子序數(shù)可知,Y元素原子的價(jià)層電子排布式為2s22p3,即Y為N;E在該周期中未成對(duì)電子數(shù)最多,又因?yàn)镋為第四周期元素,第四周期元素中未成對(duì)電子數(shù)最多的原子應(yīng)該是3d能級(jí)容納5個(gè)電子、4s能級(jí)容納1個(gè)電子,其價(jià)層電子排布式為3d54s1,即E為Cr;F能形成紅色(或磚紅色)的F2O和黑色的FO兩種氧化物,即F為Cu。
(1)W為B,基態(tài)硼原子的電子排布式為1s22s22p1,其核外電子軌道表示式為 。
洪特規(guī)則
【解析】 (2)X為C,基態(tài)碳原子的核外電子排布式為1s22s22p2,由洪特規(guī)則可知,基態(tài)原子中,填入簡(jiǎn)并軌道的電子總是先單獨(dú)分占,且自旋狀態(tài)相同,故題給基態(tài)原子的核外電子軌道表示式違反了洪特規(guī)則。
3
【解析】 (3)Z為P,基態(tài)磷原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p3,3p能級(jí)上電子能量最高,3p電子云在空間有3個(gè)伸展方向,呈啞鈴形。
(3)Z基態(tài)原子中能量最高的電子,其電子云在空間有　　　　個(gè)伸展方向,呈　　　　形。
啞鈴
1s22s22p3
【解析】 (4)Y為N,氮原子的電子排布式為1s22s22p3;E為Cr,鉻原子的簡(jiǎn)化電子排布式為[Ar]3d54s1。
(4)Y原子的電子排布式為　　　　　 　;E原子的簡(jiǎn)化電子排布式為
　　　　　　。
[Ar]3d54s1
3d104s1
【解析】 (5)F為Cu,銅原子的簡(jiǎn)化電子排布式為 [Ar]3d104s1,其價(jià)層電子排布式為3d104s1。
(5)寫出F元素原子的價(jià)層電子排布式:　　　　　　　　　　。 課時(shí)作業(yè)20　原子結(jié)構(gòu)
(時(shí)間:30分鐘　滿分:90分)
一、選擇題(共12小題,每小題5分,共60分)
1.下列說(shuō)法正確的是(　　)
[A] 基態(tài)原子吸收能量只能變成一種激發(fā)態(tài)
[B] 某原子的電子排布式為1s22s22p63s23p64s1,其表示的是基態(tài)原子的電子排布
[C] 日常生活中我們看到的許多可見(jiàn)光,如霓虹燈光、節(jié)日焰火,是原子核外電子發(fā)生躍遷吸收能量導(dǎo)致的
[D] 電子僅從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)才會(huì)產(chǎn)生原子光譜
2.(2025·云南高考適應(yīng)性考試)下列化學(xué)用語(yǔ)或圖示表達(dá)正確的是(　　)
[A] 氫元素的3種核素HHH
[B] Ca(OH)2溶于水的電離方程式:Ca(OH)2Ca2++2OH-
[C] 基態(tài)鉻原子的價(jià)層電子軌道表示式:
[D] 淀粉水解生成葡萄糖的化學(xué)方程式:(C6H10O5)n(淀粉)+nH2OnCH2OH(CHOH)4CHO
3.(2025·陜晉青寧高考適應(yīng)性考試)下列化學(xué)用語(yǔ)表示正確的是(　　)
[A] 氯化氫的電子式:H+]-
[B] CO2和SO2的VSEPR模型均為
[C] 基態(tài)鉻原子價(jià)層電子的軌道表示式:
[D] 中子數(shù)為20的氯原子的核素符號(hào)Cl
4.(2025·內(nèi)蒙古高考適應(yīng)性考試)下列化學(xué)用語(yǔ)或表述正確的是(　　)
[A] Na2O2電子式:Na+]2-Na+
[B] 209Bi和210Bi:互為同素異形體
[C] CH4的空間結(jié)構(gòu):正方形
[D] 基態(tài)Fe2+的價(jià)電子排布式:3d54s1
5.(2024·河北張家口檢測(cè))科學(xué)家以鈣離子撞擊Cf(锎),產(chǎn)生了一種超重元素Og,其反應(yīng)可表示為 CfOg+n。下列說(shuō)法正確的是(　　)
[A] 鈣離子的電子式為]2+
[B] Cf與Og的中子數(shù)相差25
[C] 1個(gè)n與1個(gè)12C的質(zhì)量之比約為1∶1
[D] Ca與Ca互為同素異形體
