新教材适用2024版高考化学一轮总复习练案13第五章物质结构与性质元素周期律第13讲原子结构原子核外电子排布

练案[13] 第五章　物质结构与性质　元素周期律

 第13讲　原子结构　原子核外电子排布

一、选择题：本题共10小题，每小题只有一个选项符合题目要求。

1．(2023·山东济宁模拟)2021年5月15日，中国“祝融号”火星车确认着陆在火星表面。火星大气层的主要成分是二氧化碳，其次是氮气、氩气，此外还有少量的氧气和水蒸气。下列说法正确的是( C )

A．N2的电子式：N⋮⋮N

B．中子数为7的碳原子：C

C．氧原子的核外电子排布：

D．氩气的分子式：Ar2

[解析]　N2的电子式为N⋮⋮N，A错误；碳原子的质子数为6，中子数为7的碳原子为C，B错误；氧原子原子序数为8，核外电子排布：，C正确；氩气为单原子分子，D错误。

2．(2023·天津河西区模拟)我国自主研制的核电技术“华龙一号”所用的核燃料为238Pu和239Pu。下列关于两种核素的说法正确的是( A )

A电子数相同

B．质量数相同

C．互称为同素异形体

D．相互转化时质子数随之变化

[解析]　238Pu和239Pu是同一元素的不同核素，具有相同的质子数，质子数＝电子数，所以238Pu和239Pu的电子数相同，A项正确；238Pu的质量数为238,239Pu的质量数为239，B项错误；238Pu和239Pu是具有相同质子数，不同中子数的同一元素的不同核素，互为同位素，C项错误；238Pu和239Pu是同一元素的不同核素，具有相同的质子数，二者质量数不同，质子数＋中子数＝质量数，因此相互转化时质子数不变，中子数随之变化，D项错误。

3．(2023·天津滨海新区月考)下列科学家所对应的理论或贡献正确的是( B )

①汤姆生：在研究阴极射线时发现原子中存在电子

②徐光宪：在稀土金属串级萃取领域做出突出贡献

③鲍林：在一个原子轨道里最多容纳2个电子且自旋方向相反　④洪特：电子排布在同一能级不同轨道时，总是优先单独分占不同轨道且自旋方向相同

⑤侯德榜：侯氏制碱法，制取NaOH　⑥勒夏特列：提出工业合成氨的方法

A．①②③④⑤⑥  B．①②④

C．②③④⑤  D．①②⑤⑥

[解析]　汤姆生在研究阴极射线时发现原子中存在电子，故①正确；徐光宪在稀土金属串级萃取领域做出突出贡献，故②正确；鲍林提出了杂化轨道理论，而“在一个原子轨道里最多容纳2个电子且自旋方向相反”是泡利提出的，故③错误；洪特提出了电子排布在同一能级不同轨道时，总是优先单独分占不同轨道且自旋方向相同，故④正确；侯德榜提出了侯氏制碱法，制取的是纯碱(Na2CO3)，不是NaOH，故⑤错误；提出工业合成氨的方法的不是勒夏特列而是哈伯，故⑥错误。

4．下列化学用语表示正确的是( D )

A．Ca2＋的结构示意图：

B．基态碳原子的轨道表示式：

C．水的电子式：H＋[]2－H＋

D．基态铬原子(24Cr)的价层电子排布式：3d54s1

[解析]　Ca2＋是由Ca原子失去最外层的2个电子而形成的，所以其结构示意图为，故A错误；C为6号元素，核外有6个电子，所以基态碳原子的核外电子排布式为1s22s22p2，轨道表示式为，故B错误；1个水分子是由2个H原子和1个O原子所构成的，所以水的电子式为HH，故C错误；24Cr为24号元素，其原子核外电子数为24，其中3d能级达到半充满，所以基态铬原子(24Cr)的核外电子排布式为[Ar]3d54s1，价层电子排布式为3d54s1，故D正确。

5．(2023·山东威海模拟)已知元素X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素，其中X与W同主族，且W的最外层电子数是其内层电子总数的一半，X和Y的原子序数之和等于W的原子序数，用He粒子轰击Z核会产生W核和中子(即n)，可表示为He＋Z―→W＋n。下列说法正确的是( C )

A.Z与W互为同位素

B．第一电离能：X<Y

C．Y和W形成的化合物不止一种

D．W的最高价氧化物对应的水化物是强酸

[解析]　元素X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素，W的最外层电子数是其内层电子总数的一半，用He粒子轰击Z核会产生W核和中子(即n)，可表示为He＋Z→W＋n，W位于第三周期，W的最外层电子数为5，W为P，Z的质子数a为15－2＝13，Z为Al；其中X与W同主族，X为N；且X和Y的原子序数之和等于W的原子序数，Y的原子序数为15－7＝8，Y为O。由上述分析可知，X为N、Y为O、Z为Al、W为P。Z与W是两种不同的元素，二者不可能互为同位素，故A错误；由于氮元素的2p轨道电子处于半充满的较稳定状态，则第一电离能：N>O，故B错误；Y和W形成的化合物有P4O6、P4O10，等，故C正确；W的最高价氧化物对应的水化物为磷酸，磷酸不属于强酸，故D错误。

