1、基态原子的核外电子排布(40分钟70分)一、选择题(本题包括10小题,每小题5分,共50分)1.(2020岳阳高二检测)各电子层排布电子的总数遵循以下规则:每层最多容纳2n2个电子;原子最外层电子数8;原子次外层电子数18。决定这3条规律的电子排布规则是()A.能量最低原理B.泡利不相容原理C.洪特规则D.能量最低原理和泡利不相容原理【解析】选D。每层最多容纳的电子数,由每层n个轨道和每个轨道上最多容纳2个电子决定,而排列先后顺序由能量最低原理决定,所以D项正确。2.下列排布不符合泡利不相容原理的是()A.2p轨道: B.2p轨道:C.3d轨道:D.3d轨道:【解析】选B。由于泡利不相容原理指
2、的是一个原子轨道中最多只能容纳2个电子,并且这2个电子的自旋状态必须相反,所以只有选项B不满足此原理。3.(2020滨州高二检测)氦为稀有气体的一种,是最不活泼的元素。主要是作为保护气体、气冷式核反应堆的工作流体和超低温冷冻剂。2017年2月6日,中国南开大学的王慧田、周向锋团队及其合作者在高压条件下合成氦钠化合物-Na2He ,结束了氦元素无化合物的历史,这标志着我国在稀有气体化学领域走向了最前端。以下表示氦原子结构的化学用语中,对电子运动状态描述最详细的是()A.B.C.1s2D.【解析】选D。A项只能表示最外层电子数;B项只表示核外的电子分层排布情况;C项具体到各能层的电子数;而D项包含
3、了电子层数、能级数以及轨道内电子的自旋状态,故该项正确。4.(双选)下列各原子或离子的电子排布式错误的是()A.C:1s22s12p3B.O2-:1s22s22p6C.Si:1s22s22p63s33p1D.Al3+:1s22s22p6【解析】选A、C。A项碳原子的电子排布式违反了能量最低原理,应为1s22s22p2;C项硅原子的电子排布式违反了泡利不相容原理,应为1s22s22p63s23p2。5.下列微粒的核外电子的表示方法中正确的是()A.碳原子的轨道表示式:B.磷原子的轨道表示式:C.锰原子的电子排布式:1s22s22p63s23p7D.Fe2+的电子排布式:1s22s22p63s23
4、p63d64s2【解析】选A。A表示碳原子的轨道表示式,正确;B不符合洪特规则;正确的锰原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2;Fe2+是铁原子失去最外层2个电子形成的,其电子排布式是1s22s22p63s23p63d6。6.(2020衡水高二检测)以下核外电子的表示方法中,能表示该原子处于能量最低状态的是()A.N:B.F:C.Fe:1s22s22p63s23p63d54s2D.Cu:1s22s22p63s23p63d104s1【解析】选D。A不符合洪特规则,2p轨道上的3个电子分占三个轨道时能量最低;B为F-的轨道表示式;C中Fe原子序数为26,而不是25。7.(双选
5、)若某元素原子处于能量最低状态时,电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2,则下列说法正确的是()A.该元素原子处于能量最低状态时,原子中共有3个未成对电子B.该元素原子核外共有5个电子层C.该元素原子的M层共有8个电子D.该元素原子最外层有2个电子【解析】选B、D。该元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2,该元素原子处于能量最低状态时,原子中只有4d1中的一个未成对电子,A错误;由核外电子排布式可知该元素原子有5个电子层,M层共有18个电子,最外层有2个电子,C错误,B、D正确。8.(2020唐山高二检测)下
6、列有关核外电子排布的式子不正确的是()A.32Ge的电子排布式:1s22s22p63s23p63d104s24p2B.K的电子排布式:1s22s22p63s23p64s1C.N原子的轨道表示式为D.S原子的轨道表示式为【解析】选D。D项S原子的轨道表示式违反了洪特规则,正确的应是。9.短周期Y元素的p轨道上有3个未成对电子,则该元素的最高价氧化物的水化物的化学式可能是()A.H3YO4B.H4YO4C.HYO2D.H2YO4【解析】选A。短周期Y元素的p轨道上有3个未成对电子,则Y的价电子排布式为ns2np3,即Y为第A族元素N或P,最高正化合价为+5。【方法规律】基态原子中未成对电子数的快速
