1.1.3 泡利原理、洪特规则、能量最低原理（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 1.1.3 泡利原理、洪特规则、能量最低原理 一．选择题（共 10 小题） 1．下列各项叙述错误的是（ ） A．如果硫原子核外电子排布图为 ，则违反了泡利原理 B．如果 25 号 Mn 元素的基态电子排布式为 1s22s22p63s23p63d7，则违反了构造原理 C．氮原子的核外电子排布图为 ，符合洪特规则和泡利原理 D．泡利原理、洪特规则、构造原理都是对核外电子排布满足能量最低的要求 【答案】A 【解析】 A、 如果硫原子核外电子排布图为 ，则违反了洪特规则，故 A 错误； B、25 号 Mn 元素的基态电子排布式为 1s22s2p63s23p63d54s2，如果 25 号 Mn 元素的基态电子排布式为 1s22s2p63s23p63d7，则违反了构造原理，故 B 正确； C、 氮原子的核外电子排布图为 ，符合洪特规则和泡利原理，故 C 正确； D、 泡利原理、洪特规则、构造原理都是对核外电子排布满足能量最低的要求，故 D 正确。 故选 A。 2．若将基态 6 C 的电子排布式写成 2 2 21s 2s 2px ，它违背了（ ） A．能量守恒原理 B．泡利原理 C．能量最低原理 D．洪特规则 【答案】D 【解析】若基态 6 C 的电子排布式为 2 2 21s 2s 2px ，则 2p 能级的电子排布出错，2p 能级的两电子应各自占据一个 轨道，违背了洪特规则， 故选 D。 3．基态原子的核外电子排布的原则不包括( ) A．能量守恒原理 B．能量最低原理 C．泡利原理 D．洪特规则 【答案】A 【解析】 基态原子的核外电子排布的原则为能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则。 能量最低原理：原子核外电子先占有能量低的轨道，然后依次进入能量高的轨道；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；洪特规则：洪特规则是在等价轨道（相同电子层、电子亚层上 的各个轨道）上排布的电子将尽可能分占不同的轨道，且自旋方向相同；所以基态原子的核外电子排布的原则 不包括能量守恒原理。 故选 A。 4．在 d 轨道中电子排布成 ，而不能排布成 ，其最直接的根据是（ ） A．能量最低原理 B．泡利原理 C．原子轨道构造原理 D．洪特规则 【答案】B 【解析】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，且自旋状态相 同，称为洪特规则，根据图片知，4 个电子占据不同的轨道且自旋方向相同，所以其根据是洪特规则， 故选 B。 5．基态原子的核外电子排布的原则不包括( ) A．能量最低原理 B．能量守恒原理 C．泡利原理 D．洪特规则 【答案】B 【解析】 基态原子的核外电子排布必须遵守三个原则，泡利不相容原理、能量最低原则和洪特规则，能量守恒原理与此 无关。 故选 B 6.“各能级最多容纳的电子数，是该能级原子轨道数的二倍”，支撑这一结论的理论是( ) A．构造原理 B．泡利原理 C．洪特规则 D．能量最低原理 【答案】B 【解析】各能级最多容纳的电子数，是该能级原子轨道数的二倍，支撑这一结论的理论是泡利原理， 故选 B。 7．若将 N 的电子排布式写成 1s2s22px22py1)，它违背了（ ） A．能量守恒原理 B．泡利原理 C．能量最低原理 D．洪特规则 【答案】D 【解析】 N 的 2p 能级有三个能级相同的轨道：2px、2py、2pz，而 N 有 3 个 2p 电子，电子排布应该遵循洪特规则，电子 在能级相同的轨道上排布时，应尽可能分占不同的轨道且自旋方向相同，由此正确的排布式应为：1s2s22px12py12pz1， 故选 D。 8．3d 能级上最多只能排布 10 个电子依据的原则是（ ） A．泡利不相容原理 B．洪特规则 C．能量最低原则和洪特规则 D．能量最低原则和泡利不相容原理 【答案】 A 【详解】 3d 能级上最多只能排布 10 个电子依据的原则泡利不相容原理， 故选：A。 9．下列由电子排布式所得的结论错误的是（ ） 选项 电子排布式 结论 A 2 2 2 0 0 x y z1s 2s 2p 2p 2p 违背洪特规则 B 2 2 6 2 21s 2s 2p 3s 3p 违背能量最低原理 C 2 2 6 2 101s 2s 2p 3s 3p 违背泡利原理 D 2 2 6 2 2 5 11s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 违背能量最低原理 【答案】B 【解析】 A、电子排布式为： 2 2 2 0 0 x y z1s 2s 2p 2p 2p ，此处 x2p ， y2p ， z2p 就是 2p 能级的 3 个简并轨道，两个电子排入 2p 能级，它们将分别占据 2 个简并轨道且自旋平行，而不是自旋相反地挤入其中一个轨道，所以 A 项电子排布是 违反洪特规则的，故 A 正确； B.电子排布式为： 2 2 6 2 21s 2s 2p 3s 3p ，排布符合构造原理，符合三个原理，故 B 错误； C.