大数据建模高考化学：核外电子状态与排布规律

【高考化学·考试大纲】原子结构与元素的性质:(1)了解原子核外电子的运动状态、能级分布和排布原理。(2)能正确书写1～36号元素原子核外电子、价电子的电子排布式和轨道表达式。(3)了解电子在原子轨道之间的跃迁及其简单应用。

【课程标准·学业要求】(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)能结合能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则书写1～36号元素基态原子的核外电子排布式和电子排布图（轨道表示式）,并说明含义。(3)能从原子价电子数目和价电子排布的角度解释元素周期表的分区、周期和族的划分。能列举元素周期律(表)的应用。(4)能说明建构思维模型在人类认识原子结构过程中的重要作用,能论证证据与模型建立及其发展之间的关系。能简要说明原子核外电子运动规律的理论探究对研究元素性质及其变化规律的意义。

●电子排布式与轨道表示式

1.[18 全国I,35]下列Li原子电子排布图表示的状态中,能量最低和最高的分别为_____、_____。

A.　B.

C.　D.

2.[18 全国Ⅱ,35]基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为_______________________,基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为_________。形

3.[18 全国Ⅲ,35]Zn原子的核外电子排布式为________________。

4.[17 全国Ⅲ,35]Co基态原子核外电子排布式为_____________。

5.[17 全国Ⅱ,35]氮原子价层电子的轨道表达式(电子排布图)为_____________。

6.[16 全国I,37]基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar]____________,有____个未成对电子。

7.[16 全国II,37]镍元素基态原子的电子排布式为_________,3d能级上的未成对的电子数为____。

8.[16 全国III,37]写出基态As原子的核外电子排布式________________________。

9.[15 全国Ⅱ,37]基态P原子的核外电子排布式为_________________。

10.[14 全国Ⅰ,37]基态Fe原子有_____个未成对电子,Fe3+的电子排布式为____________________。

11.[14 全国Ⅱ,37]Cu的价层电子轨道示意图为________________________________。

●其它有关知识

12.[17 全国Ⅲ,35]元素Mn与O中,基态原子核外未成对电子数较多的是_______。

13.[15 全国Ⅰ,37]处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用__________形象化描述。在基态14C原子中,核外存在_____对自旋相反的电子。

14.[17 全国Ⅰ,35]基态K原子中,核外电子占据最高能层的符号是_____,占据该能层电子的电子云轮廓图形状为_________。

15.[17 全国Ⅰ,35]元素K的焰色反应呈紫红色,其中紫色对应的辐射波长(nm)为(　)

A.404.4　B.553.5　C.589.2　D.670.8　E.766.5

一、原子核外电子的运动状态

1.电子云

电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述。离核越近,电子出现的概率越____,电子云密度越____;离核越远,电子出现的概率越____,电子云密度越___。

2.电子层(能层)

根据电子的能量差异和主要运动区域的不同,核外电子分别在不同的电子层上运动。原子由里向外对应的电子层符号分别为___________________________。能层越高,能量越大。

3.能级(原子轨道)

多电子原子中,同一能层的电子,能量也可能不同,还可以把它们分成能级。电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道。同一能级轨道上的各个电子能量相同。

4.各能层所包含的能级类型及各能层、能级最多容纳的电子数

(见下表)。

由表中数据可知:①各能层最多容纳的电子数为_____。最外层电子数不得超过____个(K层为最外层时不超过____个),次外层电子数不得超过____个,倒数第三层电子数不得超过_____个。以上几点相互联系。②能级类型的种类数与_______数相对应。③s、p、d、f能级所含轨道数分别为____________,与能级所在能层无关。

二、核外电子分层排布的规律

1.原子核外电子的运动特征用______、______和_________来进行描述。

2.原子核外电子排布原理

(1)能量最低原理:电子优先占据能量___的轨道,再依次进入能量___的轨道。处于最低能量的原子叫做基态原子。当基态原子的电子吸收能量后,电子会跃迁到较高能级,变成激发态原子。

(2)泡利不相容原理:每个原子轨道最多容纳___个电子,且自旋状态_____。(www.xing528.com)

