高中化学第1章原子结构与性质第1节第2课时基态原子的核外电子排布原子轨道练习含解析 人教版选修

高中化学第1章原子结构与性质第1节第2课时基态原子的核外电子排布原子轨道练习含解析 人教版选修

第2课时　基态原子的核外电子排布 原子轨道 ‎1．充有氖气的霓虹灯管通电会发出红色光，产生该现象的主要原因是(　　)‎ 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 解析：选A　在电流作用下，基态氖原子的电子吸收能量跃迁到较高能级，变为激发态原子，这一过程要吸收能量，不会发出红色光；而电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时，将释放能量，从而产生红光，故A项正确。‎ ‎2．下列说法中正确的是(　　)‎ A．处于最低能量的原子叫做基态原子 B．原子由基态变为激发态要产生发射光谱 C．同一原子中，2p能级比3p能级的轨道数少 D．3d轨道能量小于4s 解析：选A　处于最低能量的原子叫做基态原子，故A正确；原子由基态变为激发态要产生吸收光谱，故B错误；不同电子层中p轨道均为3个，则同一原子中，2p、3p能级的轨道数相同，故C错误；电子排布时，3d轨道能量高于4s轨道，故D错误。‎ ‎3．下列对核外电子运动状态的描述正确的是(　　)‎ A．电子的运动与行星相似，围绕原子核在固定的轨道上高速旋转 B．能量低的电子只能在s轨道上运动，能量高的电子总是在f轨道上运动 C．能层序数越大，s原子轨道的半径越大 D．在同一能级上运动的电子，其运动状态肯定相同 解析：选C　电子运动是无序的，没有固定轨道，能量低的在离核近的区域运动，能量高的在离核远的区域运动。只有选项C正确。‎ ‎4．下列元素中，基态原子的外围电子(或价电子)排布式不正确的是(　　)‎ A．As　4s24p3　　　　　 B．Cr　3d44s2‎ C．Ga　4s24p1 D．Ni　3d84s2‎ 解析：选B　能量相同的原子轨道在全充满(p6和d10)、半充满(p3和d5)和全空(p0和d0)状态时，体系能量较低，原子较稳定。故B项中Cr原子的外围(或价)电子排布式应为3d54s1。‎ ‎5．下列电子排布图能表示基态氮原子的核外电子排布的是(　　)‎ 7‎ 解析：选C　根据洪特规则，当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单独占据一个轨道，而且自旋状态相同，因此，基态氮原子2p能级上的电子排布应为，C项正确。‎ ‎6．某原子核外电子排布为ns2np7，它违背了(　　)‎ A．泡利原理 B．能量最低原理 C．洪特规则 D．洪特规则特例 解析：选A　p能级有三个轨道，据泡利不相容原理，每个轨道最多排2个电子，故p能级最多排6个电子，不可能排7个，故违背泡利原理。‎ ‎7．按要求完成下列填空：‎ ‎(1)(2018·全国卷Ⅱ)基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为________形。‎ ‎(2)(2017·全国卷Ⅰ)基态K原子中，核外电子所占据的最高能层的符号是________，占据该能层电子的电子云轮廓图形状为________。‎ ‎(3)(2015·全国卷Ⅰ)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。‎ 解析：(1)基态S原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，最高能级为3p，其电子云轮廓图为哑铃(纺锤)形。‎ ‎(2)基态K原子核外有4个能层：K、L、M、N，能量依次增高，处于N层上的1个电子位于s轨道，s电子云轮廓图形状为球形。‎ ‎(3)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用电子云形象地描述。基态‎14C原子的电子排布图为，则核外存在2对自旋相反的电子。‎ 答案：(1)哑铃(纺锤)　(2)N　球形　(3)电子云　2‎ ‎8．按要求完成下列填空：‎ ‎(1)(2018·全国卷Ⅰ)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________、________(填标号)。‎ 7‎ ‎(2)(2018·全国卷Ⅱ)基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为________。‎ ‎(3)(2017·全国卷Ⅱ)氮原子价层电子的轨道表达式(电子排布图)为________。‎ 解析：(1)D选项表示基态，为能量最低状态；A、B、C选项均表示激发态，但C选项被激发的电子处于高能级的电子数多，为能量最高状态。‎ ‎(2)基态Fe原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，因此其价层电子的电子排布图为。