第十二章 物质结构与性质李仕才考点一 原子结构1．能层、能级、原子轨道和容纳电子数之间的关系9\n2.原子轨道的形状和能量高低(1)轨道形状①s电子的原子轨道呈球形。②p电子的原子轨道呈哑铃形。(2)能量高低①相同能层上原子轨道能量的高低：ns<np<nd<nf。②形状相同的原子轨道能量的高低：1s<2s<3s<4s<…。③同一能层内形状相同而伸展方向不同的原子轨道的能量相等，如npx、npy、npz轨道的能量相等。9\n3．原子核外电子的排布规律(1)三个原理①能量最低原理：原子的核外电子排布遵循构造原理，使整个原子的能量处于最低状态。构造原理示意图：②泡利原理：在一个原子轨道里最多只能容纳2个电子，而且自旋方向相反。③洪特规则：当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。洪特规则特例：当能量相同的原子轨道在全满(p6、d10、f14)、半满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)状态时，体系的能量最低。如24Cr的基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，而不是1s22s22p63s23p63d44s2。(2)基态原子核外电子排布的表示方法9\n4.电子的跃迁与原子光谱(1)电子的跃迁①基态→激发态：当基态原子的电子吸收能量后，会从低能级跃迁到较高能级，变成激发态原子。②激发态→基态：激发态原子的电子从较高能级跃迁到低能级时会释放出能量。(2)原子光谱不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)1．p能级能量一定比s能级的能量高。( × )2．铁元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s23d6。( × )3．磷元素基态原子的电子排布图为( × )4．同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多。( × )5．电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了能量最低原则。( × )6．2p和3p轨道形状均为哑铃形，能量也相等。( × )7．1s22s12p1表示的是激发态原子的电子排布。( √ )8．原子光谱是因为电子的跃迁引起的。( √ )9\n1．应用能量最低原理时，要注意原子轨道能量的高低，如能量E3d>E4s。所以电子先排4s轨道，再排3d轨道，而失电子时，都先失4s轨道上的电子。2．当出现d轨道时，虽然电子按ns、(n－1)d、np的顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把(n－1)d放在ns前，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2正确，Fe：1s22s22p63s23p64s23d6错误。4．注意比较原子核外电子排布式、简化电子排布式、原子外围电子排布式的区别与联系。如Cu的电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1；简化电子排布式：[Ar]3d104s1；外围电子排布式：3d104s1。一、核外电子排布的表示方法1．下列各项叙述正确的是( )A．镁原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2时，原子释放能量，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ⅠA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：镁原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2时，原子吸收能量，由基态转化成激发态，A错误；价电子排布为5s25p19\n的元素，位于第五周期第ⅢA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。答案：C2．下列关于钠元素的几种表达式错误的是( )B．基态Na＋的结构示意图：C．基态Na的电子排布式：1s22s22p63s1D．基态Na的简化电子排布式：[Na]3s1解析：Na的简化电子排布式为[Ne]3s1。答案：D3．下列表示钠原子的式子中能反映能级差别和电子自旋状态的是( )解析：只有电子排布图才能反映出电子的自旋状态。答案：D4．下列叙述正确的是( )A．[Ar]3d64s2是基态原子的电子排布式B．Cr原子的电子排布式：1s22s22p63s23p64s13d5C．Cu原子的价电子排布式是3d94s2D．C原子的轨道表示式是解析：B项，在书写电子排布式时，不能按填充顺序书写；C项，d轨道应是全充满时稳定；D项违反了洪特规则。答案：A5．下列电子排布图所表示的元素原子中，其能量处于最低状态的是( )9\n解析：电子的排布遵循能量最低原理、泡利原理、洪特规则等。A.2p能级未排满，则排布3s轨道，违背能量最低原理，错误；B.2p能级的3个电子应单独占据3个轨道，违背洪特规则，错误；C.2p能级未排满，违背能量最低原理，错误；D.符合电子的排布原理，能量处于最低状态，正确。答案：D6．下列说法错误的是( )A．ns电子的能量不一定高于(n－1)p电子的能量B．6C的电子排布式1s22s22p违反了洪特规则C．