人教版 (2019)选择性必修2第一节 原子结构同步达标检测题

第一节原子结构

课时2　电子云与原子轨道　泡利原理、洪特规则、能量最低原理

【基础巩固】　　　　　　　　　　　　　　

1.下列说法中正确的是 (　　)

A.1s电子云轮廓图呈球形，表示电子绕原子核做圆周运动

B.基态氢原子的电子云轮廓图是圆形的

C.ns能级的电子云轮廓图可表示为

D.3d3表示3d能级有3个原子轨道

解析：电子云是用小黑点表示电子在原子核外空间出现的概率，小黑点不代表电子，小黑点的疏密表示电子出现概率密度的相对大小，A项错误；基态氢原子的电子云轮廓图是球形而不是圆形的，B项错误；3d3表示第三能层d能级有3个电子，d能级有5个原子轨道，D项错误。

答案：C　

2.(2022·广东佛山)激发态原子和基态原子可以通过电子跃迁的方式相互转换，跃迁过程中可得到光谱，下列说法正确的是              (　　)

A.元素K的焰色试验呈紫红色，其中紫色对应的辐射波长约为700 nm

B.以下实验装置测得的是氢元素的吸收光谱

C.，该电子排布图表示的是基态氧原子的电子排布图

D.原子光谱可以用于定性鉴定元素

解析：A项，元素K的焰色试验呈紫红色，其中紫色波长大约介于380~470 nm，错误；B项，该实验装置测得的是氢元素原子发射光谱，错误；C项，根据洪特规则，基态氧原子的电子排布图为，错误；D项，原子光谱可以用于定性鉴定元素，正确。

答案：D　

3.(2022·广东广州)下列有关原子轨道的描述，正确的是 (　　)

A.从空间结构看，2s轨道比1s轨道大，其空间包含了1s轨道

B.p能级的能量一定比s能级的能量高

C.2p、3p、4p能级的轨道数依次增多

D.2px、2py、2pz轨道相互垂直，且能量不相等

解析：从空间结构看， 2s 轨道比 1s 轨道大，其空间包含了 1s 轨道，A项正确；同一能层p能级的能量一定比s能级的能量高，B项错误；2p、3p、4p能级的轨道数相同，C项错误； 2px 、 2py 、 2pz 轨道相互垂直，且能量相等，D项错误。

答案：A　

4.(2022·广东佛山)当镁原子由1s22s22p63s2 →1s22s22p63p2时，以下认识正确的是 (　　)

A.镁原子由基态转化成激发态，这一过程中吸收能量

B.激发态原子的电子排布仍然符合洪特规则、泡利不相容原理及能量最低原理

C.转化后位于p能级上的两个电子处于同一轨道，且自旋方向相同

D.转化后镁原子与硅原子电子层结构相同，化学性质相似

解析：由能量最低原理可知，基态Mg的电子排布式为1s22s22p63s2，能量处于最低状态，当变为1s22s22p63p2时，电子发生跃迁，需要吸收能量，变为激发态，反之放出能量。镁原子由基态转化成激发态，电子能量增大，需要吸收能量， A项正确；镁原子由基态转化成激发态，电子排布式为1s22s22p63p2，不符合能量最低原理，B项错误；同一轨道不可能有自旋相同的两个电子，否则违反了泡利不相容原理， C项错误；转化后镁原子与硅原子电子层结构不同，化学性质不同， D项错误。

答案：A

5.(2022·广东揭阳)下列有关说法正确的是 (　　)

A.表示3p能级有两个轨道

B.在同一能级上的电子，其能量不同

C.能层序数越大，s原子轨道的半径越大

D.在基态多电子原子中，p轨道电子的能量一定高于s轨道电子的能量

解析：3p2表示3p能级有2个电子，这2个电子分别在两个轨道，A项错误；在同一能级上的电子，其能量相同， B项错误；能层序数越大，s原子轨道的半径越大，即半径：1s<2s<3s<4s， C项正确；在基态多电子原子中，p轨道电子的能量不一定高于s轨道电子的能量，比如2p轨道上电子的能量小于3s轨道上电子的能量， D项错误。

答案：C　

6.(2022·广东江门)某核素核外共有15个不同运动状态的电子，以下说法正确的是 (　　)

A.若将该原子的电子排布式写成1s22s22p63s2，它违背了泡利原理

B.原子中所有的电子占有3个能级，9个轨道

C.该元素的最高价氧化物的水化物为强酸

D.基态原子中能量最高的电子的电子云轮廓图的形状为哑铃形

解析：某核素核外共有15个不同运动状态的电子，则其原子核外有15个电子，该元素为15号元素磷。该原子的电子排布式为1s22s22p63s2，若写成1s22s22p63s2，它违背了洪特规则，A项错误；该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p3，原子中的电子占有1s、2s、2p、3s、3p共5个能级，B项错误；该元素的最高价氧化物的水化物为H3PO4，它属于中强酸，C项错误；基态原子中能量最高的电子所在轨道为3p轨道，其电子云轮廓图的形状为哑铃形，D项正确。

