高中化學人教版物質結構與性質第一章原子結構與性質單元測試（省一等獎）

第3課時電子云與原子軌道泡利原理和洪特規(guī)則課時訓練3電子云與原子軌道泡利原理和洪特規(guī)則基礎夯實一、電子云、原子軌道1.以下對核外電子運動狀態(tài)的描述正確的是()(導學號52700060)A.電子的運動與行星相似,圍繞原子核在固定的軌道上高速旋轉B.能量低的電子只能在s軌道上運動,能量高的電子總是在f軌道上運動C.能層序數(shù)越大,s電子云的半徑越大D.在同一能級上運動的電子,其運動狀態(tài)肯定相同解析:電子運動是無序的,沒有固定軌道,能量低的電子在離核近的區(qū)域運動,能量高的電子在離核遠的區(qū)域運動。同一能級上運動的電子,如果是處于不同能層,則運動狀態(tài)也不相同。答案:C2.下列各能級中原子軌道數(shù)最多的是() 解析:ns能級有1個原子軌道,np能級有3個原子軌道,nd能級有5個原子軌道,nf能級有7個原子軌道。答案:D3.下列有關電子云和原子軌道的說法正確的是()A.原子核外的電子像云霧一樣籠罩在原子核周圍,故稱電子云能級的原子軌道呈球形,處在該軌道上的電子只能在球殼內運動能級的原子軌道呈啞鈴狀,隨著能層的增加,p能級原子軌道也在增多D.與s原子軌道相同,p原子軌道的平均半徑隨能層的增大而增大解析:電子云是處于一定空間運動狀態(tài)的電子在原子核外空間的概率密度分布的形象化描述,并非原子核真被電子云霧所籠罩,A項錯;原子軌道是電子出現(xiàn)的概率約為90%的空間輪廓,它表明電子在這一區(qū)域內出現(xiàn)的機會大,在此區(qū)域外出現(xiàn)的機會少,B項錯;無論能層序數(shù)n怎樣變化,每個p能級都有3個原子軌道且相互垂直,C項錯;電子的能量隨著能層序數(shù)的增大而增大,電子在離核更遠的區(qū)域出現(xiàn)的概率逐漸增大,電子云越來越向更大的空間擴展,原子軌道的平均半徑逐漸增大,D項對。答案:D二、核外電子排布規(guī)律4.在能量相同的d軌道中,電子排布成,而不排布成,最直接的依據(jù)是()A.能量最低原理 B.泡利原理C.原子軌道能級圖 D.洪特規(guī)則解析:洪特規(guī)則是指基態(tài)原子中的電子在同一能級的不同軌道上排布時,電子總是優(yōu)先單獨占據(jù)一個軌道,并且自旋狀態(tài)相同,使整個原子的能量最低,故D項正確。答案:D5.下列有關碳原子的電子排布圖中,能量最低的是()解析:A項中2p能級上的2個電子擠在同一個軌道上,B項、C項中兩個2p軌道上電子的自旋狀態(tài)相反,均與洪特規(guī)則相違背,只有D項中的排布符合洪特規(guī)則,此時整個原子的能量最低。答案:D6.若將15P的電子排布式寫成1s22s22p63s23,它違背了()A.能量守恒原理 B.泡利原理C.能量最低原理 D.洪特規(guī)則解析:洪特規(guī)則是指當電子排布在同一能級的不同軌道時,基態(tài)原子中的電子總是優(yōu)先單獨占據(jù)一個軌道,而且自旋狀態(tài)相同。答案:D三、電子排布圖7.已知錳的核電荷數(shù)為25,以下是一些同學繪制的基態(tài)錳原子的電子排布圖,其中最能準確表示基態(tài)錳原子核外電子運動狀態(tài)的是()(導學號52700061)解析:基態(tài)錳原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s2,原子軌道的能量由低到高的順序為1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d,其中3d能級上排布了5個電子,為半充滿狀態(tài),5個電子分別占據(jù)不同的軌道,且自旋狀態(tài)相同。A項3d能級上的電子排布不對,違反了洪特規(guī)則;B項中s能級上兩個電子的自旋狀態(tài)應相反;C項中3d能級上電子排布不對,違反了洪特規(guī)則,只有D項正確。答案:D8.下列表示式錯誤的是()+的電子排布圖:+的結構示意圖:的電子排布式:1s22s22p63s1的簡化電子排布式:[Ne]3s1解析:Na+是Na原子失去了最外層的3s電子所得到的,只剩下1s、2s和2p軌道上的電子,共10個電子,A選項中2p能級上的電子排布違背了泡利原理。答案:A9.某元素原子A的L層要比M層少6個電子,它有兩種常見的陽離子a和b(其中a的化合價高于b的化合價)。則(1)a的M層比N層多個電子;b的L層比M層少個電子。a的穩(wěn)定性(填“大于”或“小于”)b的穩(wěn)定性。