6．下列描述原子结构的化学用语正确的是( C )

A．碳原子结构示意图：

B．基态铬原子(24Cr)的价电子排布式：3d44s2

C．氧原子核外能量最高的电子云的形状：

D．碳原子的轨道表示式：

 [解析]　碳原子核外有2个电子层，最外层电子数为4，则结构示意图为，故A错误；电子排布处于全满或半满状态是稳定状态，则基态铬原子的价电子排布式为3d54s1，故B错误；氧原子核外电子排布式为1s22s22p4，p电子能量最高，呈现哑铃形，氧原子核外能量最高的电子云的形状：，故C正确；碳原子核外有6个电子，分别分布在1s、2s、2p轨道，核外电子排布的轨道表示式为 ，故D错误。

7．已知锰的核电荷数为25，以下是一些同学绘制的基态锰原子的电子排布图，其中最能准确表示基态锰原子核外电子运动状态的是( D )

[解析]　Mn原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，其中3d轨道上排布了5个电子，为半充满状态，各电子分占不同的轨道，且自旋状态相同。A项中，3d轨道上电子排布不对，违反了洪特规则；B项中，s轨道上两个电子的自旋状态应相反；C项中，3d轨道上电子排布不对，违反了洪特规则。故选D。

8．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( D )

A．核内无中子的原子

B．价电子构型为3s23p4的原子

C．核外电子排布图为 的基态原子

D．处于激发态时其原子的电子排布式可能为1s22s22p63s13p2

[解析]　既能与稀硫酸反应又能与烧碱溶液反应，都产生H2，应为Al。核内无中子的原子，为氢元素，故A错误；价电子构型为3s23p4的原子，为硫元素，故B错误；核外电子排布图为 的基态原子，为镁元素，故C错误；处于激发态时其原子的电子排布式可能为1s22s22p63s13p2，为铝元素，故D正确。

9．(2023·河北衡水检测)某元素的一种同位素X原子的质量数为A，它与2H原子组成2HmX分子，此分子含N个中子，在a g 2HmX中所含电子的物质的量是( D )

A.(A－N＋m)mol

B.(A－N)mol

C.(A－N＋m)mol

D.(A－N＋2m)mol

[解析]　2HmX分子含N个中子，则同位素X原子含中子数为N－m，由同位素X原子的质量数为A可知，质子数为A－N＋m，则每个2HmX分子含有质子数为A－N＋2m，a g 2HmX的物质的量为＝ mol，含有质子的物质的量为(A－N＋2m)mol，因中性分子中质子数等于核外电子数，则a g 2HmX中所含电子的物质的量是(A－N＋2m)mol，故选D。

10．下列说法中正确的是( B )

A．在多电子原子中，p轨道电子能量一定高于s轨道电子能量

B电子在3px与3px轨道上的运动状态不相同

C．N原子的电子排布

违背了泡利不相容原理

D．B原子由1s22s22p→1s22s22p时，由基态转化为激发态，形成发射光谱

[解析]　p轨道电子与s轨道电子能量高低与它们所处的能层有关，同一能层中的p轨道电子的能量一定比s轨道电子能量高，但外层s轨道电子能量则比内层p轨道电子能量高，故A错误；同一轨道中电子自旋方向相反，它们的运动状态不相同，即电子在3px与3px轨道上的运动状态不相同，故B正确；2p轨道的3个电子应单独占据1个轨道且自旋方向相同，N原子的电子排布 违背了洪特规则，故C错误；B原子由1s22s22p→1s22s22p，2px与2py轨道能量相同，均为基态，没有能量变化，故D错误。

二、非选择题：本题共4小题。

11．(2023·河北衡水检测)Ⅰ.如图为几种粒子的结构示意图，完成以下填空。

(1)属于阳离子结构的粒子是 ③⑤⑧　(填序号，下同)。

(2)具有稳定性结构的原子是 ②　。

(3)只能得电子的粒子是 ③⑤　；只能失电子的粒子是 ①④⑥　；既能得电子又能失电子的粒子是 ⑦⑧　。

Ⅱ.已知A原子的3p轨道上得到1个电子后不能再容纳外来电子；X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；Y原子的第三电子层上有8个电子，第四电子层上只有1个电子。按要求完成下列问题。

