第112講構(gòu)造原理與電子排布式電子云與原子軌道-2021-2022學(xué)年高二化學(xué)鏈接教材精準(zhǔn)變式練（人教版2019選擇性必修2）

第一章原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)第2課時(shí)構(gòu)造原理與電子排布式電子云與原子軌道【典例1】（2021·河北·石家莊一中高二期末）下列說(shuō)法正確的是A．不同的原子軌道形狀一定不相同B．p軌道呈啞鈴形，因此p軌道上的電子運(yùn)動(dòng)軌跡呈啞鈴形C．2p能級(jí)有3個(gè)p軌道D．氫原子的電子運(yùn)動(dòng)軌跡呈球形【答案】C【解析】A．不同能級(jí)的原子軌道形狀可以相同，如1s、2s能級(jí)的原子軌道都是球形，只是半徑不同，故A錯(cuò)誤；B．現(xiàn)在的技術(shù)無(wú)法測(cè)定電子在原子核外的運(yùn)動(dòng)軌跡，原子軌道只是體現(xiàn)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；C．任何電子層的p能級(jí)都有3個(gè)p軌道，故C正確；D．根據(jù)B項(xiàng)分析，氫原子s軌道呈球形，并不是電子運(yùn)動(dòng)軌跡呈球形，故D錯(cuò)誤；答案選C?！镜淅?】（2021·新疆·烏魯木齊市第四中學(xué)高二期末）下列各原子或離子的電子排布式錯(cuò)誤的是A．Al1s22s22p63s23p1 B．S21s22s22p63s23p4C．Na1s22s22p63s1 D．F1s22s22p5【答案】B【解析】A．Al為13號(hào)元素，核外有13個(gè)電子，則其核外電子排布式為1s22s22p63s23p1，故A正確；B．S為16號(hào)元素，核外由16個(gè)電子，而S2核外有18個(gè)電子，3p軌道也被填滿(mǎn)，即1s22s22p63s23p6，故B錯(cuò)；C．Na為11號(hào)元素，核外有11個(gè)電子，則其核外電子排布式為1s22s22p63s1，故C正確；D．F為9號(hào)元素，核外有9個(gè)電子，則其核外電子排布式為1s22s22p5，故D正確；答案選B。【典例3】（2021·四川省資陽(yáng)中學(xué)高二期中）下列說(shuō)法中正確的是A．1s電子云呈球形，表示電子繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)B．電子云圖中的小黑點(diǎn)密度大，說(shuō)明該原子核外空間電子數(shù)目多C．處于最低能量的原子叫基態(tài)原子D．3d3表示3d能級(jí)有3個(gè)原子軌道【答案】C【解析】A．電子云中小黑點(diǎn)不代表電子，1s電子云呈球形是表示電子在該球形區(qū)域出現(xiàn)的幾率大，A錯(cuò)誤；B．電子云是用小黑點(diǎn)表示電子在核外空間某處出現(xiàn)的概率，小黑點(diǎn)不代表電子，小黑點(diǎn)的疏密表示電子出現(xiàn)概率的大小，B錯(cuò)誤；C．原子的電子排布遵循構(gòu)造原理能使整個(gè)原子的能量處于最低狀態(tài)，C正確；D．3d3表示第三能層d能級(jí)有3個(gè)電子，d能級(jí)有5個(gè)軌道，D錯(cuò)誤；故選C。一．構(gòu)造原理與電子排布式1．構(gòu)造原理(1)含義以光譜學(xué)事實(shí)為基礎(chǔ)，從氫開(kāi)始，隨核電荷數(shù)遞增，新增電子填入能級(jí)的順序稱(chēng)為構(gòu)造原理。(2)示意圖2．電子排布式將能級(jí)上所容納的電子數(shù)標(biāo)在該能級(jí)符號(hào)右上角，并按照能層從左到右的順序排列的式子。如氮原子的電子排布式為3．簡(jiǎn)化電子排布式電子排布式可以簡(jiǎn)化，如Na的電子排布式可簡(jiǎn)化為[Ne]3s1，其中[Ne]表示Na的內(nèi)層電子排布與稀有氣體元素Ne的核外電子排布相同。試寫(xiě)出上題1中②④⑥⑦⑧的簡(jiǎn)化電子排布式②____________；④____________；⑥____________；⑦_(dá)___________；⑧____________。答案[He]2s22p4[Ne]3s23p2[Ar]4s1[Ar]3d14s2[Ar]3d64s24．價(jià)層電子排布式為突出化合價(jià)與電子排布的關(guān)系，將在化學(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)。如：Ni的簡(jiǎn)化電子排布式為_(kāi)_______，價(jià)層電子排布為_(kāi)_____，試寫(xiě)出下列原子的價(jià)層電子排布式①13Al：________；②32Ge：________；③34Se：________。