化学同步鲁科版选修3学案：第1章第2节第1课时基态原子的核外电子排布含解析.pdf

第 2 节|原子结构与元素周期表第 1 课时基态原子的核外电子排布［ 课标要求］1 . 了解原子结构的构造原理，知道原子核外电子的能级分布2 . 能用电子排布式表示常见元素(1〜36号) 原子核外电子的排布晨 背 ・ 重点语句小、1.核外电子排布的两种式子：电子排布式和轨道表示式2 . 核外电子排布的一个顺序：Is,2s,2p,3s,3p,4s,3d,4p,5s,4d,5p,6s....3 . 核外电子排布的3 条原则：( 1)能量最低原则： 基态原子的核外电子通常情况下优先分布在能量最低的原子轨道上 2)泡利不相容原理：一个原子轨道中最多只能容纳两个电子，并且这两个电子的自旋方向必须相反⑶洪特规则：对于基态原子，电子在能量相同的轨道上排布时，将尽可能分占不同的轨道并且自旋方向相同；能量相同的原子轨道在全充满、半充满、全空状态时，体系能量较低，原子较稳定4 . 价电子：化学反应涉及的外层原子轨道上的电子由向困口基态原子的核外电子排布原则基础•自主落实1 . 电子排布的表示方法(1)电子排布式①概念：按照能量最低原则对能级进行排序，进而在〃 s、〃 p、"d等能级符号的右上角用数字表示出虹的数目。

②图不：③示例：锂原子的电子排布式为1S22S1(2)轨道表示式①概念：用小圆圈( 或方框、短线) 表示一个原子轨道, 用 箭 头 “ t ” 或 “ I ” 来区别自旋方向不同的电子②图不:网圈表示、行辛二＜^ 头表示电子日子轨=上下怖头表示自展方向丕同的电子③示例：锂原子的轨道表示式为0 @2 .请根据有关原子轨道的知识， 写 出1〜18号元素基态原子的核外电子排布情况( 可参照教材P12).元素符号原子序数电子排布式轨道表示式H1Is1He2Is2@Li3Is22slIHeJBe4Is22s2fHel OB5Is22s22plIHeL8 0C6Is22s22p2[He]⑪ C D C D ON7Is22s22P3[He]⑤ C X D C DO8Is22s?2 0 4[He]⑪ 3 0 0F9Is22s22p5【 HeiG)(900Ne10IS22s22胪fHel⑪0 8Na11Is22s22p63siTNel C DMg12Is22s22P63s2INel ⑤Al13Is22s22P63s23p 1[Ne]6) ⑷ COSi14Is22622P63s23P2INelP15Is22s22P63s23P3[Nel⑪ 。

⑷G )S16[Ne] 3s23 P4[Ne]@ ® C D ⑷Cl17[Nel3s23p5INeLAr18[Nel3s23P«[N e ]⑪⑪®®探究•思考发现1 . 基态铝原子的核外电子排布若为Is22s22P63sl3P2违背了什么原贝II?提示：能量最低原则2 . 一个原子轨道中最多容纳2 个电子是遵循什么原理？提示：泡利不相容原理® ® ®®o3 . 氮原子的轨道表示式若写成l s 2s 2p 违背了什么原理？提示：洪特规则生成•系统认知基态原子核外电子排布遵循的原则(1)能量最低原则： 基态原子的核外电子通常情况下优先分布在能量最低的原子轨道上基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序为Is,2s,2p,3s,3p,4s,3d,4p,5s,4d,5P,6s,……(2)泡利不相容原理：一个原子轨道中最多只能容纳两个电子，并且这两个电子的自旋方向必须相反3)洪特规则：对于基态原子，电子在能量相同的轨道上排布时，将尽可能分占不同的轨道并且自旋方向相同演练1 . 判断正误( 正确的打“ ，错误的打“ X ” ).(1)原子轨道能量的相对大小为&s>E3d>E3p>E" )(2)基态O 原子轨道表示式为Is22s22P4。

