高中化学苏教版（2021） 选择性必修2 专题2 第一单元 微专题1　核外电子排布的规范书写与应用-同步学案

微专题1　核外电子排布的规范书写与应用

一、核外电子排布的规范书写

1．核外电子排布式与原子结构示意图、轨道表示式(电子排布图)的关系原子结构示意图→电子排布式→轨道表示式逐步细化核外电子的运动状态。

2．核外电子的排布表示方法的常见误区

(1)当出现d轨道时，虽然电子按ns、(n－1)d、np的顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把(n－1)d放在ns前，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2正确，

Fe：1s22s22p63s23p64s23d6错误。

(2)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(违反洪特规则)；

④(违反洪特规则)；

⑤画轨道表示式时，不能省略空轨道。如C原子的轨道表示式应为，而不是。

1．下列几种表示电子排布的方法正确的是(　　)

A．32Ge原子的电子排布式：4s24p2

B．28Ni原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d94s1

C．O原子的轨道表示式：

D．27Co的外围电子排布式：4s2

答案　C

解析　32Ge原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s24p2，A错误；28Ni原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2，B错误。

2．下列说法错误的是(　　)

A．ns电子的能量可能低于(n－1)p电子的能量

B．6C的电子排布式为1s22s22p，违反了洪特规则

C．电子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原理

D．电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了泡利不相容原理

答案　A

解析　电子的能量与电子层、能级有关，ns电子的能量一定高于(n－1)p电子的能量，A错误；根据洪特规则知，2p轨道上的两个电子应排在两个不同轨道上，B正确；根据能量最低原理知，电子先排能量低的轨道，后排能量高的轨道，故应先排4s轨道，即电子排布式应为1s22s22p63s23p63d14s2，C正确；根据泡利不相容原理知，3p轨道最多容纳6个电子，D正确。

3．下列选项正确的是(　　)

A．基态Mg原子的轨道表示式为

B．过氧化氢的电子式为

C．Se原子的简化电子排布式为[Ar]4s24p4

D．基态Cu原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d94s2

答案　B

解析　1个原子轨道里最多能容纳2个电子且自旋相反，基态Mg原子的轨道表示式违反泡利不相容原理，A项错误；过氧化氢是共价化合物，H、O原子最外层电子均达到稳定结构，B项正确；Se原子核外共有34个电子，其简化电子排布式为[Ar]3d104s24p4，C项错误；基态Cu原子的核外电子排布忽视了d轨道全充满时原子较稳定，正确的应为1s22s22p63s23p63d104s1，D项错误。

4．(1)[2020·天津，13(1)]Fe、Co、Ni在周期表中的位置为________________，基态Fe原子的电子排布式为________________________________________________________。

(2)Fe2＋核外电子排布式为_______________________________________________________。

(3)氮原子外围电子的轨道表示式为_______________________________________________。

(4)Co基态原子核外电子排布式为________________________________________________。

(5)写出基态As原子的核外电子排布式：__________________________________________。

答案　(1)第4周期第Ⅷ族　1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)

(2)[Ar]3d6(或1s22s22p63s23p63d6)

(3)

(4)1s22s22p63s23p63d74s2(或[Ar]3d74s2)

(5)1s22s22p63s23p63d104s24p3(或[Ar]3d104s24p3)

解析　(1)Fe、Co、Ni三种元素在周期表中位于第4周期第Ⅷ族；Fe的原子序数为26，根据核外电子排布规律可知，基态Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2。(2)Fe原子核外有26个电子，根据构造原理，基态Fe原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，Fe2＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6。(3)N原子位于第2周期第ⅤA族，外围电子是最外层电子，其轨道表示式是。(4)Co为27号元素，Co的基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2。(5)As的原子序数是33，则基态As原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3。

二、基态原子中未成对电子(单电子)的判断方法

1．未成对电子的定义

一个原子轨道中只有1个电子时，该电子即为未成对电子。一个原子轨道中有2个自旋状态相反的电子，这2个电子称为成对电子。

2．1～36号元素中，原子核外未成对电子数与外围电子排布之间的关系

(1)有1个未成对电子：ns1、ns2np1、ns2np5、3d14s2、3d104s1。

(2)有2个未成对电子：ns2np2、ns2np4、3d24s2、3d84s2。

(3)有3个未成对电子：ns2np3、3d34s2、3d74s2。

(4)有4个未成对电子：3d64s2。

(5)有5个未成对电子：3d54s2。

(6)有6个未成对电子：3d54s1。

5．在短周期元素中，元素的基态原子核外未成对电子数等于电子层数的元素有a种，元素的基态原子最外层电子数是未成对电子数2倍的元素有b种，则a∶b的值为(　　)

