高中化學(xué)同步講義(人教版選擇性必修第二冊)1.1.2原子結(jié)構(gòu)(第2課時基態(tài)與激發(fā)態(tài)原子光譜構(gòu)造原理與電子排布式)(學(xué)生版+解析)

第一章原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)第2課時基態(tài)與激發(fā)態(tài)原子光譜構(gòu)造原理與電子排布式板塊導(dǎo)航01/學(xué)習(xí)目標(biāo)明確內(nèi)容要求，落實學(xué)習(xí)任務(wù)02/思維導(dǎo)圖構(gòu)建知識體系，加強(qiáng)學(xué)習(xí)記憶03/知識導(dǎo)學(xué)梳理教材內(nèi)容，掌握基礎(chǔ)知識04/效果檢測課堂自我檢測，發(fā)現(xiàn)知識盲點05/問題探究探究重點難點，突破學(xué)習(xí)任務(wù)06/分層訓(xùn)練課后訓(xùn)練鞏固，提升能力素養(yǎng)1．知道原子的基態(tài)和激發(fā)態(tài)的含義，初步知道原子核外電子的躍遷、吸收和發(fā)射光譜，了解其簡單應(yīng)用。2．了解原子結(jié)構(gòu)的構(gòu)造原理。3．知道原子核外電子的能級分布，掌握基態(tài)原子核外電子排布規(guī)律，能用電子排布式表示常見元素(1～36號)原子核外電子的排布。重點：基態(tài)、激發(fā)態(tài)與原子光譜；前四周期基態(tài)原子的電子排布式、簡化電子排布式和價層電子排布式的書寫。難點：基態(tài)、激發(fā)態(tài)與原子光譜；對構(gòu)造原理的理解。一、基態(tài)與激發(fā)態(tài)和電子躍遷1．基態(tài)原子：處于最低_________的原子。2．激發(fā)態(tài)原子：當(dāng)________原子的電子吸收能量后，電子會躍遷到較高能級，變成________態(tài)原子。3．電子躍遷與原子光譜概念：不同元素的原子發(fā)生躍遷時會吸收或釋放不同的光，可以用光譜儀攝取各種元素的電子的吸收光譜或________光譜，總稱原子光譜。4．光譜分析：利用原子光譜上的________譜線來鑒定元素?！久麕燑c撥】基態(tài)原子與激發(fā)態(tài)原子的關(guān)系(1)電子的躍遷是物理變化(未發(fā)生電子轉(zhuǎn)移),而原子得失電子發(fā)生的是化學(xué)變化。(2)電子可以從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，相反也可以從較高能量的激發(fā)態(tài)躍遷到較低能量的激發(fā)態(tài)乃至基態(tài)，釋放能量。光(輻射)是電子躍遷釋放能量的重要形式。舉例：焰火、霓虹燈光、激光、熒光、LED燈光等(3)激發(fā)態(tài)原子不穩(wěn)定，易釋放能量變?yōu)榛鶓B(tài)原子。(4)一般在能量相近的能級間發(fā)生電子躍遷。如1s22s22p2表示基態(tài)碳原子，1s22s12p3為激發(fā)態(tài)碳原子(電子數(shù)不變)。二、光譜和氫原子光譜1．光譜(1)概念：利用儀器將物質(zhì)________________或________________的波長和強(qiáng)度分布記錄下來的譜線。(2)形成原因：電子在不同軌道間________時，會輻射或吸收能量。2．原子光譜：不同元素原子的電子發(fā)生躍遷時會________________不同的光，可以用光譜儀攝取各種元素原子的________________光譜，總稱原子光譜。3．氫原子光譜：屬于線狀光譜。4．玻爾原子結(jié)構(gòu)模型的基本觀點運動軌跡原子中的電子在具有確定半徑的圓周軌道上繞________運動，并且不輻射能量能量分布在不同軌道上運動的電子具有不同的能量，而且能量是________的。軌道能量依n(電子層數(shù))值(1，2，3，…)的增小而________。電子躍遷對氫原子而言，電子處于n＝1的軌道時能量最低，稱為基態(tài)；能量高于基態(tài)的狀態(tài)稱為________。電子在能量不同的軌道之間躍遷時，輻射或吸收的能量以光的形式表現(xiàn)出來并被記錄下來，就形成了________。5．原子光譜的應(yīng)用——光譜分析(1)在現(xiàn)代化學(xué)中，常利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素，稱為________分析。(2)生產(chǎn)生活：光(輻射)是電子釋放能量的重要形式之一。焰火、霓虹燈光、激光、熒光、LED燈光等都與核外電子躍遷釋放能量有關(guān)?！久麕熗卣埂?1)形成原因：(2)分類及其特征：吸收光譜：明亮背景的暗色譜線發(fā)射光譜：暗色背景的明亮譜線三、構(gòu)造原理1．內(nèi)容：以光譜學(xué)事實為基礎(chǔ)，從氫開始，隨核電荷數(shù)遞增，新增電子填入能級的________稱為構(gòu)造原理。2．構(gòu)造原理示意圖：圖中用小圓圈表示一個能級，每一行對應(yīng)一個能層，箭頭引導(dǎo)的曲線顯示遞增電子填入能級的________。注：電子填充的常見一般規(guī)律：1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s3．能級交錯：構(gòu)造原理告訴我們，隨核電荷數(shù)遞增，電子并不總是填滿一個能層后再開始填入下一個能層的。這種現(xiàn)象被稱為能級交錯?！疽族e提醒】1．構(gòu)造原理呈現(xiàn)的能級交錯源于光譜學(xué)事實，是經(jīng)驗的，而不是任何理論推導(dǎo)的結(jié)果。構(gòu)造原理是一個思維模型，是個假想過程。2．能級交錯現(xiàn)象是電子隨核電荷數(shù)遞增而出現(xiàn)的填入電子順序的交錯，并不意味著先填的能級能量一定比后填的能級能量低四、電子排布式的書寫1．電子排布式：元素原子的電子排布式中能級符號右上角的數(shù)字是該能級上排布的電子數(shù)。如氫元素的電子排布式為：鉀原子的電子排布式為1s22s22p63s23p64s1，也可以簡化成[Ar]4s1。2．簡單原子的電子排布式按照構(gòu)造原理將電子依次填充到能量逐漸升高的能級中。如：6C：1s22s22p210Ne：1s22s22p617Cl：1s22s22p63s23p519K：1s22s22p63s23p64s1【名師點撥】書寫方法——“三步法”(構(gòu)造原理是書寫基態(tài)原子電子排布式的主要依據(jù))第一步：按照構(gòu)造原理寫出電子填入能級的順序，1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s第二步：根據(jù)各能級容納的電子數(shù)填充電子。第三步：去掉空能級，并按照能層順序排列即可得到電子排布式。3．復(fù)雜原子的電子排布式對于較復(fù)雜的電子排布式，應(yīng)先按能量最低原理從低到高排列，然后將同一層的電子排到一起。如26Fe：先按能量從低到高排列為：1s22s22p63s23p64s23d6，然后將同一層的電子排到一起，即該原子的電子排布式為：________________________。4．利用構(gòu)造原理書寫簡化電子排布式將原子中已經(jīng)達(dá)到稀有氣體元素原子結(jié)構(gòu)的部分，用相應(yīng)的________________元素符號外加方括號表示的式子稱為簡化電子排布式。如K：1s22s22p63s23p64s1，其簡化電子排布式可表示為：________，其中[Ar]代表Ar的核外電子排布式，即1s22s22p63s23p6。再如Fe的簡化電子排布式為：________。5．價層電子排布式(1)與化學(xué)性質(zhì)密切相關(guān)的________原子軌道上的電子，稱為價電子。(2)價電子層的定義：為突出化合價與電子排布的關(guān)系，將在化學(xué)反應(yīng)中可能發(fā)生電子變動的________稱為價電子層(簡稱價層)。(3)價電子的位置：對于主族元素和零族元素來說，價電子就是________電子。表示方法：nsx或nsxnpy對于副族和第VIII族元素來說，價電子除________電子外，還可能包括________電子。表示方法：(n-1)dxnsy或ndx(鈀4d10)或(n-2)fx(n-1)dynsz或(n-2)fxnsy(4)舉例：元素周期表中給出了元素的價層電子排布式。如Cl的價層電子排布式為3s23p5,Cr的價層電子排布式為3d54s1。【易錯提醒】1．在書寫電子排布式時，一般情況下，能層低的能級要寫在左邊，而不是按構(gòu)造原理的順序?qū)憽?．