人教版 (2019)选择性必修2第一章 原子结构与性质第一节 原子结构第2课时课后练习题

第2课时　电子云与原子轨道　泡利原理、洪特规则、能量最低原理

课后·训练提升

基础巩固

1.下列对原子核外电子运动的描述正确的是(　　)。

A.根据一定的数据计算出它们某一时刻所在的位置

B.用一定仪器测定或描述出它们的运动轨道

C.核外电子的运动有确定的轨道

D.核外电子的运动根本不具有宏观物体运动规律,只能用统计规律来描述

答案D

解析核外电子的运动不具有宏观物体的运动规律,只能用统计规律来描述。我们不能测定或计算出它们在某一时刻所在的位置,也不能描画它们的运动轨迹。

2.在1s、2px、2py、2pz轨道中,具有球对称性的是(　　)。

A.1s B.2px

C.2py D.2pz

答案A

3.下列轨道表示式所表示的元素原子中,能量处于最低状态的是(　　)。

答案C

解析A项,2s轨道没有排满电子就排在了2p轨道上,能量不是最低的;B项,2p轨道上的电子排布不符合洪特规则;C项,2p3为半充满状态,能量最低;D项,2p轨道未排满就排在了3s轨道,能量不是最低的。

4.“各能级最多容纳的电子数,是该能级原子轨道数的2倍”,支撑这一结论的理论是(　　)。

A.构造原理 B.泡利原理

C.洪特规则 D.能量最低原理

答案B

5.下列有关化学用语中不能体现氮原子核外电子能量有差异的是(　　)。

A.·· B.

C. D.1s22s22p3

答案A

6.下列基态原子或离子的相关轨道表示式正确的是(　　)。

A.基态Fe3+的价层电子:

B.基态Cr原子的价层电子:

C.基态N原子的核外电子:

D.基态S2-的L层电子:

答案A

解析基态Fe3+的价层电子排布式为3d5,价层电子的轨道表示式为,A项正确。基态Cr原子的价层电子排布式为3d54s1,价层电子的轨道表示式为,B项错误。依据洪特规则,填入简并轨道的电子优先分占且自旋平行,基态N原子核外有7个电子,其轨道表示式为,C项错误。基态S2-的L层电子排布式为2s22p6,L层的轨道表示式为,D项错误。

7.在多电子原子中,决定轨道能量的因素是(　　)。

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

答案A

8.下列说法错误的是 (　　)。

A.ns电子的能量可能低于(n-1)p电子的能量

B.基态6C的电子排布式1s22s22,违反了洪特规则

C.基态21Sc的电子排布式1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原理

D.基态22Ti的电子排布式1s22s22p63s23p10违反了泡利原理

答案A

解析电子的能量与能层和能级都有关,ns电子的能量一定高于(n-1)p电子的能量,A项错误。p能级有3个轨道,基态6C的2p能级有2个电子,电子应优先分占且自旋平行,2px填充2个电子违反了洪特规则,B项正确。3d能级的能量高于4s能级,没有填充4s能级,就填充3d能级,违背能量最低原理,C项正确。p能级有3个轨道,每个轨道最多容纳2个电子,且自旋相反,3p能级最多填充6个电子,而填充10个电子违反了泡利原理,D项正确。

9.某元素基态原子4s轨道上有1个电子,则该基态原子价层电子排布不可能是 (　　)。

A.3d104s1 B.3d54s1

C.3p64s1 D.4s1

答案C

解析A项为29号元素Cu,其基态原子的电子排布式为[Ar]3d104s1,A项正确。B项为24号元素Cr,其基态原子的电子排布式为[Ar]3d54s1,B项正确。C项为19K,其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s1,价层电子排布应为4s1,C项错误,D项正确。

10.在自然界中,磷主要以磷酸盐的形式存在,磷是生命体的重要元素,红磷单质是制造农药的重要原料。

(1)基态P原子电子排布的轨道表示式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;若将基态P原子的电子排布式写成1s22s22p63s23,是违背了　　　　　　　　　　。 

