2019_2020学年高中化学第1章原子结构与性质第1节原子结构第2课时基态原子的核外电子排布原子轨道练习新人教版选修3.doc

第2课时　基态原子的核外电子排布　原子轨道
课时跟踪训练
一、选择题
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
解析：选B　钢铁长期使用后生锈是化学变化，有电子的转移；焰火是电子由较高能量的激发态，跃迁到较低能量的基态，多余的能量以光的形式释放出来；金属导线导电是自由电子的定向移动；卫生丸久置后消失是升华。
2．观察1s轨道电子云示意图，判断下列说法正确的是(　　)

A．一个小黑点表示1个自由运动的电子
B．1s轨道的电子云形状为圆形的面
C．电子在1s轨道上运动像地球围绕太阳旋转
D．1s轨道电子云的点的疏密表示电子在某一位置出现机会的多少
解析：选D　由图可知，处于1s轨道上的电子在空间出现的概率分布呈球形对称，而且电子在原子核附近出现的概率最大，离核越远，出现的概率越小。图中的小黑点不表示电子，而表示电子曾经出现过的位置。
3．若将6C原子的电子排布式写成1s22s22p，它违背了(　　)
A．能量守恒定律 B．能量最低原理
C．泡利原理 D．洪特规则
解析：选D　根据洪特规则，对于基态原子的电子在能量相同的轨道上排布时，应尽可能分占不同的轨道且自旋状态相同，故本题给出的电子排布式违背了洪特规则，应写为1s22s22p2p。
4．(2019·济宁高二检测)下列说法中正确的是(　　)
A．1s22s12p1表示的是激发态原子的电子排布式
B．元素的发射光谱一般是亮背景、暗线
C．基态原子的电子只能从1s跃迁到2s
D．同一原子能层越高，s电子云半径越小
解析：选A　1s22s12p1为激发态的电子排布式，根据能量最低原理，其基态的电子排布式应为1s22s2，A正确；发射光谱是原子自身发光产生的光谱，所以是暗背景、明线，B错误；基态原子的电子可以从1s跃迁到2s、2p等，C错误；同一原子能层越高，s电子云半径越大，D错误。
5．某元素的3p能级上有两个未成对电子，因此其(　　)
A．第三能层上一定有4个电子
B．最高正价为＋2
C．最高正价为＋4
D．第二电子层没有未成对电子
解析：选D　由于3p能级上有两个未成对电子，所以该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p2或者1s22s22p63s23p4。
6．下列有关电子运动状态及电子云的叙述正确的是(　　)
A．电子的运动速率特别快，运动范围特别小，不可能同时准确地测定其位置和速度
B．电子云直观地表示了核外电子的数目
C．1s电子的电子云轮廓图是一个球形，表示在这个球以外，电子出现的概率为零
D．电子云是电子绕核运动形成的一团带负电荷的云雾
解析：选A　电子的运动速率特别快，运动范围特别小，不可能同时准确地测定其位置和速度。为了形象地表示电子在原子核外空间的运动状况，人们常在电子云轮廓图中用小黑点的疏密程度来表示电子在原子核外出现的概率密度：小黑点密集的地方，表示电子出现的概率大；小黑点稀疏的地方，表示电子出现的概率小。在1s电子的球形电子云以外，电子出现的概率很小但不为零。
7．下列各原子或离子的电子排布式或电子排布图表示正确的是(　　)
A．Ca2＋：1s22s22p63s23p6
B．F－：1s22s23p6
C．P：最外层电子排布图为
D．Cr：1s22s22p63s23p63d44s2
解析：选A　A项，符合核外电子排布规律，正确；B项，由核外电子排布规律知，电子排完2s后应排2p轨道而不是3p轨道，正确的应为1s22s22p6；C项，没有遵循洪特规则——电子在能量相同的原子轨道上排布时，应尽可能分占不同的原子轨道且自旋方向相同，正确的电子排布图应为；D项，忽略了能量相同的原子轨道在半充满状态时，体系的能量较低，原子较稳定，正确的应为1s22s22p63s23p63d54s1。
8．下面是第二周期部分元素基态原子的电子排布图，据此下列说法错误的是(　　)

A．每个原子轨道里最多只能容纳2个电子
B．电子排在同一能级时，总是优先单独占据一个轨道
C．每个能层所具有的能级数等于能层的序数(n)
D．若原子轨道里有2个电子，则其自旋状态一定相反　
解析：选D　由题给的四种元素原子的电子排布图可知，在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，A正确；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，即符合洪特规则，B正确；任一能层的能级总是从s能级开始，而且能级数等于该能层序数，C正确；若在一个原子轨道里有2个电子，则它们自旋状态相反；若在同一能级的不同轨道里有2个电子，则自旋状态相同，D错误。
9．科学研究证明：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．两粒子都达8电子稳定结构，化学性质相同
解析：选C　氩原子与硫离子的核外电子排布虽然相同，但核内质子数(即核电荷数)不同。电子层数相同时，核电荷数越大，原子半径越小，对应相同能级上的电子的能量以及距离原子核的距离是不同的，其对应的化学性质也不同，如S2－虽然达到了稳定结构，但具有较强的还原性，和Ar的性质不同。
10．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，才符合能量最低原理，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，D错误。
11．下列关于价电子排布3s23p4的描述正确的是(　　)
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H2化合生成液态化合物
D．其电子排布图为
解析：选B　由价电子排布3s23p4可知该元素为S；S与H2化合生成H2S气体；D项中的电子排布图违背了洪特规则。
12．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
解析：选B　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，即最外层电子排布为3s23p63d10，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。
二、非选择题
13．如图是s能级和p能级的原子轨道图，试回答下列问题：

