鲁科版 (2019)选择性必修2第1章 原子结构与元素性质第1节 原子结构模型课堂检测

原子结构模型

　　　　　　　 (40分钟　70分)

一、选择题(本题包括10小题,每小题5分,共50分)

1.(2020·苏州高二检测)自从1803年英国化学家、物理学家道尔顿提出了原子学说,人类对原子结构的认识就不断深入、发展,并通过实验事实不断完善对原子结构的认识。下列关于原子结构模型的说法中,正确的是              (　　)

A.道尔顿的原子结构模型将原子看作实心球,故不能解释任何问题

B.汤姆孙“葡萄干布丁”原子结构模型成功解释了原子中的正负粒子是可以稳定共存的

C.卢瑟福核式原子结构模型指出了原子核和核外电子的质量关系、电性关系及占有体积的关系

D.玻尔电子分层排布原子结构模型引入了量子化的概念,能够成功解释所有的原子光谱

【解析】选C。道尔顿的原子理论成功解释了质量守恒定律等规律,故A选项是错误的。汤姆孙“葡萄干布丁”原子结构模型提出了正负电荷的共存问题,但同时认为在这样微小的距离上有着极大的作用力,存在着电子会被拉进去并会碰撞在带正电的核心上这样的问题,故B选项是错误的。卢瑟福通过α粒子散射实验提出了核式原子结构模型,散射实验的结果能够分析出原子核和核外电子的质量关系、电性关系及占有体积的关系,故C选项是正确的。玻尔电子分层排布原子结构模型只引入了一个量子化的概念,只能够解释氢原子光谱,而不能解释比较复杂的原子光谱,故D选项是错误的。

2.(2020·青岛高二检测)N电子层含有的轨道类型数是 (　　)

A.3　　　　　B.4　　　　　C.5　　　　　D.6

【解析】选B。N电子层为第4层,轨道类型数即能级类型数,电子层数=所含能级数,故N电子层含4种类型能级,分别为4s、4p、4d、4f,则轨道类型数为4。

3.关于氢原子电子云图的说法正确的是 (　　)

A.黑点密度大,电子数目大

B.黑点密度大,单位体积内电子出现的机会小

C.电子云图是对电子运动无规律的描述

D.电子云图描述了电子运动的客观规律

【解析】选D。电子云图中的黑点不代表电子,只是利用其密度的大小来代表电子在此区域出现机会的大小。电子运动的客观规律用图形表现就是电子云图。

【补偿训练】

观察1s轨道电子云图,判断下列说法正确的是 (　　)

A.一个小点表示1个自由运动的电子

B.1s轨道的电子云形状为圆形的面

C.电子在1s轨道上运动像地球围绕太阳旋转

D.1s轨道电子云小点的疏密表示电子在某一位置出现概率的大小

【解析】选D。电子在核外空间某一区域做无规则运动,且无固定半径。由图可知,处于1s轨道上的电子在空间出现的概率分布呈球形对称,电子在该区域出现的概率大,不是在面上或内部,而是在整个区域。图中的小点不表示电子,而表示电子在此位置出现概率的大小。

4.(2020·丰台区高二检测)第N能层所含能级数、原子轨道数和最多容纳电子数分别为 (　　)

A.3、9、18　　　   B.4、12、24

C.5、16、32　　　   D.4、16、32

【解析】选D。每一能层包含的能级数目等于该能层的序数,故第三能层包含s、p、d三个能级,每一能级所能容纳的最多电子数是其原子轨道数目的2倍,以s、p、d、f……排序的各能级可以容纳的最多电子数依次为1、3、5、7……的2倍,英文字母相同的不同能级中所能容纳的最多电子数相同。第N能层含有4个能级,16个原子轨道,最多容纳的电子数为32个。

5.(2020·菏泽高二检测)下列关于同一原子中的基态和激发态说法中,正确的是 (　　)

A.基态时的能量比激发态时高

B.激发态时比较稳定

C.由基态转化为激发态过程中吸收能量

D.电子仅在激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱

【解析】选C。激发态时能量较高,较不稳定,A、B不正确。电子从较低能量的基态跃迁到较高能量的激发态时,也会产生原子光谱,D不正确。

6.(双选)下列说法中正确的是 (　　)

