多電子原子核外電子的排布（教師版）

1.2多電子原子核外電子的排布學(xué)習(xí)聚焦學(xué)習(xí)聚焦知識(shí)精講知識(shí)精講知識(shí)點(diǎn)01基態(tài)原子核外電子的排布規(guī)則能量最低原理：在不違背泡利不相容原理的前提下，核外電子總是優(yōu)先占有能量最低的軌道，只有當(dāng)能量最低的軌道占滿后，電子才依次進(jìn)入能量較高的軌道。在同一電子層上，各亞層的能量順序?yàn)閚s<np<nd<nf，當(dāng)電子層不同、電子亞層相同時(shí)，其能量順序?yàn)閘s<2s<3s<4s，2p<3p<4p，3d<4d<5d，4f<5f<6f。對(duì)于不同電子層的不同電子亞層，其能量高低較為復(fù)雜，如下圖所示。泡利不相容原理：在同一個(gè)原子中，不可能有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全相同的兩個(gè)電子存在。即：同一原子中每一個(gè)軌道上只能容納自旋方向相反的兩個(gè)電子。核外電子除了要以接近光速繞原子核高速運(yùn)動(dòng)外，還像地球一樣繞自己的軸自旋。自旋是電子的內(nèi)在屬性。且自旋只有順時(shí)針和逆時(shí)針兩種方向。常用上下箭頭（??和??）表示自旋相反的電子。泡利原理核心思想：一個(gè)原子軌道里，最多2電子如果一個(gè)原子軌道里只有1個(gè)電子，自旋方向愛(ài)順時(shí)針和逆時(shí)針都行，但如果有2個(gè)，只能一個(gè)順時(shí)針、一個(gè)逆時(shí)針?lè)较?。比如：?、4、5號(hào)元素原子Li、Be、B的電子排布軌道）

洪特規(guī)則：電子在進(jìn)入同一亞層時(shí)，將盡可能分占不同的軌道，且自旋方向相同。量子力學(xué)證明，電子這樣排布可使能量最低。同時(shí)，洪特為此又歸納出一種特例：對(duì)于同一電子亞層，當(dāng)電子的排布為全充滿、半充滿或全空時(shí)，是比較穩(wěn)定的。即：全充滿p6或d10或f14，半充滿p3或d5或f7，全空p0或d0或f0。洪特規(guī)則核心思想：電子不是完全填完一個(gè)軌道再去另一個(gè)軌道，它傾向于多吃多占電子多吃多占的時(shí)候也不是沒(méi)有章法，它用平行自旋的方式占領(lǐng)，這樣是為了讓原子能量降低。比如：第2層的4個(gè)電子排布邏輯：正確的是下方的排布軌道，電子會(huì)先填充完2s軌道，一共2個(gè)，然后剩下的2個(gè)電子去填充2p軌道，2p的軌道能量相同，這個(gè)時(shí)候電子會(huì)多吃多占，傾向于占領(lǐng)更過(guò)軌道，但是注意，2p軌道里的電子自旋方向相同。那么，如果再增加一個(gè)電子，軌道排布會(huì)如何？如果，再增加一個(gè)呢？【即學(xué)即練1】下列敘述中，正確的是A．各電子層含有的原子軌道數(shù)為2n2B．各電子層的能級(jí)都是從s能級(jí)開(kāi)始，到f能級(jí)結(jié)束C．3d能級(jí)有5個(gè)原子軌道，且電子按3p→3d→4s的順序填充D．s、p、d能級(jí)所含有的原子軌道數(shù)分別為1、3、5【答案】D【解析】A．第一層含有1個(gè)s軌道，第二層含有1個(gè)s軌道和3個(gè)p軌道，共4個(gè)原子軌道，第三層含有1個(gè)s軌道、3個(gè)p軌道和5個(gè)d軌道，共9個(gè)原子軌道，以此類(lèi)推，可知各電子層含有的原子軌道數(shù)為n2，故A錯(cuò)誤；B．第一電子層只有s能級(jí)，無(wú)f能級(jí)，第二電子層只有s、p能級(jí)，無(wú)f能級(jí)，故B錯(cuò)誤；C．3d能級(jí)有5個(gè)原子軌道，根據(jù)能量最低原理，電子按3p→4s→3d的順序填充，故C錯(cuò)誤；D．各能級(jí)的原子軌道數(shù)取決于原子軌道在的空間分布狀況，s、p、d能級(jí)分別含有1、3、5個(gè)原子軌道，故D正確；故選D?！炯磳W(xué)即練2】某原子3d能級(jí)中有一個(gè)電子，其N(xiāo)電子層的電子總數(shù)為A．0 B．1 C．2 D．3【答案】C【解析】根據(jù)構(gòu)造原理，電子填充順序?yàn)?s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f、5d、6p，核外電子排滿4s再排3d，3d能級(jí)中有一個(gè)電子，不存在洪特規(guī)則特例情況，s能級(jí)最多容納2個(gè)電子，因此4s上的電子數(shù)為2，故C正確；故選C。知識(shí)點(diǎn)02核外電子排布的表示方法電子排布式和軌道表示式（1）電子排布式原子（離子）核外電子的排布情況，通常用電子排布式表示，書(shū)寫(xiě)方式為：將該微粒所含有的電子亞層按照能量由低到高的順序依次寫(xiě)出來(lái)，并在亞層的右上角標(biāo)出該亞層所含有的電子數(shù)，如1~11號(hào)元素的核外電子排布式a、簡(jiǎn)化的電子排布式可以將內(nèi)層已達(dá)到稀有氣體的部分用稀有氣體的符號(hào)外加方括號(hào)的形式表示，如Cl原子為：1s22s22p63s23p5，可簡(jiǎn)寫(xiě)為[Ne]3s23p5。其中稀有氣體部分稱(chēng)為原子實(shí)（[Ne]），其余部分稱(chēng)為外圍電子（3s23p5）

