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
基础过关练
题组一 基态原子核外电子的排布规律
1.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( )
A. BNa
C.1s22s22p63s1 D.
2.(经典题)某元素基态原子的电子排布式为[Ar]3d24s2,下列说法正确的是 ( )
A.该元素原子处于能量最低状态时,原子中有4个未成对电子
B.该元素基态原子核外有4个能层被电子占据
C.该元素原子的M层有8个电子
D.该元素原子的最外层有4个电子
3.下列由电子排布式或轨道表示式所得的结论错误的是( )
选项 电子排布式(或轨道表示式) 结论
A 1s22s2222 违背洪特规则
B 1s22s22p63s23p63d3 违背能量最低原理
C N的轨道表示式: 违背泡利不相容原理
D 1s22s22p63s23p63d54s1 违背能量最低原理
4.下列说法正确的是( )
A.N的轨道表示式 违反了泡利不相容原理
B.各能级最多容纳的电子数是该能级原子轨道数的2倍,支持这一结论的理论是构造原理
C.6C的电子排布式1s22s22违反了洪特规则
D.22Ti的电子排布式1s22s22p63s23p63d4违反了泡利不相容原理
5.下列判断正确的是( )
A.锂原子的核外电子排布式写成1s3违背了能量最低原理
B.原子核外最外层的电子不超过8个,次外层不超过18个
C.处于基态的氧原子轨道表示式写成违背了泡利不相容原理
D.某种基态多电子原子中可能存在运动状态完全相同的电子
题组二 核外电子排布的表示方法
6.下列基态原子或离子的电子排布式正确的是( )
A.Ni2+:[Ar]3d8 B.Cu:[Ar]3d94s2
C.S2-:[Ne]2s23p6 D.Si:[Ar]3s23p2
7.(经典题)下列微粒中,电子排布式为1s22s22p63s23p6的是( )
①Na+ ②Mg2+ ③Cl- ④S2-
A.①③ B.②④ C.①② D.③④
8.按要求回答下列问题:
(1)基态O2-核外电子排布式为 。
(2)基态P原子核外电子排布式为 。
(3)基态Al原子核外电子排布式为 。
(4)基态As原子最外层电子的轨道表示式为 。
(5)基态Fe3+最外层电子的轨道表示式为 。
(6)基态Se原子最外层电子轨道表示式为 。
能力提升练
题组一 未成对电子数的判断和应用
1.下列元素中,未成对电子数最多的是( )
A.Ne B.P
C.Fe D.Cr
2.某元素原子质量数为60,中子数为35,其基态原子未成对电子数为 ( )
A.0 B.1
C.5 D.3
3.某元素基态原子M层上有一个未成对电子,则该基态原子电子排布不可能是( )
A.[Ar]3d14s2 B.[Ar]3d94s2
C.[Ne]3s23p1 D.[Ne]3s23p5
4.(不定项)已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42,X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与Y可形成化合物X2Y3,Z元素可形成负一价离子。下列说法正确的是( )
A.X元素基态原子的最外层电子排布式为4s24p3
B.X元素是第4周期ⅤA族元素
C.Y元素原子的轨道表示式为
D.Z元素的单质在氧气中不能燃烧
题组二 原子核外电子排布式、轨道表示式的书写与应用
5.基态时,某元素原子的最外层电子排布为ns1,下列关于该元素的说法正确的是( )
A.该元素一定是金属元素
B.一定位于第ⅠA族或第ⅠB族
C.元素的最高正价一定为+1价
D.周期表前36号元素中共有6种
6.化合物甲[YW(XV4)2]和化合物乙(ZXV4)常用于游泳池的净水和消毒。V、W、X、Y、Z的原子序数依次增大,V、X在元素周期表中同族且相邻,其中V元素在地壳中含量最高;基态W原子有7种空间运动状态不同的电子,基态Y原子的最外层电子排布式为4s1,基态Z原子的最外层电子排布式也是4s1且只有一个未成对电子。下列说法正确的是( )
A.简单离子半径:X>Y
B.简单氢化物稳定性:VC.基态Z原子的简化电子排布式为[Ar]3d94s2
D.最高价氧化物对应水化物碱性最强的是W
7.电影里早期的盔甲材料用的是军用卫星的金钛合金,而不是一般的钛合金。相对于普通钢材在高空容易结冰的缺点,金钛合金在高空完全不惧怕结冰的问题。回答下列问题:
(1)基态钛原子的核外电子排布式是 。
(2)Sm的电子排布式为[Xe]4f66s2,Sm3+的电子排布式为 。
(3)基态铁原子最外层电子的轨道表示式为 。