A.s能级的能量一定比p能级低

B.3p2表示第三电子层上有两个电子

C.同一原子中,1s、2p、4p电子的能量逐渐增大

D.同一原子中,2p、3p、4p能级最多容纳的电子数相等

【解析】选C、D。高电子层的s能级比低电子层的p能级的能量高,A项不正确;3p2表示3p能级排了两个电子,B不正确;同一原子中,1s、2p、4p电子的能量逐渐升高,C项正确;D项,p能级最多容纳6个电子。

7.(2020·新乡高二检测)下列元素的原子中,原子轨道能量与能级无关的是

 (　　)

A.Na　　   B.C　　   C.H　　   D.Ne

【解析】选C。对于氢原子来说,它只有1个电子,轨道能量只与n有关;而多电子原子,其轨道能量不仅与n有关,还与能级有关。

8.下列说法中正确的是 (　　)

A.一般而言,n越大,电子离核平均距离越远,能量越低

B.一般n越大,电子层中的能级数越多

C.对于确定的n值,其原子轨道数为2n2个

D.自旋状态随原子轨道的具体情况而确定

【解析】选B。随n值增大,电子离核越来越远,电子能量越来越高,A项错误;电子层数越大,其能级数越多,如n=1,K层只有s能级,n=2,L层有s、p能级,n=3,M层有s、p、d三个能级,n越大,电子层中的能级数越多,B项正确;一个电子层上的原子轨道数为n2,电子有两种自旋状态,一个电子层容纳的最多电子数为2n2,C项错误;自旋状态与原子轨道无关,D项错误。

9.(2020·银川高二检测)原子光谱是线状光谱,是由不连续的谱线组成的,这表明 (　　)

A.在原子中只有某些电子能够跃迁产生光谱

B.原子中的电子可以处于某些特定的能量状态,即电子的能量是量子化的

C.原子发射的光是单色光

D.白光可以由多种单色光组成

【解析】选B。光谱分为连续光谱和线状光谱,无论是单色光还是白光,都是连续光谱,原子光谱是线状光谱,也就是由具有特定频率的光形成的谱线。原子光谱之所以产生这种特定的谱线,是由于电子的能量是量子化的,电子跃迁的始态和终态的能量差也是量子化的。

【规律方法】原子光谱与电子跃迁的关系

10.(2020·连云港高二检测)下列有关电子层和能级的叙述中正确的是 (　　)

A.M电子层有s、p共2个能级,最多能容纳8个电子

B.3d能级最多容纳5个电子,3f能级最多容纳7个电子

C.无论哪一电子层的s能级最多容纳的电子数均为2

D.每个电子层都有s、p能级,但不一定有d能级

【解析】选C。A项M电子层有s、p、d共3个能级,最多容纳18个电子。B项3d能级最多容纳10个电子,从N电子层开始有f能级,最多容纳14个电子,不存在3f能级。C项每个电子层都从s能级开始,且s能级最多容纳2个电子。D项K电子层只有s能级,不含有p能级。

二、非选择题(本题包括2小题,共20分)

11.(4分)比较下列多电子原子原子轨道的能量高低(填“<”“>”或“=”)。

(1)2s________3s;(2)2s________3d; 

(3)2px________2py;(4)4f________6f。 

【解析】相同电子层上不同原子轨道能量的高低:ns<np<nd<nf;形状相同的原子轨道能量的高低:1s<2s<3s<4s……,同一能级上的原子轨道具有相同的能量:npx=npy=npz等。

答案:(1)<　(2)<　(3)=　(4)<

12.(16分)回答下列问题:

(1)n=2的电子层有________个能级,________种形状不同的电子云,有________个原子轨道,最多容纳________个电子。 

(2)用相应的符号描述n=2的所有的原子轨道________。 

(3)处于一定空间状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用________形象地描述。在基态14C原子中,核外存在________个运动状态不同的电子。 

(4)基态K原子中,核外电子占据的最高电子层符号为________,占据该电子层电子的电子云图的形状为________。 

【解析】(1)第2电子层有2s、2p两个能级,有s、p两种形状不同的电子云,有2s、2px、2py、2pz4个原子轨道,每个轨道最多容纳2个电子,所以n=2的电子层最多容纳8个电子。(2)n=2的原子轨道为2s、2px、2py、2pz。(3)电子在原子核外出现的概率密度分布图像一团云雾,因而形象地称为电子云,用于描述电子的概率密度分布。原子中单个电子的空间运动状态可以用原子轨道来描述,并具有两种自旋状态中的一种,因此多电子原子中,不同电子的运动状态不同,故14C原子核外有6个运动状态不同的电子。(4)K原子核外有四个电子层,N层上只有一个电子,占据4s轨道,电子云图为球形。