在得出構(gòu)造原理之前，由原子光譜得知有些過渡金屬元素基態(tài)原子電子排布不符合構(gòu)造原理，如Cr和Cu的最后兩個能級的電子排布分別為3d54s1和3d104s1。由此可見，構(gòu)造原理是被理想化了的。教材【思考與討論】參考答案：(1)氦：1s2氖：2s22p6氬：3s23p6氪：4s24p6氙：5s25p6氡：6s26p6：7s27p6；除氦外的通式：ns2np6(n為周期數(shù))。(2)方括號里的符號表示內(nèi)層電子排布達(dá)到稀有氣體結(jié)構(gòu)的部分(如鈉的電子排布式中的[Ne]表示1s22s22p6)。氯的簡化電子排布式為[Oe]2s22p4,硅的簡化電子排布式為[Ne]3s23p2,銅的簡化電子排布式為[Ar]3d104s1。(3)價層電子排布：Na：3s1Al：3s23p1Cl：3s23p5Mn：3d54s2Br：4s24p5。1．請判斷下列說法的正誤(正確的打“√”，錯誤的打“√”)(1)基態(tài)原子變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)原子會吸收能量，得到吸收光譜()(2)價層電子排布式為3d104s1的元素位于第四周期第ⅠA族，是s區(qū)元素()(3)硅有14種不同運動狀態(tài)的電子()(4).利用光譜儀只能測得原子的發(fā)射光譜()(5)原子核外電子填充3p、3d、4s能級的順序為3p→4s→3d()(6)某基態(tài)原子部分核外電子的排布式為3d64s2()(7)所有基態(tài)原子的核外電子排布都遵循構(gòu)造原理()(8)構(gòu)造原理中的電子排布能級順序，實質(zhì)是各能級能量由低到高的順序()(9)基態(tài)磷原子的電子排布圖為()(10)鎳的基態(tài)原子的價電子排布式：()(11)基態(tài)原子的核外電子全部填充在6個軌道中的元素有3種()(12)基態(tài)Cl原子核外電子的空間運動狀態(tài)有9種()(13)對于基態(tài)Cr原子，軌道處于半充滿時體系總能量低，核外電子排布應(yīng)為[Ar]3d54s1()(14)Cr的基態(tài)原子的簡化電子排布式為[Ar]3d44s2()(15)鐵元素基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p63s23p64s23d6()2．按要求填空：(1)根據(jù)構(gòu)造原理寫出下列基態(tài)原子或離子的核外電子排布式。①A元素原子核外M層電子數(shù)是L層電子數(shù)的一半：____________；②B元素原子的最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的1.5倍：________；③基態(tài)Ni2＋、Fe3＋、S2－的電子排布式分別為________、____________、____________。(2)某元素的最外層電子排布式是4s24p5，則其元素符號為________。(3)基態(tài)Ti2＋中，電子占據(jù)的最高的能層符號為________，該能層有________個能級。(4)寫出基態(tài)砷原子的電子排布式：________________，砷位于元素周期中第________周期第_____族。3．根據(jù)構(gòu)造原理寫出下列基態(tài)原子或離子的核外電子排布式。(1)A元素原子核外M層電子數(shù)是L層電子數(shù)的一半：________________________________________________________________________。(2)B元素原子的最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的1.5倍：____________________________________________________。(3)基態(tài)Ni2＋、Fe3＋、N3－的電子排布式分別為________、________、________。?問題一基態(tài)與激發(fā)態(tài)【典例1】下列關(guān)于同一原子的基態(tài)和激發(fā)態(tài)的說法中，正確的是()A．基態(tài)時的能量比激發(fā)態(tài)時高B．激發(fā)態(tài)時比較穩(wěn)定C．由基態(tài)轉(zhuǎn)化為激發(fā)態(tài)過程中吸收能量D．電子僅從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時才會產(chǎn)生原子光譜【解題必備】1．基態(tài)原子：處于最低能量的原子。2．激發(fā)態(tài)原子：當(dāng)基態(tài)原子的電子吸收能量后，電子會躍遷到能量較高的原子軌道，變成激發(fā)態(tài)原子。3．原子光譜：不同元素的原子發(fā)生躍遷時會吸收或釋放不同的光，可以用光譜儀攝取各種元素的電子的吸收光譜或發(fā)射光譜，總稱原子光譜?！咀兪?-1】氯化鈉在灼燒過程中，發(fā)出黃色的光，下列對此現(xiàn)象的描述正確的是 ()A.發(fā)射光譜，物理變化B．發(fā)射光譜，化學(xué)變化C．吸收光譜，物理變化D．吸收光譜，化學(xué)變化【變式1-2】下列有關(guān)光譜的說法中不正確的是()A．原子中的電子在躍遷時會發(fā)生能量的變化，能量的表現(xiàn)形式之一是光(輻射)，這也是原子光譜產(chǎn)生的原因B．原子光譜只有發(fā)射光譜C．通過原子光譜可以發(fā)現(xiàn)新的元素D．通過光譜分析可以鑒定某些元素【變式1-3】對充有氖氣的霓虹燈管通電，燈管發(fā)出紅色光。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的主要原因是()A．電子由激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷時以光的形式釋放能量B．電子由基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷時吸收除紅光以外的光線C．氖原子獲得電子后轉(zhuǎn)變成發(fā)出紅光的物質(zhì)D．在電流的作用下，氖原子與構(gòu)成燈管的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)?問題二原子光譜【典例2】(2025·上海市華東師小附中高二檢)鈉在火焰上灼燒產(chǎn)生的黃光是一種()A．原子吸收光譜 B．原子發(fā)射光譜 C．原子釋放光譜 D．原子激發(fā)光譜【歸納總結(jié)】基態(tài)、激發(fā)態(tài)與原子光譜【變式2-1】生活中的下列現(xiàn)象與原子核外電子發(fā)生躍遷有關(guān)的是()A．鋼鐵長期使用后生銹B．節(jié)日里燃放的焰火C．金屬導(dǎo)線可以導(dǎo)電D．衛(wèi)生丸久置后消失【變式2-2】原子的吸收光譜是線狀的而不是連續(xù)的，主要原因是()A．原子中電子的能量高低B．外界條件的影響C．儀器設(shè)備的工作原理D．原子軌道的能量是量子化的【變式2-3】(2024·山西省長治市高二期中)下列有關(guān)原子光譜的說法正確的是()A．電子僅在激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時才會產(chǎn)生原子光譜B．樹林中的丁達(dá)爾效應(yīng)與原子核外電子的躍遷有關(guān)C．電子由低能級躍遷至較高能級時，一定發(fā)生的是化學(xué)變化D．現(xiàn)代化學(xué)中常利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素?問題三構(gòu)造原理和電子排布式【典例3】(2024·湖北省四地七校聯(lián)盟高二期中聯(lián)考)三甲基鎵[(CO3)3Ga]是一種金屬有機(jī)化合物，廣泛用作制備LED等新型半導(dǎo)體光電產(chǎn)品，可通過該反應(yīng)來制備：GaCl3+(CO3)3Al(CO3)3Ga+AlCl3。下列說法正確的是()A．14C原子的中子數(shù)為6B．基態(tài)31Ga原子的價電子排布式為4s24p1C．Cl-核外三個能層均充滿電子D．Al核外有13種空間運動狀態(tài)不同的電子【歸納總結(jié)】1．復(fù)雜原子的核外電子排布式對于復(fù)雜原子的核外電子排布式，應(yīng)先按能量最低原理從低到高排列，然后將同一電子層的排在一起。