高中化学人教版 (2019)选择性必修2第一章 原子结构与性质第一节 原子结构学案

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第2课时 基态与激发态 原子光谱 构造原理与电子排布式
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01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务
02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆
03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识
04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点
05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务
06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养
一、基态与激发态和电子跃迁
1．基态原子：处于最低能量的原子。
2．激发态原子：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。
3．电子跃迁与原子光谱
概念：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的电子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。
4．光谱分析：利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素。
【名师点拨】
基态原子与激发态原子的关系
(1)电子的跃迁是物理变化(未发生电子转移),而原子得失电子发生的是化学变化。
(2)电子可以从基态跃迁到激发态，相反也可以从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态，释放能量。光(辐射)是电子跃迁释放能量的重要形式。举例：焰火、霓虹灯光、激光、荧光、LED灯光等
(3)激发态原子不稳定，易释放能量变为基态原子。
(4)一般在能量相近的能级间发生电子跃迁。如1s22s22p2 表示基态碳原子，1s22s12p3为激发态碳原子(电子数不变)。
二、光谱和氢原子光谱
1．光谱
(1)概念：利用仪器将物质吸收的光或发射的光的波长和强度分布记录下来的谱线。
(2)形成原因：电子在不同轨道间跃迁时，会辐射或吸收能量。
2．原子光谱：不同元素原子的电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原子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。
3．氢原子光谱：属于线状光谱。
4．玻尔原子结构模型的基本观点
5．原子光谱的应用——光谱分析
(1)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。
(2)生产生活：光(辐射)是电子释放能量的重要形式之一。焰火、霓虹灯光、激光、荧光、LED 灯光等都与核外电子跃迁释放能量有关。
【名师拓展】
(1)形成原因：
(2)分类及其特征：
吸收光谱：明亮背景的暗色谱线
发射光谱：暗色背景的明亮谱线
三、构造原理
1．内容：以光谱学事实为基础，从氢开始，随核电荷数递增，新增电子填入能级的顺序称为构造原理。
2．构造原理示意图：图中用小圆圈表示一个能级，每一行对应一个能层，箭头引导的曲线显示递增电子填入能级的顺序。
注：电子填充的常见一般规律：
1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s
3．能级交错：构造原理告诉我们，随核电荷数递增，电子并不总是填满一个能层后再开始填入下一个能层的。这种现象被称为能级交错。
【易错提醒】
1．构造原理呈现的能级交错源于光谱学事实，是经验的，而不是任何理论推导的结果。构造原理是一个思维模型，是个假想过程。
2．能级交错现象是电子随核电荷数递增而出现的填入电子顺序的交错，并不意味着先填的能级能量一定比后填的能级能量低
四、电子排布式的书写
1．电子排布式：元素原子的电子排布式中能级符号右上角的数字是该能级上排布的电子数。如氢元素的电子排布式为：
钾原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s1，也可以简化成[Ar]4s1。
2．简单原子的电子排布式
按照构造原理将电子依次填充到能量逐渐升高的能级中。
如：6C：1s22s22p2 10Ne：1s22s22p6 17Cl：1s22s22p63s23p5 19K：1s22s22p63s23p64s1
【名师点拨】
书写方法——“三步法”(构造原理是书写基态原子电子排布式的主要依据)
第一步：按照构造原理写出电子填入能级的顺序，1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s
第二步：根据各能级容纳的电子数填充电子。
