第一节 原子结构（备作业）(原卷版)-【上好化学课】2020-2021学年高二选择性必修2同步备课系列（人教版2019）.docx

第 1 章 原子结构与性质 第一节 原子结构 一．选择题（共 10 小题） 1．下列说法正确的是 A．原子核外的每个能层最多可容纳的电子数为 2n B．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．同是s 能级，在不同的能层中最多容纳的电子数是不相同的 D．不同能层中含有的能级数相同 【答案】B 【解析】 A．各电子层最多容纳电子数 2n2（n 为电子层数），故 A 错误； B．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，故 B 正确； C．同是 s 能级，在不同的能层中所能容纳的最多电子数是相同的，都是 2 个，故 C 错误； D．各能层含有的能级数与其能层数相等，所以不同能层中含有的能级数不同，故 D 错误； 故选 B。 2．某同学查阅资料时获得对一原子中某电子运动状态的描述，判断其中描述一定错误的是（ ） A．能层 n=3 能级种类 d 自旋状态↑ B．能层 n=2 能级种类 d 自旋状态↓ C．能层 n=4 能级种类 p 自旋状态↓ D．能层 n=3 能级种类 p 自旋状态↑ 【答案】B 【解析】试题分析：原子核外电子排布属于基态排布应满足构造原理：1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、 4d、5p、6s、4f、5d、6p、7s、5f、6d、7p 按此顺序填充，A、能层 n=3 时，有能级种类 d，自旋状态↑，A 项正 确；B、能层为 n=2 时，没有能级 d，B 项错误；C、能层 n=4 时，有能级种类 p，自旋状态↓，C 项正确；D、 能层 n=3 时，有能级种类 p，自旋状态↑，D 项正确； 故选 B。 3．下列关于能层与能级的说法中不正确的是 A．原子核外电子的每一个能层最多可容纳的电子数为 2n2 B．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．同是 s 能级，在不同的能层中所能容纳的最多电子数相同 D．1 个原子轨道里最多只能容纳 2 个电子，且自旋状态相同 【答案】D 【解析】 A、按照原子核外电子排布规律：各电子层最多容纳的电子数为 2n2(n 为电子层数，其中最外层电子数不超过 8 个，次外层不超过 18 个)，故 A 正确； B、能层含有的能级数等于能层序数，即第 n 能层含有 n 个能级，每一能层总是从 s 能级开始，同一能层中能级 ns、np、nd、nf 的能量依次增大，在不违反泡利原理、和洪特规则的条件下，电子优先占据能量较低的原子轨道， 使整个原子体系能量处于最低，这样的状态是原子的基态，所以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，故 B 正确； C、同是 s 能级，在不同的能层中所能容纳的最多电子数都是 2 个，故 C 正确； D、泡利不相容原理：每个原子轨道上最多只能容纳 2 个自旋状态相反的电子，故 D 错误； 故选 D。 4．下列说法正确的是( ) A．原子核外电子排布式为 21s 的原子与原子核外电子排布式为 2 21s 2s 的原子对应元素的化学性质相似 B． 3+Fe 的最外层电子排布式为 2 6 53s 3p 3d C．基态铜原子外围电子排布图为 D．基态碳原子最外层电子排布图为 【答案】B 【解析】 A． 原子核外电子排布式为 21s 的原子对应元素是稀有气体元素 He，很不活泼；原子核外电子排布式为 2 21s 2s 的 原子对应元素是ⅡA 元素 Be，属活泼金属，所以二者化学性质相差很大，A 选项错误； B． Fe 是 26 号元素，电子排布式为：1s22s22p63s23p63d64s2，失去 4s 轨道的 2 个电子和 3d 的 1 个电子变为 Fe3+， 所以 3+Fe 的最外层电子排布式为 2 6 53s 3p 3d ，B 选项正确； C． 洪特规则特例：能量相同的原子轨道在全满、半满和全空时能量更低，所以基态铜原子外围电子排布图为 ，C 选项错误； D． 违反了能量最低原理，正确的写法为： ，D 选项错误； 故选 B。 5．下列叙述正确的是 A．两种微粒，若核外电子排布完全相同，则其化学性质一定相同 B．