1.1.2電子云與原子軌道　泡利原理洪特規(guī)則能量最低原理講義高二化學(xué)人教版選擇性必修2

1.1.2電子云與原子軌道泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理【核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)】1．通過原子軌道和電子云模型的學(xué)習(xí)，全面了解核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述方法2．能從原子微觀層面理解原子的組成、結(jié)構(gòu)等。能根據(jù)核外電子的三條規(guī)則熟知核外電子排布的表示方法【主干知識(shí)梳理】一、電子云與原子軌道1．原子核外電子的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)核外電子的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)①電子的質(zhì)量很小(9.1095×10－31kg)，帶負(fù)電荷②相對(duì)于原子和電子的體積而言，電子運(yùn)動(dòng)的空間很大③電子運(yùn)動(dòng)的速度很快，接近光速(3.0×108m·s－1)=4\*GB3④不能同時(shí)準(zhǔn)確地測(cè)定它的位置和速度2．電子出現(xiàn)的概率密度量子力學(xué)指出，一定空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子在核外空間各處都可能出現(xiàn)，但出現(xiàn)的概率不同，可用概率密度(ρ)表示，即ρ＝eq\f(P,V)(P表示電子在某處出現(xiàn)的概率，V表示該處的體積)，如：氫原子的1s電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度分布圖3．電子云(1)概念：由于核外電子的概率密度分布看起來像一片云霧，因而被形象地稱為電子云。換句話說，電子云是處于一定空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子在原子核外空間的概率密度分布的形象化描述(2)意義：用單位體積內(nèi)小黑點(diǎn)的疏密程度表示電子在原子核外出現(xiàn)概率大小，小黑點(diǎn)越密，表示概率密度越大(3)電子云輪廓圖=1\*GB3①含義：為了表示電子云輪廓的形狀，對(duì)核外電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有一個(gè)形象化的簡(jiǎn)便描述。把電子在原子核外空間出現(xiàn)概率P＝90%的空間圈出來，即電子云輪廓圖=2\*GB3②電子云輪廓圖的形狀：s能級(jí)的電子云輪廓圖是球形，p能級(jí)的電子云輪廓圖是啞鈴形【微點(diǎn)撥】=1\*GB3①電子云圖中的黑點(diǎn)不代表一個(gè)電子，每個(gè)黑點(diǎn)表示電子在該處出現(xiàn)過一次=2\*GB3②黑點(diǎn)的疏密程度表示了電子在原子核外出現(xiàn)的概率大小。點(diǎn)稀疏的地方，表示電子在那里出現(xiàn)的概率??；點(diǎn)密集的地方，表示電子在那里出現(xiàn)的概率大=3\*GB3③離核越近，電子出現(xiàn)的概率越大，黑點(diǎn)越密集，如：2s電子云比1s電子云更擴(kuò)散4．原子軌道(1)概念：量子力學(xué)把電子在原子核外的一個(gè)空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)稱為一個(gè)原子軌道(2)形狀①s電子的原子軌道呈球形，能層序數(shù)越大，原子軌道的半徑越大②p電子的原子軌道呈啞鈴形，能層序數(shù)越大，原子軌道的半徑越大(3)各能級(jí)所含有原子軌道數(shù)目能級(jí)符號(hào)nsnpndnf軌道數(shù)目1357【微點(diǎn)撥】①不同能層的同種能級(jí)的原子軌道形狀相同，只是半徑不同。能層序數(shù)n越大，原子軌道的半徑越大，如：同一原子的s電子的電子云輪廓圖②s能級(jí)只有1個(gè)原子軌道。p能級(jí)有3個(gè)原子軌道，它們互相垂直，分別以px、py、pz表示。在同一能層中px、py、pz的能量相同=3\*GB3③原子軌道數(shù)與能層序數(shù)(n)的關(guān)系：原子軌道數(shù)目＝n2【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1】1．下列關(guān)于電子云的敘述不正確的是()A．電子云是用小點(diǎn)的疏密程度來表示電子在核外空間出現(xiàn)概率大小的圖形B．電子云實(shí)際上是電子運(yùn)動(dòng)形成的類似云一樣的圖形C．電子云圖說明離核越近，電子出現(xiàn)概率越大；離核越遠(yuǎn)，電子出現(xiàn)概率越小D．能級(jí)類別不同，電子云的形狀也不同2．下圖中甲、乙分別是1s電子的概率密度分布圖和電子云輪廓圖。下列說法正確的是()A．圖甲中每個(gè)小點(diǎn)表示1個(gè)電子B．圖乙表明1s電子云輪廓圖呈球形，有無數(shù)條對(duì)稱軸C．圖乙表示1s電子只能在球體內(nèi)出現(xiàn)D．不同能層的s電子云輪廓圖的半徑相等3．符號(hào)3px所代表的含義是()A．px軌道上有3個(gè)電子B．第三能層px軌道有3個(gè)伸展方向C．px電子云有3個(gè)伸展方向D．第三能層沿x軸方向伸展的p軌道4．