新教材2024高中化學(xué)第一章原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)課時(shí)2電子云與原子軌道泡利原理洪特規(guī)則能量最低原理同步測試新人教版選擇性必修2

第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)課時(shí)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(yùn)動(dòng)B.基態(tài)氫原子的電子云輪廓圖是圓形的C.ns能級(jí)的電子云輪廓圖可表示為D.3d3表示3d能級(jí)有3個(gè)原子軌道解析：電子云是用小黑點(diǎn)表示電子在原子核外空間出現(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)概率密度的相對(duì)大小，A項(xiàng)錯(cuò)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(xiàng)錯(cuò)誤；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)原子軌道，D項(xiàng)錯(cuò)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(yàn)呈紫紅色，其中紫色對(duì)應(yīng)的輻射波長約為700nmB.以下試驗(yàn)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(xiàng)，元素K的焰色試驗(yàn)呈紫紅色，其中紫色波長大約介于380~470nm，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，該試驗(yàn)裝置測得的是氫元素原子放射光譜，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，依據(jù)洪特規(guī)則，基態(tài)氧原子的電子排布圖為，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，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(jí)的能量肯定比s能級(jí)的能量高C.2p、3p、4p能級(jí)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(xiàng)正確；同一能層p能級(jí)的能量肯定比s能級(jí)的能量高，B項(xiàng)錯(cuò)誤；2p、3p、4p能級(jí)的軌道數(shù)相同，C項(xiàng)錯(cuò)誤；2px、2py、2pz軌道相互垂直，且能量相等，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：A4.(2024·廣東佛山)當(dāng)鎂原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2時(shí)，以下相識(shí)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(jí)上的兩個(gè)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(shí)，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(xiàng)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(xiàng)錯(cuò)誤；同一軌道不行能有自旋相同的兩個(gè)電子，否則違反了泡利不相容原理，C項(xiàng)錯(cuò)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(xiàng)錯(cuò)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(jí)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(jí)有2個(gè)電子，這2個(gè)電子分別在兩個(gè)軌道，A項(xiàng)錯(cuò)誤；在同一能級(jí)上的電子，其能量相同，B項(xiàng)錯(cuò)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(xiàng)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(xiàng)錯(cuò)誤。答案：C6.(2024·廣東江門)某核素核外共有15個(gè)不同運(yùn)動(dòng)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(gè)能級(jí)，9個(gè)軌道C.該元素的最高價(jià)氧化物的水化物為強(qiáng)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(gè)不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子，則其原子核外有15個(gè)電子，該元素為15號(hào)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(jí)與p能級(jí)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(xiàng)。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(gè)未成對(duì)電子，基態(tài)E原子的價(jià)層電子排布式為3d64s2。回答下列問題。A為(填元素符號(hào))，其基態(tài)原子的電子排布式是；B為(填元素符號(hào))，其基態(tài)原子的簡化電子排布式是；C為(填元素符號(hào))，其基態(tài)原子的價(jià)層電子排布式是；D為(填元素符號(hào))，其基態(tài)原子的電子排布圖是；E為(填元素符號(hào))，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(hào)：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?dú)庵腥紵傻V，反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Mg+N2Mg3N2。(4)氮?dú)夂桶钡碾娮邮椒謩e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(jià)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(yùn)動(dòng)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(shí)，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(xiàng)；依據(jù)泡利原理知，一個(gè)原子軌道最多容納2個(gè)電子，且自旋方向相反，故解除B項(xiàng)。答案：D11.人們常將在同一原子軌道上運(yùn)動(dòng)的、自旋狀態(tài)相反的2個(gè)電子稱為“電子對(duì)”；將在同一原子軌道上運(yùn)動(dòng)的單個(gè)電子稱為“未成對(duì)電子”。以下有關(guān)主族元素原子的“未成對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(gè)電子會(huì)單獨(dú)占據(jù)一個(gè)原子軌道而不成對(duì)，①正確，④錯(cuò)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(duì)電子，如碳原子的電子排布圖為，②錯(cuò)誤，③正確。故選B項(xiàng)。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(jí)上有2個(gè)未成對(duì)電子的原子和4p能級(jí)上有2個(gè)未成對(duì)電子的原子B.3p能級(jí)上只有1個(gè)空軌道的原子和4p能級(jí)上只有1個(gè)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(xiàng)，3p能級(jí)上有2個(gè)未成對(duì)電子，價(jià)層電子排布：3s23p2或3s23p4，4p能級(jí)上有2個(gè)未成對(duì)電子，價(jià)層電子排布：4s24p2或4s24p4，可能屬于同一主族，錯(cuò)誤。B項(xiàng)，3p、4p能級(jí)有1個(gè)空軌道，分別是硅元素和鍺元素，正確。C項(xiàng)，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(cuò)誤。D項(xiàng)，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(cuò)誤。答案：B13.(2024·廣東揭陽)依據(jù)已學(xué)學(xué)問，請(qǐng)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(hào)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(gè)未成對(duì)電子的元素的符號(hào)：。

(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(jià)層電子排布式為4s24p4，該元素的名稱是。

(4)已知鐵是26號(hào)元素，寫出Fe的價(jià)層電子排布式。

(5)Zn2+的電子排布式為。解析：(1)N是7號(hào)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(jià)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(hào)是L；占據(jù)L能層的電子為s能級(jí)電子和p能級(jí)電子，s能級(jí)電子云輪廓圖為球形，占據(jù)p能級(jí)電子的電子云輪廓圖形態(tài)啞鈴形。(2)3p軌道上有2個(gè)未成對(duì)電子的基態(tài)原子電子排布式可能是1s22s22p63s23p2或1s22s22p63s23p4，前者是14號(hào)Si元素，后者是16號(hào)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(jià)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(hào)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(jià)層電子排布式為3d64s2。(5)Zn是30號(hào)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(gè)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(qǐng)?zhí)顚懴铝锌瞻住?1)A的基態(tài)原子的最外層有2個(gè)未成對(duì)電子，次外層有2個(gè)電子，其原子的價(jià)層電子排布圖為。

(2)B的負(fù)二價(jià)離子和C的正二價(jià)離子的電子層結(jié)構(gòu)都與Ar相同，B的元素符號(hào)為，C的元素符號(hào)為。

(3)D的正二價(jià)離子的3d軌道為半充溢，D的元素符號(hào)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(gè)未成對(duì)電子，E的元素符號(hào)為，其基態(tài)原子的電子排布式為。

(5)F的基態(tài)原子的價(jià)層電子排布式為3d84s2，其原子的價(jià)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(gè)電子，說明該元素原子核外有2個(gè)電子層，最外層有2個(gè)未成對(duì)電子的是C元素或O元素，其基態(tài)原子的價(jià)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(jià)離子3d軌道上半充溢為5個(gè)電子，依據(jù)構(gòu)造原理，該