6.某元素的一種核素X的原子質(zhì)量數(shù)為A,含N個(gè)中子,它與1H組成HmX分子,a g HmX中所含質(zhì)子的物質(zhì)的量是(　　)
[A] mol [B] mol
[C] mol [D] mol
7.以下列出的是一些基態(tài)原子的2p軌道和3d軌道中電子排布的情況,違背洪特規(guī)則的是(　　)
[A] ①②③ [B] ②④⑥
[C] ④⑤⑥ [D] ③④⑥
8.(2024·安徽亳州質(zhì)檢)元素周期表中鉍元素的數(shù)據(jù)如圖,下列說(shuō)法不正確的是(　　)
[A] 鉍原子s軌道的形狀是球形,p軌道的形狀是啞鈴形
[B] 鉍元素的相對(duì)原子質(zhì)量是209.0
[C] 鉍原子6p能級(jí)中6px、6py、6pz軌道上各有一個(gè)電子
[D] 鉍原子最外層有5個(gè)能量相同的電子
9.下列對(duì)原子結(jié)構(gòu)的描述正確的是(　　)
[A] 鐵原子的價(jià)層電子排布式為3d64s2
[B] Cu的基態(tài)原子核外電子共有15種不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)
[C] S的基態(tài)原子的軌道表示式為
[D] 4f、4s、3d原子軌道的能量關(guān)系:E(4f)>E(4s)>E(3d)
10.現(xiàn)有部分元素的原子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下表:
X L層電子數(shù)是K層電子數(shù)的3倍
Y 核外電子層數(shù)等于原子序數(shù)
Z L層電子數(shù)是K層和M層電子數(shù)之和
W 共用三對(duì)電子形成雙原子分子,常溫下為氣體單質(zhì)
下列敘述正確的是(　　)
[A] W原子的結(jié)構(gòu)示意圖為
[B] 元素X和Y只能形成原子個(gè)數(shù)之比為1∶2的化合物
[C] 元素X比元素Z的非金屬性強(qiáng)
[D] X、Y、Z、W四種元素不能形成離子化合物
11.(2024·河南鄭州一模)X、Y、Z、W、P五種元素,其核電荷數(shù)依次增大。X基態(tài)原子核外只有三個(gè)能級(jí),且各能級(jí)電子數(shù)相等;Z原子的核外電子有8種運(yùn)動(dòng)狀態(tài);Z與W元素位于同一族;P原子核外有4個(gè)電子層,最外層只有1個(gè)電子,其余各層均排滿電子。下列說(shuō)法正確的是(　　)
[A] 基態(tài)X原子最外層有三個(gè)未成對(duì)電子
[B] Y基態(tài)原子的軌道表示式:
[C] P原子的價(jià)層電子排布式為4s1
[D] P單質(zhì)分別與Z、W單質(zhì)反應(yīng),產(chǎn)物中P的化合價(jià)一定相同
12.下列各組表述中,兩個(gè)粒子一定不屬于同種元素原子的是(　　)
[A] 3p能級(jí)有一個(gè)未成對(duì)電子的基態(tài)原子和核外電子排布式為1s22s22p63s23p1的原子
[B] M層全充滿而N層為4s2的原子和核外電子排布式為1s22s22p63s23p64s2的原子
[C] 最外層電子數(shù)是核外電子總數(shù)的的原子和價(jià)層電子排布式為3s23p3的原子
[D] 2p能級(jí)有一個(gè)空軌道的基態(tài)原子和原子的價(jià)層電子排布式為2s22p2的原子
二、非選擇題(共2小題,共30分)
13.(16分,每空2分)回答下列問(wèn)題。
(1)①基態(tài)銅原子有　　　　種不同能級(jí)的電子。
②基態(tài)氮原子中最高能級(jí)的電子的電子云輪廓圖為　　　　形。
③在空氣中FeO穩(wěn)定性小于Fe2O3,從電子排布的角度分析,其主要原因是 　。
(2)元素X位于第四周期,其基態(tài)原子有4個(gè)未成對(duì)電子,基態(tài)X2+的價(jià)層電子排布式是　　　　;X3+的價(jià)層電子排布式為　　　　。
(3)M是第四周期元素,最外層只有1個(gè)電子,次外層的所有原子軌道均充滿電子,M元素基態(tài)原子的電子排布式為　　　　　　　　　　　　,M+的價(jià)層電子排布式為　　　　,M2+的電子排布式為　　　　　　　　　　　　。
