鲁科版 (2019)选择性必修2第2节 原子结构与元素周期表第1课时课时作业

第1课时　基态原子的核外电子排布

A级必备知识基础练

1.(2022山东泰安高二期末)下列各项叙述中,错误的是(　　)

A.原子的量子力学模型是根据量子力学理论和原子光谱建构的原子模型

B.单个电子的空间运动状态用原子轨道来描述

C.基态原子中,3d能级中电子的能量一定高于4s能级的电子

D.基态原子中处于同一原子轨道上的电子自旋状态一定不同

2.下列各基态原子或离子的电子排布式正确的是 (　　)

A.O2-　1s22s22p4

B.Ca　[Ar]3d2

C.Fe　[Ar]3d54s3

D.Si　1s22s22p63s23p2

3.下列表示氮原子结构的化学用语中,对核外电子运动状态描述正确且能据此确定电子能级的是(　　)

A.

B.··

C.1s22s22p3

D.

4.(2021山东济宁高三上学期期末)下列各微粒的电子排布式或轨道表示式不符合能量最低原理的是(　　)

A.Fe2+　1s22s22p63s23p63d6

B.Cu　1s22s22p63s23p63d94s2

C.F　

D.Na+　

5.(2022湖北十堰高二期末)下列说法正确的是 (　　)

A.某激发态碳原子的轨道表示式:

B.在元素周期表中,非金属元素都在p区

C.原子由激发态转化成基态时获得的光谱为发射光谱

D.在第三电子层中自旋状态相同的电子最多有4个

6.某元素基态原子4s轨道上有1个电子,则该基态原子价电子排布式不可能是(　　)

A.3p64s1 B.4s1

C.3d54s1 D.3d104s1

7.(2021山东潍坊高二期末)元素X基态原子的第三电子层上有16个电子,该基态原子的价电子排布式为(　　)

A.3d16 B.3d84s2

C.3d94s1 D.3d94s2

8.下列对电子排布式或轨道表示式书写的评价正确的是(　　)

9.前四周期元素中,基态原子中未成对电子数与其所在周期序数相同的元素有(　　)

A.3种 B.4种

C.5种 D.6种

10.下列关于价电子排布式为3s23p4粒子的描述正确的是(　　)

A.它的原子核外有三种形状不同的电子云

B.它的原子核外电子共有16种不同的运动状态

C.它可与H2反应生成常温时的液态化合物

D.该原子的轨道表示式为

11.按要求回答下列各小题:

(1)镁元素基态原子核外M层电子的自旋状态　　　　(填“相同”或“相反”)。 

(2)①Fe成为阳离子时首先失去　　　　轨道电子,Sm的价电子排布式为4f66s2,Sm3+的价电子排布式为　　　　　。 

②比较离子半径:F-　　　　(填“大于”“等于”或“小于”)O2-。 

(3)基态铁原子价电子的轨道表达式为　　　　　　　　　。 

(4)基态锌原子核外电子排布式为　。 

(5)氮原子价电子的轨道表达式为　　　　　　　　　　。 

(6)基态钴原子核外电子排布式为　　　　　　　　　　　　　。 

(7)基态Fe3+核外电子排布式为　　　　　　　　。 

(8)基态锗原子的核外电子排布式为[Ar]　　　　　　　　　　,有　　　个未成对电子。 

(9)镍元素基态原子的电子排布式为　　　　　　　　　　　,3d能级上的未成对电子数为　　　。 

(10)基态砷原子的核外电子排布式为　　　　　　　　　　　　。 

B级关键能力提升练

以下选择题中有1~2个选项符合题意。

12.下列各组原子价电子排布式对应的元素,不能形成AB2型化合物的是(　　)

A.2s22p2和2s22p4

B.2s22p2和3s23p4

C.3s2和3s23p5

D.3s1和3s23p5

13.下列氮原子的轨道表示式表示的状态中,能量由低到高的顺序是(　　)

A.①③②④ B.①③④②

C.④③②① D.②④③①

14.已知元素X的原子最外层电子排布式为nsn-1npn+2,则X元素的原子序数为(　　)