b、價(jià)層電子排布式在化學(xué)反應(yīng)中可能發(fā)生電子變動(dòng)的能級(jí)稱(chēng)為價(jià)電子層（簡(jiǎn)稱(chēng)價(jià)層），其能級(jí)上的電子稱(chēng)為價(jià)層電子或價(jià)電子，只寫(xiě)出原子的價(jià)電子的排布式稱(chēng)為價(jià)電子排布式，如Cl原子為：3s23p5，元素周期表中所標(biāo)出的就是各個(gè)元素的價(jià)電子排布式?！咀⒁狻竣賰r(jià)層電子一般為最外層電子，有些可能也包括倒數(shù)第二層甚至第三層的電子，如Fe等。②價(jià)層電子不一定等于外圍電子，如Br的價(jià)層電子為4s24p5，外圍電子為3p104s24p5。

c、出現(xiàn)能級(jí)交錯(cuò)的電子亞層，書(shū)寫(xiě)時(shí)候按照電子層的順序書(shū)寫(xiě)，如Fe的核外電子填充順序?yàn)?s22s22p63s23p64s23d6，書(shū)寫(xiě)電子排布式時(shí)要寫(xiě)為1s22s22p63s23p63d64s2。

d、根據(jù)洪特規(guī)則，處于半充滿或全充滿時(shí)能量較低，因此某些接近的半滿或全滿的元素（一般為IB和VIB族元素）電子可能會(huì)出現(xiàn)重排。如Cr，本應(yīng)該是[Ar]3d44s2，但因?yàn)榘氤錆M較為穩(wěn)定，因此其排布式為[Ar]3d54s1。軌道表示式為了清楚地表示同一亞層不同軌道中的電子排布情況，原子核外電子排布也可以用軌道表示式來(lái)表示，我們用方框表示一個(gè)軌道，能量相同的軌道（簡(jiǎn)并軌道）方框相連，將亞層符號(hào)寫(xiě)在軌道下方（或上方）用“↑”和“↓”來(lái)表示兩種不同的自旋方向的電子，如圖【注意】a、軌道式的書(shū)寫(xiě)方法一般先寫(xiě)出電子排布式，然后劃出相應(yīng)的軌道。b、“↑↓”稱(chēng)電子對(duì)，“↑”或“↓”稱(chēng)單電子（或未成對(duì)電子）。b、注意洪特規(guī)則“電子總是優(yōu)先占據(jù)不同的軌道，且自旋方向相同”，如圖中Si原子的2p電子方向應(yīng)一致。【即學(xué)即練3】下列表達(dá)方式正確的是A．P的核外電子排布式：3s23p3 B．B的價(jià)電子排布圖：C．Cr原子結(jié)構(gòu)示意圖： D．Fe2+的價(jià)電子排布式為：[Ar]3d104s2【答案】C【解析】A．P原子的電子排布式為1s22s22p63s23p3，故A錯(cuò)誤；B．B的價(jià)電子排布圖為：，故B錯(cuò)誤；C．Cr的原子序數(shù)為24號(hào)，原子結(jié)構(gòu)示意圖為，故C正確；D．Fe2+的價(jià)電子排布式為：[Ar]3d10，故D錯(cuò)誤；答案選C。【即學(xué)即練4】根據(jù)要求回答下列問(wèn)題：(1)某同學(xué)寫(xiě)了基態(tài)磷原子的兩個(gè)價(jià)電子的表達(dá)形式，分析其分別違背了什么原理。①3s13p4：；(2)Ti原子位于元素周期表中的區(qū)，最高能層電子的電子云輪廓圖的形狀為，其價(jià)電子排布式為。與Ti同周期的過(guò)渡元素中，未成對(duì)電子數(shù)最多的基態(tài)原子的價(jià)電子排布圖為。(3)Cu的價(jià)電子排布圖為；從軌道結(jié)構(gòu)角度考慮Cu的兩種常見(jiàn)價(jià)態(tài)離子中更穩(wěn)定的為（寫(xiě)離子符號(hào)），其核外電子排布式為?！敬鸢浮?1)能量最低原理泡利原理(2)d球形3d2(3)Cu+Ar3d10【解析】（1）①根據(jù)能量最低原理，在構(gòu)建基態(tài)原子時(shí)，電子總是盡可能地占據(jù)能量最低的原子軌道，使整個(gè)原子能量最低。故3s13②根據(jù)泡利原理，在同一能級(jí)同一軌道的電子自旋方向相反，即同一方框內(nèi)兩個(gè)箭頭方向一定相反，故違背了泡利原理，故答案為泡利原理。（2）Ti是22號(hào)元素，其核外電子排布式為Ar3d24s2，電子最后占據(jù)3d能級(jí)，故Ti位于元素周期表中的d區(qū)；最高能層電子位于4s軌道，其電子云輪廓圖的形狀為球形；Ti的價(jià)電子排布式為3d24s2，與Ti同周期的過(guò)渡元素的基態(tài)原子中，未成對(duì)電子數(shù)最多的是d軌道和s（3）Cu是29號(hào)元素，位于元素周期表中第四周期第ⅠB族，其基態(tài)原子核外電子排布式為Ar3d104s1，則其價(jià)電子排布圖為；Cu失去4s能級(jí)的1個(gè)電子形成Cu+，Cu失去2個(gè)電子形成Cu2+，由于Cu+的3d軌道為全充滿穩(wěn)定狀態(tài)，則Cu+更穩(wěn)定，其核外電子排布式為Ar3d常見(jiàn)考法常見(jiàn)考法一核外電子的排布規(guī)律常見(jiàn)考法1．