)(3)A1原子核外有1 个未成对电子 )(4)2p能级上有2 个未成对电子的元素只有碳 )答案：⑴ X (2)X ⑶ J (4)X2 . 在 2P能级上最多能容纳6 个电子，其 依 据 的 规 律 是 ( )A . 能量最低原则B . 泡利不相容原理C . 洪特规则D . 能量最低原则和泡利不相容原理解析：选 B 能量最低原则主要是电子排布先后顺序，洪特规则指的是相同能级电子尽可能分占不同轨道，泡利不相容原理说明一个轨道上最多容纳2 个电子且自旋方向相反,2P能级共有3 个轨道，最多容纳6 个电子3 . 下列基态原子的电子排布式或轨道表示式是否正确？若不正确指出原因⑴ 6c ls22s22pi；( 2 ) ( )I s 2 s 2 p .⑶ B ®00OOI s 2 s 2 p •@©©@© ®®©oI s 2 s 2 p 3 s 3 p .(5)K Is22s22P63s23P63dl »解析：原子的最低能量状态为原子的基态，能量高于基态的状态为激发态，深刻理解基态原子核外电子排布的三原则及洪特规则的特例，可顺利作答答案：(1)不正确，违背洪特规则(2)不正确，违背洪特规则(3)不正确，违背泡利不相容原理(4)不正确，违背洪特规则(5)不正确，违背能量最低原则［ 方法技巧］(1)电子最先排布在能量低的能级上，然后依次排布在能量较高的能级上，电子一般按ns(/i—2)f(n—1 )dnp 的顺序排布。

2)电子按能量由低到高顺序在原子轨道上排布，但书写电子排布式或轨道表示式时，应按电子层数由小到大的顺序书写囱 艘 闸 助19〜36号元素基态原子的核外电子排布基础•自主落实1 . 核外电子排布式按照基态原子核外电子排布原则，请尝试写出1 9 -3 6 号元素K ~ K r的原子的核外电子排布式K： fAr]4s\ Ca: fAr]4s\ Sc： [Ar13dl4s2、Ti： [Ari3d24s2、V：「 Ari3d34s2、Cr： rArl3d54 s\Mn： [Ari3d54s2、Fe： [Ari3d64s2、Co： [Ari3d74s2、Ni： [Ari3d84s2、Cu： rArl3dlu4 s\Zn： [Ar13d104 s\ Ga： [Ari3d" > 4s2 4 /、Ge： IArl3d")4s24P2、As： [Ari3d 1°4s24p3、Se： [Ari3d1°4s24P' 、Br： [Ari3d1°4s24Ps、Kr： [Ari3d1°4s② 布 ， 2 . 洪特规则特例(1)判断下列基态原子的电子排布式的正误①基态铝原子：a .Is22s22P63s23P63d44s2( )b. Is22s22P63s23P63ds4sY )②基态铜原子：a.Is22s22P63s23P63d94s2( )b. Is22s22P63s23P63d1°4sY )[ 答 案 ] ① a.X B. V ② a.X B. V(2)洪特规则特例：能量相同的原子轨道在全充满(如＜ 1 吗、半充满(如cP)和全空(如d。

)状态时，体系能量较低, 原子较稳定3)在原子中，每个电子层最多容纳缉个电子，每个能级最多能容纳的电子数为其所包含的原子轨道数的2 倍3 . 价电子和价电子排布式(1)价电子：一般化学反应涉及原子处层轨道上的电子2)价电子排布式：只表示出原子的价电子排布的式子，如基态铁原子价电子排布式为3d64s23)主族元素原子的价电子数一般等于该元素的最高正化合价演练1 . 价电子排布满足4 s半充满而3d为全充满的元素是()A. Ca B. V C. Cr D. Cu解析：选 D 价电子排布4 s半充满即为4s1，3d 全充满为3史 ，因此该元素原子的核外电子排布为 Is22s22P63s23P63(P °4 si,是 29 号元素 Cu2 . 下列各基态原子或离子的电子排布式正确的是()A. O2 - Is22s22P4 B. Ca [Ar]3d2C. Fe [Ar]3d54s3 D. Si Is22s22P63s23P2解析：选 D 02- 电子排布式为is22s22P6; C a 电子排布式为[Ar]4s2； F e 电子排布式为[Ar]3d64s23 . 主族元素的原子失去最外层电子形成阳离子，主族元素的原子得到电子填充在最外层形成阴离子。