A.9 B.10 C.17 D.18

15.A、B属于短周期中不同主族的元素,A、B原子的最外层电子中,成对电子和未成对电子占据的轨道数相等,若A元素的原子序数为a,则B元素的原子序数可能为(　　)

①a-4　②a-5　③a+3　④a+4

A.①④ B.②③

C.①③ D.②④

16.下列原子构成的单质中既能与稀硫酸反应又能与烧碱溶液反应,且都产生H2的是(　　)

A.核内无中子的原子

B.价电子排布式为3s23p3

C.最外层电子数等于倒数第三层上的电子数的原子

D.N层上无电子,最外层上的电子数等于电子层数的原子

17.下列各组原子中,彼此化学性质一定相似的是 (　　)

A.原子核外电子排布式为1s2的X原子与原子核外电子排布式为1s22s2的Y原子

B.原子核外M层上仅有两个电子的X原子与原子核外N层上仅有两个电子的Y原子

C.2p轨道上只有两个电子的X原子与3p轨道上只有两个电子的Y原子

D.最外层都只有一个电子的X、Y原子

18.已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42。X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子,Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。X跟Y可形成化合物X2Y3,Z元素可以形成负一价离子。下列说法正确的是              (　　)

A.X元素原子基态时的电子排布式为[Ar]4s24p3

B.X元素是第4周期ⅤA族元素

C.Y元素原子的电子排布式为1s22s22p4

D.Z元素具有两性

19.(1)基态钛原子的电子排布式为　　　　　　　　　　　;同周期的基态原子与钛原子未成对电子数相同的元素还有　　　种。 

(2)据媒体报道,法国一家公司日前研发出比当前广泛使用的锂电池成本更低、寿命更长、充电速度更快的钠离子电池。

Te元素基态原子的价电子排布式为　　　　　　　;基态钠原子中,核外电子占据的原子轨道总数为　　　　。 

(3)镍及其化合物是重要的合金材料和催化剂。基态镍原子的价电子排布式为　　　　　　　,排布时最高电子层的电子所占的原子轨道电子云为　　　　形。 

20.A、B、C、D是四种短周期元素,E是过渡元素。A、B、C同周期,C、D同主族,A的原子结构示意图为,B是同周期除稀有气体元素外原子半径最大的元素,C的最外层有三个未成对电子,E的价电子排布式为3d64s2。

回答下列问题:

(1)A为　　　　(填元素符号,下同),电子排布式是　　　　　　　　　。 

(2)B为　　　　　　,简化电子排布式是　　　　　　　　。 

(3)C为　　　　　　,电子排布式是　　　　　　　　。 

(4)D为　　　　　　,轨道表示式是　　　　　　　。 

(5)E为　　　　　　,原子结构示意图是　　　　　　　。 

21.X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的常见元素,其原子序数依次增大。X元素的一种核素的质量数为12,中子数为6;Y元素是动植物生长不可缺少的、构成蛋白质的重要组成元素;Z的基态原子核外9个原子轨道上填充了电子且有2个未成对电子;W是一种常见元素,可以形成3种氧化物,其中一种氧化物是具有磁性的黑色晶体。

(1)写出下列元素的名称:X　　　　,Y　　　　,Z　　　　　　。 

(2)写出X的单质与Z的最高价氧化物对应水化物的浓溶液反应的化学方程式:______________________________________________________________________。 

(3)W的基态原子的价电子排布式为　　　　　　　　　　。 

(4)Y元素的原子核外电子轨道表示式为　　　　　　　　　　。 

(5)已知一种Y4分子结构如图所示:

已知断裂1 mol Y—Y键吸收167 kJ的热量,生成1 mol Y≡Y键放出942 kJ热量。则由1 mol Y4气态分子生成2 mol Y2气态分子　　　　(填“吸收”或“放出”)　　　　 kJ热量。 

