2025届高考化学一轮总复习课时跟踪练27原子结构核外电子排布规律

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1．(2024·珠海实验中学测试)我国“奋斗者”号载人潜水器下潜深度达10 909米。其载人舱球壳材料Ti62A是一种新型钛合金。下列说法错误的是( )
A． eq \\al(46,22) Ti、 eq \\al(47,22) Ti、 eq \\al(48,22) Ti、 eq \\al(49,22) Ti、 eq \\al(50,22) Ti互为同位素
B． eq \\al(48,22) Ti的中子数为22
C．该钛合金的耐压性能好
D． eq \\al(48,22) Ti的L层有8个电子
解析：选B。A.质子数相同，中子数不同的同一元素的不同原子互为同位素， eq \\al(46,22) Ti、 eq \\al(47,22) Ti、 eq \\al(48,22) Ti、 eq \\al(49,22) Ti、 eq \\al(50,22) Ti均为Ti的原子，互为同位素，故A正确；B. eq \\al(48,22) Ti的质子数为22，中子数为48－22＝26，故B错误；C.根据题意可知，该钛合金的耐压性能好，故C正确；D. eq \\al(48,22) Ti的L层为第二层，Ti原子有四个电子层，故第二层有8个电子，故D正确。
2．(2024·湛江模拟)“钚-239”是氢弹的重要原料。下列说法正确的是( )
A． eq \\al(239, 94) Pu原子核中含有239个质子
B．238Pu、239Pu与241Pu属于不同的核素
C．238Pu与238U互为同位素
D． eq \\al(239, 94) Pu与 eq \\al(241, 94) Pu含有不同的电子数
解析：选B。A. eq \\al(239, 94) Pu原子的质量数为239，质子数为94，故A错误；B.238Pu、239Pu与241Pu是中子数不同、质子数相同的原子，属于不同的核素，故B正确；C.238Pu与238U是不同元素的原子，不互为同位素，故C错误；D. eq \\al(239, 94) Pu与 eq \\al(241, 94) Pu具有相同的质子数，二者的核外电子数相同，故D错误。
3．科学家利用α粒子(即氦核 eq \\al(4,2) He)进行多种核反应： eq \\al(3,2) He＋ eq \\al(2,1) H―→ eq \\al(4,2) He＋ eq \\al(1,1) H、 eq \\al(14, 7) N＋ eq \\al(4,2) He―→ eq \\al(17, Z) X＋ eq \\al(1,1) H。已知 eq \\al(2,1) H和 eq \\al(3,1) H都具有放射性。下列说法错误的是( )
A．X元素位于元素周期表的第二周期第ⅥA族
B． eq \\al(1,1) H和 eq \\al(2,1) H互为同位素，化学性质几乎相同
C． eq \\al(2,1) H、 eq \\al(3,1) H都可作为示踪原子
D．核反应产生的能量可用于发电，属于化学能转化为电能
解析：选D。A.由质量守恒可推出，Z＝8，所以X是O元素，位于元素周期表中第二周期第ⅥA族，A正确；B.同位素的化学性质几乎相同，B正确；C.由于 eq \\al(2,1) H、 eq \\al(3,1) H都具有放射性，所以均可作为示踪原子，C正确；D.核反应不属于化学反应的范畴，利用核反应产生的能量发电是将核能转化为电能，D错误。
4．已知某原子结构示意图为。下列有关说法不正确的是( )
A．结构示意图中x＝2
B．该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p2
C．该原子的轨道表示式为
D．该原子结构中共有5个能级上填充有电子
解析：选C。由原子结构示意图可知，K层电子排满时为2个电子，故x＝2，该元素为硅，故A正确；硅原子的电子排布式为1s22s22p63s23p2，故B正确；硅原子的轨道表示式为，故C错误；该原子结构中共有1s、2s、2p、3s、3p这5个能级上填充有电子，故D正确。
5．下列说法错误的是( )
A．电子排布式(23V)1s22s22p63s23p63d5违反了洪特规则
B．违反了泡利不相容原理
C．原子核外电子排布遵循“使整个原子处于能量最低的状态”为总原则
D．同一原子中，2p、3d、4f能级的轨道数依次增多
答案：A
6．量子力学原子结构模型中的原子轨道是用来描述核外电子空间运动状态的。下列关于原子轨道的叙述正确的是( )
A．原子轨道就是原子核外电子运动的轨道，这与宏观物体运动轨道的含义相同
B．第n电子层上共有2n2个原子轨道
C．任意电子层上的p能级都有3个伸展方向相互垂直的原子轨道
D．处于同一原子轨道上的电子，运动状态完全相同
解析：选C。原子轨道与宏观物体的运动轨道不同，它是指电子出现的主要区域，而不是电子运动的实际轨迹，A项错误；第n电子层上共有n2个原子轨道，B项错误；原子核外每个电子的运动状态都不同，D项错误。
7．下列说法正确的是( )
A．金属钠的焰色是黄色，它的产生与电子的跃迁吸收能量有关
B．4s电子能量较高，总是在比3s电子离核更远的地方运动
C．氢原子核外只有一个电子，它产生的原子光谱中只有一根或明或暗的线
D．光谱分析就是利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素
解析：选D。光的产生与电子的跃迁释放能量有关，A错误；能层和能级只是表明电子在该处出现的概率大小，与电子运动的位置无关，B错误；氢原子核外只有一个电子，但它的激发态存在多种情况，当电子跃迁到较低状态时释放能量，发出多种不同波长的光，故它产生的原子光谱中不会只有一根或明或暗的线，C错误；光谱分析就是利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，D正确。
8．工业上通常利用反应2Al2O3(熔融) eq \(=====,\s\up7(电解)) 4Al＋3O2↑来获得单质铝，该反应还需要添加Na3AlF6(冰晶石)以降低氧化铝的熔点。下列表示相关微粒的化学用语错误的是( )
A．质子数与中子数相等的氟原子： eq \\al(18, 9)F
B．AlF eq \\al(3－,6) 的中心离子的结构示意图：
C．基态钠原子的价层电子排布式：3s1