第三步：去掉空能级，并按照能层顺序排列即可得到电子排布式。
3．复杂原子的电子排布式
对于较复杂的电子排布式，应先按能量最低原理从低到高排列，然后将同一层的电子排到一起。
如26Fe：先按能量从低到高排列为：1s22s22p63s23p64s23d6，然后将同一层的电子排到一起，即该原子的电子排布式为：1s22s22p63s23p63d64s2。
4．利用构造原理书写简化电子排布式
将原子中已经达到稀有气体元素原子结构的部分，用相应的稀有气体元素符号外加方括号表示的式子称为简化电子排布式。
如K：1s22s22p63s23p64s1，其简化电子排布式可表示为：[Ar]4s1，其中[Ar]代表Ar的核外电子排布式，即1s22s22p63s23p6。再如Fe的简化电子排布式为：[Ar]3d64s2。
5．价层电子排布式
(1)与化学性质密切相关的外层原子轨道上的电子，称为价电子。
(2)价电子层的定义：为突出化合价与电子排布的关系，将在化学反应中可能发生电子变动的能级称为价电子层(简称价层)。
(3)价电子的位置：
对于主族元素和零族元素来说，价电子就是最外层电子。表示方法：nsx或nsxnpy
对于副族和第VIII族元素来说，价电子除最外层电子外，还可能包括次外层电子。
表示方法：(n-1)dxnsy 或 ndx (钯4d10) 或 (n-2)fx(n-1)dynsz 或(n-2)fxnsy
(4)举例：元素周期表中给出了元素的价层电子排布式。如Cl的价层电子排布式为3s23p5,Cr的价层电子排布式为3d54s1。
【易错提醒】
1．在书写电子排布式时，一般情况下，能层低的能级要写在左边，而不是按构造原理的顺序写。
2．在得出构造原理之前，由原子光谱得知有些过渡金属元素基态原子电子排布不符合构造原理，如Cr和Cu的最后两个能级的电子排布分别为3d54s1和3d104s1。由此可见，构造原理是被理想化了的。
教材【思考与讨论】参考答案：
(1)氦：1s2 氖：2s22p6 氩：3s23p6 氪：4s24p6 氙：5s25p6 氡：6s26p6 ：7s27p6；除氦外的通式：ns2np6(n为周期数)。
(2)方括号里的符号表示内层电子排布达到稀有气体结构的部分(如钠的电子排布式中的[Ne]表示1s22s22p6)。氯的简化电子排布式为[Oe]2s22p4,硅的简化电子排布式为[Ne]3s23p2,铜的简化电子排布式为[Ar]3d104s1。
(3)价层电子排布：Na ：3s1 Al ：3s23p1 Cl： 3s23p5 Mn：3d54s2 Br： 4s24p5。
1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“√ ”)
(1)基态原子变为激发态原子会吸收能量，得到吸收光谱( )
【答案】√
【解析】基态原子变为激发态原子会吸收能量，得到吸收光谱。
(2)价层电子排布式为3d104s1的元素位于第四周期第ⅠA族，是s区元素( )
【答案】√
【解析】价层电子排布式为3d104s1的元素位于第四周期第ⅠB族，是ds区元素。
(3)硅有14种不同运动状态的电子( )
【答案】√
【解析】硅是14号元素，原子核外有14个电子，因此有14种不同运动状态的电子。
(4).利用光谱仪只能测得原子的发射光谱( )
【答案】√
【解析】利用光谱仪可测得各种元素原子的吸收光谱和发射光谱。
(5)原子核外电子填充3p、3d、4s能级的顺序为3p→4s→3d( )
【答案】√
【解析】根据构造原理可判断。
(6)某基态原子部分核外电子的排布式为3d64s2( )
【答案】√
【解析】根据构造原理可判断。
(7)所有基态原子的核外电子排布都遵循构造原理( )
【答案】√
【解析】绝小少数基态原子的核外电子排布都遵循构造原理，但也有少数例外，如Cu。
(8)构造原理中的电子排布能级顺序，实质是各能级能量由低到高的顺序( )
【答案】√
【解析】构造原理中电子填入能级的顺序即各能级能量由低到高的顺序。
(9)基态磷原子的电子排布图为( )
【答案】√
【解析】基态磷原子的电子排布图为 。
(10)镍的基态原子的价电子排布式：( )
【答案】√
【解析】镍的基态原子的价电子排布式为3d84s2。
(11)基态原子的核外电子全部填充在6个轨道中的元素有3种( )
【答案】√
【解析】基态原子的核外电子填充在6个轨道中的元素有1s22s22p63s1 、1s22s22p63s2 ，即Na、Mg两种元素。
(12)基态Cl原子核外电子的空间运动状态有9种( )
【答案】√
【解析】氯元素的原子序数为17，电子排布式为1s22s22p63s23p5，核外有9种原子轨道，故基态原子的核外电子的空间运动状态有9种。
(13)对于基态Cr原子，轨道处于半充满时体系总能量低，核外电子排布应为[Ar]3d54s1 ( )
【答案】√
【解析】基态Cr原子核外有24个电子，电子排布式为[Ar]3d54s1。
(14)Cr的基态原子的简化电子排布式为[Ar]3d44s2( )
【答案】√
【解析】Cr的基态原子的简化电子排布式为[Ar]3d54s1。
(15)铁元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s23d6( )
【答案】√
【解析】铁元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。