电子排布式为： 2 2 6 2 101s 2s 2p 3s 3p ，3p 轨道最多容纳 6 个电子，不可能出现 103p 的情况，所以 C 项电子排布 式违反泡利原理，故 C 正确； D.电子排布式为： 2 2 6 2 2 5 11s 2s 2p 3s 3p 3d 4s ，虽然 3d 轨道为半充满结构，但 3p 上只有 2 个电子，没有充满，所 以 D 项电子排布式违反能量较低原理，故 D 正确， 故选 B。 二．填空题（共 3 小题） 11．下列基态原子或离子的电子排布式(图)正确的是______(填序号，下同)，违反能量最低原理的是______，违 反洪特规则的是______，违反泡利原理的是______. ① 2+Ca ： 2 2 6 2 61s 2s 2p 3s 3p ② -F ： 2 2 61s 2s 3p ③P： ④Cr： 2 2 6 2 6 4 21s 2p 2p 3s 3p 3d 4s ⑤Fe： 2 2 6 2 6 6 21s 2p 2p 3s 3p 3d 4s ⑥ 2+Mg ： 2 2 61s 2s 3p ⑦O： 【答案】①⑤⑥ ② ③④ ⑦ 【解析】 ①Ca 的电子排布式为：1s22s22p63s23p64s2，失去 4s 能级上的 2 个电子变成具有稀有气体电子层结构的 Ca2+： 1s22s22p63s23p6，离子的电子排布式书写正确； ②②离子的电子排布违反了能量最低原理，能量：2p＜3p，F-核外电子排布应表示为：1s22s22p6； ③P 的 3p 能级上的 3 个电子没有独占 1 个轨道，违反了洪特规则，正确的电子排布图为： ④Cr 的价电子构型应为：3d54s1，3d 轨道半充满状态更稳定，此为洪特规则特例，所以④违反了洪特规则； ⑤Fe 原子序数为 26，电子排布式为：1s22s22p63s23p63d64s2，书写正确； ⑥Mg 的电子排布式为：1s22s22p63s2，失去 3s 能级上的 2 个电子变成具有稀有气体电子层结构的 Mg2+：1s22s22p6， 离子的电子排布式书写正确； ⑦O 电子排布图 2p 能级的 1 个轨道上的一对电子自旋方向相同，违反了泡利原理，应表示为： ； 总之，基态原子或离子的电子排布式(图)正确的是①⑤⑥，违反能量最低原理的是②，违反洪特规则的是③④， 违反泡利原理的是⑦。答案为：①⑤⑥；②；③④；⑦。 12．（1）以下列出的是一些原子的 2p 能级和 3d 能级中电子排布的情况。试判断,违反了泡利原理的是___,违反 了洪特规则的是___。 （2）某元素的激发态(不稳定状态)原子的电子排布式为 1s22s22p63s13p33d2,则该元素基态原子的电子排布式为___; 其最高价氧化物对应水化物的化学式是___。 【答案】 ② ③⑤ 1s22s22p63s23p4 H2SO4 【解析】（1）泡利原理为：在原子中不能容纳运动状态完全相同的电子。所以在②的中间轨道上有两个自旋方 向相同的电子，其运动状态完全相同，违反了泡利原理。洪特规则为：在相同能量的原子轨道上，电子的排布 将尽可能占据不同的轨道，而且自旋方向相同。所以③中 5 个电子应该以自旋方向相同的方式分别占据 5 个轨 道，⑤中前四个单电子应该自旋方向相同，都违反了洪特规则。 （2）某元素的激发态（不稳定状态）原子的电子排布式为 1s22s22p63s13p33d2，该元素原子核外有 16 个电子，为 S 元素，根据构造原理书写其基态原子核外电子排布式为 1s22s22p63s23p4；其最高价氧化物对应水化物是硫酸， 化学式为 H2SO4。 13．在原子结构理论中，有四个原理，分别是①构造原理，②泡利原理，③洪特规则，④能量最低原理。在以 下的现象中主要决定的因素是（填序号，各只填一项） （1）各能级最多容纳的电子数是该能级原子轨道数的 2 倍_____________； （2）碳原子的核外电子排布基态时是 1s22s22p2 而不是 1s22s12p3___________； （3）最外层电子数不会超过 8 个，次外层电子数不会超过 18 个_____________； （4）铬（24Cr）的电子排布式是 1s22s22p63s23p63d54s1 而不是 1s22s22p63s23p63d44s2________； （5）磷原子的基态原子结构中，有 3 个未成对的单电子____________。 【答案】② ④ ① ③ ③ 【解析】 构造原理决定了原子、分子和离子中电子在各能级的排布； 泡利原理原理是说每个轨道（例如 1s 轨道，2p 轨道中的 px）最多只能容纳两个自旋相反的电子； 洪特规则是在等价轨道（相同电子层、电子亚层上的各个轨道）上排布的电子将尽可能分占不同的轨道，且自 旋方向相同； 能量最低原理是核外电子排布时，尽先占据能量最低的轨道； 【详解】 （1）各能级最多容纳的电子数是该能级原子轨道数的 2 倍，符合②泡利原理； （2）碳原子的核外电子排布基态时是 1s22s22p2 而不是 1s22s12p3，符合④能量最低原理； （3）最外层电子数不会超过 8 个，次外层电子数不会超过 18 个，符合①构造原理； （4）铬（24Cr）的电子排布式是 1s22s22p63s23p63d54s1 而不是 1s22s22p63s23p63d44s2，符合③洪特规则； （5）磷原子的基态原子结构中，有 3 个未成对的单电子，符合③洪特规则。