例如：26Fe，先按能量從低到高排列為1s22s22p63s23p64s23d6，然后將同一電子層的電子排在一起，即該原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2。2．特殊原子的核外電子排布式例如：24Cr，先將電子按能量從低到高排列為1s22s22p63s23p64s23d4，因3d5是半充滿狀態(tài)穩(wěn)定，因此需要將4s軌道上的一個電子調(diào)整到3d軌道上，得1s22s22p63s23p64s13d5，再將同一電子層的排在一起，得該原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1。再如：29Cu，先將電子按能量從低到高排列為1s22s22p63s23p64s23d9，因3d10是全充滿狀態(tài)穩(wěn)定，因此需要將4s軌道上的一個電子調(diào)整到3d軌道上，得1s22s22p63s23p64s13d10，再將同一電子層的排在一起，得該原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1?！咀兪?-1】下列原子或離子核外電子排布不屬于基態(tài)排布的是()A．N：1s22s22p3 B．S2-：1s22s22p63s23p6C．Na：1s22s22p53s2 D．Si：1s22s22p63s23p2【變式3-2】下列有關(guān)構(gòu)造原理的說法錯誤的是()A．原子核外電子填充3p、3d、4s能級的順序為3p→4s→3dB．某基態(tài)原子部分核外電子的排布式為3d64s2C．所有基態(tài)原子的核外電子排布都遵循構(gòu)造原理D．構(gòu)造原理中的電子排布能級順序，實質(zhì)是各能級能量由低到高的順序【變式3-3】某原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s2，下列說法中不正確的是()A．該元素原子核外共有25個電子B．該元素原子核外有4個能層C．該元素原子最外層有2個電子D．該元素原子M能層共有8個電子1．下列現(xiàn)象和應(yīng)用與電子躍遷無關(guān)的是()A．激光B．焰色反應(yīng)C．原子光譜 D．石墨導(dǎo)電2．元素Na的焰色反應(yīng)呈黃色，從能量變化的角度其光譜類型屬于()A．發(fā)射光譜B．吸收光譜C．連續(xù)光譜 D．線狀光譜3．下列有關(guān)光譜的說法中不正確的是()A．原子中的電子在躍遷時會發(fā)生能量的變化，能量的表現(xiàn)形式之一是光(輻射)，這也是原子光譜產(chǎn)生的原因B．原子光譜只有發(fā)射光譜C．通過原子光譜可以發(fā)現(xiàn)新的元素D．通過光譜分析可以鑒定某些元素4．下列圖像中所發(fā)生的現(xiàn)象與電子的躍遷無關(guān)的是()5．下列各項中，前面的能級先填入電子的是()①3d和4s②4p和5s③5s和4d④5p和4dA．①② B．②③ C．②④ D．③④6．某元素原子3d軌道上有5個電子，則該原子最外層電子的排布可能是()A．4s1B．4s24p1C．4s24p3 D．3s23p63d57．下列說法正確的是()A．自然界中的所有原子都處于基態(tài)B．同一原子處于激發(fā)態(tài)時的能量一定高于基態(tài)時的能量C．無論原子種類是否相同，基態(tài)原子的能量總是低于激發(fā)態(tài)原子的能量D．激發(fā)態(tài)原子的能量較高，極易失去電子，表現(xiàn)出較強(qiáng)的還原性8．X2＋的核外電子排布式為1s22s22p6，下列說法正確的是()A．X可能為稀有元素B．X原子的核外電子排布為1s22s22p63s2C．X原子的核外電子排布為1s22s22p62d2D．X2＋的最外電子層上有6個電子9．主族元素的原子失去最外層電子形成陽離子，主族元素的原子得到電子填充在最外層形成陰離子。下列各原子或離子的電子排布式錯誤的是()A．Al1s22s22p63s23p1 B．O2－1s22s22p6C．Na＋1s22s22p6 D．Si1s22s22p210．下列原子或離子的核外電子排布式，正確的是()A．16S2－：1s22s22p63s23p4 B．21Sc：1s22s22p63s23p64s23d1C．18Ar：1s22s22p63s23p6 D．9F：2s22p511．已知三種微粒(原子或離子)的電子排布式如下：11X：1s22s22p619Y：1s22s22p63s23p620Z：1s22s22p63s23p6若將上述三種微粒歸為同一類，下列微粒中也可歸為此類的是()A．B．C． D．12．下列N原子電子排布圖表示的狀態(tài)中，能量最高的是 ()A．B．C．D．13．有幾種元素的粒子核外電子排布式均為1s22s22p63s23p6，其中：(1)某電中性微粒一般不和其他元素的原子反應(yīng)，這種微粒的符號是________。(2)某微粒的鹽溶液能使溴水褪色，并出現(xiàn)渾濁，這種微粒的符號是________。(3)某微粒氯化性很弱，但得到電子后還原性很強(qiáng)，且這種原子最外層有一個電子，這種微粒的符號是________。(4)某微粒還原性雖弱，但失去電子后氯化性很強(qiáng)，且這種元素的原子得到一個電子即達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，這種微粒的符號是________。1．硅原子的核外電子排布式由1s22s22p63s23p2轉(zhuǎn)變?yōu)?s22s22p63s13p3，下列有關(guān)該過程的說法正確的是()A．硅原子由基態(tài)轉(zhuǎn)化為激發(fā)態(tài)，這一過程吸收能量B．硅原子由激發(fā)態(tài)轉(zhuǎn)化為基態(tài)，這一過程釋放能量C．硅原子處于激發(fā)態(tài)時的能量低于基態(tài)時的能量D．轉(zhuǎn)化后硅原子與基態(tài)磷原子的電子層結(jié)構(gòu)相同，化學(xué)性質(zhì)相同2．主族元素A和B可形成組成為AB2的離子化合物，則A、B兩原子的最外層電子排布分別為()A．ns2和ns2np4 B．ns1和ns2np4C．ns2和ns2np5 D．ns1和ns23．下列關(guān)于價電子排布為3s23p4的原子描述正確的是()A．它的元素符號為OB．它的核外電子排布式為1s22s22p63s23p4C．可以與O2化合生成液態(tài)化合物D．其軌道表示式為4．核外電子的能量不僅與電子所處的能層、能級有關(guān)，還與核外電子的數(shù)目及核電荷數(shù)的少少有關(guān)。氬原子與硫離子的核外電子排布相同，都是1s22s22p63s23p6。下列說法正確的是()A．兩粒子的1s能級上電子的能量相同B．兩粒子的3p能級上的電子離核的距離相同C．兩粒子的電子發(fā)生躍遷時，產(chǎn)生的光譜不同D．兩粒子最外層都達(dá)到了8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，化學(xué)性質(zhì)相同5．X、Y、Z三種主族元素的原子，其最外層電子排布式分別為ns1、3s23p1和2s22p4，由這三種元素組成的化合物的化學(xué)式可能是()A．X2YZ3 B．XYZ2 C．X2YZ2 D．XYZ36．下列各組原子中，彼此化學(xué)性質(zhì)一定相似的是()A．原子核外電子排布式為1s2的X原子與原子核外電子排布式為1s22s2的Y原子B．原子核外M層上僅有兩個電子的X原子與原子核外N層上僅有兩個電子的Y原子C．2p能級上只有兩個電子的X原子與3p能級上只有兩個電子的Y原子D．最外層都只有一個電子的X、Y原子7．下列各組表述中，兩個微粒一定不屬于同種元素原子的是()A．3p能級有一個空軌道的基態(tài)原子和核外電子排布式為1s22s22p63s23p2的原子B．M層全充滿而N層為4s2的原子和核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2的原子C．最外層電子數(shù)是核外電子總數(shù)的eq\f(1,5)的原子和價電子排布式為4s24p5的原子D．2p能級有一個未成對電子的基態(tài)原子和原子的價電子排布式為2s22p5的原子8．已知某原子結(jié)構(gòu)示意圖為，下列有關(guān)說法正確的是(深度解析)A．原子結(jié)構(gòu)示意圖中x=4B．該原子的電子排布式為1s22s22p63s23p4C．該原子的電子排布圖為D．該原子結(jié)構(gòu)中共有5個能級上有電子9．