‎ ‎(3)根据构造原理可知氮原子价电子排布式为2s22p3，根据洪特规则和泡利原理可写出其价层电子的轨道表达式。‎ 答案：(1)D　C　(2)　(3)‎ ‎9．下列说法正确的是(　　)‎ A．s电子云是在空间各个方向上伸展程度相同的对称形状 B．p电子云是平面“‎8”‎字形的 C．2p能级有一个未成对电子的基态原子的电子排布式一定为1s22s22p5‎ D．2d能级包含5个原子轨道，最多容纳10个电子 解析：选A　p电子云形状是哑铃形，不是平面“8”字形，B项错误；2p能级有一个未成对电子的原子有B或F两种元素，C项错误；L层没有d能级，D项错误。‎ ‎10．当碳原子的核外电子排布由转变为时，下列说法中正确的组合是(　　)‎ ‎①碳原子由基态变为激发态　②碳原子由激发态变为基态　③碳原子要从外界环境中吸收能量　④碳原子要向外界环境中释放能量 A．①③ B．②③‎ C．①④ D．②④‎ 解析：选A　外围电子排布由2s22p2转变为2s12p3，碳原子体系能量升高，由基态变为激发态，要从外界环境中吸收能量。‎ ‎11．下列3d能级的电子排布图正确的是(　　)‎ 解析：‎ 7‎ 选B　A、D中同一个原子轨道内电子的自旋状态相同，违反了泡利原理；C违反了洪特规则——当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，而且电子的自旋状态相同。‎ ‎12．下列有关核外电子的运动状态的说法中错误的是(　　)‎ A．电子亚层(能级)是描述电子运动的电子云状态 B．只有在电子层(能层)、电子亚层(能级)、电子云的伸展方向及电子的自旋都确定时，电子的运动状态才能确定下来 C．必须在B项所述四个方面都确定时，才能决定组成每一能层的最多轨道数 D．电子云伸展方向与能量大小是无关的 解析：选C　电子亚层(能级)是电子在核外空间出现概率密度分布的形象化描述即电子运动的电子云状态，故A正确；电子的运动状态由电子层(能层)、电子亚层(能级)、电子云的伸展方向以及电子的自旋状态决定，所以在电子层(能层)、电子亚层(能级)、电子云的伸展方向、以及电子的自旋状态确定时，电子的运动状态才能确定下来，故B正确；第一能层只有s能级1个原子轨道，第二能层有s和p能级共有4个原子轨道，第三能层有s、p和d能级共有9个原子轨道，与电子层(能层)、电子亚层(能级)、电子云的伸展方向及电子的自旋无关，故C错误；离原子核越远的电子，其能量越大，则p原子轨道电子的平均能量随能层的增大而增加，所以电子云伸展方向与能量大小是无关的，故D正确。‎ ‎13．人们常将在同一原子轨道上运动的，自旋状态相反的2个电子，称为“电子对”；将在同一原子轨道上运动的单个电子，称为“未成对电子”。以下有关主族元素原子的“未成对电子”的说法，正确的是(　　)‎ A．核外电子数为奇数的基态原子，其原子轨道中一定含有“未成对电子”‎ B．核外电子数为偶数的基态原子，其原子轨道中一定不含“未成对电子”‎ C．核外电子数为偶数的基态原子，其原子轨道中一定含有“未成对电子”‎ D．核外电子数为奇数的基态原子，其原子轨道中可能不含“未成对电子”‎ 解析：选A　核外电子数为奇数的基态原子，至少有一个电子会单独占据一个原子轨道而不成对，A项正确，D项错误；核外电子数为偶数的基态原子，其原子轨道中可能含未成对电子，如碳原子的电子排布图：，B、C两项错误。‎ ‎14．下列说法正确的是(　　)‎ A．原子核外电子排布式为1s2的原子与原子核外电子排布式为1s22s2的原子化学性质相似 B．Fe3＋的最外层电子排布式为3s23p63d5‎ C．基态铜原子最外层电子排布图为 D．基态碳原子最外层的电子排布图为 解析：选B　核外电子排布式为1s2的原子是He，核外电子排布式为1s22s2‎ 7‎ 的原子为铍(Be)，He是稀有气体元素，Be是金属元素，化学性质不相似，A错误；Fe的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，失去电子时先失最外层，再失次外层，失去2个电子变成Fe2＋时，最外层电子排布式为3s23p63d6，失去3个电子变成Fe3＋时，最外层电子排布式为3s23p63d5，B正确；基态铜原子最外层的电子排布图为，3d全充满，符合洪特规则，故C错误；基态碳原子的2s比2p轨道能量低，先填满2s再填2p，即，不存在半充满能量低的问题，故D错误。‎ ‎15．按要求填空。‎ ‎(1)基态铝原子核外电子云有________种不同的伸展方向，共有________种不同能级的电子，有________种不同运动状态的电子。‎ ‎(2)S的基态原子核外有________个未成对电子，Si的基态原子核外电子排布式为________。基态Si原子中，电子占据的最高能层符号为________，该能层具有的原子轨道数为________，电子数为________。‎ ‎(3)表示的原子轨道正确是________(填序号)。‎ A．2s B．2d C．