(4)基态锌原子的核外电子排布式为 。
(5)氮原子最外层电子的轨道表示式为 。
(6)基态Cu与Cu2+中未成对电子数之比为 。
答案与分层梯度式解析
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
基础过关练
1.D
化学用语 反映情况 是否符合题意
原子结构 示意图 电子层数及各电子层的电子数 不能反映能级差别和电子自旋状态
核素符号 Na的质量数为23,质子数为11,从而确定中子数为23-11=12 不能反映能级差别和电子自旋状态
电子 排布式 包含了电子层和能级 能反映电子的能级差别,不能反映电子自旋状态
轨道 表示式 包含了电子层和能级,小方块表示了能级差别,方块中的箭头表示电子自旋状态 能反映能级差别和电子自旋状态
B 若某元素基态原子的电子排布式为[Ar]3d24s2,则该元素是钛;该元素原子处于能量最低状态时,原子中共有2个未成对电子,A错误;该元素位于第4周期,基态原子核外有4个能层被电子占据,B正确;该元素原子的M层有10个电子,C错误;该元素原子的最外层有2
个电子,D错误。
3.D 由电子排布式可知,2px轨道上有2个电子,而2py、2pz轨道上没有电子,违背了洪特规则,A正确;由构造原理可知,从第三能层开始各能级不完全遵循能层顺序,产生了能级交错现象,根据能量最低原理,正确的电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2,题中电子排布式违背了能量最低原理,B正确;根据泡利不相容原理,一个原子轨道中最多只能容纳两个自旋状态不同的电子,题中N的轨道表示式违背了泡利不相容原理,C正确;当能量相同的原子轨道在全充满、半充满和全空状态时,体系的能量最低,电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,3d能级为半充满状态,原子处于能量最低状态,符合能量最低原理,D错误。
4.C 违反了洪特规则,A错误;泡利不相容原理是指一个原子轨道中,最多只能容纳2个电子,且这2个电子的自旋状态相反,因此各能级最多容纳的电子数是该能级原子轨道数的2倍,支持这一结论的理论是泡利不相容原理,B错误;6C的电子排布式1s22s22中2px轨道上有2个电子,而2py、2pz轨道上没有电子,违反了洪特规则,C正确;22Ti的电子排布式1s22s22p63s23p63d4违反了能量最低原理,D错误。
5.B 1s3违背了泡利不相容原理,A错误;原子核外最外层的电子不超过8个,次外层不超过18个,B正确;违背了洪特规则,C错误;一个基态多电子原子中,不可能有两个运动状态完全相同的电子,D错误。
6.A 基态Ni2+核外有26个电子,电子排布式为[Ar]3d8,A正确;3d能级处于全满状态时具有较低能量,故基态Cu的电子排布式为[Ar]3d104s1,B错误;基态S2-的电子排布式为[Ne]3s23p6,C错误;基态Si的电子排布式为[Ne]3s23p2,D错误。
7.D 该微粒的核外电子数为18,Cl-、S2-符合,选D。
8.答案 (1)1s22s22p6或[He]2s22p6
(2)1s22s22p63s23p3或[Ne]3s23p3
(3)1s22s22p63s23p1或[Ne]3s23p1
(4)
(5)
(6)
解析 (4)基态As原子核外电子排布式为[Ar]3d104s24p3,最外层电子的轨道表示式为。
(5)基态Fe3+的最外层为第三电子层,轨道表示式为。
(6)基态Se原子最外层电子排布式为4s24p4,轨道表示式为。
易错分析 在画基态原子的轨道表示式时,常出现以下错误:
①(违反能量最低原理);
②(违反泡利不相容原理);
③或(违反洪特规则);
④省略空轨道,如C的轨道表示式应为,而不是。
能力提升练
1.D 基态Ne的电子排布式为1s2,没有未成对电子;基态P的电子排布式为1s22s22p63s23p3,有3个未成对电子;基态Fe的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,有4个未成对电子;基态Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,有6个未成对电子;故选D。
2.C 根据质量数=质子数+中子数,可知该原子的质子数为60-35=25,其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2,3d能级上的5个电子均为未成对电子,C正确。
3.B 某元素基态原子M层上有一个未成对电子,可能的电子排布式
