第二课时 基态原子的核外电子排布 原子轨道
教学建议
利用【新知导学·夯基础】,帮助学生进行知识梳理,形成知识体系;通过“练一练”,解决学生存在的难点、障碍点和辨析清相关的概念等问题。
通过氢原子电子云轮廓图绘制过程,了解电子云描述电子运动的意义,进一步总结电子运动的特点,原子轨道与电子云的关系。然后通过例题和变式训练巩固基础知识。
“原子”卡通人物手持核外电子排布表示方法气球,直观形象指明表示核外电子的各种方法。通过[问题导引],师生共同归纳总结各种表示方法的要点。结合例题和变式训练巩固基础知识。
参考资料
光谱化学分析
应用光谱学原理和实验方法以确定物质化学成分和结构的分析法,简称光谱分析。包括发射光谱化学分析和吸收光谱化学分析。根据分析目的不同,光谱化学分析可以分为光谱定性分析、光谱定量分析和结构分析。
发射光谱化学分析是利用各物质的特征发射光谱以确定其化学成分及含量,分为原子发射光谱分析和分子发射光谱分析。原子发射光谱法是利用原子(或离子)发射的特征光谱来研究物质化学组成的分析方法。原子荧光光谱法、X射线荧光光谱分析和火焰光度法等属于原子发射光谱法。火焰光度法是以化学火焰作为激发光源的原子发射光谱法。一些易激发的元素如碱金属、碱土金属在火焰中被激发而发射出特定波长的光谱,其谱线强度与各物质的含量成正比。分子发射光谱是物质分子受到激发而发射的光谱。分光荧光光谱法和分子磷光光谱法、化学发光分析法、分子发射腔分析法等都是基于分子发射光谱的分析方法。
吸收光谱化学分析是利用各种物质的特征吸收光谱以确定其结构和化学成分。包括原子吸收光谱分析和分子吸收光谱分析。属于分子吸收光谱分析法的有比色法、紫外—可见分光光度法、红外光谱法和光声吸收光谱法。光声吸收光谱法简称光声光谱法,被测定物质分子吸收了光能被激发到高能态,激发态分子在10-8 s或更短的时间内将所吸收的光能转变为热能,后者被封闭于系统内的填充气体所吸收并将热能转变为气体分子的动能,在系统内产生周期性的压力波动,用灵敏的微音检测器或压电陶瓷传声器检测,得到声信号,经放大后作为入射光波长的函数记录下来,便得到光声光谱。信号强度与被测物质含量成正比,因此可进行定量分析。
光谱化学分析有很高的灵敏度、准确度,且分析速度快,应用广泛。第二课时 基态原子的核外电子排布 原子轨道
课时演练·促提升
A组
1.230Th和232Th是钍的两种同位素,232Th可以转化成233U。下列有关Th的说法正确的是( )
A.Th的质量数是232
B.Th的相对原子质量是231
C.232Th转化成233U是化学变化
D.230Th和232Th的化学性质相同
解析:元素无质量数,A选项错误;元 ( http: / / www.21cnjy.com )素的相对原子质量与同位素的相对原子质量及各同位素的丰度有关,B选项错误;C选项的相互转化原子核发生变化,由化学变化的最小微粒是原子可知错误;原子的质子数和核外电子排布均相同,所以化学性质相同,D选项正确。
答案:D
2.下列说法中正确的是( )
A.1 s电子云呈球形,表示电子绕原子核做圆周运动
B.电子云图中的小黑点密度大,说明该原子核外空间电子数目多
C.ns能级的原子轨道图可表示为 ( http: / / www.21cnjy.com )
D.3d3表示3d能级有3个轨道
解析:电子云是用小黑点表示电子在核 ( http: / / www.21cnjy.com )外空间某处出现的概率,小黑点不代表电子,小黑点的疏密表示电子出现概率的大小,A、B项错误;3d3表示第三能层d能级有3个电子,d能级有5个轨道,D项错误。
答案:C
3.下列说法正确的是( )
A.因为p轨道是“8”字形的,所以p电子是“8”字形
B.能层数为3时,有3s、3p、3d、3f四个轨道
C.氢原子中只有一个电子,故氢原子只有一个轨道
D.原子轨道与电子云都是用来形象描述电子运动状态的
解析:A项,p轨道是哑铃形,是说的电子出现概 ( http: / / www.21cnjy.com )率高的“区域”的形状。B项,能层数为3时,共有9个轨道。C项,氢原子中有一个电子,但轨道是人们规定的,可以是空轨道。
答案:D