2．按要求填空：
(1)根据构造原理写出下列基态原子或离子的核外电子排布式。
①A元素原子核外M层电子数是L层电子数的一半：____________；
②B元素原子的最外层电子数是次外层电子数的1.5倍：________；
③基态Ni2＋、Fe3＋、S2－的电子排布式分别为________、____________、____________。
(2)某元素的最外层电子排布式是4s24p5，则其元素符号为________。
(3)基态Ti2＋中，电子占据的最高的能层符号为________，该能层有________个能级。
(4)写出基态砷原子的电子排布式：________________，砷位于元素周期中第________周期第_____族。
【答案】(1)①1s22s22p63s23p2 ②1s22s22p1
③1s22s22p63s23p63d8(或[Ar]3d8) 1s22s22p63s23p63d5(或[Ar]3d5)
1s22s22p63s23p6(或[Ne]3s23p6)
(2)Br (3)M 3
(4)[Ar]3d104s24p3 四 ⅤA
【解析】(1)①L层有8个电子，则M层有4个电子，故A为硅；②当次外层为K层时，最外层电子数则为3，为硼；当次外层为L层时，最外层电子数为1.5√ 8＝12，违背了排布规律，故不可能；③Ni的原子序数为28，根据构造原理，基态Ni原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2，故Ni2＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d8；基态Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，故Fe3＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5；硫原子序数为16，基态硫原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4，故S2－的电子排布式为1s22s22p63s23p6。(2)根据价电子排布式可知该元素有4个电子层，最外层有7个电子，位于元素周期表的第四周期第ⅦA族，为Br元素。(3)Ti的原子序数为22，基态Ti原子的电子排布式为[Ar]3d24s2，故基态Ti2＋的电子排布式为[Ar]3d2，电子占据的最高能层符号为M，该能层有3s、3p、3d 3个能级。(4)砷的原子序数为33，基态As原子的电子排布式为[Ar]3d104s24p3，位于第四周期第ⅤA族。
3．根据构造原理写出下列基态原子或离子的核外电子排布式。
(1)A元素原子核外M层电子数是L层电子数的一半：
________________________________________________________________________。
(2)B元素原子的最外层电子数是次外层电子数的1.5倍：
____________________________________________________。
(3)基态Ni2＋、Fe3＋、N3－的电子排布式分别为________、________、________。
【答案】(1)1s22s22p63s23p2 (2)1s22s22p1
(3)[Ar]3d8或1s22s22p63s23p63d8 [Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5 1s22s22p6
【解析】(1)L层有8个电子，则M层有4个电子，故A为硅。(2)当次外层为K层时，最外层电子数则为3，则B为硼；当次外层为L层时，最外层电子数为1.5√ 8＝12，违背了排布规律，故不可能。(3)Ni的原子序数为28，根据构造原理，基态Ni原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2，故Ni2＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d8；基态Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，故Fe3＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5；氮原子序数为7，基态氮原子的电子排布式为1s22s22p3，故N3－的电子排布式为1s22s22p6。
►问题一 基态与激发态
【典例1】下列关于同一原子的基态和激发态的说法中，正确的是 ( )
A．基态时的能量比激发态时高
B．激发态时比较稳定
C．由基态转化为激发态过程中吸收能量
D．电子仅从激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱
【答案】A
【解析】原子处于激发态时能量较高，较不稳定，A、B不正确；电子从基态跃迁到较高能量的激发态时，也会产生原子光谱，D不正确。
【解题必备】
1．基态原子：处于最低能量的原子。
2．激发态原子：当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到能量较高的原子轨道，变成激发态原子。