为1s22s22p63s1、1s22s22p63s23p1、1s22s22p63s23p5、1s22s22p63s23p63d14s2,所以该基态原子电子排布不可能是[Ar]3d94s2。
4.AB
X为As,位于第4周期ⅤA族,最外层电子排布式为4s24p3,A、B正确;Y为O元素,基态原子的电子排布式为1s22s22p4,轨道表示式为,C错误;Z为H元素,H2能在O2中燃烧,D错误。
5.D
基态时,某元素原子的最外层电子排布为ns1,则该元素可能是第ⅠA族的元素H、Li、Na、K等,也可能是Cr、Cu等过渡元素
该元素可能是第ⅠA族的H元素,不一定是金属元素 A错误
当n=4时,该元素可能是Cr,位于第ⅥB族 B错误
当n=4时,该元素可能是Cr、Cu等,最高正价不是+1价 C错误
周期表前36号元素中有H、Li、Na、K、Cr、Cu共6种 D正确
6.A
简单离子半径:S2->K+,A正确;简单氢化物稳定性:H2O>H2S,B错误;基态Cu原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,简化电子排布式为[Ar]3d104s1,C错误;题给五种元素中最高价氧化物对应水化物碱性最强的是KOH,D错误。
7.答案 (1)1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2
(2)[Xe]4f5
(3)
(4)1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2
(5)
(6)1∶1
解析 (1)基态钛原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2。
(2)Sm的电子排布式为[Xe]4f66s2,失去3个电子变成Sm3+,则Sm3+的电子排布式为[Xe]4f5。
(3)基态铁原子最外层电子的轨道表示式为。
(4)Zn为第4周期ⅡB族元素,基态锌原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2。
(5)氮原子最外层电子的轨道表示式为。
(6)基态Cu原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,有1个未成对电子;Cu2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d9,有1个未成对电子。
2(共31张PPT)
1.基态原子的核外电子排布遵循的原则
(1)能量最低原理:在构建基态原子时,电子将尽可能地占据能量最低的原子轨道,使整个原子
的能量最低。
(2)泡利不相容原理:在一个原子轨道中,最多只能容纳自旋状态相反的两个电子。
第2节 原子结构与元素周期表
必备知识 清单破
知识点 1 基态原子的核外电子排布
特别提醒 原子核外没有运动状态完全相同的电子。
(3)洪特规则:核外电子在能量相同的原子轨道上排布时,尽可能分占不同的原子轨道并且自
旋状态相同。
2.构造原理
基态原子的核外电子在原子轨道上的排布顺序:
3.电子排布式和轨道表示式
(1)电子排布式【具体内容见定点2】
①概念:将能级上所排布的电子数标注在该能级符号右上角,并按照电子层由低到高的顺序
排列的式子。
②表示方法
以基态钾原子为例,如图:
(2)轨道表示式
①在轨道表示式中,用方框(或圆圈)表示原子轨道,能量相同的原子轨道(简并轨道)的方框相
连,用箭头“↑”或“↓”区别自旋状态不同的电子,“↑↓”称电子对,“↑”或“↓”称
单电子(或未成对电子)。
②轨道表示式中各符号、数字的意义如下(以基态铝原子为例):
特别提醒 通常应在方框下方或上方标记能级符号。有时画出的能级上下错落,以表达能量
高低不同。
4.部分19~36号元素基态原子的核外电子排布式
(1)19K:1s22s22p63s23p64s1;
(2)21Sc:1s22s22p63s23p63d14s2;
(3)24Cr:1s22s22p63s23p63d54s1;
(4)29Cu:1s22s22p63s23p63d104s1;
(5)35Br:1s22s22p63s23p63d104s24p5。
1.核外电子排布与周期的划分
(1)鲍林近似能级图与周期、能级组、元素种数的关系
知识点 2 核外电子排布与元素周期表
(2)价电子
①价电子为最外能级组中那些有可能参与化学反应的电子。
②价电子排布式:如基态铁原子的价电子排布式为3d64s2。
③一般来说,主族元素原子的价电子只包括最外层电子;过渡元素原子的价电子除最外层电
子外,还包括次外层的部分电子,甚至倒数第三层的电子。
(3)周期序数与电子层数的关系:周期序数等于电子层数。
