1 能层与能级 1 能层 n 在多电子原子中 核外电子的 是不同的 按照电子的 差异将其分成不同能层 通常用K L M N O P Q 表示相应的第一 二 三 四 五 六 七 能层 能量依次升高 2 能级 同一能层的电子的 也可能不同 又将其分成不同的能级 通常用 等表示 同一能层里 各能级的能量按s p d f的顺序升高 即 知识梳理 考点一原子核外电子排布原理 能量 s p d f E s E p E d E f 能量 能量 2 原子轨道 1 原子轨道 表示电子在原子核外的一个空间运动状态 电子云轮廓图给出了电子在 的区域 2 能量关系 相同能层上原子轨道能量的高低 形状相同的原子轨道能量的高低 1s 2s 3s 4s 同一能层内形状相同而伸展方向不同的原子轨道的能量相等 如npx npy npz轨道的能量相等 核外经常出现 ns np nd nf 球形 1 哑铃 3 3 原子核外电子的排布规律 1 原子核外电子排布遵循三个原理 能量最低原理 原子的核外电子排布遵循构造原理 使整个原子的能量处于 即电子尽先占有能量低的轨道 然后依次进入能量较高的轨道 构造原理示意图如下 泡利原理 1个原子轨道里最多只能容纳 个电子 而且自旋方向 洪特规则 电子排布在同一能级的不同轨道时 基态原子中的电子总是优先 而且自旋方向 洪特规则特例 当能量相同的原子轨道在全满 p6 d10 f14 半满 p3 d5 f7 和全空 p0 d0 f0 状态时 体系的能量最低 如 24Cr的电子排布式为 最低状态 2 相反 相同 单独占据一个轨道 1s22s22p63s23p63d54s1 2 核外电子排布表示方法 电子排布式按电子排入各电子层中各能级的先后顺序 用能级符号依次写出各能级中的电子数 同时注意特例 如Cu 简化电子排布式 稀有气体 价层电子 的形式表示 如Zn 价电子排布式 如Fe原子的电子排布式为 价电子排布式为 价电子排布式能反映基态原子的能层数和参与成键的电子数以及最外层电子数 电子排布图 轨道表示式 用方框表示原子轨道 用 或 表示自旋方向不同的电子 按排入各电子层中各能级的先后顺序和在轨道中的排布情况书写 如S 1s22s22p63s23p63d104s1 Ar 3d104s2 1s22s22p63s23p63d64s2 3d64s2 4 电子跃迁与原子光谱 1 原子的状态 基态原子 处于 的原子 激发态原子 基态原子的电子吸收能量后 从 跃迁到 变成激发态原子 2 原子光谱 不同元素的原子发生电子跃迁时会吸收或释放不同的光 用光谱仪记录下来便得到原子光谱 利用原子光谱的特征谱线可以鉴定元素 称为光谱分析 3 基态 激发态及光谱示意图 最低能量 低能级 较高能级 题组训练 1 下列说法错误的是 A ns电子的能量不一定高于 n 1 p电子的能量B 6C的电子排布式1s22s22px2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违反了泡利原理 答案 A 解析 A项 各能级能量的大小顺序为1s2s2p3s3p4s3d4p5s ns电子的能量一定高于 n 1 p电子的能量 B项 对于C原子来说 2p能级有3个能量相同的原子轨道 最后2个电子应以自旋状态相同的方式分布在两个不同的2p轨道上 违反了洪特规则 C项 根据轨道能量高低顺序可知E4s E3d 对于21Sc原子来说 最后3个电子应先排满4s轨道 再排3d轨道 应为1s22s22p63s23p63d14s2 故违反了能量最低原理 D项 对于22Ti原子来说 3p能级共有3个轨道 最多可以排6个电子 如果排10个电子 则违反了泡利原理 2 2016 河南省郑州市一中高三调研 下列有关电子排布图的表述正确的是 A 可表示单核10电子粒子基态时电子排布B 此图错误 违背了泡利原理C 表示基态N原子的价电子排布D 表示处于激发态的B的电子排布 答案 A 解析 符合泡利原理和洪特规则 表示单核10电子粒子基态时电子排布 