下列各原子或离子的电子排布式错误的是()A. Ca2+ Is22s22P63s23P6B. F- Is22s23PsC. S Is22s22P63s23P4D. Ar Is22s22P63s23P6解析：选 B F 的电子排布式为Is22s22p$,则 F-的电子排布式为Is22s22P6, B 项错误［ 方法技巧］离子电子排布式的书写书写离子的电子排布式一定要注意：先写原子的电子排布式，然后再得失电子，不能直接按构造原理书写，如 CF+的电子排布式，先写错原子，再失去三个电子，不能用24个电子减去失去的3 个电子，用 21个电子书写原子核外电子排布的特殊性生成•系统认知前四周期元素核外电子排布的特殊性（ 1） 最外层只有1个未成对电子的元素IA 族（ 海 ：H、Li、Na、K） ；IHA 族（ ns?叩 i： B、Al> Ga） ；VBA 族5sF、Ck Br） ；CrOdMs1） ^ Cu（ 3d104s1） o⑵最外层有2 个未成对电子的元素IVA 族（ 〃 s2〃 p2： c 、Si、Ge） ；VIA 族（ ns2np4： o 、s 、Se） o（ 3） 最外层有3 个未成对电子的元素VA 族（ 〃 s2〃 p3： N、P、As）（ 4） 核外电子排布中，未成对电子数最多的元素Cr（ 3d54 s ',共有6 个未成对电子）演练♦题组冲关1 . 基态原子的4 s能级中只有1 个电子的元素共有（）A. 1 种 B. 2 种 C. 3 种 D. 8 种解析：选 C 4 s能级中只有1 个电子时其价电子排布只能为4sh3d54si，3di04si。

2 . 下列原子中未成对电子数为2 的是（）A. MgB. NC. OD. F解析 ： 选C A项 ，未成对电子数为0 ；3 sB项，N： 6 ） ① C ） G）,未成对电子数为3 ；2 s 2 pC项， O：G ） d） Q）,未成对电子数为2 ；2 s 2 pD项 ，F ：砂⑷， 未成对电子数为12 s 2 p3 . 在元素周期表中第4 周期的元素，原子核外未成对电子的最大数目为（）A. 4 B. 5 C. 6 D. 7解析：选 C 第 4 周期中C r元素原子的价电子排布式为3 d 5 4 sl轨道表示式O®CD®® ®为，未成对电子数为6 , 为未成对电子数最多的元素3d 4s［ 三级训练•节节过关］课堂・巩固练（ 对应学生用书P6）1 . 下列电子的排布正确的是（）A. © © ©B ® ® ©C.0 @©Q©I ） .解析：选 A 根据洪特规则可知A 项正确，B、D 项不正确；根据泡利不相容原理，同一轨道上的两个电子自旋方向必须相反，C 项错误2 .在d轨道中SSS①O茄® ®OOO^成 ，其最直接的根据是（）A . 能量最低原则 B . 泡利不相容原理C . 原子轨道构造原理 D . 洪特规则解析：选 D 洪特规则表明，当电子排布在能量相同的不同轨道时，总是尽可能分占不同的轨道且自旋方向相同。