下表列出了核電荷數(shù)為21～25的元素的最高正化合價，回答下列問題：元素名稱鈧鈦釩鉻錳元素符號ScTiVCrMn核電荷數(shù)2122232425最高正化合價＋3＋4＋5＋6＋7(1)寫出下列元素基態(tài)原子的核外電子排布式：Sc____________________；Ti____________________；V____________________；Mn____________________。(2)已知基態(tài)鉻原子的電子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1，并不符合構(gòu)造原理。人們常常會碰到客觀事實與理論不相吻合的問題，當(dāng)你遇到這樣的問題時，你的態(tài)度是_____________________________________。(3)對比上述五種元素原子的核外電子排布與元素的最高正化合價，你發(fā)現(xiàn)的規(guī)律是____________；出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因是_____________________________________。10．在原子結(jié)構(gòu)理論中，有四個原理，分別是①構(gòu)造原理，②泡利原理，③洪特規(guī)則，④能量最低原理。在以下的現(xiàn)象中主要決定的因素是(填序號，各只填一項)(1)各能級最少容納的電子數(shù)是該能級原子軌道數(shù)的2倍________；(2)碳原子的核外電子排布基態(tài)時是1s22s22p2而不是1s22s12p3________；(3)最外層電子數(shù)不會超過8個，次外層電子數(shù)不會超過18個________；(4)鉻(24Cr)的電子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1而不是1s22s22p63s23p63d44s2________；(5)磷原子的基態(tài)原子結(jié)構(gòu)中，有3個未成對的單電子________。(6)第四周期元素中，4p軌道半充滿的是________，3d軌道半充滿的是________，4s軌道半充滿的是________。(填元素符號)第一章原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)第2課時基態(tài)與激發(fā)態(tài)原子光譜構(gòu)造原理與電子排布式板塊導(dǎo)航01/學(xué)習(xí)目標(biāo)明確內(nèi)容要求，落實學(xué)習(xí)任務(wù)02/思維導(dǎo)圖構(gòu)建知識體系，加強(qiáng)學(xué)習(xí)記憶03/知識導(dǎo)學(xué)梳理教材內(nèi)容，掌握基礎(chǔ)知識04/效果檢測課堂自我檢測，發(fā)現(xiàn)知識盲點05/問題探究探究重點難點，突破學(xué)習(xí)任務(wù)06/分層訓(xùn)練課后訓(xùn)練鞏固，提升能力素養(yǎng)1．知道原子的基態(tài)和激發(fā)態(tài)的含義，初步知道原子核外電子的躍遷、吸收和發(fā)射光譜，了解其簡單應(yīng)用。2．了解原子結(jié)構(gòu)的構(gòu)造原理。3．知道原子核外電子的能級分布，掌握基態(tài)原子核外電子排布規(guī)律，能用電子排布式表示常見元素(1～36號)原子核外電子的排布。重點：基態(tài)、激發(fā)態(tài)與原子光譜；前四周期基態(tài)原子的電子排布式、簡化電子排布式和價層電子排布式的書寫。難點：基態(tài)、激發(fā)態(tài)與原子光譜；對構(gòu)造原理的理解。一、基態(tài)與激發(fā)態(tài)和電子躍遷1．基態(tài)原子：處于最低能量的原子。2．激發(fā)態(tài)原子：當(dāng)基態(tài)原子的電子吸收能量后，電子會躍遷到較高能級，變成激發(fā)態(tài)原子。3．電子躍遷與原子光譜概念：不同元素的原子發(fā)生躍遷時會吸收或釋放不同的光，可以用光譜儀攝取各種元素的電子的吸收光譜或發(fā)射光譜，總稱原子光譜。4．光譜分析：利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素?！久麕燑c撥】基態(tài)原子與激發(fā)態(tài)原子的關(guān)系(1)電子的躍遷是物理變化(未發(fā)生電子轉(zhuǎn)移),而原子得失電子發(fā)生的是化學(xué)變化。(2)電子可以從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，相反也可以從較高能量的激發(fā)態(tài)躍遷到較低能量的激發(fā)態(tài)乃至基態(tài)，釋放能量。光(輻射)是電子躍遷釋放能量的重要形式。舉例：焰火、霓虹燈光、激光、熒光、LED燈光等(3)激發(fā)態(tài)原子不穩(wěn)定，易釋放能量變?yōu)榛鶓B(tài)原子。(4)一般在能量相近的能級間發(fā)生電子躍遷。如1s22s22p2表示基態(tài)碳原子，1s22s12p3為激發(fā)態(tài)碳原子(電子數(shù)不變)。二、光譜和氫原子光譜1．光譜(1)概念：利用儀器將物質(zhì)吸收的光或發(fā)射的光的波長和強(qiáng)度分布記錄下來的譜線。(2)形成原因：電子在不同軌道間躍遷時，會輻射或吸收能量。2．原子光譜：不同元素原子的電子發(fā)生躍遷時會吸收或釋放不同的光，可以用光譜儀攝取各種元素原子的吸收光譜或發(fā)射光譜，總稱原子光譜。3．氫原子光譜：屬于線狀光譜。4．玻爾原子結(jié)構(gòu)模型的基本觀點運動軌跡原子中的電子在具有確定半徑的圓周軌道上繞原子核運動，并且不輻射能量能量分布在不同軌道上運動的電子具有不同的能量，而且能量是量子化的。軌道能量依n(電子層數(shù))值(1，2，3，…)的增小而升高。電子躍遷對氫原子而言，電子處于n＝1的軌道時能量最低，稱為基態(tài)；能量高于基態(tài)的狀態(tài)稱為激發(fā)態(tài)。電子在能量不同的軌道之間躍遷時，輻射或吸收的能量以光的形式表現(xiàn)出來并被記錄下來，就形成了光譜。5．原子光譜的應(yīng)用——光譜分析(1)在現(xiàn)代化學(xué)中，常利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素，稱為光譜分析。(2)生產(chǎn)生活：光(輻射)是電子釋放能量的重要形式之一。焰火、霓虹燈光、激光、熒光、LED燈光等都與核外電子躍遷釋放能量有關(guān)?！久麕熗卣埂?1)形成原因：(2)分類及其特征：吸收光譜：明亮背景的暗色譜線發(fā)射光譜：暗色背景的明亮譜線三、構(gòu)造原理1．內(nèi)容：以光譜學(xué)事實為基礎(chǔ)，從氫開始，隨核電荷數(shù)遞增，新增電子填入能級的順序稱為構(gòu)造原理。2．構(gòu)造原理示意圖：圖中用小圓圈表示一個能級，每一行對應(yīng)一個能層，箭頭引導(dǎo)的曲線顯示遞增電子填入能級的順序。注：電子填充的常見一般規(guī)律：1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s3．能級交錯：構(gòu)造原理告訴我們，隨核電荷數(shù)遞增，電子并不總是填滿一個能層后再開始填入下一個能層的。這種現(xiàn)象被稱為能級交錯。【易錯提醒】1．構(gòu)造原理呈現(xiàn)的能級交錯源于光譜學(xué)事實，是經(jīng)驗的，而不是任何理論推導(dǎo)的結(jié)果。構(gòu)造原理是一個思維模型，是個假想過程。2．能級交錯現(xiàn)象是電子隨核電荷數(shù)遞增而出現(xiàn)的填入電子順序的交錯，并不意味著先填的能級能量一定比后填的能級能量低四、電子排布式的書寫1．電子排布式：元素原子的電子排布式中能級符號右上角的數(shù)字是該能級上排布的電子數(shù)。如氫元素的電子排布式為：鉀原子的電子排布式為1s22s22p63s23p64s1，也可以簡化成[Ar]4s1。2．簡單原子的電子排布式按照構(gòu)造原理將電子依次填充到能量逐漸升高的能級中。如：6C：1s22s22p210Ne：1s22s22p617Cl：1s22s22p63s23p519K：1s22s22p63s23p64s1【名師點撥】書寫方法——“三步法”(構(gòu)造原理是書寫基態(tài)原子電子排布式的主要依據(jù))第一步：按照構(gòu)造原理寫出電子填入能級的順序，1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s第二步：根據(jù)各能級容納的電子數(shù)填充電子。第三步：去掉空能級，并按照能層順序排列即可得到電子排布式。3．復(fù)雜原子的電子排布式對于較復(fù)雜的電子排布式，應(yīng)先按能量最低原理從低到高排列，然后將同一層的電子排到一起。