A正确 根据洪特规则 在相同能量的轨道上 电子在排布的时候优先进入空轨道 每个轨道中的单电子自旋状态相同 则违背了洪特规则 B错误 N原子的价电子数为5 其价电子排布图为 C错误 2p的三个轨道能量相同 不是激发态 D错误 3 1 2016 全国卷 东晋 华阳国志 南中志 卷四中已有关于白铜的记载 云南镍白铜 铜镍合金 闻名中外 曾主要用于造币 亦可用于制作仿银饰品 镍元素基态原子的电子排布式为 3d能级上的未成对电子数为 2 2016 全国卷 锗 Ge 是典型的半导体元素 在电子 材料等领域应用广泛 基态Ge原子的核外电子排布式为 Ar 有 个未成对电子 3 2015 福建卷 基态Ni原子的电子排布式为 该元素位于元素周期表中的第 族 4 2015 安徽卷 N的基态原子核外电子排布式为 Cu的基态原子最外层有 个电子 5 2014 新课标全国卷 基态Fe原子有 个未成对电子 Fe3 的电子排布式为 可用硫氰化钾检验Fe3 形成的配合物的颜色为 答案 1 1s22s22p63s23p63d84s2 或 Ar 3d84s2 2 2 3d104s24p22 3 1s22s22p63s23p63d84s2 或 Ar 3d84s2 4 1s22s22p31 5 41s22s22p63s23p63d5血红色 解析 1 镍是28号元素 位于第四周期 第 族 根据核外电子排布规则 其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2或 Ar 3d84s2 3d能级有5个轨道 根据洪特规则 其中3个轨道排满2个自旋相反的电子 另外2个轨道分别只排了1个未成对电子 2 锗为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能级有2个未成对电子 3 Ni是28号元素 位于元素周期表的第四周期 族 基态Ni原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2 4 N为第7号元素 故基态原子核外电子排布式为1s22s22p3 铜基态原子核外价电子排布式为3d104s1 故基态原子最外层有1个电子 5 基态Fe原子3d能级排有6个电子 即存在4个未成对电子 Fe3 是在基态Fe原子上失去4s能级上的2个电子和3d能级上的1个电子 其电子排布式为1s22s22p63s23p63d5 Fe3 与SCN 形成的配合物呈血红色 规律小结基态原子核外电子排布表示方法中的常见误区 1 在写基态原子的电子排布图时 常出现以下错误 违反能量最低原理 违反泡利原理 违反洪特规则 违反洪特规则 2 注意元素电子排布式 简化电子排布式 元素价电子排布式的区别与联系 如Cr的电子排布式 1s22s22p63s23p63d54s1 简化电子排布式 Ar 3d54s1 价电子排布式 3d54s1 考点二原子结构与元素性质 知识梳理 1 原子结构与元素周期表的关系 1 各周期原子核外电子排布 Ne 3s1 Ar 4s1 1s22s22p63s23p6 1s22s22p63s23p63d104s24p6 18 36 2 各族元素的价电子排布特点 主族 0族 He 1s2 其他 ns2np6 过渡元素 副族和第 族 n 1 d1 10ns1 2 钯为4d10 3 元素周期表的分区与价电子排布的关系 元素周期表的分区 各区元素价电子排布特点 2 元素周期律 1 电离能 第一电离能 气态电中性基态原子失去一个电子转化为 所需要的最低能量 符号 I1 单位 kJ mol 1 ns1 2 ns2np1 6 气态基态正离子 规律a 同周期 第一种元素的第一电离能 最后一种元素的第一电离能 总体呈现 的变化趋势 第二 三 四周期的同周期主族元素 第 A族 ns2np0 和第 A族 ns2np3 因p轨道处于全空或半充满状态 比较稳定 所以其第一电离能 同周期相邻的 A和 A族元素 如第一电离能Mg Al P