(3)洪特规则:在能量相同的轨道上排布时,电子尽可能分占____同的轨道,且自旋状态____。

(4)洪特规则的特例:等价轨道的全充满(p6、d10、f14)、半充满(p3、d5、f7)、全空(p0、d0、f0)状态具有较低的能量和较大的稳定性。如24Cr_______________、29Cu__________________________。

3.构造原理

基态原子核外电子排布都遵循下列顺序:1s;2s、2p;3s、3p;___、___、4p;5s、4d、5p

从中可以看出,不同能层的能级有交错现象,如E(3d)___E(4s)、E(4d)___E(5s)等。

★过渡元素原子的电子排布式是考试的重点,所以一定要非常熟悉前36号元素的名称、元素符号、电子排布式、未成对电子数和在周期表中的位置与分区等基础知识。

三、光谱与光谱分析

1.原子光谱

不同元素的原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电子的吸收光谱或发射光谱,总称原子光谱。

2.光谱分析

在现代化学中,常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素,称为光谱分析。

【考型】核外电子排布的表示

1.完成下列小题

(1)[浙江高考]可正确表示原子轨道的是[双选](　)

A.2s　B.2d　C.3px　D.3f

(2)[14 江苏,21]Cu+基态核外电子排布式为_______。

(3)[15 海南,19]钒在元素周期表中的位置为,其价层电子排布图为___________。

一、原子核外电子排布

考试形式:由元素符号或原子序数,填写电子排布式或排布图。

方法:分析所给元素(元素符号、原子序数),认真审下列几个概念:①什么微粒(分清原子、离子);②电子范围(价电子、核外电子);③表示形式[电子排布式、电子排布图(即轨道表示式)],轨道表示式主要用于分析电子排布中的“成对电子数、空轨道、未成对电子数”等。

1.基态原子核外电子排布的规律与两个特殊

从四周期开始,由于能级交错,核外电子排布顺序为4s→3d→4p。

由于原子轨道在全充满和半充满状态比较稳定,出现两种原子排布上的特殊:24Cr的电子排布式为:[Ar]3d54s1而不是[Ar]3d44s2;29Cu的电子排布式为:[Ar]3d104s1而不是[Ar]3d94s2,特别注意这两种元素原子要体现洪特规则的特例。

2.电子排布式的书写

注意按照构造原理填充电子,按电子层的顺序书写排布式即按[Ar]→3d→4s→4p,而不是按构造原理的4s、3d、4p的顺序书写。对于第四周期的电子排布式通常可以用简写的形式,即“[Ar]+外围电子排布”:例如:21Sc[Ar]3d14s2、22Ti[Ar]3d24s2、26Fe[Ar]3d64s2。在21～28号的过渡元素中,原子序数的个位数就是3d上的电子数(24Cr电子排布式除外)。

3.填充顺序与失电子的顺序不一致

按构造原理是先填充4s电子后再填充3d电子,而失电子是先失去最外层4s上的电子(即4s电子先填也先失),而后失去次外层3d上的电子。故Fe3+的核外电子排布式为[Ar]3d5而不是[Ar]3d34s2。

4.注意分析前四周期的未成对电子数

考试中对未成对电子数的确定,一定是建立在电子排布图书写基础之上的。

主族元素未成对电子数最多为3,第四周期元素未成对电子数最多的是Cr。

5.有几个电子就有几种不同的运动状态

6.外围电子的排布

主族元素与过渡元素的外围电子排布不一样,过渡元素应包括次外层的d电子。书写简化电子排布式时,第四周期主族元素不要遗漏3d10,如“国卷示范”中的6题、8题。

二、结构用语

原子(或离子)结构示意图，原子的电子排布式,外围电子(价电子)排布式，轨道表示式(电子排布图)，离子的电子排布式、电子式、结构式。这七种微粒的表示方式几乎是高考必考的填空,务必过手。填写时,首先分清题干要求的是哪种表示方式,再按要求填写,重点是原子基态的电子排布式。

★要求:要熟练地书写1～20号元素的原子和离子结构示意图,1～36号元素的电子排布式。