14.(14分,每空2分)現(xiàn)有六種元素,其中W、X、Y、Z為短周期主族元素,E、F為第四周期元素,它們的原子序數(shù)依次增大。
W元素原子的核外p電子數(shù)比s電子數(shù)少3
X元素形成的物質(zhì)種類繁多,其形成的一種固體單質(zhì)工業(yè)上常用作切割工具
Y元素基態(tài)原子p軌道有3個(gè)未成對(duì)電子
Z原子核外所有p軌道全充滿或半充滿
E在該周期中未成對(duì)電子數(shù)最多
F能形成紅色(或磚紅色)的F2O和黑色的FO兩種氧化物
根據(jù)上述信息,完成下列各題。
(1)畫出W基態(tài)原子的核外電子軌道表示式:　　　　　　　　　　　　。
(2)X基態(tài)原子的核外電子軌道表示式為,該同學(xué)所畫的軌道表示式違背了　　　　　　。
(3)Z基態(tài)原子中能量最高的電子,其電子云在空間有　　　　個(gè)伸展方向,呈　　　　形。
(4)Y原子的電子排布式為　　　　　　;E原子的簡(jiǎn)化電子排布式為　　　　　　。
(5)寫出F元素原子的價(jià)層電子排布式:　　　　　　　　　　。
課時(shí)作業(yè)20　原子結(jié)構(gòu)
1.B　基態(tài)原子吸收不同的能量能變成不同的激發(fā)態(tài),A錯(cuò)誤;根據(jù)構(gòu)造原理,原子的電子排布式為1s22s22p63s23p64s1,其表示的是基態(tài)鉀原子的電子排布,B正確;光是電子躍遷釋放能量的重要形式,不同元素的原子中電子發(fā)生躍遷時(shí)吸收或放出的能量是不同的,霓虹燈光、節(jié)日焰火等都與原子核外電子躍遷釋放能量有關(guān),而不是吸收能量導(dǎo)致的,C錯(cuò)誤;原子光譜有兩種,電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)時(shí)產(chǎn)生吸收光譜,電子從較高能級(jí)躍遷到較低能級(jí)時(shí)產(chǎn)生發(fā)射光譜,D錯(cuò)誤。
2.D　氫元素的3種核素分別為HHH,A項(xiàng)錯(cuò)誤;Ca(OH)2是強(qiáng)堿,在水溶液中完全電離,電離方程式為Ca(OH)2Ca2++2OH-,B項(xiàng)錯(cuò)誤;基態(tài)鉻原子的電子排布式為 [Ar]3d54s1,價(jià)層電子排布式為3d54s1,價(jià)層電子軌道表示式為,C項(xiàng)錯(cuò)誤;淀粉水解生成葡萄糖,化學(xué)方程式為(C6H10O5)n(淀粉)+nH2OnCH2OH(CHOH)4CHO,D項(xiàng)正確。
3.D　氯化氫是共價(jià)化合物,其電子式為,A錯(cuò)誤;二氧化碳中心原子C的價(jià)層電子對(duì)數(shù)是2,沒(méi)有孤電子對(duì),則其VSEPR模型是直線形,B錯(cuò)誤;Cr是24號(hào)元素,基態(tài)鉻原子價(jià)層電子排布式為3d54s1,價(jià)層電子的軌道表示式為,C錯(cuò)誤;中子數(shù)為20的氯原子的質(zhì)量數(shù)為37,可表示為Cl,D正確。
4.A　Na2O2是由Na+和構(gòu)成的離子化合物,電子式為,A正確;209Bi 和210Bi的質(zhì)子數(shù)相同,而中子數(shù)不同,屬于同一種元素的不同的原子,互為同位素,B錯(cuò)誤;CH4的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4+=4,其空間結(jié)構(gòu)為正四面體形,C錯(cuò)誤;Fe為26號(hào)元素,基態(tài)Fe的價(jià)電子排布式為3d64s2,形成陽(yáng)離子時(shí),從最外層開(kāi)始失電子,因此基態(tài)Fe2+的價(jià)電子排布式為3d6,D錯(cuò)誤。
5.B　鈣離子的電子式為Ca2+,故A錯(cuò)誤Cf的中子數(shù)為249-98=151Og的中子數(shù)為 294-118=176,二者中子數(shù)相差176-151=25,故B正確n的質(zhì)量數(shù)為1,12C的質(zhì)量數(shù)為12,則 1個(gè) n與1個(gè)12C的質(zhì)量之比約為1∶12,故C錯(cuò)誤Ca與Ca質(zhì)子數(shù)相同,中子數(shù)不同,互為同位素,故D錯(cuò)誤。