下列說(shuō)法正確的是A．“紛紛燦爛如星隕”的煙花是某些金屬元素的焰色反應(yīng)，焰色反應(yīng)屬于化學(xué)變化B．基態(tài)Br原子簡(jiǎn)化的電子排布式為ArC．基態(tài)N原子的電子排布式為1s2D．原子的電子排布式由1s【答案】C【解析】A．焰色反應(yīng)又叫焰色試驗(yàn)，屬于物理變化，故A錯(cuò)誤；B．基態(tài)Br原子簡(jiǎn)化的電子排布式為Ar3d10C．洪特規(guī)則是電子填入簡(jiǎn)并軌道時(shí)優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道，且電子自旋方向相同，基態(tài)N原子的電子排布式為1s22s2D．原子的電子排布式由1s22綜上所述，答案為C。2．下列基態(tài)原子或離子的電子排布式錯(cuò)誤的是A．F

1s22s2C．K

1s22s2【答案】B【解析】A．F核外有9個(gè)電子，電子排布式為1s22s22p5，A正確；B．Cl-核外有18個(gè)電子，電子排布式為1s22s22p63s23p6，B錯(cuò)誤；C．K核外有19個(gè)電子，電子排布式為1s22s22p63s23p64s1，C正確；D．Mg2+核外有10個(gè)電子，電子排布式為1s22s22p6，D正確；故答案選B。常見(jiàn)考法二能級(jí)間能量大小的比較3．硫的下列4種微粒，若失去一個(gè)電子所需要能量最多的是A．[Ne]3s23p4 B．[Ne]3s23p2 C．【答案】B【解析】A、B、C、D四項(xiàng)中的微粒分別對(duì)應(yīng)基態(tài)S、S2+、激發(fā)態(tài)S2+、激發(fā)態(tài)S，激發(fā)態(tài)上電子能量高，不穩(wěn)定，易失去，故需要能量最多的是基態(tài)的答案選B。4．下列狀態(tài)的鋁中，電離最外層的一個(gè)電子所需能量最小的是A．[Ne] B． C． D．【答案】B【解析】A．[Ne]為基態(tài)Al3+，2p能級(jí)處于全充滿，較穩(wěn)定，電離最外層的一個(gè)電子為Al原子的第四電離能；B．為Al原子的核外電子排布的激發(fā)態(tài)；C．為基態(tài)Al原子失去兩個(gè)電子后的狀態(tài)，電離最外層的一個(gè)電子為Al原子的第三電離能；D．為基態(tài)Al失去一個(gè)電子后的狀態(tài)，電離最外層的一個(gè)電子為Al原子的第二電離能；電離最外層的一個(gè)電子所需要的能量：基態(tài)大于激發(fā)態(tài)，而第一電離能小于第二電離能小于第三電離能小于第四電離能，則電離最外層的一個(gè)電子所需能量最小的是B；綜上分析，答案選B。常見(jiàn)考法三電子排布與元素性質(zhì)的練習(xí)5．某原子價(jià)電子排布為4s24p3，該元素或其化合物不可能具有的性質(zhì)是A．該元素屬于非金屬 B．該元素的氫化物比氨氣穩(wěn)定C．該元素的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物是弱酸 D．該元素的最高化合價(jià)是＋5【答案】B【解析】A．該元素為As元素，屬于非金屬，故A正確；B．同主族元素從上往下非金屬性逐漸減弱，非金屬性越弱，氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性越弱，則該元素的氫化物不如氨氣穩(wěn)定，故B錯(cuò)誤；C．非金屬性越弱，其最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的酸性越弱，H3PO4為弱酸，故該元素的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物是弱酸，故C正確；D．該元素為第VA族元素，故最高化合價(jià)是＋5，故D正確；故選B。6．下列四種元素中，非金屬性最強(qiáng)的是A．基態(tài)原子含未成對(duì)電子數(shù)最多的第二周期元素B．位于周期表中第三周期第IIIA族的元素C．基態(tài)原子最外層電子排布式為2s2p5的元素D．基態(tài)原子最外層電子排布式為2s22p6的元素【答案】C【解析】A．第二周期原子含有未成對(duì)電子最多的元素是氮元素，B．位于周期表中第三周期ⅢA族的元素是鋁元素，C．原子最外層電子排布為2s22p5的元素是氟元素，D．原子最外層電子排布為2s22p6的元素是氖元素，這四種元素中，其單質(zhì)氧化性最強(qiáng)的是氟氣，故C正確；故選C。分層提分分層提分題組A基礎(chǔ)過(guò)關(guān)練1．