(2)基态P原子核外电子云有　　　　种不同的伸展方向,核外电子有　　　　种空间运动状态,有　　　种不同运动状态的电子。 

答案(1)　洪特规则　(2)4　9　15

解析(1)对于基态原子,电子填入简并轨道上时,总是先单独分占并自旋平行。若将P原子的电子排布式写成1s22s22p63s23,则违背了洪特规则。

(2)基态P原子中存在s、p两种形状的电子云,s电子云呈球形,有1种伸展方向,而p电子云呈哑铃形,有3种伸展方向,即磷原子核外电子云共有4种不同的伸展方向;容纳在同一个轨道中的电子的空间运动状态是相同的,基态磷原子核外电子共占据9个轨道,即核外电子共有9种空间运动状态;由于每个轨道中电子自旋相反及每个核外电子的运动状态都不完全相同,所以磷原子核外共有15种不同运动状态的电子。

11.(1)基态氟原子核外有9个电子,这些电子的电子云形状有　　　　种;氟原子的最外层电子排布式为　　　　　　　　　。 

(2)已知锡位于第五周期,与C同主族,写出基态Sn2+的最外层电子排布式:　　　　　　　;基态Cl-中有　　　个填充电子的能级。 

(3)基态硼原子的核外电子排布式为　　　　　　　　,有　　　　种不同能量的电子。 

答案(1)2　2s22p5

(2)5s2　5

(3)1s22s22p1　3

解析(1)基态氟原子核外含有s轨道和p轨道,共2种原子轨道,则其电子的电子云形状有2种;基态氟原子的最外层含有7个电子,故其最外层电子排布式为2s22p5。

(2)同主族元素最外层电子数相同,Sn位于第五周期,与C同主族,则基态Sn2+的最外层电子排布式为5s2;基态Cl-的电子排布式为1s22s22p63s23p6,有1s、2s、2p、3s、3p5个填充电子的能级。

(3)基态硼原子的核外电子数为5,其核外电子排布式为1s22s22p1,不同能级上的电子具有不同的能量,故有3种不同能量的电子。

能力提升

1.龋齿是有机酸溶解牙齿中的Ca5(PO4)3(OH)形成的。用化学用语表示Ca5(PO4)3(OH)中的相关粒子,其中正确的是(　　)。

A.Ca2+的结构示意图:

B.OH-的电子式:H]-

C.中子数为15的磷原子P

D.基态O原子价层电子的轨道表示式:

答案B

解析Ca2+的结构示意图为,A项错误。中子数为15的磷原子,质量数为30,应表示为P,C项错误。基态O原子的价层电子排布式为2s22p4,价层电子的轨道表示式为,D项错误。

2.下列说法正确的是(　　)。

A.不同能级的原子轨道形状一定不相同

B.p轨道呈哑铃形,因此p轨道上电子的运动轨迹呈哑铃形

C.2p能级有3个原子轨道

D.氢原子的电子运动轨迹呈球形

答案C

解析不同能级的原子轨道形状可以相同,如1s、2s能级的原子轨道都是球形,只是半径不同,A项错误。现在的技术无法测定电子在原子核外的运动轨迹,原子轨道只是体现电子的空间运动状态,B、D项错误。任何能层的p能级都有3个原子轨道,C项正确。

3.下列对核外电子运动状况的描述错误的是(　　)。

A.同一原子中,2p、3p、4p能级的原子轨道数相同且轨道的能量依次升高

B.当碳原子的核外电子排布由转变为时,这一过程中释放能量

C.3p2表示3p能级有两个轨道

D.在同一能级上运动的电子,其运动状态不可能相同

答案C

解析同一原子中,不同能层、字母代号相同的能级的原子轨道数相同,且轨道的能量随能层序数增大依次升高,A项正确。为激发态碳原子的核外电子排布,能量较高,为基态碳原子的核外电子排布,原子由激发态变为基态要释放出能量,B项正确。3p2表示3p能级上有2个电子,C项错误。在同一能级上运动的电子,其运动状态不同,D项正确。