2.核外电子排布与族的划分
(1)主族元素:族序数=价电子数。
(2)副族元素:ⅠB~ⅡB族序数=最外层电子数,ⅢB~ⅦB族序数=价电子数。
(3)稀有气体元素:所处的族为0族;其元素原子的价电子排布式He为1s2,其他为ns2np6。
3.核外电子排布与元素周期表的分区
(1)元素周期表的分区
根据核外电子排布,可把元素周期表划分成s、p、d、f、ds区,五个区在元素周期表中的位置
关系如图。
(2)元素化合价与价电子排布的关系
①除Ⅷ族、ⅠB族的某些元素、0族元素、O、F外,元素的最高化合价等于它所在的族序
数。
②一般来说,非金属元素的最高正化合价和它的最低负化合价的绝对值之和等于8。
③过渡元素具有多种价态。
④稀有气体元素的化合价在通常情况下为0。
知识辨析
1.基态原子核外电子在原子轨道上是先排满3d轨道然后再排4s轨道,这种说法正确吗
2.同一原子轨道中的两个电子的运动状态完全相同,这种说法正确吗
3.铁元素基态原子的电子排布式为
1s22s22p63s23p64s23d6,这种说法正确吗
4.基态原子电子能量的高低顺序为E(1s)5.磷元素基态原子的电子轨道表示式为 ,这种说法
正确吗
6.只有主族元素的族序数等于价电子数,这种说法正确吗
7.s区元素都是金属元素,p区元素都是非金属元素,这种说法正确吗
一语破的
1.不正确。根据构造原理可知,基态原子核外电子在排布时,先排4s轨道再排3d轨道。
2.不正确。根据泡利不相容原理,同一原子轨道中的两个电子自旋状态不同,其运动状态不完
全相同。
3.不正确。铁元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。
4.不正确。2p能级上三个轨道的能量相同。
5.不正确。3p能级上的三个电子应分占不同的轨道,且自旋状态相同。
6.不正确。除主族元素外,部分过渡元素原子的价电子数也等于族序数。
7.不正确。s区元素中含有非金属元素H,其他均为金属元素;p区元素既包含金属元素,也包含
非金属元素。
1.构造原理
(1)能级交错:由构造原理可知,核外电子排布的能级顺序为1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、
4p、5s、4d、5p、6s、4f、5d、6p、7s……从中可以看出,从第三电子层开始,电子填充时不
完全遵循电子层顺序,产生了能级交错现象。
(2)用构造原理解释基态原子核外最外层和次外层电子的排布问题
①基态原子最外层电子数不超过8个
当ns和np轨道全充满时(共4个轨道,最多容纳8个电子),由于能级交错,多余电子不是填入nd
轨道,而是首先形成新电子层,填入(n+1)s轨道中,因此最外层电子数不可能超过8个。
关键能力 定点破
定点 1 构造原理与基态原子的核外电子排布
②基态原子次外层电子数不超过18个
若最外层是第n层,次外层就是第(n-1)层。由于电子填充顺序为np→(n+1)s→(n-1)f,在第(n+1)
层出现前,次外层只有(n-1)s、(n-1)p、(n-1)d上可能有电子,这三个能级共有9个轨道,最多可
容纳18个电子,因此次外层电子数不超过18个。例如,某原子最外层是第五层,次外层就是第
四层,由于电子填充顺序为5p→6s→4f,在第六层出现之前,次外层(第四层)只有4s、4p和4d轨
道上可能有电子,这三个能级共有9个轨道,最多可容纳18个电子,也就是次外层电子数不超过
18个。
电子填充顺序 举例
1~20号元 素的原子 按照构造原理,电子依次填充到各能级中 6C:1s22s22p2
10Ne:1s22s22p6
17Cl:1s22s22p63s23p5
19K:1s22s22p63s23p64s1
20号之后 元素的原 子 先根据构造原理填充,然后将
同一电子层的能级排到一起 26Fe:先按构造原理填充为1s22s22p63s23p64s23d6,然后将同一电子层的能级排到一起,即26Fe的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2
特殊 原子 满足半充满、全充满稳定结
构 24Cr:1s22s22p63s23p63d54s1(3d能级半充满,稳定)
29Cu:1s22s22p63s23p63d104s1(3d能级全充满,稳定)
2.基态原子核外电子排布
(1)基态原子的电子排布式
(2)基态离子的电子排布式
先写出原子的电子排布式,再根据得失电子情况进行调整。对于主族元素的原子来说,
原子失去电子时,一般只失去最外层电子,而过渡元素的原子可能还会进一步失去内层电子;
原子得到电子时,一般总是填充到最外层未填满的能级上。如
(3)简化电子排布式