C级学科素养拔高练

22.含氟化合物被用于预防龋齿、饮水加氟及其他口腔卫生产品中。起初是用氟化钠(NaF)来为饮用水加氟,但后来逐渐被氟硅酸(H2SiF6)及其盐氟硅酸钠(Na2SiF6)代替。完成下列填空:

(1)写出氟原子的电子排布式:　　　　　　,氟原子有　　　　种能量不同的电子。 

(2)镁带能在CO2中燃烧生成氧化镁和单质碳。氧化镁的电子式为　　　　　　,CO2的结构式为　　　　　　。与镁同周期、离子半径最小的元素原子的价电子排布式为　　　　　　,其1个原子中能量最高的电子有　　　　个。 

第1课时　基态原子的核外电子排布

1.C　原子结构有多种模型,现代原子结构模型为原子的量子力学模型,是根据量子力学理论和原子光谱建构的原子模型,A正确。原子轨道用来描述单个电子的空间运动状态,B正确。不能一刀切地以为:多电子的所有基态原子中,3d能级中电子的能量一定高于4s能级的电子。不能单纯地按照基态原子电子排布式来判断3d能级中电子的能量一定高于4s能量;对副族元素的基态原子,当相邻能级能量相差不太大时,有1到2个电子占据能量稍高的能级,可能反而降低了电子排斥能,而使整个原子能量最低,C不正确。按泡利不相容原理,基态原子中处于同一原子轨道上的电子自旋状态一定不同,D正确。

2.D　氧原子的质子数为8,得到2个电子变为离子,则O2-的电子排布式为1s22s22p6,故A错误;钙原子核外电子排布式为[Ar]4s2(或1s22s22p63s23p64s2),故B错误;铁原子核外电子排布式为[Ar]3d64s2,4s能级最多有2个电子,故C错误;硅原子的质子数为14,则硅原子的电子排布式为1s22s22p63s23p2,故D正确。

3.C　A是氮原子的原子结构示意图,只能看出在原子核外各个电子层上含有的电子数的多少,不能描述核外电子运动状态,故A错误;B是氮原子的电子式,可以知道原子的最外电子层上有5个电子,不能描述核外电子运动状态,故B错误;C是氮原子的核外电子排布式,不仅知道原子核外有几个电子层,还知道各个电子层上有几个能级,并且能知道核外电子的运动状态,故C正确;D项违反了洪特规则,故D错误。

4.B　Fe2+核外电子数为24,由能量最低原理可知,核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6,故A符合能量最低原理;29号元素Cu的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,这是因为3d能级为全充满状态(即3d能级填充10个电子)时能量相对较低,故B不符合能量最低原理;氟原子轨道表示式为,故C符合能量最低原理;Na+的轨道表示式为,故D符合能量最低原理。

5.C　图示原子有5个电子,不是碳原子的轨道表示式,故A错误;在元素周期表中,非金属元素不都在p区,如H在s区,故B错误;原子由激发态转化成基态时以光的形式放出能量,获得的光谱为发射光谱,故C正确;在第三电子层中最多有9个原子轨道,最多可填充18个电子,故自旋状态相同的电子最多有9个,故D错误。

6.A　基态原子4s轨道上有1个电子,价电子排布式可能为4s1、3d54s1、3d104s1,当核外电子排布式为

1s22s22p63s23p64s1时,价电子排布式为4s1,不是3p64s1,故A符合题意。

7.B　根据题意可知,该基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2,则其价电子排布式为3d84s2。

8.C　电子应先充满同能级的轨道,违反了洪特规则,不符合题意,A错误;相同轨道中的两个电子运动状态应相反,违反了泡利不相容原理,不符合题意,B错误;Ca原子的电子排布式应为1s22s22p63s23p64s2,题给电子排布式违反了能量最低原理,符合题意,C正确;Br-的电子排布式为[Ar]3d104s24p6,正确,评价错误,D错误。

9.C　第1周期中,有一个未成对电子的是1s1;第2周期中,未成对电子是两个的有两种:1s22s22p2和1s22s22p4;第3周期中,未成对电子是三个的是:1s22s22p63s23p3;第4周期中未成对电子是四个的是1s22s22p63s23p63d64s2,共有5种。

