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第2课时 元素第一电离能和电负性的周期性变化
专题2
第二单元
内容索引
01
02
03
自主预习 新知导学
合作探究 释疑解惑
课堂小结
课标定位、素养阐释
1.能说出元素电离能、电负性的含义,能描述主族元素第一电离能、电负性变化的一般规律,能从电子排布的角度对这一规律进行解释,形成“结构决定性质”的观念。能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。
2.利用计算机作图,描述原子序数与原子半径、第一电离能、电负性等数据的关系,认识原子结构与元素性质变化的关系。
自主预习 新知导学
一、元素第一电离能的周期性变化
1.第一电离能。
(1)含义:某元素的 气态原子 失去一个电子形成+1价 气态阳离子 所需要的最低能量,叫做该元素的第一电离能,用符号I1表示,单位为kJ· mol-1。
(2)意义:第一电离能数值越小,原子越 容易 失去一个电子;第一电离能数值越大,原子越难失去一个电子。
(3)变化规律:
同周期元素,随着原子序数的增加,元素的第一电离能呈现 增大 的趋势,碱金属的第一电离能 最小 ,稀有气体的第一电离能 最大 。
同主族元素,随着电子层数的增加,元素的第一电离能逐渐 减小 。
(4)与原子的核外电子排布的关系:通常情况下,当原子核外电子排布在能量相等的轨道上形成全空(p0、d0、f0)、半充满(p3、d5、f7)和全充满(p6、d10、f14)结构时,原子的能量 较低 ,该元素具有 较大 的第一电离能。
2.第二电离能和第三电离能。
(1)第二电离能:
+1价 气态离子失去1个电子,形成 +2价 气态离子所需要的最低能量,用I2表示。
(2)第三电离能:
+2价 气态离子再失去1个电子,形成 +3价 气态离子所需的最低能量,用I3表示。
(3)同一元素的逐级电离能I1、I2、I3……In依次 增大 。
【自主思考1】 在第3周期中,第一电离能最小的元素是什么 第一电离能最大的元素是什么
提示：一般来说,同周期从左到右,元素的第一电离能呈逐渐增大的趋势(第ⅡA族、第ⅤA族元素反常),同周期中碱金属和氢元素的第一电离能最小,稀有气体元素的第一电离能最大,故第3周期中第一电离能最小的元素为Na,第一电离能最大的元素为Ar。
二、元素电负性的周期性变化
1.电负性的意义。
电负性是用来 衡量元素在化合物中吸引电子的能力 。
2.电负性的标准。
指定氟元素的电负性为 4.0 ,并以此为标准确定其他元素的电负性。
3.电负性的应用。
(1)元素电负性数值的大小可用于衡量元素的金属性、非金属性的强弱。一般认为,电负性大于1.8的元素为 非金属元素 ,电负性小于1.8的元素是 金属元素 。
(2)电负性数值的大小能够衡量元素在化合物中吸引电子能力的大小。电负性数值小的元素在化合物中吸引电子的能力弱,元素的化合价为 正值 ;电负性数值大的元素在化合物中吸引电子的能力强,元素的化合价为 负值 。
(3)利用电负性判断化合物中化学键的类型。
一般认为两种成键元素的电负性差值大于1.7,它们之间通常形成 离子键 ;如果两种成键元素的电负性的差值小于1.7,它们之间通常形成 共价键 。
4.元素电负性的周期性变化规律。
(1)同一周期,主族元素的电负性从左到右依次 增大 ,表明其吸引电子的能力逐渐 增强 ,金属性逐渐 减弱 ,非金属性逐渐 增强 。
(2)同一主族,元素的电负性从上到下呈现 减小 的趋势,表明其吸引电子的能力逐渐 减弱 ,金属性逐渐 增强 ,非金属性逐渐 减弱 。
【自主思考2】 元素周期表中(放射性元素除外),电负性相差最大的两种元素是什么
提示：电负性的递变规律:一般来说,同周期从左到右元素的电负性逐渐增大,同主族从上到下元素的电负性呈现减小的趋势,故周期表中电负性最大的元素是F,电负性最小的元素是Cs,F与Cs的电负性相差最大。
三、元素周期律的意义
1.对人们认识原子结构与元素性质的关系具有指导意义。在 ⅠA 族可找到制造光电材料的元素,在ⅢA、ⅣA、ⅤA族可以找到制造优良的 半导体 材料的元素。
2.为人们寻找新元素提供科学途径。
【效果自测】
1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)电负性可以用来衡量元素在化合物中吸引电子的能力。( )
(2)同一周期主族元素,从左到右,元素的电负性增大;同一主族,从上到下,元素的电负性呈现减小的趋势。( )
(3)同一周期的主族元素,碱金属元素的第一电离能最小,电负性最小;ⅦA族元素的第一电离能最大,电负性最大。( )
(4)两种元素电负性差值越大,越容易形成共价化合物。( )
√
√
√
×
2.下列选项中,第二电离能最大的元素所具有的电子层结构为( )。
A.1s2 B.1s22s1 C.1s22s2 D.1s22s22p1
3.(1)Ni是元素周期表中第28号元素,第2周期基态原子未成对电子数与Ni相同且电负性最小的元素是 。
(2)基态B原子的电子排布式为 ;B和N相比,电负性较大的是 ,BN中B元素的化合价为 。
答案：(1)C(碳) (2)1s22s22p1 N +3价
解析：(1)Ni有2个未成对电子,第2周期所含元素的基态原子中有2个未成对电子的原子为碳原子和氧原子,电负性较小的元素为C(碳)。
(2)B的原子序数为5,其基态原子的电子排布式为1s22s22p1;B和N都属于第2周期元素,同一周期,主族元素的电负性从左到右逐渐增大,故电负性较大的是N;B属于ⅢA族元素,BN中B化合价为+3价。
B
合作探究 释疑解惑
探究任务1
电离能的变化规律及应用
【问题引领】
1.1~36号元素第一电离能(I1)的变化如图所示。据图可知,ⅡA族和ⅤA族元素的第一电离能比同周期的相邻元素都高,试解释原因。
提示：同周期中,ⅡA族元素原子的
外围电子排布为ns2,ⅤA族元素原子的
外围电子排布为ns2np3,np轨道分别为
全空和半充满状态,比较稳定,失去一
个电子需要的能量大,所以第一电离能
比同周期相邻元素的要高。
2.为什么同一元素的电离能逐级增大
提示：同一元素的逐级电离能是逐渐增大的,即I1I2、I4>I3……In+1>In。
3.为什么Na、Mg、Al的化合价分别为+1价、+2价、+3价
提示：Na的I1比I2小很多,电离能差值很大,说明失去第一个电子比失去第二个电子容易得多,所以Na容易失去一个电子形成+1价离子;Mg的I1和I2相差不多,而I2比I3小很多,所以Mg容易失去两个电子形成+2价离子;Al的I1、I2、I3相差不多,而I3比I4小很多,所以Al容易失去三个电子形成+3价离子。
【归纳提升】
1.认识电离能。
(1)由电离能的递变规律可知:同周期主族元素从左到右,元素的第一电离能呈增大趋势,但ⅡA族的Be、Mg、Ca的第一电离能较同周期ⅢA族的B、Al、Ga的第一电离能要大;ⅤA族的N、P、As的第一电离能较同周期ⅥA族的O、S、Se的第一电离能要大。这是由于ⅡA族元素的最外层电子排布为ns2,np为全空较稳定状态,而ⅤA族元素的最外层电子排布为np3,为半充满状态,比ⅥA族的np4状态稳定。
(2)金属活动性顺序与相应的电离能的大小顺序并不完全一致。
金属活动性顺序表示自左向右,在水溶液中金属原子失去电子越来越困难。电离能是指金属原子在气态时失去电子成为气态阳离子的能力,它是金属原子在气态时活动性的量度。由于金属活动性顺序与电离能所对应的条件不同,所以两者不可能完全一致。
2.电离能的应用。
(1)比较元素金属性的强弱:一般情况下,元素的第一电离能越小,元素的金属性越强。
(2)确定元素原子的核外电子层排布:由于电子是分层排布的,内层电子比外层电子难失去,因此元素的电离能会发生突变。
(3)确定元素的化合价:如果 ,即电离能在In与In+1之间发生突变,则元素的原子易形成+n价离子,并且主族元素的最高化合价为+n价。某元素的逐级电离能,若I2 I1,则该元素通常显+1价;若I3 I2,则该元素通常显+2价;若I4 I3,则该元素通常显+3价。
【典型例题】
【例题1】 不同元素的气态原子失去最外层一个电子所需要的能量即第一电离能(设其为I1),如图所示。
试根据元素在元素周期表中的位置,分析图中曲线的变化特点,并回答下列问题。
(1)同主族元素的I1变化的特点是 。
(2)同周期内,随原子序数的增大,I1呈增大的趋势。但个别元素的I1出现反常现象。试预测下列关系式中正确的是 (填字母)。
A.I1(砷)>I1(硒) B.I1(砷)C.I1(溴)>I1(硒) D.I1(溴)(3)试估计1 mol气态钙原子失去最外层一个电子所需能量I1的取值范围:
答案：(1)随着元素原子序数的增大,I1逐渐变小
(2)AC
(3)419 kJ· mol-1 738 kJ· mol-1
解析：(1)从H、Li、Na、K等的第一电离能可以看出,同主族元素随着元素原子序数的增大,I1逐渐变小。
(2)从第2、3周期元素第一电离能变化规律可以看出,同周期元素从左到右第一电离能总体呈逐渐增大趋势,但ⅡA族和ⅤA族元素比同周期相邻元素的I1都高。由此可以测:I1(砷)>I1(硒),I1(溴)>I1(硒)。
(3)根据同主族、同周期元素第一电离能变化规律可以推测:
I1(K)【变式训练1】 下列叙述不正确的是( )。
A.第一电离能的周期性递变规律是原子核外电子排布周期性变化的结果
B.通常情况下,原子第二电离能高于第一电离能
C.Be的第一电离能小于B的第一电离能
D.在同一主族中,自上而下第一电离能逐渐减小
答案：C
解析：元素的第一电离能与其核外电子排布有关。当原子核外电子排布形成全空、半充满和全充满时原子能量最低,该元素有较大的第一电离能。Be外围电子排布为2s2全充满而B为2s22p1,则第一电离能B【问题引领】
探究任务2
电负性的变化规律及应用
电负性是用来衡量元素在化合物中吸引电子的能力,可以用下图形象表述。