3 . 下列各原子或离子的电子排布式错误的是（）A. K+ Is22s22P63s23P6B. F Is22s22P5C. S2~ Is22s22P63s23P4D. Ar Is22s22P63s23P6解析：选 C S2一的电子排布式应为l§22§22p63s23P64 .下列基态原子的价电子排布式中，正确的是（）A . 3 d 9 4 s 2 B . 3 d 4 4 s 2C . 3 d i° 4 s o D. 3 d 8 4 s 2解析：选 D A项，应为3 甲做1 ; B项，应为3 d 5 4 s 1 C项，应为3 d 8 4 s 2 5 .下列原子或离子的电子排布式（ 或轨道表示式） 正确的是,违反能量最低原则的是,违 反 洪 特 规 则 的 是 ,违 反 泡 利 不 相 容 原 理 的 是 »①C a ? + ： I s 2 2 s 2 2 P 6 3 s 2 3 P 6② F Z I s 2 2 s 2 3 P 6③p ： ⑪0030I s 2 s 2 p 3 s 3 p@ C r ： 1 s 2 2 s 2 2 P 6 3 s 2 3 P 6 3 d 4 4 s 2⑤F e ： I s 2 2 s 2 2 P 6 3 s 2 3 P 6 3 d 6 4 s 2@Mg2 +： I s 2 2 s 2 2 P 6⑦c： ©©©ooI s 2 s 2 p解析：根据核外电子排布规律，②中错误在于电子排完2 s 轨道后应排2 P 轨道而不是3 P 轨道，正确的应为I s 2 2 s 2 2 P 6 ；③中没有遵循洪特规则——电子在能量相同的轨道上排布时，应尽可能分占不同的轨道并且自旋方向相同，正确的应为3s 3p;④中忽略了能量相同的原子轨道在半充满状态时，体系的能量较低，原子较稳定，正确的应为：I s 2 2 s 2 2 P 6 3s 2 3P 6 3d s 4 s \ ⑦ 违 反 泡 利 不 相 容 原 理 和 洪 特 规 则 ， 正 确 的 应 为©0@ooI s 2 s 2 p 。

答案：① ⑤ ⑥ ② ③ ④ ⑦ ⑦全面练1 .对 于 F e 的下列电子排布，哪个正确（ ）A. [Ar] ①(J) (B C D @B .L A r ] @ @ @ O O ®OD.[ Ar]@) 初0 Q解析：选 A Fe原子的核外电子排布为：Is22s22P63s63P63d64s2 , 据洪特规则可知A 正确2 . 下列能级按能量由低到高的顺序排列正确的是()A. 3s3P3d4s B. 4s4p3d4dC. 4s3d4p5s D. Is2s3s2p解析：选 C A 项，3d>4s; B 项，4p>3d; D 项，3s>2p3 . 下列微粒中，电子排布式为Is22s22P63s23P6的是( )A. Na+ B. Mg2+C. CF D. Br-解析：选 C 该微粒的核外电子数为18, 符合4 . 一个电子排布式为Is22s22P63s23Pl的 元 素 最 可 能 的 价 态 是 ( )A. +1 B. +2C. + 3 D. - 1解析： 选 C 据题意可知该元素原子价电子排布为3s23pl由元素最高正化合价=价电子数可知该元素为+ 3 价5 . 下列轨道表示式能表示氮原子的最低能量状态的是( )A. C ) a ) ( T )( T )( T )© @ C D O© @®OIs 2s 2pDa © ©OOIs 2s 2p解析：选 A 基态原子的电子在能量相同的轨道上分布时，将尽可能分占不同的轨道并且自旋方向相同。

6 . 下列微粒中，未 成 对 电 子 数 最 多 的 是 ( )A. O： Is22s22P4B. P： Is22s22P63s23P3C. Fe： Is22s22P63s23P63d64s2D. Mn： Is22s22P63s23P63d54s2解析：选 D A 项，O 原子未成对电子数为2; B 项，P 原子未成对电子数为3; C 项，Fe原子未成对电子数为4; D 项，M n原子未成对电子数为57 . 某基态原子的第4 电子层有3 个电子，则第3 电子层的电子数有( )A. 2 个 B. 8 个C. 10个 D. 18个解析：选 D第 4 电子层有3 个电子，按能量最低原则，第 3 电子层各能级应充满电子，即 3s2、3P6、3d10, 共 有 18个电子8 .电子在一个原子的下列能级的原子轨道中排布时，最后排布的是( )A. ns B. np C. (n—l)d D. («—2)f解析：选 B 按照能级顺序，电子在原子轨道上排布顺序为〃 s( " - 2)f("—l)d〃 p , 即最后排布在np轨道9 . 某元素原子序数为2 4 ,贝 ！)：(1)该元素的电子总数是 个，有 个未成对电子。