下列說法中正確的是()A．s電子云是在空間各個(gè)方向上伸展程度相同的對(duì)稱形狀B．p電子云的形狀是對(duì)頂雙球C．L能層有d軌道D．2d能級(jí)包含5個(gè)原子軌道，最多容納10個(gè)電子5．在1s、2px、2py、2pz軌道中，具有球形對(duì)稱性的是()A．1sB．2pxC．2pyD．2pz二、原子核外電子的排布規(guī)則1．電子自旋與泡利原理(1)電子自旋：自旋是微觀粒子普遍存在的一種如同電荷、質(zhì)量一樣的內(nèi)在屬性，電子自旋在空間有順時(shí)針和逆時(shí)針兩種取向，簡(jiǎn)稱自旋相反，常用上下箭頭(↑和↓)表示自旋相反的電子(2)泡利原理：在一個(gè)原子軌道里，最多只能容納2個(gè)電子，它們的自旋相反，這個(gè)原理稱為泡利原理，如：2s軌道上的電子排布為，不能表示為(3)因?yàn)槊總€(gè)原子軌道最多只能容納2個(gè)電子且自旋方向相反，所以從能層、能級(jí)、原子軌道、自旋方向四個(gè)方面來說明電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是不可能有兩個(gè)完全相同的電子的，任何一個(gè)原子里絕不會(huì)出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全相同的電子，如：氟原子的電子排布可表示為1s22s22peq\o\al(2,x)2peq\o\al(2,y)2peq\o\al(1,z)，由于各原子軌道中的電子自旋方向相反，所以9個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)互不相同2．洪特規(guī)則(1)內(nèi)容：基態(tài)原子中，填入簡(jiǎn)并軌道(能量相同的原子軌道)的電子總是先單獨(dú)分占，且自旋平行，稱為洪特規(guī)則，如：2p3的電子排布為，不能表示為或(2)洪特規(guī)則特例在簡(jiǎn)并軌道(同一能級(jí))上的電子排布處于全充滿、半充滿和全空狀態(tài)時(shí)，具有較低的能量和較大的穩(wěn)定性相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(全充滿：p6、d10、f14,全空：p0、d0、f0,半充滿：p3、d5、f7))如：24Cr的電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1，為半充滿狀態(tài)，易錯(cuò)寫為1s22s22p63s23p63d44s2【微點(diǎn)撥】洪特規(guī)則不僅適用于基態(tài)原子，也適用于基態(tài)離子3．能量最低原理(1)內(nèi)容：在構(gòu)建基態(tài)原子時(shí)，電子將盡可能地占據(jù)能量最低的原子軌道，使整個(gè)原子的能量最低，這就是能量最低原理(2)影響原子能量的因素：整個(gè)原子的能量由核電荷數(shù)、電子數(shù)和電子狀態(tài)三個(gè)因素共同決定【微點(diǎn)撥】①原子核外的電子應(yīng)優(yōu)先排布在能量最低的能級(jí)里，然后由里到外，依次排布在能量逐漸升高的能級(jí)里。能級(jí)的能量高低順序如構(gòu)造原理所示②對(duì)于1～36號(hào)元素來說，應(yīng)重點(diǎn)掌握和記憶“1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p”這一順序4．電子排布的軌道表示式(電子排布圖)(1)概念：將每一個(gè)原子軌道用一個(gè)方框表示，在方框內(nèi)標(biāo)明基態(tài)原子核外電子分布的式子(2)表示方法：在軌道表示式中，用方框(或圓圈)表示原子軌道，能量相同的原子軌道(簡(jiǎn)并軌道)的方框相連，箭頭表示一種自旋狀態(tài)的電子，“↑↓”稱電子對(duì)，“↑”或“↓”稱單電子(或稱未成對(duì)電子)軌道表示式中各符號(hào)、數(shù)字的意義(3)實(shí)例①O原子的電子排布圖：②Na原子的電子排布圖：【微點(diǎn)撥】①在電子排布圖中也可以用圓圈表示一個(gè)原子軌道，如：Na：②通常應(yīng)在方框下方或上方標(biāo)記能級(jí)符號(hào)，有時(shí)畫出的能級(jí)上下錯(cuò)落，以表達(dá)能量高低不同(4)書寫軌道表示式的要素①一個(gè)方框(eq\x())表示一個(gè)原子軌道，一個(gè)“箭頭”表示一個(gè)電子，不同能級(jí)中的“eq\x()”要相互分開，同一能級(jí)中的“eq\x()”要相互連接，如：s軌道為eq\x()，p軌道為eq\a\vs4\al()，d軌道為eq\a\vs4\al()②當(dāng)一個(gè)方框(eq\x())中有2個(gè)電子時(shí)，它們的自旋相反；當(dāng)同一能級(jí)中的不同原子軌道有多個(gè)單電子時(shí)，電子要分占不同的原子軌道且自旋平行=3\*GB3③軌道表示式的書寫順序與電子排布式的書寫順序一致即按能層順序書寫=4\*GB3④軌道表示式中能級(jí)符號(hào)右上方不能標(biāo)記電子數(shù)5．幾個(gè)相關(guān)概念(1)簡(jiǎn)并軌道：能量相同的原子軌道(2)電子對(duì)：同一原子軌道中，自旋相反的一對(duì)電子。