为了方便,电子排布式中达到稀有气体元素原子电子层结构的部分可用相应的稀有气体元素符号外加方括号来表示。例如,Ca:1s22s22p63s23p64s2,其中1s22s22p63s23p6写作[Ar],4s2为价电子
排布式,故Ca的简化电子排布式可表示为[Ar]4s2。
(4)价电子排布式的书写
3.书写电子排布式的注意事项
(1)电子的填充顺序:先根据构造原理的能级顺序依次写出每个能级符号,然后依据每个能级
最多可容纳的电子数,填满一个能级再填下一个能级。
(2)能级的书写顺序:按照电子层序数由小到大的顺序书写。当出现d轨道时,电子按ns、(n-1)
d、np的顺序填充,但在书写电子排布式时,要把(n-1)d写在ns的前面,如Mn:1s22s22p63s23p63d54
s2,而不能写成1s22s22p63s23p64s23d5。
典例 下列说法错误的是 ( )
A.原子最外层电子数为2且价电子数为5的元素可能为主族元素
B.原子价电子排布式为4f75d16s2的元素在周期表中位置应是第6周期
C.基态原子最外层电子排布式为ns2的元素可能是金属元素也可能是非金属元素
D.1~36号元素中,基态原子价电子层中未成对电子数最多的元素位于ⅥB族
A
思路点拨 根据元素原子的最外层电子数与价电子数的关系判断元素是主族、0族还是过
渡元素,主族元素原子的最外层电子数等于价电子数。
解析 该元素原子的最外层电子数为2,价电子数为5,最外层电子数和价电子数不相等,不可
能是主族元素,故A错误;由原子价电子排布式为4f75d16s2可知,电子层数为6,为第6周期元素,
故B正确;基态原子的最外层电子排布式为ns2的元素可能为Mg、He等,可能为金属元素也可
能为非金属元素,故C正确;1~36号元素中,未成对电子数最多的元素原子的价电子排布式为3
d54s1,共有6个未成对电子,该元素是Cr,位于周期表中第4周期ⅥB族,故D正确。
定点 2 原子核外电子排布的常用表示方法
原子结构示意图 表示核外电子分层排布和核内质子数,如Al:
电子排布式 表示每个能级上排布的电子数,如K:1s22s22p63s23p64s1
简化电子排布式 为了避免电子排布式书写过于繁琐,把内层电子达到稀有气体结构的部分以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示,如K:[Ar]4s1
价电子排布式 主族元素的价电子指最外层电子,价电子排布式即外围电子排布式;过渡元素的价电子一般包括最外层电子和次外层中d轨道的电子,有的还包括倒数第三层的电子
轨道表示式 表示每个原子轨道中电子的运动状态,如Al:
注意事项 ①过渡元素原子的电子排布式中,能级是按电子层由低到高和s、p、d、f顺序书
写的,电子排布式中能级排列顺序并不代表电子填充的顺序。②基态原子是由外层到内层顺
序失去电子的。
典例 下列表示方法不正确的是 ( )
A.基态钛原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d24s2
B.原子结构示意图为 的原子,核外电子的电子云有2种不同形状
C.Fe3+的电子排布式为[Ar]3d5
D.S原子的轨道表示式为
D
思路点拨 写离子的电子排布式时可以先写原子的电子排布式,然后再根据得失电子书写离
子的电子排布式。
解析 基态钛原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d24s2,A正确;氟原子的核外电子的电
子云形状有2种,B正确;铁原子的电子排布式为[Ar]3d64s2,失去3个电子(由外层向内层)得到
Fe3+的电子排布式为[Ar]3d5,C正确;S原子的轨道表示式应是
,D错误。
1.元素周期表中族和分区的关系
(1)主族:s区、p区。价电子排布为ns1~2或ns2np1~5,价电子数=族序数。
(2)0族:p区。价电子排布为ns2或ns2np6,价电子数=2或8。
(3)副族:d区+ds区+f区。ⅢB族~Ⅷ族元素(除镧系、锕系元素)属于d区,ⅠB族、ⅡB族元素属
于ds区,镧系、锕系元素属于f区。
定点 3 核外电子排布与元素周期表分区
包括的元素 价电子排布 化学性质
s区 ⅠA族、ⅡA族 ns1~2(最后的电子填在
ns上) 除氢外,都是活泼金
属元素
p区 ⅢA~ⅦA族、 0族 ns2np1~6(除氦外,最后
的电子都填在np上) 最外层电子参与反
应,同周期元素随着
最外层电子数目的增
加,非金属性增强,金
属性减弱(0族元素除
外)
2.各区元素化学性质及原子价电子排布特点
d区 ⅢB~ⅦB族(镧系、
锕系除外)、Ⅷ族 (n-1)d1~9ns1~2[除钯外,
