第1课时
能层与能级 构造原理与电子排布式
课后·训练提升
基础巩固
1.下列能级符号不正确的是( )。
A.1s B.2p
C.3f D.4d
答案C
2.某一能层上nd能级最多所能容纳的电子数为( )。
A.6 B.10
C.14 D.与能层序数有关,无法确定
答案B
解析以s、p、d、f……排序的各能级可容纳的最多电子数依次为1、3、5、7…的2倍,故B项正确。
3.下列现象或应用与电子跃迁无关的是( )。
A.焰色试验 B.石墨导电
C.激光 D.原子光谱
答案B
解析电子跃迁本质上是组成物质的粒子(原子、离子或分子)中电子的一种能量变化。如激光、焰色试验、原子光谱都与电子跃迁有关。石墨导电与电子跃迁无关。
4.下列关于同一原子中的基态和激发态说法中,正确的是 ( )。
A.基态时的能量比激发态时低
B.激发态时比较稳定
C.由基态转化为激发态过程中放出能量
D.电子仅在激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱
答案A
解析处于最低能量状态的原子叫做基态原子,基态时的能量比激发态时低,故A项正确;基态时的能量低、稳定,激发态时能量高、不稳定,故B项错误;基态转化为激发态是由低能量状态转化成高能量状态,转化过程中要吸收能量,故C项错误;电子由激发态跃迁到基态时会产生原子发射光谱,电子由基态跃迁到激发态吸收能量,产生吸收光谱,故D项错误。
5.同一能层的电子被分成不同能级。下列有关说法不正确的是( )。
A.1s、2s、2p、3s、3p……这些能级的能量是不连续的,具有高低之分
B.s、p、d、f能级可容纳的最多电子数依次为自然数1、3、5、7的2倍
C.多电子原子中,同一能层各能级的能量顺序为E(s)D.3f能级最多可容纳14个电子
答案D
解析根据构造原理,原子核外电子填充顺序为1s→2s→2p→3s→3p……这些能级的能量是不连续的,具有高低之分,故A项正确;s、p、d、f能级含有的轨道数目依次为1、3、5、7,每个轨道最多容纳2个电子,各能级最多容纳的电子数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7的2倍,故B项正确;在多电子原子中,同一能层的电子能量也不同,还可以把它们分成能级,s、p、d、f电子能量依次增高,即同一能层各能级的能量顺序为E(s)6.X、Y、Z表示三种元素,其基态原子的最外层电子排布分别为ns1、3s23p4和2s22p4,由这三种元素组成的化合物的化学式可能是( )。
A.XYZ2 B.XYZ3
C.X2Y2Z3 D.X3YZ4
答案C
解析X元素原子最外层电子排布为ns1,位于第ⅠA族,X为H或碱金属元素;Y元素原子最外层电子排布为3s23p4,则Y为S元素;Z元素原子最外层电子排布为2s22p4,则Z为氧元素。
7.下列各项中,前面的能级先填入电子的是( )。
①3d和4s ②4p和5s ③5s和4d ④5p和4d
A.①② B.②③
C.②④ D.③④
答案B
解析根据构造原理可知电子填入能级的顺序为……4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s……从而可以看出②③中前面的能级先填入电子。
8.下列各组基态原子的电子排布式对应的元素,不能形成AB2型化合物的是( )。
A.1s22s22p2 和 1s22s22p4
B.1s22s22p63s1 和 1s22s22p63s23p4
C.1s22s22p63s2 和 1s22s22p63s23p5
D.1s22s22p63s23p4 和 1s22s22p4
答案B
解析1s22s22p2 和 1s22s22p4对应的原子分别为C和O,可以形成CO2;1s22s22p63s1和 1s22s22p63s23p4对应的原子分别为Na和S,可以形成Na2S;1s22s22p63s2 和 1s22s22p63s23p5对应的原子分别为Mg和Cl,可以形成MgCl2;1s22s22p63s23p4和1s22s22p4对应的原子分别为S和O,可以形成SO2。
9.下列元素原子的价层电子排布式中,对应的元素属于副族元素的是( )。
A.3s23p3 B.3d104s1
C.3s23p6 D.4s24p4
答案B