用“↑↓”表示(3)單電子：一個(gè)原子軌道中若只有一個(gè)電子，則該電子稱為單電子，用“↑”或“↓”表示，又稱未成對(duì)電子(4)自旋平行：箭頭同向的單電子稱為自旋平行(5)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：原子中一個(gè)電子是一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，有幾個(gè)電子，則有幾種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)【微點(diǎn)撥】硫原子的電子排布式為：1s22s22p63s23p4①運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等于電子數(shù)S原子核外有16個(gè)電子，則有16種不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子②空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等于軌道數(shù)S原子的電子排布式為1s22s22p63s23p4，其軌道數(shù)為1＋1＋3＋1＋3＝9，則有9種不同的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)=3\*GB3③伸展方向看軌道類型S原子的s軌道為球形，只有1種伸展方向，p軌道有3種伸展方向，則共有4種不同的伸展方向=4\*GB3④不同能量的電子看能級(jí)數(shù)S原子的電子排布式為1s22s22p63s23p4，有5種不同能量的電子=5\*GB3⑤運(yùn)動(dòng)范圍看電子層S原子的核外有3個(gè)電子層，有3種不同的運(yùn)動(dòng)范圍【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2】1．“各能級(jí)最多容納的電子數(shù)是該能級(jí)原子軌道數(shù)的兩倍”，支撐這一結(jié)論的理論是()A．構(gòu)造原理B．泡利原理C．洪特規(guī)則 D．能量最低原理2．下列電子排布式違反了泡利原理的是()A．銅原子的電子排布式：1s22s22p63s23p63d94s2B．碳原子的電子排布式：1s22s22p2C．鈧原子的電子排布式：1s22s22p63s23p64s2D．硅原子的電子排布式：1s22s22p63s33p13．24Cr原子處于基態(tài)時(shí)，價(jià)電子排布可用軌道表示式表示成，而不是。下列說法中正確的是()A．這兩種排布方式都符合能量最低原理B．這兩種排布方式都符合泡利原理C．這兩種排布方式都符合洪特規(guī)則D．這個(gè)實(shí)例說明洪特規(guī)則有時(shí)候和能量最低原理是矛盾的4．下列原子的軌道表示式中，符合洪特規(guī)則的是()A．B．C．D．5．下列有關(guān)碳原子的軌道表示式中，能量最低的是()A．B．C．D．6．下列電子排布圖正確的是()A．基態(tài)鎂原子的核外電子排布圖：B．基態(tài)氧原子L層電子排布圖：C．基態(tài)硫原子的電子排布圖：D．基態(tài)銅原子的價(jià)層電子排布圖：7．在核電荷數(shù)為26的元素Fe的原子核外3d、4s軌道內(nèi)，下列軌道表示式正確的是()A．B．C．D．8．按要求填空(1)基態(tài)Ti3＋中未成對(duì)電子數(shù)有________個(gè)；與Ti同族相鄰的元素Zr的基態(tài)原子價(jià)層電子排布式為________。與鈦同周期元素的基態(tài)原子中，未成對(duì)電子數(shù)與鈦相同的元素有________種(2)血紅蛋白中的鐵處于基態(tài)時(shí)，其最高能級(jí)中的單電子數(shù)為________(3)Cr與Ni的基態(tài)原子核外未成對(duì)電子數(shù)之比為________(4)第四周期中未成對(duì)電子數(shù)最多的基態(tài)原子的價(jià)層電子軌道表示式為________(5)2020年12月17日，“嫦娥五號(hào)”首次成功實(shí)現(xiàn)地外天體采樣返回，標(biāo)志著我國航天向前邁出了一大步。其制作材料中包含了Al、Cr、Cu、C、N、O、Si等多種元素。上述元素中基態(tài)原子未成對(duì)電子數(shù)與Al相同的有________(6)氨硼烷(NH3BH3)的制備是當(dāng)今科學(xué)研究的重要課題，可用反應(yīng)B(OCH3)3＋NH4Cl＋LiAlH4=NH3BH3＋Al(OCH3)3＋LiCl＋H2↑進(jìn)行制備。反應(yīng)中涉及元素的基態(tài)原子中含1個(gè)未成對(duì)電子的有________種(7)基態(tài)Fe2＋與Fe3＋離子中未成對(duì)的電子數(shù)之比為________(8)元素Mn和O中，基態(tài)原子核外未成對(duì)電子數(shù)較多的是________(9)基態(tài)Ge原子有________個(gè)未成對(duì)電子；(10)基態(tài)Ni原子的3d能級(jí)上的未成對(duì)電子數(shù)為________(11)Cu的價(jià)層軌道表示式為________________，基態(tài)Cu原子有________個(gè)未成對(duì)電子9．