1.查阅教材中H、O、Cl的电负性数据,分析HClO中各元素的价态。
提示：H、O、Cl的电负性分别为2.1、3.5、3.0,根据HClO的结构式H—O—Cl,可知O对键合电子的吸引力最强,键合电子偏向氧元素,O为-2价,H为+1价、Cl为+1价。
2.根据电负性的变化规律,分析预测元素周期表中电负性最大的元素是哪种元素 电负性最小的元素是哪种元素 (放射性元素除外)
提示：电负性最大的元素为F,电负性最小的元素为Cs。
3.电负性越大的元素,非金属性越强吗 第一电离能越大吗
提示：元素的电负性越大,非金属性越强,但第一电离能不一定越大,例如电负性NO。
【归纳提升】
1.电负性的变化规律。
(1)同一周期,主族元素的电负性从左到右依次增大。
(2)同一主族,自上而下,元素的电负性呈现减小的趋势。
(3)电负性最大的元素在元素周期表的右上角(F),电负性最小的元素在元素周期表的左下角(Fr有放射性,一般不考查)。
2.电负性的应用。
(1)判断元素类型。
判断一种元素是金属元素还是非金属元素以及元素的活动性。
(2)衡量元素在化合物中吸引电子能力的大小。
①电负性数值小的元素在化合物中吸引电子的能力弱,元素的化合价为正值。
②电负性数值大的元素在化合物中吸引电子的能力强,元素的化合价为负值。
(3)判断化学键类型。
如H的电负性为2.1,Cl的电负性为3.0,Cl的电负性与H的电负性之差为3.0-2.1=0.9<1.7,故H与Cl形成的化学键为共价键;Al的电负性为1.5,Cl的电负性与Al的电负性之差为3.0-1.5=1.5<1.7,因此Al与Cl形成的化学键为共价键。
(4)解释元素“对角线”规则。
Li、Mg的电负性分别为1.0、1.2;Be、Al的电负性均为1.5;B、Si的电负性分别为2.0、1.8。Li与Mg、B与Si的电负性接近,Be与Al的电负性相同,说明它们对键合电子的吸引力相当,它们表现出的性质相似,如Li、Mg在空气中燃烧的产物分别为Li2O和MgO;Be(OH)2、Al(OH)3均属于难溶的两性氢氧化物;B、Si的含氧酸都是弱酸等。
【典型例题】
【例题2】 已知元素的电负性和元素的化合价一样,也是元素的一种基本性质。下面给出14种元素的电负性:
已知:一般认为两成键元素间电负性差值大于1.7时,形成离子键,两成键元素间电负性差值小于1.7时,形成共价键。
(1)根据表中给出的数据,可推知元素的电负性具有的变化规律是 。
(2)判断下列物质中的化学键是离子键还是共价键
Mg3N2: ,BeCl2: ,
AlCl3: ,SiC: 。
答案：(1)随着原子序数的递增,元素的电负性呈周期性变化
(2)离子键 共价键 共价键 共价键
解析：由表中数据可知,元素的电负性随原子序数的递增呈周期性变化。据已知条件及表中数值:Mg3N2中两成键元素间的电负性差值为1.8,大于1.7,形成离子键;BeCl2、AlCl3、SiC中两成键元素间的电负性差值分别为1.5、1.5、0.7,均小于1.7,形成共价键。
【变式训练2】 碳、氧、硅、锗、氟、氯、溴、镍元素在化学中占有极其重要的地位。
(1)第2周期基态原子未成对电子数与Ni相同且电负性最小的元素是 。
(2)从电负性角度分析,碳、氧和硅元素的非金属性由强至弱的顺序为 。
(3)CH4中共用电子对偏向C,SiH4中共用电子对偏向H,则C、Si、H的电负性由大到小的顺序为 。
(4)基态锗(Ge)原子的电子排布式是 ,Ge的最高价氯化物分子式是 。该元素可能的性质或应用有 (填字母)。
A.是一种活泼的金属元素
B.其电负性大于硫
C.其单质可作为半导体材料
D.锗的第一电离能高于碳而电负性低于碳
(5)溴与氯能以 键结合形成BrCl,BrCl分子中, 显正电性。BrCl与水发生反应的化学方程式为 。
答案：(1)碳(或C)
(2)O>C>Si
(3)C>H>Si
(4)1s22s22p63s23p63d104s24p2 GeCl4 C
(5)共价 Br BrCl+H2O═HCl+HBrO
解析：(1)基态Ni原子的外围电子排布式为3d84s2,原子中含有2个未成对电子,第2周期中基态元素原子中含有2个未成对电子的外围电子排布式为2s22p2和2s22p4,分别为C和O元素,而O元素的电负性大于C元素。
(2)根据同周期从左到右元素的电负性增大,同主族从上到下元素的电负性减小可知电负性由强到弱顺序为O>C>Si。
(3)由于元素电负性越大,吸引电子能力越强,根据电子对偏向情况可得电负性大小为C>H>Si。
(4)锗是32号元素,核外有32个电子,基态锗(Ge)原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2。Ge的外围电子数为4,所以其最高价为+4价,氯化物分子式为GeCl4。Ge是一种金属元素,但最外层电子数为4,金属性不强,故A项错误。硫的电负性大于硅的电负性,硅的电负性大于锗的电负性,所以锗的电负性小于硫的电负性,故B项错误。锗单质是一种半导体材料,故C项正确。锗的电负性小于碳的电负性,锗的第一电离能也小于碳的第一电离能,故D项错误。
(5)Br与Cl的电负性差别不大,所以BrCl分子中化学键为共价键,由于电负性Br课堂小结第二单元 元素性质的递变规律
第2课时 元素第一电离能和电负性的周期性变化
课后训练巩固提升
基础巩固
1.下列各组元素的性质递变错误的是( )。
A.Li、Be、B原子最外层电子数依次增多
B.P、S、Cl元素最高正价依次升高
C.N、O、F电负性依次增大
D.Na、K、Rb第一电离能逐渐增大
2.下列各元素,最易形成离子化合物的是( )。
①第3周期第一电离能最小的元素 ②外围电子排布式为2s22p6的原子
③2p轨道为半充满的元素 ④电负性最大的元素
A.①②
B.③④
C.②③
D.①④
3.锂和镁在元素周期表中有特殊“对角线”关系,它们的性质相似。下列有关锂及其化合物叙述正确的是( )。
A.Li2SO4难溶于水
B.Li与N2反应的产物是Li3N
C.LiOH易溶于水
D.LiOH与Li2CO3受热都很难分解
4.已知元素X的阴离子与元素Y的阳离子具有相同的电子层结构,由此可知( )。
A.原子半径:X>Y
B.电负性:X>Y
C.单质的氧化性:XD.第一电离能:X5.下列说法正确的是( )。
A.氦是电负性最大、非金属性最强的元素
B.铯是电负性最小、金属性最强的元素
C.元素的第一电离能N>O,单质的活泼性N2>O2
D.元素的第一电离能Mg>Al,单质的金属活泼性Mg>Al
6.A、B、C、D四种元素,已知A元素是地壳中含量最高的元素;B元素为金属元素,它的原子核外K、L层上电子数之和等于M、N层上电子数之和;C元素是第3周期中第一电离能最小的元素;D元素在第3周期中电负性最大。
(1)试推断A、B、C、D四种元素的名称和符号。
A. 、B. 、C. 、D. 。
(2)写出上述元素两两化合生成的常见离子化合物的化学式: 。
7.请完成下列各题。
(1)在第3周期中,第一电离能最小的元素是 ,第一电离能最大的元素是 ,电负性最大的元素是 。
(2)在第2周期中,元素第一电离能比硼元素第一电离能小的元素有 种;第3周期中,元素第一电离能比硫元素第一电离能大的元素有 种。
(3)第3周期元素的基态原子与基态Cu原子未成对电子数相同,且电负性最大的元素是 。
(4)硒(Se)为第4周期元素,相邻的元素有As和Br,则三种元素的第一电离能从大到小的顺序为 。As和Br元素第一电离能大小不同的理由是 。As和Se元素第一电离能大小不同的理由是 。
8.硅是电子工业超纯硅的原料,超纯半导体单晶硅做的电子器件具有体积小、密度小、可靠性好和寿命长等优点。掺有特定微量杂质的硅单晶制成的大功率晶体管、整流器及太阳能电池,比用锗单晶制成的好。下图三条曲线表示C、Si和P元素的前四级电离能变化趋势。
(1)a、b、c中电负性最小的是 。
(2)a、b、c的最简单氢化物中稳定性最差的是 。
(3)a、b、c最简单氢化物的相对分子质量由大到小的排列顺序: 。
(4)a、b、c的I5由大到小的排列顺序: 。
能力提升
1.以下有关元素性质的说法不正确的是( )。
A.具有下列电子排布式的原子中,①1s22s22p63s23p2②1s22s22p3 ③1s22s22p2
④1s22s22p63s23p4原子半径最大的是①
B.具有下列外围电子排布式的原子中,①3s23p1 ②3s23p2 ③3s23p3 ④3s23p4,第一电离能最大的是③
C.①Na、K、Rb ②O、S、Se ③Na、P、Cl,元素的电负性随原子序数增大而增大的是③
D.某元素气态基态原子的逐级电离能(kJ·mol-1)分别为738、1 451、7 733、10 540、13 630、17 995、21 703,当它与氯气反应时可能生成的阳离子是X3+
2.下表是某些元素的电负性数值(用X表示):
元素符号 Li Be B C O F
电负性 数值(X) 1.0 1.5 2.0 2.5 3.5 4.0
元素符号 Na Al Si P S Cl
电负性 数值(X) 0.9 1.5 1.8 2.1 2.5 3.0
已知:两成键元素间电负性差值大于1.7时,一般形成离子键;两成键元素间电负性差值小于1.7时,一般形成共价键。
(1)通过电负性数值的变化规律,确定Mg、N的X值范围: (2)推测X值与同周期、同主族元素原子半径的关系为 。
(3)某有机化合物的结构为,其中SO中,你认为共用电子对偏向 (填元素符号)。
(4)根据X值,试推断AlBr3中化学键的类型为 。
(5)预测元素周期表中X值最小的元素(放射性元素除外)是 (填元素符号)。
第二单元 元素性质的递变规律
第2课时 元素第一电离能和电负性的周期性变化
课后训练巩固提升
基础巩固
1.下列各组元素的性质递变错误的是( )。
A.Li、Be、B原子最外层电子数依次增多
B.P、S、Cl元素最高正价依次升高
C.N、O、F电负性依次增大
D.Na、K、Rb第一电离能逐渐增大
答案：D
