1、原子结构 原子核外电子排布电子排布原理及应用1.(2020年山东等级考模拟)某元素基态原子4s轨道上有1个电子,则该基态原子价电子排布不可能是()A.3p64s1B.4s1C.3d54s1D.3d104s1【解析】选A。基态原子的核外电子排布应遵循能量最低原理、泡利原理和洪特规则。A项为19K,核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s1,主族元素的价电子是最外层电子,应为4s1,错误;B项为19K的价电子排布式,正确;C项为24Cr,副族元素的价电子是最外层电子与次外层的部分电子之和,核外电子为Ar3d54s1,即价电子为3d54s1,此为洪特规则的特例,3d轨道上的电子为半满状态,
2、整个体系的能量最低;D项为29Cu,价电子为3d104s1,3d轨道上的电子处于全充满状态,整个体系的能量最低。2.(双选)(2020太原模拟改编)下列各项叙述正确的是()A.镁原子由1s22s22p63s21s22s22p63p2时,原子吸收能量,由基态转化成激发态B.价电子排布为5s25p1的元素位于第五周期第A族,是s区元素C.所有原子任一能层的s电子云轮廓图都是球形,但球的半径大小不同D.24Cr原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d44s2【解析】选A、C。镁原子由1s22s22p63s21s22s22p63p2时,原子吸收能量,才能由基态转化成激发态,A正确;价电子排
3、布为5s25p1的元素,位于第五周期第A族,是p区元素,B错误;所有原子任一能层的s电子云轮廓图都是球形,能层越大,球的半径越大,C正确;24Cr原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1,半充满轨道能量较低,D错误。3.(2020日照模拟)下列叙述正确的是()A.可能存在核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s24p1的原子B.当电子排布在同一能级的不同轨道时,总是优先单独占据一个轨道,而且自旋方向相反C.1个原子轨道里最多容纳2个电子,且自旋方向相同D.基态原子的电子获得一定能量变为激发态原子,而激发态原子变为基态原子,则要放出能量【解析】选D。按照各能级能量的
4、大小顺序,原子中电子排满4s轨道后应排布3d轨道,A项错误;根据洪特规则,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,而且自旋方向相同,B项错误;根据泡利原理,同一轨道上的2个电子自旋方向相反,C项错误。【归纳提升】“两原理,一规则”的正确理解(1)原子核外电子排布符合能量最低原理、洪特规则、泡利原理,若违背其一,则电子能量不处于最低状态。(2)半充满,全充满状态的原子结构稳定。如ns2、np3、np6;nd5、nd10Cr:3d54s1Mn:3d54s2Cu:3d104s1Zn:3d104s2(3)当出现d轨道时,虽然电子按ns、(n-1)d、np的顺序填充,但
5、在书写时,仍把(n-1)d放在ns前。基态核外电子排布的表示方法4.(2020华安一中模拟)若15P原子的电子排布式写成1s22s22p63s233,它违背了()A.能量守恒原理B.洪特规则C.能量最低原理D.泡利不相容原理【解析】选B。P原子3p能级上有3个轨道,3p能级上有3个电子,3个电子应该排在3个不同的轨道上,且自旋方向相同,若将P原子的电子排布式写成1s22s22p63s233,它违背了洪特规则。5.(改编)下列表示氮原子结构的化学用语中,对核外电子运动状态描述正确且能据此确定电子的能级的是()A.B. C.1s22s22p3D.【解析】选C。A是N原子的原子结构示意图,只能看出在