按要求填空(1)基態(tài)F原子核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有______種(2)基態(tài)鈦原子的價(jià)層電子排布式為________，其原子核外電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有________種，共有________種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的電子(3)基態(tài)Si原子價(jià)層電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有________種，若其電子排布式表示為[Ne]3s23peq\o\al(2,x)違背了________(4)基態(tài)Cu原子核外電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有________種【課時(shí)跟蹤檢測(cè)】1．下列關(guān)于原子結(jié)構(gòu)、原子軌道的說法正確的是()A．N能層中有4s、4p、4d、4f四個(gè)能級(jí)，共16個(gè)軌道，可容納32種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子B．在K能層中，有自旋相反的兩條軌道C．s電子繞核運(yùn)動(dòng)，其軌道為球面，而p電子在啞鈴形曲面上運(yùn)動(dòng)D．電子云通常是用小黑點(diǎn)來表示電子的多少2．下列敘述正確的是()A．可能存在基態(tài)核外電子排布為1s22s22p63s23p64s24p1的原子B．在氫原子的電子云圖中，小黑點(diǎn)的疏密程度表示電子在該區(qū)域出現(xiàn)的概率密度C．當(dāng)電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí)，總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道，而且自旋方向相反D．1個(gè)原子軌道里最多只能容納2個(gè)電子，而且自旋方向相同3．圖1和圖2分別是1s電子的概率密度分布圖和原子軌道圖。下列有關(guān)說法正確的是()A．圖1中的每個(gè)小黑點(diǎn)表示1個(gè)電子B．圖2表示1s電子只能在球體內(nèi)出現(xiàn)C．圖2表明1s軌道呈球形，有無數(shù)對(duì)稱軸D．圖1中的小黑點(diǎn)表示電子在核外所處的位置4．如圖是s能級(jí)和p能級(jí)的原子軌道圖，下列說法正確的是()A．s能級(jí)和p能級(jí)的原子軌道形狀相同B．每個(gè)p能級(jí)都有6個(gè)原子軌道C．s能級(jí)的原子軌道半徑與能層序數(shù)有關(guān)D．鈉原子的電子在11個(gè)原子軌道上高速運(yùn)動(dòng)5．下列說法正確的是()A．不同的原子軌道形狀一定不相同B．p軌道呈啞鈴形，因此p軌道上的電子運(yùn)動(dòng)軌跡呈啞鈴形C．2p能級(jí)有3個(gè)p軌道D．氫原子的電子運(yùn)動(dòng)軌跡呈球形6．下列說法中正確的是()A．1s22s12p1表示的是激發(fā)態(tài)原子的核外電子排布B．3p2表示3p能級(jí)有兩個(gè)原子軌道C．同一原子中，1s、2s、3s電子的能量逐漸減小D．同一原子中，2p、3p、4p能級(jí)中的軌道數(shù)依次增多7．下列說法正確的是()A．因?yàn)閜軌道是“8”字形的，所以p電子是“8”字形B．能層數(shù)為3時(shí)，有3s、3p、3d、3f四個(gè)軌道C．氫原子中只有一個(gè)電子，故氫原子只有一個(gè)軌道D．原子軌道與電子云都是用來形象描述電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的8．下列軌道表示式所表示的元素原子中，其能量處于最低狀態(tài)的是()A．B．C．D．9．某同學(xué)在學(xué)習(xí)核外電子排布的知識(shí)時(shí)，把基態(tài)15P的電子排布式寫成了1s22s22p63s23peq\o\al(2,x)3peq\o\al(1,y)，他違背了()A．能量守恒定律B．泡利原理C．能量最低原理D．洪特規(guī)則10．在能量相同的d軌道中電子排布成，而不排布成，最直接的依據(jù)是()A．能量最低的原理B．泡利不相容原理C．原子軌道能級(jí)圖D．洪特規(guī)則11．已知鉻的核電荷數(shù)為24，以下是一些同學(xué)繪制的基態(tài)鉻原子核外電子的軌道表示式，其中最能準(zhǔn)確表示基態(tài)鉻原子核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的是()12．下列各項(xiàng)敘述錯(cuò)誤的是()A．若硫原子的軌道表示式為，違反了泡利不相容原理B．若第25號(hào)Mn元素的基態(tài)原子電子排布式為1s22s22p63s23p63d7，則違反了構(gòu)造原理C．氮原子的軌道表示式為，符合洪特規(guī)則和泡利不相容原理D．泡利不相容原理、洪特規(guī)則、構(gòu)造原理都是核外電子排布滿足能量最低的條件13．下列對(duì)電子排布式或軌道表示式書寫的評(píng)價(jià)正確的是()選項(xiàng)電子排布式或軌道表示式評(píng)價(jià)AN原子的軌道表示式：錯(cuò)誤；違反洪特規(guī)則BO原子的軌道表示式：錯(cuò)誤；違反泡利不相容原理CK原子的電子排布式：1s22s22p63s23p63d1錯(cuò)誤；違反能量最低原理DBr－的電子排布式：[Ar]3d104s24p6錯(cuò)誤；違反能量最低原理14．下列排布不符合泡利原理的是()A．2p軌道：B．2p軌道：C．3d軌道：D．3d軌道：15．下列說法錯(cuò)誤的是()A．電子排布式1s22s22p63s3違反了泡利原理B．基態(tài)原子電子排布式1s22s22p63s23p63d5違反了能量最低原理C．