4.科学研究证明:核外电子的能量不仅与电子所处的能层、能级有关,还与核外电子的数目及核电荷数的多少有关。基态氩原子与基态硫离子的核外电子排布式相同,都是1s22s22p63s23p6。下列说法正确的是(　　)。

A.两粒子的1s能级上电子的能量相同

B.两粒子的3p能级上的电子离核的距离相同

C.两粒子的电子发生跃迁时,产生的光谱不同

D.两粒子都达8电子稳定结构,化学性质相同

答案C

解析虽然基态氩原子与基态硫离子的核外电子排布式相同,都是1s22s22p63s23p6,但是基态氩原子与基态硫离子的核电荷数不同,对核外电子的吸引力不同,两粒子的1s能级上电子的能量不相同;两粒子的3p能级上的电子离核的距离不相同;两粒子都达8电子稳定结构,但化学性质不相同,基态氩原子稳定,基态硫离子具有还原性。

5.X、Y两元素可形成X2Y3型化合物,则X、Y原子基态时最外层的电子排布可能是(　　)。

①X:3s23p1　Y:3s23p5

②X:2s22p3　Y:2s22p4

③X:3s23p1　Y:3s23p4

④X:3s2　Y:2s22p3

A.①④ B.②③ C.①③ D.②④

答案B

解析X2Y3型化合物中X显+3价或+6价,Y显-2价或-4价,①中X原子是Al,Y原子是Cl,可以形成AlCl3;②中X原子是N,Y原子是O,可以形成N2O3;③中X原子是Al,Y原子是S,可以形成Al2S3;④中X原子是Mg,Y原子是N,可以形成Mg3N2,因此B项符合题意。

6.根据核外电子的排布特点推断元素。

(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　　　　;其价层电子的轨道表示式为　　　　　　　　　　。 

(2)B元素的正三价基态离子的3d能级为半充满,B的元素符号为　　　　　　,其基态原子的电子排布式为　　　　　　　　,其原子的结构示意图为　　　　　　　　。 

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

(4)D元素的原子最外层电子排布式为nsnnpn+2,则n=　　　　;原子中能量最高的是　　　　电子,价层电子的轨道表示式为　　　　　　　　　　　。 

答案(1)N　

(2)Fe　1s22s22p63s23p63d64s2　

(3)Cu　1s22s22p63s23p63d104s1

(4)2　2p　

解析(1)A元素基态原子的轨道表示式由题意可写成,则该元素原子核外有7个电子,A为氮元素,其元素符号为N。

(2)B元素基态原子失去2个4s电子和1个3d电子后变成+3价基态离子,则B元素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,则B元素为26号元素铁。

(3)C元素的核外电子排布式为

1s22s22p63s23p63d104s1,故C为Cu。

7.已知A元素基态原子中只含1个电子;B元素基态原子的3p轨道上得到1个电子后不能容纳外来电子;C元素基态原子的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元素基态原子的第三能层上有8个电子,第四能层上只有1个电子;E元素基态原子的价层电子排布式为3s23p6。

按要求回答下列问题。

(1)B元素基态原子的结构示意图:　　　　　　　　; 

(2)C元素基态原子的轨道表示式:　　　　　　　　; 

(3)D元素基态原子的核外电子排布式:　　　　　　　; 

(4)写出由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)。 

答案(1)

(2)

(3)1s22s22p63s23p64s1

(4)2H2O2H2↑+O2↑　2K+2H2O2KOH+H2↑(其他合理答案也可)

解析由题意知,A元素基态原子中只有1个电子,A为H;B元素基态原子的3p轨道上有5个电子,则B为Cl;C元素基态原子的2p轨道上有4个电子,则C为O;D元素基态原子的价层电子排布式为4s1,则D为K;由E元素基态原子的价层电子排布式可知E为Ar。

(4)A的单质为H2,可以用电解水、电解KOH溶液或K和水反应等方法来制取。