1、原子结构 原子核外电子排布在国家自然科学基金项目和中国地质调查局能源矿产调查项目的联合资助下, 我国学者发现自然界新矿物Taipingite-(Ce)(太平石),是一种含氟稀土硅酸盐矿物,晶体化学式为(Ce7Ca2)9Mg(SiO4)3SiO3(OH)4F3,属于三方晶系,空间群R3c,晶胞参数a=10.7246(3),c=37.953(1),Z=6。其结构如下:太平石的发现,不仅丰富了我国稀土矿物种类与研究资料,对深入研究稀土矿的矿床成因和提升矿床价值具有重要意义,同时也会为人工合成稀土纳米材料技术提供新的参考。(1)太平石中共含有几种元素?并按原子序数由小到大的顺序排列。(素养角度宏观辨识
2、与微观探析)提示:根据太平石的化学式可以判断,其中共含有7种元素,按原子序数由小到大的顺序为H、O、F、Mg、Si、Ca、Ce。(2)铈(Ce)是一种稀土元素,它的一种核素中含有58个质子和80个中子,写出其原子符号。(素养角度证据推理与模型认知)提示Ce。含有58个质子说明质子数为58,质量数=质子数+中子数=58+80=138,因此可表示为Ce。(3)硅有23种核素,其中有3种核素是稳定的,分别为28Si、29Si、30Si,判断这三种核素之间的关系,并计算这三种核素的中子数。(素养角度宏观辨识与微观探析)提示:28Si、29Si、30Si属于同一种元素,但是它们的质量数不同,因此互为同位
3、素。根据质量数=质子数+中子数,可以判断28Si、29Si、30Si的中子数分别为14、15、16。(4)画出下列微粒的原子结构示意图。(素养角度证据推理与模型认知)Ca、Mg2+、Si、O2-。提示:Ca,Mg2+,Si,O2-。(5)基态的O原子中有多少种不同运动形态的电子,其中能量最高的电子的电子云在空间有几种方向,其原子轨道呈什么形状?(素养角度宏观辨识与微观探析)提示:基态O原子核外有8个电子,因此共有8种不同运动形态的电子,按照核外电子排布规律,能量最高的电子在2p能级上,p能级的原子轨道有3种不同的伸展方向,为哑铃状的。(6)写出下列微粒的电子排布式。(素养角度证据推理与模型认知
4、)微粒电子排布式CaCa2+SiO2-F提示:按照核外电子的排布规律,可以得出:Ca:1s22s22p63s23p64s2;Ca2+:1s22s22p63s23p6;Si:1s22s22p63s23p2;O2-:1s22s22p6;F:1s22s22p5。(7)某同学将基态Mg原子的核外电子排布图写为,该同学所画的电子排布图是否正确,为什么?(素养角度证据推理与模型认知)提示:不正确,违背了泡利原理。正确的电子排布图为。1.地表水和地下水都来源于大气降水,但重水和轻水中同位素含量是不同的,有时差别还相当大,氢包括两种稳定核素:H和D,氧常见的核素:16O、17O和18O,下列有关说法正确的是(
5、)A.H2和D2互为同分异构体,其化学性质完全相同B.H2 16O、H2 17O、H2 18O互为同位素,都能与金属钠发生反应C.基态18O的电子排布图为D.电解一定量的D2 18O时,阴、阳两极所得气体的质量之比约为29【解析】选D。同分异构体一般指分子式相同,结构不同的有机物,H2和D2为组成和结构都相同的无机物,A错误;16O、17O、18O互为同位素,H2 16O、H2 17O、H2 18O不互为同位素,B错误;根据洪特规则,基态18O的电子排布图应为,C错误;电解一定量的D2 18O时,阴、阳两极会收集到物质的量之比为21的D2和18O2,其质量之比约为29,D正确。2.科学家从化肥
6、厂生产的(NH4)2SO4中检验出组成为N4H4(SO4)2的物质,经测定该物质易溶于水,在水中以S和N4两种离子形式存在,植物的根系极易吸收N4,但它遇到碱时,会生成一种形似白磷的N4分子。N4分子不能被植物吸收。下列有关说法不正确的是()A.N4和N2互为同素异形体B.14N与14C互为同位素C.N4H4(SO4)2不能与草木灰混合使用D.基态硫原子的价电子排布式为3s23p4【解析】选B。N4与N2都是N的单质,互为同素异形体,A正确;14N与14C是不同元素的原子,B错误;草木灰水解显碱性,N4H4(SO4)2中的N4在碱性条件下生成N4分子不能被植物吸收,C正确;基态硫原子的价电子数
7、为6,因此其价电子排布式为3s23p4,D正确。3.钒具有众多优异的物理性能和化学性能,因而钒的用途十分广泛,有金属“维生素”之称。钒元素的原子序数为23,则基态钒原子价电子排布式正确的是()A.3s23p6B.3d34s2C.3d64s2D.4s2【解析】选B。钒元素的原子序数为23,可根据电子排布规律写出基态钒原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2,钒元素为副族元素,则其价电子排布式为3d34s2。【加固训练】1.全氮类物质具有高密度、超高能量及爆轰产物无污染等优点。中国科学家成功合成全氮阴离子,是制备全氮类物质的重要中间体,下列说法中不正确的是()A.全氮类物质属
8、于绿色能源B.基态氮原子的电子排布图为C.每个中含有35个质子,每个中含有35个电子D.结构中含共价键【解析】选C。根据全氮类物质具有高密度、超高能量及爆轰产物无污染等优点可知A正确。基态氮原子的电子排布式为1s22s22p3,因此电子排布图为,B正确。的质子数为75=35,含有的电子数为57+1=36,C错误。、结构中含阳离子和阴离子,含有离子键,属于离子化合物,、中均含有5个氮原子,氮原子间以共价键结合,D正确。2.铋(Bi)在医药方面有重要应用。下列关于Bi和Bi的说法正确的是()A.两者互为同位素B.两者都含有83个中子C.两者的核外电子数不同D.两者分别含有126和127个质子【解析
9、】选A。因Bi和Bi的质子数相同,但中子数不同,则两者互为同位素,故A正确Bi的中子数为209-83=126Bi的中子数为210-83=127,故B错误;因质子数相同,原子的质子数等于核外电子数,则核外电子数相同,故C错误Bi的中子数为209-83=126Bi的中子数为210-83=127,两者的质子数都是83,中子数分别为126、127,故D错误。3.已知锰的核电荷数为25,以下是一些同学绘制的基态锰原子的电子排布图,其中最能准确表示基态锰原子核外电子运动状态的是()A.B.C.D.【解析】选D。Mn原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2,其中3d轨道上排布了5个电子,为半充满状态,各电子分占不同的轨道,且自旋状态相同。A中,3d轨道上电子排布不对,违反了洪特规则;B中,s轨道上两个电子的自旋状态应相反;C中3d轨道上电子排布不对,违反了洪特规则。D项正确。