下列化學(xué)用語(yǔ)或圖示表達(dá)正確的是A．順-2-丁烯的球棍模型：B．CO2的空間填充模型：C．CaC2的電子式：D．基態(tài)氮原子的軌道表示式：【答案】C【解析】A．由于碳碳雙鍵兩端的甲基分別位于雙鍵平面的兩側(cè)，則是反-2-丁烯的球棍模型，A錯(cuò)誤；B．已知CO2是直線形分子，故CO2的空間填充模型為：，B錯(cuò)誤；C．CaC2是離子化合物，CaC2的電子式：，故CD．基態(tài)氮原子的電子排布式為1s22s22p3，軌道表示式為：，D錯(cuò)誤；故選C。2．下列說(shuō)法正確的是A．焰色反應(yīng)是化學(xué)變化B．自然界的原子都是基態(tài)C．在一定條件下，碳原子的電子排布式可能是1D．電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)放出能量，產(chǎn)生發(fā)射光譜【答案】C【解析】A．焰色反應(yīng)是物理變化，不是化學(xué)變化，故A錯(cuò)誤；B．自然界中的原子有基態(tài)，也有激發(fā)態(tài)，物質(zhì)受熱原子由基態(tài)可以轉(zhuǎn)化為激發(fā)態(tài)，故B錯(cuò)誤；C．碳的基態(tài)電子排布式為1s22s2D．電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)要吸收能量，形成吸收光譜，故D錯(cuò)誤；答案選C。3．下列化學(xué)用語(yǔ)正確的是A．甲烷的空間充填模型：B．丙烯的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：CH3CHCH2C．基態(tài)Fe3+的簡(jiǎn)化電子排布式：[Ar]3d34s2D．基態(tài)S2-的電子排布式：1S22s22p63s23p6【答案】D【解析】A．該模型為甲烷的球棍模型，A錯(cuò)誤；B．丙烯的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH3CH=CH2，B錯(cuò)誤；C．Fe為26號(hào)元素，則Fe3+的簡(jiǎn)化電子排布式為[Ar]3d5，C錯(cuò)誤；D．S為16號(hào)元素，S2-的電子排布式為1S22s22p63s23p6，D正確；故答案為：D。4．Goodenough等人因在鋰離子電池及鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、鈦酸鋰等正極材料研究方面的卓越貢獻(xiàn)而獲得2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。Li位于周期表中區(qū)；基態(tài)Ti原子的價(jià)電子排布式為；基態(tài)Fe3+、Fe2+離子中未成對(duì)的電子數(shù)之比為。【答案】s3d24s25：4【解析】鋰的原子序數(shù)為3，基態(tài)原子的電子排布式為1s22s1，位于元素周期表的s區(qū)；鈦元素的原子序數(shù)為22，基態(tài)原子的價(jià)電子排布式為3d24s2；鐵元素的原子序數(shù)為26，亞鐵離子的價(jià)電子排布式為3d6，3d軌道上有4個(gè)未成對(duì)電子，鐵離子價(jià)電子排布式為3d5，3d軌道上有5個(gè)未成對(duì)電子，則基態(tài)鐵離子和亞鐵離子離子中未成對(duì)電子數(shù)之比為5：4。5．下列說(shuō)法正確的是A．CH4分子的球棍模型B．鈹原子最外層的電子云圖C．順?2?丁烯的分子結(jié)構(gòu)模型D．該軌道表示式違背了洪特規(guī)則A．A B．B C．C D．D【答案】D【解析】A．該模型為CH4的空間填充模型，A項(xiàng)錯(cuò)誤；B．Be最外層電子排布為2s2，其電子云的形狀為球形，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C．為反?2?丁烯，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；D．洪特規(guī)則：當(dāng)電子排布在多個(gè)能量相同的軌道時(shí)，優(yōu)先獨(dú)占且自旋方向相同。違背了洪特規(guī)則，故D項(xiàng)正確；故選：D。題組B能力提升練6．下列圖示或化學(xué)用語(yǔ)表示正確的是A．NaCl的電子式B．基態(tài)47AC．Fe2+D．pXA．A B．B C．C D．D【答案】B【解析】A．NaCl由鈉離子和氯離子構(gòu)成，是離子化合物，其電子式為，A錯(cuò)誤；B．基態(tài)47Ag的價(jià)電子排布式為4d105s1，根據(jù)洪特規(guī)則和泡利不相容原理可知，其價(jià)電子的軌道表示式為，B正確；C．Fe2+的電子排布式為1s22s22p63s23p63d6，結(jié)構(gòu)示意圖為，C錯(cuò)誤；D．