鲁科版 (2019)选择性必修2第2节 原子结构与元素周期表随堂练习题

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[基础过关练]
1．下列叙述中，正确的是( )
A．在一个基态多电子的原子中，可以有两个运动状态完全相同的电子
B．在一个基态多电子的原子中，不可能有两个能量完全相同的电子
C．在一个基态多电子的原子中，M层上的电子能量肯定比L层上的电子能量高
D．如果某一基态原子的3p能级上仅有2个电子，它们自旋方向必然相反
C [同一轨道上的两个电子，能量相同自旋方向相反，即运动状态不一样，所以A、B均不正确；M层前没有M层与L层的能级交错，所以M层电子的能量一定大于L层，C项正确；3p能级有3个轨道，按洪特规则，两个电子应占据其中两个轨道，且自旋方向相同，D项不正确。]
2．下列原子中，单电子数最多的是( )
A．16S B．35Br C．24Cr D．15P
C [写出各项原子的价电子轨道表示式进行判断。
3．(2021·新疆乌鲁木齐第四中学高二期中考试)下列轨道表示式能表示氮原子且处于最低能量状态的是( )
A [N原子2p能级上有3个电子，根据洪特规则，能级相同的轨道中电子优先单独占据1个轨道，且自旋状态相同，则氮原子处于能量最低状态时的轨道表示式是，故选A。]
4．下列微粒中，电子排布式为1s22s22p63s23p6的是( )
①Na＋ ②Mg2＋ ③Cl－ ④S2－
A．①③ B．②④ C．①② D．③④
D [该微粒的核外电子数为18，Cl－、S2－符合，故选D。]
5．某元素的一种基态粒子的M层p能级上有4个电子，有关该粒子的叙述错误的是( )
A．N层不含有电子 B．该粒子为中性原子
C．L层一定有8个电子D．原子的最外层电子数为4
D [根据元素的一种基态粒子的M层p能级上有4个电子，得出其价电子排布式为3s23p4，最外层电子数是6，选项D不正确。]
6．某元素的原子序数为33，则该元素的基态原子中能量最高的电子应排布在( )
A．3s能级 B．4p能级 C．4s能级 D．3p能级
B [原子序数为33的元素是As，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3。]
7．某基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，下列说法中不正确的是( )
A．该元素基态原子中共有23个电子
B．该元素原子核外有4个电子层
C．该元素原子最外层共有2个电子
D．该元素原子M电子层共有13个电子
A [由该原子基态电子排布式知，其有25个电子，核外有4个电子层，最外层有2个电子，M电子层有13个电子，A项不正确。]
8．(2021·淄博高二检测)已知三种微粒(原子或离子)：
若将上述三种微粒归为同一类，下列微粒中也可归为此类的是 ( )
C [11X、19Y、20Z都是金属阳离子。分析A～D微粒结构示意图的核电荷数和核外电子排布的关系可知，A和D是原子，B是阴离子，C是金属阳离子。]
9．已知Na的核外电子排布式为1s22s22p63s1，通常可把内层已达稀有气体元素原子的电子层结构的部分写成“原子实”，如Na的核外电子排布式可写成[Ne]3s1。用“原子实”表示的30号元素锌的原子核外电子排布式正确的是( )
A．[Ne]3d104s2 B．[Ar]3d104s24p2
C．[Ar]3d84s24p2D．[Ar]3d104s2
D [根据基态原子的核外电子排布原则可知，锌元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，除3d104s2外，锌原子内层电子的排布与稀有气体元素原子Ar的电子排布相同，因此锌原子的核外电子排布式可写为[Ar]3d104s2。]
10．第4周期元素的基态原子中，4s能级只有1个电子的共有( )
A．1种 B．2种 C．3种 D．4种
C [4s能级只有1个电子，即4s1，该原子4s能级未填满，情况之一是按照构造原理的能级顺序正常填充的结果：1s22s22p63s23p64s1，为K元素；情况之二是按照洪特规则的特例，即原子轨道处于全充满、半充满或全空时能量最低填充的结果，有1s22s22p63s23p63d54s1、1s22s22p63s23p63d104s1，分别为Cr元素和Cu元素，所以第4周期元素的基态原子中，4s能级中只有1个电子的共有3种，故C正确。]
11．(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
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。]
12．(2021·辽宁丹东凤城第一中学高二月考)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
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；笫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。]
13．下图是N、O、F三种元素基态原子核外电子的轨道表示式。试回答下列问题：
N O F
(1)N、O、F形成氢化物的分子组成，与对应的三种元素基态原子内的电子排布有什么关系？___________________________________________________
___________________________________________________________________
(2)在下面的方框内，画出基态C原子电子排布的轨道表示式。
(3)根据你发现的规律，对基态C原子形成CH4分子的微观过程提出合理的猜想。______________________________________________________________
___________________________________________________________________。
[答案] (1)1个氢化物分子中的H原子数目等于其对应的基态原子中的未成对电子数
(2)
(3)基态C原子有1个2s电子激发到2p轨道，形成4个未成对电子
14．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的价层电子排布式为4f66s2，Sm3＋的价层电子排布式为________。
②比较离子半径：F－________(填“大于”“等于”或“小于”)O2－。
(3)基态铁原子价层电子的轨道表达式为____________________________。
(4)基态锌原子核外电子排布式为__________________________________。
(5)氮原子价层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_____________________________。
[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个电子使4s轨道为半充满状态，能量较低，故首先失去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－(3)基态铁原子核外电子排布式为[Ar]3d64s2，则价层电子轨道表示式为。
(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)C是27号元素，位于元素周期表第4周期第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。
[答案] (1)相反 (2)①4s 4f5 ②小于
(3)
(4)1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2
(5)
(6)1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2