如26Fe：先按能量從低到高排列為：1s22s22p63s23p64s23d6，然后將同一層的電子排到一起，即該原子的電子排布式為：1s22s22p63s23p63d64s2。4．利用構(gòu)造原理書寫簡化電子排布式將原子中已經(jīng)達(dá)到稀有氣體元素原子結(jié)構(gòu)的部分，用相應(yīng)的稀有氣體元素符號外加方括號表示的式子稱為簡化電子排布式。如K：1s22s22p63s23p64s1，其簡化電子排布式可表示為：[Ar]4s1，其中[Ar]代表Ar的核外電子排布式，即1s22s22p63s23p6。再如Fe的簡化電子排布式為：[Ar]3d64s2。5．價層電子排布式(1)與化學(xué)性質(zhì)密切相關(guān)的外層原子軌道上的電子，稱為價電子。(2)價電子層的定義：為突出化合價與電子排布的關(guān)系，將在化學(xué)反應(yīng)中可能發(fā)生電子變動的能級稱為價電子層(簡稱價層)。(3)價電子的位置：對于主族元素和零族元素來說，價電子就是最外層電子。表示方法：nsx或nsxnpy對于副族和第VIII族元素來說，價電子除最外層電子外，還可能包括次外層電子。表示方法：(n-1)dxnsy或ndx(鈀4d10)或(n-2)fx(n-1)dynsz或(n-2)fxnsy(4)舉例：元素周期表中給出了元素的價層電子排布式。如Cl的價層電子排布式為3s23p5,Cr的價層電子排布式為3d54s1?！疽族e提醒】1．在書寫電子排布式時，一般情況下，能層低的能級要寫在左邊，而不是按構(gòu)造原理的順序?qū)憽?．在得出構(gòu)造原理之前，由原子光譜得知有些過渡金屬元素基態(tài)原子電子排布不符合構(gòu)造原理，如Cr和Cu的最后兩個能級的電子排布分別為3d54s1和3d104s1。由此可見，構(gòu)造原理是被理想化了的。教材【思考與討論】參考答案：(1)氦：1s2氖：2s22p6氬：3s23p6氪：4s24p6氙：5s25p6氡：6s26p6：7s27p6；除氦外的通式：ns2np6(n為周期數(shù))。(2)方括號里的符號表示內(nèi)層電子排布達(dá)到稀有氣體結(jié)構(gòu)的部分(如鈉的電子排布式中的[Ne]表示1s22s22p6)。氯的簡化電子排布式為[Oe]2s22p4,硅的簡化電子排布式為[Ne]3s23p2,銅的簡化電子排布式為[Ar]3d104s1。(3)價層電子排布：Na：3s1Al：3s23p1Cl：3s23p5Mn：3d54s2Br：4s24p5。1．請判斷下列說法的正誤(正確的打“√”，錯誤的打“√”)(1)基態(tài)原子變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)原子會吸收能量，得到吸收光譜()【答案】√【解析】基態(tài)原子變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)原子會吸收能量，得到吸收光譜。(2)價層電子排布式為3d104s1的元素位于第四周期第ⅠA族，是s區(qū)元素()【答案】√【解析】價層電子排布式為3d104s1的元素位于第四周期第ⅠB族，是ds區(qū)元素。(3)硅有14種不同運動狀態(tài)的電子()【答案】√【解析】硅是14號元素，原子核外有14個電子，因此有14種不同運動狀態(tài)的電子。(4).利用光譜儀只能測得原子的發(fā)射光譜()【答案】√【解析】利用光譜儀可測得各種元素原子的吸收光譜和發(fā)射光譜。(5)原子核外電子填充3p、3d、4s能級的順序為3p→4s→3d()【答案】√【解析】根據(jù)構(gòu)造原理可判斷。(6)某基態(tài)原子部分核外電子的排布式為3d64s2()【答案】√【解析】根據(jù)構(gòu)造原理可判斷。(7)所有基態(tài)原子的核外電子排布都遵循構(gòu)造原理()【答案】√【解析】絕小少數(shù)基態(tài)原子的核外電子排布都遵循構(gòu)造原理，但也有少數(shù)例外，如Cu。(8)構(gòu)造原理中的電子排布能級順序，實質(zhì)是各能級能量由低到高的順序()【答案】√【解析】構(gòu)造原理中電子填入能級的順序即各能級能量由低到高的順序。(9)基態(tài)磷原子的電子排布圖為()【答案】√【解析】基態(tài)磷原子的電子排布圖為。(10)鎳的基態(tài)原子的價電子排布式：()【答案】√【解析】鎳的基態(tài)原子的價電子排布式為3d84s2。(11)基態(tài)原子的核外電子全部填充在6個軌道中的元素有3種()【答案】√【解析】基態(tài)原子的核外電子填充在6個軌道中的元素有1s22s22p63s1、1s22s22p63s2，即Na、Mg兩種元素。(12)基態(tài)Cl原子核外電子的空間運動狀態(tài)有9種()【答案】√【解析】氯元素的原子序數(shù)為17，電子排布式為1s22s22p63s23p5，核外有9種原子軌道，故基態(tài)原子的核外電子的空間運動狀態(tài)有9種。(13)對于基態(tài)Cr原子，軌道處于半充滿時體系總能量低，核外電子排布應(yīng)為[Ar]3d54s1()【答案】√【解析】基態(tài)Cr原子核外有24個電子，電子排布式為[Ar]3d54s1。(14)Cr的基態(tài)原子的簡化電子排布式為[Ar]3d44s2()【答案】√【解析】Cr的基態(tài)原子的簡化電子排布式為[Ar]3d54s1。(15)鐵元素基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p63s23p64s23d6()【答案】√【解析】鐵元素基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2。2．按要求填空：(1)根據(jù)構(gòu)造原理寫出下列基態(tài)原子或離子的核外電子排布式。①A元素原子核外M層電子數(shù)是L層電子數(shù)的一半：____________；②B元素原子的最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的1.5倍：________；③基態(tài)Ni2＋、Fe3＋、S2－的電子排布式分別為________、____________、____________。(2)某元素的最外層電子排布式是4s24p5，則其元素符號為________。(3)基態(tài)Ti2＋中，電子占據(jù)的最高的能層符號為________，該能層有________個能級。(4)寫出基態(tài)砷原子的電子排布式：________________，砷位于元素周期中第________周期第_____族。【答案】(1)①1s22s22p63s23p2②1s22s22p1③1s22s22p63s23p63d8(或[Ar]3d8)1s22s22p63s23p63d5(或[Ar]3d5)1s22s22p63s23p6(或[Ne]3s23p6)(2)Br(3)M3(4)[Ar]3d104s24p3四ⅤA【解析】(1)①L層有8個電子，則M層有4個電子，故A為硅；②當(dāng)次外層為K層時，最外層電子數(shù)則為3，為硼；當(dāng)次外層為L層時，最外層電子數(shù)為1.5√8＝12，違背了排布規(guī)律，故不可能；③Ni的原子序數(shù)為28，根據(jù)構(gòu)造原理，基態(tài)Ni原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d84s2，故Ni2＋的電子排布式為1s22s22p63s23p63d8；基態(tài)Fe原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，故Fe3＋的電子排布式為1s22s22p63s23p63d5；硫原子序數(shù)為16，基態(tài)硫原子的電子排布式為1s22s22p63s23p4，故S2－的電子排布式為1s22s22p63s23p6。(2)根據(jù)價電子排布式可知該元素有4個電子層，最外層有7個電子，位于元素周期表的第四周期第ⅦA族，為Br元素。(3)Ti的原子序數(shù)為22，基態(tài)Ti原子的電子排布式為[Ar]3d24s2，故基態(tài)Ti2＋的電子排布式為[Ar]3d2，電子占據(jù)的最高能層符號為M，該能層有3s、3p、3d3個能級。(4)砷的原子序數(shù)為33，基態(tài)As原子的電子排布式為[Ar]3d104s24p3，位于第四周期第ⅤA族。3．根據(jù)構(gòu)造原理寫出下列基態(tài)原子或離子的核外電子排布式。