答案:(1)2　2　4　8　(2)2s、2px、2py、2pz　(3)电子云　6　(4)N　球形

　　　　　　　 (20分钟　30分)

一、选择题(本题包括2小题,每小题8分,共16分)

13.若以E表示某能级的能量,下列能量大小顺序中正确的是 (　　)

A.E(3p)>E(2p)>E(1p)

B.E(3s)>E(3p)>E(3d)

C.E(4f)>E(4s)>E(4d)

D.E(5s)>E(4s)>E(5f)

【解析】选A。B项,应为E(3d)>E(3p)>E(3s);C项,应为E(4f)>E(4d)>E(4s);D项,应为E(5f)>E(5s)>E(4s)。

【规律方法】判断原子轨道能量高低的方法

首先看电子层,一般电子层序数越大,能量越高。

再看能级,同一电子层中的各能级,能量是s<p<d<f。

同一能级中的各原子轨道能量相同。

还要注意能级交错现象,即高电子层的s、p能级的能量可能会小于低电子层的d、f能级,如4s<3d,5s<4d等。

14.(双选)下列说法正确的是 (　　)

A.同一个电子层中s能级的能量总是大于p能级的能量

B.2s原子轨道半径比1s原子轨道半径大,说明2s轨道比1s轨道离核远

C.第2电子层上的电子,不论在哪一个原子轨道上,其能量都相等

D.N电子层的原子轨道类型数和原子轨道数分别为4和16

【解析】选B、D。同一电子层中,s能级的能量小于p能级的能量,A不正确;由于2s轨道比1s轨道离原子核远,因此2s原子轨道半径比1s原子轨道半径大,B正确;当电子在同一电子层的不同能级上时,其能量不相同,因此C不正确;对于N电子层,n=4,其轨道类型数为4,轨道数为n2=42=16。

二、非选择题(本题包括1小题,共14分)

15.(2020·日照高二检测)回答下列问题:

(1)在基态多电子原子中,关于核外电子能量的叙述错误的是________(填字母,下同)。 

A.最易失去的电子能量最高

B.同一个电子层上的不同能级上的原子轨道,能量大小不同

C.p轨道电子能量一定高于s轨道电子能量

D.在离核最近区域内运动的电子能量最低

(2)下列说法正确的是________。 

A.一个原子轨道上只能有1个电子

B.处在同一原子轨道上的电子运动状态完全相同

C.处在同一电子层上的电子(基态)能量一定相同

D.处在同一能级中的电子(基态)能量一定相同

(3)比较下列多电子原子的原子轨道的能量高低。

①1s,3d____________;②3s,3p,3d________; 

③2p,3p,4p________;④3px,3py,3pz________。 

(4)符号3px所代表的含义是________。 

A.3px轨道上有3个电子

B.第3个电子层3px轨道有三个伸展方向

C.px电子云有3个伸展方向

D.第3个电子层沿x轴方向伸展的p轨道

【解析】(1)能量越高的电子在离核越远的区域内运动,也就越容易失去,A项正确;多电子原子在第n层中不同能级的能量大小顺序为E(ns)<E(np)<E(nd)<E(nf),B项正确;同一电子层中的p轨道电子能量一定比s轨道电子能量高,但外层s轨道电子能量比内层p轨道电子能量高,C项不正确;离核越近,电子能量越低,D正确。

(2)同一原子轨道上最多容纳2个电子,并且自旋方向相反,A、B项均不正确;电子的能量由电子层和能级共同决定,同一电子层(n相同),根据能量的不同又分为不同的能级,所以同一电子层不同能级上的电子的能量不同,C项不正确;处在同一能级中的电子能量相同,D项正确。

(3)在多电子原子中,原子轨道能量的高低存在如下规律:①形状相同的原子轨道能量的高低:1s<2s<3s<4s……,3d<4d<5d……;②相同电子层上原子轨道能量的高低:ns<np<nd<nf;③电子层和能级均相同的原子轨道的能量相等,如3px=3py=3pz轨道的能量相等。

(4)3px中,3表示第3电子层,p原子轨道在空间的分布分别沿x、y、z三个方向,px表示沿x轴方向伸展的p轨道。

答案:(1)C　(2)D　(3)①1s<3d　②3s<3p<3d　③2p<3p<4p　④3px=3py=3pz　(4)D