(2)寫出A原子的電子排布式:;a的最外層的電子排布圖是。

解析:由于第一、二層的原子軌道不出現(xiàn)能級交錯現(xiàn)象,根據(jù)題意可得A原子的L層已填滿電子,則L層共有8個電子,再根據(jù)A原子的L層比M層少6個電子,可得M層上的電子數(shù)為14,則第三層的電子排布式為3s23p63d6,已經(jīng)排到3d能級,所以4s能級已填滿電子,故A原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2,即A原子為Fe原子。Fe原子能形成兩種離子,即Fe2+和Fe3+。根據(jù)題意,a為Fe3+,其核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d5;b為Fe2+,其核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d6,根據(jù)洪特規(guī)則的特例,可知a的3d能級處于半充滿狀態(tài),較穩(wěn)定,所以a離子比b離子穩(wěn)定。答案:(1)136大于(2)1s22s22p63s23p63d64s210.以下是表示鐵原子和鐵離子的3種不同化學用語。(導學號52700062)結構示意圖電子排布式電子排布圖鐵原子1s22s22p63s23p63d64s2鐵離子1s22s22p63s23p63d5(1)鐵原子最外層電子數(shù)為,鐵在發(fā)生化學反應時,參加反應的電子可能是

。

(2)請你通過比較、歸納,分別說出3種不同化學用語所能反映的粒子結構信息。答案:(1)24s能級上的2個電子或4s能級上的2個電子和3d能級上的1個電子(2)結構示意圖:能直觀地反映核內的質子數(shù)和核外的能層數(shù)及各能層上的電子數(shù)。電子排布式:能直觀地反映核外電子的能層、能級和各能級上的電子數(shù)。電子排布圖:能直觀地反映出各能層、能級及各軌道上的電子分布情況以及電子的自旋狀態(tài)。能力提升1.以下表示氦原子結構的化學用語中,對電子運動狀態(tài)描述最詳盡的是()AHe B. D.解析:A項只能表示最外層電子數(shù),B項只表示核外的電子分層排布情況,C項只表示出能級及能級中所含有的電子數(shù),而D項包含了電子層數(shù)、能級和能級中所含有的電子數(shù)以及軌道內電子的自旋狀態(tài),故D項對電子運動狀態(tài)的描述最詳盡。答案:D2.下列說法正確的是()表示3p能級有2個軌道表示的是激發(fā)態(tài)原子的電子排布能層中的原子軌道數(shù)目為3D.處于同一軌道上的電子可以有多個,它們的自旋狀態(tài)相同解析:3p2表示3p能級上有2個電子,故A項錯誤;B項中2s能級上的1個電子躍遷到了2p能級上,故表示的是激發(fā)態(tài)原子,故B項正確;C項中M能層中有s、p、d3種能級,含有的軌道數(shù)分別為1、3、5,故M能層中共有9個原子軌道,故C項錯誤;處于同一軌道上的電子最多有2個,而且它們的自旋狀態(tài)相反,故D項錯誤。答案:B3.下列表達方式正確的是()的電子式:NNa的最外層電子排布圖:C.氯離子的電子排布式:1s22s22p63s23p5D.硫離子的結構示意圖:解析:Na2O為離子化合物,其電子式應表示為Na+]2-Na+,A項錯;氯離子共有18個電子,其電子排布式應為1s22s22p63s23p6,C項錯;硫離子共有18個電子,其結構示意圖中最外層應為8個電子,D項錯。答案:B4.下列是原子的核外電子排布式或電子排布圖,其中不正確的是()的電子排布式:1s22s22p63s23p63d54s1的簡化電子排布式:[Ar]4s1的電子排布圖:的電子排布圖:解析:D項中S的電子排布圖違背了洪特規(guī)則,正確的寫法應是。答案:D5.第三周期元素的原子,其最外層p能級上僅有一個未成對電子,它的最高價氧化物對應水化物的酸根離子是() 解析:該元素原子最外層電子排布式為3s23p1或3s23p5,該元素為Al或Cl,其最高價氧化物對應水化物的酸根離子分別為Al、Cl。答案:D6.下列是基態(tài)原子的最外層電子排布式,其中正確的是() 解析:B項,違背了3d能級半充滿時為穩(wěn)定狀態(tài),C項,違背了3d能級全充滿時為穩(wěn)定狀態(tài),D項,違背了能量最低原理,故選A項。答案:A7.下列說法錯誤的是()(導學號52700063)電子的能量不一定高于(n-1)p電子的能量的電子排布式1s22s22,違反了洪特規(guī)則的電子排布式1s22s22p63s23p63d3,違反了能量最低原理的電子排布式1s22s22p63s23p10,違反了泡利原理解析:A項,關鍵在于熟記構造原理,各能級能量的大小順序為1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s……ns電子的能量一定高于(n-1)p電子的能量;B項,對于6C來說,2p能級有3個能量相同的原子軌道,最后2個電子應該以自旋狀態(tài)相同的方式分布在兩個不同的2p軌道上,故2違背了洪特規(guī)則;C項,根據(jù)能級能量高低順序可知E(4s)<E(3d),對于21Sc來說,最后3個電子應先排滿4s能級,再排3d能級,正確寫法應為1s22s22p63s23p63d14s2,故違背了能量最低原理;D項,對于22Ti來說,3p能級共有3個軌道,最多可以排6個電子,如果排10個電子,則違背了泡利原理,正確寫法應為1s22s22p63s23p63d24s2。答案:A8.下列各組表述中,兩種微粒一定不屬于同種元素原子的是()能級上有一個空軌道的基態(tài)原子和核外電子排布式為1s22s22p63s23p2的原子層全充滿而N層為4s2的原子和核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2的原子C.最外層電子數(shù)是核外電子總數(shù)的的原子和最外層的電子排布式為4s24p5的原子能級上有一個未成對電子的基態(tài)原子和原子最外層的電子排布式為2s22p5的原子解析:解答該題時要依據(jù)構造原理和原子核外電子排布規(guī)則,逐項認真分析。A項,3p能級上有一個空軌道,說明3p能級上填充了2個電子,因為3p能級填充1個電子就會有2個空軌道,填充3個或3個以上電子則無空軌道,3p能級上有2個電子,3s能級上肯定已填滿電子,最外層的電子排布式為3s23p2,因此A項中兩微粒相同。M層全充滿而N層為4s2,M層上有d軌道,即M層電子排布為3s23p63d10,該元素原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s2,該元素是鋅,核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2,該元素是鐵,B選項符合題意。C項中最外層的電子排布式為4s24p5,則3d能級上已排滿10個電子,其核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p5,最外層電子數(shù)是核外電子總數(shù)的的原子,可按下述方法討論:若最外層電子數(shù)為1,核外電子總數(shù)為5,此種情況不可能;最外層電子數(shù)為2,核外電子總數(shù)為10,不可能;同理,可討論得知只有最外層電子數(shù)為7,核外電子總數(shù)為35時合理,其電子排布式也是1s22s22p63s23p63d104s24p5,二者是同種元素的原子。D項中2p能級上有一個未成對電子,可以是2p1,也可以是2p5,因此D選項不符合題意。答案:B9.已知某原子結構示意圖為,下列有關說法正確的是()A.結構示意圖中x=4B.該原子的電子排布式為1s22s22p63s23p4C.該原子的電子排布圖為D.該原子結構中共有5個能級上填充有電子解析:在原子結構示意圖中第一能層上只能排2個電子,故x=2,最外層有4個電子,該元素為Si,其元素原子的電子排布式為1s22s22p63s23p2,A、B項錯;根據(jù)洪特規(guī)則,該原子3p能級上的兩個電子應分別占據(jù)不同的軌道,而且自旋狀態(tài)應相同,C項錯;該原子的電子排布式為1s22s22p63s23p2,共有5個能級上填充有電子,D項正確。答案:D10.如圖是s能級和p能級的電子云輪廓圖,試回答問題。(導學號52700064)(1)s電子云輪廓圖呈形,每個s能級有個原子軌道;p電子云輪廓圖呈狀,每個p能級有個原子軌道,其能量關系為(填“相同”或“不相同”)。

