高中化学人教版 (2019)选择性必修2第一节 原子结构第4课时练习

泡利原理、洪特规则、能量最低原理

1.(2020·龙岩高二检测)元素Cr的基态原子中未成对电子数有 (　　)

A.3个　　　B.4个　　　C.5个　　　D.6个

【解析】选D。元素Cr的基态原子核外电子排布为[Ar]3d54s1,3d能级上有5个未成对电子,4s能级上有1个未成对电子,所以元素Cr的基态原子中未成对电子数有5+1=6,所以元素Cr的基态原子中有6个未成对电子数。

2.(2020·武汉高二检测)在多电子原子中,轨道能量是由以下哪些因素决

定 (　　)

①能层　②能级　③空间伸展方向　④自旋状态

A.①②  B.①④   C.②③   D.③④

【解析】选A。在多电子原子中,轨道能量是由电子能层和能级决定。能层越大则电子占据更高的电子能层,原子的能量越高。能层相同时,电子占据更高的能级,原子的能量越高,所以轨道能量由电子能层和电子能级决定。

3.若将基态P原子的电子排布式写成1s22s22p63s233,它违背了(　　)

A.泡利原理    B.能量守恒原理

C.构造原理    D.洪特规则

【解析】选D。P原子3p能级上有3个轨道,3p能级上有3个电子,3个电子应该排在3个不同的轨道上,且自旋方向相同,若将P原子的电子排布式写成1s22s22p63s233,它违背了洪特规则。

4.下列有关多电子原子的叙述中,正确的是 (　　)

A.在一个多电子原子中,不可能有两个运动状态完全相同的电子

B.在一个多电子原子中,不可能有两个能量相同的电子

C.在一个多电子原子中,N层上的电子能量肯定比M层上的电子能量高

D.某个多电子原子的3p能级上仅有两个电子,它们的自旋方向必然相反

【解析】选A。在多电子的原子中,电子填充在不同的能层,能层又分不同的能级,同一能级又有不同的原子轨道,每个轨道中最多可以填充两个电子,自旋相反,在一个基态多电子的原子中,不可能有两个运动状态完全相同的电子,故A正确;每个轨道中最多可以填充两个电子,自旋相反,这两个电子的能量完全相同,另外在等价轨道上填充的电子能量也相同,可能存在能量相同的电子,故B错误;N层有4s、4p、4d、4f能级,4s能级能量比3d能级低,故N层上的电子能量不一定比M层上的电子能量高,故C错误;某一基态3p能级上仅有2个电子,这2个电子分别占据不同的轨道,且自旋方向相同,故D错误。

5.(2020·徐州高二检测)下列有关原子轨道的能量和电子运动状态的说法正确的是 (　　)

A.同一原子中的2p能级上的电子运动状态完全相同

B.多电子原子中,在离核较近的区域内运动的电子能量较高

C.s能级的原子轨道呈球形,指处在s轨道上的电子在球壳上运动

D.各能级包含的原子轨道数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7

【解析】选D。在一个基态多电子的原子中,不可能有两个运动状态完全相同的电子,同一原子中的2p能级上的电子,最多能分布在三个2p轨道上,每个轨道中最多可以填充两个电子,自旋相反,故A错误;离核较近的区域能量较低,多电子原子中,能量高的电子在离核较远的区域内运动,故B错误;s能级的原子轨道呈球形,处在该轨道上的电子不只在球壳内运动,还在球壳外运动,只是在球壳外运动概率较小,故C错误;根据电子云的空间形状可知,各能级包含的原子轨道数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7,故D正确。

6.(2020·黄冈高二检测)已知下列轨道表示式所表示的是元素的原子,其中能量处于最低状态的是 (　　)