根據(jù)構(gòu)造原理可知原子核外電子填充順序?yàn)椤?p、4d、4f、5s、5p……D．8O的電子排布式為1s22s22peq\o\al(2,x)2peq\o\al(2,y)，違反了洪特規(guī)則16．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L能層的未成對(duì)電子數(shù)與M能層的未成對(duì)電子數(shù)相等的原子B．原子核外M層上僅有兩個(gè)電子的X原子與原子核外N層上僅有兩個(gè)電子的Y原子C．2p能級(jí)只有1個(gè)空軌道的X原子和3p能級(jí)只有1個(gè)空軌道的Y原子D．最外層都只有一個(gè)電子的X、Y原子17．具有如下電子層結(jié)構(gòu)的原子，其相應(yīng)元素一定屬于同一主族的是()A．3p軌道上有2個(gè)未成對(duì)電子的原子和4p軌道上有2個(gè)未成對(duì)電子的原子B．3p軌道上只有1個(gè)空軌道的原子和4p軌道上只有1個(gè)空軌道的原子C．最外層電子排布式為1s2的原子和最外層電子排布式為2s22p6的原子D．最外層電子排布式為1s2的原子和最外層電子排布式為2s2的原子18．下列說法錯(cuò)誤的是()A．ns電子的能量可能低于(n－1)p電子的能量B．6C的電子排布式為1s22s22peq\o\al(2,x)，違反了洪特規(guī)則C．電子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3違反了能量最低原理D．電子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10違反了泡利原理19．某原子的最外層電子排布式為3s23p2，下列對(duì)其核外電子運(yùn)動(dòng)的說法錯(cuò)誤的是()A．有4種不同的伸展方向B．有5種不同能量的電子C．有5種不同的運(yùn)動(dòng)范圍D．有14種不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子20．第四周期元素中基態(tài)原子核外有3個(gè)未成對(duì)電子的共有()A．2種B．3種C．4種D．5種21．下列基態(tài)原子或離子的電子排布式或軌道表示式正確的是________(填序號(hào)，下同)，違反能量最低原理的是________，違反洪特規(guī)則的是________，違反泡利原理的是________①Ca2＋：1s22s22p63s23p6②F－：1s22s23p6③P：④Cr：1s22s22p63s23p63d44s2⑤Fe：1s22s22p63s23p63d64s2⑥Mg2＋：1s22s22p6⑦O：22．根據(jù)原子核外電子的排布情況，回答下列問題：(1)A元素基態(tài)原子的最外層有3個(gè)未成對(duì)電子，次外層有2個(gè)電子，其元素符號(hào)為________；其價(jià)層電子軌道表示式為________________(2)B元素的正三價(jià)離子的3d能級(jí)為半充滿，B的元素符號(hào)為____，其基態(tài)原子的電子排布式為_____________(3)C元素基態(tài)原子的M層全充滿，N層沒有成對(duì)電子且只有一個(gè)未成對(duì)電子，C的元素符號(hào)為________，其基態(tài)原子的電子排布式為________________(4)D元素的原子最外層電子排布式為nsnnpn＋2,則n＝________；原子中能量最高的是________電子，價(jià)層電子軌道表示式為____________23．A、B、C、D、E代表5種元素。請(qǐng)?zhí)羁眨?1)A元素基態(tài)原子的最外層有3個(gè)未成對(duì)電子，次外層有2個(gè)電子，該原子的軌道表示式為________。(2)B元素的負(fù)一價(jià)離子與C元素的正一價(jià)離子的電子排布式都與氬原子相同，B元素的符號(hào)為________，C的離子結(jié)構(gòu)示意圖為________(3)D元素的正三價(jià)離子的3d能級(jí)為半充滿，D的元素符號(hào)為________，其基態(tài)原子的電子排布式為________(4)E元素基態(tài)原子的M層全充滿，N層沒有成對(duì)電子，只有一個(gè)未成對(duì)電子，E的元素符號(hào)為________，其價(jià)電子軌道表示式為________24．有A、B、C、D四種短周期主族元素，它們的原子序數(shù)依次增大，其中A元素原子核外僅有一個(gè)非空原子軌道，也是宇宙中最豐富的元素；B元素原子核外p電子數(shù)比s電子數(shù)少1；C為金屬元素且原子核外p電子數(shù)和s電子數(shù)相等；D元素的原子核外所有p軌道為全充滿或半充滿狀態(tài)(1)寫出四種元素的元素符號(hào)：A________，B________，C________，D________(2)寫出C、D兩種元素基態(tài)原子的軌道表示式：C：__________________________________________，D：__________________________________________(3)B元素的單質(zhì)的電子式為________，其簡(jiǎn)單氫化物的電子式為________【電子云與原子軌道泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理】答案【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1】1．