凡单原子形成的离子，一定具有稀有气体元素原子的核外电子排布 C．两原子如果核外电子排布相同，则一定属于同种元素 D．阴离子的核外电子排布一定与上一周期稀有气体原子的核外电子排布相同 【答案】C 【解析】 A．Na+和 Mg2+核外电子排布相同，但化学性质不同，互为同位素的原子，化学性质几乎完全相同，故 A 错误； B．Pb2+、Pb4+核外电子排布不同，它们不可能都和一种稀有气体原子的核外电子排布相同，故 B 错误； C．两原子核外电子数相同，则质子数相同，两原子是同一元素，互为同位素，故 C 正确； D．原子获得电子形成阴离子，最外层呈稳定结构，电子层数目不变，阴离子的核外电子排布一定与本周期的稀 有气体原子的核外电子排布相同，不是“上一周期”，故 D 错误； 故选 C。 6.电子在原子核外排布时，必须遵循的原则是 ①电子排布在同一能级时，总是优先单独占据不同轨道,且自旋方向相同 ②电子排布在不同能级时，总是优先占据能量低的轨道，然后再占据能量高的轨道 ③电子排布在同一轨道时，最多只能排 2 个，且自旋方向必须相反 ④电子的排布总是遵循“能量最低原理”“泡利不相容原理”和“洪特规则” A．①② B．②④ C．①③ D．②③④ 【答案】C 【解析】 能量最低原理、泡利原理、洪特规则及其特例，①电子排布在同一能级时，总是优先单独占据不同轨道，且自 旋方向相同，为洪特规则内容，①正确；②电子排布在不同能级时，若电子先占据能级高的轨道使其处于半满 或全满的稳定状态，这样排布可使整个体系能量最低，②错误；③电子排布在同一轨道时，最多只能排 2 个， 且自旋方向必须相反，为泡利原理内容，③正确；④电子的排布要综合考虑“能量最低原理”“泡利不相容原理” 和“洪特规则”，并不一定每条都符合，④错误。综上所述，C 正确， 故选 C。 7.下列叙述正确的是 A．S2−的结构示意图： ，S 基态原子简化电子排布式[Ar]3s23p4 B．Cu 原子的电子排布式是 1s22s22p63s23p63d94s2，有 1 个未成对电子 C．NH4Cl 的电子式： ，Ga 原子的价电子排布式是 4s24p1 D．氮原子的电子排布图是 【答案】C 【解析】 A．S2－的核外电子数是 18，结构示意图： ，S 基态原子简化电子排布式[Ne]3s23p4，A 错误； B．Cu 原子的电子排布式是 1s22s22p63s23p63d104s1，有 1 个未成对电子，B 错误； C．NH4Cl 是离子化合物，电子式： ，Ga 是第ⅢA 元素，原子的价电子排布式是 4s24p1，C 正 确； D．氮原子的电子排布图是 ，D 错误。 故选 C。 8.下列现象和应用与电子跃迁无关的是（ ） A．焰色反应 B．石墨导电 C．激光 D． 原子光谱 【答案】B 【解析】 A.当碱金属及其盐在火焰上灼烧时，电子吸收了能量，从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道，但处于能量 较高轨道上的电子是不稳定的，很快跃迁回能量较低的轨道，这时就将多余的能量以光的形式放出，因而能使 火焰呈现颜色，与电子跃迁有关，故 A 错误； B.石墨是层状结构，层间有自由移动的电子，与电子跃迁无关，故 B 正确； C.电子跃迁产生光子与入射光子具有相关性，即入射光与辐射光的相位相同。如果这一过程能够在物质中反复 进行，并且能用其他方式不断补充因物质产生光子而损失的能量，那么产生的光就是激光，与电子跃迁有关， 故 C 错误； D.原子光谱的产生是原子和电子发生能级跃迁的结果，与电子跃迁有关，故 D 错误。 故选 B。 9．元素“氦、铷、铯”等是用下列哪种科学方法发现的（ ） A．红外光谱 B．质谱 C．原子光谱 D．核磁共振谱 【答案】C 【解析】 A．红外光谱可获得分子中含有何种化学键或官能团的信息，故 A 错误；B．质谱用电场和磁场将运动的离子按 它们的质荷比分离后进行检测的方法，常用确定实验式，故 B 错误；C．原子光谱是由原子中的电子在能量变化 时所发射或吸收的一系列波长的光所组成的光谱，每一种原子的光谱都不同，用原子光谱可以研究原子结构， 故 C 正确；D．核磁共振氢谱法可确定分子中不同位置的 H 的数目，故 D 错误； 故选 C。 10．如图是 s 能级和 P 能级的原子轨道示意图，下列说法正确的是( ) x A．s 能级和 p 能级的原子轨道形状相同 B．每个 p 能级都有 6 个原子轨道 C．