p軌道的電子云輪廓圖為啞鈴形，為圖示形狀，D錯(cuò)誤；故答案選B。7．下列能級(jí)符號(hào)正確且簡(jiǎn)并軌道數(shù)最多的是A．2d B．3f C．4d【答案】C【解析】A．第二能層包含兩個(gè)能級(jí)即s和p，不存在2d能級(jí)，AB．第三能層包含三個(gè)能級(jí)即s、p、d，不存在3f能級(jí)，BC．4d能級(jí)包括5個(gè)簡(jiǎn)并軌道，5s能級(jí)只有1個(gè)簡(jiǎn)并軌道，C符合題意；故答案為：C。8．日常生活中，我們看到的霓虹燈光、熒光等都與原子核外電子躍遷有關(guān)。下列描述的原子的價(jià)層電子狀態(tài)中最穩(wěn)定的是A．2s12p2 B．3d54s2【答案】B【分析】當(dāng)價(jià)層電子處于基態(tài)且處于全滿、半滿填充時(shí)，能量較低，為較穩(wěn)定狀態(tài)；能量最低原理為原子核外的電子應(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；【解析】A．2s12pB．3d54s2，3dC．3d64s1D．3s1故原子的價(jià)層電子狀態(tài)中最穩(wěn)定的是3d5故選B。9．某元素基態(tài)原子價(jià)電子排布式為3s2A．該元素符號(hào)為OB．該元素位于元素周期表p區(qū)C．該元素的單質(zhì)可以與H2D．該元素基態(tài)原子軌道表示式為

【答案】B【解析】A．該元素M層即最外層電子數(shù)為6，則核外電子為16，為S元素，A錯(cuò)誤；B．該元素位于第三周期第ⅥA族，位于元素周期表p區(qū)，B正確；C．S與H2生成氣體H2S，C錯(cuò)誤；D．根據(jù)洪特規(guī)則，3p能級(jí)的4個(gè)電子優(yōu)先占滿3個(gè)軌道，則基態(tài)S原子軌道表示式為，D錯(cuò)誤；故答案為：B。10．下列化學(xué)用語(yǔ)表示正確的是A．乙醇的官能團(tuán)電子式為：B．鈉原子的基態(tài)核外電子排布可表示1sC．基態(tài)銅原子的價(jià)層電子排布圖：D．乙炔的分子空間填充模型：【答案】B【解析】A．乙醇的官能團(tuán)為-OH，電子式為，A不正確；B．鈉原子的基態(tài)原子，其核外電子數(shù)為11，電子排布式為1s22s2C．基態(tài)銅原子的價(jià)層電子排布式為3d104s1，價(jià)電子排布圖為：，C不正確；D．乙炔的分子空間填充模型為，D不正確；故選B。11．下列說(shuō)法中，正確的是A．3p2表示3pB．處于最低能量的原子叫做基態(tài)原子C．2p、3p、4p能級(jí)的軌道數(shù)依次增多D．同一原子中，1s、2s、3s電子的能量逐漸減小【答案】B【解析】A．p能級(jí)都有三個(gè)軌道，3p2指3p能級(jí)上只有2個(gè)電子，AB．基態(tài)原子能量最低，激發(fā)態(tài)原子能量較高，B正確；C．2p、3p、4p能級(jí)的軌道數(shù)都是3個(gè)，C錯(cuò)誤；D．同一原子中，1s、2s、3s電子的能量逐漸增大，D錯(cuò)誤；故選B。12．Ⅰ.鋁合金和鋼鐵是國(guó)家重要的金屬材料?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)下列是氣態(tài)鋁原子或離子的電子排布式，其中處于激發(fā)態(tài)的有(填序號(hào))。A變?yōu)镈所需的能量為E1，D變?yōu)镋所需的能量為E2，則E1E2(填“>”“<”或“=”)，理由是。A．1s22s22p63s23p1

B．1s22s22p63s13px13py1

C．1s22s22p63s13px13pz1D．1s22s22p63s2

E．1s22s22p63s1

F．1s22s22p63s13p1(2)利用電解法可在鋁制品表面形成致密的氧化物保護(hù)膜，不僅可以增加美觀，而且可以延長(zhǎng)鋁制品使用時(shí)間。制取氧化物保護(hù)膜的裝置如下圖所示，陽(yáng)極的電極反應(yīng)方程式為。Ⅱ.鋼鐵在潮濕空氣中容易生銹，某興趣小組查閱資料可知，鋼鐵腐蝕的快慢與溫度、電解質(zhì)溶液的pH值、氧氣濃度以及鋼鐵中的含碳量有關(guān)，為此設(shè)計(jì)了下列實(shí)驗(yàn)。編號(hào)①②③④A100mL飽和NaCl溶液100mL飽和NaCl溶液100mLpH=2CH3COOH100mLpH=5H2SO4Bmg鐵粉mg鐵粉和ng碳粉混合物mg鐵粉和ng碳粉混合物mg鐵粉和ng碳粉混合物錐形瓶中壓強(qiáng)隨時(shí)間變化通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)分析回答：(3)上述實(shí)驗(yàn)①、②探究對(duì)鐵的腐蝕快慢的影響，寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)②碳電極上的電極反應(yīng)式；(4)上述四個(gè)實(shí)驗(yàn)中(用編號(hào)表示)發(fā)生吸氧腐蝕，上述四個(gè)實(shí)驗(yàn)鐵腐蝕由快到慢的順序?yàn)?