(1)A原子的结构示意图：。

(2)X原子的轨道表示式： 

(3)Y原子的核外电子排布式： 1s22s22p63s23p64s1(或[Ar]4s1)　。

[解析]　Ⅱ.由题意可知，A原子的3p轨道上有5个电子，则A为Cl；X原子的2p轨道上有4个电子，则X为O；Y原子的外围电子排布式为4s1，则Y为K。

12．(2023·山东滨州检测)X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的常见元素，其相关信息如下表所示：

(1)Z在元素周期表中的位置是 第三周期第ⅦA族　。

(2)基态Y原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p4(或[Ne]3s23p4)　。

(3)基态W3＋的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d5(或[Ar]3d5)　。

(4)X的一种氢化物H2X2分子中极性键和非极性键数目之比为 21　。

(5)Y的电负性比Z的 小　(填“大”或“小”)；X和Y的简单气态氢化物中，较稳定的是 H2O　(写化学式)。

[解析]　由题意可知，X、Y、Z、W分别为O、S、Cl、Fe元素。(1)Cl元素处于周期表中第三周期第ⅦA族。(2)基态S原子核外有16个电子，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p4或[Ne]3s23p4。(3)基态Fe原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，失去3个电子生成Fe3＋，则Fe3＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5。(4)H2O2的结构式为H—O—O—H，分子中极性键和非极性键数目之比为21。(5)S元素的电负性比Cl元素小；O元素的非金属性强于S元素，故H2O的稳定性强于H2S。

13．(2023·经典习题汇编)我国新一代500吨推力的固体火箭发动机研制成功对我国航天及国防有重大意义。其材料中包含了Fe、Cr、Ni、Zn、C等多种元素。

(1)(2023·天津耀华中学一模)基态Cr3＋最高能层中成对电子与单电子的数目之比为 83　。

(2)(2023·河北沧州模拟)基态Ni原子的价电子排布式为 3d84s2　，有 2　个未成对电子。

(3)(2023·山东青岛模拟)Ni2＋的价电子轨道表示式为  　。

(4)(2023·甘肃民乐模拟)Cd与Zn同族且相邻，若Cd基态原子将次外层1个d电子激发进入最外层的np能级，则该激发态原子的价电子排布式为 4d95s25p1　。

(5)(2023·山东四校联考)钴原子的价电子排布式为 3d74s2　，Co4＋中存在 6　种不同能级的电子。

[解析]　(1)基态Cr3＋的最高能层为M层，该层电子排布式为3s23p63d3，有8个成对电子，3个未成对单电子，数目之比为83。(2)Ni为28号元素，基态Ni原子的价电子排布式为3d84s2，有2个未成对电子。(3)Ni2＋的价电子排布式为3d8，所以价电子轨道表示式为 。

(4)Cd与Zn同族且相邻，所以Cd的价电子排布式应为4d105s2，Cd基态原子将4d能级的一个电子激发进入5p能级得到激发态原子，所以该激发态原子的价电子排布式为4d95s25p1。(5)Co是27号元素，价电子排布式为3d74s2；Co4＋的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d5，存在6种不同能级的电子。

14．(2023·辽宁丹东高三期末)A、B、C、D、E、F、G、H是元素周期表前四周期常见元素，且原子序数依次增大，其相关信息如下表：

请用化学用语填空：

(1)元素A是 碳　(填元素名称)，其基态原子的核外电子排布式为 1s22s22p2　。

(2)基态B原子和基态C原子的未成对电子数分别为 3　、 2　。

(3)基态D原子中，电子运动状态有 11　种，电子占据的最高能级符号为 3s　。

(4)F元素原子的价层电子轨道表示式为 ；H基态原子M层电子排布式为 3s23p63d10　。

(5)基态E原子核外电子占据的原子轨道数为 7　；E单质和D的最高价氧化物对应水化物发生反应的离子方程式为 2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑　。

(6)G元素的低价阳离子的离子结构示意图是 　；G单质与稀硫酸发生反应的离子方程式为 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑　。

[解析]　A原子核外有6种不同运动状态的电子，即A原子核外有6个电子，则A为碳元素；C基态原子中s电子总数与p电子总数相等，则其核外电子排布式为1s22s22p4，C为氧元素。由于A、B、C的原子序数依次增大，则B是N元素。E基态原子最外层电子排布式为3s23p1，则E是Al元素。D的原子半径在同周期元素中最大，且D的原子序数介于C(O)和E(Al)之间，则D是Na元素。F基态原子的最外层p轨道有两个电子的自旋与其他电子的自旋相反，说明p轨道有5个电子，则F是Cl元素。G基态原子核外有7个能级且能量最高的能级上有6个电子，则其电子排布式为[Ar]3d64s2，G是Fe元素。H是我国使用最早的合金中的最主要元素，则H是Cu元素。