(7)[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5
(8)3d104s24p2 2
(9)1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2 2
(10)1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3
15．已知X、Y、Z、W、Q、R、E七种元素中，原子序数X请根据信息回答有关问题：
(1)元素X的原子核外共有________种不同运动状态的电子，有________种不同能级的电子。
(2)Q的基态原子核外电子排布式为______________，R的元素符号为________，E元素基态原子的价电子排布式为________。
(3)含有元素W的盐的焰色试验为________色，许多金属盐都可以发生焰色试验，其原因是_______________________________________________________
___________________________________________________________________。
[解析] (1)X元素原子的L层上s电子数等于p电子数，即其核外电子排布式为1s22s22p2，故X为碳元素，其原子核外共有6种不同运动状态的电子，有3种不同能级的电子。
(2)Z元素原子的M层上有1个未成对的p电子，可能为Al或Cl，单质在常温、常压下是气体的只有Cl元素，故Z为Cl元素，Q为Cr元素，基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1(或[Ar]3d54s1)；R元素原子失去2个4s电子和1个3d电子后变成＋3价离子，其原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，即26号元素Fe；根据题意要求，E元素原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)，该元素为29号元素Cu，其原子的价电子排布式为3d104s1。
[答案] (1)6 3
(2)1s22s22p63s23p63d54s1(或[Ar]3d54s1) Fe 3d104s1
(3)紫 激发态的电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以一定波长(可见光区域)光的形式释放能量，发出不同颜色的光
[拓展培优练]
16．下列各组表述中，两个微粒一定不属于同种元素原子的是( )
A．3p能级有一个空轨道的基态原子和核外电子排布式为1s22s22p63s23p2的原子
B．M层全充满而N层为4s2的原子和核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2的原子
C．最外层电子数是核外电子总数的eq \f(1,5)的原子和价电子排布式为4s24p5的原子
D．2p能级有一个未成对电子的基态原子和原子的价电子排布式为2s22p5的原子
B [A项，3p能级有一个空轨道，说明3p上填2个电子，因填1个电子有2个空轨道，填3个电子或3个以上电子无空轨道，则3p上有2个电子，3s上肯定已填满，价电子排布式为3s23p2，因此A中两微粒相同。B项，M层全充满而N层为4s2，M层上有d轨道，即：3s23p63d10，是锌元素，价电子排布式为3d64s2的原子是铁元素，B选项符合题意。C中价电子排布式为4s24p5，则3d上已排满10个电子，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5，最外层电子数是核外电子总数的eq \f(1,5)的原子，可按下述方法讨论：若最外层电子数为1，核外电子总数为5不可能，最外层电子数为2，核外电子总数为10不可能，同理，可讨论，只有最外层电子数为7，核外电子总数为35时合理，其电子排布式也是1s22s22p63s23p63d104s24p5，二者是同种元素的原子，C选项不符合题意。D中2p能级有一个未成对电子，可以是2p1，也可以是2p5，因此二者可能属于同种元素的原子，D选项不符合题意。]
17．下面是某些原子的最外层电子排布式，各组指定的元素不能形成AB2(A为正价，B为负价)型化合物的是( )
A．2s22p2和2s22p4 B．3s23p4和2s22p4
C．3s2和2s22p5D．3s1和3s23p4
D [A项为C和O，能形成CO2；B项为S和O，能形成SO2；C项为Mg和F，能形成MgF2；D项为Na和S，形成Na2S，属于A2B型。]
18．(2021·湖北黄梅二中高二月考)在短周期元素中，元素的基态原子核外未成对电子数等于电子层数的元素有a种，元素的基态原子最外层电子数是未成对电子数2倍的元素有b种，则a/b为 ( )
A．1 B．2 C．3 D．4
B [在短周期元素中，基态原子核外未成对电子数等于电子层数的元素有：第1周期的H元素，第2周期的C元素、O元素，第3周期的P元素，共4种，即a＝4。在短周期元素中，基态原子最外层电子数是未成对电子数2倍的元素有C元素、Si元素，共2种，即b＝2。综上可知，a/b＝2。]
19．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。下列说法不正确的是( )
A．X元素原子基态时的电子排布式为[Ar]3d104s24p3
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
D [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正确；X元素是第4周期第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。]
20．有A、B、C、D四种短周期主族元素，它们的原子序数依次增大，其中A元素原子核外仅有一个非空原子轨道，也是宇宙中最丰富的元素；B元素原子核外p电子数比s电子数少1；C为金属元素且原子核外p电子数和s电子数相等；D元素的原子核外所有p轨道为全充满或半充满状态。
(1)写出四种元素的元素符号：A________，B________，C________，D________。
(2)写出C、D两种元素基态原子的轨道表示式：
C____________________________________________________。
D____________________________________________________。
(3)写出B、C两种元素的单质在一定条件下反应的化学方程式：_____________________________________________________。
(4)B元素的单质的电子式为________，其最简单氢化物的电子式为________。
[解析] A是宇宙中最丰富的元素，且原子核外仅有一个非空原子轨道，则A为氢；B元素原子的核外电子排布式为1s22s22p3，则B为氮；C元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s2，则C为镁；D元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p3，则D为磷。
[答案] (1)H N Mg P
微粒
电子排布式
11X
1s22s22p6
19Y
1s22s22p63s23p6
20Z
1s22s22p63s23p6
元素
结构或性质信息
X
原子的L层上s电子数等于p电子数
Y
元素的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋1
Z
单质在常温、常压下是气体，原子的M层上有1个未成对的p电子
W
元素的正一价离子的电子层结构与氩相同
Q
元素的核电荷数为Y和Z之和
R
元素的正三价离子的3d能级为半充满
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