用編號(hào)表示)?！敬鸢浮?1)BCF<①3p能級(jí)上的電子比3s能級(jí)上的電子能量高所以失去3p上的電子更容易，即需要的能量低；②失去一個(gè)電子后形成一價(jià)陽(yáng)離子對(duì)外圍電子有吸引作用，再失去一個(gè)電子變難，即需要的能量更高；③鋁失去一個(gè)電子后3s能級(jí)上形成全滿的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，即再失去一個(gè)電子需要的能量更高(答到一點(diǎn)即可)(2)2Al-6e(3)含碳量多少(或是否含碳)2H2O+O2+4e?=4OH?(4)②④④=③>②>①(或“④③②①”“③④②①”)【解析】（1）基態(tài)鋁原子的電子排布式為1s22s22p63s23p1，獲得能量后低能級(jí)上的電子躍遷到較高能級(jí)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)，故B、C、F為激發(fā)態(tài)原子或離子。A變?yōu)镈所需的能量E1為第一電離能，D變?yōu)镋所需的能量E2為第二電離能，E1小于E2，理由有三：①3p能級(jí)上的電子比3s能級(jí)上的電子能量高，所以失去3p上的電子更容易，即需要的能量低，②失去一個(gè)電子后形成一價(jià)陽(yáng)離子對(duì)外圍電子有吸引作用，再失去一個(gè)電子變難，即需要的能量更高；③鋁失去一個(gè)電子后3s能級(jí)上形成全滿的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，即再失去一個(gè)電子需要的能量更高，答案為：BCF，<，①3p能級(jí)上的電子比3s能級(jí)上的電子能量高所以失去3p上的電子更容易，即需要的能量低；②失去一個(gè)電子后形成一價(jià)陽(yáng)離子對(duì)外圍電子有吸引作用，再失去一個(gè)電子變難，即需要的能量更高；③鋁失去一個(gè)電子后3s能級(jí)上形成全滿的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，即再失去一個(gè)電子需要的能量更高(答到一點(diǎn)即可)；（2）陽(yáng)極鋁失去電子生成氧化物氧化鋁，電極反應(yīng)方程式為：2Al-6e-+3H2（3）比較實(shí)驗(yàn)①②可知，實(shí)驗(yàn)①②探究的是是否含碳對(duì)鐵腐蝕的影響，實(shí)驗(yàn)②發(fā)生吸氧腐蝕，其正極反應(yīng)為：2H2O+O2+4e-=4OH-（4）分析壓強(qiáng)與時(shí)間變化曲線可知，①②④壓強(qiáng)隨時(shí)間變化減小，①無(wú)碳粉為化學(xué)腐蝕，則發(fā)生吸氧腐蝕為②④。上述圖中壓強(qiáng)變化一個(gè)單位所需時(shí)間各不相同，相同時(shí)間轉(zhuǎn)移電子越多，金屬腐蝕越快，③中生成氫氣的體積是相同時(shí)間④中吸收氧氣的體積2倍，所以兩者轉(zhuǎn)移電子數(shù)相同，反應(yīng)速率相等，上述四個(gè)實(shí)驗(yàn)鐵腐蝕由快到慢的順序?yàn)棰?③>②>①，答案為:②④,④=③>②>①(或“④③②①”“③④②①”)。題組C培優(yōu)拔尖練13．(2018·全國(guó)I卷)下列Li原子電子排布圖表示的狀態(tài)中，能量最低和最高的分別為、。A．B．C．D．【答案】DC【解析】根據(jù)構(gòu)造原理，D圖示為基態(tài)Li原子電子排布圖，能量最低；C圖示中有2個(gè)電子躍遷到2p軌道，能量最高；故選D、C。14．回答下列問(wèn)題：(1)基態(tài)Mn原子核外有種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的電子。(2)基態(tài)鎂原子核外M層電子的自旋狀態(tài)(填“相同”或“相反”)。(3)基態(tài)Ge原子有個(gè)未成對(duì)電子。(4)鎳元素基態(tài)原子的電子排布式為。(5)氮原子價(jià)層電子的軌道表達(dá)式(電子排布圖)為。(6)基態(tài)Fe2+與Fe3+離子中未成對(duì)的電子數(shù)之比為(7)基態(tài)K原子中，核外電子占據(jù)的最高能層的符號(hào)是。(8)Se的基態(tài)原子中電子占據(jù)的原子軌道總數(shù)為?！敬鸢浮?1)25(2)相反(3)2(4)[Ar]3d84s2(5)(6)4：5(7)M(8)18【解析】（1）一個(gè)電子就是一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，Mn是25號(hào)元素，則基態(tài)Mn原子核外有25種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的電子；故答案為：25。