3p D．‎‎3f ‎(4)基态Fe原子有________个未成对电子，Fe3＋的电子排布式为____________；Cu＋基态核外电子排布式为________。‎ ‎(5)某元素的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋2，则n＝________；原子中能量最高的是________能级电子。‎ ‎(6)第四周期中最外层仅有1个电子的所有基态原子的电子排布式______________________，第四周期中，3d轨道半充满的元素符号是________。‎ 解析：(1)基态Al原子的电子排布式为1s22s22p63s23p1，铝原子核外电子云有s、p，分别有1、3种伸展方向；有1s、2s、2p、3s、3p共5种不同的能级；其核外有13个电子，则有13种不同运动状态的电子。‎ ‎(2)S原子核外电子数为16，基态S原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，Si原子核外电子数为14，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p2，占据电子的最高能层为M层，该层有9个原子轨道，4个电子。‎ ‎(3)L能层只有2s、2p能级，M能层只有3s、3p、3d能级，故选A、C。‎ ‎(4)基态Fe原子核外电子排布为1s22s22p63s2 3p63d64s2，所以有4个未成对电子，失去2个4s、1个3d电子形成Fe3＋，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d5。Cu为29号元素，基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，Cu＋的基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d10。　‎ ‎(5)s能级只有1个原子轨道，故最多只能容纳2个电子，即n 7‎ ‎＝2，所以该元素的原子最外层电子排布式为2s22p4，由此可知是O元素；根据核外电子排布的能量最低原理，可知氧原子的核外电子排布中2p能级电子能量最高。‎ ‎(6)第四周期最外层只有1个电子的最外层电子排布式为4s1，此时3s、3p应已填满，3d轨道可能全空、半充满或全充满，即其电子排布式为[Ar]4s1，[Ar]3d54s1，[Ar]3d104s1。第四周期中，3d轨道半充满的元素，基态原子的电子排布式为[Ar]3d54s1、[Ar]3d54s2为Cr、Mn元素。‎ 答案：(1)4　5　13　(2)2　1s22s22p63s23p2　M　9　4‎ ‎(3)AC　(4)4　1s22s22p63s23p63d5‎ ‎1s22s22p63s23p63d10　(5)2　2p ‎(6)19K：[Ar]4s1,24Cr：[Ar]3d54s1,29Cu：[Ar]3d104s1　Cr、Mn ‎16．已知A原子中只含1个电子；B原子的3p轨道上得到1个电子后不能容纳外来电子；C原子的2p轨道上有1个电子的自旋方向与其他电子的自旋方向相反；D原子的第三能层上有8个电子，第四能层上只有1个电子；E原子的价电子排布式为3s23p6。‎ ‎(1)按要求书写下列图式。‎ ‎①B原子的结构示意图：___________________________________________；‎ ‎②C原子的电子排布图：__________________________________；‎ ‎③D原子的核外电子排布式：_____________________________________；‎ ‎④B离子的电子式：_______________________________________________。‎ ‎(2)写出E的元素符号：________，要证明太阳光中含有E元素，可采用的方法是__________________________________________________________‎ ‎______________________________________________________。‎ 解析：由题意知，A原子中只有1个电子，A为H；B原子的3p轨道上有5个电子，则B为Cl；C原子的2p轨道上有4个电子，则C为O；D原子的价电子排布式为4s1，则D为K；由E原子的价电子排布式可知E为Ar。‎ ‎(1)原子结构示意图能简明地表示原子的组成和电子在原子核外的分层排布情况，电子排布式能表明电子在各电子层不同原子轨道上的排布情况；电子排布图可进一步表明电子在各原子轨道上的自旋状态；电子式可以表明与元素性质密切相关的原子最外层的电子数。‎ ‎(2)对太阳光进行光谱分析，可确定太阳光中所含元素的种类。‎ 答案：(1)①　②‎ ‎③1s22s22p63s23p64s1或[Ar]4s1　④[]－‎ ‎(2)Ar　对太阳光进行光谱分析 7‎ 7‎