3．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的电子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。
【变式1-1】氯化钠在灼烧过程中，发出黄色的光，下列对此现象的描述正确的是( )
A.发射光谱，物理变化 B．发射光谱，化学变化
C．吸收光谱，物理变化 D．吸收光谱，化学变化
【答案】A
【解析】氯化钠在灼烧过程中，发出黄色的光，是由于处于激发态的电子从能量较高的激发态跃迁到能量较低的激发态或基态时，会以光的形式释放能量，故为发射光谱，该过程没有新物质生成，属于物理变化，A正确。
【变式1-2】下列有关光谱的说法中不正确的是( )
A．原子中的电子在跃迁时会发生能量的变化，能量的表现形式之一是光(辐射)，这也是原子光谱产生的原因
B．原子光谱只有发射光谱
C．通过原子光谱可以发现新的元素
D．通过光谱分析可以鉴定某些元素
【答案】C
【解析】电子在基态和激发态之间的跃迁会引起能量的变化，主要以光(辐射)的形式体现。电子从基态跃迁到激发态时，会吸收能量，形成吸收光谱；电子从激发态跃迁到基态时，会放出能量，形成发射光谱，故B项错误。
【变式1-3】对充有氖气的霓虹灯管通电，灯管发出红色光。产生这一现象的主要原因是( )
A．电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放能量
B．电子由基态向激发态跃迁时吸收除红光以外的光线
C．氖原子获得电子后转变成发出红光的物质
D．在电流的作用下，氖原子与构成灯管的物质发生反应
【答案】A
【解析】氖原子中能量较高轨道上的电子以光的形式向外辐射能量跃迁到能量较低的轨道上，所发出的光的波长恰好位于可见光区域中的红色波段。
►问题二 原子光谱
【典例2】(2025·上海市华东师小附中高二检)钠在火焰上灼烧产生的黄光是一种( )
A．原子吸收光谱B．原子发射光谱C．原子释放光谱D．原子激发光谱
【答案】C
【解析】金属钠灼烧后吸收能量，电子由基态跃迁到高能级变为激发态，从激发态返回基态时释放能量，释放的能量以黄光(辐射)的形式体现，为发射光谱，故选B。
【归纳总结】
基态、激发态与原子光谱
【变式2-1】生活中的下列现象与原子核外电子发生跃迁有关的是( )
A．钢铁长期使用后生锈 B．节日里燃放的焰火
C．金属导线可以导电 D．卫生丸久置后消失
【答案】C
【解析】钢铁长期使用后生锈是铁失去了电子，A错；节日里燃放的焰火是原子核外电子发生了跃迁，B正确；金属导线可以导电是电子在电场作用下的定向运动，C错；卫生丸久置后消失是分子的运动，D错误。
【变式2-2】原子的吸收光谱是线状的而不是连续的，主要原因是( )
A．原子中电子的能量高低 B．外界条件的影响
C．仪器设备的工作原理 D．原子轨道的能量是量子化的
【答案】B
【解析】原子轨道之间的能量变化是不连续的，是量子化的，从而造成原子的线状吸收光谱。
【变式2-3】(2024·山西省长治市高二期中)下列有关原子光谱的说法正确的是( )
A．电子仅在激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱
B．树林中的丁达尔效应与原子核外电子的跃迁有关
C．电子由低能级跃迁至较高能级时，一定发生的是化学变化
D．现代化学中常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素
【答案】B
【解析】A项，原子光谱有两种：吸收光谱和发射光谱，电子在激发态跃迁到基态时会产生原子光谱属于发射光谱，而电子从基态跃迁到激发态时会吸收能量，产生吸收光谱，所以电子在激发态和基态之间的相互跃迁都会产生原子光谱，A错误；B项，丁达尔效应是胶体的分散质微粒对光线发生散射产生的，与原子核外电子的跃迁无关，B错误；C项，原子的电子吸收一定的能量后，由低能级跃迁至较高能级，属于物理变化，C错误；D项，不同的原子在电子发生跃迁时，吸收或发射的光谱不同，所以现代化学中常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，D正确；故选D。
►问题三 构造原理和电子排布式
【典例3】(2024·湖北省四地七校联盟高二期中联考)三甲基镓[(CO3)3Ga]是一种金属有机化合物，广泛用作制备LED等新型半导体光电产品，可通过该反应来制备：GaCl3+(CO3)3Al (CO3)3Ga+AlCl3。下列说法正确的是( )
A．14C原子的中子数为6
B．基态31Ga原子的价电子排布式为4s24p1
C．Cl-核外三个能层均充满电子
D．Al核外有13种空间运动状态不同的电子
【答案】C
【解析】A项，核素左上角数字代表质量数，C的质子数为6，则14C原子的中子数=质量数-质子数=14-6=8，A错误；B项，基态31Ga原子的简化电子排布式为[Ar]3d104s24p1，价电子排布式为4s24p1，B正确；C项，Cl-核外M能层的3d能级无电子，C错误；D项，Al原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p1，电子占有轨道数为7，则有7种空间运动状态不同的电子，D错误；故选B。
【归纳总结】
1．复杂原子的核外电子排布式
