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第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)課時2電子云與原子軌道泡利原理、洪特規(guī)則、能量最低原理【基礎(chǔ)鞏固】1.下列說法中正確的是 ()A.1s電子云輪廓圖呈球形,表示電子繞原子核做圓周運動B.基態(tài)氫原子的電子云輪廓圖是圓形的C.ns能級的電子云輪廓圖可表示為D.3d3表示3d能級有3個原子軌道解析:電子云是用小黑點表示電子在原子核外空間出現(xiàn)的概率,小黑點不代表電子,小黑點的疏密表示電子出現(xiàn)概率密度的相對大小,A項錯誤;基態(tài)氫原子的電子云輪廓圖是球形而不是圓形的,B項錯誤;3d3表示第三能層d能級有3個電子,d能級有5個原子軌道,D項錯誤。答案:C2.(2024·廣東佛山)激發(fā)態(tài)原子和基態(tài)原子可以通過電子躍遷的方式相互轉(zhuǎn)換,躍遷過程中可得到光譜,下列說法正確的是 ()A.元素K的焰色試驗呈紫紅色,其中紫色對應(yīng)的輻射波長約為700nmB.以下試驗裝置測得的是氫元素的汲取光譜C.,該電子排布圖表示的是基態(tài)氧原子的電子排布圖D.原子光譜可以用于定性鑒定元素解析:A項,元素K的焰色試驗呈紫紅色,其中紫色波長大約介于380~470nm,錯誤;B項,該試驗裝置測得的是氫元素原子放射光譜,錯誤;C項,依據(jù)洪特規(guī)則,基態(tài)氧原子的電子排布圖為,錯誤;D項,原子光譜可以用于定性鑒定元素,正確。答案:D3.(2024·廣東廣州)下列有關(guān)原子軌道的描述,正確的是 ()A.從空間結(jié)構(gòu)看,2s軌道比1s軌道大,其空間包含了1s軌道B.p能級的能量肯定比s能級的能量高C.2p、3p、4p能級的軌道數(shù)依次增多D.2px、2py、2pz軌道相互垂直,且能量不相等解析:從空間結(jié)構(gòu)看,2s軌道比1s軌道大,其空間包含了1s軌道,A項正確;同一能層p能級的能量肯定比s能級的能量高,B項錯誤;2p、3p、4p能級的軌道數(shù)相同,C項錯誤;2px、2py、2pz軌道相互垂直,且能量相等,D項錯誤。答案:A4.(2024·廣東佛山)當(dāng)鎂原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2時,以下相識正確的是 ()A.鎂原子由基態(tài)轉(zhuǎn)化成激發(fā)態(tài),這一過程中汲取能量B.激發(fā)態(tài)原子的電子排布仍舊符合洪特規(guī)則、泡利不相容原理及能量最低原理C.轉(zhuǎn)化后位于p能級上的兩個電子處于同一軌道,且自旋方向相同D.轉(zhuǎn)化后鎂原子與硅原子電子層結(jié)構(gòu)相同,化學(xué)性質(zhì)相像解析:由能量最低原理可知,基態(tài)Mg的電子排布式為1s22s22p63s2,能量處于最低狀態(tài),當(dāng)變?yōu)?s22s22p63p2時,電子發(fā)生躍遷,須要汲取能量,變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài),反之放出能量。鎂原子由基態(tài)轉(zhuǎn)化成激發(fā)態(tài),電子能量增大,須要汲取能量,A項正確;鎂原子由基態(tài)轉(zhuǎn)化成激發(fā)態(tài),電子排布式為1s22s22p63p2,不符合能量最低原理,B項錯誤;同一軌道不行能有自旋相同的兩個電子,否則違反了泡利不相容原理,C項錯誤;轉(zhuǎn)化后鎂原子與硅原子電子層結(jié)構(gòu)不同,化學(xué)性質(zhì)不同,D項錯誤。答案:A5.(2024·廣東揭陽)下列有關(guān)說法正確的是 ()A.3pB.在同一能級上的電子,其能量不同C.能層序數(shù)越大,s原子軌道的半徑越大D.在基態(tài)多電子原子中,p軌道電子的能量肯定高于s軌道電子的能量解析:3p2表示3p能級有2個電子,這2個電子分別在兩個軌道,A項錯誤;在同一能級上的電子,其能量相同,B項錯誤;能層序數(shù)越大,s原子軌道的半徑越大,即半徑:1s<2s<3s<4s,C項正確;在基態(tài)多電子原子中,p軌道電子的能量不肯定高于s軌道電子的能量,比如2p軌道上電子的能量小于3s軌道上電子的能量,D項錯誤。答案:C6.(2024·廣東江門)某核素核外共有15個不同運動狀態(tài)的電子,以下說法正確的是 ()A.若將該原子的電子排布式寫成1s22s22p63s23pB.原子中全部的電子占有3個能級,9個軌道C.