B。解析：人們常用小點(diǎn)的疏密程度來表示電子在原子核外空間出現(xiàn)概率的大小，A項(xiàng)正確；電子云是處于一定空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子在原子核外空間的概率密度分布的形象化描述，而不是電子的實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡，B項(xiàng)錯(cuò)誤；從電子云圖中可以看出，離核越近，電子出現(xiàn)概率越大；離核越遠(yuǎn)，電子出現(xiàn)概率越小，C項(xiàng)正確；能級(jí)類別不同，電子云的伸展方向不同，即電子云的形狀不同，D項(xiàng)正確。2．B。解析：電子云中小點(diǎn)的疏密程度描述的是電子在原子核外空間出現(xiàn)的概率大小，而非每個(gè)小點(diǎn)表示1個(gè)電子，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由圖乙可知，1s電子云輪廓圖呈球形，有無數(shù)條對(duì)稱軸，B項(xiàng)正確；1s電子云輪廓圖為球形，球體代表1s電子在原子核外空間出現(xiàn)概率P＝90%的區(qū)域，該區(qū)域外的其他區(qū)域，電子出現(xiàn)的概率較小，C項(xiàng)錯(cuò)誤；能級(jí)類別相同，能層越高，電子能量越高，電子云輪廓圖的半徑越大，D項(xiàng)錯(cuò)誤。3．D。解析：p能級(jí)有3個(gè)軌道，沿x、y、z三個(gè)不同的方向延伸，3px所代表的含義是第三能層沿x軸方向伸展的p軌道，最多只容納2個(gè)電子。4．A。解析：s電子云是球形對(duì)稱的，因此s電子云是在空間各個(gè)方向上伸展程度相同的對(duì)稱形狀，A正確；p電子云是啞鈴形，B錯(cuò)誤；L電子層只有2s、2p兩個(gè)能級(jí)，無d軌道，C錯(cuò)誤；從第三電子層開始出現(xiàn)d能級(jí)，即沒有2d能級(jí)，D錯(cuò)誤。5．A。解析：s軌道的形狀是球形，呈球形對(duì)稱。p軌道的形狀是啞鈴形。【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2】1．B。解析：根據(jù)泡利原理，每個(gè)原子軌道中最多能容納2個(gè)自旋狀態(tài)相反的電子，所以每個(gè)能級(jí)最多能容納的電子數(shù)是該能級(jí)原子軌道數(shù)的2倍，選項(xiàng)B符合題意。2．D。解析：A.銅是29號(hào)元素，銅原子的電子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1，不符合能量最低原理，A項(xiàng)不選；B.碳是6號(hào)元素，碳原子的核外電子排布式為1s22s22p2，符合能量最低原理、泡利原理和洪特規(guī)則，B項(xiàng)不選；C.鈧是21號(hào)元素，鈧原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d14s2，1s22s22p63s23p64s2是Ca原子的核外電子排布式，C項(xiàng)不選；D.硅是14號(hào)元素，硅原子的核外電子排布式應(yīng)為1s22s22p63s23p2，3s軌道最多容納2個(gè)電子，1s22s22p63s33p1違反了泡利不相容原理，D項(xiàng)選。3．B。解析：洪特規(guī)則實(shí)際上是能量最低原理的一個(gè)特例，電子排布滿足洪特規(guī)則，實(shí)際上是為了更好地遵循能量最低原理，同一能級(jí)的不同原子軌道在全滿(s2、p6和d10)、半充滿(s1、p3和d5)和全空(s0、p0和d0)狀態(tài)時(shí)，體系能量較低，原子較穩(wěn)定。4．C5．D。解析：根據(jù)洪特規(guī)則，原子的核外電子在能量相同的軌道上排布時(shí)，電子盡可能分占不同的軌道且自旋狀態(tài)相同，這樣整個(gè)原子的能量最低。A中2p軌道上兩個(gè)電子擠在同一個(gè)軌道上，B、C中兩個(gè)軌道上電子的自旋狀態(tài)相反，均與洪特規(guī)則相違背，只有D中的排布符合洪特規(guī)則，能量最低。6．A。解析：基態(tài)鎂原子的核外電子排布式為1s22s22p63s2，所以核外電子排布圖為，A正確；基態(tài)氧原子的L層2p軌道應(yīng)有4個(gè)電子，則其L層的電子排布圖為，B錯(cuò)誤；基態(tài)硫原子3p能級(jí)中的3個(gè)電子優(yōu)先分別占據(jù)1個(gè)軌道，且自旋方向相同，第4個(gè)電子占據(jù)3p能級(jí)中的一個(gè)軌道，且同一軌道內(nèi)2個(gè)電子的自旋方向相反，故3p能級(jí)電子排布圖應(yīng)該為，C錯(cuò)誤；Cu的原子序數(shù)為29，價(jià)層電子排布為3d104s1，故基態(tài)銅原子的價(jià)層電子排布圖為，D錯(cuò)誤。7．C8．(1)14d25s23(2)4(3)3∶1(4)(5)Cu(6)5(7)4∶5(8)Mn(9)2(10)2(11)1解析：(1)Ti位于第四周期，Ti基態(tài)原子未成對(duì)電子數(shù)是2，與鈦同周期的所有元素的基態(tài)原子中，未成對(duì)電子數(shù)與鈦相同的元素有Ni、Ge、Se。