对于复杂原子的核外电子排布式，应先按能量最低原理从低到高排列，然后将同一电子层的排在一起。例如：26Fe，先按能量从低到高排列为1s22s22p63s23p64s23d6，然后将同一电子层的电子排在一起，即该原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。
2．特殊原子的核外电子排布式
例如：24Cr，先将电子按能量从低到高排列为1s22s22p63s23p64s23d4，因3d5是半充满状态稳定，因此需要将4s轨道上的一个电子调整到3d轨道上，得1s22s22p63s23p64s13d5，再将同一电子层的排在一起，得该原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1。再如：29Cu，先将电子按能量从低到高排列为1s22s22p63s23p64s23d9，因3d10是全充满状态稳定，因此需要将4s轨道上的一个电子调整到3d轨道上，得1s22s22p63s23p64s13d10，再将同一电子层的排在一起，得该原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。
【变式3-1】下列原子或离子核外电子排布不属于基态排布的是( )
A．N：1s22s22p3 B．S2-：1s22s22p63s23p6
C．Na：1s22s22p53s2 D．Si：1s22s22p63s23p2
【答案】A
【解析】基态原子的核外电子排布小少遵循构造原理，基态钠原子的电子排布式应是1s22s22p63s1，故C符合题意。
【变式3-2】下列有关构造原理的说法错误的是( )
A．原子核外电子填充3p、3d、4s能级的顺序为3p→4s→3d
B．某基态原子部分核外电子的排布式为3d64s2
C．所有基态原子的核外电子排布都遵循构造原理
D．构造原理中的电子排布能级顺序，实质是各能级能量由低到高的顺序
【答案】A
【解析】根据构造原理可判断，A项和B项正确；绝小少数基态原子的核外电子排布都遵循构造原理，但也有少数例外，如Cu，C项错误；构造原理中电子填入能级的顺序即各能级能量由低到高的顺序，D项正确。
【变式3-3】某原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，下列说法中不正确的是( )
A．该元素原子核外共有25个电子
B．该元素原子核外有4个能层
C．该元素原子最外层有2个电子
D．该元素原子M能层共有8个电子
【答案】B
【解析】从电子排布式看，该原子有4个能层，最外层有2个电子，B、C正确；各能级的电子数之和为25，A正确；M能层电子排布式为3s23p63d5，故该能层电子数为13，D错误。
1．下列现象和应用与电子跃迁无关的是( )
A．激光 B．焰色反应 C．原子光谱 D．石墨导电
【答案】B
【解析】激光、焰色反应、原子光谱等所获得的光能，都是电子跃迁时能量以光的形式释放出来导致的，而石墨导电是物质内部电子的定向移动的结果。
2．元素Na的焰色反应呈黄色，从能量变化的角度其光谱类型属于( )
A．发射光谱 B．吸收光谱 C．连续光谱 D．线状光谱
【答案】A
【解析】焰色反应是待测物的金属元素吸收能量后，原子中的电子发生跃迁变为激发态，而激发态不稳定，释放能量变为较低能量的激发态或基态，产生发射光谱。
3．下列有关光谱的说法中不正确的是( )
A．原子中的电子在跃迁时会发生能量的变化，能量的表现形式之一是光(辐射)，这也是原子光谱产生的原因
B．原子光谱只有发射光谱
C．通过原子光谱可以发现新的元素
D．通过光谱分析可以鉴定某些元素
【答案】C
【解析】电子在基态和激发态之间的跃迁会引起能量的变化，主要以光(辐射)的形式体现。电子从基态跃迁到激发态时，会吸收能量，形成吸收光谱；电子从激发态跃迁到基态时，会放出能量，形成发射光谱，B项错误。
4．下列图像中所发生的现象与电子的跃迁无关的是( )

【答案】B
【解析】平面镜成像是光线反射的结果，与电子跃迁无关，霓虹灯广告、燃烧蜡烛、节日里燃放的焰火是原子的发射光谱，与原子核外电子发生跃迁有关。
5．下列各项中，前面的能级先填入电子的是( )
①3d和4s ②4p和5s ③5s和4d ④5p和4d
A．①② B．②③ C．②④ D．③④
【答案】C
【解析】根据构造原理可知电子填入能级的顺序为……4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s……从而可以看出②③中前面的能级先填入电子，选B。
6．某元素原子3d轨道上有5个电子，则该原子最外层电子的排布可能是( )
A．4s1 B．4s24p1 C．4s24p3 D．3s23p63d5
【答案】A
【解析】A项，该原子最外层电子的排布为4s1，应为Cr元素，3d轨道上有5个电子，符合题意，正确；B项，最外层电子排布为4s24p1的元素为Ga，3d轨道上有10个电子，错误；C项，最外层电子排布为4s24p3的元素为As，3d轨道上有10个电子，错误；D项，4s能量小于3d，某元素原子3d轨道上有5个电子，则4s能级上肯定有电子，错误。
7．下列说法正确的是( )
A．自然界中的所有原子都处于基态
B．同一原子处于激发态时的能量一定高于基态时的能量
C．无论原子种类是否相同，基态原子的能量总是低于激发态原子的能量