电子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原理D．电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了泡利原理解析：A项，各能级能量的大小顺序为1s2s2p3s3p4s3d4p5s……ns电子的能量一定高于(n－1)p电子的能量；B项，对于C原子来说，2p能级有3个能量相同的原子轨道，最后2个电子应以自旋状态相同的方式分布在两个不同的2p轨道上，违反了洪特规则；C项，根据轨道能量高低顺序可知E4s<E3d，对于21Sc原子来说，最后3个电子应先排满4s轨道，再排3d轨道，电子排布式应为1s22s22p63s23p63d14s2，故违反了能量最低原理；D项，对于22Ti原子来说，3p能级共有3个轨道，最多可以排6个电子，如果排10个电子，则违反了泡利原理。答案：A二、根据基态原子核外电子排布推断元素7．下列各组表述中，两个原子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的排布式为1s22s22p63s23p2的原子B．2p能级无空轨道，且有一个未成对电子的基态原子和原子的最外层电子排布式为2s22p5的原子C．M层全充满而N层为4s2的原子和核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2的原子D．最外层电子数是核外电子总数的原子和最外层电子排布式为4s24p5的原子9\n解析：A项，3p能级有一个空轨道的基态原子，按洪特规则可得其3p轨道上只能有两个电子，所以两个原子是同种元素的原子；B项，2p能级无空轨道，且有一个未成对电子的基态原子，它的2p能级上只能是5个电子，所以两原子是同种元素的原子；C项，M层全充满而N层为4s2的原子，其M层应为18个电子，而后者的M层上只有8个电子，所以两原子不是同种元素的原子；D项，最外层电子数是核外电子总数的的原子中，最外层电子数要小于或等于8个电子，且电子总数为5的倍数，所以可得该原子可能是原子序数为5、10、15、20、25、30、35、40，其中满足最外层电子数是核外电子总数的且符合核外电子排布规则的只能是35号元素，该元素原子的外围电子排布式为4s24p5，所以两原子是同种元素的原子。答案：C8．A、B、C三种短周期元素，它们的原子序数依次增大。A元素原子的核外p电子数比s电子数少1，B元素原子核外有4种能级，且全部充满原子；C元素的主族序数与周期数的差为4。(1)A的基态原子中能量最高的电子，其电子云在空间有________个方向，原子轨道呈________形。(2)某同学推断B基态原子的核外电子排布为，该同学所画的电子排布图违背了____________________________________________________。(3)C位于________族________区，价电子排布式为________。解析：根据提供的信息，可以推断A为N，B为Mg，C为Cl。(1)N的基态原子中能量最高的电子为2p能级上电子，电子云在空间有3个方向，原子轨道呈哑铃形。(2)该同学所画的电子排布图中3s能级上两个电子自旋方向相同，违背了泡利原理。(3)Cl的价电子排布式为3s23p5，位于第3周期ⅦA族，属于p区元素。答案：(1)3 哑铃 (2)泡利原理 (3)ⅦA p 3s23p59．A、B、C、D、E、F代表6种元素。请填空：(1)A元素基态原子的最外层有2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氩相同，B的元素符号为__________，C的元素符号为________。(3)D元素的正三价离子的3d能级为半充满，D的元素符号为________，其基态原子的电子排布式为______________________。9\n(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_______________________________________________________。(5)F元素的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋1，则n＝________；原子中能量最高的是________电子。解析：(1)A元素基态原子次外层有2个电子，故次外层为K层，A元素有2个电子层，由题意可写出其电子排布图为，则该元素核外有6个电子，为碳元素，其元素符号为C，另外氧原子同样也符合要求，其电子排布图为。(2)B－、C＋的电子层结构都与Ar相同，即核外都有18个电子，则B为17号元素Cl，C为19号元素K。(3)D元素原子失去2个4s电子和1个3d电子后变成＋3价离子，其原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，D为26号元素Fe。(4)根据题意要求，写出电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1，该元素为29号元素Cu。(5)s能级只有1个原子轨道，故最多只能容纳2个电子，即n＝2，所以元素F的原子最外层电子排布式为2s22p3，F是N元素；根据能量最低原理，可知氮原子核外电子中的2p能级能量最高。答案：(1)C或O (2)Cl K(3)Fe 1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)(4)Cu 1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)(5)2 2p9