(3)基態(tài)鉻原子價(jià)層電子排布式為3d54s1，核外有6個(gè)未成對(duì)電子，基態(tài)鎳原子價(jià)層電子排布式為3d84s2，核外有2個(gè)未成對(duì)電子，則鉻與鎳的基態(tài)原子核外未成對(duì)電子數(shù)之比為3∶1。(5)Al的核外電子排布式為1s22s22p63s23p1，有1個(gè)未成對(duì)電子，Cr、Cu、C、N、O、Si中只有Cu(價(jià)層電子排布：3d104s1)基態(tài)原子未成對(duì)電子數(shù)與Al相同。(8)Mn的價(jià)層電子排布式為3d54s2，軌道表示式為，未成對(duì)電子數(shù)為5，O的軌道表示式為，未成對(duì)電子數(shù)為2。(9)Ge的價(jià)層電子排布式為4s24p2，軌道表示式為，未成對(duì)電子數(shù)為2。(10)Ni的價(jià)層電子排布式為3d84s2，軌道表示式為，未成對(duì)電子數(shù)為2。(11)Cu的價(jià)層電子排布式為3d104s1，軌道表示式為，未成對(duì)電子數(shù)為1。9．(1)9(2)3d24s21222(3)4洪特規(guī)則(4)15解析：(1)基態(tài)F原子共有9個(gè)核外電子，則每個(gè)電子都有對(duì)應(yīng)的軌道和自旋狀態(tài)，所以核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有9種。(2)基態(tài)Ti原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d24s2，價(jià)層電子排布式為3d24s2；s軌道有一種空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，p軌道有三種空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，d軌道有五種空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，3d軌道只有兩個(gè)電子，有兩種空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，因此基態(tài)Ti原子的核外電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有12種；核外有22個(gè)電子，就有22種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。(4)基態(tài)Cu原子核外電子排布式為[Ar]3d104s1，基態(tài)Cu原子核外有幾個(gè)軌道，其核外電子就有幾種空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，則基態(tài)Cu原子核外電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有1＋1＋3＋1＋3＋5＋1＝15種。【課時(shí)跟蹤檢測(cè)】1．A。解析：N能層中有4s、4p、4d、4f四個(gè)能級(jí)，各具有1、3、5、7個(gè)軌道，每個(gè)軌道最多可容納2個(gè)電子，故可容納32個(gè)電子，所以有32種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，A正確；在K能層中，只有1個(gè)軌道，能容納自旋相反的2個(gè)電子，B不正確；電子云通常是用小黑點(diǎn)來表示電子出現(xiàn)的機(jī)會(huì)多少，但小黑點(diǎn)不表示電子，D不正確。2．B。解析：A中原子的核外電子排布應(yīng)該為1s22s22p63s23p63d14s2；當(dāng)電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí)，總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道，而且自旋方向相同；一個(gè)原子軌道里最多只能容納2個(gè)電子，且自旋方向相反，所以A、C、D錯(cuò)誤。3．C。解析：電子云就是用小黑點(diǎn)的疏密來表示空間各電子出現(xiàn)概率大小的一種圖形，小黑點(diǎn)表示空間各電子出現(xiàn)的幾率，A、D錯(cuò)誤；在界面內(nèi)出現(xiàn)該電子的幾率大于90%，界面外出現(xiàn)該電子的幾率不足10%,B錯(cuò)誤。4．C。解析：s軌道為球形，p軌道為啞鈴形，A項(xiàng)錯(cuò)誤；每個(gè)p能級(jí)只有3個(gè)原子軌道，B項(xiàng)錯(cuò)誤；能層序數(shù)越小，s能級(jí)的原子軌道半徑越小，C項(xiàng)正確；鈉原子的電子在6個(gè)原子軌道上高速運(yùn)動(dòng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。5．C。解析：不同能級(jí)的原子軌道形狀可以相同，如1s、2s能級(jí)的原子軌道都是球形，只是半徑不同，A錯(cuò)誤；現(xiàn)在的技術(shù)無法測(cè)定電子在原子核外的運(yùn)動(dòng)軌跡，原子軌道只是體現(xiàn)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，B、D錯(cuò)誤；任何能層的p能級(jí)都有3個(gè)p軌道，C正確。6．A。