(1)s电子的原子轨道呈________形，每个s能级有________个原子轨道；p电子的原子轨道呈________形，每个p能级有________个原子轨道。
(2)元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋1，原子中能量最高的是________电子，其电子云在空间有____
方向；元素X的名称是________，它的氢化物的电子式是_________________。若元素X的原子最外层电子排布式为nsn－1npn＋1，那么X的元素符号为________，原子的电子排布图为_____________。
解析：(1)s电子的原子轨道都是球形的，每个s能级有1个原子轨道；p电子的原子轨道都是哑铃形的，每个p能级有3个原子轨道，它们相互垂直，分别以px、py、pz表示。
(2)因为元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋1，np 轨道已排上电子，说明ns轨道已排满电子，即n＝2，则元素X的原子核外电子排布式为1s22s22p3，是氮元素，其中原子中能量最高的是2p电子，其电子云在空间有三个互相垂直的伸展方向；氮元素的氢化物是氨气，含有极性键，其电子式是；当元素X的原子最外层电子排布式为nsn－1npn＋1时，根据上述分析，有n－1＝2，则n＝3，所以X元素的原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，是硫元素；硫元素的元素符号为S，其原子的电子排布图为。
答案：(1)球　1　哑铃　3　
(2)2p　三个互相垂直的伸展　氮　　S

14．A、B、C、D、E代表5种元素。请填空：
(1)A元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子，其元素符号为________。
(2)B元素的负一价离子和C元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同，B的元素符号为________，C的元素符号为________。
(3)D元素的正三价离子的3d轨道为半充满，D的元素符号为________，其基态原子的电子排布式为________。
(4)E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子，E的元素符号为________，其基态原子的电子排布式为________。
解析：(1)A元素原子电子排布式为1s22s22p3，因此A元素为N。(2)B、C分别为17、19号元素，即分别为Cl、K。(3)D3＋的电子排布式为1s22s2 2p63s23p63d5，可知D为26号元素，即Fe，其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。(4)E元素原子核外共有29个电子，第29号元素为Cu，其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。
答案：(1)N　(2)Cl　K
(3)Fe　1s22s22p63s23p63d64s2
(4)Cu　1s22s22p63s23p63d104s1
15．下表为元素周期表中第4周期的部分元素(从左到右按原子序数递增排列)，根据要求回答下列各小题：
K
Ca
Sc
Ti
V
Cr
Mn
Fe
Co
Ni
Cu
Zn
Ga
Ge
(1)在以上元素的基态原子的电子排布中4s轨道只有1个电子的元素有____________(填元素名称)。
(2)写出Cr3＋的电子排布式
________________________________________________________________。
(3)Fe3＋的化学性质比Fe2＋稳定，其原因是____________________________
________________________________________________________________。
(4)前四周期元素中，基态原子中未成对电子数与其所在周期数相同的元素有______种。
解析：(1)由核外电子排布轨道能量顺序可知，4s轨道只有1个电子，则3d轨道可能为0(全空)、5(半充满)、10(全充满)，则有1s22s22p63s23p64s1、1s22s22p63s23p63d54s1、1s22s22p63s23p63d104s1，分别为钾、铬、铜。
(2)Cr失去3个电子生成Cr3＋，则电子排布式为1s22s2 2p63s23p63d3。　
(3)Fe3＋的电子排布式为[Ar]3d5，Fe2＋的电子排布式为[Ar]3d6，半充满结构更稳定。
(4)分周期一一讨论，第1周期中基态原子中未成对电子数为1个的是氢原子，第2周期中基态原子中未成对电子数为2个的可以是1s22s22p2或1s22s22p4，是碳原子或氧原子，第3周期中基态原子中未成对电子数为3个的可以是1s22s22p63s23p3，是磷原子，第4周期中基态原子中未成对电子数为4个的只能是过渡元素，符合条件的只有铁原子，其核外电子排布式为1s22s22p6 3s23p63d64s2，因此共有5种元素符合题意。
答案：(1)钾、铬、铜
(2)1s22s22p63s23p63d3(或[Ar]3d3)
(3)Fe3＋的3d轨道填充了5个电子，为半充满状态　(4)5　
16．有A、B、C、D、E五种元素，它们的核电荷数依次增大，且都小于20。其中A为非金属元素，A和E属于同一族，它们原子的最外层电子排布式为ns1。B和D也属于同一族，它们原子最外层的p能级电子数是s能级电子数的两倍，C原子最外层上电子数等于D原子最外层上电子数的一半。请回答下列问题：
(1)A是________，B是________，C是________，D是________，E是________。
(2)由这五种元素组成的一种化合物是(写化学式)__________。写出该物质的一种主要用途：______________。
(3)写出C元素基态原子的电子排布式： ____________________________。
(4)用电子排布图表示D元素原子的外围电子排布____________。
解析：B和D属于同一族，它们原子最外层的p能级电子数是s能级电子数的两倍，所以可得B、D的外围电子排布式为ns2np4，所以B为氧元素、D为硫元素；而A和E属于同一族，它们原子的最外层电子排布式为ns1，所以A为氢元素，E为钾元素；C原子最外层上电子数等于D原子最外层上电子数的一半，所以C的外围电子层排布式为ns2np1，即C为铝元素。
答案：(1)H　O　Al　S　K(写元素名称也可)
(2)KAl(SO4)2·12H2O　净水剂
(3)1s22s22p63s23p1　(4)

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