答案[Ar]3d84s23d84s2①3s23p1②4s24p2③4s24p4二．電子云與原子軌道1．概率密度1913年，玻爾提出氫原子模型，電子在線(xiàn)性軌道上繞核運(yùn)行。量子力學(xué)指出，一定空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子在核外空間各處都可能出現(xiàn)，但出現(xiàn)的概率不同，可用概率密度(ρ)表示，即ρ＝eq\f(P,V)(P表示電子在某處出現(xiàn)的概率；V表示該處的體積)。2．電子云(1)定義：處于一定空間運(yùn)動(dòng)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。(2)含義：用單位體積內(nèi)小黑點(diǎn)的疏密程度表示電子在原子核外出現(xiàn)概率大小，小黑點(diǎn)越密，表示概率密度越大。(3)形狀3．原子軌道(1)概念：量子力學(xué)把電子在原子核外的一個(gè)空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)稱(chēng)為一個(gè)原子軌道。(2)形狀①s電子的原子軌道呈球形，能層序數(shù)越大，原子軌道的半徑越大。②p電子的原子軌道呈啞鈴形，能層序數(shù)越大，原子軌道的半徑越大。(3)各能級(jí)所含有原子軌道數(shù)目能級(jí)符號(hào)nsnpndnf軌道數(shù)目1357（變式訓(xùn)練1）（2021·河北石家莊·高二階段練習(xí)）下列有說(shuō)法中正確的是A．3p2表示3p能級(jí)有兩個(gè)軌道B．在基態(tài)多電子原子中，p軌道電子的能量一定高于s軌道電子的能量C．能層序數(shù)越大，s原子軌道的半徑越大D．在同一能級(jí)上的電子，其能量不同【答案】C【解析】A．3p2表示3p能級(jí)上填充了2個(gè)電子，A錯(cuò)誤；B．電子的能量高低，不僅與能級(jí)有關(guān)，還與能層有關(guān)，比如2p能級(jí)電子的能量就比3s能級(jí)電子能量低，B錯(cuò)誤；C．不同能層s軌道形狀均為球形，只是半徑不同，能層序數(shù)越大，s原子軌道半徑越大，C正確；D．同一能級(jí)上的電子能量是相同的，比如3s2能級(jí)上的2個(gè)電子能量相同，D錯(cuò)誤；故答案選C。（變式訓(xùn)練2）（2021·廣東東莞·高二期末）下列各基態(tài)原子或離子的電子排布式書(shū)寫(xiě)錯(cuò)誤的是A．： B．：C．： D．：【答案】A【解析】A．K原子核外電子有19個(gè)，電子排布式應(yīng)為，A錯(cuò)誤；B．原子核外電子有9個(gè)，電子排布式為，符合能量最低原理，B正確；C．核外電子有10個(gè)，電子排布式為，符合能量最低原理，C正確；D．核外電子有10個(gè)，電子排布式為，符合能量最低原理，D正確；故選A。（變式訓(xùn)練3）（2021·北京昌平·高二期末）按照量子力學(xué)對(duì)原子核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述，下列說(shuō)法不正確的是A．核外電子運(yùn)動(dòng)不存在固定軌跡的軌道B．下列能級(jí)的能量1s＜2s＜3s＜4sC．電子云圖中的小黑點(diǎn)密表示該核外空間的電子多D．量子數(shù)為n的電子層具有的原子軌道數(shù)為n2【答案】C【解析】A．核外電子運(yùn)動(dòng)只是在某個(gè)區(qū)域出現(xiàn)的概率大些，不是圍繞原子核在固定的軌道上運(yùn)動(dòng)，A正確；B．同一原子中，形狀相同的原子軌道能層越低，能量越低，所以能級(jí)的能量高低：1s<2s<3s<4s，B正確；C．小黑點(diǎn)的密表示電子出現(xiàn)機(jī)會(huì)的多，不表示在該核外空間的電子數(shù)多，C錯(cuò)誤；D．各能層最多含有的電子數(shù)為2n2，每個(gè)原子軌道含有2個(gè)電子，所以量子數(shù)為n的電子層具有的原子軌道數(shù)為n2，D正確；答案選C。1．（2021·四川達(dá)州·高二期末）下列能層中，有9個(gè)原子軌道的是A．K B．L C．M D．N【答案】C【解析】A．K層中只有s能級(jí)，能層中只有1個(gè)原子軌道，故A不符合題意；B．L層中有s、p能級(jí)，能層中含有4個(gè)原子軌道，故B不符合題意；C．M層中有s、p、d能級(jí)，能層中有9個(gè)原子軌道，故C符合題意；D．N層中有s、p、d、f能級(jí)，能層中有16個(gè)原子軌道，故D不符合題意；故選C。2．（2021·廣東·東莞市光明中學(xué)高二階段練習(xí)）北京奧運(yùn)會(huì)主體育場(chǎng)“鳥(niǎo)巢”，被《泰晤士報(bào)》評(píng)為全球“最強(qiáng)悍”工程之一、建造“鳥(niǎo)巢”運(yùn)用了高強(qiáng)度、高性能的釩氮合金高新鋼，23V原子的價(jià)電子排布式正確的是A．