6.A　HmX的摩爾質(zhì)量為(A+m) g/mol,a g HmX 的物質(zhì)的量為 mol;X原子的質(zhì)量數(shù)為A,含N個(gè)中子,則質(zhì)子數(shù)為A-N,所以a g HmX中含質(zhì)子的物質(zhì)的量為 mol×(A-N+
m)= mol,A正確。
7.B　洪特規(guī)則是指基態(tài)原子中填入簡(jiǎn)并軌道的電子總是優(yōu)先單獨(dú)分占,且自旋平行。泡利原理是指在一個(gè)原子軌道里,最多容納2個(gè)電子,且自旋相反。①符合洪特規(guī)則和泡利原理,不符合題意;②違背洪特規(guī)則,符合題意;③違背泡利原理,不符合題意;④違背洪特規(guī)則,符合題意;⑤符合洪特規(guī)則和泡利原理,不符合題意;⑥違背洪特規(guī)則,符合題意;綜上所述,B符合題意。
8.D　鉍原子最外層6s軌道上有2個(gè)電子,6p軌道上有3個(gè)電子,但6s、6p軌道上電子能量不同,D錯(cuò)誤。
9.A　Fe的原子序數(shù)為26,電子排布式為 [Ar]3d64s2,因此基態(tài)鐵原子的價(jià)層電子排布式為3d64s2,故A正確;Cu的原子序數(shù)為29,原子核外有29個(gè)電子,所以基態(tài)銅原子核外電子共有29種不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),故B錯(cuò)誤;基態(tài)硫原子的軌道表示式為,故C錯(cuò)誤;由原子軌道能量的高低順序1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p<5s<4d<5p<6s<4f…… 可知,4f、4s、3d原子軌道的能量關(guān)系為 E(4f)>E(3d)>E(4s),故D錯(cuò)誤。
10.C　由L層電子數(shù)是K層電子數(shù)的3倍知,X為O;由核外電子層數(shù)等于原子序數(shù)知,Y為H;由L層電子數(shù)是K層和M層電子數(shù)之和知,K、L、M電子層分別含有2、8、6個(gè)電子,則Z為S;共用三對(duì)電子形成雙原子分子,常溫下為氣體單質(zhì)的是N2,則W為N。氮原子的結(jié)構(gòu)示意圖為,A錯(cuò)誤;O和H能形成H2O和H2O2兩種化合物,B錯(cuò)誤;O的非金屬性大于S的,C正確;題中四種元素可以形成NH4HSO4、(NH4)2SO4等離子化合物,D錯(cuò)誤。
11.B　X基態(tài)原子核外只有三個(gè)能級(jí),且各能級(jí)電子數(shù)相等,為1s22s22p2,為C,Z原子的核外電子有8種運(yùn)動(dòng)狀態(tài),Z為O,Y為N,Z與W元素位于同一族,W為S,P原子核外有4個(gè)電子層,最外層只有1個(gè)電子,其余各層均排滿電子,為Cu。X為C,最外層有2個(gè)未成對(duì)電子,A錯(cuò)誤;Y為N,基態(tài)氮原子的軌道表示式為 ,B正確;P為Cu,價(jià)層電子排布式為3d104s1,C錯(cuò)誤;Cu和O2反應(yīng)生成CuO,Cu為+2價(jià),Cu和S反應(yīng)生成Cu2S,Cu為+1價(jià),D錯(cuò)誤。
12.B　3p能級(jí)有一個(gè)未成對(duì)電子的基態(tài)原子,該原子3p能級(jí)有1個(gè)電子或5個(gè)電子,核外電子排布式為1s22s22p63s23p1或1s22s22p63s23p5,與核外電子排布式為1s22s22p63s23p1的原子核外電子排布可能相同,可能屬于同種元素的原子,故A不符合題意;M層全充滿而N層為4s2的原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s2,與核外電子排布式為1s22s22p63s23p64s2的原子核外電子排布不相同,不屬于同種元素的原子,故B符合題意;最外層電子數(shù)是核外電子總數(shù)的的原子,若最外層電子數(shù)為1,則核外電子總數(shù)為3,電子排布式為1s22s1,若最外層電子數(shù)為5,則核外電子總數(shù)為15,電子排布式為1s22s22p63s23p3,故可能與價(jià)層電子排布式為3s23p3的原子屬于同種元素的原子,故C不符合題意;2p能級(jí)有一個(gè)空軌道的基態(tài)原子,其2p能級(jí)有2個(gè)電子,價(jià)層電子排布式為2s22p2,與原子的價(jià)層電子排布式為2s22p2的原子為同種原子,故D不符合題意。