解析 3s23p3对应的原子为P,P属于主族元素;3d104s1对应的原子为Cu,Cu属于副族元素;3s23p6对应的原子为Ar,Ar属于0族元素;4s24p4对应的原子为Se,Se属于主族元素。
10.根据构造原理写出下列基态原子或离子的电子排布式。
(1)Li: ;
(2)22Ti: ;
(3)F-: ;
(4)Al3+: 。
答案(1)1s22s1
(2)1s22s22p63s23p63d24s2
(3)1s22s22p6
(4)1s22s22p6
11.完成下列各题。
(1)基态Ge原子的简化电子排布式为 。
(2)钴元素基态原子的电子排布式为 。
(3)基态As原子的电子排布式为 。
(4)基态Zn2+的电子排布式为 。
答案(1)[Ar]3d104s24p2
(2)1s22s22p63s23p63d74s2
(3)1s22s22p63s23p63d104s24p3
(4)1s22s22p63s23p63d10
能力提升
1.某元素+2价基态离子的简化电子排布式为[Kr]4d2,该元素在元素周期表中位于( )。
A.第ⅡB族 B.第ⅥB族
C.第ⅣB族 D.第ⅡA族
答案C
解析某元素基态+2价离子的简化电子排布式为[Kr]4d2,则该元素基态原子的简化电子排布式为
[Kr]4d25s2,该元素的原子序数为40,是第ⅣB族元素。
2.原子的基态和激发态可以通过电子跃迁相互转换,跃迁过程中可获得光谱。下列说法正确的是( )。
A.元素K的焰色试验呈紫色,其中紫色对应的辐射波长约为650 nm
B.由基态原子变为激发态原子属于化学变化
C.电子仅从激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱
D.原子光谱可以用于定性鉴定元素
答案D
解析元素K的焰色试验呈紫色,紫色对应的辐射波长短,在400 nm附近,A项错误;基态原子变为激发态原子,只是核外电子发生跃迁,没有电子转移,没有生成新物质,不是化学变化,B项错误;原子光谱有吸收光谱和发射光谱两种,电子由激发态跃迁到基态时产生的原子光谱属于发射光谱,电子由基态跃迁到激发态时产生的原子光谱属于吸收光谱,C项错误;原子光谱可以用于定性鉴定元素,D项正确。
3.下列关于能层和能级的说法正确的是( )。
A.原子核外每能层最多可容纳的电子数为n2
B.能层序数较大的能级,能量不一定较高
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能容纳的电子数逐渐增多
答案B
解析原子核外每能层最多可容纳的电子数为2n2,故A项错误;能层序数较大的能级能量不一定高,如4s的能量低于3d的,故B项正确;不同能层的s轨道,能层序数越大的其能量越高,即1s<2s<3s,同一原子中,1s、2s、3s电子的能量逐渐增大,故C项错误;不同能层的p能级容纳的最多电子数相同,故D项错误。
4.下列各基态原子或离子的电子排布式错误的是( )。
A.Fe2+:1s22s22p63s23p63d5
B.O2-:1s22s22p6
C.Cl-:1s22s22p63s23p6
D.K:[Ar]4s1
答案A
解析本题主要考查根据构造原理来书写电子排布式。根据基态铁原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,可知基态Fe2+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d6 ,A项错误。
5.由玻尔理论发展而来的现代量子物理学认为原子核外电子的可能状态是不连续的,因此各状态对应能量也是不连续的,这些能量值就是能级。下列说法中不正确的是 ( )。
A.硫原子的L能层上有两个能级,分别为2s、2p
B.钠原子3s能级的电子跃迁至低能级时,最多出现5条谱线
C.灼烧含钾元素的物质时出现特征紫色是由电子的跃迁引起的
D.基态砷原子的最高能级为4p
答案B
解析同一能级电子的能量相同。基态钠原子的核外电子排布为1s22s22p63s1,3s能级的电子跃迁至低能级1s、2s、2p,最多出现3条谱线,B项错误。
6.A、B、C、D分别代表四种不同的短周期元素。A元素基态原子的最外层电子排布式为ns1,B元素基态原子的最外层电子排布式为ns2np2,C元素基态原子的最外层电子数是其能层数的3倍,D元素基态原子的M层的p能级中有3个电子。