3s23p1 B．3d34s2 C．3d64s2 D．4s2【答案】B【解析】23V原子核外有23個(gè)電子，核外電子排布式是1s22s22p63s23p63d34s2，其價(jià)電子排布式是3d34s2，故答案選B。3．（2021·浙江·寧波市北侖中學(xué)高二期中）下列關(guān)于原子結(jié)構(gòu)、原子軌道的說(shuō)法正確的是A．N能層中有4s、4p、4d、4f四個(gè)能級(jí)，共16個(gè)軌道，可容納32種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子B．在K能層中，有自旋相反的兩條軌道C．s電子繞核運(yùn)動(dòng)，其軌道為球面，而p電子在啞鈴形曲面上運(yùn)動(dòng)D．114號(hào)元素是位于p區(qū)的金屬元素，價(jià)電子排布式為7s27p4【答案】A【解析】A．N能層中有4s、4p、4d、4f四個(gè)能級(jí)，共16個(gè)軌道，可容納32種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子，故A正確；B．K能層含有s能級(jí)有1個(gè)軌道，最多容納自旋相反的兩個(gè)電子，故B錯(cuò)誤；C．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形，故C錯(cuò)誤；D．114號(hào)元素位于第七周期第IVA族，屬于p區(qū)，價(jià)電子數(shù)為4，價(jià)電子排布式為7s27p2，故D錯(cuò)誤；故選：A。4．（2021·四川·威遠(yuǎn)中學(xué)校高二期中）下列化學(xué)用語(yǔ)表述正確的是A．鎂原子由1s22s22p63s13p1→1s22s22p63s2時(shí)，原子釋放能量，由激發(fā)態(tài)轉(zhuǎn)化成基態(tài)B．基態(tài)Se的價(jià)電子排布式：C．基態(tài)鈹原子最外層電子的電子云圖為：D．電子僅在激發(fā)態(tài)躍進(jìn)到基態(tài)時(shí)才會(huì)產(chǎn)生原子光譜【答案】A【解析】A．鎂原子由1s22s22p63s13p1→1s22s22p63s2時(shí)，原子釋放能量，由激發(fā)態(tài)轉(zhuǎn)化成基態(tài)，A正確；B．基態(tài)Se的價(jià)電子排布式：，B錯(cuò)誤；C．基態(tài)Be的價(jià)電子排布式：，則基態(tài)鈹原子最外層電子的電子云圖輪廓為球形，C錯(cuò)誤；D．原子光譜有兩種：吸收光譜和發(fā)射光譜，電子由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，或由激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)，都會(huì)產(chǎn)生原子光譜，D錯(cuò)誤。故選A。5．（2021·山西懷仁·高二期末）下面有關(guān)“核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)”的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是A．只有在電子層、原子軌道、原子軌道伸展方向都確定時(shí)，才能準(zhǔn)確表示電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)B．各原子軌道的伸展方向種數(shù)按p、d、f的順序分別為3、5、7C．同一個(gè)原子的原子核外任何一個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都是不相同的D．基態(tài)原子變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)原子會(huì)吸收能量，得到吸收光譜【答案】A【解析】A．只有在電子層、電子亞層、電子云的伸展方向及電子的自旋都確定時(shí)，電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)才能確定下來(lái)，A錯(cuò)誤；B．各原子軌道的伸展方向種數(shù)按p、d、f的順序分別為3、5、7，B正確；C．在任何一個(gè)原子中，不可能存在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全相同的2個(gè)電子，C正確；D．基態(tài)原子吸收能量變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)原子，可得到吸收光譜，D正確；故選A。