13.【答案】 (1)①7　②啞鈴　③Fe2+價(jià)層電子排布式為3d6,而Fe3+的價(jià)層電子排布式為3d5,為半充滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu),故FeO穩(wěn)定性小于Fe2O3
(2)3d6　3d5
(3)1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)　3d10　1s22s22p63s23p63d9(或[Ar]3d9)
【解析】 (1)①基態(tài)銅原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1,有7種不同能級(jí)的電子。②基態(tài)氮原子中最高能級(jí)的電子處于2p能級(jí),電子云輪廓圖為啞鈴形。③Fe2+價(jià)層電子排布式為3d6,而Fe3+的價(jià)層電子排布式為3d5,為半充滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu),故FeO穩(wěn)定性小于Fe2O3。
(2)X位于第四周期,其基態(tài)原子有4個(gè)未成對(duì)電子,該元素為Fe,基態(tài)Fe2+的價(jià)層電子排布式3d6,Fe3+的價(jià)電子排布式為3d5。
(3)M是第四周期元素,最外層只有1個(gè)電子,次外層的所有原子軌道均充滿電子,次外層電子排布式為3s23p63d10,該元素為Cu;基態(tài)銅原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1);Cu+的價(jià)層電子排布式為3d10;Cu2+的電子排布式為1s22s22p63s23p63d9(或[Ar]3d9)。
14.【答案】 (1)
(2)洪特規(guī)則
(3)3　啞鈴
(4)1s22s22p3　[Ar]3d54s1
(5)3d104s1
【解析】 W、X、Y、Z為短周期主族元素,原子序數(shù)依次增大,W元素原子的核外p電子數(shù)比s電子數(shù)少3,電子排布式為1s22s22p1,即W為B;X元素形成的物質(zhì)種類繁多,其形成的一種固體單質(zhì)工業(yè)上常用作切割工具,即X為C;Y元素基態(tài)原子p軌道有3個(gè)未成對(duì)電子,價(jià)層電子排布式為ns2np3,由Z原子核外所有p軌道全充滿或半充滿可知,其核外電子排布式為1s22s22p63s23p3,即Z為P,結(jié)合原子序數(shù)可知,Y元素原子的價(jià)層電子排布式為2s22p3,即Y為N;E在該周期中未成對(duì)電子數(shù)最多,又因?yàn)镋為第四周期元素,第四周期元素中未成對(duì)電子數(shù)最多的原子應(yīng)該是3d能級(jí)容納5個(gè)電子、4s能級(jí)容納1個(gè)電子,其價(jià)層電子排布式為3d54s1,即E為Cr;F能形成紅色(或磚紅色)的F2O和黑色的FO兩種氧化物,即F為Cu。
(1)W為B,基態(tài)硼原子的電子排布式為1s22s22p1,其核外電子軌道表示式為。
(2)X為C,基態(tài)碳原子的核外電子排布式為1s22s22p2,由洪特規(guī)則可知,基態(tài)原子中,填入簡(jiǎn)并軌道的電子總是先單獨(dú)分占,且自旋狀態(tài)相同,故題給基態(tài)原子的核外電子軌道表示式違反了洪特規(guī)則。
(3)Z為P,基態(tài)磷原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p3,3p能級(jí)上電子能量最高,3p電子云在空間有3個(gè)伸展方向,呈啞鈴形。
(4)Y為N,氮原子的電子排布式為1s22s22p3;E為Cr,鉻原子的簡(jiǎn)化電子排布式為[Ar]3d54s1。
(5)F為Cu,銅原子的簡(jiǎn)化電子排布式為 [Ar]3d104s1,其價(jià)層電子排布式為3d104s1。
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