(1)C元素基态原子的电子排布式为 ,若A元素基态原子的最外层电子排布式为1s1,则A与C形成的阴离子的电子式为 。
(2)当n=2时,B元素的原子结构示意图为 。
(3)若A元素基态原子的最外层电子排布式为2s1,则元素A在元素周期表中的位置是 。
答案(1)1s22s22p4 H]-
(2)
(3)第二周期第ⅠA族
解析由C元素基态原子的最外层电子数是其能层数的3倍,推出C为氧元素;D元素基态原子的M层的p能级中有3个电子,推出D是磷元素;若n=2,则B元素基态原子的最外层电子排布式为2s22p2,B为碳元素;若A元素基态原子的最外层电子排布式为2s1,A为锂元素,在元素周期表中的位置是第二周期第ⅠA族。
7.回答下列问题。
(1)基态Cu+核外电子排布式为 。
(2)Fe+的电子排布式为________________________。
(3)Si的基态原子核外电子排布式为________________________;
基态Si原子中,电子占据的最高能层符号为________________________。
答案(1)[Ar]3d10
(2)[Ar]3d64s1
(3)[Ne]3s23p2 M
解析(1)已知Cu是29号元素,故基态Cu+核外电子排布式为[Ar]3d10。
(2)已知Fe是26号元素,则基态Fe原子的核外电子排布式为[Ar]3d64s2,则核外有4个未成对电子,Fe+的电子排布式为[Ar]3d64s1。
(3)已知Si是14号元素,故Si的基态原子核外电子排布式为[Ne]3s23p2;基态Si原子中,电子占据的最高能层符号为M。
8.下表列出了核电荷数为21~25的元素的最高正化合价,请回答下列问题。
元素名称 钪 钛 钒 铬 锰
元素符号 Sc Ti V Cr Mn
核电荷数 21 22 23 24 25
最高正化合价 +3 +4 +5 +6 +7
(1)写出下列元素基态原子的核外电子排布式:
Sc:________________________;
Ti: ________________________;
V: ________________________;
Mn: ________________________。
(2)已知基态铬原子的电子排布式是
1s22s22p63s23p63d54s1,并不符合构造原理。人们常常会碰到客观事实与理论不相吻合的问题,当你遇到这样的问题时,你的态度是________________________。
(3)对比上述五种元素基态原子的核外电子排布与元素的最高正化合价,你发现的规律是________________________;
出现这一现象的原因是________________________________________________。
答案(1)1s22s22p63s23p63d14s2
1s22s22p63s23p63d24s2
1s22s22p63s23p63d34s2
1s22s22p63s23p63d54s2
(2)尊重客观事实,注重理论适用范围,掌握特例(或其他合理答案)
(3)五种元素的最高正化合价数值都等于各元素基态原子的最高能层s电子和次高能层d电子数目之和 能级交错使得d电子也参与了化学反应(共60张PPT)
第1课时 能层与能级
构造原理与电子排布式
目 标 素 养
1.能说明微观粒子的运动状态与宏观物体运动特点的差异。
2.通过对核外电子排布规律的分析,了解原子的基态与激发态的含义与关系,能辨识光谱与电子跃迁之间的关系,形成宏观辨识与微观探析的化学学科核心素养。
3.通过原子轨道和电子云模型的学习,了解核外电子运动状态的描述方法,形成证据推理与模型认知的化学学科核心素养。
4.能结合能量最低原理、泡利原理、洪特规则书写1~36号元素基态原子或离子的电子排布式和轨道表示式,并说明含义。
知 识 概 览
一、能层与能级
1.能层。
(1)核外电子按 能量 不同分成能层。电子的能层由内向外排序,能层越高,电子的能量越高。
(2)符号:能层序数一、二、三、四、五、六、七,分别用符号 K、L、M、N、O、P、Q 表示。
(3)能量关系:由K能层→Q能层,能量逐渐 升高 。
2.能级。
(1)同一能层的电子,可分成不同能级。能级的符号与最多容纳的电子数如下:
能层 能级 最多可容纳的电子数
K 1s 2
L 2s,2p 2,6
M 3s,3p,3d 2,6,10
N 4s,4p,4d,4f 2,6,10,14
…… …… ……
(2)任一能层的能级总是从 s 能级开始,能级数等于 该能层序数 。能级的字母代号总是 s 、 p 、 d 、 f ……排序的,字母前的数字是它们所处的能层序数,它们可容纳的最多电子数依次为1,3,5,7……的 2 倍。
(3)多电子原子中,同一能层各能级的能量,按ns、np、nd、nf……逐渐 升高 。
微判断
(1)不同能层的s能级的能量相同。( )
(2)同一原子中,2p、3p、4p的能量逐渐升高。( )
(3)不同能层中s能级最多所能容纳的电子数是不相同的。
( )
×
√
×
微训练1原子核外的某一能层最多能容纳的电子数为18,则该能层是( )。
A.K能层 B.L能层
C.O能层 D.M能层
答案:D
解析:根据原子核外电子排布规律,每层最多容纳的电子数为2n2,最多能容纳的电子数为18,则2n2=18,n=3,为第三层,该能层为M层。
二、基态与激发态 原子光谱
1.基态原子与激发态原子。
(1)基态原子:处于最低能量状态的原子。
(2)激发态原子:基态原子吸收能量后,它的电子会跃迁到
较高能级,变为激发态原子。
2.原子光谱。
(1)原子光谱的成因及分类。
(2)光谱分析:利用原子光谱上的 特征谱线 来鉴定元素,称为光谱分析。
微训练2
1.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反应
答案:A
解析:解答该题的关键是明确基态原子与激发态原子的相互转化及其转化过程中的能量变化和现象。在电流作用下,基态氖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。
2.电子由4s能级跃迁至4d能级时,可通过光谱仪直接摄取( )。
A.电子的运动轨迹图像 B.原子的吸收光谱
C.电子体积大小的图像 D.原子的发射光谱
答案:B
解析:由于E(4s)三、构造原理与电子排布式
1.构造原理。
(1)构造原理示意图:
(2)核外电子填入能级的方式:电子填满了一个能级,开始填入下一个能级,由此构建了元素周期系中各元素的基态原子的电子排布。
2.电子排布式。
从氢到碳的基态原子的电子排布式为:
电子排布式中能级的电子数标注在该能级符号 右上角 ,并且能层低的能级写在 左 边。以Al的基态原子的电子排布式为例,其中各符号、数字的意义如下:
微思考电子填入能级时,是否填满了一个能层的所有能级再填充下一个能层
提示:不一定。电子填入K、L、M能层时,填满了K能层填L能层,填满了L能层填M能层。但是电子填充了M能层的3s、3p能级后不是填充3d能级,而是填充了4s能级,即没有填满M能层就填入了N能层,出现了能级交错现象。
微训练3
1.根据构造原理,试比较下列能级的能量高低(填“>”或“<”)。
(1)2p 3p 4p
(2)4s 4p 4d 4f
(3)4s 3d
(4)6s 4f 5d
<
<
<
<
<
<
<
<
2.根据构造原理,写出下列基态原子的电子排布式:
(1)16S:___________________。
(2)10Ne:___________________。
(3)20Ca:___________________。
(4)11Na:___________________。
1s22s22p63s23p4
1s22s22p6
1s22s22p63s23p64s2
1s22s22p63s1
问题探究
晶圆是指制作硅半导体电路所用的硅晶片,其原材料是硅。通过专门的工艺可以在晶圆片上刻蚀出数百万甚至上亿的晶体管,晶体管通过控制电流来管理数据,形成各种文字、数字、声音、图像和色彩。它们被广泛用于集成电路,如计算机和电视,还有的应用于先进的微波传送、激光转换系统、医疗诊断和治疗设备、防御系统和载人飞船。
(1)硅元素基态原子核外电子总数是多少 硅元素的基态原子核外共有几个能层
提示:硅元素基态原子核外电子总数是14,硅元素基态原子核外有3个能层。
(2)基态硅原子的1s、2s、3s各能级中最多可容纳的电子数是否相同 它们的能量是否相同
提示:各能级中最多可容纳的电子数相同,都是2个。它们的能量不同,能层序数越大,对应能级的能量越高。