s 能级的原子轨道的半径与电子层序数有关 D．Na 原子的电子在 11 个原子轨道上高速运动 【答案】C 【解析】 A.s 轨道为球形，p 轨道为哑铃形，原子轨道形状不相同，故 A 错误； B.每个 p 能级只有 3 个原子轨道，故 B 错误； C.电子层序数越小，s 能级的原子轨道的半径越小，故 C 正确； D.Na 原子的电子在 6 个原子轨道上高速运动，故 D 错误； 故选 C。 二．填空题（共 4 小题） 11.（1）元素原子的外围电子排布式为 nsn-1npn-1。画出该原子的结构示意图___________ （2）请写出 33 号元素符号名称________，并写出该原子的外围电子排布式为____________。 （3）Na、Mg、Al 的第一电离能由大到小的顺序为____________ (用元素符号表示) （4）基态原子的 N 层有一个未成对电子，M 层未成对电子最多的元素是_________其电子排布式为 ____________N 原子的轨道排布式__________ Fe2+的电子排布式为___________ 【答案】 砷 4s24p3 Mg > Al>Na Cr 1s22s22p63s23p63d54s1 1s22s22p63s23p63d6 【解析】 （1）元素原子的外围电子排布式为 nsn-1npn-1，其中 n-1＝2，则 n＝3，所以该元素是硅元素，原子的结构示意图 （2）33 号元素是 As 元素，名称砷，其原子核外有 33 个电子，根据构造原理知其外围电子排布式为 4s24p3； （3）Na、Mg、Al 同周期，同周期自左而右元素的第一电离能呈增大趋势，但 Mg 最外层 3s 能级容纳 2 个电子， 为全满状态，能量较低，第一电离能也高于同周期相邻元素，故第一电离能 Mg > Al>Na； （4）基态原子的 N 层有一个未成对电子，M 层未成对电子最多的元素，N 层是第四周期，M 全满说明至少在 Cu 之后，N 层没有成对电子，只有 1 个未成对电子说明就是 4s1，所以就是 Cr，24Cr 的电子排布式： 1s22s22p63s23p63d54s1；N 原子核外有 7 个电子，分别位于 1s、2s、2p 轨道，其轨道表示式为 ； Fe 是 26 号元素，其原子核外有 26 个电子，铁原子失去 2 个电子生成 Fe2+，其 3d 轨道上 6 个电子为其外围电子， 其电子排布式为 1s22s22p63s23p63d6。 12．有 A、B、C、D 四种元素，其原子序数依次增大，且质子数均小于 18。A 元素原子的最外层只有 1 个电子， 该元素阳离子与 N3－核外电子排布相同；B 元素原子核外各轨道上均无成单电子；C 元素原子的价电子排布为 ns2np2；D－的核外电子构型与 Ar 相同。 (1)写出 A、C、D 的元素符号：A________，C________，D________。 (2)写出 B 元素电子的电子排布式________；D 元素电子的电子排布图______________。 【答案】Na Si Cl 1s22s22p63s2 【解析】 有 A、B、C、D 四种元素，其原子序数依次增大，且质子数均小于 18．A 元素原子的最外层只有 1 个电子，该 元素阳离子与 N3-核外电子排布相同，则 A 为 Na 元素；D-的核外电子构型与 Ar 相同，则 D 为 Cl 元素，结合原 子序数大小可知 B、C 位于第三周期，C 元素原子的价电子排布为 ns2np2，C 位于 IVA 族，为 Si 元素；B 介于 Na、Si 之间，要满足 B 元素原子核外各轨道上均无成单电子，B 为 Mg 元素，据此解答。 13.(1)Co 基态原子核外电子排布式为___________； (2)Zn2＋基态核外电子排布式为____________； (3)Cr3＋基态核外电子排布式为____________； (4)N 的基态原子核外电子排布式为__________；Cu 的基态原子最外层有_____个电子。 (5)Si 元素基态原子的电子排布式是____________。 