(2)元素X的原子最外層的電子排布式為nsnnpn+1,原子中能量最高的是電子;元素X的名稱是,它的氫化物的電子式是。

(3)若元素Y的原子最外層的電子排布式為nsn-1npn+1,那么Y的元素符號應為,原子的電子排布圖為。

解析:(1)ns能級均有1個軌道,np能級均有3個軌道,s電子的原子軌道都是球形的,p電子的原子軌道都是啞鈴狀的,每個p能級有3個原子軌道,它們相互垂直,分別以px、py、pz表示,能量關系為px=py=pz,即能量相同。(2)因為元素X的原子最外層的電子排布式為nsnnpn+1,np能級已排布電子,說明ns能級上已排滿電子,即n=2,則元素X的原子核外電子排布式為1s22s22p3,元素X是氮;當元素Y的原子最外層的電子排布式為nsn-1npn+1時,有n-1=2,則n=3,那么元素Y的原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p4,元素Y是硫。答案:(1)球1啞鈴3相同(2)2p氮(3)S11.有A、B、C、D四種短周期主族元素,它們的原子序數(shù)依次增大,其中A元素原子核外電子僅有一種原子軌道,也是宇宙中最豐富的元素,B元素原子核外p能級上的電子數(shù)比s能級上的電子數(shù)少1,C為金屬元素且原子核外p能級上的電子數(shù)和s能級上的電子數(shù)相等,D元素的原子核外所有p能級為全充滿或半充滿狀態(tài)。(1)寫出四種元素的元