答案：D　

7.(2022·广东肇庆)X、Y、Z、W四种元素中，原子半径最大的是 (　　)

①X位于第二周期，s能级与p能级上电子总数相等

②Y的原子结构示意图为

③基态Z原子的电子排布式为

④基态的价层电子排布图为

A.XB.YC.Z  D.W

解析：由题意可知，X、Y、Z、W分别为O、Si、C、S，原子半径最大的元素为Si，故选B项。

答案：B　

8.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半径最大的元素，基态C原子的最外层有三个未成对电子，基态E原子的价层电子排布式为3d64s2。回答下列问题。

A为　(填元素符号)，其基态原子的电子排布式是　　　　　　　；B为　(填元素符号)，其基态原子的简化电子排布式是　　　　　；C为　(填元素符号)，其基态原子的价层电子排布式是　　　　　　；D为　(填元素符号)，其基态原子的电子排布图是　　　　　　　　；E为　(填元素符号)，原子结构示意图是　　　　　　　　　　　　。 

答案：Si　1s22s22p63s23p2　Na　[Ne]3s1

P　3s23p3　N　

Fe　

9.现有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元素原子核外电子仅有一种原子轨道，也是宇宙中最丰富的元素；B元素原子的核外 p轨道电子数比s轨道电子数少1；C为金属元素且原子核外p轨道电子数和s轨道电子数相等；D元素原子的核外所有p轨道全充满或半充满。

(1)写出四种元素的元素符号：

A　　　　　　　　，B　　　　　　　　， 

C　　　　　　　　，D　　　　　　　　。 

(2)画出B、C、D基态原子核外电子排布图：

B　　　　　　　　　　； 

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)写出B元素单质和氢化物的电子式：单质　　　　　　，氢化物　　　　　　。 

解析：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元素原子核外电子仅有一种原子轨道，也是宇宙中最丰富的元素，则A是氢元素；B元素原子的核外p轨道电子数比s轨道电子数少1，B原子核外电子排布式为1s22s22p3，是氮元素；C为金属元素且原子核外p轨道电子数和s轨道电子数相等，处于第三周期，核外电子排布式为1s22s22p63s2，则C是镁元素，D元素原子的核外所有p轨道全充满或半充满，原子序数大于Mg，则核外电子排布式为1s22s22p63s23p3，则D是磷元素。(1)由上述分析可知，A是H；B是N；C是Mg；D是P。(2)B是N，C是Mg，D是P，基态原子核外电子排布图分别为：

N：

Mg：

P：

 (3)镁在氮气中燃烧生成氮化镁，反应的化学方程式为3Mg+N2Mg3N2。(4)氮气和氨的电子式分别为、。

答案：(1)H　N　Mg　P

 (2)

(3)3Mg+N2Mg3N2

(4)　

【拓展提高】

10.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价层电子排布图，其中最能准确表示基态锰原子的核外电子运动状态的是(　　)

A.

B.

C.

D.

解析：根据洪特规则知，电子在能量相同的原子轨道上排布时，应尽可能分占不同的轨道且自旋方向相同，故排除A、C两项；根据泡利原理知，一个原子轨道最多容纳2个电子，且自旋方向相反，故排除B项。

答案：D　

11.人们常将在同一原子轨道上运动的、自旋状态相反的2个电子称为“电子对”；将在同一原子轨道上运动的单个电子称为“未成对电子”。以下有关主族元素原子的“未成对电子”的说法中正确的是              (　　)

①核外电子数为奇数的基态原子，其原子轨道中一定含有“未成对电子”

②核外电子数为偶数的基态原子，其原子轨道中一定不含“未成对电子”

③核外电子数为偶数的基态原子，其原子轨道中可能含有“未成对电子”

④核外电子数为奇数的基态原子，其原子轨道中可能不含“未成对电子”

A.①② B.①③C.②③ D.②④

解析：核外电子数为奇数的基态原子，至少有一个电子会单独占据一个原子轨道而不成对，①正确，④错误；核外电子数为偶数的基态原子，其原子轨道中可能含未成对电子，如碳原子的电子排布图为，②错误，③正确。故选B项。

答案：B　

12.具有以下电子层结构的基态原子，其相应元素一定属于同一主族的是 (　　)