解析：根据元素周期律可知,同一主族从上到下,随着电子层数的增加,元素的第一电离能逐渐减小。
2.下列各元素,最易形成离子化合物的是( )。
①第3周期第一电离能最小的元素 ②外围电子排布式为2s22p6的原子
③2p轨道为半充满的元素 ④电负性最大的元素
A.①②
B.③④
C.②③
D.①④
答案：D
解析：活泼金属与活泼的非金属易形成离子化合物。第3周期第一电离能最小的元素是钠,易失去电子;外围电子排布式为2s22p6的原子是氖,化学性质不活泼;2p轨道为半充满的元素是氮;电负性最大的元素是氟,非金属性最强,故最易形成离子化合物的是钠和氟。
3.锂和镁在元素周期表中有特殊“对角线”关系,它们的性质相似。下列有关锂及其化合物叙述正确的是( )。
A.Li2SO4难溶于水
B.Li与N2反应的产物是Li3N
C.LiOH易溶于水
D.LiOH与Li2CO3受热都很难分解
答案：B
解析：由对角线规则知,锂与镁的性质相似。MgSO4易溶,Mg(OH)2难溶,Mg在N2中燃烧可生成Mg3N2,Mg(OH)2、MgCO3受热都能分解。
4.已知元素X的阴离子与元素Y的阳离子具有相同的电子层结构,由此可知( )。
A.原子半径:X>Y
B.电负性:X>Y
C.单质的氧化性:XD.第一电离能:X答案：B
解析：由X的阴离子与Y的阳离子具有相同的电子层结构可知,Y位于X的下一周期,则原子半径XY,A、D项不正确;而位于上一周期的X的电负性大于Y的,单质的氧化性X>Y,B项正确,C项不正确。
5.下列说法正确的是( )。
A.氦是电负性最大、非金属性最强的元素
B.铯是电负性最小、金属性最强的元素
C.元素的第一电离能N>O,单质的活泼性N2>O2
D.元素的第一电离能Mg>Al,单质的金属活泼性Mg>Al
答案：D
解析：A项电负性最大、非金属性最强的为氟元素。B项中,在现已知的元素中,电负性比铯(第6周期ⅠA族)小的还有钫(第7周期ⅠA族)。C项中,单质的活泼性O2>N2。
6.A、B、C、D四种元素,已知A元素是地壳中含量最高的元素;B元素为金属元素,它的原子核外K、L层上电子数之和等于M、N层上电子数之和;C元素是第3周期中第一电离能最小的元素;D元素在第3周期中电负性最大。
(1)试推断A、B、C、D四种元素的名称和符号。
A. 、B. 、C. 、D. 。
(2)写出上述元素两两化合生成的常见离子化合物的化学式: 。
答案：(1)氧、O 钙、Ca 钠、Na 氯、Cl
(2)CaO、Na2O、Na2O2、CaCl2、NaCl
解析：地壳中含量最高的元素为氧,则A为O;由题意知,B元素原子核外K层和L层电子数之和为10,又B元素为金属元素,则M层电子数为8,N层电子数为2,则B为Ca;C是第3周期中第一电离能最小的元素,则C为Na;第3周期中电负性最大的元素为Cl,则D为Cl。
7.请完成下列各题。
(1)在第3周期中,第一电离能最小的元素是 ,第一电离能最大的元素是 ,电负性最大的元素是 。
(2)在第2周期中,元素第一电离能比硼元素第一电离能小的元素有 种;第3周期中,元素第一电离能比硫元素第一电离能大的元素有 种。
(3)第3周期元素的基态原子与基态Cu原子未成对电子数相同,且电负性最大的元素是 。
(4)硒(Se)为第4周期元素,相邻的元素有As和Br,则三种元素的第一电离能从大到小的顺序为 。As和Br元素第一电离能大小不同的理由是 。As和Se元素第一电离能大小不同的理由是 。
答案：(1)Na Ar Cl
(2)1 3
(3)Cl
(4)Br>As>Se As和Br位于同一周期,Br的原子半径小于As的原子半径,Br的核电荷数多于As的核电荷数,Br原子吸引电子的能力强于As Se原子外围电子排布为4s24p4,而As原子外围电子排布为4s24p3,4p轨道处于半充满稳定状态
8.硅是电子工业超纯硅的原料,超纯半导体单晶硅做的电子器件具有体积小、密度小、可靠性好和寿命长等优点。掺有特定微量杂质的硅单晶制成的大功率晶体管、整流器及太阳能电池,比用锗单晶制成的好。下图三条曲线表示C、Si和P元素的前四级电离能变化趋势。
(1)a、b、c中电负性最小的是 。
(2)a、b、c的最简单氢化物中稳定性最差的是 。
(3)a、b、c最简单氢化物的相对分子质量由大到小的排列顺序: 。
(4)a、b、c的I5由大到小的排列顺序: 。
答案：(1)c
(2)SiH4
(3)b>c>a
(4)a>c>b
解析：同主族元素自上而下第一电离能逐渐减小,P元素3p轨道为半充满稳定状态,第一电离能高于同周期相邻元素的,故Si的第一电离能最小,由图中第一电离能可知,c为Si;P原子第四电离能为失去3s2中1个电子,与第三电离能相差较大,可知b为P、a为C。(1)同周期主族元素自左而右电负性逐渐增大,同主族自上而下元素的电负性呈现减小的趋势,故Si的电负性最小。
(2)Si的非金属性最弱,非金属性越强,氢化物越稳定,故SiH4稳定性最差。
(3)a、b、c相对应的最简单氢化物的相对分子质量分别为16、34、32,b的最大。(4)C、Si的第五电离能为失去ns2中的1个电子,第五电离能与第四电离能相差较大;P失去4个电子为3s1状态,第四电离能与第五电离能均失去3s轨道电子,两者能量相差不大,故第五电离能:C>Si>P。
能力提升
1.以下有关元素性质的说法不正确的是( )。
A.具有下列电子排布式的原子中,①1s22s22p63s23p2②1s22s22p3 ③1s22s22p2
④1s22s22p63s23p4原子半径最大的是①
B.具有下列外围电子排布式的原子中,①3s23p1 ②3s23p2 ③3s23p3 ④3s23p4,第一电离能最大的是③
C.①Na、K、Rb ②O、S、Se ③Na、P、Cl,元素的电负性随原子序数增大而增大的是③
D.某元素气态基态原子的逐级电离能(kJ·mol-1)分别为738、1 451、7 733、10 540、13 630、17 995、21 703,当它与氯气反应时可能生成的阳离子是X3+
答案：D
解析：A项,四种元素分别是Si、N、C、S,电子层数多核电荷数少的元素的原子的半径最大,所以Si的原子半径最大,正确。B项,四种同周期元素原子的外围电子排布式中,③的p轨道是3个电子,为半充满的稳定状态,所以③第一电离能最大,正确。C项,三组元素中,前两组是同主族元素,从上到下元素的电负性随原子序数增大而减小,只有第③组为同周期元素,随原子序数增大电负性增大,正确;D项,根据该元素的逐级电离能可知,该元素的第二电离能与第三电离能的差距较大,所以该元素的最外层有2个电子,与氯气反应时,失去2个电子,表现为+2价,所以生成的阳离子是X2+,错误。
2.下表是某些元素的电负性数值(用X表示):
元素符号 Li Be B C O F
电负性 数值(X) 1.0 1.5 2.0 2.5 3.5 4.0
元素符号 Na Al Si P S Cl
电负性 数值(X) 0.9 1.5 1.8 2.1 2.5 3.0
已知:两成键元素间电负性差值大于1.7时,一般形成离子键;两成键元素间电负性差值小于1.7时,一般形成共价键。
(1)通过电负性数值的变化规律,确定Mg、N的X值范围: (2)推测X值与同周期、同主族元素原子半径的关系为 。
(3)某有机化合物的结构为,其中SO中,你认为共用电子对偏向 (填元素符号)。
(4)根据X值,试推断AlBr3中化学键的类型为 。
(5)预测元素周期表中X值最小的元素(放射性元素除外)是 (填元素符号)。
答案：(1)0.9 1.5 2.5 3.5
(2)同周期、同主族元素原子半径越大,X值越小
(3)O
(4)共价键
(5)Cs
解析：(1)通过表中数据分析可知同周期主族元素从左到右,元素的X值逐渐增大,同主族从上到下,元素的X值逐渐减小,可判断X(Na)X(Mg),故0.9X(S)=2.5知,共用电子对偏向O原子。(4)根据表中数据的变化规律可得X(Br)第1课时 原子核外电子排布的周期性
专题2
第二单元
内容索引
01
02
03
自主预习 新知导学
合作探究 释疑解惑
课堂小结
课标定位、素养阐释
1.能从原子核外电子排布的规则理解核外电子排布的周期性,能从外围电子排布的角度理解元素周期表中元素的分区及周期、族的划分。
2.通过原子结构与元素在周期表中的位置关系的相互推导,形成“结构—位置”的推导模型。
自主预习 新知导学
一、主族元素原子核外电子排布与性质的周期性变化
主族 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA
性质递变规律 化合价 同主族元素,最高正价 相同 ,且等于 主族序数 (O、F除外) 同周期元素,最高正价逐渐升高,从 +1递增到 +7 (O、F除外) 金属性与非金属性 同主族元素,从上到下,金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱 同周期元素,从左到右,金属性逐渐 减弱 ,非金属性逐渐 增强 原子半径 同主族元素,从上到下,原子半径逐渐 增大 同周期元素,从左到右,原子半径逐渐 减小
【自主思考1】 最高正化合价和最低负化合价代数和为6的原子核外价电子排布式是什么
提示：ⅦA族元素(O除外)的原子最高正化合价和最低负化合价代数和为6,其原子核外价电子排布式是ns2np5。
二、原子核外电子排布的周期性与周期表的分区
1.1~6周期元素原子的外围电子排布。
2.周期表的分区。
根据元素原子的 外围电子排布 的特征,可将元素周期表分成五个区域:s区、p区、d区、ds区和f区。五个区的位置关系如下图所示。
【自主思考2】 过渡元素存在于元素周期表的哪些分区
提示：d区、ds区和f区。
【效果自测】
1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)除0族外,短周期元素的最高化合价在数值上都等于该元素所属的族序数。( )
(2)碱金属元素是指ⅠA族的所有元素。 ( )
(3)价电子数与最高化合价相等的元素一定是主族元素。( )