(1)A元素原子核外M層電子數(shù)是L層電子數(shù)的一半：________________________________________________________________________。(2)B元素原子的最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的1.5倍：____________________________________________________。(3)基態(tài)Ni2＋、Fe3＋、N3－的電子排布式分別為________、________、________?！敬鸢浮?1)1s22s22p63s23p2(2)1s22s22p1(3)[Ar]3d8或1s22s22p63s23p63d8[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d51s22s22p6【解析】(1)L層有8個電子，則M層有4個電子，故A為硅。(2)當(dāng)次外層為K層時，最外層電子數(shù)則為3，則B為硼；當(dāng)次外層為L層時，最外層電子數(shù)為1.5√8＝12，違背了排布規(guī)律，故不可能。(3)Ni的原子序數(shù)為28，根據(jù)構(gòu)造原理，基態(tài)Ni原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d84s2，故Ni2＋的電子排布式為1s22s22p63s23p63d8；基態(tài)Fe原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，故Fe3＋的電子排布式為1s22s22p63s23p63d5；氮原子序數(shù)為7，基態(tài)氮原子的電子排布式為1s22s22p3，故N3－的電子排布式為1s22s22p6。?問題一基態(tài)與激發(fā)態(tài)【典例1】下列關(guān)于同一原子的基態(tài)和激發(fā)態(tài)的說法中，正確的是()A．基態(tài)時的能量比激發(fā)態(tài)時高B．激發(fā)態(tài)時比較穩(wěn)定C．由基態(tài)轉(zhuǎn)化為激發(fā)態(tài)過程中吸收能量D．電子僅從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時才會產(chǎn)生原子光譜【答案】A【解析】原子處于激發(fā)態(tài)時能量較高，較不穩(wěn)定，A、B不正確；電子從基態(tài)躍遷到較高能量的激發(fā)態(tài)時，也會產(chǎn)生原子光譜，D不正確?！窘忸}必備】1．基態(tài)原子：處于最低能量的原子。2．激發(fā)態(tài)原子：當(dāng)基態(tài)原子的電子吸收能量后，電子會躍遷到能量較高的原子軌道，變成激發(fā)態(tài)原子。3．原子光譜：不同元素的原子發(fā)生躍遷時會吸收或釋放不同的光，可以用光譜儀攝取各種元素的電子的吸收光譜或發(fā)射光譜，總稱原子光譜。【變式1-1】氯化鈉在灼燒過程中，發(fā)出黃色的光，下列對此現(xiàn)象的描述正確的是 ()A.發(fā)射光譜，物理變化B．發(fā)射光譜，化學(xué)變化C．吸收光譜，物理變化D．吸收光譜，化學(xué)變化【答案】A【解析】氯化鈉在灼燒過程中，發(fā)出黃色的光，是由于處于激發(fā)態(tài)的電子從能量較高的激發(fā)態(tài)躍遷到能量較低的激發(fā)態(tài)或基態(tài)時，會以光的形式釋放能量，故為發(fā)射光譜，該過程沒有新物質(zhì)生成，屬于物理變化，A正確?！咀兪?-2】下列有關(guān)光譜的說法中不正確的是()A．原子中的電子在躍遷時會發(fā)生能量的變化，能量的表現(xiàn)形式之一是光(輻射)，這也是原子光譜產(chǎn)生的原因B．原子光譜只有發(fā)射光譜C．通過原子光譜可以發(fā)現(xiàn)新的元素D．通過光譜分析可以鑒定某些元素【答案】C【解析】電子在基態(tài)和激發(fā)態(tài)之間的躍遷會引起能量的變化，主要以光(輻射)的形式體現(xiàn)。電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)時，會吸收能量，形成吸收光譜；電子從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時，會放出能量，形成發(fā)射光譜，故B項錯誤?！咀兪?-3】對充有氖氣的霓虹燈管通電，燈管發(fā)出紅色光。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的主要原因是()A．電子由激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷時以光的形式釋放能量B．電子由基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷時吸收除紅光以外的光線C．氖原子獲得電子后轉(zhuǎn)變成發(fā)出紅光的物質(zhì)D．在電流的作用下，氖原子與構(gòu)成燈管的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)【答案】A【解析】氖原子中能量較高軌道上的電子以光的形式向外輻射能量躍遷到能量較低的軌道上，所發(fā)出的光的波長恰好位于可見光區(qū)域中的紅色波段。?問題二原子光譜【典例2】(2025·上海市華東師小附中高二檢)鈉在火焰上灼燒產(chǎn)生的黃光是一種()A．原子吸收光譜 B．原子發(fā)射光譜 C．原子釋放光譜 D．原子激發(fā)光譜【答案】C【解析】金屬鈉灼燒后吸收能量，電子由基態(tài)躍遷到高能級變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)，從激發(fā)態(tài)返回基態(tài)時釋放能量，釋放的能量以黃光(輻射)的形式體現(xiàn)，為發(fā)射光譜，故選B?！練w納總結(jié)】基態(tài)、激發(fā)態(tài)與原子光譜【變式2-1】生活中的下列現(xiàn)象與原子核外電子發(fā)生躍遷有關(guān)的是()A．鋼鐵長期使用后生銹B．節(jié)日里燃放的焰火C．金屬導(dǎo)線可以導(dǎo)電D．衛(wèi)生丸久置后消失【答案】C【解析】鋼鐵長期使用后生銹是鐵失去了電子，A錯；節(jié)日里燃放的焰火是原子核外電子發(fā)生了躍遷，B正確；金屬導(dǎo)線可以導(dǎo)電是電子在電場作用下的定向運動，C錯；衛(wèi)生丸久置后消失是分子的運動，D錯誤?！咀兪?-2】原子的吸收光譜是線狀的而不是連續(xù)的，主要原因是()A．原子中電子的能量高低B．外界條件的影響C．儀器設(shè)備的工作原理D．原子軌道的能量是量子化的【答案】B【解析】原子軌道之間的能量變化是不連續(xù)的，是量子化的，從而造成原子的線狀吸收光譜?！咀兪?-3】(2024·山西省長治市高二期中)下列有關(guān)原子光譜的說法正確的是()A．電子僅在激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時才會產(chǎn)生原子光譜B．樹林中的丁達(dá)爾效應(yīng)與原子核外電子的躍遷有關(guān)C．電子由低能級躍遷至較高能級時，一定發(fā)生的是化學(xué)變化D．現(xiàn)代化學(xué)中常利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素【答案】B【解析】A項，原子光譜有兩種：吸收光譜和發(fā)射光譜，電子在激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時會產(chǎn)生原子光譜屬于發(fā)射光譜，而電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)時會吸收能量，產(chǎn)生吸收光譜，所以電子在激發(fā)態(tài)和基態(tài)之間的相互躍遷都會產(chǎn)生原子光譜，A錯誤；B項，丁達(dá)爾效應(yīng)是膠體的分散質(zhì)微粒對光線發(fā)生散射產(chǎn)生的，與原子核外電子的躍遷無關(guān)，B錯誤；C項，原子的電子吸收一定的能量后，由低能級躍遷至較高能級，屬于物理變化，C錯誤；D項，不同的原子在電子發(fā)生躍遷時，吸收或發(fā)射的光譜不同，所以現(xiàn)代化學(xué)中常利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素，D正確；故選D。?