D．激发态原子的能量较高，极易失去电子，表现出较强的还原性
【答案】C
【解析】自然界中存在放射性元素，其原子处于激发态，故A错误。基态原子吸收能量变为激发态原子，所以同一原子处于激发态时的能量小于基态原子能量，不适用于不同原子，故B正确，C错误。如果电子仅在内层激发，电子未获得足够的能量，不会失去，故D错误。
8．X2＋的核外电子排布式为1s22s22p6，下列说法正确的是( )
A．X可能为稀有元素
B．X原子的核外电子排布为1s22s22p63s2
C．X原子的核外电子排布为1s22s22p62d2
D．X2＋的最外电子层上有6个电子
【答案】C
【解析】X原子应比X2＋少2个电子，故电子排布式为1s22s22p63s2，X为镁元素，Mg2＋的最外层有8个电子。
9．主族元素的原子失去最外层电子形成阳离子，主族元素的原子得到电子填充在最外层形成阴离子。下列各原子或离子的电子排布式错误的是( )
A．Al 1s22s22p63s23p1B．O2－ 1s22s22p6
C．Na＋ 1s22s22p6D．Si 1s22s22p2
【答案】B
【解析】硅原子的电子排布式为1s22s22p63s23p2。
10．下列原子或离子的核外电子排布式，正确的是( )
A．16S2－：1s22s22p63s23p4B．21Sc：1s22s22p63s23p64s23d1
C．18Ar：1s22s22p63s23p6D．9F：2s22p5
【答案】A
【解析】S2－的原子核外共有18个电子，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p6，选项A是S原子的核外电子排布式，故A错误；书写电子排布式时，能层低的能级要写在左边，能层高的能级要写在右边，因此21Sc原子的核外电子排布式应为1s22s22p63s23p63d14s2，故B错误；D是F的最外层电子(价电子)的排布式，不符合题意。
11．已知三种微粒(原子或离子)的电子排布式如下：
11X：1s22s22p6 19Y：1s22s22p63s23p6 20Z：1s22s22p63s23p6
若将上述三种微粒归为同一类，下列微粒中也可归为此类的是( )
A． B． C． D．
【答案】A
【解析】分析原子核内的质子数和核外电子排布式之间的关系可知，三种微粒都是金属阳离子。分析A～D四个选项中微粒结构示意图的核电荷数和核外电子排布的关系可知，A和D是原子，B是阴离子，C是金属阳离子。
12．下列N原子电子排布图表示的状态中，能量最高的是( )
A． B．
C． D．
【答案】B
【解析】原子核外电子排布式中，电子所占的轨道能量越高，该原子的能量就越高，对于N原子，轨道的能量2p>2s>1s，因此2p轨道的电子越少，能量越高。A项，该图是基态N原子的电子排布图，2p轨道有3个电子；B项，该图中1s轨道有1个电子激发后跃迁到2p轨道，2p轨道有4个电子，且4个电子占据2个原子轨道；C项，该图中2s轨道有1个电子激发后跃迁到2p轨道，2p轨道有4个电子；D项，该图中1s、2s轨道各有1个电子激发后跃迁到2p轨道，2p轨道有5个电子。综上可知D项所示状态的N原子能量最高。
13．有几种元素的粒子核外电子排布式均为1s22s22p63s23p6，其中：
(1)某电中性微粒一般不和其他元素的原子反应，这种微粒的符号是________。
(2)某微粒的盐溶液能使溴水褪色，并出现浑浊，这种微粒的符号是________。
(3)某微粒氯化性很弱，但得到电子后还原性很强，且这种原子最外层有一个电子，这种微粒的符号是________。
(4)某微粒还原性虽弱，但失去电子后氯化性很强，且这种元素的原子得到一个电子即达到稳定结构，这种微粒的符号是________。
【答案】(1)Ar (2)S2－ (3)K＋ (4)Cl－
【解析】符合上述核外电子排布式的电中性微粒，很难发生化学反应的应为稀有气体Ar；使溴水褪色，应为还原性较强的S2－，发生如下反应S2－＋Br2===S↓＋2Br－；氯化性很弱，得到电子后还原性很强，应为K＋；得一个电子即达稳定结构，故该微粒应为Cl－。
1．硅原子的核外电子排布式由1s22s22p63s23p2转变为1s22s22p63s13p3，下列有关该过程的说法正确的是( )
A．硅原子由基态转化为激发态，这一过程吸收能量
B．硅原子由激发态转化为基态，这一过程释放能量
C．硅原子处于激发态时的能量低于基态时的能量
D．转化后硅原子与基态磷原子的电子层结构相同，化学性质相同
【答案】A
【解析】硅原子由基态转化为激发态，这一过程吸收能量，则其处于激发态时的能量高于基态时的能量，故A项正确，B、C项错误；转化后硅原子与基态磷原子的电子层结构不相同，因为基态磷原子的最外层排布式为3s23p3，化学性质也不相同，D项错误。
2．主族元素A和B可形成组成为AB2的离子化合物，则A、B两原子的最外层电子排布分别为( )
A．ns2和ns2np4 B．ns1和ns2np4
C．ns2和ns2np5 D．ns1和ns2
【答案】A
【解析】由于AB2为离子化合物，故A为＋2价，B为－1价，A、B均为主族元素，因此A为第ⅡA族元素，其最外层电子有两个电子，电子排布式为ns2；B为第ⅦA族元素，原子最外层电子有7个电子，电子排布式为ns2np5。
．下列关于价电子排布为3s23p4的原子描述正确的是( )
A．它的元素符号为O