(4)元素周期表5个区中都有金属元素。( )
(5)非金属元素都分布在p区。( )
(6)原子价电子排布式为3d84s2的元素属于s区。( )
×
×
×
×
×
√
2.下列说法不正确的是( )。
A.元素原子核外电子排布的周期性变化导致元素性质的周期性变化
B.前6周期中,周期序数越大,该周期所含金属元素越多
C.所有区的名称均来自按构造原理最后填入电子的轨道符号
D.周期表共18个纵列,可分为7个主族7个副族,1个Ⅷ族,1个0族
答案：C
解析：除ds区外,区的名称来自按构造原理最后填入电子的轨道的符号。
3.下表为元素周期表的一部分,其中的编号代表对应的元素。
请回答下列问题。
(1)表中属于d区的元素是 (填编号)。
(2)表中元素①的6个原子与元素③的6个原子形成的某种环状物名称为 。
(3)某元素原子的价电子排布式为nsnnpn+1,该元素原子的最外层电子数为 。
答案：(1)⑨
(2)苯
(3)5
解析：(1)⑨属于d区元素。
(2)元素①是氢元素,元素③是碳元素,依题意,形成的环状物是苯。
(3)从nsnnpn+1可知,n=2,该元素为氮元素,最外层电子数为5。
合作探究 释疑解惑
探究任务
子结构与元素周期表的分区的关系
【问题引领】
1.Fe元素处于周期表中的哪个区 Fe2+、Fe3+的电子排布式怎样书写
提示：Fe位于d区,常见离子为Fe2+、Fe3+,电子排布式分别为1s22s22p63s23p63d6、1s22s22p63s23p63d5。
2.某元素基态原子的核外电子排布式为
1s22s22p63s23p63d104s2,据此判断该元素是何种元素 位于周期表中的哪一区
提示：该元素为Zn,位于ds区。
3.为什么s区(除氢元素)、d区和ds区的元素都是金属元素
提示：s区(除氢元素)、d区和ds区的元素原子最外层电子数为1~2(Pd除外),在反应中易失去电子,故都是金属元素。
【归纳提升】
1.元素周期表中族和分区的关系。
(1)主族:s区和p区。(ns+np)的电子数=族序数。
(2)0族:p区。(ns+np)的电子数=8(或2)。
(3)ⅢB~ⅦB族:d区。[(n-1)d+ns]的电子数=族序数。
(4)Ⅷ族:d区。8≤[(n-1)d+ns]的电子数≤10。(钯除外)
(5)ⅠB~ⅡB族:ds区。(n-1)d全充满,ns的电子数=族序数。
(6)镧系和锕系元素位于f区。
2.各区元素原子价电子排布特点。
3.洪特规则特例。
当同一轨道上的电子排布为全充满(p6、d10、f14)、半充满(p3、d5、f7)和全空状态(p0、d0、f0)时,具有较低的能量和较强的稳定性。例如,铬(24Cr)元素基态原子的外围电子排布式为3d54s1(3d、4s均为半充满),而不是3d44s2;铜(29Cu)元素基态原子的外围电子排布式为3d104s1(3d全充满、4s半充满),而不是3d94s2。
【典型例题】
【例题】 已知某些元素在周期表中的位置如图所示:
下列说法正确的是( )。
A.表中五种元素位于5个不同的区
B.元素4的基态原子的外围电子排布式为3d104s2,与它具有相同最外层电子数的元素只可能处于ds区
C.元素1、2、3的基态原子中,未成对电子数之比为1∶3∶5
D.元素5的原子结构示意图为
D
解析：元素2和元素5均位于p区,A项错误。元素4为锌,其基态原子的外围电子排布式为3d104s2,最外层电子数为2的元素还包括s区的Be、Mg等,d区的Ti、Mn、Fe等,p区的He等,B项错误。元素1、2、3分别是H、O、Mn,它们的基态原子的外围电子排布式分别为1s1、2s22p4、3d54s2,故其未成对电子数之比为1∶2∶5,C项错误。元素5位于第4周期ⅣA族,原子结构示意图正确。
归纳总结 根据原子结构特征判断元素在元素周期表中的位置
电子排布式 外围电子排布式
【变式训练】 在研究原子核外电子排布与元素周期表的关系时,人们发现外围电子排布相似的元素集中在一起。据此,人们将元素周期表分为五个区,并以最后填入电子的轨道符号作为该区的符号,如图所示。
(1)在s区中,族序数最大且原子序数最小的元素,
原子的外围电子的电子云形状为___________。
(2)在d区中,族序数最大且原子序数最小的元素,常见离子的电子排布式为___________,其中较稳定的是___________ 。
(3)在ds区中,族序数最大且原子序数最小的元素,原子的外围电子排布式为___________ 。
(4)在p区中,第2周期ⅤA族元素原子外围电子轨道表示式为__________。
(5)当今常用于核能开发的元素是铀和钚,它们在___________区中。
答案：(1)球形
(2)Fe2+:1s22s22p63s23p63d6,Fe3+:1s22s22p63s23p63d5 Fe3+
(3)3d104s2
(4)
(5)f
解析：(1)s区包含ⅠA族、ⅡA族,符合条件的元素为Be,其电子排布式为1s22s2,外围电子的电子云形状为球形。
(2)d区包含ⅢB族~ⅦB族、Ⅷ族,族序数最大且原子序数最小的为Fe,常见离子为Fe2+、Fe3+,电子排布式为1s22s22p63s23p63d6、1s22s22p63s23p63d5,由离子的电子排布式可知Fe3+的3d轨道“半充满”,其稳定性强于Fe2+。
(3)ds区符合条件的为Zn,其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2,外围电子排布式为3d104s2。
(4)该题中符合题意的为N,外围电子轨道表示式为 。
(5)铀和钚均为锕系元素,位于f区。
课堂小结第二单元 元素性质的递变规律
第1课时 原子核外电子排布的周期性
课后训练巩固提升
基础巩固
1.下列各组元素属于p区的是( )。
A.原子序数为1、2、7的元素
B.O、S、P
C.Fe、Ar、Cl
D.Na、Li、Mg
答案：B
解析：A项中的氢位于s区;C中Fe位于d区;D项三种元素均位于s区。
2.某元素的最外层电子数为2,外围电子数为5,并且是同族中原子序数最小的元素,关于该元素的判断错误的是( )。
A.电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2
B.该元素为V
C.该元素为ⅡA族元素
D.该元素位于d区
答案：C
3.(双选)已知硒与氧元素同族,与钾元素同周期。下列关于硒的说法不正确的是( )。
A.原子最外层电子排布式为4s24p4
B.最高价氧化物对应水化物的化学式为H2SeO3
C.Br的非金属性比Se的弱
D.O和Se为p区元素,K为s区元素
答案：BC
解析：由题给信息可知,Se位于第4周期ⅥA族,主族元素原子最外层电子数与其族序数相等,故Se原子最外层电子数是6,最外层电子排布式为4s24p4,A项正确。Se元素的最高正化合价为+6价,则其最高价氧化物对应水化物的化学式为H2SeO4,B项错误。同周期元素,元素的非金属性随原子序数的增大而增强,Br和Se属于同周期元素,且原子序数:Br>Se,所以Br的非金属性比Se的强,C项错误。根据O、Se、K在周期表中的位置可知,D项正确。
4.(双选)下列说法正确的是( )。
A.最外层电子排布式为ns2的基态原子所对应元素不一定位于第ⅡA族
B.最外层电子排布式为ns1的基态原子所对应元素一定是金属元素
C.d区元素的原子一定都有d轨道电子
D.基态原子外围电子排布式为nsnnpn的元素一定是金属元素
答案：AC
解析：最外层电子排布式为ns2的基态原子所对应元素可能是He(1s2),也可能是ⅡB族元素[(n-1)d10ns2]等,不一定是ⅡA族元素,A项正确。最外层电子排布式为ns1的基态原子所对应元素可能是H,H不是金属元素,其他最外层电子排布式为ns1的基态原子所对应元素都是金属元素,B项错误。d区元素原子的价电子排布式为(n-1)d1~9ns1~2(钯为4d10),原子的核外电子最后排布在(n-1)d上,C项正确。外围电子排布式符合nsnnpn的元素只有n=2这一种情况,该元素的外围电子排布式为2s22p2,是碳元素,是非金属元素,D项错误。
5.(双选)世界瞩目的港珠澳大桥是世界上最长的斜拉桥,桥受力部件采用高强度拉力钢索。钢索表面的合金保护层含有锌、铝和少量钒,下列说法错误的是( )。
A.锌位于元素周期表的d区
B.基态Al原子的电子占据最高能量轨道的电子云轮廓图为纺锤形
C.钒位于元素周期表中第5周期ⅤB族
D.钒的外围电子排布式为3d34s2
答案：AC
解析：第3周期稀有气体元素的原子序数为18,锌的原子序数为30,30-18=12,则锌在周期表中处于第4周期ⅡB族,在ds区,故A项错误。基态Al原子核外电子占据的最高能量轨道为3p轨道,电子云轮廓图为纺锤形,故B项正确。第3周期稀有气体元素的原子序数为18,钒的原子序数为23,23-18=5,则钒在周期表中处于第4周期ⅤB族,故C项错误。钒的原子序数为23,其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2,则钒的外围电子排布式为3d34s2,故D项正确。
6.已知某元素+2价离子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d9,该元素在元素周期表中的位置是( )。
A.第3周期Ⅷ族,p区
B.第3周期ⅤB族,d区
C.第4周期ⅠB族,ds区
D.第4周期ⅤB族,f区
答案：C
解析：题给+2价离子的核外有27个电子,则该元素原子核外有29个电子,29号元素是铜,位于第4周期ⅠB族,位于ds区。
7.具有以下结构的原子,一定属于主族元素原子的是( )。
①最外层有3个电子的原子 ②最外层电子排布为ns2的原子
③最外层有3个未成对电子的原子 ④次外层无未成对电子的原子
A.①②
B.②③
C.①③
D.②④
答案：C