S b 同族元素 从上至下第一电离能 c 同种原子 随着电子的逐个失去 阳离子所带的正电荷数越来越 再失去电子需克服的电性引力越来越 消耗的能量越来越 逐级电离能越来越 即I1 I2 I3 最小 最大 从左到右逐渐增大 大于 逐渐减小 多 大 大 大 2 电负性 含义 元素的原子在化合物中吸引键合电子能力的标度 元素的电负性越大 表示其原子在化合物中吸引键合电子的能力越 标准 以最活泼的非金属氟的电负性为 作为相对标准 计算得出其他元素的电负性 稀有气体未计 变化规律金属元素的电负性一般 非金属元素的电负性一般 而位于非金属三角区边界的 类金属 如锗 锑等 的电负性则在 在元素周期表中 同周期从左至右 元素的电负性逐渐 同主族从上至下 元素的电负性逐渐 1 8左右 强 大于1 8 小于1 8 4 0 增大 减小 电负性的应用a 判断元素金属性 非金属性强弱 电负性越大 非金属性 金属性 b 判断化学键的类型 一般认为如果两种成键原子间的电负性差值大于1 7 通常形成 若差值小于1 7 通常形成 越强 共价键 离子键 越弱 题组训练 1 2016 福建四地六校联考 已知X Y是主族元素 I为电离能 单位是kJ mol 1 请根据表中所列数据判断 下列说法错误的是 A 元素X的常见化合价是 1价B 元素Y是第 A族元素C 元素X与氯形成化合物时 化学式可能是XClD 若元素Y处于第三周期 它可与冷水剧烈反应 解析 由数据分析X中I2 I1 X易呈 1价 为第 A族元素 A C均正确 Y中I4 I3 易呈 3价 应在第 A族 B正确 若Y处于第三周期 则Y为铝元素 Al不与冷水反应 D错误 答案 D 2 已知X Y元素同周期 且电负性X Y 则下列说法正确的是 A X与Y形成化合物时 X显负价 Y显正价B 第一电离能Y一定小于XC 最高价含氧酸的酸性 X对应的酸性弱于Y对应的酸性D 气态氢化物的稳定性 HmY大于HmX 答案 A 解析 电负性X Y 则X的非金属性比Y强 HmX比HmY稳定 最高价氧化物对应水化物的酸性 除F O外 X的强于Y 若X为O 或S Y为N 或P 时 Y的第一电离能大于X 3 1 2016 全国卷 砷化镓 GaAs 是优良的半导体材料 可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等 写出基态As原子的核外电子排布式 根据元素周期律 原子半径Ga As 第一电离能Ga As 填 大于 或 小于 2 2015 全国卷 A B C D为原子序数依次增大的四种元素 A2 和B 具有相同的电子构型 C D为同周期元素 C核外电子总数是最外层电子数的3倍 D元素最外层有一个未成对电子 四种元素中电负性最大的是 填元素符号 其中C原子的核外电子排布式为 3 2015 福建卷 CH4和CO2所含的三种元素电负性从小到大的顺序为 答案 1 1s22s22p63s23p63d104s24p3 或 Ar 3d104s24p3 大于小于 2 O1s22s22p63s23p3 或 Ne 3s23p3 3 H C O 解析 1 As的原子序数为33 则基态As原子的核外电子排布式1s22s22p63s23p63d104s24p3或 Ar 3d104s24p3 同周期主族元素从左到右原子半径逐渐减小 故原子半径Ga大于As As原子的4p轨道处于半满的稳定结构 所以第一电离能Ga小于As 2 A为O B为Na C为P D为Cl 四种元素中 电负性最大即非金属性最强的是O P为15号元素 原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p3 3 元素的非金属性越强 其电负性越大 故H C O的电负性由小到大的顺序为H C O 规律小结原子结构与元素性质的关系 1 1 2016 江苏卷节选 Zn CN 4 2 在水溶液中与HCHO发生如下反应 4HCHO Zn CN 4 2 4H 4H2O Zn H2O