10.B　价电子排布式为3s23p4的元素是16号元素S,硫元素原子核外具有s和p两种能级,因此该原子的电子云形状有两种,A项错误;硫原子核外具有16个电子,故有16种不同的运动状态,B项正确;硫和氢气化合生成的硫化氢在常温下是气体而不是液体,C项错误;电子排布在同一能级的不同轨道时,总是优先单独占据一个轨道,且自旋状态相同,故D项错误。

11.答案(1)相反　(2)①4s　4f5　②小于

(3)

(4)1s22s22p63s23p63d104s2(或[Ar]3d104s2)

(5)　(6)1s22s22p63s23p63d74s2(或[Ar]3d74s2)

(7)1s22s22p63s23p63d5(或[Ar]3d5)

(8)3d104s24p2　2

(9)1s22s22p63s23p63d84s2(或[Ar]3d84s2)　2

(10)1s22s22p63s23p63d104s24p3(或[Ar]3d104s24p3)

解析(1)镁元素原子的最外层电子数是2,占据了s轨道,s轨道最多容纳2个电子,且2个电子自旋状态相反。

(2)①Fe为26号元素,铁原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,铁原子失去1个电子时首先失去4s轨道电子;Sm的价电子排布式为4f66s2,失去3个电子变成Sm3+成为稳定状态,则应先失去能量较高的电子,所以Sm3+的价电子排布式为4f5;②F-和O2-的核外电子排布相同,核电荷数越大,离子半径越小,故离子半径:F-<O2-。

(3)基态铁原子核外电子排布式为[Ar]3d64s2,则价电子轨道表示式为。

(4)Zn为第4周期ⅡB族元素,Zn的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2。

(5)氮原子价电子的轨道表示式为。

(6)Co是27号元素,位于元素周期表第4周期Ⅷ族,其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2。

(7)Fe是26号元素,故基态Fe3+核外电子排布式为[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5。

(8)Ge的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2,其4p轨道有2个未成对电子。

(9)镍元素位于第4周期Ⅷ族,原子序数为28,依据能量最低原理,基态镍原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2,其3d能级上未成对电子数为2。

(10)As位于第4周期ⅤA族,其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3。

12.D　价电子排布式为2s22p2的元素为C,价电子排布式为2s22p4的元素为O,二者可形成CO2,A项不符合题意;价电子排布式为2s22p2的元素为C,价电子排布式为3s23p4的元素为S,可形成CS2,B项不符合题意;价电子排布式为3s2的元素为Mg,价电子排布式为3s23p5的元素为Cl,可形成MgCl2,C项不符合题意;价电子排布式为3s1的元素为Na,价电子排布式为3s23p5的元素为Cl,可形成NaCl,不能形成AB2型化合物,D项符合题意。

13.A　轨道中电子的能量:1s<2s<2p,能量较高的轨道中电子越多,该微粒能量越高,所以2p轨道上电子越多、1s轨道上电子越少,该微粒能量越高,根据图示可知能量由低到高的顺序是①<③<②<④。

14.C　根据泡利不相容原理n-1=2,则n=3,即最外层电子排布式为3s23p5,为Cl元素。

15.B　根据题意可写出各主族中符合题意的元素原子的最外层电子的轨道表示式:ⅢA族、ⅥA族。从中看出B、Al、O和S符合,其成对电子占据的轨道数和未成对电子占据的轨道数相等。结合A、B属于不同主族可得②、③符合。

16.D　核内无中子的原子是氢原子,其单质H2与酸、碱均不能发生反应,A错误;价电子排布式为3s23p3的原子是P,磷单质能与NaOH溶液发生反应且不能产生氢气,但不能与稀硫酸反应,B错误;最外层电子数等于倒数第三层上的电子数的原子是Mg,Mg是比较活泼的金属,与NaOH溶液不能发生反应,C错误;N层上无电子,最外层上的电子数等于电子层数的原子是铝原子,单质Al是比较活泼的金属,能与稀硫酸和烧碱溶液发生反应产生氢气,D正确。