該元素的最高價氧化物的水化物為強酸D.基態(tài)原子中能量最高的電子的電子云輪廓圖的形態(tài)為啞鈴形解析:某核素核外共有15個不同運動狀態(tài)的電子,則其原子核外有15個電子,該元素為15號元素磷。該原子的電子排布式為1s22s22p63s23px13py1pz1,若寫成1s22s22p63s23px23p答案:D7.(2024·廣東肇慶)X、Y、Z、W四種元素中,原子半徑最大的是 ()①X位于其次周期,s能級與p能級上電子總數(shù)相等②Y的原子結(jié)構(gòu)示意圖為③基態(tài)Z原子的電子排布式為1④基態(tài)W2-A.XB.YC.Z D.W解析:由題意可知,X、Y、Z、W分別為O、Si、C、S,原子半徑最大的元素為Si,故選B項。答案:B8.A、B、C、D是四種短周期元素,E是過渡元素。A、B、C同周期,C、D同主族,A的原子結(jié)構(gòu)示意圖為,B是同周期除稀有氣體元素外半徑最大的元素,基態(tài)C原子的最外層有三個未成對電子,基態(tài)E原子的價層電子排布式為3d64s2?;卮鹣铝袉栴}。A為(填元素符號),其基態(tài)原子的電子排布式是;B為(填元素符號),其基態(tài)原子的簡化電子排布式是;C為(填元素符號),其基態(tài)原子的價層電子排布式是;D為(填元素符號),其基態(tài)原子的電子排布圖是;E為(填元素符號),原子結(jié)構(gòu)示意圖是。
答案:Si1s22s22p63s23p2Na[Ne]3s1P3s23p3NFe9.現(xiàn)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元素原子的核外p軌道電子數(shù)比s軌道電子數(shù)少1;C為金屬元素且原子核外p軌道電子數(shù)和s軌道電子數(shù)相等;D元素原子的核外全部p軌道全充溢或半充溢。(1)寫出四種元素的元素符號:A,B,
C,D。
(2)畫出B、C、D基態(tài)原子核外電子排布圖:B;
C;
D。
(3)寫出B、C兩種元素的單質(zhì)在肯定條件下反應(yīng)的化學(xué)方程式
。
(4)寫出B元素單質(zhì)和氫化物的電子式:單質(zhì),氫化物。
解析: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,則A是氫元素;B元素原子的核外p軌道電子數(shù)比s軌道電子數(shù)少1,B原子核外電子排布式為1s22s22p3,是氮元素;C為金屬元素且原子核外p軌道電子數(shù)和s軌道電子數(shù)相等,處于第三周期,核外電子排布式為1s22s22p63s2,則C是鎂元素,D元素原子的核外全部p軌道全充溢或半充溢,原子序數(shù)大于Mg,則核外電子排布式為1s22s22p63s23p3,則D是磷元素。(1)由上述分析可知,A是H;B是N;C是Mg;D是P。(2)B是N,C是Mg,D是P,基態(tài)原子核外電子排布圖分別為:N:Mg:P:(3)鎂在氮氣中燃燒生成氮化鎂,反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Mg+N2Mg3N2。(4)氮氣和氨的電子式分別為、。答案:(1)HNMgP(2)(3)3Mg+N2Mg3N2(4)【拓展提高】10.已知錳的核電荷數(shù)為25,以下是一些同學(xué)繪制的基態(tài)錳原子的價層電子排布圖,其中最能精確表示基態(tài)錳原子的核外電子運動狀態(tài)的是()A.B.C.D.解析:依據(jù)洪特規(guī)則知,電子在能量相同的原子軌道上排布時,應(yīng)盡可能分占不同的軌道且自旋方向相同,故解除A、C兩項;依據(jù)泡利原理知,一個原子軌道最多容納2個電子,且自旋方向相反,故解除B項。答案:D11.人們常將在同一原子軌道上運動的、自旋狀態(tài)相反的2個電子稱為“電子對”;將在同一原子軌道上運動的單個電子稱為“未成對電子”。以下有關(guān)主族元素原子的“未成對電子”的說法中正確的是 ()①核外電子數(shù)為奇數(shù)的基態(tài)原子,其原子軌道中肯定含有“未成對電子”②核外電子數(shù)為偶數(shù)的基態(tài)原子,其原子軌道中肯定不含“未成對電子”③核外電子數(shù)為偶數(shù)的基態(tài)原子,其原子軌道中可能含有“未成對電子”④核外電子數(shù)為奇數(shù)的基態(tài)原子,其原子軌道中可能不含“未成對電子”A.①② B.①③C.②③ D.