归纳总结
1.能层、能级中的数量关系。
(1)任一能层,能级数=该能层序数,且总是从s能级开始。
(2)以s、p、d、f……排序的各能级最多可容纳的电子数依次为1,3,5,7……的2倍。
(3)每个能层最多可容纳的电子数是能层序数(n)的平方的2倍,即2n2。
(4)字母代号相同的不同能层的能级中所容纳的最多电子数相同。如3d、4d、5d能级所能容纳的最多电子数均是10。
2.不同能层中各能级之间能量的大小关系。
(1)不同能层中字母代号相同的能级,能层序数越大,能量越高。如E(1s)(2)同一能层中,各能级之间的能量大小关系是E(s)典例剖析
【例1】 下列有关认识正确的是( )。
A.各能层的能级数按K、L、M、N顺序分别为1、2、3、4
B.各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束
C.各能层含有的能级数为n-1
D.各能层含有的电子数为2n2
答案:A
解析:各能层中的能级数等于其所处的能层序数,即当n=1时,它只有一个s能级;当n=2时,含有两个能级,分别为s、p能级,B、C两项错误。D项,每个能层最多能容纳2n2个电子,但不是一定含有2n2个电子。
学以致用
1.下列符号不符合事实的有( )。
①2p2 ②2d2 ③3f3 ④4s4
A.1项 B.2项 C.3项 D.4项
答案:C
解析:s能级最多可容纳2个电子,p能级最多可容纳6个电子,d能级最多可容纳10个电子,f能级最多容纳14个电子,d能级从第3能层开始,f能级从第4能层开始,因此不存在2d2、3f3、4s4。
2.下列能级能量由小到大排列顺序正确的是( )。
A.2p、3p、3s、3d B.4s、4p、3d、4d
C.4p、5p、4f、6s D.1s、2s、3s、3p
答案:D
解析:根据能量顺序知,2p<3s<3p<3d,故A项错误;根据能量顺序知,4s<3d<4p<4d,故B项错误;根据能量顺序知, 4p<5p<6s<4f,故C项错误;根据能量顺序知,1s<2s<3s<3p,故D项正确。
问题探究
下图是元素周期表的部分片段。
(1)仔细观察表中的信息,Cr、Cu、Ag等基态原子的价层电子排布是否符合构造原理 怎样正确理解和应用构造原理
提示:根据构造原理,Cr、Cu、Ag等基态原子的价层电子排布应分别为Cr:3d44s2,Cu:3d94s2,Ag:4d95s2,而实际是Cr:3d54s1,Cu:3d104s1,Ag:4d105s1,所以不符合构造原理。在书写基态原子的电子排布式或价层电子排布式时应尊重客观事实,注意理论的适用范围,掌握特例等。
(2)根据构造原理,如何理解原子核外最外层电子数目不可能超过8(只有K层时不超过2)
提示:根据构造原理,当出现d能级时,能量由高到低的顺序为(n+2)s>(n+1)p>nd>(n+1)s,当n≥3,np能级充满时最多容纳6个电子,多余电子不是填入nd能级中,而是首先形成新能层,填入能量较低的(n+1)s能级中,(n+1)s填满后,再依次填满nd、(n+1)p能级。同理,当(n+1)p填满后,电子填入(n+2)s,因此最外层电子数不可能超过8。
归纳总结
1.构造原理。
(1)电子按照构造原理排布,会使整个原子的能量处于最低状态,原子相对较稳定。绝大多数基态原子的核外电子排布顺序符合构造原理。
(2)从构造原理示意图可以看出,从第三能层开始,不同能层的能级出现能级交错现象。能级交错是指能层序数较大的某些能级的能量反而低于能层序数较小的某些能级的能量的现象。如E(3d)>E(4s)、E(4d)>E(5s)、E(4f)>E(6s)等,可参照下图理解:
2.基态原子的电子排布式。
(1)无能级交错的基态原子的电子排布式。
按照构造原理将电子依次填充到能量逐渐升高的能级中,填满了一个能级再填下一个能级。例如:
原子 电子排布式 原子 电子排布式
C 1s22s22p2 Ar 1s22s22p63s23p6
Cl 1s22s22p63s23p5 Ca 1s22s22p63s23p64s2
(2)有能级交错的基态原子的电子排布式。
先将能级按构造原理排列,然后将同一能层的能级放到一起,低能层的能级写在左边。例如26Fe:
先按构造原理排列→1s22s22p63s23p64s23d6
↓ ↓