6．下列電子排布式中，原子處于激發(fā)態(tài)的是A．1s22s22p1 B．1s22s22p33s1 C．1s22s22p63s23p63d54s1 D．1s22s22p63s23p63d34s2【答案】B【解析】A．1s22s22p1為基態(tài)硼原子的電子排布式，符合能量最低原理，原子處于基態(tài)，故不選A；B．1s22s22p33s1中2p能級(jí)上排有3個(gè)電子、3s能級(jí)上排有1個(gè)電子，能量較低的2p能級(jí)上沒(méi)有排滿(mǎn)就有電子進(jìn)入3s能級(jí)，不符合能量最低原理，該原子處于激發(fā)態(tài)，故選B；C．1s22s22p63s23p63d54s1為基態(tài)鉻原子的電子排布式，符合能量最低原理，原子處于基態(tài)，故不選C；D．1s22s22p63s23p63d34s2為基態(tài)釩原子的電子排布式，符合能量最低原理，原子處于基態(tài)，故不選D；答案選B。7．（2021·山西·渾源縣第七中學(xué)校高二階段練習(xí)）下列各組原子中，彼此化學(xué)性質(zhì)一定相似的是A．2p軌道上只有兩個(gè)電子的X原子與3p軌道上只有兩個(gè)電子的Y原子B．原子核外M層上僅有兩個(gè)電子的X原子與原子核外N層上僅有兩個(gè)電子的Y原子C．原子核外電子排布式為1s2的X原子與原子核外電子排布式為1s22s2的Y原子D．最外層都只有一個(gè)電子的X、Y原子【答案】A【解析】A．X是碳，Y是硅，它們屬于同主族元素，彼此化學(xué)性質(zhì)一定相似，A符合題意；B．原子核外M層上僅有兩個(gè)電子的X原子為Mg、原子核外N層上僅有兩個(gè)電子的Y原子可能是Ca、Fe、Zn等，如果X是Mg、Y是Fe、Zn等，二者化學(xué)性質(zhì)不相似，B不符合題意；C．原子核外電子排布式為1s2的X原子為He，處于穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，原子核外電子排布式為1s22s2的Y原子為Be，前者是0族元素、后者是第IIA族元素，兩者化學(xué)性質(zhì)不相似，C不符合題意；D．最外層只有一個(gè)電子的原子，可能是H、堿金屬原子或第ⅠB族元素原子，化學(xué)性質(zhì)不一定相似，D不符合題意；故選A。8．（2021·四川省遂寧市第二中學(xué)校高二期中）X、Y、Z三種元素的原子，其最外層電子排布分別為ns1、3s23p1和2s22p4，由這三種元素組成的化合物的化學(xué)式可能是A．XYZ2 B．X2YZ3 C．X2YZ2 D．XYZ3【答案】A【分析】X原子最外層電子排布為ns1，可能為氫、鋰、鈉等元素，為IA族元素，化合價(jià)為+1價(jià)；Y原子最外層電子排布為3s23p1，則Y為Al，化合價(jià)為+3價(jià)；Z原子最外層電子排布為2s22p4，則Z為氧元素，化合價(jià)為2價(jià)，結(jié)合化合價(jià)法則與常見(jiàn)物質(zhì)化學(xué)式進(jìn)行判斷。【詳解】A．XYZ2中Y的化合價(jià)為+3價(jià)，如NaAlO2，符合物質(zhì)組成的規(guī)律，故A可選；B．X2YZ3中Y的化合價(jià)為+4價(jià)，不符合，故B不選；C．X2YZ2中Y的化合價(jià)為+2價(jià)，不符合，故C不選；D．XYZ3中Y的化合價(jià)為+5價(jià)，不符合，故D不選；故選A。9．（2021·四川省資陽(yáng)中學(xué)高二期中）某原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s2，下列說(shuō)法中不正確的是A．該元素原子中共有25個(gè)電子B．該元素原子核外有4個(gè)能層C．該元素原子共有7個(gè)能級(jí)D．該元素原子M電子層共有8個(gè)電子【答案】D【分析】基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s2，該原子含有4個(gè)電子層，最外層電子數(shù)為2，原子序數(shù)為25，位于周期表第四周期VIIB族，以此解答該題。【詳解】A．該元素原子中共有2+8+13+2=25個(gè)電子，A正確；B．某原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s2，能層序數(shù)最大值是4，所以該元素原子核外有4個(gè)能層，B正確；C．由基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s2可知：該元素原子共有1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s7個(gè)能級(jí)，C正確；D．