解析：最外层有3个电子的原子,其最外层电子排布为ns2np1,属于ⅢA族,①正确。Fe的最外层电子排布为4s2,He为1s2,它们都不是主族元素,②错误。因最外层电子数最多不超过8,故最外层有3个未成对电子的原子其最外层电子排布应为ns2np3,该元素一定为主族元素,③正确。有些过渡元素的次外层也可以达到饱和状态,如Cu:1s22s22p63s23p63d104s2,所以④错误。
8.已知某元素原子的外围电子排布式为(n-1)dansb,则下列说法正确的是( )。
A.该元素是金属元素
B.该元素位于周期表中d区
C.该元素的族序数为a+b
D.该元素位于周期表中第4周期
答案：A
解析：由原子的外围电子排布式为(n-1)dansb可知,该元素应为过渡元素,是金属元素,A项正确。该元素可能位于周期表的d区或ds区,B项错误。其族序数不一定是a+b,例如铜为ⅠB族,C项错误。该元素不一定位于周期表中的第4周期,D项错误。
9.某元素原子的电子排布式为[Ar]3d104s24p1,根据原子核外电子排布与元素在元素周期表中的位置关系,回答下列问题。
(1)该元素处于元素周期表的第 周期,该周期的元素种数是 ;
(2)该元素处于元素周期表的第 族,该族的非金属元素种数是 ;
(3)根据所学的知识,该元素处于元素周期表的 区,该区所包括元素族的种类是 。
答案：(1)4 18
(2)ⅢA 1
(3)p ⅢA族~ⅦA族、0族
解析：根据元素原子有4个电子层容纳了电子,知该元素处于第4周期,该周期元素原子的电子排布式为[Ar]3d1~104s1~24p1~6,故共有18种元素。根据轨道能量顺序和族的相对顺序可以确定该元素位于ⅢA族,本族元素中只有一种非金属元素——硼。根据外围电子排布式4s24p1,可以确定该元素位于p区,由该区元素的外围电子的电子排布式为ns2np1~6,可以确定所包括元素族的种类是ⅢA族~ⅦA族、0族。
10.金、银、铜、铁、铝和钛均是人类大量生产和使用的金属。试回答与上述金属原子结构有关的问题。
(1)上述金属中属于主族元素的有 。
(2)钛被称为继铁、铝之后的第三金属。基态钛原子外围电子的轨道表示式为
。
(3)基态金原子的外围电子排布式为5d106s1,试判断金在元素周期表中位于第
周期第 族。
(4)已知Ag与Cu位于同一族,则Ag在元素周期表中位于 (填“s”
“p”“d”“f”或“ds”)区。
答案：(1)铝
(2)
(3)6 ⅠB
(4)ds
解析：(1)铝属于主族元素,其余属于过渡元素。
(2)钛位于第4周期ⅣB族,外围电子排布为3d24s2。
(3)金原子的外围电子排布为5d106s1,应位于第6周期ⅠB族。
(4)Ag位于第5周期ⅠB族,外围电子排布为4d105s1,属于ds区。
能力提升
1.肯定属于同族元素且性质相似的是( )。
A.原子电子排布式:A为1s22s2,B为1s2
B.结构示意图:A为,B为
C.A原子基态时2p轨道上有一个未成对电子,B原子基态时3p轨道上也有一个未成对电子
D.A原子基态时2p轨道上有一对成对电子,B原子基态时3p轨道上也有一对成对电子
答案：D
解析：A项中,A为ⅡA族元素Be,B为0族元素He,显然,两者不属于同族元素,性质也不相似;B项中,A为0族元素Ne,B为Na+,不符合题意;C项中,由于p轨道有三个轨道,若有一个未成对电子,意味着p轨道电子排布有两种情况:即np5或np1,所以A、B两元素不一定属于同一族元素;D项中,对于p轨道上有一对成对电子,根据泡利不相容原理和洪特规则,该轨道只能有一种电子排布方式:即np4,所以A、B两元素肯定属于同族元素。
2.(双选)下列关于原子核外电子排布与元素在周期表中位置关系的表述中,正确的是( )。
A.原子的外围电子排布为ns2np1~6的元素一定是主族元素
B.基态原子的p轨道上有5个电子的元素一定是ⅦA族元素
C.原子的外围电子排布为(n-1)d6~8ns2的元素一定位于ⅢB~ⅦB族
D.基态原子的N电子层上只有1个电子的元素不一定是主族元素
答案：BD
解析：0族元素外围电子排布也符合ns2np1~6,所以不一定是主族元素,故A项错误。基态原子的p轨道上有5个电子的元素外围电子排布为ns2np5,一定位于ⅦA族,故B项正确。原子的外围电子排布为(n-1)d6~8ns2的元素为Ⅷ族元素,不位于ⅢB~ⅦB族,故C项错误。基态原子的N电子层上只有1个电子的元素,可能为K、Cr或Cu,K为主族元素,Cr、Cu为副族元素,故D项正确。
3.短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表中的相对位置如图所示。
试回答下列问题:
(1)X元素在周期表中的位置为 ,属于 区元素。
(2)Y元素的原子结构示意图为 ,电子排布式为 。
(3)Z元素的单质既能与盐酸反应,又能与氢氧化钠溶液反应;若从Z元素在周期表中所处的位置看,它具有这种性质的原因是 ,其外围电子排布式为 。
(4)W原子的轨道表示式为 ,Q原子外围电子的轨道表示式为 。
答案：(1)第2周期ⅤA族 p
(2) 1s22s22p4
(3)Al位于元素周期表中金属元素与非金属元素分界线附近 3s23p1
(4)
解析：由图可知各元素分别为X:N,Y:O,Z:Al,W:S,Q:Cl。由于Al元素位于元素周期表中金属元素与非金属元素的分界线附近,所以Al既能与NaOH溶液反应,又能与盐酸反应。(共31张PPT)
第2课时 原子核外电子的排布
专题2
第一单元
内容索引
01
02
03
自主预习 新知导学
合作探究 释疑解惑
课堂小结
课标定位、素养阐释
1.能结合能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则书写1~36号元素基态原子的核外电子排布式和轨道表示式,并说明含义。
2.知道原子核外电子在一定条件下会发生跃迁,明确其简单应用。
自主预习 新知导学
一、原子核外电子的排布及表示方法
1.原子核外电子排布遵循的原理。
2.原子核外电子排布的轨道能量顺序。
3.原子核外电子排布的表示方法。
(1)电子排布式。
①钙原子的电子排布式为 1s22s22p63s23p64s2 或 [Ar]4s2 。
②24号元素铬原子的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d54s1
或 [Ar]3d54s1 。
(2)轨道表示式。
①氧原子的轨道表示式为：
_____________________________
②磷原子的轨道表示式为：
___________________________________
(3)外围电子排布式。
氯原子的外围电子排布式为 3s23p5 ,外围电子轨道表示式为
二、光谱与光谱分析
1.光谱的成因及分类。
2.光谱分析:在现代化学中,人们可通过原子发射光谱或吸收光谱来检测元素,称为光谱分析。
【效果自测】
1.写出下列原子的电子排布式。
(1)16S
(2)19K
提示：(1)1s22s22p63s23p4或[Ne]3s23p4
(2)1s22s22p63s23p64s1或[Ar]4s1
2.写出下列原子的轨道表示式。
(1)F
(2)Na
提示：(1) (2)
合作探究 释疑解惑
探究任务1
核外电子的排布原理
【问题引领】
1.下列轨道表示式中哪个是硼的基态原子 为什么
提示：A为硼的基态原子。根据泡利不相容原理,在一个原子轨道里的两个电子应自旋相反。
2.氦存在1s12s1的状态吗
提示：氦处于激发态时可能会存在1s12s1的状态。
3.为什么基态K和Ca的外围电子是4s1和4s2,而不是3d1和3d2
提示：3d轨道的能量比4s高,如果按照3d1和3d2排布,违背了能量最低原理。
4.指出下列轨道表示式的书写分别违背了什么原则
①2p轨道上有3个电子的原子:
②2p轨道上有2个电子的原子:
③基态P原子:1s22s22p63s23
④4s轨道上有2个电子的原子:
⑤3d轨道上有8个电子的原子:
提示：①②③⑤违背了洪特规则,原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时,电子尽可能分占在不同的原子轨道上,且自旋状态相同。④违背了泡利不相容原理,每个原子轨道最多容纳两个自旋状态不同的电子。
【归纳提升】
1.泡利不相容原理。
(1)原子核外电子的自旋可以有两种不同的状态,通常用方向相反的箭头“↑”“↓”来表示。
(2)将在同一原子轨道上运动的自旋状态相反的2个电子称为电子对,用方向相反的箭头“↑↓”来表示;将在原子轨道上运动的单个电子称为单电子或未成对电子。
(3)原子轨道与原子轨道数和最多容纳的电子数的关系:
原子轨道 s p d f
原子轨道数 1 3 5 7
最多容纳的电子数 2 6 10 14
2.洪特规则。
在能量相同的轨道上分布的电子,将尽可能分占不同的轨道,而且自旋状态相同。例如,碳原子中的2个p电子的排布应该是 ,而不是 。
【典型例题】
【例题1】 下列原子或离子的电子排布式或轨道表示式正确的是 (填序号,下同),违反能量最低原理的是 ,违反洪特规则的是 ,违反泡利不相容原理的是 。
①Ca2+:1s22s22p63s23p6
②F-:1s22s23p6
③P:
④Cr:1s22s22p63s23p63d44s2
⑤Fe:1s22s22p63s23p63d64s2
⑥Mg2+:1s22s22p6
⑦C:
答案：①⑤⑥ ② ③④ ⑦
解析：根据核外电子排布规律知,②中错误在于电子排完2s轨道后应排2p轨道,而不是3p轨道,正确的电子排布式应为1s22s22p6;③中没有遵循洪特规则,正确的电子排布式应为 ;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,正确的电子排布式应为1s22s22p63s23p63d54s1;⑤和⑥正确;⑦违反泡利不相容原理,正确的电子排布式应为 。
易错警示 在表示原子核外电子排布时,要综合考虑能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则,不能顾此失彼。在做有关选择题时,具体方法可采取排除法,先用其中的一条规则去排除,再利用剩余两条规则去分析,便可得出正确答案。