（2）基態(tài)鎂原子核外電子排布式為1s22s22p63s2，則核外M層電子即3s2電子，同一個(gè)軌道中兩個(gè)電子自旋狀態(tài)相反；故答案為：相反。（3）基態(tài)Ge價(jià)電子排布式為4s24p2，則基態(tài)Ge原子有2個(gè)未成對(duì)電子；故答案為：2。（4）Ni為28號(hào)元素，則鎳元素基態(tài)原子的電子排布式為[Ar]3d84s2；故答案為：[Ar]3d84s2。（5）氮原子價(jià)層電子為2s22p3，則價(jià)層電子的軌道表達(dá)式(電子排布圖)為；故答案為：。（6）基態(tài)Fe2+價(jià)電子排布式為3d6，基態(tài)Fe3+價(jià)電子排布式為3d5，則基態(tài)Fe2+與Fe3+離子中未成對(duì)的電子數(shù)之比為4：5；故答案為：（7）基態(tài)K原子價(jià)電子排布式為3s1，則核外電子占據(jù)的最高能層的符號(hào)是M；故答案為：M。（8）Se的基態(tài)原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p4，則Se的基態(tài)原子中電子占據(jù)的原子軌道總數(shù)為18；故答案為：18。15．LiCoO2、LiFePO4常用作鋰離子電池的正極材料?；鶓B(tài)Co原子核外電子排布式為，基態(tài)磷原子中，電子占據(jù)的最高能層符號(hào)為；該能層能量最高的電子云在空間有個(gè)伸展方向，原子軌道呈形?！敬鸢浮?s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2M3啞鈴【解析】Co為27號(hào)元素，Co原子核外有27個(gè)電子，根據(jù)核外電子排布規(guī)律可得其基態(tài)Co原子核外電子排布式為：1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2；基態(tài)磷原子核外有三層電子，故最高能層符號(hào)為M，電子云在空間有3個(gè)伸展方向，原子軌道為啞鈴型；故答案為：1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2；M；3；啞鈴。16．按要求回答下列問(wèn)題：(1)①基態(tài)原子的N層有1個(gè)未成對(duì)電子，M層未成對(duì)電子數(shù)最多的元素的價(jià)電子排布式為。②最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)3倍的元素的軌道表示式為。③Cu原子的結(jié)構(gòu)示意圖為。(2)N原子核外有種不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子?；鶓B(tài)N原子中，能量最高的電子所占據(jù)的原子軌道的形狀為。(3)某元素+3價(jià)離子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d3，該元素在周期表中的區(qū)。【答案】(1)3d54s1(2)7啞鈴狀(3)屬于d區(qū)【解析】（1）基態(tài)原子的N層有1個(gè)未成對(duì)電子，M層未成對(duì)電子數(shù)最多，應(yīng)該為5個(gè)，則該元素的價(jià)電子排布式為3d54s1；最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)3倍的元素為8個(gè)電子的O，該元素軌道表示式為；Cu原子核外有29個(gè)電子，其結(jié)構(gòu)示意圖為；（2）N原子核外有7個(gè)電子，每個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都不同，所以有7種不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子?；鶓B(tài)N原子中，能量最高的電子所占據(jù)的原子軌道的形狀為為2p能級(jí)，形狀為啞鈴形；（3）某元素+3價(jià)離子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d3，則該元素的電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1，為Cr，在d區(qū)。17．回答下列問(wèn)題：(1)處于一定空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度分布可用形象化描述。第四周期未成對(duì)電子數(shù)最多的元素是(填元素符號(hào))(2)N的基態(tài)原子核外電子排布式為；Cu的原子結(jié)構(gòu)示意圖為。(3)釩(23V)是元素廣泛用于催化及鋼鐵工業(yè)。釩在元素周期表中的位置為第周期第族，其價(jià)層電子的軌道表示式為。