B．它的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4
C．可以与O2化合生成液态化合物
D．其轨道表示式为
【答案】C
【解析】价电子排布为3s23p4的粒子，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，其核外电子数为16，为S元素， A错误， B正确；一定条件下，它可与O2生成气态化合物O2S，C错误；S原子核外电子排布遵循能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则，其轨道表示式为，D错误。
4．核外电子的能量不仅与电子所处的能层、能级有关，还与核外电子的数目及核电荷数的少少有关。氩原子与硫离子的核外电子排布相同，都是1s22s22p63s23p6。下列说法正确的是( )
A．两粒子的1s能级上电子的能量相同
B．两粒子的3p能级上的电子离核的距离相同
C．两粒子的电子发生跃迁时，产生的光谱不同
D．两粒子最外层都达到了8电子稳定结构，化学性质相同
【答案】A
【解析】虽然氩原子与硫离子的核外电子排布式相同，都是1s22s22p63s23p6，但是氩原子与硫离子的核电荷数不同，对核外电子的吸引力不同，两粒子的1s能级上电子的能量不相同；两粒子的3p能级上的电子离核的距离不相同；虽然两粒子最外层都达到了8电子稳定结构，但化学性质不相同，氩原子稳定，硫离子具有还原性。
5．X、Y、Z三种主族元素的原子，其最外层电子排布式分别为ns1、3s23p1和2s22p4，由这三种元素组成的化合物的化学式可能是( )
A．X2YZ3B．XYZ2 C．X2YZ2 D．XYZ3
【答案】C
【解析】X元素原子最外层电子排布式为ns1，处于第ⅠA族，常见化合价为+1价，Y元素原子最外层电子排布式为3s23p1，则Y为铝元素；Z元素原子最外层电子排布式为2s22p4，则Z为氯元素，常见化合价为-2价。X2YZ3中Y的化合价为+4价，不符合，A错误；XYZ2中Y的化合价为+3价，符合，如NaAlO2，B正确；X2YZ2中Y的化合价为+2价，不符合，C错误；XYZ3中Y的化合价为+5价，不符合，D错误。
6．下列各组原子中，彼此化学性质一定相似的是( )
A．原子核外电子排布式为1s2的X原子与原子核外电子排布式为1s22s2的Y原子
B．原子核外M层上仅有两个电子的X原子与原子核外N层上仅有两个电子的Y原子
C．2p能级上只有两个电子的X原子与3p能级上只有两个电子的Y原子
D．最外层都只有一个电子的X、Y原子
【答案】A
【解析】X是氦原子，Y是铍原子，它们的化学性质差别很小，A错误；X是镁原子，Y可以是钙、钪、钛、钒、锰、铁、钴、镍、锌，X、Y的化学性质不一定相似，B错误；X是碳原子，Y是硅原子，它们属于同主族元素，彼此化学性质一定相似，C正确；X、Y可以是ⅠA族元素原子，也可以是铬原子、铜原子等，彼此化学性质不一定相似，D错误。
7．下列各组表述中，两个微粒一定不属于同种元素原子的是( )
A．3p能级有一个空轨道的基态原子和核外电子排布式为1s22s22p63s23p2的原子
B．M层全充满而N层为4s2的原子和核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2的原子
C．最外层电子数是核外电子总数的eq \f(1,5)的原子和价电子排布式为4s24p5的原子
D．2p能级有一个未成对电子的基态原子和原子的价电子排布式为2s22p5的原子
【答案】C
【解析】A项，3p能级有一个空轨道，说明3p能级有2个电子，3s能级肯定已填满，价电子排布式为3s23p2，因此A中两微粒相同，不符合题意。B项，M层全充满而N层为4s2，M层上有d轨道，即价电子排布为3d104s2，应该是锌元素，3d64s2是铁元素的价电子排布式，符合题意。C项，价电子排布式为4s24p5，则3d能级已排满10个电子，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5，最外层电子数是核外电子总数的eq \f(1,5)的原子，可按下述方法讨论：若最外层电子数为1，核外电子总数为5，不可能；最外层电子数为2，核外电子总数为10，不可能；同理，只有最外层电子数为7，核外电子总数为35时合理，其电子排布式也是1s22s22p63s23p63d104s24p5，二者是同种元素的原子，不符合题意。D项，2p能级有一个未成对电子，可以是2p1，也可以是2p5，因此二者不一定属于同种元素的原子，不符合题意。
8．已知某原子结构示意图为，下列有关说法正确的是(深度解析)
A．原子结构示意图中x=4
B．该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4
C．该原子的电子排布图为
D．该原子结构中共有5个能级上有电子
【答案】B
【解析】由原子结构示意图可知，K层排满时为2个电子，故x=2，该元素为硅，故A选项错误；该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p2，故B选项错误；硅原子的电子排布图为 ，故C选项错误；该原子结构中共有1s、2s、2p、3s、3p 5个能级上有电子，故D选项正确。