【变式训练1】 (1)以下列出的是一些原子的2p轨道和3d轨道中电子排布的情况。试判断,违反泡利不相容原理的是 ,违反洪特规则的是 。
(2)某元素的激发态(不稳定状态)原子的电子排布式为1s22s22p63s13p33d2,则该元素基态原子的电子排布式为 ;其最高价氧化物对应水化物的化学式是 。
(3)将下列多电子原子的原子轨道按轨道能量由低到高顺序排列。
①2s ②3d ③4s ④3s ⑤4p ⑥3p
轨道能量由低到高排列顺序是 。
答案：(1)③ ②④⑥
(2)1s22s22p63s23p4 H2SO4 (3)①④⑥③②⑤
解析：(1)同一轨道中不应有自旋状态相同的电子,③违反了泡利不相容原理;②中成单电子自旋状态应相同,④中5个电子应分占5个轨道,⑥中成单电子自旋状态应相同,所以②④⑥违反了洪特规则。(2)3p能量小于3d,激发态为1s22s22p63s13p33d2,基态应为1s22s22p63s23p4。此原子核外电子数为16,其质子数也为16,该元素为硫元素,其最高价氧化物对应水化物的化学式是H2SO4。
【问题引领】
探究任务2
电子排布式的书写
元素周期表中钠的电子排布式写成[Ne]3s1,方括号里的符号是什么意义 模仿写出8号、14号、26号元素的电子排布式。
提示：方括号里的符号表示该元素前一周期的稀有气体元素原子的电子排布结构。O:[He]2s22p4;Si:[Ne]3s23p2;Fe:[Ar]3d64s2。
【归纳提升】
1.简单原子的电子排布式的书写。
按照轨道能量顺序将电子依次填充到能量逐渐升高的轨道中。
6C:1s22s22p2; 10Ne:1s22s22p6;
17Cl:1s22s22p63s23p5; 19K:1s22s22p63s23p64s1。
2.复杂原子的电子排布式的书写。
对于较复杂的电子排布式,应先按能量最低原理从低到高排列,然后将同一层的电子移到一起。
如26Fe:先按能量从低到高排列为1s22s22p63s23p64s23d6,然后将同一层的排列在一起,即该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。
3.简单离子电子排布式的书写。
先写原子的电子排布式,然后再得失电子。例如:O2-的电子排布式,先写氧原子的电子排布式为1s22s22p4,再得2个电子知O2-的电子排布式为1s22s22p6。Fe3+的电子排布式,先写铁原子的电子排布式为[Ar]3d64s2,再失去3个电子(由外层向里层失去电子)得到Fe3+电子排布式为[Ar]3d5,而不能先失去3个电子,再按轨道能量顺序写成[Ar]3d34s2。
4.轨道表示式中各符号、数字的含义(以基态Si原子为例)
5.书写原子轨道表示式的“五项要求”
(1)一个方框表示一个原子轨道,一个“箭头”表示一个电子,其中,s轨道表示为□,p轨道表示为 ,d轨道表示为 。
(2)不同轨道的方框要相互分开,同一轨道的方框要相互连接。
(3)整个原子的轨道表示式中各能级的排列顺序与相应的电子排布式一致。
(4)当一个方框中有2个电子时,它们的自旋状态不同;当能量相同的各个原子轨道有多个电子时,电子要分占不同的原子轨道且自旋状态相同。
易错提醒
书写轨道表示式时,常出现的错误及正确书写
【典型例题】
【例题2】 写出下列原子或离子的电子排布式。
(1)Co: (2)Ge:
(3)Ni: (4)As:
(5)P: (6)Fe2+:
答案：(1)1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2
(2)1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2
(3)1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2
(4)1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3
(5)1s22s22p63s23p3或[Ne]3s23p3
(6)1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6
【变式训练2】 写出下列基态粒子的外围电子的轨道表示式。
(1)Cl-:___________________;
(2)Ti:___________________;
(3)Mn:___________________;
(4)Zn2+:___________________。
答案：
课堂小结第一单元 原子核外电子的运动
第2课时 原子核外电子的排布
课后训练巩固提升
基础巩固
1.下列描述碳原子结构的化学用语正确的是( )。
A.碳12原子C
B.原子结构示意图:
C.原子核外能量最高的电子云图像:
D.原子的轨道表示式:
2.已知元素X的基态原子最外层电子排布为nsn-1npn+2,则X元素的原子序数为( )。
A.9 B.10 C.17 D.18
3.下列轨道表示式能表示基态铁原子的核外电子排布的是( )。
A.[Ar]
B.[Ar]
C.[Ar]
D.[Ar]
4.下面关于硅原子的核外电子排布表示式中,错误的是( )。
A.1s22s22p63s23p2
B.[Ne]3s23p2
C.[Ne]
D.[Ne]
5.下列有关化学用语中不能体现氮原子核外电子能量有差异的是( )。
A.··
B.
C.
D.1s22s22p3
6.下列关于钠元素的几种表达式错误的是( )。
A.Na+的轨道表示式:
B.Na+的结构示意图:
C.Na+的电子排布式:1s22s22p6
D.Na的电子排布式:[Na]3s1
7.下列3d轨道的电子排布图正确的是( )。
8.下列说法正确的是( )。
A.原子核外电子排布式为1s2的原子与原子核外电子排布式为1s22s2的原子化学性质相似
B.Zn2+的最外层电子排布式为3s23p63d10
C.基态铜原子外围电子的轨道表示式:
D.基态碳原子的最外层电子的轨道表示式:
9.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核外电子的轨道表示式,其中最能准确表示基态锰原子核外电子运动状态的是( )。
10.(1)金属铝密度小且有良好的防腐蚀性,在国防工业中有非常重要的作用。铝原子核外电子云有 种不同的伸展方向,有 种不同运动状态的电子。
(2)基态铁原子有 个未成对电子,三价铁离子的电子排布式为 。
(3)29Cu+的外围电子排布式为 。
能力提升
1.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轨道有一个空轨道的基态原子和核外电子排布式为1s22s22p63s23p2的原子
B.M层全充满而N层为4s2的原子和核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2的原子
C.最外层电子数是核外电子总数的的原子和外围电子排布式为4s24p5的原子
D.2p轨道有一个未成对电子的基态原子和原子的外围电子排布式为2s22p5的原子
2.(1)(2021天津卷节选)基态铁原子的外围电子排布式为 。
(2)(2021海南卷节选)基态锰原子的外围电子排布式为 。
(3)(2021福建卷节选)基态碳原子的成对电子数与未成对电子数之比为 。
(4)(2021山东卷节选)基态氟原子核外电子的运动状态有 种。
(5)(2021湖南卷节选)基态硅原子最外层的电子排布图为 。
(6)(2021河北卷节选)在KH2PO4的四种组成元素各自所能形成的简单离子中,核外电子排布相同的是 (填离子符号)。
(7)(2021广东卷节选)基态硫原子外围电子排布式为 。
答案(1)3d64s2 (2)3d54s2 (3)2∶1 (4)9
(5) (6)K+和P3- (7)3s23p4
3.根据核外电子的排布特点推断元素。
(1)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 ;
其外围电子的轨道表示式为 。
(2)B元素的正三价基态离子的3d轨道为半充满,B的元素符号为 ,其基态原子的电子排布式为 ,其原子的结构示意图为 。
(3)C元素基态原子的M层全充满,N层没有成对电子且只有一个未成对电子,C的元素符号为 ,其基态原子的电子排布式为 。
(4)D元素的原子最外层电子排布式为nsnnpn+2,则n= ;原子中能量最高的是 电子,外围电子的轨道表示式为 。
第一单元 原子核外电子的运动
第2课时 原子核外电子的排布
课后训练巩固提升
基础巩固
1.下列描述碳原子结构的化学用语正确的是( )。
A.碳12原子C
B.原子结构示意图:
C.原子核外能量最高的电子云图像:
D.原子的轨道表示式:
答案：C
解析：元素符号的左下角表示质子数,左上角表示质量数,则碳12原子可表示为C;碳原子结构示意图为;碳原子核外能量最高的电子在p轨道,电子云呈纺锤形;根据核外电子排布规则可知,该原子的轨道表示式为。
2.已知元素X的基态原子最外层电子排布为nsn-1npn+2,则X元素的原子序数为( )。
A.9 B.10 C.17 D.18
答案：C
3.下列轨道表示式能表示基态铁原子的核外电子排布的是( )。
A.[Ar]
B.[Ar]
C.[Ar]
D.[Ar]
答案：A
解析：Fe原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,根据电子排布规律可知A项正确。
4.下面关于硅原子的核外电子排布表示式中,错误的是( )。
A.1s22s22p63s23p2
B.[Ne]3s23p2
C.[Ne]
D.[Ne]
答案：C
解析：A和B两项都是电子排布式,C和D两项都是轨道表示式,其中C项违背了洪特规则。
5.下列有关化学用语中不能体现氮原子核外电子能量有差异的是( )。
A.··
B.