(4)Na位于元素周期表第周期第族；S的基態(tài)原子核外有個(gè)未成對(duì)電子。(5)Cu2＋基態(tài)核外電子排布式為。(6)基態(tài)Fe原子有個(gè)未成對(duì)電子，F(xiàn)e3＋的電子排布式為。(7)以氮化鎵(GaN)等為代表的第三代半導(dǎo)體材料具有優(yōu)異性能，31Ga基態(tài)原子的核外電子排布式是。(8)鋁原子核外電子共有種不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子。(9)基態(tài)Mn2＋的核外電子排布式為。(10)Se原子序數(shù)為，其核外M層電子的排布式為。(11)可正確表示原子軌道的是___________。A．2s B．2d C．3pz D．3f【答案】(1)原子軌道Cr(2)1s22s22p3(3)四ⅤB(4)三ⅠA2(5)1s22s22p63s23p63d9(6)41s22s22p63s23p63d5(7)1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1(8)13(9)1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5(10)343s23p63d10(11)AC【解析】（1）電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度分布通常用原子軌道形象化描述；第四周期未成對(duì)電子數(shù)最多的元素，是Cr元素；（2）N元素的原子序數(shù)為7，基態(tài)原子的核外電子排布式為1s22s22p3；原子序數(shù)為29的Cu的原子核外四個(gè)電子，位于第四周期，ⅠB族，最外層1個(gè)電子，原子結(jié)構(gòu)示意圖為；（3）釩在元素周期表中的位置為第四周期第ⅤB族，其價(jià)層電子排布式為3d34s2，根據(jù)洪特規(guī)則和泡利原理，價(jià)層電子的軌道表示式為。（4）Na元素屬于短周期主族元素，核外有3個(gè)電子層，最外層有1個(gè)電子，故位于元素周期表第三周期第ⅠA族；S的核外電子排布式為：1s22s2sp63s23p4，其3p能級(jí)上2個(gè)電子各占據(jù)一個(gè)軌道，屬于未成對(duì)電子，故此處填2；（5）Cu為29號(hào)元素，基態(tài)原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1，失去2個(gè)電子形成銅離子，則Cu2+的基態(tài)核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d9；（6）基態(tài)Fe原子核外電子排布為1s22s22p63s23p63d64s2，所以有4個(gè)未成對(duì)電子，失去2個(gè)4s電子、1個(gè)3d電子形成Fe3+，其電子排布式為1s22s22p63s23p63d5；（7）Ga元素為31號(hào)元素，核外有31個(gè)電子，對(duì)應(yīng)電子排布式為：1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1；（8）鋁原子核外有13個(gè)電子，每個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都不同，則有13種不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子；（9）Mn的核外電子數(shù)為25，基態(tài)Mn2＋的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5；（10）Se位于第四周期，與S的原子序數(shù)相差18，故其原子序數(shù)為34；其核外M層有18個(gè)電子，故M層的電子排布式為3s23p63d10；（11）L能層只有2s、2p能級(jí)，M能層只有3s、3p、3d能級(jí)，故答案選AC。18．回答下列問(wèn)題：(1)①基態(tài)A原子的電子排布式為1s22s22p5，則②基態(tài)B原子的簡(jiǎn)化電子排布式為Ne3s2，則B元素位于第周期第③基態(tài)C原子的電子排布式為1s22s22p63(2)①基態(tài)Fe原子有個(gè)未成對(duì)電子，F(xiàn)e3+基態(tài)的核外電子排布式為②31Ga基態(tài)原子的價(jià)層電子排布式為③基態(tài)硼原子的電子排布式為。④基態(tài)Cu+的核外電子排布式為⑤XY2是紅棕色氣體；X與氫元素可形成XH3；X基態(tài)原子的價(jià)層電子軌道表示式是【答案】(1)二ⅦAp三ⅡAs四ⅡBds(2)41s22s22p63s23p63d54s24p11s22s22p11s22s22p63s23p63d10【解析】（1）①基態(tài)A原子的電子排布式為1s22s22p②基態(tài)B原子的簡(jiǎn)化電子排布式為Ne3s2，則B