2)该元素原子有 个电子层，个能级，个原子轨道3)写出该元素的价电子排布式.解 析 ： 由 核 外 电 子 在 原 子 轨 道 上 排 布 顺 序 知 该 原 子 的 电 子 排 布 式 为Is22s22P63s23P63d54sb3d能级有5 个轨道，由洪特规则知5 个电子各占一■个轨道答案：(1)24 6 (2)4 7 15 (3)3d54sl10 . A、B、C、D、E 代表5 种元素请填空：(D A 元素基态原子的最外层有3 个未成对电子，次外层有2 个电子，其元素符号为(2)B元素的负一价离子和C 元素的正一价离子的电子层结构都与氧相同，B 的元素符号为，C 的元素符号为 O(3)D元素的正三价离子的3d轨道为半充满，D 的元素符号为,其基态原子的电子排布式为»(4)E元素基态原子的M 层全充满，N 层没有成对电子，只有一个未成对电子，E 的元素符号为，其基态原子的电子排布式为 o解析：解答此题的关键是要熟练掌握原子的核外电子排布式，并特别注意原子的几种稳定态的核外电子排布：能量相同的原子轨道在全充满( 如p6和祖 )、半充满( 如p3和 d， )、全空( 如p 和 d°)状态时，体系的能量较低，原子较稳定。

答案：(1)N (2)C1 K(3)Fe Is22s22P63s23P63d64s2(4)Cu Is22s22P63s23P63d 4sl提能练1 . 各电子层排布电子的总数要遵循以下规律：①每层最多容纳2"2个电子；②原子最外层电子数4 8；③原子次外层电子数4 1 8 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 基态原子的电子排布遵循能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则，而洪特规则是讲电子优先单独占据一个轨道，而且自旋状态相同的，故不符合题意，由此可知本题选择D 项2 . 核外电子排布规律揭示的电子排布能级顺序，实质是各能级能量高低若 以 £ ( «/ )表示某能级的能量，以下各式中正确的是( )A. £(5s)>£(4f)>E(4s)>E(3d)B. E(3d)>E(4s)>E(3p)>E(3s)C. £(4s)>£(4p)>£(4d)>E(4f)D. E(5s)>E(4s)>E(4f)>E(3d)解析：选 B A、D 项，应为 E(4f)>E(5s)>E(3d)>E(4s),错误；C 项应为 E(4s)VE(4p)

3 . 下列关于价电子构型为3s23P』 的粒子描述正确的是()A . 它的元素符号为OB . 它的核外电子排布式为Is22s22P63s23P4C . 它可与H2生成液态化合物D . 其轨道表示式为 ®© ⑪⑪® © ® © I s 2 s 2 p 3s 3p解析：选 B A 项，根据价电子构型可知该粒子的电子排布式为Is22s22P63s23P故该元素为硫元素；C 项，S 与 H2化合生成气态氢化物H2S; D 项，S 原子核外电子轨道表示式应为 I s 2 s 2 p 3s 3p4 . 已知钵的核电荷数为2 5 ,以下是一些同学绘制的基态铳原子外围电子的电子排布图，其中最能准确表示基态铳原子核外电子运动状态的是( )3d解析：选 D 根据洪特规则知，电子在能量相同的原子轨道上排布时，应尽可能分占不同的轨道且自旋方向相同，故 排 除 A、C 两项；根据泡利不相容原理知，一个原子轨道最多容纳2 个电子，且自旋方向相反，故排除B 项5 . 某元素的3P轨道上有两个未成对电子，因此其（）A . 第三电子层上有4 个电子B . 最高正价为+2C . 最高正价为+ 4D . 第二电子层没有未成对电子解析： 选 D 3P轨道上有两个未成对电子， 则该基态原子电子排布式为Is22s22P63s23P2或 Is22s22P63s23P4,即为S i元素或S 元素。