【答案】[Ar]3d74s2 或 1s22s22p63s23p63d74s2 1s22s22p63s23p63d10 或[Ar]3d10 1s22s22p63s23p63d3 或[Ar]3d3 1s22s22p3 1 1s22s22p63s23p2 或[Ne]3s23p2 【解析】 (1) Co 是 27 号元素，Co 位于周期表中第四周期第ⅤⅢ族，核外电子排布是 1s22s22p63s23p63d74s2 或写为[Ar]3d74s2； (2) Zn 是 30 号元素，Zn 原子核外有 30 个电子，失去最外层 2 个电子变为 Zn2+，根据构造原理，则 Zn2＋基态核 外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d10 或[Ar]3d10； (3)Cr 是 24 号元素，失去最外层 2 个电子后，再失去次外层的 3d 的 1 个电子变为 Cr3+，则 Cr3＋基态核外电子排 布式为 1s22s22p63s23p63d3 或[Ar]3d3； (4)N 是 7 号元素，原子核外电子数为 7，核外电子排布式为 1s22s22p3；Cu 是 29 号元素，根据构造原理可得 Cu 核外电子排布式是 1s22s22p63s23p63d104s1，则在基态 Cu 原子核外最外层有 1 个电子； (5)Si 是 14 号元素，核外电子排布式是 1s22s22p63s23p2，也可以写为[Ne]3s23p2。 14.(1)钒在元素周期表中的位置为__________，其价层电子排布图为____________。 (2)基态镓(Ga)原子的电子排布式：__________________。 (3) Fe3＋的电子排布式为__________________。 (4)基态铜原子的核外电子排布式为__________________。 (5) Ni2＋的价层电子排布图为_____________________。 【答案】第四周期第ⅤB 族 1s22s22p63s23p63d104s24p1 1s22s22p63s23p63d5 1s22s22p63s23p63d104s1 【解析】 （1）根据钒的核电荷数为 23，其核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d34s2，其价层电子为 3d24s2，根据能量最低 原则、泡利不相容原理和洪特规则正确画出其价层电子排布示意图； （2）镓(Ga)原子的核电荷数为 31，根据核外电子排布规律书写基态镓(Ga)原子的电子排布式； （3）根据核外电子排布规律写出基态铁原子的电子排布式：1s22S22p63s23p63d64s2，据此写出 Fe3＋的电子排布式； （4）根据核外电子排布规律写出基态铜原子的电子排布式； （5）镍原子核电荷数为 28，Ni 的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d84s2，,Ni2＋的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d8，根据能量最低原则、泡利不相容原理和洪特规则正确画出其价层电子排布示意图； 【详解】 （1）钒的核电荷数为 23，则可以推知钒在元素周期表中的位置为第 4 周期 VB 族，其电子排布式为 1s22s22p63s23p63d34s2，其价层电子排布式为 3d34s2，则电子排布图为 。 综上所述，本题答案是：第四周期第ⅤB 族； 。 (2) 镓原子的核电荷数为 31，基态镓(Ga)原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s24p1 。 综上所述，本题答案是：1s22s22p63s23p63d104s24p1。 (3) 基态铁原子的电子排布式：1s22S22p63s23p63d64s2，铁原子失去 3 个电子，Fe3＋的电子排布式为： 1s22s22p63s23p63d5 ； 综上所述，本题答案是：1s22s22p63s23p63d5。 (4) 铜原子核电荷数为 29，基态铜原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s1 ； 综上所述，本题答案是：1s22s22p63s23p63d104s1 。 (5) 镍原子核电荷数为 28，Ni 的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d84s2，,Ni2＋的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d8，Ni2＋的价层电子排布图为 ； 综上所述，本题答案是： 。