6、原子核外各个电子层上含有电子数的多少,不能描述核外电子运动状态,错误。B是N原子的电子式,可以得到原子的最外电子层上有5个电子,不能描述核外电子运动状态,错误。C是N原子的核外电子排布式,不仅知道原子核外有几个电子层,还知道各个电子层上有几个电子,及核外电子运动状态,正确。D是N原子的电子排布图,但原子核外的电子总是尽可能成单排列,即在2p的三个轨道上各有一个电子存在,这样的排布使原子的能量最低,错误。6.(2019全国卷35节选)Fe成为阳离子时首先失去_轨道电子,Sm的价层电子排布式为4f66s2,Sm3+价层电子排布式为_。【解析】Fe的核外电子排布式为Ar3d64s2,Fe成为阳离子时
7、首先失去最外层两个电子,即4s轨道上的电子。Sm的价层电子排布式为4f66s2,Sm成为阳离子Sm3+时首先失去最外层两个电子,即6s轨道上的电子,再失去4f轨道上的一个电子,所以Sm3+的价层电子排布式为4f5。答案:4s4f5【归纳提升】书写电子排布式的技巧与常见错误等电子微粒7.(2020泸州模拟)现有下列几组粒子:N2、CO、C2H2;N、H3O+、OH-;、CN-;P、S、Cl。对上述四组粒子归类正确的是()A.质子数相等、电子数和原子数不相等:B.质子数和电子数相等、原子数不相等:C.电子数相等、质子数和原子数不相等:D.原子数和电子数相等、质子数不相等:【解析】选D。阳离子:电子
8、总数=质子总数-所带的电荷总数;阴离子:电子总数=质子总数+所带的电荷总数。N2、CO、C2H2的质子数和电子数都等于14,原子数不等;N、H3O+、OH-的原子数和质子数不等,电子数都为10;、CN-的原子数和电子数都相等,质子数不同;P、S、Cl所含的电子数分别为15、16、17,酸根离子中所含氧原子数均相等,所带负电荷数依次为3、2、1,三种酸根离子所含的总电子数相等(18+32)、原子数都为5,但三种酸根离子的质子数不相等。8.(2020惠州模拟)已知A、B、C、D是中学化学中常见的四种不同粒子,它们之间存在如图所示的转化关系(反应条件已经略去):(1)如果A、B、C、D均是10电子的
9、粒子,请写出A、D的化学式: A_;D_。(2)如果A和C是18电子的粒子,B和D是10电子的粒子。A与B在溶液中反应的离子方程式为_。根据上述离子方程式,可以判断C与B结合质子的能力大小是(用化学式或离子符号表示)_。【解析】(1)由框图可知,结合10电子微粒可联想到N+OH-NH3+H2O或HF+OH-F-+H2O,故A为N或HF,D为H2O。(2)结合OH-和H2O属于10电子微粒,联想酸碱中和反应,可知A与B在溶液中反应的离子方程式为H2S+OH-HS-+H2O或HS-+OH-+H2O或H2S+2OH- +2H2O;由反应A+BC+D看出,A中的质子被B结合,A失去质子变成了C,易知结
10、合质子的能力:BC。答案:(1)N(或HF)H2O(2)HS-+OH-S2-+H2O(或H2S+2OH-S2-+2H2O或H2S+OH-HS-+H2O)OH-S2-(或OH-HS-)【加固训练】1.(2020泰安模拟)图中所发生的现象与电子的跃迁无关的是()【解析】选D。燃放烟火、霓虹灯、燃烧蜡烛等获得的光能都是电子跃迁时能量以光的形式释放出来导致的,而平面镜成像则是光线反射的结果。2.(2020新余模拟)下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是()A.原子核外的电子像云雾一样笼罩在原子核周围,故称电子云B.s层的原子轨道呈球形,处在该轨道上的电子只能在球壳内运动C.p层的原子轨道呈哑铃状,随着
11、电子层数的增加,p层原子轨道也在增多D.s、p电子原子轨道的平均半径随电子层的增大而增大【解析】选D。A项,电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述,错误;B项,s层的原子轨道呈球形,处在该轨道上的电子不只在球壳内运动,也在球壳外运动,只是在球壳外运动的几率较小,错误;C项,p层的原子轨道呈哑铃状,随着电子层数的增加,p层原子轨道不变,都是3个原子轨道,错误;D项,s、p电子原子轨道随电子层的增大离核越远,所以平均半径增大,正确。【归纳提升】10电子和18电子微粒的判断(1)10电子微粒:与Ne同周期的非金属元素形成的一些微粒和氖(Ne)下一周期的金属元素形成的阳离子。(2)18电子微粒:与Ar同周期的非金属元素形成的一些微粒和氩(Ar)下一周期的金属元素形成的微粒,以及一些9e-原子团两两组合。