4.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.○+7
D.1s22s22p3
解析:电子式不能体现出核外电子的能量差异。
答案:A
5.对充有氖气的霓虹灯管通电,灯管发出红色光。产生这一现象的主要原因是( )
A.电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放能量
B.电子由基态向激发态跃迁时吸收除红光以外的光线
C.氖原子获得电子后转变成发出红光的物质
D.在电流的作用下,氖原子与构成灯管的物质发生了化学反应
解析:在电流作用下,基态氖 ( http: / / www.21cnjy.com )原子的电子吸收能量跃迁到较高能级,变为激发态原子,这一过程要吸收能量,不会发出红色光;而电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时,将释放能量,从而产生红色光,故A项正确。
答案:A
6.下列变化需要吸收能量的是( )
A.1s22s22p63s11s22s22p6
B.3s23p53s23p6
C.22
D.2HH—H
解析:A项,所示为3s轨道上失去1个电子,失去电子需要吸收部分能量,正确;B项,表示得1个电子,为放出能量的变化,错误;C项,p能级的3个轨道px、py、pz能量相当,错误;D项,表示2个氢原子结合为H2分子的过程,是放热过程,错误。
答案:A
7.“各能级最多容纳的电子数,是该能级原子轨道数的两倍”,支撑这一结论的理论是( )
A.构造原理
B.泡利原理
C.洪特规则
D.能量最低原理
解析:根据泡利原理,每个 ( http: / / www.21cnjy.com )原子轨道中最多能容纳2个自旋状态相反的电子,所以每个能级最多能容纳的电子数是该能级原子轨道数的2倍,选项B符合题意。
答案:B
8.下列电子排布式或电子排布图正确的是( )
A.C的电子排布图:
B.Ca的电子排布式:1s22s22p63s23p63d2
C.N的电子排布图:
D.Br-的电子排布式:[Ar]3d104s24p6
解析:A项中C的电子排布图违背洪特规则;B项中Ca的电子排布式违背能量最低原理;C项中N的电子排布图违背泡利原理。
答案:D
9.以下是表示铁原子和铁离子的3种不同化学用语。
结构示意图 电子排布式 电子排布图
铁原子 +26 1s22s22p63s23p63d64s2
铁离子 +26 1s22s22p63s23p63d5
(1)铁原子最外层电子数为 ,铁在发生化学反应时,参加反应的电子可能是 。
(2)请你通过比较、归纳,分别说出3种不同化学用语所能反映的粒子结构信息。
答案:(1)2 4s上的2个电子或4s上的2个电子和3d上的1个电子
(2)结构示意图:能直观地反映核内的质 ( http: / / www.21cnjy.com )子数和核外的能层数及各能层上的电子数。电子排布式:能直观地反映核外电子的能层、能级和各能级上的电子数。电子排布图:能直观地反映出各能层、能级及各轨道上的电子分布情况以及电子的自旋状态。
10.按要求填空。
(1)氧元素的L层电子排布式为 。
(2)Ni的核外电子排布式为 。
(3)氧是地壳中含量最多的元素。氧元素基态原子核外未成对电子数为 个。
(4)Mn2+基态的电子排布式可表示为 。
(5)铜原子基态电子排布式为 。
答案:(1)2s22p4
(2)1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2
(3)2
(4)1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5
(5)1s22s22p63s23p63d104s1
11.有A、B、C、D、E五种元素,它们的核电荷数依次增大,且都小于20。其中A为非金属元素,A和E属于同一族,它们原子的最外层电子排布式为ns1。B和D也属于同一族,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 ,C是 ,D是 ,E是 。