C.
D.1s22s22p3
答案：A
解析：电子式不能体现出核外电子的能量差异。
6.下列关于钠元素的几种表达式错误的是( )。
A.Na+的轨道表示式:
B.Na+的结构示意图:
C.Na+的电子排布式:1s22s22p6
D.Na的电子排布式:[Na]3s1
答案：D
解析：Na的电子排布式可表示为[Ne]3s1,即上一周期的稀有气体(元素符号)+该原子的外围电子排布。
7.下列3d轨道的电子排布图正确的是( )。
答案：B
解析：A、D中同一个原子轨道内电子的自旋状态相同,违反了泡利不相容原理;C违反了洪特规则。
8.下列说法正确的是( )。
A.原子核外电子排布式为1s2的原子与原子核外电子排布式为1s22s2的原子化学性质相似
B.Zn2+的最外层电子排布式为3s23p63d10
C.基态铜原子外围电子的轨道表示式:
D.基态碳原子的最外层电子的轨道表示式:
答案：B
解析：原子核外电子排布式为1s2的元素为He,原子核外电子排布式为1s22s2的元素为Be,He性质稳定,Be较活泼,性质不同。Zn的原子序数为30,电子排布式为[Ar]3d104s2,失去2个电子变为锌离子,Zn2+的最外层电子排布式为3s23p63d10。Cu的原子序数为29,外围电子排布式为3d104s1,基态铜原子外围电子的轨道表示式为。C的原子序数为6,最外层电子排布式为2s22p2,基态碳原子最外层电子轨道表示式为。
9.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核外电子的轨道表示式,其中最能准确表示基态锰原子核外电子运动状态的是( )。
答案：D
解析：A项,根据构造原理可知,E(3d)>E(4s),且题图中3d轨道电子排布不符合洪特规则,错误。B项,根据构造原理知,E(3d)>E(4s),且题图中1s、2s、3s、4s轨道的电子排布不符合泡利不相容原理,错误。C项,3d5电子排布不符合洪特规则,错误。
10.(1)金属铝密度小且有良好的防腐蚀性,在国防工业中有非常重要的作用。铝原子核外电子云有 种不同的伸展方向,有 种不同运动状态的电子。
(2)基态铁原子有 个未成对电子,三价铁离子的电子排布式为 。
(3)29Cu+的外围电子排布式为 。
答案：(1)4 13
(2)4 1s22s22p63s23p63d5
(3)3d10
解析：(1)铝原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p1,存在s、p两种形状的电子云,s电子云呈球形,有1种伸展方向,而p电子云呈纺锤形,有3种伸展方向,则铝原子核外电子云共有4种不同的伸展方向。由于每个核外电子的运动状态都不完全相同,所以铝原子核外共有13种不同运动状态的电子。(2)26号元素Fe的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2,则基态Fe原子上有4个未成对电子,当Fe原子失去2个4s电子和1个3d电子,就得到了Fe3+,因此Fe3+的电子排布式是1s22s22p63s23p63d5。(3)29号元素Cu的电子排布式为[Ar]3d104s1,原子失去电子时首先失去最外层电子,即Cu+的电子排布式为[Ar]3d10,则其外围电子排布式为3d10。
能力提升
1.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轨道有一个空轨道的基态原子和核外电子排布式为1s22s22p63s23p2的原子
B.M层全充满而N层为4s2的原子和核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2的原子
C.最外层电子数是核外电子总数的的原子和外围电子排布式为4s24p5的原子
D.2p轨道有一个未成对电子的基态原子和原子的外围电子排布式为2s22p5的原子
答案：B
解析：A项,3p轨道有一个空轨道,说明3p轨道有2个电子,3s轨道肯定已填满,外围电子排布式为3s23p2,因此A中两微粒相同,不符合题意。B项,M层全充满而N层为4s2,M层上有d轨道,即次外层电子排布为3s23p63d10,应该是锌原子,3d64s2是铁元素原子的外围电子排布式,符合题意。C项,外围电子排布式为4s24p5,则3d轨道已排满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,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1s22s22p63s23p63d104s24p5,两者是同种元素的原子,不符合题意。D项,2p轨道有一个未成对电子,可以是2p1,也可以是2p5,因此两者不一定属于同种元素的原子,不符合题意。
2.(1)(2021天津卷节选)基态铁原子的外围电子排布式为 。
(2)(2021海南卷节选)基态锰原子的外围电子排布式为 。
(3)(2021福建卷节选)基态碳原子的成对电子数与未成对电子数之比为 。
(4)(2021山东卷节选)基态氟原子核外电子的运动状态有 种。
(5)(2021湖南卷节选)基态硅原子最外层的电子排布图为 。
(6)(2021河北卷节选)在KH2PO4的四种组成元素各自所能形成的简单离子中,核外电子排布相同的是 (填离子符号)。
(7)(2021广东卷节选)基态硫原子外围电子排布式为 。
答案(1)3d64s2 (2)3d54s2 (3)2∶1 (4)9
(5) (6)K+和P3- (7)3s23p4
3.根据核外电子的排布特点推断元素。
(1)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 ;
其外围电子的轨道表示式为 。
(2)B元素的正三价基态离子的3d轨道为半充满,B的元素符号为 ,其基态原子的电子排布式为 ,其原子的结构示意图为 。
(3)C元素基态原子的M层全充满,N层没有成对电子且只有一个未成对电子,C的元素符号为 ,其基态原子的电子排布式为 。
(4)D元素的原子最外层电子排布式为nsnnpn+2,则n= ;原子中能量最高的是 电子,外围电子的轨道表示式为 。
答案：(1)N
(2)Fe 1s22s22p63s23p63d64s2
(3)Cu 1s22s22p63s23p63d104s1
(4)2 2p
解析：(1)A元素基态原子的轨道表示式由题意可写成,则该元素原子核外有7个电子,A为氮元素,其元素符号为N。
(2)B元素基态原子失去2个4s电子和1个3d电子后变成+3价基态离子,则B元素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,则B元素为26号元素铁。
(3)C元素的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,故C为Cu。(共25张PPT)
第1课时 原子核外电子的运动
专题2
第一单元
内容索引
01
02
03
自主预习 新知导学
合作探究 释疑解惑
课堂小结
课标定位、素养阐释
1.知道原子结构模型发展演变的历程,能说明核外电子的运动特点。能说明建构思维模型在人类认识原子结构过程中的重要作用。
2.知道电子运动的能量状态具有量子化的特征(能量不连续)。
3.理解“电子云”的概念,能用原子轨道描述核外电子的运动状态。
自主预习 新知导学
一、人类对原子结构的认识
1.卢瑟福原子结构模型。
(1)卢瑟福根据 α粒子散射 实验,提出了原子结构的有核模型。
(2)卢瑟福认为原子的质量主要集中于 原子核 上,电子在原子核外空间做高速运动。
(3)卢瑟福被称为“ 原子之父 ”。
2.玻尔原子结构模型。
(1)玻尔在研究了 氢原子的光谱 后,根据 量子力学 的观点,提出了新的原子结构模型。
(2)玻尔原子结构模型。
3.电子云。
(1)定义:用小点的疏密来描述电子在原子核外空间出现的 机会 的大小所得到的 图形 叫做电子云。
(2)含义。
①用小点代表电子在核外空间区域 出现的机会 ,用小点的疏密描述电子在原子核外某一区域出现的机会的 大小 。
②运动区域离核近,电子出现的机会 大 ;运动区域离核远,电子出现的机会 小 。
二、原子核外电子的运动特征
1.电子层。
(1)划分依据:划分电子层的依据为电子的 能量差异 和 主要运动区域 的不同。
(2)表示:电子层用n表示,原子中由内向外的电子层数n可依次取 1、2、3、4、5 等正整数,对应的电子层符号分别为 K、L、M、N、O 等。
2.原子轨道。
c
c
c
c
c
3.电子自旋。
原子核外电子还有一种称为“ 自旋 ”的运动。原子核外电子的自旋可以有 两 种不同的状态,通常用“ ↑ ”和“ ↓ ”来表示不同的自旋状态。
【效果自测】
1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)每个电子层最多可容纳的电子数是2n2。( )
(2)同一电子层中的不同原子轨道的能量高低相同。( )
(3)不同电子层中的s原子轨道的能量高低相同。( )
(4)1s、2s、3s、4s的能量依次升高。( )
(5)2px、2py、2pz的能量相同。( )
√
√
√
×
×
2.下列电子层的能量由低到高的顺序是( )。
A.K、M、N、L B.M、N、Q、P
C.L、M、N、O D.M、N、P、O
答案：C
解析：电子层能量由低到高的顺序为K、L、M、N、O、P、Q。
3.回答下列问题。
(1)n=2的电子层有 个原子轨道。
(2)n=4的电子层有 个原子轨道,最多容纳的电子数是 。
答案：(1)4 (2)16 32
合作探究 释疑解惑
探究任务1
原子轨道深度剖析
【问题引领】
以第3电子层为例探究思考下列问题。
1.第3电子层有哪些轨道 写出其符号。
提示：3s,3p(3px、3py、3pz),3d。
2.第3电子层一共有多少个原子轨道 具体说明。
提示：一共有9个原子轨道,其中包括1个3s轨道,3个3p轨道,5个3d轨道。