A．1  B．2  C．3  D．4

答案　B

解析　在短周期元素中，基态原子核外未成对电子数等于电子层数的元素有：第1周期的H元素，第2周期的C元素、O元素，第3周期的P元素，共4种，即a＝4。在短周期元素中，基态原子最外层电子数是未成对电子数2倍的元素有C元素、Si元素，共2种，即b＝2。

6．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元素基态原子的电子排布式为[Ar]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Z2在氧气中不能燃烧

答案　B

解析　由题中信息可推知X为As、Y为O、Z为H。As元素基态原子的电子排布式为[Ar]3d104s24p3，A项错误；As元素是第4周期ⅤA族元素，B项正确；Y原子的轨道表示式为，C项错误；H2能在O2中燃烧，D项错误。

7．(1)氧元素基态原子核外未成对电子数为______个，第3周期中有两个单电子的元素符号__________(填一种即可)，M电子层上有2对成对电子的原子最外层共有______种不同运动状态的电子。

(2)1～36号元素原子中未成对电子数为2的元素符号及外围电子排布式：______________。

(3)某元素的原子序数为33，该元素原子的外围电子排布式为________________，该元素原子核外有________个电子层，________个能级，________个原子轨道，有________个单电子。

答案　(1)2　Si(或S)　6

(2)C：2s22p2、Si：3s23p2、Ge：4s24p2、O：2s22p4、S：3s23p4、Se：4s24p4、Ti：3d24s2、Ni：3d84s2

(3)4s24p3　4　8　18　3

解析　(1)O原子核外有8个电子，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p4，故未成对电子数是2。第3周期中有两个未成对电子(单电子)的元素的外围电子排布式为3s23p2或3s23p4，核外电子数为14或16，元素符号为Si或S。M层上有2对成对电子的原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4，最外层有6个电子，每个电子的运动状态都不相同，所以共有6种不同运动状态的电子。

(2)具有最外层为p2、p4、3d2、3d8结构的原子有2个未成对电子。符合条件的元素外围电子排布式为2s22p2、3s23p2、4s24p2、2s22p4、3s23p4、4s24p4、3d24s2、3d84s2，分别为C、Si、Ge、O、S、Se、Ti、Ni元素。

(3)先利用能级顺序和排布规律排出其电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s24p3，外围电子排布式为4s24p3，得出该元素原子核外有8个能级，共1＋1＋3＋1＋3＋5＋1＋3＝18个原子轨道(s：1个轨道；p：3个轨道；d：5个轨道)，3个单电子。

8．(1)[2020·全国卷Ⅰ，35(1)]基态Fe2＋与Fe3＋离子中未成对的电子数之比为__________。

(2)Mn位于元素周期表中第4周期第____族，基态Mn原子核外未成对电子有______个。

(3)基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar]____________，有__________个未成对电子。

(4)镍元素基态原子的电子排布式为______________________________________________，

3d轨道上的未成对电子数为____________。

答案　(1)4∶5　(2)ⅦB　5　(3)3d104s24p2　2　(4)1s22s22p63s23p63d84s2(或[Ar]3d84s2)　2

解析　(1)基态Fe2＋的外围电子排布式为3d6，未成对电子数为4，基态Fe3＋的外围电子排布式为3d5，未成对电子数为5，所以两者未成对电子数之比为4∶5。(2)Mn是25号元素，在元素周期表中位于第4周期第ⅦB族，根据构造原理可得基态Mn原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，根据电子排布式可知，该原子核外的未成对电子有5个。(3)Ge为32号元素，根据原子核外电子的排布规律，可写出其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2，其核外电子排布简式为[Ar]3d104s24p2，其中4p轨道有2个未成对电子。(4)镍是28号元素，位于第4周期第Ⅷ族，根据核外电子排布规则，其基态原子的电子排布式为1s22s2 2p63s23p63d84s2；3d轨道有5个轨道，根据洪特规则，先占满5个自旋状态相同的电子，再分别占据三个轨道，电子自旋状态相反，所以未成对电子数为2。