第一节 微专题1 核外电子排布的规范书写与应用

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n s、(n－1)d、n p的顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把(n－1)d放在n s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中正确的是()
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．29Cu＋的价层电子排布式：3d94s1
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；能层高的电子先失去，即先失去4s电子，后失去3d电子，Cu＋的价层电子排布式为3d10，D错误。

2．下列说法错误的是()
A．n s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1s22s22p2x，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
解析电子的能量与能层、能级有关，n s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能级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；根据泡利原理知，3p能级最多容纳6个电子，D正确。

3．(2021·天津，5)下列化学用语表达正确的是()
A．F－的离子结构示意图：
B．基态碳原子的轨道表示式：
C．丙炔的键线式：
D．H2O分子的球棍模型：
答案 D
解析F－最外层有8个电子，离子结构示意图：，故A错误；基态碳原子的轨道表示
式：，故B错误；丙炔的三个碳原子在一条线上，故C错误；H2O 分子的空间结构为V形，所以球棍模型为，故D正确。

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)[2018·江苏，21A(2)]Fe2＋基态核外电子排布式为___________________________。

(3)[2017·全国卷Ⅱ，35(1)]氮原子价层电子的轨道表示式(电子排布图)为________。

(4)[2017·全国卷Ⅲ，35(1)节选]Co基态原子核外电子排布式为__________________。

(5)[2017·江苏，21A(1)]Fe3＋基态核外电子排布式为___________________________。

(6)[2016·全国卷Ⅲ，37(1)]写出基态As原子的核外电子排布式：_________________。

答案(1)第四周期第Ⅷ族1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)
(2)[Ar]3d6(或1s22s22p63s23p63d6)
(3)
(4)1s22s22p63s23p63d74s2(或[Ar]3d74s2)
(5)[Ar]3d5(或1s22s22p63s23p63d5)
(6)1s22s22p63s23p63d104s24p3(或[Ar]3d104s24p3)
解析(1)Fe、Co、Ni三种元素在周期表中位于第四周期第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)基态Fe2＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6。

(3)N原子位于第二周期第ⅤA
族，价层电子是最外层电子，即轨道表示式是。

(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)铁是26号元素，Fe3＋基态核外电子排布式为[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5。

(6)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价层电子排布之间的关系
(1)有1个未成对电子：n s1、n s2n p1、n s2n p5、3d14s2、3d104s1。

(2)有2个未成对电子：n s2n p2、n s2n p4、3d24s2、3d84s2。

(3)有3个未成对电子：n s2n p3、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能层数的元素有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能层数的元素有：第一周期的H元素，第二周期的C元素、O元素，第三周期的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元素是第四周期第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在氧气中可以燃烧
答案BD
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元素是第四周期第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项正确。

7．(1)氧元素基态原子的核外未成对电子数为________个，第三周期中有两个单电子的元素符号为________(填一种即可)，M能层上有2个电子对的原子最外层共有______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的元素符号及价层电子排布式：________
________________________________________________________________________。

(3)某元素的原子序数为33，该元素原子的价层电子排布式为________________，该元素原子核外有________个能层，________个能级，________个原子轨道，有________个单电子。

答案(1)2Si(或S) 6
(2)C：2s22p2、Si：3s23p2、Ge：4s24p2、O：2s22p4、S：3s23p4、Se：4s24p4、Ti：3d24s2、Ni：3d84s2
(3)4s24p34818 3
解析(1)O原子核外有8个电子，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p4，故未成对电子数是2。

第三周期中有两个未成对电子(单电子)的元素的基态原子价层电子排布式为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个电子对的基态原子的
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)符合条件的元素价层电子排布式为2s22p2、3s23p2、4s24p2、2s22p4、3s23p4、4s24p4、3d24s2、3d84s2，分别为C、Si、Ge、O、S、Se、Ti、Ni元素。

(3)先利用能级顺序和电子排布规律排出其电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s24p3，价层电子排布式为4s24p3，可知该元素原子核外有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)[2019·海南，19(Ⅱ)(1)]Mn位于元素周期表中第四周期第____族，基态Mn原子核外未成对电子有______个。

(3)[2016·全国卷Ⅰ，37(1)]基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar]____________，有__________个未成对电子。

(4)[2016·全国卷Ⅱ，37(1)]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____________。

答案(1)4∶5(2)ⅦB5(3)3d104s24p22(4)1s22s22p63s23p63d84s2(或[Ar]3d84s2) 2
解析(1)基态Fe2＋的价层电子排布式为3d6，未成对电子数为4，基态Fe3＋的价层电子排布式为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四周期第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，可写出基态Ge原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2，核外电子排布简式为[Ar]3d104s24p2，其中4p能级有2个未成对电子。

(4)镍是28号元素，位于元素周期表中第四周期第Ⅷ族，根据核外电子排布规则，其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2；3d能级有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。

(1)第ⅠA、ⅢA、ⅦA族元素原子均有1个未成对电子；第ⅣA、ⅥA族元素原子均有2个未成对电子；第ⅤA族元素原子均有3个未成对电子，为主族元素中原子未成对电子数最多的
元素。

(2)1～36号元素基态原子中，含未成对电子最多的为24Cr(3d54s1)，共有6个未成对电子。