②④解析:核外電子數(shù)為奇數(shù)的基態(tài)原子,至少有一個電子會單獨占據(jù)一個原子軌道而不成對,①正確,④錯誤;核外電子數(shù)為偶數(shù)的基態(tài)原子,其原子軌道中可能含未成對電子,如碳原子的電子排布圖為,②錯誤,③正確。故選B項。答案:B12.具有以下電子層結(jié)構(gòu)的基態(tài)原子,其相應(yīng)元素肯定屬于同一主族的是 ()A.3p能級上有2個未成對電子的原子和4p能級上有2個未成對電子的原子B.3p能級上只有1個空軌道的原子和4p能級上只有1個空軌道的原子C.最外層電子排布為ns2的原子和最外層電子排布為ns2np6的原子D.最外層電子排布為3s2的原子和最外層電子排布為4s2的原子解析:A項,3p能級上有2個未成對電子,價層電子排布:3s23p2或3s23p4,4p能級上有2個未成對電子,價層電子排布:4s24p2或4s24p4,可能屬于同一主族,錯誤。B項,3p、4p能級有1個空軌道,分別是硅元素和鍺元素,正確。C項,最外層電子排布為ns2和ns2np6的基態(tài)原子,前者可能是稀有氣體元素(He),后者肯定是稀有氣體元素,不肯定屬于同一主族,錯誤。D項,最外層電子排布為3s2的基態(tài)原子為Mg,屬于主族元素,而最外層電子排布為4s2的基態(tài)原子可能為主族元素Ca或過渡金屬元素,錯誤。答案:B13.(2024·廣東揭陽)依據(jù)已學(xué)學(xué)問,請回答下列問題。(1)基態(tài)N原子中,核外電子占據(jù)的最高能層的符號是,占據(jù)該能層電子的電子云輪廓圖形態(tài)為。
(2)寫出3p軌道上有2個未成對電子的元素的符號:。
(3)某元素被科學(xué)家稱之為人體微量元素中的“防癌之王”,其原子的價層電子排布式為4s24p4,該元素的名稱是。
(4)已知鐵是26號元素,寫出Fe的價層電子排布式。
(5)Zn2+的電子排布式為。解析:(1)N是7號元素,依據(jù)構(gòu)造原理,可知基態(tài)N原子核外電子排布式是1s22s22p3,價層電子排布式是2s22p3,則其核外電子占據(jù)的最高能層的符號是L;占據(jù)L能層的電子為s能級電子和p能級電子,s能級電子云輪廓圖為球形,占據(jù)p能級電子的電子云輪廓圖形態(tài)啞鈴形。(2)3p軌道上有2個未成對電子的基態(tài)原子電子排布式可能是1s22s22p63s23p2或1s22s22p63s23p4,前者是14號Si元素,后者是16號S元素。(3)某元素被科學(xué)家稱之為人體微量元素中的“防癌之王”,其原子的價層電子排布式為4s24p4,基態(tài)原子核外電子數(shù)是2+8+18+6=34,該元素是第四周期第ⅥA族元素,該元素是硒元素。(4)已知鐵是26號元素,依據(jù)構(gòu)造原理,可知基態(tài)Fe原子電子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2簡寫為[Ar]3d64s2,則Fe的價層電子排布式為3d64s2。(5)Zn是30號元素,依據(jù)構(gòu)造原理可知基態(tài)Zn原子電子排布式是1s22s22p63s23p63d104s2。Zn2+是Zn原子失去最外層的2個4s電子形成的離子,則Zn2+的電子排布式為1s22s22p63s23p63d10。
答案:(1)L球形和啞鈴形(2)Si或S(3)硒(4)3d64s2(5)1s22s22p63s23p63d10【挑戰(zhàn)創(chuàng)新】14.A、B、C、D、E、F代表6種元素。請?zhí)顚懴铝锌瞻住?1)A的基態(tài)原子的最外層有2個未成對電子,次外層有2個電子,其原子的價層電子排布圖為。
(2)B的負二價離子和C的正二價離子的電子層結(jié)構(gòu)都與Ar相同,B的元素符號為,C的元素符號為。
(3)D的正二價離子的3d軌道為半充溢,D的元素符號為,其基態(tài)原子的電子排布式為。
(4)E的基態(tài)原子的M層全充溢,N層有3個未成對電子,E的元素符號為,其基態(tài)原子的電子排布式為。
(5)F的基態(tài)原子的價層電子排布式為3d84s2,其原子的價層電子排布圖為,位于元素周期表中第解析:(1)次外層有2個電子,說明該元素原子核外有2個電子層,最外層有2個未成對電子的是C元素或O元素,其基態(tài)原子的價層電子排布圖為或。(2)B的核電荷數(shù)應(yīng)比Ar的核電荷數(shù)少2,C的核電荷數(shù)應(yīng)比Ar的核電荷數(shù)多2,所以B為S元素,C為Ca元素。(3)D的正二價離子3d軌道上半充溢為5個電子,依據(jù)構(gòu)造原理,該
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