【解析】选A。能级能量由低到高的顺序为1s、2s、2p;每个轨道最多只能容纳两个电子,且自旋相反,简并轨道(能级相同的轨道)中电子优先单独占据1个轨道,且自旋方向相同,能量最低,故A正确;2s能级的能量比2p能量低,电子尽可能占据能量最低的轨道,不符合能量最低原理,即应先填满2s再填2p,故B错误;2p能级的3个简并轨道(能级相同的轨道)只有被电子逐一自旋平行占据后,才能容纳第二个电子,不符合能量最低原理,原子处于能量较高的激发态,故C错误;2s能级的能量比2p能量低,电子尽可能占据能量最低的轨道,即应先填满2s再填2p,不符合能量最低原理,原子处于能量较高的激发态,故D错误。

7.(2020·济南高二检测)氮原子2p能层上的3个电子不相同的是 (　　)

A.能量      B.电子云形状

C.电子云伸展方向   D.自旋方向

【解析】选C。氮原子2p能层上的3个电子都位于2p轨道,能量相同,故A不选;p轨道电子云形状都为哑铃形,故B不选;电子云伸展方向沿三维反向垂直延伸,各不相同,故C选;位于三个不同的p轨道,自旋方向相同,故D不选。

8.下列原子中未成对电子数最多的是 (　　)

A.C   B.O   C.N    D.Cl

【解析】选C。各原子的电子排布图为

9.(10分)(1)下列原子的最外层电子排布式(或轨道表示式)中,哪一种状态的能量较低?

①氮原子: (　　)

②钠原子:A.3s1　　B.3p1 (　　)

③碳原子: (　　)

(2)原子序数为24的元素原子中有________个能级,________个价电子,________个未成对电子。 

【解析】(1)①根据洪特规则,电子在能量相同的各个轨道上排布时尽可能分占不同的原子轨道,且自旋方向相同,故①选B,③选A。据能量最低原理,核外电子先占据能量低的轨道,再占据能量高的轨道,②中由于s轨道的能量低于p轨道的能量,故选A。(2)某元素的原子序数为24,基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,原子核外电子排布分成4层,有4个能层,K能层上有1个能级1s,L能层上有2个能级,分别为2s、2p能级,M能层上有3个能级,分别为3s、3p、3d能级,N能层上有1个能级,为1s,7个能级,价电子排布式为3d54s1,6个价电子,3d能级有5个未成对电子,4s1能级有1个未成对电子,共有6个未成对电子。

答案:(1)①B　②A　③A　(2)7　6　6

10.(10分)A、B、C、D、E代表5种元素。请填空:

(1)A元素基态原子的最外层有3个未成对电子,次外层有2个电子,其元素符号为________; 

(2)B元素的负一价离子和C元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同,B的元素符号为________,C的元素符号为________; 

(3)D元素的正三价离子的3d轨道为半充满,D的元素符号为________,其基态原子的电子排布式为____________; 

(4)E元素基态原子的M层全充满,N层没有成对电子,只有一个未成对电子,E的元素符号为________,其基态原子的电子排布式为________。 

【解析】(1)A元素原子核外共有7个电子,则其核内有7个质子,因此A元素为N。(2)B、C分别为17、19号元素,即分别为Cl、K。(3)D3+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5,可知D为26号元素,即Fe,其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。

(4)E元素原子核外共有29个电子,第29号元素为Cu,其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。

答案:(1)N　(2)Cl　K

(3)Fe　1s22s22p63s23p63d64s2

(4)Cu　1s22s22p63s23p63d104s1

11.(10分)(1)写出砷的元素符号________,原子中所有电子占有________个轨道,该元素原子有________个电子层,________个能级,核外共有________个不同运动状态的电子;该元素原子的电子排布式为________________。 

(2)硫原子最外层有________种不同运动状态的电子,能量最高的电子其电子云形状是________。 

(3)第四周期基态原子中未成对电子数最多的元素是________,第三电子层上有________个能级,该元素基态原子的价电子轨道表示式为________________。 