再将同一能层的能级放在一起→1s22s22p63s23p63d64s2
(3)特殊基态原子的电子排布式。
由原子光谱得知,24Cr、29Cu等过渡金属元素基态原子的电子排布式不遵循构造原理模型,需要特别记忆。
基态原子 电子排布式
Cr 1s22s22p63s23p63d54s1
Cu 1s22s22p63s23p63d104s1
3.基态原子的简化电子排布式和价层电子排布式。
为了避免电子排布式过于烦琐,把内层电子达到稀有气体元素原子结构的部分,用相应稀有气体元素符号外加方括号来表示。如基态Na原子的电子排布式为1s22s22p63s1,其第一、第二能层的电子排布与基态Ne原子的电子排布式1s22s22p6相同,可简化为[Ne]3s1;同理基态K原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s1,可简化为[Ar]4s1。
在化学反应中可能发生电子变动的能级称为价电子层(简称价层)。为了突出化合价与电子排布的关系,有时只要求写价层电子排布式。如:K的价层电子排布式为4s1,Fe的价层电子排布式为3d64s2。
典例剖析
【例2】 按要求填空。
(1)硼元素基态原子的电子排布式为 。
(2)氮元素基态原子的价层电子排布式为 。
(3)Se的原子序数为 ,基态Se核外M层电子的排布式为 。
(4)Li3N晶体中氮以N3-存在,基态N3-的电子排布式为 。
(5)写出基态镓(Ga)原子的简化电子排布式: 。
答案:(1)1s22s22p1
(2)2s22p3
(3)34 3s23p63d10
(4)1s22s22p6
(5)[Ar]3d104s24p1
解析:本题以电子排布式的书写为载体考查构造原理的掌握程度,形成学生证据推理与模型认知的化学核心素养。
(1)基态硼原子的核外有5个电子,基态硼原子的电子排布式为1s22s22p1。
(2)基态氮原子最外层有5个电子,最高能层为L,价层电子排布式为2s22p3。(3)Se与O同主族,Se的原子序数为34,N能层有6个电子,故其M层排满,M层电子的排布式为3s23p63d10。
(4)基态氮原子的电子排布式为1s22s22p3,基态氮原子得到3个电子后成为N3-,基态N3-的电子排布式为1s22s22p6。
(5)Ga为第四周期第ⅢA族元素,其基态原子的最外层电子排布式为4s24p1,基态镓原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1,简化为[Ar]3d104s24p1。
方法技巧
书写电子排布式的关键是熟悉构造原理,各能级能量由低到高可记为ns<(n-2)f<(n-1)d学以致用
3.下列基态原子或离子的电子排布式错误的是( )。
A.F 1s22s22p5
B.Cl- 1s22s22p63s23p5
C.K 1s22s22p63s23p64s1
D.Mg2+ 1s22s22p6
答案:B
解析:氟原子核外有9个电子,根据构造原理知,其核外电子排布式为1s22s22p5,故A项正确;氯离子核外有18个电子,根据构造原理知,其核外电子排布式为1s22s22p63s23p6,故B项错误;K原子核外有19个电子,根据构造原理知,其核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s1,故C项正确;镁离子核外有10个电子,根据构造原理知,其核外电子排布式为1s22s22p6,故D项正确。
4.根据构造原理写出下列基态原子或离子的核外电子排布式。
(1)X元素基态原子核外M层电子数是L层电子数的一半:
。
(2)Y元素基态原子的最外层电子数是次外层电子数的1.5倍: 。
(3)基态Ni2+、Fe3+的简化电子排布式分别为 、 。
答案:(1) 1s22s22p63s23p2 (2) 1s22s22p1
(3)[Ar]3d8 [Ar]3d5