該元素原子M電子層共有2+6+5=13個(gè)電子，而不是8個(gè)電子，D錯(cuò)誤；故合理選項(xiàng)是D。10．（2021·吉林·長(zhǎng)春市第二實(shí)驗(yàn)中學(xué)高二期中）某元素基態(tài)原子，其M能層上有一個(gè)半充滿(mǎn)的能級(jí)，該原子的質(zhì)子數(shù)不可能是A．15 B．24 C．25 D．26【答案】D【詳解】某元素基態(tài)原子，其M層上有一個(gè)半充滿(mǎn)的能級(jí)，則半充滿(mǎn)的能級(jí)可能是3s能級(jí)，可能是3p能級(jí)，也可能是3d能級(jí)，如果是3s能級(jí)，則該能級(jí)填充1個(gè)電子，所以其核外有11個(gè)電子，核內(nèi)有11個(gè)質(zhì)子，如果是3p能級(jí)，該能級(jí)填充3個(gè)電子，所以其核外有15個(gè)電子，核內(nèi)有15個(gè)電子，如果是3d能級(jí)，該能級(jí)填充5個(gè)電子，價(jià)電子排布為3d54s1或3d54s2，所以其核外有24個(gè)電子或25個(gè)電子，核內(nèi)有24個(gè)質(zhì)子或25個(gè)質(zhì)子，那么該原子的質(zhì)子數(shù)不可能是26，選項(xiàng)D符合題意；答案為D。11．（2021·福建南平·高二期末）下列說(shuō)法不正確的是A．電子云圖中小點(diǎn)的疏密程度表示電子在原子核外單位體積內(nèi)出現(xiàn)概率的大小B．核外電子排布由的變化需要吸收能量C．在基態(tài)多電子原子中，p軌道電子的能量不一定高于軌道電子的能量D．在同一電子層上運(yùn)動(dòng)的電子，其自旋方向肯定不同【答案】D【解析】A．電子云圖中小點(diǎn)代表電子在核外空間出現(xiàn)的機(jī)會(huì)，小點(diǎn)的疏密程度表示電子在原子核外單位體積內(nèi)出現(xiàn)概率的大小，A正確；B．3s能級(jí)的電子獲得能量后脫離原子核的束縛而形成，B正確；C．基態(tài)多電子原子中，p軌道電子的能量不一定高于軌道電子的能量，例如4s電子的能量比2p電子能量高，C正確；D．同一原子軌道上運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)電子，自旋方向肯定不同；但同一電子層上運(yùn)動(dòng)的電子，其自旋方向有可能相同，如2p能級(jí)只容納2個(gè)電子，自旋方向相同，D錯(cuò)誤；答案選D。12．（2021·陜西金臺(tái)·高二期末）下列各原子或離子的電子排布式錯(cuò)誤的是A．K+1s22s22p63s23p6 B．As1s22s22p63s23p63d104s24p3C．N31s22s22p6 D．Cr1s22s22p63s23p63d44s2【答案】D【解析】A．鉀離子核外有18個(gè)電子，其電子排布式為，故A正確；B．原子核外有35個(gè)電子，該原子核外電子排布式為，故B正確；C．核外有10個(gè)電子，其電子排布式為，故C正確；D．原子核外有24個(gè)電子，其電子排布式為，故D錯(cuò)；答案選D。13．（2021·吉林·長(zhǎng)春市榆樹(shù)高級(jí)中學(xué)高二期中）寫(xiě)出下列元素基態(tài)原子的電子排布式：(1)N___________(2)Ca___________(3)26Fe___________【答案】1s22s22p3或[He]2s22p31s22s22p63s23p64s2或[Ar]4s21s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2【解析】(1)氮原子核外有7個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理可知基態(tài)N原子核外電子排布式為1s22s22p3或[He]2s22p3。(2)Ca原子核外有20個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理可知基態(tài)Ca原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p64s2或[Ar]4s2。(3)26Fe原子核外有26個(gè)電子，根據(jù)構(gòu)造原理可知基態(tài)26Fe原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2。14．（2021·寧夏·青銅峽市高級(jí)中學(xué)高二開(kāi)學(xué)考試）I.2020年12月17日，我國(guó)“嫦娥五號(hào)”返回器攜月壤成功著陸。研究發(fā)現(xiàn)，月壤中存在天然的鐵、金、銀、鉛、鋅、銅、銻、錸等礦物顆粒。(1)寫(xiě)出銅的基態(tài)原子的電子排布式：___________。(2)第四周期的元素原子中最外層電子數(shù)與銅原子的相同的元素有_