(2)由这五种元素组成的一种化合物是(写化学式) 。写出该物质的一种主要用途: 。
(3)写出C元素基态原子的电子排布式: 。
(4)用电子排布图表示D元素原子的外围电子排布为 。
解析:B和D属于同一族,它们原子最外层的p能级电子数是s能级电子数的两倍,所以可得B、D的外围电子排布式为ns2np4,所以B为氧元素、D为硫元素;而A和E属于同一族,它们原子的最外层电子排布式为ns1,所以A为氢元素,E为钾元素;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,所以C的外围电子层排布式为ns2np1,即C为铝元素。
答案:(1)H O Al S K(写元素名称也可)
(2)KAl(SO4)2·12H2O 净水剂
(3)1s22s22p63s23p1
(4)
B组
1.元素周期表中铋元素的数据见下图,下列说法正确的是( )
A.铋元素的质量数是209
B.铋元素的相对原子质量是209.0
C.铋原子6p亚层有一个未成对电子
D.铋原子最外层有5个能量相同的电子
解析:质量数是针对某一种核素而言的;铋 ( http: / / www.21cnjy.com )原子6p亚层中的3个电子分别占据3个轨道,故有三个未成对电子;铋原子最外层6p亚层中的3个电子的能量略高于6s亚层中的2个电子的能量。
答案:B
2.下列说法中正确的是( )
A.s电子云是在空间各个方向上伸展程度相同的对称形状
B.p电子云是“8”字形的
C.2p能级有一个未成对电子的基态原子的电子排布式一定为1s22s22p5
D.2d能级包含5个原子轨道,最多容纳10个电子
解析:p电子云形状是哑铃形,不是平面“8”字形,B项错;2p能级有一个未成对电子的原子有B或F,C项错;L层没有d能级,D项错。
答案: A
3.下列说法中正确的是( )
A.1s22s12p1表示的是激发态原子的核外电子排布
B.3p2表示3p能级有两个轨道
C.同一原子中,1s、2s、3s电子的能量逐渐减小
D.同一原子中,2p、3p、4p能级中的轨道数依次增多
解析:A项中,1个2s电子被激发到 ( http: / / www.21cnjy.com )2p能级上,表示的是激发态原子;B项中3p2表示3p能级上填充了2个电子;C项中,同一原子中能层序数越大,能量也就越高,离核越远,故1s、2s、3s电子的能量逐渐升高;在同一能级中,其轨道数是一定的,而不论它在哪一能层中。
答案:A
4.下列有关核外电子排布的式子不正确的是( )
A.24Cr的电子排布式:1s22s22p63s23p63d54s1
B.K的简化电子排布式:[Ar]4s1
C.N的电子排布图:
D.S的电子排布图:
解析:S的电子排布图违反了洪特规则,正确的应是。
答案:D
5.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( )
( http: / / www.21cnjy.com )
解析:A项,E4s>E3d,且3d5不符 ( http: / / www.21cnjy.com )合洪特规则,错误;B项,E4s>E3d,且ns2的电子排布不符合泡利原理,错误;C项,3d5电子排布不符合洪特规则,错误。
答案:D
6.(1)(2014安徽卷)Na位于 ( http: / / www.21cnjy.com )元素周期表第 周期第 族;S的基态原子核外有 个未成对电子;Si的基态原子核外电子排布式为 。
(2)(2014江苏卷)Cu+基态核外电子排布式为 。
(3)(2014新课标Ⅰ)基态铁原子有 个未成对电子,Fe3+的电子排布式为 。
(4)(2014浙江自选模块)31Ga基态原子的核外电子排布式是 。
(5)(2013上海化学)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。
解析:(1)Na(○+11)元素位于元 ( http: / / www.21cnjy.com )素周期表第三周期第ⅠA族;Si原子核外电子数为14,核外电子基态排布式为1s22s22p63s23p2。