A.3p能级上有2个未成对电子的原子和4p能级上有2个未成对电子的原子

B.3p能级上只有1个空轨道的原子和4p能级上只有1个空轨道的原子

C.最外层电子排布为ns2的原子和最外层电子排布为ns2np6的原子

D.最外层电子排布为3s2的原子和最外层电子排布为4s2的原子

解析：A项，3p能级上有2个未成对电子，价层电子排布：3s23p2或3s23p4，4p能级上有2个未成对电子，价层电子排布：4s24p2或4s24p4，可能属于同一主族，错误。B项，3p、4p能级有1个空轨道，分别是硅元素和锗元素，正确。C项，最外层电子排布为ns2和ns2np6的基态原子，前者可能是稀有气体元素(He)，后者一定是稀有气体元素，不一定属于同一主族，错误。D项，最外层电子排布为3s2的基态原子为Mg，属于主族元素，而最外层电子排布为4s2的基态原子可能为主族元素Ca或过渡金属元素，错误。

答案：B　

13.(2022·广东揭阳)根据已学知识，请回答下列问题。

(1)基态N原子中，核外电子占据的最高能层的符号是　　　　，占据该能层电子的电子云轮廓图形状为　　　　　　　　。 

(2)写出3p轨道上有2个未成对电子的元素的符号：　　　　。 

(3)某元素被科学家称之为人体微量元素中的“防癌之王”，其原子的价层电子排布式为4s24p4，该元素的名称是　　　　。 

(4)已知铁是26号元素，写出Fe的价层电子排布式　　　　。 

(5)Zn2+的电子排布式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。

解析：(1)N是7号元素，根据构造原理，可知基态N原子核外电子排布式是1s22s22p3，价层电子排布式是2s22p3，则其核外电子占据的最高能层的符号是L；占据L能层的电子为s能级电子和p能级电子，s能级电子云轮廓图为球形，占据p能级电子的电子云轮廓图形状哑铃形。

(2)3p轨道上有2个未成对电子的基态原子电子排布式可能是1s22s22p63s23p2或1s22s22p63s23p4，前者是14号Si元素，后者是16号S元素。

(3)某元素被科学家称之为人体微量元素中的“防癌之王”，其原子的价层电子排布式为4s24p4，基态原子核外电子数是2+8+18+6=34，该元素是第四周期第ⅥA族元素，该元素是硒元素。

(4)已知铁是26号元素，根据构造原理，可知基态Fe原子电子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2简写为[Ar]3d64s2，则Fe的价层电子排布式为3d64s2。

(5)Zn是30号元素，根据构造原理可知基态Zn原子电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s2。Zn2+是Zn原子失去最外层的2个4s电子形成的离子，则Zn2+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d10。 

答案：(1)L　球形和哑铃形

(2)Si或S

(3)硒

(4)3d64s2

(5)1s22s22p63s23p63d10

【挑战创新】

14.A、B、C、D、E、F代表6种元素。请填写下列空白。

(1)A的基态原子的最外层有2个未成对电子，次外层有2个电子，其原子的价层电子排布图为　　　　　　　　。  

(2)B的负二价离子和C的正二价离子的电子层结构都与Ar相同，B的元素符号为　　　　　，C的元素符号为　　　　。  

(3)D的正二价离子的3d轨道为半充满，D的元素符号为　　　　　，其基态原子的电子排布式为　　　　　　　　　　　。  

(4)E的基态原子的M层全充满，N层有3个未成对电子，E的元素符号为　，其基态原子的电子排布式为　　　　　　　　　　　。  

(5)F的基态原子的价层电子排布式为，其原子的价层电子排布图为　　　　　　　　　　　　　　　，位于元素周期表中第　　　周期第　　　族。  

解析：(1)次外层有2个电子，说明该元素原子核外有2个电子层， 最外层有2个未成对电子的是C元素或O元素，其基态原子的价层电子排布图为或。

(2)B的核电荷数应比Ar的核电荷数少2，C的核电荷数应比Ar的核电荷数多2，所以B为S元素，C为Ca元素。

(3)D的正二价离子3d轨道上半充满为5个电子，根据构造原理，该元素原子4s轨道上为2个电子，3d轨道上应为5个电子，该元素基态原子的电子排布式应为2p63s23p63d54s2，为Mn元素。

(4)M层全充满， N层有3个未成对电子，所以该元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，即为As元素。

(5)由核外电子排布顺序知该元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2，确定为Ni元素，位于第四周期第Ⅷ族。

答案：(1)或

(2)S　Ca

(3)Mn　1s22s22p63s23p63d54s2

(4)As　1s22s22p63s23p63d104s24p3

(5)　四　Ⅷ