6. X、 Y 两种元素可形成X2Y3型化合物， 则 X 和 Y 原子最外层的电子排布可能是（）A. X： 3s23Pl Y： 3s23P$ B. X： 2s22P3 Y： 2s22P《C. X： 3s23P2 Y： 3s23P4 D. X： 3s2 Y： 2s22P3解析：选 B A 项，X 为 Al, Y 为 C l,形成AlCb； B 项，X 为 N, Y 为 O , 可以形成N2O 3； C 项，X 为 Si, Y 为 S , 二者不易形成化合物；D 项，X 为 Mg, Y 为 N , 二者形成M g^Nio7 .若某基态原子的价电子排布为4 d l5 s2 ,则下列说法正确的是（）A . 该元素基态原子中共有3 个电子B . 该元素原子核外有5 个电子层C . 该元素原子最外层共有8 个电子D . 该元素原子M 电子层共有8 个电子解 析 ：选 B 根 据 该 原 子 的 价 电 子 排 布 可 知 ，该 基 态 原 子 的 电 子 排 布 式 为Is22s22P63s23P63牙 4s24P64dl5s2 ,该原子中共有39个电子，有 5 个电子层，最外层有2 个电子，M 层上有18个电子。

8 . 某基态原子的电子排布式为Is22s22P63s23P63d54s2 ,下列说法中不正确的是（）A . 该元素基态原子中共有25个电子B . 该元素原子核外有4 个电子层C . 该元素原子最外层共有2 个电子D . 该元素原子M 电子层共有8 个电子解析：选 D 由该原子基态电子排布式知，其有25个电子，核外有4 个电子层，最外层有2 个电子，M 电子层有13个电子，D 项不正确9 . 已知X、Y 和 Z 三种元素的原子序数之和等于42X 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 元素可以形成负一价离子请回答下列问题：(DX元素原子基态时的电子排布式为,该 元 素 的 符 号 是 »(2)Y元 素 原 子 的 价 电 子 的 轨 道 表 示 式 为 ,该 元 素 的 名 称 是 3)已知化合物X2Y3在稀硫酸溶液中可被金属锌还原为XZ3, 产物还有ZnSOu和 H2O,该反应的化学方程式是«解析：(1)X元素原子的4P轨道上有3 个未成对电子，则 X 是第4 周期V A 族元素，X为 A s元素，其原子的电子排布式为Is22s22P63s23P4s24P3。

2)Y元素原子的最外层2p轨道上有2 个未成对电子， 且 As跟 Y 可形成化合物AS2Y3,可推知Y 为氧元素；又因为X、Y 和 Z 三种元素的原子序数之和等于4 2 ,可得到Z 为氢元素⑶ X2Y3为 AS2O3, XZ3为 A s% ,则 AS2O3与稀硫酸和Z n反应的化学方程式为AS2O3+ 6Zn+ 6H2SO4= 2 ASH3 t +6ZnSO4+3H2Oo答案：⑴ Is22s22P63s23P63d1°4s24P3 As2 s 2 p⑵鱼) 或®) 氧2 s 2 p(3)As2O3+ 6Zn+ 6H2SO4= 2 ASH3 t +6ZnSO4+3H2O1 0 .有 A、B、C、D、E 5 种元素，它们的核电荷数依次增大，且都小于2 0 ,其中C、E 是金属元素；A 和 E 属同一族，且 A 为非金属元素，它们原子的最外层电子排布为"S】 ，B 和 D 也属同一族，它们原子最外层的p 能级电子数是s 能级电子数的两倍C 原子最外层上电子数等于D 原子最外层上电子数的一半请回答下列问题：(1)A是, B 是, E 是 (写 元 素 符 号 )2)写出C 元素基态原子的电子排布式 o(3)用轨道表示式表示D 元素原子的价电子排布 o解析：(1)A为非金属元素，且原子最外层电子排布为〃/ ，只能是H。

B、D 的价电子排布为〃 s2〃 p 4 ,前 20号元素中B、D 只能分别为O、S o 由核电荷数及其为金属元素可知E为 KC 最外层有3 个电子，为 AL(2)C 为 A l ,电子排布式为 Is22s22P63s23pi3)D为 S , 价电子排布为3s23P、 用轨道表示式表示为答案：(1)H O K ⑵ Is22s22P63s23Pl3p@ OS①3s 3p。