解析:(1)L层有8个电子,则M层有4个电子,故X元素为硅。(2)当次外层为K层时,最外层电子数为3,则Y元素为硼;当次外层为L层时,最外层电子数为1.5×8=12,违背了核外电子排布规律,故这种情况不可能。(3)Ni的原子序数为28,根据构造原理,基态Ni原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2,故基态Ni2+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d8;基态Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,故基态Fe3+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5。
1.下列各能层不包含d能级的是( )。
A.O B.N
C.M D.K
答案:D
解析:多电子的原子中,同一能层的电子可分为不同的能级,K层只有s能级,L层有s、p能级,从M层开始有d能级。
2.下列现象与电子跃迁无关的是( )。
A.原子光谱 B.霓虹灯光 C.石墨导电 D.焰色试验
答案:C
解析:不同元素原子的电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原子的吸收光谱或发射光谱,总称原子光谱,即原子光谱和电子的跃迁有关,故A项错误;霓虹灯光与原子核外电子跃迁释放能量有关,故B项错误;石墨层内有能自由移动的电子,和电子的跃迁无关,故C项正确;焰色试验与原子核外电子跃迁释放能量有关,故D项错误。
3.电子在一个原子的下列能级中排布时,最后一个排布的是( )。
A.ns B.np
C.(n-1)d D.(n-2)f
答案:B
解析:根据构造原理,电子在排布时应先填入能量低的能级,填满后再填入能量高的能级。根据能级的能量高低顺序: ns<(n-2)f<(n-1)d4.硅原子的电子排布式由1s22s22p63s23p2转变为1s22s22p63s13p3,下列有关该过程的说法正确的是( )。
A.硅原子由基态转变为激发态,这一过程吸收能量
B.硅原子由激发态转变为基态,这一过程释放能量
C.硅原子处于激发态时的能量低于基态时的能量
D.转变后硅原子与基态磷原子的电子层结构相同,化学性质相同
答案:A
解析:硅原子由基态转变为激发态,这一过程吸收能量,其处于激发态时的能量高于基态时的能量,故A项正确,B、C两项错误。转变后硅原子与基态磷原子的电子层结构不相同,因为基态磷原子的最外层排布式为3s23p3,所以化学性质也不相同,D项错误。
5.下列各基态原子的电子排布式正确的是( )。
①Be:1s22s12p1 ②C:1s22s22p2 ③He:1s12s1
④Cl:1s22s22p63s23p5
A.①② B.②③ C.①③ D.②④
答案:D
解析:①应为Be:1s22s2;③应为He:1s2。
6.(1)已知短周期元素A、B,A元素原子的最外层电子数为m,次外层电子数为n;B元素原子的M层(有电子)电子数为m-n-1,L层电子数为m+n+2,则A为 (填元素符号,下同),B为 。
(2)已知X元素原子的L层比Y元素原子的L层少3个电子,Y元素原子的核外电子总数比X元素原子的多5,则X、Y分别为 、 。
答案:(1)C Na (2)N Mg
解析:(1)短周期元素的原子最多有三个能层(K、L、M),则A元素原子的次外层只可能为K层或L层,n只可能是2或8,又因为B元素原子的L层电子数为m+n+2,而L层最多容纳8个电子,所以n只能是2。由m+n+2=8,得m=4。故A元素原子的核外电子排布情况为K层2个电子,L层4个电子,则A为C;B元素原子的核外电子排布情况为K层2个电子,L层8个电子,M层1个电子,则B为Na。
(2)由题意知,Y元素原子的最外层是M层,根据核外电子排布规律可知,其L层为次外层时只能排8个电子,则X元素原子的L层有5个电子,其原子核外电子数为2+5=7,故X为N;Y元素原子核外电子数为7+5=12,故Y为Mg。
7.(1)写出下列基态原子的价层电子排布式:
①Na ,②Al ,③Cl ,
④Mn ,⑤Br 。
(2)在原子核外的各能级中,能量相近的能级划分为一组,称为能级组,如图。
分析各能级组的特点,可以得出各能级组的通式是
。
答案:(1)①3s1 ②3s23p1 ③3s23p5 ④3d54s2 ⑤4s24p5
(2)ns、(n-2)f、(n-1)d、np……
解析:(1)根据原子序数和构造原理,先写出基态原子的电子排布式,再写出价层电子排布式。(2)分析图示中各能级组的能级符号和能层序数,可以总结出能级组通式,然后进行验证以确保正确。