7、判断方法(1)在元素周期表中,一般有如下的规律:A、A、A族元素都存在着1个未成对电子,A、A族元素的未成对电子数是2,A族元素的未成对电子数是3,而A族和0族元素,均没有未成对电子。(2)副族和第族元素可以通过书写电子排布式的方法来进行判断。需要特别注意的是铬和铜两种元素,铬的基态原子中存在6个未成对电子,而不是4个,铜的基态原子中存在1个未成对的s电子而不是d电子。10.(2020临沂高二检测)已知元素X的原子最外层电子排布式为nsn-1npn+2,则X元素的原子序数为()A.9B.10C.17D.18【解析】选C。根据泡利不相容原理n-1=2,则n=3,即最外层电子排布式为3s23p5,
8、为Cl元素。【补偿训练】R元素的原子,其最外层的p能级电子数等于所有的电子层s能级电子总数,则R是()A.LiB.BeC.SD.Ar【解析】选D。若只有1个电子层,则不存在p能级,若有2个电子层,则有两个s能级,则电子排布式为1s22s22p4,为氧元素,若有3个电子层,则有3个s能级,则电子排布式为1s22s22p63s23p6,故选D。二、非选择题(本题包括2小题,共20分)11.(10分)某元素的3p轨道上有两个未成对电子,其单质是制造黑火药的主要原料,汉初时大约主要从西域火山区得到该元素的单质。据记载,当时悦般国(今新疆库车市一带)有火山,“山旁石皆焦熔,流地数十里乃凝坚,即石硫黄也”
9、。(1)该元素的核外电子排布式如何书写?(2)该元素的第三电子层上有几个电子?第二电子层有没有未成对电子?(3)元素X与该元素位于同一主族,X原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍,则元素X的轨道表示式如何书写?提示:(1)该元素为硫元素,其核外电子排布式为1s22s22p63s23p4。(2)该元素的第二层为全充满状态,无未成对电子,第三层上有6个电子。(3)X原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍,且与硫元素位于同一主族,则X为O元素,其轨道表示式为。12.(10分)回答下列问题:(1)下列叙述中,正确的是_(填字母,下同)。a.在一个基态多电子的原子中,可以有两个运动状态完全相同的电子b
10、.在一个基态多电子的原子中,不可能有两个能量完全相同的电子c.在一个基态多电子的原子中,M层上的电子能量肯定比L层上的电子能量高d.如果某一基态3p能级上仅有2个电子,它们自旋状态必须相反(2)第2、3、4周期元素原子中p轨道半充满的元素是_,前4周期元素中,基态原子未成对电子数与氮相同的元素有_种。(3)镓与硼同主族,写出镓元素原子的电子排布式:_。(4)写出Ti基态原子的电子排布式_,基态Co2+的电子排布式_。(5)已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42。X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子,Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。X跟Y可形成化合物X2Y3,Z元素可以形成
11、负一价离子。X元素的符号是_;Y元素基态原子的轨道表示式为_,Z元素的名称是_。【解析】(1)同一轨道上的2个电子,能量相同自旋状态不同,即运动状态不一样,所以a、b错误;M层电子能量一定大于L层,c正确;3p能级上有3条轨道,按洪特规则,应占据其中2个,并且自旋状态相同,d不正确。(2)第2、3、4周期原子中p轨道半充满的元素的电子排布式是1s22s22p3、1s22s22p63s23p3、1s22s22p63s23p63d104s24p3,即N、P、As元素。基态原子N的电子排布式为1s22s22p3,基态N原子有3个未成对电子,第3周期未成对电子数为3的为P元素,第4周期未成对电子数为3
12、的基态原子的电子排布式有1s22s22p63s23p63d34s2、1s22s22p63s23p63d74s2、1s22s22p63s23p63d104s24p3三种。(3)镓是第4周期第A族元素,其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1。(4)Ti原子序数为22,其基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2,Co2+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d7。(5)因为X原子4p轨道上有3个未成对电子,可知电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3,为As元素。根据Y元素的最外层2p轨道上有2个未成对电子,Y和