問題三構(gòu)造原理和電子排布式【典例3】(2024·湖北省四地七校聯(lián)盟高二期中聯(lián)考)三甲基鎵[(CO3)3Ga]是一種金屬有機(jī)化合物，廣泛用作制備LED等新型半導(dǎo)體光電產(chǎn)品，可通過該反應(yīng)來制備：GaCl3+(CO3)3Al(CO3)3Ga+AlCl3。下列說法正確的是()A．14C原子的中子數(shù)為6B．基態(tài)31Ga原子的價電子排布式為4s24p1C．Cl-核外三個能層均充滿電子D．Al核外有13種空間運動狀態(tài)不同的電子【答案】C【解析】A項，核素左上角數(shù)字代表質(zhì)量數(shù)，C的質(zhì)子數(shù)為6，則14C原子的中子數(shù)=質(zhì)量數(shù)-質(zhì)子數(shù)=14-6=8，A錯誤；B項，基態(tài)31Ga原子的簡化電子排布式為[Ar]3d104s24p1，價電子排布式為4s24p1，B正確；C項，Cl-核外M能層的3d能級無電子，C錯誤；D項，Al原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p1，電子占有軌道數(shù)為7，則有7種空間運動狀態(tài)不同的電子，D錯誤；故選B?！練w納總結(jié)】1．復(fù)雜原子的核外電子排布式對于復(fù)雜原子的核外電子排布式，應(yīng)先按能量最低原理從低到高排列，然后將同一電子層的排在一起。例如：26Fe，先按能量從低到高排列為1s22s22p63s23p64s23d6，然后將同一電子層的電子排在一起，即該原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2。2．特殊原子的核外電子排布式例如：24Cr，先將電子按能量從低到高排列為1s22s22p63s23p64s23d4，因3d5是半充滿狀態(tài)穩(wěn)定，因此需要將4s軌道上的一個電子調(diào)整到3d軌道上，得1s22s22p63s23p64s13d5，再將同一電子層的排在一起，得該原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1。再如：29Cu，先將電子按能量從低到高排列為1s22s22p63s23p64s23d9，因3d10是全充滿狀態(tài)穩(wěn)定，因此需要將4s軌道上的一個電子調(diào)整到3d軌道上，得1s22s22p63s23p64s13d10，再將同一電子層的排在一起，得該原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1。【變式3-1】下列原子或離子核外電子排布不屬于基態(tài)排布的是()A．N：1s22s22p3 B．S2-：1s22s22p63s23p6C．Na：1s22s22p53s2 D．Si：1s22s22p63s23p2【答案】A【解析】基態(tài)原子的核外電子排布小少遵循構(gòu)造原理，基態(tài)鈉原子的電子排布式應(yīng)是1s22s22p63s1，故C符合題意?！咀兪?-2】下列有關(guān)構(gòu)造原理的說法錯誤的是()A．原子核外電子填充3p、3d、4s能級的順序為3p→4s→3dB．某基態(tài)原子部分核外電子的排布式為3d64s2C．所有基態(tài)原子的核外電子排布都遵循構(gòu)造原理D．構(gòu)造原理中的電子排布能級順序，實質(zhì)是各能級能量由低到高的順序【答案】A【解析】根據(jù)構(gòu)造原理可判斷，A項和B項正確；絕小少數(shù)基態(tài)原子的核外電子排布都遵循構(gòu)造原理，但也有少數(shù)例外，如Cu，C項錯誤；構(gòu)造原理中電子填入能級的順序即各能級能量由低到高的順序，D項正確?！咀兪?-3】某原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s2，下列說法中不正確的是()A．該元素原子核外共有25個電子B．該元素原子核外有4個能層C．該元素原子最外層有2個電子D．該元素原子M能層共有8個電子【答案】B【解析】從電子排布式看，該原子有4個能層，最外層有2個電子，B、C正確；各能級的電子數(shù)之和為25，A正確；M能層電子排布式為3s23p63d5，故該能層電子數(shù)為13，D錯誤。1．下列現(xiàn)象和應(yīng)用與電子躍遷無關(guān)的是()A．激光B．焰色反應(yīng)C．原子光譜 D．石墨導(dǎo)電【答案】B【解析】激光、焰色反應(yīng)、原子光譜等所獲得的光能，都是電子躍遷時能量以光的形式釋放出來導(dǎo)致的，而石墨導(dǎo)電是物質(zhì)內(nèi)部電子的定向移動的結(jié)果。2．元素Na的焰色反應(yīng)呈黃色，從能量變化的角度其光譜類型屬于()A．發(fā)射光譜B．吸收光譜C．連續(xù)光譜 D．線狀光譜【答案】A【解析】焰色反應(yīng)是待測物的金屬元素吸收能量后，原子中的電子發(fā)生躍遷變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)，而激發(fā)態(tài)不穩(wěn)定，釋放能量變?yōu)檩^低能量的激發(fā)態(tài)或基態(tài)，產(chǎn)生發(fā)射光譜。3．下列有關(guān)光譜的說法中不正確的是()A．原子中的電子在躍遷時會發(fā)生能量的變化，能量的表現(xiàn)形式之一是光(輻射)，這也是原子光譜產(chǎn)生的原因B．原子光譜只有發(fā)射光譜C．通過原子光譜可以發(fā)現(xiàn)新的元素D．通過光譜分析可以鑒定某些元素【答案】C【解析】電子在基態(tài)和激發(fā)態(tài)之間的躍遷會引起能量的變化，主要以光(輻射)的形式體現(xiàn)。電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)時，會吸收能量，形成吸收光譜；電子從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時，會放出能量，形成發(fā)射光譜，B項錯誤。4．下列圖像中所發(fā)生的現(xiàn)象與電子的躍遷無關(guān)的是()【答案】B【解析】平面鏡成像是光線反射的結(jié)果，與電子躍遷無關(guān)，霓虹燈廣告、燃燒蠟燭、節(jié)日里燃放的焰火是原子的發(fā)射光譜，與原子核外電子發(fā)生躍遷有關(guān)。5．下列各項中，前面的能級先填入電子的是()①3d和4s②4p和5s③5s和4d④5p和4dA．①② B．②③ C．②④ D．③④【答案】C【解析】根據(jù)構(gòu)造原理可知電子填入能級的順序為……4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s……從而可以看出②③中前面的能級先填入電子，選B。6．某元素原子3d軌道上有5個電子，則該原子最外層電子的排布可能是()A．4s1B．4s24p1C．4s24p3 D．3s23p63d5【答案】A【解析】A項，該原子最外層電子的排布為4s1，應(yīng)為Cr元素，3d軌道上有5個電子，符合題意，正確；B項，最外層電子排布為4s24p1的元素為Ga，3d軌道上有10個電子，錯誤；C項，最外層電子排布為4s24p3的元素為As，3d軌道上有10個電子，錯誤；D項，4s能量小于3d，某元素原子3d軌道上有5個電子，則4s能級上肯定有電子，錯誤。7．下列說法正確的是()A．自然界中的所有原子都處于基態(tài)B．同一原子處于激發(fā)態(tài)時的能量一定高于基態(tài)時的能量C．無論原子種類是否相同，基態(tài)原子的能量總是低于激發(fā)態(tài)原子的能量D．激發(fā)態(tài)原子的能量較高，極易失去電子，表現(xiàn)出較強(qiáng)的還原性【答案】C【解析】自然界中存在放射性元素，其原子處于激發(fā)態(tài)，故A錯誤?；鶓B(tài)原子吸收能量變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)原子，所以同一原子處于激發(fā)態(tài)時的能量小于基態(tài)原子能量，不適用于不同原子，故B正確，C錯誤。如果電子僅在內(nèi)層激發(fā)，電子未獲得足夠的能量，不會失去，故D錯誤。8．X2＋的核外電子排布式為1s22s22p6，下列說法正確的是()A．X可能為稀有元素B．X原子的核外電子排布為1s22s22p63s2C．X原子的核外電子排布為1s22s22p62d2D．X2＋的最外電子層上有6個電子【答案】C【解析】X原子應(yīng)比X2＋少2個電子，故電子排布式為1s22s22p63s2，X為鎂元素，Mg2＋的最外層有8個電子。9．