【解析】(1)砷的元素符号为As,是第33号元素,核外有33个不同运动状态的电子,其核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s24p3,即有18个轨道,有4个电子层,8个能级。(2)S属于16号元素,位于第三周期第ⅥA族,最外层有6个电子,其最高能量的电子位于3p能级,电子云形状为哑铃形。(3)第四周期元素中,价电子排布为ndxnsy,且能级处于半满稳定状态时,含有的未成对电子数最多,即价电子排布为3d54s1,此元素为铬,第三电子层上有3个能级,其基态原子的价电子轨道表示为

答案:(1)As　18　4　8　33　1s22s22p63s23p63d104s24p3　(2)6　哑铃形　(3)铬　3　

12下列说法中正确的是 (　　)

A.原子轨道与电子云都是用来描述电子运动状态的

B.在p轨道中电子排布成而不能排布其最直接的根据是泡利原理

C.如图所示的是Al原子的电子云图像

D.原子核外的M层上的s能级和p能级都填满了电子,而d轨道上尚未排有电子的两种原子,其对应元素一定位于同一周期

【解析】选A。原子核外并没有电子云,电子云是电子在核外空间出现概率密度分布的形象化描述,原子轨道和电子云都用来描述电子运动状态而不是表示电子运动轨迹,故A正确;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,故B错误;铝原子核外电子排布为1s22s22p63s23p1,原子核外电子有s、p两种不同形状的电子云,未指明是哪种电子的电子云形状,故C错误;原子核外M层上的s、p轨道都充满电子,而d轨道上没有电子,符合条件的原子的核外电子排布式有1s22s22p63s23p6为氩原子,1s22s22p63s23p64s1为钾原子,1s22s22p63s23p64s2为钙原子,不一定处于同一周期,故D错误。

13.2020·合肥高二检测)对氧原子核外两个未成对电子的描述,正确的是(　　)

A.自旋方向不同　　　　　 B.电子云形状相同

C.能量不同      D.在同一轨道上

【解析】选B。p轨道又分三个轨道,不同电子优先占据空轨道,并且自旋方向相同,所以氧原子核外两个未成对电子,自旋方向相同,故A错误;氧原子核外两个未成对电子,都属于2p轨道,呈现哑铃形,则电子云形状相同,故B正确;氧原子核外两个未成对电子,都属于2p轨道,能量相同,故C错误;p轨道又分三个轨道,不同电子优先占据空轨道,所以氧原子核外两个未成对电子,不在同一轨道,故D错误。

14A原子中只有一个能层且只含1个电子;B原子的3p轨道上得到1个电子后不能再容纳外来电子;C原子的2p轨道上有1个电子的自旋状态与其他电子的自旋状态相反;D原子第三能层上有8个电子,第四能层上只有1个电子;E原子的最外层电子排布式为3s23p6。

(1)写出由A、B、C、D中的三种元素组成的化合物的化学式(至少写出5种):

_________________________________________________________________。 

(2)写出用上述元素组成的物质制得A的单质的化学方程式(至少写出2个):

_________________________________________________________________; 

_________________________________________________________________。 

(3)检验某溶液中是否含有D+,可通过________试验来实现;检验某溶液中是否含有B-,通常所用的试剂是________和________。 

(4)写出E的元素符号:________,要证明太阳上是否含有E元素,可采用的方法是____________________________________________________________。 

【解析】由A只有1个能层且只含1个电子,判断A为H元素;B原子3p轨道得1个电子饱和,则原有5个电子,即B的电子排布式为1s22s22p63s23p5,为Cl元素;C原子的轨道表示式为,为O元素;D为K元素;E为Ar元素。

答案:(1)KOH、KClO、KClO3、HClO、HClO3(合理即可)　(2)2H2O2H2↑+O2↑　2K+2H2O2KOH+H2↑(合理即可)　(3)焰色　AgNO3溶液　稀HNO3　(4)Ar　对太阳光进行光谱分析