17.C　A项中X是氦,Y是铍,它们的化学性质不相似,错误;B项中X是镁,Y可以是钙、钪、钛、钒、锰、铁、钴、镍、锌等,X、Y的化学性质不一定相似,错误;C项中X是碳,Y是硅,它们属于同主族元素,彼此化学性质一定相似,正确;D项中X、Y可以是ⅠA族元素,也可以是铬、铜等,它们的化学性质不一定相似,D错误。

18.BC　X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子,所以X是砷,Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子,所以Y是碳或氧,X跟Y可形成化合物X2Y3,所以Y是氧。X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42,所以Z是氢。X元素原子基态时的电子排布式为[Ar]3d104s24p3,故A错误;X元素是第4周期ⅤA族元素,故B正确;Y元素原子的电子排布式为1s22s22p4,故C正确;氢元素为非金属元素,故D错误。

19.答案(1)1s22s22p63s23p63d24s2(或[Ar]3d24s2)　3

(2)5s25p4　6　(3)3d84s2　球

解析(1)Ti是22号元素,基态钛原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2;钛原子的未成对电子数为2,同周期中基态原子与钛原子未成对电子数相同的元素原子的价电子排布式为3d84s2、4s24p2、4s24p4,共有3种。

(2)Te元素为52号元素,其价电子排布式为5s25p4;Na元素的原子序数为11,基态原子的电子排布式为1s22s22p63s1,其原子核外原子轨道数为6。

(3)Ni元素原子序数是28,其价电子排布式为3d84s2,最高电子层的电子为4s电子,原子轨道电子云为球形。

20.答案(1)Si　1s22s22p63s23p2

(2)Na　[Ne]3s1

(3)P　1s22s22p63s23p3

(4)N　

(5)Fe　

解析由题意可知,A为Si,B为Na,C为P,D为N,E为Fe。这五种元素原子的电子排布式分别为A:1s22s22p63s23p2,B:1s22s22p63s1,C:1s22s22p63s23p3,D:1s22s22p3,E:1s22s22p63s23p63d64s2。

21.答案(1)碳　氮　硫　(2)C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O　(3)3d64s2

(4)　(5)放出　882

解析X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的常见元素,其原子序数依次增大。X元素的一种核素的质量数为12,中子数为6,则其质子数=12-6=6,故X为碳元素;Y元素是动植物生长不可缺少、构成蛋白质的重要组成元素,则Y为氮元素;Z的基态原子核外9个轨道上填充了电子,且核外有2个未成对电子,则Z原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4,则Z为硫元素;W是一种常见元素,可以形成3种氧化物,其中一种氧化物是具有磁性的黑色晶体,则W为铁元素。

(1)根据以上分析可知,X是碳元素,Y是氮元素,Z是硫元素。

(2)C与浓硫酸在加热条件下反应生成二氧化碳、二氧化硫及水,反应的化学方程式为C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O。

(3)W为铁元素,铁原子核外有26个电子,其基态原子的价电子排布式是3d64s2。

(4)Y为氮元素,Y原子核外电子轨道表示式为。

(5)1molN4气态分子含有6molN—N键,断裂6molN—N键需要吸收167kJ×6=1002kJ的能量,生成2molN2气态分子放出942kJ×2=1884kJ的能量,所以由1molN4气态分子变成2molN2分子放出882kJ的能量。

22.答案(1)1s22s22p5　3　(2)Mg2+]2-

OCO　3s23p1　1

解析(1)氟原子的电子排布式为1s22s22p5,其中含有3种能量不同的电子。

(2)氧化镁的电子式为Mg2+]2-;CO2的结构式是OCO;第3周期元素中,离子电子层数越少,核电荷数越大,其离子半径越小,所以离子半径最小的是Al3+,铝原子核外最外层电子数是3且位于第三电子层上,所以铝原子价电子排布式为3s23p1;在含多个电子的原子中,能量最高的电子是离原子核最远的电子,铝原子中能量最高的电子有1个。