最后的电子填在(n-1)d上] 均为过渡金属,由于d
轨道多数未充满电
子,因此d轨道可以不
同程度地参与化学键
的形成
ds区 ⅠB族、ⅡB族 (n-1)d10ns1~2[(n-1)d全
充满] 均为过渡金属,d轨道
已充满电子,因此d轨
道一般不参与化学键
的形成
f区 镧系、锕系 (n-2)f0~14(n-1)d0~2ns2 镧系元素的化学性质
非常相近;锕系元素
的化学性质也非常相
近
典例 镭在1898年由居里夫人及她丈夫皮埃尔·居里在捷克北波希米亚发现。镭能放射出α和
γ两种射线,并生成放射性气体氡,镭放射出的射线能破坏细胞和杀死细菌,因此常用来治疗癌
症等。镭的价电子排布式是7s2,下列关于镭的性质的描述中不正确的是( )
A.在化合物中呈+2价
B.单质与水反应放出氢气
C.镭元素是d区的过渡元素
D.碳酸镭难溶于水
C
思路点拨 镭的价电子排布式是7s2,推断其所在的周期和族,再利用元素周期律推断镭及其
化合物的性质。
解析 由镭的价电子排布式可知镭处于第7周期ⅡA族,与Mg、Ca、Ba同主族。镭在化合物
中呈+2价,A正确;根据同主族元素的性质递变规律,镭单质与水反应放出氢气,碳酸镭难溶于
水,B、D正确;镭元素是s区的元素,C错误。第2课时 核外电子排布与元素周期表
基础过关练
题组一 核外电子排布与元素周期表
1.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一定位于ⅡA族
B.d区元素的原子一定都有d轨道电子
C.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
D.基态原子价电子排布式为nsnnpn的元素一定是金属元素
2.价电子排布式为3d104s1的元素在周期表中应位于 ( )
A.第4周期ⅠB族 B.第5周期ⅡB族
C.第4周期ⅦB族 D.第5周期ⅢB族
3.(经典题)如图所示为元素周期表中短周期的一部分,下列关于Y、Z、M的说法正确的是( )
A.Y元素基态原子的价电子排布式为1s22s2222
B.离子半径:M->Z2->Y-
C.ZM2分子中各原子的最外层均满足8电子稳定结构
D.Z元素基态原子的最外层电子的轨道表示式为
题组二 核外电子排布与元素周期表的分区
4.2023年三位科学家因发现与合成量子点获诺贝尔化学奖表彰,量子点又称为半导体荧光纳米晶,主要由ⅡB和ⅥA、ⅢA和ⅤA族等元素组成,如InP、48CdS、CdTe等,其中镉(Cd)位于( )
A.s区 B.p区 C.d区 D.ds区
5.元素周期表前四周期元素中,下列各区中元素种类最多的是( )
A.s区 B.p区 C.d区 D.ds区
6.下列说法正确的是( )
A.3p2表示第三个电子层有2个电子
B.基态As原子的简化电子排布式:[Ar]4s24p3
C.价电子排布式为5s25p2的元素位于第5周期ⅣA族,是p区元素
D.第3、4周期同主族元素的原子序数均相差8
7.(经典题)元素X、Y、Z在周期表中的相对位置如图所示,已知Y元素原子的价电子排布式为nsn-1npn+1,则下列说法不正确的是( )
X
Y
Z
A.Y元素原子的价电子排布式为3s23p4
B.Y元素在周期表的第3周期ⅥA族
C.X元素位于元素周期表的p区
D.Z元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p4
8.对于前四周期元素,下列说法正确的是( )
A.基态原子的N层上只有一个电子的元素,一定是ⅠA族元素
B.原子的最外层电子排布式为ns2的元素一定是主族元素
C.基态原子的p能级上半充满的元素一定位于p区
D.基态原子的价电子排布式为(n-1)dxnsy的元素的族序数一定为x+y
能力提升练
题组一 核外电子排布与元素的性质
1.下列肯定属于同族元素且性质相似的是( )
A.原子核外电子排布式:A为1s22s2,B为1s2
B.结构示意图:A为,B为
C.基态时,A原子2p轨道上有1对成对电子,B原子3p轨道上也有1对成对电子
D.基态时,A原子2p轨道上有1个未成对电子,B原子3p轨道上也有1个未成对电子
2.(经典题)下列各组元素中,彼此的化学性质一定相似的是( )
选项 (Ⅰ)基态原子结构信息 (Ⅱ)基态原子结构信息
A 最外层电子排布式:1s2 最外层电子排布式:2s2
B 核外有12个电子 K、L层电子数之和与M、N层电子数之和相等
C 2p能级上有1个未成对电子 核外电子共有17种运动状态
D L层上只有一个空轨道 M层上有3个p电子
3.某元素的原子最外层电子排布式是5s25p1,该元素或其单质不可能具有的性质是( )
A.该元素的金属性比铝元素的强
B.该元素的单质在一定条件下能与盐酸反应