3.第3电子层最多容纳多少个电子
提示：18
【归纳提升】
1.原子轨道符号与形状展示。
p轨道有3个伸展方向,分别用px、py、pz表示
人们将表示电子层的n和表示原子轨道形状的s、p、d、f结合起来表示原子轨道。如1s、2s、2px、2py、2pz、3d等,2px的含义是第2电子层的p轨道中的px轨道。
2.核外电子的运动状态的描述。
必须从电子层、原子轨道的形状、原子轨道的伸展方向和电子的自旋方向四个方面来描述。
因此,在多电子原子中不存在完全相同的两个电子。
3.不同电子层上原子轨道的数目和可容纳的电子数。
【典型例题】
【例题1】 下列对核外电子运动状态的描述正确的是( )。
A.电子的运动与行星的运动相似,围绕原子核在固定的轨道上高速旋转
B.第3电子层有3s、3p、3d、3f 4种轨道
C.氢原子中只有1个电子,故氢原子只有1个轨道
D.不同电子层所含的s电子的原子轨道数相同
答案：D
解析：质量很小的电子在做高速运动时,其运动规律与普通物体不同,电子没有确定的运动轨道,A项错误。第3电子层没有3f轨道,B项错误。氢原子中只有1个电子,在1s轨道,但还存在其他空轨道,C项错误。不同电子层中均只含1个s轨道,D项正确。
【变式训练1】 下列有关认识正确的是( )。
A.各原子轨道中的轨道数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7
B.各电子层的原子轨道都是从s轨道开始至f轨道结束
C.各电子层含有的轨道数为n-1
D.各电子层含有的电子数为2n2
答案：A
解析：各电子层的轨道数等于其所处的电子层数的平方,即当n=1时,它只有1个s轨道;当n=2时,它有4个轨道,包括1个s轨道和3个p轨道,所以B、C两项均错误。每个电子层最多容纳的电子数为2n2,而不是每个电子层含有电子数一定为2n2,D项错误。
【问题引领】
探究任务2
各原子轨道的能量高低规律
1.形状相同的原子轨道能量的高低有何不同
提示：形状相同的原子轨道,电子层数越大的原子轨道的能量越高。
2.电子层和形状相同的原子轨道的能量相同吗
提示：电子层和形状均相同的原子轨道的能量相等。
【归纳提升】
多电子原子中,电子填充原子轨道时,原子轨道能量高低的规律:
【典型例题】
【例题2】 比较下列原子轨道的能量高低(填“<”“=”或“>”)。
(1)4s 3s 2s 1s。
(2)3px 3py 3pz。
(3)4f 4d 4p 4s。
答案：(1)> > >
(2)= =
(3)> > >
【变式训练2】 排布在下列各电子层上的一个电子,所具有的能量最低的是( )。
A.K
B.L
C.M
D.N
答案：A
解析：离核最近的电子层称为K层,该层的能量最低,各电子层能量由低到高的顺序为K、L、M、N、O……
课堂小结第1课时 原子核外电子的运动
课后训练巩固提升
1.下列原子轨道的符号错误的是( )。
A.2d
B.3p
C.4s
D.5d
2.符号为M的电子层最多容纳的电子数为( )。
A.8
B.18
C.32
D.50
3.下列各电子层中包含f轨道的是( )。
A.N层
B.M层
C.L层
D.K层
4.下列关于电子云的叙述不正确的是( )。
A.电子云是用单位体积内小点的疏密程度来表示电子在核外空间某处单位体积内出现概率大小的图形
B.电子云实际上是电子运动形成的类似云一样的图形
C.电子云图说明离核越近,电子出现概率越大;离核越远,电子出现概率越小
D.若电子云的形状与大小不一样,则轨道不同
5.原子核外P电子层和p轨道可容纳的最多电子数分别为( )。
A.32和2
B.50和6
C.72和6
D.86和10
6.下列各组多电子原子的轨道能量高低比较中,错误的是( )。
A.2s<2p
B.2p<3p
C.3s<3d
D.4s>4f
7.(双选)下列说法中正确的是( )。
A.因为p轨道是“8”字形的,所以p电子走“8”字形
B.电子层数为3时,有9个轨道
C.能量低的电子只能在s轨道上运动,能量高的电子总是在f轨道上运动
D.原子轨道与电子云都是用来形象描述电子运动状态的
8.(双选)根据2pz轨道电子云示意图(如图所示)判断,下列说法中错误的是( )。
A.2pz轨道上的电子在空间出现的概率分布呈z轴对称
B.点密集的地方表明电子多
C.电子先沿z轴正半轴运动,然后在负半轴运动
D.2pz轨道的形状为两个椭圆球
9.下列说法正确的是( )。
A.n=3的电子层可以有轨道3s、3p、3d、3f
B.3pz表示有3个pz轨道
C.原子中在同一原子轨道上运动的电子能量相同
D.2s电子云有两种空间取向
10.BF3是制备硼烷、硼氢化钠、硼单质等的主要原料。按要求回答下列问题。
(1)B原子中含有电子的原子轨道的形状共有 种,K层电子的原子轨道形状为 。
(2)F原子中含有电子的原子轨道中能量最高的是 ,电子云为球形的原子轨道是 。
11.下图是s轨道、p轨道的原子轨道图,试回答下列问题。
(1)s轨道呈 形,每个s轨道有 个原子轨道;p轨道的原子轨道呈 形,
每个p轨道有 个原子轨道。
(2)s轨道、p轨道的半径与 有关, 越大,原子轨道半径越大。
第1课时 原子核外电子的运动
课后训练巩固提升
1.下列原子轨道的符号错误的是( )。
A.2d
B.3p
C.4s
D.5d
答案：A
解析：每一电子层的原子轨道数与电子层序数相等,且具有的原子轨道依次为s、p、d、f……第2电子层只有s、p轨道,没有d轨道。
2.符号为M的电子层最多容纳的电子数为( )。
A.8
B.18
C.32
D.50
答案：B
解析：符号为M的电子层是第3电子层,每一电子层最多容纳的电子数为2n2,故M电子层上最多容纳的电子数为2×32=18。
3.下列各电子层中包含f轨道的是( )。
A.N层
B.M层
C.L层
D.K层
答案：A
解析：N层包含s、p、d、f轨道,M层包含s、p、d轨道,L层包含s、p轨道,K层包含s轨道。
4.下列关于电子云的叙述不正确的是( )。
A.电子云是用单位体积内小点的疏密程度来表示电子在核外空间某处单位体积内出现概率大小的图形
B.电子云实际上是电子运动形成的类似云一样的图形
C.电子云图说明离核越近,电子出现概率越大;离核越远,电子出现概率越小
D.若电子云的形状与大小不一样,则轨道不同
答案：B
解析：电子在原子核外空间做高速运动,我们不可能像描述宏观物体那样指出其运动的轨迹,只能指出其在原子核外空间某处出现机会的多少。为了形象地表示电子在原子核外空间的分布状况,人们常用单位体积内小点的疏密程度来表示电子在原子核外空间某处单位体积内出现概率的大小。点密集的地方,表示电子在该处单位体积内出现的概率大;点稀疏的地方,表示电子在此处单位体积内出现的概率小。
5.原子核外P电子层和p轨道可容纳的最多电子数分别为( )。
A.32和2
B.50和6
C.72和6
D.86和10
答案：C
解析：P电子层为第6层,最多容纳电子数为2×62=72;p轨道最多容纳电子数为3×2=6。
6.下列各组多电子原子的轨道能量高低比较中,错误的是( )。
A.2s<2p
B.2p<3p
C.3s<3d
D.4s>4f
答案：D
解析：同一电子层中轨道的能量ns7.(双选)下列说法中正确的是( )。
A.因为p轨道是“8”字形的,所以p电子走“8”字形
B.电子层数为3时,有9个轨道
C.能量低的电子只能在s轨道上运动,能量高的电子总是在f轨道上运动
D.原子轨道与电子云都是用来形象描述电子运动状态的
答案：BD
解析：A项,p轨道是纺锤形,是说电子出现频率高的“区域”的形状。B项,电子层数为3时,共有9个轨道。C项,电子运动是无序的,没有固定轨道,能量低的在离核近的区域运动,能量高的在离核远的区域运动。D项正确。
8.(双选)根据2pz轨道电子云示意图(如图所示)判断,下列说法中错误的是( )。
A.2pz轨道上的电子在空间出现的概率分布呈z轴对称
B.点密集的地方表明电子多
C.电子先沿z轴正半轴运动,然后在负半轴运动
D.2pz轨道的形状为两个椭圆球
答案：BC
解析：观察2pz轨道电子云示意图发现,处于2pz轨道上的电子在空间出现的概率分布相对于z轴对称,电子主要在xy平面的上、下方出现,A项正确;电子云中的小黑点疏密程度代表电子出现的机会大小,所以点密集的地方表明电子出现的机会大,B项错误;在图中,电子出现的概率分布关于z轴对称,电子云并不是电子的真实运动轨迹,C项错误;2pz轨道电子云形状为两个椭圆球,而不是面,D项正确。
9.下列说法正确的是( )。
A.n=3的电子层可以有轨道3s、3p、3d、3f
B.3pz表示有3个pz轨道
C.原子中在同一原子轨道上运动的电子能量相同
D.2s电子云有两种空间取向
答案：C
解析：n=3的电子层没有3f轨道,A项错误。“3pz”表示第3电子层p电子云中的z轨道,B项错误。所谓电子云的空间取向,即原子轨道,ns、np、nd、nf中的原子轨道数分别为1、3、5、7,与n值无关,D项错误。
10.BF3是制备硼烷、硼氢化钠、硼单质等的主要原料。按要求回答下列问题。
(1)B原子中含有电子的原子轨道的形状共有 种,K层电子的原子轨道形状为 。
(2)F原子中含有电子的原子轨道中能量最高的是 ,电子云为球形的原子轨道是 。
答案：(1)2 球形
(2)2p 1s、2s
解析：(1)B原子核外有5个电子,排在K、L层上,故原子轨道的形状有球形(s轨道)及纺锤形(p轨道)2种;K层只有1s能级,原子轨道形状为球形。
(2)F原子核外有9个电子,分别排在K层1s原子轨道和L层2s、2p原子轨道上,其中,原子轨道能量最高的是2p;电子云为球形的是1s、2s轨道。
11.下图是s轨道、p轨道的原子轨道图,试回答下列问题。
(1)s轨道呈 形,每个s轨道有 个原子轨道;p轨道的原子轨道呈 形,
每个p轨道有 个原子轨道。
(2)s轨道、p轨道的半径与 有关, 越大,原子轨道半径越大。
答案：(1)球 1 纺锤 3
(2)电子层序数 电子层序数