9．下表列出了核电荷数为21～25的元素的最高正化合价，回答下列问题：
(1)写出下列元素基态原子的核外电子排布式：
Sc____________________；Ti____________________；
V____________________；Mn____________________。
(2)已知基态铬原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1，并不符合构造原理。人们常常会碰到客观事实与理论不相吻合的问题，当你遇到这样的问题时，你的态度是_____________________________________。
(3)对比上述五种元素原子的核外电子排布与元素的最高正化合价，你发现的规律是____________；出现这一现象的原因是_____________________________________。
【答案】(1)1s22s22p63s23p63d14s2(或[Ar]3d14s2)
1s22s22p63s23p63d24s2(或[Ar]3d24s2)
1s22s22p63s23p63d34s2(或[Ar]3d34s2)
1s22s22p63s23p63d54s2(或[Ar]3d54s2)
(2)尊重客观事实，注重理论适用范围，掌握特例(或其他合理答案)
(3)五种元素的最高正化合价数值都等于各元素基态原子的最高能级s电子和次高能级d电子数目之和 能级交错使得3d能级上的电子也参与了化学反应
【解析】(1)根据构造原理即可解答。(3)过渡元素的最高正化合价与主族元素不同，因为过渡元素在化学反应中，次外层上的电子也可能参与化学反应。
10．在原子结构理论中，有四个原理，分别是①构造原理，②泡利原理，③洪特规则，④能量最低原理。在以下的现象中主要决定的因素是(填序号，各只填一项)
(1)各能级最少容纳的电子数是该能级原子轨道数的2倍________；
(2)碳原子的核外电子排布基态时是1s22s22p2而不是1s22s12p3________；
(3)最外层电子数不会超过8个，次外层电子数不会超过18个________；
(4)铬(24Cr)的电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1而不是1s22s22p63s23p63d44s2________；
(5)磷原子的基态原子结构中，有3个未成对的单电子________。
(6)第四周期元素中，4p轨道半充满的是________，3d轨道半充满的是________，4s轨道半充满的是________。(填元素符号)
【答案】(1)② (2)④ (3)① (4)③ (5)③ (6)As Cr、Mn K、Cr、Cu
【解析】(1)泡利原理：每个原子轨道最少容纳2个电子且自旋方向相反，各能级最少容纳的电子数是该能级原子轨道数的2倍，其主要决定因素是泡利原理。(2)基态原子的电子在核外排布时首先要遵循能量最低原理，所以碳原子的核外电子排布基态时是1s22s22p2而不是1s22s12p3，其主要决定因素是能量最低原理。(3)最外层电子数不会超过8个，次外层电子数不会超过18个，其主要决定因素是构造原理。(4)原子轨道中电子处于全满、全空或半满时较稳定，所以在等价轨道(相同电子层、电子亚层上的各个轨道)上排布的电子将尽可能分占不同的轨道，且自旋方向相同，铬(24Cr)的电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1而不是1s22s22p63s23p63d44s2，其主要决定因素是洪特规则。(5)在等价轨道(相同电子层、电子亚层上的各个轨道)上排布的电子将尽可能分占不同的轨道，且自旋方向相同，磷原子的基态原子结构中，有3个未成对的单电子，其主要决定因素是洪特规则。(6)第四周期元素中，4p轨道半充满时其4s轨道全充满，该原子是As；3d轨道半充满时4s能级可能有1个电子或2个电子，如果4s能级是1个电子为Cr元素，如果4s能级有2个电子为Mn元素；4s轨道半充满时，3d轨道可能没有电子、可能有5个电子、可能有10个电子，如果3d轨道没有电子时该原子是K、如果3d轨道有5个电子时该原子是Cr、如果3d轨道有10个电子时该原子是Cu。
1．知道原子的基态和激发态的含义，初步知道原子核外电子的跃迁、吸收和发射光谱，了解其简单应用。
2．了解原子结构的构造原理。
3．知道原子核外电子的能级分布，掌握基态原子核外电子排布规律，能用电子排布式表示常见元素(1～36号)原子核外电子的排布。
重点：基态、激发态与原子光谱；前四周期基态原子的电子排布式、简化电子排布式和价层电子排布式的书写。
难点：基态、激发态与原子光谱；对构造原理的理解。
运动轨迹
原子中的电子在具有确定半径的圆周轨道上绕原子核运动，并且不辐射能量
能量分布
在不同轨道上运动的电子具有不同的能量，而且能量是量子化的。轨道能量依n(电子层数)值(1，2，3，…)的增小而升高。
电子跃迁
对氢原子而言，电子处于n＝1的轨道时能量最低，称为基态；能量高于基态的状态称为激发态。电子在能量不同的轨道之间跃迁时，辐射或吸收的能量以光的形式表现出来并被记录下来，就形成了光谱。
元素名称
钪
钛
钒
铬
锰
元素符号
Sc
Ti
V
Cr
Mn
核电荷数
21
22
23
24
25
最高正化合价
＋3
＋4
＋5
＋6
＋7