(2)Cu为29号元素,要注意 ( http: / / www.21cnjy.com )3d轨道写在4s轨道的前面,同时还有就是它的3d结构,基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,Cu→Cu+失去最外层的4s1,故Cu+的基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d10。
(3)基态铁原子核外电子排布式为1s2 ( http: / / www.21cnjy.com )2s22p63s23p63d64s2,所以有4个未成对电子,失掉2个4s、1个3d电子形成Fe3+,其电子排布式为1s22s22p63s23p63d5。
(4)Ga位于第四周期第ⅢA族,故其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1。
(5)铝原子核外电子云有s、p,分别有1、3种伸展方向,其核外有13个电子,则有13种不同运动状态。
答案:(1)三 ⅠA 2 1s22s22p63s23p2
(2)1s22s22p63s23p63d10
(3)4 1s22s22p63s23p63d5
(4)1s22s22p63s23p63d104s24p1
(5)4 13
7.按照下列元素基态原子的电子排布特征判断元素,并回答问题。
A元素的原子中只有一个能层且只含1个电子; ( http: / / www.21cnjy.com )B元素的原子3p轨道上得到1个电子后不能再容纳外来电子;C元素的原子的2p轨道上有1个电子的自旋方向与其他电子的自旋方向相反;D元素的原子第三能层上有8个电子,第四能层上只有1个电子;E元素原子的外围电子排布为3s23p6。
(1)写出由A、B、C、D中的三种元素组成的化合物的化学式:
(至少写出5个)。
(2)写出用上述元素组成的物质制得A的单质的化学方程式: 、
(至少写出2个)。
(3)检验某溶液中是否含有D+,可通过
反应来实现;检验某溶液中是否含有B-,通常所用的试剂是 和 。
(4)写出E的元素符号: ,要证明太阳上是否含有E元素,可采用的方法是 。
解析:A原子中只有一个能层且 ( http: / / www.21cnjy.com )只含1个电子,A是H;B原子3p轨道上得到1个电子后不能再容纳外来电子,则B原子3p轨道上原有5个电子,B是Cl;C原子的2p轨道上有1个电子的自旋方向与其他电子的自旋方向相反,说明C原子的2p轨道上有4个电子,C是O;D原子第三能层上有8个电子,第四能层上只有1个电子,则D是K;E原子的外围电子排布为3s23p6,E是Ar。
答案:(1)KOH、KClO、KClO3、HClO、HClO3(其他合理答案均可)
(2)2H2O2H2↑+O2↑ 2K+2H2O2KOH+H2↑
(3)焰色 AgNO3溶液 稀硝酸
(4)Ar 对太阳光进行光谱分析
8.有A、B、C、D四种短周期主族元素 ( http: / / www.21cnjy.com ),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为金属元素且原子核外p电子数和s电子数相等,D元素的原子核外所有p轨道全充满或半充满。
(1)写出四种元素的元素符号:
A ,B ,C ,D 。
(2)写出C、D两种元素基态原子核外电子的电子排布图。
C ,
D 。
(3)写出B、C两种元素单质在一定条件下反应的化学方程式: 。
(4)写出B元素单质和氢化物的电子式:单质 ,氢化物 。
解析:A是宇宙中最丰富的元素,则A为氢 ( http: / / www.21cnjy.com );B元素原子的核外电子排布式为1s22s22p3,为氮;C元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s2,为镁;D元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p3,为磷。
答案:(1)H N Mg P
(2)
( http: / / www.21cnjy.com )
(3)N2+3MgMg3N2
(4)∶N N∶ H∶∶H