解析：A項(xiàng)，1個(gè)2s電子被激發(fā)到2p能級(jí)上，表示的是激發(fā)態(tài)原子，正確；B項(xiàng)，3p2表示3p能級(jí)上填充了2個(gè)電子，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，同一原子中能層序數(shù)越大，能量也就越高，離核越遠(yuǎn)，故1s、2s、3s電子的能量逐漸升高，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，在同一能級(jí)中，其軌道數(shù)是一定的，而不論它在哪一能層中，即同一原子中2p、3p、4p能級(jí)中的軌道數(shù)都是相同的，錯(cuò)誤。7．D。解析：A項(xiàng)，p軌道是啞鈴形，是說的電子出現(xiàn)概率高的“區(qū)域”的形狀；B項(xiàng)，能層數(shù)為3時(shí)，共有9個(gè)軌道；C項(xiàng)，氫原子中有一個(gè)電子，但軌道是人們規(guī)定的，可以是空軌道。8．D。解析：原子處于基態(tài)時(shí)能量最低，A項(xiàng)，Be原子的2s軌道未排滿電子，2p軌道排布1個(gè)電子，應(yīng)為激發(fā)態(tài)，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，N原子核外電子排布不符合洪特規(guī)則，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，B原子的2s軌道未排滿電子，2p軌道排布2個(gè)電子，應(yīng)為激發(fā)態(tài)，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，碳原子的1s和2s軌道全部排滿電子后，2p軌道排布2個(gè)電子，核外電子排布符合能量最低原理，應(yīng)是基態(tài)碳原子，正確。9．D。解析：根據(jù)洪特規(guī)則，填入簡(jiǎn)并軌道的電子總是先單獨(dú)分占，且自旋平行，正確的電子排布式是1s22s22p63s23peq\o\al(1,x)3peq\o\al(1,y)3peq\o\al(1,z)，故選D。10．D。解析：洪特規(guī)則是指填入簡(jiǎn)并軌道的電子總是單獨(dú)分占，且自旋平行。11．D12．A。解析：若硫原子的軌道表示式為，3p軌道電子排布違反的是洪特規(guī)則，故A錯(cuò)誤；第25號(hào)Mn元素的基態(tài)原子電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s2，若寫成1s22s22p63s23p63d7，則違反了構(gòu)造原理，故B正確；氮原子的軌道表示式為，符合洪特規(guī)則和泡利不相容原理，故C正確；泡利不相容原理、洪特規(guī)則、構(gòu)造原理都是核外電子排布滿足能量最低的條件，故D正確。13．C。解析：A.同一軌道中的兩個(gè)電子運(yùn)動(dòng)方向相反，違反了泡利不相容原理，不符合題意，A錯(cuò)誤；B.電子應(yīng)先充滿同能級(jí)的軌道，違反了洪特規(guī)則，不符合題意，B錯(cuò)誤；C.K原子的電子排布式：1s22s22p63s23p64s1－的電子排布式：[Ar]3d104s24p6，正確，評(píng)價(jià)錯(cuò)誤，D錯(cuò)誤。14．B。解析：由于泡利原理指的是一個(gè)原子軌道中最多只能容納2個(gè)電子，并且這2個(gè)電子的自旋方向必然相反，所以只有選項(xiàng)B不滿足此原理。15．C。解析：根據(jù)泡利原理可知3s軌道最多排2個(gè)電子，A正確；由于4s軌道能量比3d軌道低，根據(jù)能量最低原理可知該基態(tài)原子的電子排布式應(yīng)為1s22s22p63s23p63d34s2，B正確；根據(jù)構(gòu)造原理可知原子核外電子的填充順序?yàn)椤?p、5s、4d、5p、6s、4f…，C錯(cuò)誤；根據(jù)洪特規(guī)則可知，電子盡可能地占據(jù)不同的軌道，則基態(tài)8O原子的電子排布式應(yīng)為1s22s22peq\o\al(2,x)2peq\o\al(1,y)2peq\o\al(1,z)，D正確。16．C。解析：L層(M層)只有1個(gè)未成對(duì)電子的可能是Li或F(Na或Cl)，L層(M層)有2個(gè)未成對(duì)電子的可能是C或O(Si或S)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；B項(xiàng)中X為Mg，Y可能為Ca、Sc、Ti、V、Mn、Fe、Co、Ni、Zn；C項(xiàng)為C()和Si()；D項(xiàng)中最外層只有1個(gè)電子的原子有氫及堿金屬，氫原子與堿金屬原子化學(xué)性質(zhì)不相似。17．B。解析：p軌道有3個(gè)原子軌道，最多可以容納6個(gè)電子，根據(jù)電子排布的泡利不相容原理和洪特規(guī)則，當(dāng)p軌道上有2個(gè)電子或4個(gè)電子時(shí)，p軌道上有2個(gè)未成對(duì)電子，所以可能是第ⅣA族元素，也可能是第ⅥA族元素，故A不符合題意；p軌道上有1個(gè)空軌道，說明另外兩個(gè)軌道各容納了1個(gè)電子，加上s軌道上的2個(gè)電子，最外層是4個(gè)電子，屬于第ⅣA族元素，故B符合題意；最外層電子排布式為1s2和2s22p6的原子，二者都是稀有氣體元素，但不屬于主族元素，故C錯(cuò)誤；最外層電子排布式為1s2的原子為He，位于0族，而最外層電子排布為2s2的原子是Be，屬于第ⅡA族元素，故D錯(cuò)誤。18．A。解析：電子的能量與能層、能級(jí)有關(guān)，ns電子的能量一定高于(n－1)p