C.该元素位于第5周期ⅢA族
D.该元素的最高正化合价为+5
4.主族元素中原子最外层电子排布式为ns1的元素X与原子最外层电子排布式为msm-1mpm+2的元素Y形成化合物Z。下列说法正确的是 ( )
A.Z可表示为XY2
B.熔融状态的Z一定能导电
C.Z的水溶液用Pt电极电解时,溶液的pH升高
D.Z的水溶液为中性
题组二 原子结构与元素周期表
5.(不定项)(教材深研拓展)下列关于原子核外电子排布与元素分区的说法正确的是( )
A.s区都是金属元素
B.原子的价电子排布为(n-1)d6~8ns2的元素一定位于d区
C.原子的价电子排布为ns2np1~6的元素一定是p区元素
D.基态原子的N层上只有一个电子的元素一定都是s区元素
6.现有五种前四周期元素,结构信息见表,回答下列问题。
元素 结构信息
A 基态原子有6个原子轨道填充满电子,有3个未成对电子
B M层电子数比L层电子数少2
C 基态原子核外有17个不同运动状态的电子
D 基态原子的价电子排布式为3dx4s2,在常见化合物中其最高正价为+7
E 基态原子的M层全充满,N层没有成对电子,只有1个未成对电子
(1)A、B、C三种元素最高价氧化物的水化物酸性由强到弱的顺序为 (用最高价氧化物的水化物的化学式表示)。
(2)D在元素周期表中的位置为 。
(3)写出基态B原子价电子的轨道表示式 。
(4)E位于元素周期表的 区,基态原子核外有 种空间运动状态的电子。
(5)某元素位于第4周期且与A同主族,则该元素的名称是 ,其简单氢化物电子式为 。
答案与分层梯度式解析
第2课时 核外电子排布与元素周期表
基础过关练
1.B 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ⅡA族,可能位于副族或0族,如副族的Zn或0族的He,故A错误;d区元素的基态原子一定都有d轨道电子,故B正确;最外层电子排布式为ns1的基态原子所对应元素不一定是金属元素,如H元素,故C错误;基态原子价电子排布式为nsnnpn的元素,ns轨道上最多排2个电子,则n=2,所以该原子价电子排布式为2s22p2,为C元素,为非金属元素,故D错误。
2.A 最外层电子是4s1,是第4周期的元素,价电子排布式为3d104s1,属于ⅠB族。
3.C 题图为元素周期表中短周期的一部分,由X、Y、Z、M在周期表中的位置关系可知,X为He元素,Y为F元素,M为Cl元素,Z为S元素。Y为F元素,其基态原子的价电子排布式为2s2222,A错误;离子半径:S2->Cl->F-,B错误;ZM2为SCl2,分子中S元素化合价为+2价,Cl元素化合价为-1价,各原子的最外层均满足8电子稳定结构,C正确;S元素基态原子最外层电子轨道表示式为,D错误。
4.D 48Cd的原子序数大于36小于54,54-48=6,18-6=12,则Cd在ⅡB族,属于ds区,故D符合题意。
方法点拨
根据原子序数确定元素位置的方法——
稀有气体定位法
1.比大小定周期
比较该元素的原子序数与0族元素的原子序数大小,找出与其相邻近的0族元素,那么该元素就和原子序数大的0族元素位于同一周期。
2.求差值定族数
(1)若某元素的原子序数比相应的0族元素多1或2,则该元素应位于该0族元素所在周期的下一个周期的ⅠA族或ⅡA族。
(2)若某元素的原子序数比相应的0族元素少1~5时,则应位于同周期的ⅦA~ⅢA族。
(3)若某元素的原子序数与相应的0族元素的差值为其他数,则由相应差值找出相应的族。
5.B
前四 周期 s区包括ⅠA族和ⅡA族,前四周期中属于s区的元素有H、Li、Be、Na、Mg、K、Ca,共7种
p区包括ⅢA~ⅦA族和0族,前四周期中属于p区的元素共有19种
d区包括ⅢB~ⅦB族和Ⅷ族(镧系元素和锕系元素除外),前四周期中属于d区的元素有Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni,共8种
ds区包括ⅠB族和ⅡB族,前四周期中属于ds区的元素有Cu、Zn,共2种
6.C 3p2表示3p能级上有2个电子,故A错误;基态As原子的简化电子排布式为[Ar]3d104s24p3,故B错误;价电子排布式为5s25p2的元素位于第5周期ⅣA族,是p区元素,故C正确;第3、4周期元素的种类数分别为8、18,位于ⅠA、ⅡA族时,同主族两元素相差8,位于ⅢA~ⅦA族及0族时,同主族两元素相差18,故D错误。
7.D 根据nsn-1npn+1得Y元素原子的价电子排布式为3s23p4,位于第3周期ⅥA族,A、B正确;X元素最后填充的电子在p轨道上,故X位于p区,C正确;Z位于第4周期ⅤA族,价电子排布式为4s24p3,核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3,D错误。