13、Z元素的原子序数之和为42-33=9,Y可能是1s22s22p2或1s22s22p4,再根据Z可形成负一价离子,推出Y元素基态原子的电子排布式为后者,其轨道表示式为,为氧元素,Z为氢元素。答案:(1)c(2)N、P、As3(3)1s22s22p63s23p63d104s24p1(4)1s22s22p63s23p63d24s21s22s22p63s23p63d7(5)As氢(20分钟30分)一、选择题(本题包括2小题,每小题5分,共10分)13.(2020石家庄高二检测)下列各组表述中,两个微粒一定不属于同种元素原子的是()A.3p能级有一个空轨道的基态原子和核外电子排布为1s22s22p63s
14、23p2的原子B.M层全充满而N层为4s2的原子和核外电子排布为1s22s22p63s23p63d64s2的原子C.最外层电子数是核外电子总数的的原子和电子排布为1s22s22p63s23p63d104s24p5的原子D.2p能级有一个未成对电子的基态原子和原子的电子排布式为1s22s22p5的原子【解析】选B。A项,3p能级有一个空轨道,说明3p上填2个电子,因填1个电子有2个空轨道,填3个电子或3个以上电子无空轨道,则3p上有2个电子,3s上肯定已填满,电子排布为1s22s22p63s23p2,因此A中两微粒相同。B项,M层全充满而N层为4s2,M层上有d轨道,即电子排布式为1s22s22
15、p63s23p63d104s2,应该是锌元素,1s22s22p63s23p63d64s2是铁元素。C中电子排布为1s22s22p63s23p63d104s24p5,则3d上已排满10个电子,核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5,最外层电子数是核外电子总数的原子,可按下述方法讨论:若最外层电子数为1,核外电子总数为5不可能,最外层电子数为2,核外电子总数为10不可能,同理,可讨论,只有最外层电子数为7,核外电子总数为35时合理,其电子排布式也是1s22s22p63s23p63d104s24p5,二者是同种元素的原子。D中2p能级有一个未成对电子,可以是2p1,也可以
16、是2p5,因此二者不一定属于同种元素的原子。14.X、Y、Z为短周期元素,X原子最外层电子排布式为ns1,Y原子最外层电子排布式为(n+1)sn(n+1)p2n,Z原子的价层电子排布式可以表示为csccp2c。X、Y、Z三种元素形成的化合物的化学式不正确的是()A.X2YZ3B.X2YZ4C.X2Y2Z3D.XYZ3【解析】选D。根据原子核外电子的排布规律,原子最外层电子排布式为ns1的元素有H、Li、Na;内层的s轨道最多只能容纳2个电子,因此价电子排布可以表示为csccp2c的元素只能是氧,原子最外层电子排布为(n+1)sn(n+1)p2n的元素为S。X2SO3、X2SO4、X2S2O3均
17、正确。二、非选择题(本题包括1小题,共20分)15.(2020威海高二检测)有A、B、C、D、E、F六种短周期主族元素,它们的原子序数依次增大,其中A元素原子核外电子仅有一种原子轨道,也是宇宙中最丰富的元素;B元素原子核外p电子数比s电子数少1;C元素原子的最外层电子排布可表示为asaap2a;D为金属元素且M层上有一个未成对的p电子;E元素的原子核外最外层p轨道半充满;F元素原子的价电子排布式为3s23p5。(1)写出A、C、F元素的元素符号:A_、C_、F_。(2)写出基态D原子的电子排布式_。写出基态E原子的轨道表示式_。(3)D元素原子核外共有_种不同运动状态的电子,_种不同能级的电子
18、。(4)B元素单质和氢化物的电子式:单质_,氢化物_。【解析】A原子只有一个原子轨道,可能是H或He,又因A是宇宙中最丰富的元素,则A为氢;B元素原子的核外电子排布为1s22s22p3,为氮;C的最外层电子排布为2s22p4,为氧;D元素原子的核外电子排布为1s22s22p63s23p1,为铝;E元素原子的核外电子排布为1s22s22p63s23p3,为磷,F为氯。s轨道只有1种伸展方向、p轨道有3种伸展方向,Al核外电子排布为1s22s22p63s23p1,核外13个电子的运动状态各不相同,故核外有13种不同运动状态的电子,有1s、2s、2p、3s、3p共5种能级。答案:(1)HOCl(2)1s22s22p63s23p1 (3)135- 7 -