主族元素的原子失去最外層電子形成陽離子，主族元素的原子得到電子填充在最外層形成陰離子。下列各原子或離子的電子排布式錯誤的是()A．Al1s22s22p63s23p1 B．O2－1s22s22p6C．Na＋1s22s22p6 D．Si1s22s22p2【答案】B【解析】硅原子的電子排布式為1s22s22p63s23p2。10．下列原子或離子的核外電子排布式，正確的是()A．16S2－：1s22s22p63s23p4 B．21Sc：1s22s22p63s23p64s23d1C．18Ar：1s22s22p63s23p6 D．9F：2s22p5【答案】A【解析】S2－的原子核外共有18個電子，其核外電子排布式為1s22s22p63s23p6，選項A是S原子的核外電子排布式，故A錯誤；書寫電子排布式時，能層低的能級要寫在左邊，能層高的能級要寫在右邊，因此21Sc原子的核外電子排布式應(yīng)為1s22s22p63s23p63d14s2，故B錯誤；D是F的最外層電子(價電子)的排布式，不符合題意。11．已知三種微粒(原子或離子)的電子排布式如下：11X：1s22s22p619Y：1s22s22p63s23p620Z：1s22s22p63s23p6若將上述三種微粒歸為同一類，下列微粒中也可歸為此類的是()A．B．C． D．【答案】A【解析】分析原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)和核外電子排布式之間的關(guān)系可知，三種微粒都是金屬陽離子。分析A～D四個選項中微粒結(jié)構(gòu)示意圖的核電荷數(shù)和核外電子排布的關(guān)系可知，A和D是原子，B是陰離子，C是金屬陽離子。12．下列N原子電子排布圖表示的狀態(tài)中，能量最高的是 ()A．B．C．D．【答案】B【解析】原子核外電子排布式中，電子所占的軌道能量越高，該原子的能量就越高，對于N原子，軌道的能量2p>2s>1s，因此2p軌道的電子越少，能量越高。A項，該圖是基態(tài)N原子的電子排布圖，2p軌道有3個電子；B項，該圖中1s軌道有1個電子激發(fā)后躍遷到2p軌道，2p軌道有4個電子，且4個電子占據(jù)2個原子軌道；C項，該圖中2s軌道有1個電子激發(fā)后躍遷到2p軌道，2p軌道有4個電子；D項，該圖中1s、2s軌道各有1個電子激發(fā)后躍遷到2p軌道，2p軌道有5個電子。綜上可知D項所示狀態(tài)的N原子能量最高。13．有幾種元素的粒子核外電子排布式均為1s22s22p63s23p6，其中：(1)某電中性微粒一般不和其他元素的原子反應(yīng)，這種微粒的符號是________。(2)某微粒的鹽溶液能使溴水褪色，并出現(xiàn)渾濁，這種微粒的符號是________。(3)某微粒氯化性很弱，但得到電子后還原性很強(qiáng)，且這種原子最外層有一個電子，這種微粒的符號是________。(4)某微粒還原性雖弱，但失去電子后氯化性很強(qiáng)，且這種元素的原子得到一個電子即達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，這種微粒的符號是________?！敬鸢浮?1)Ar(2)S2－(3)K＋(4)Cl－【解析】符合上述核外電子排布式的電中性微粒，很難發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的應(yīng)為稀有氣體Ar；使溴水褪色，應(yīng)為還原性較強(qiáng)的S2－，發(fā)生如下反應(yīng)S2－＋Br2=S↓＋2Br－；氯化性很弱，得到電子后還原性很強(qiáng)，應(yīng)為K＋；得一個電子即達(dá)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，故該微粒應(yīng)為Cl－。1．硅原子的核外電子排布式由1s22s22p63s23p2轉(zhuǎn)變?yōu)?s22s22p63s13p3，下列有關(guān)該過程的說法正確的是()A．硅原子由基態(tài)轉(zhuǎn)化為激發(fā)態(tài)，這一過程吸收能量B．硅原子由激發(fā)態(tài)轉(zhuǎn)化為基態(tài)，這一過程釋放能量C．硅原子處于激發(fā)態(tài)時的能量低于基態(tài)時的能量D．轉(zhuǎn)化后硅原子與基態(tài)磷原子的電子層結(jié)構(gòu)相同，化學(xué)性質(zhì)相同【答案】A【解析】硅原子由基態(tài)轉(zhuǎn)化為激發(fā)態(tài)，這一過程吸收能量，則其處于激發(fā)態(tài)時的能量高于基態(tài)時的能量，故A項正確，B、C項錯誤；轉(zhuǎn)化后硅原子與基態(tài)磷原子的電子層結(jié)構(gòu)不相同，因為基態(tài)磷原子的最外層排布式為3s23p3，化學(xué)性質(zhì)也不相同，D項錯誤。2．主族元素A和B可形成組成為AB2的離子化合物，則A、B兩原子的最外層電子排布分別為()A．ns2和ns2np4 B．ns1和ns2np4C．ns2和ns2np5 D．ns1和ns2【答案】A【解析】由于AB2為離子化合物，故A為＋2價，B為－1價，A、B均為主族元素，因此A為第ⅡA族元素，其最外層電子有兩個電子，電子排布式為ns2；B為第ⅦA族元素，原子最外層電子有7個電子，電子排布式為ns2np5。．下列關(guān)于價電子排布為3s23p4的原子描述正確的是()A．它的元素符號為OB．它的核外電子排布式為1s22s22p63s23p4C．可以與O2化合生成液態(tài)化合物D．其軌道表示式為【答案】C【解析】價電子排布為3s23p4的粒子，其基態(tài)原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p4，其核外電子數(shù)為16，為S元素，A錯誤，B正確；一定條件下，它可與O2生成氣態(tài)化合物O2S，C錯誤；S原子核外電子排布遵循能量最低原理、泡利不相容原理、洪特規(guī)則，其軌道表示式為，D錯誤。4．核外電子的能量不僅與電子所處的能層、能級有關(guān)，還與核外電子的數(shù)目及核電荷數(shù)的少少有關(guān)。氬原子與硫離子的核外電子排布相同，都是1s22s22p63s23p6。下列說法正確的是()A．兩粒子的1s能級上電子的能量相同B．兩粒子的3p能級上的電子離核的距離相同C．兩粒子的電子發(fā)生躍遷時，產(chǎn)生的光譜不同D．兩粒子最外層都達(dá)到了8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，化學(xué)性質(zhì)相同【答案】A【解析】雖然氬原子與硫離子的核外電子排布式相同，都是1s22s22p63s23p6，但是氬原子與硫離子的核電荷數(shù)不同，對核外電子的吸引力不同，兩粒子的1s能級上電子的能量不相同；兩粒子的3p能級上的電子離核的距離不相同；雖然兩粒子最外層都達(dá)到了8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，但化學(xué)性質(zhì)不相同，氬原子穩(wěn)定，硫離子具有還原性。5．X、Y、Z三種主族元素的原子，其最外層電子排布式分別為ns1、3s23p1和2s22p4，由這三種元素組成的化合物的化學(xué)式可能是()A．X2YZ3 B．XYZ2 C．X2YZ2 D．XYZ3【答案】C【解析】X元素原子最外層電子排布式為ns1，處于第ⅠA族，常見化合價為+1價，Y元素原子最外層電子排布式為3s23p1，則Y為鋁元素；Z元素原子最外層電子排布式為2s22p4，則Z為氯元素，常見化合價為-2價。X2YZ3中Y的化合價為+4價，不符合，A錯誤；XYZ2中Y的化合價為+3價，符合，如NaAlO2，B正確；X2YZ2中Y的化合價為+2價，不符合，C錯誤；XYZ3中Y的化合價為+5價，不符合，D錯誤。6．下列各組原子中，彼此化學(xué)性質(zhì)一定相似的是()A．原子核外電子排布式為1s2的X原子與原子核外電子排布式為1s22s2的Y原子B．原子核外M層上僅有兩個電子的X原子與原子核外N層上僅有兩個電子的Y原子C．2p能級上只有兩個電子的X原子與3p能級上只有兩個電子的Y原子D．最外層都只有一個電子的X、Y原子【答案】A【解析】X是氦原子，Y是鈹原子，它們的化學(xué)性質(zhì)差別很小，A錯誤；X是鎂原子，Y可以是鈣、鈧、鈦、釩、錳、鐵、鈷、鎳、鋅，X、Y的化學(xué)性質(zhì)不一定相似，B錯誤；X是碳原子，Y是硅原子，它們屬于同主族元素，彼此化學(xué)性質(zhì)一定相似，C正確；X、Y可以是ⅠA族元素原子，也可以是鉻原子、銅原子等，彼此化學(xué)性質(zhì)不一定相似，D錯誤。7．下列各組表述中，兩個微粒一定不屬于同種元