8.C 基态原子的N层上只有一个电子的元素,价电子排布式可能为4s1、3d54s1、3d104s1,可能为K、Cr、Cu元素,K为ⅠA族元素,而Cr、Cu分别为ⅥB族、ⅠB族元素,A错误;最外层电子排布式为ns2的元素,可能是ⅡA族元素、ⅡB族元素等,所以原子的最外层电子排布式为ns2的元素不一定是主族元素,B错误;基态原子的p能级处于半充满状态的元素属于ⅤA族元素,属于p区元素,C正确;价电子排布式为(n-1)dxnsy的元素可能位于d区,也可能位于ds区,若为第3~8列元素,族序数等于价电子数,即族序数为x+y,若为9~12列元素,则不存在这一关系,D错误。
能力提升练
1.C A项分别是Be、He元素,性质不同,错误;B项分别是钠离子、Ne原子,性质不同,错误;C项分别是O、S元素,位于同族,性质相似,正确;D项中的A原子的价电子排布式为2s22p1或2s22p5,是B元素或F元素,B原子的价电子排布式为3s23p1或3s23p5,是Al元素或Cl元素,二者不一定处于同族,错误;故选C。
2.B 基态原子最外层电子排布式为1s2的元素为He,基态原子最外层电子排布式为2s2的元素为Be,二者化学性质不相似,A错误;基态原子核外有12个电子的元素为Mg,基态原子的K、L层排满时共有10个电子,故M层有8个电子,N层有2个电子,该元素为Ca,Mg、Ca为同一主族元素,性质相似,B正确;基态原子的2p能级上有一个未成对电子,对应的元素可能为B或F,基态原子的核外有17种运动状态电子的元素为Cl,F和Cl为同一主族元素,性质相似,但B与Cl性质不相似,C错误;基态原子的L层上只有一个空轨道的元素为C,基态原子的M层上有3个p电子的元素为P,二者性质不相似,D错误。
3.D 原子最外层电子排布式是5s25p1,则该元素处于p区,位于第5周期ⅢA族,同主族元素自上而下金属性逐渐增强,故该元素的金属性比Al元素的强,A、C正确;该元素的金属性比Al元素的强,该元素的单质在一定条件下能与盐酸反应,B正确;该元素为主族元素且原子最外层电子数为3,故其最高正化合价为+3,D错误。
4.C 原子最外层电子排布式为ns1的X元素是ⅠA族元素,Y元素原子最外层电子排布式为3s23p5,为Cl元素,元素X与元素Y形成的化合物Z可以是HCl、NaCl、KCl等,A错误;熔融状态的HCl不导电,B错误;用惰性电极电解盐酸、NaCl溶液或KCl溶液时,溶液的pH均升高,C正确;当Z为HCl时,其水溶液为酸性,D错误。
5.BC s区中存在非金属元素H,A项错误;原子的价电子排布为(n-1)d6~8ns2的元素为Ⅷ族元素,位于d区,B项正确;原子的价电子排布为ns2np1~6的元素一定是p区元素,C项正确;基态原子的N层上只有一个电子,其价电子排布式可能为4s1、3d54s1或3d104s1,对应的元素分别是ⅠA族的K(s区)、ⅥB族的Cr(d区)、ⅠB族的Cu(ds区),D项错误。
6.答案 (1)HClO4>H2SO4>H3PO4 (2)第4周期ⅦB族
(3) (4)ds 15 (5)砷 H····H
解析 A的基态原子有6个原子轨道填充满电子,有3个未成对电子,则A的基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p3,为P元素;M层电子数比L层电子数少2,B为S元素;基态原子有17个不同运动状态的电子,C为Cl元素;基态原子的价电子排布式为3dx4s2,在常见化合物中其最高正价为+7,则价电子排布式为3d54s2,D为Mn元素;基态原子的M层全充满,N层没有成对电子,只有1个未成对电子,E原子的价电子排布式为3d104s1,E为Cu元素。
(1)A为P,B为S,C为Cl,元素的非金属性越强,其最高价氧化物的水化物酸性越强,而非金属性Cl>S>P,所以酸性由强到弱的顺序是HClO4>H2SO4>H3PO4。(2)D为Mn,价电子排布式为3d54s2,位于周期表第4周期ⅦB族。(3)B为S,其基态原子的价电子排布式为3s23p4,价电子的轨道表示式为。(4)E为Cu,其基态原子的价电子排布式为3d104s1,位于元素周期表的ds区;基态Cu原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,填有电子的轨道数为15,则核外有15种空间运动状态的电子。(5)某元素位于第4周期且与P同主族,则该元素为As,其简单氢化物为AsH3,电子式为H····H。
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