D．基态氟原子的轨道表示式：
解析：选D。氟原子的质子数为9，质子数与中子数相等的氟原子的质量数为18，原子符号表示为 eq \\al(18, 9) F，故A项正确；铝离子的结构示意图为，故B项正确；基态钠原子的电子排布式为1s22s22p63s1，价层电子排布式为3s1，故C项正确；基态氟原子的轨道表示式为，故D项错误。
9．前四周期元素X、Y、Z、M、R的原子序数依次增大，X、Z位于第二周期，基态原子的未成对电子数都是2；基态M原子的核外电子占据10个原子轨道，且全充满；R3＋的价层电子排布式为3d5。回答下列问题：
(1)基态Z原子的轨道表示式为________________________________________________________。
(2)X形成的单质中能导电的物质名称是_____________________________________________________。
(3)Y的基态原子中未成对电子数与成对电子数之比为________。
(4)在X、Y、Z的简单氢化物中，稳定性最强的氢化物是__________(填化学式)。
(5)MZ2常用于长途运输海鲜产品，它与水反应的化学方程式为____________________________________________________。
(6)R的含氧酸钾盐的化学式为K2RO4，具有强氧化性。在它的溶液中滴加稀硫酸，溶液变黄色，并产生无色气泡，写出该反应的离子方程式：________________________________________________
______________________________________________________。
答案：(1) (2)石墨(或石墨烯) (3)3∶4
(4)H2O (5)2CaO2＋2H2O===2Ca(OH)2＋O2↑
(6)4FeO eq \\al(2－,4) ＋20H＋===4Fe3＋＋3O2↑＋10H2O
10．现有六种元素，其中A、B、C、D为短周期主族元素，E、F为第四周期元素，它们的原子序数依次增大。
续上表
根据上述信息，完成下列各题。
(1)画出基态A原子的核外电子轨道表示式：_________________________________________________________。
(2)某同学画的基态B原子的核外电子轨道表示式为，该轨道表示式违背了___________________________。
(3)基态D原子中能量最高的电子，其电子云在空间有________个伸展方向，呈________形。
(4)写出C原子的电子排布式：______________；写出E原子的简化电子排布式：_________________________________________。
(5)写出F元素原子的价层电子排布式：____________________________________________________________。
解析：A、B、C、D为短周期主族元素，原子序数依次增大，A元素原子的核外p电子数比s电子数少3，电子排布式为1s22s22p1，即A为硼元素；B元素形成的物质种类繁多，其形成的一种固体单质工业上常用作切割工具，即B为碳元素；C元素基态原子p轨道有3个未成对电子，价层电子排布式为ns2np3，由D原子核外所有p轨道全充满或半充满可知，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p3，即D为磷元素，结合原子序数可知，C元素原子的价层电子排布式为2s22p3，即C为氮元素；E是所在周期中未成对电子数最多的，又因为E为第四周期元素，第四周期元素中未成对电子数最多的原子应该是3d能级容纳5个电子、4s能级容纳1个电子，其价层电子排布式为3d54s1，即E为铬元素；F能形成红色(或砖红色)的F2O和黑色的FO两种氧化物，即F为铜元素。(1)A为硼元素，基态硼原子的电子排布式为1s22s22p1，其核外电子轨道表示式为。(2)B为碳元素，基态碳原子的核外电子排布式为1s22s22p2，由洪特规则可知，基态原子中，填入简并轨道的电子总是先单独分占，且自旋平行，故该同学所画的核外电子轨道表示式违反了洪特规则。(3)D为磷元素，基态磷原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p3，3p能级上电子能量最高，3p电子云在空间有3个伸展方向，呈哑铃形。(4)C为氮元素，氮原子的电子排布式为1s22s22p3；E为铬元素，铬原子的简化电子排布式为[Ar]3d54s1。(5)F为铜元素，铜原子的简化电子排布式为[Ar]3d104s1，其价层电子排布式为3d104s1。
答案：(1) (2)洪特规则 (3)3 哑铃
(4)1s22s22p3 [Ar]3d54s1 (5)3d104s1
[素养提升]
11．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有关。氩原子与硫离子的核外电子排布相同，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
12．短周期元素R基态原子最外层的p能级上有2个未成对电子。下列关于基态R原子的描述正确的是 ( )
A．基态R原子核外电子的电子云轮廓图有两种：球形和哑铃形
B．基态R原子的价层电子排布式为ns2np2(n＝2或3)
C．基态R原子的原子轨道总数为9
D．基态R原子的轨道表示式为
解析：选A。由“短周期元素R基态原子最外层的p能级上有2个未成对电子”可知，可能有两种情况：p能级上只有2个电子，R为第ⅣA族元素，为C或Si；p能级上有4个电子，R为第ⅥA族元素，为O或S，故只有A正确。
13．(2024·茂名高三质检)钼元素为人体及动植物必需的微量元素，也在钢铁工业中有着重要的作用，钼作为钢的合金化元素，可以提高钢的强度，特别是高温强度和韧性。我国钼元素的储量丰富，在世界上占第二位。如图所示是钼元素的相关信息，下列有关钼的说法错误的是( )
A．1个95M18O eq \\al(2－,4) (钼酸根离子)中含有76个电子
B．M元素是第五周期的主族元素
C．92M、95M、98M互为同位素，化学性质几乎相同
D．98M的原子核内中子数比质子数多14
解析：选B。由题图可知，M原子的核外电子数为42，O原子的核外电子数为8，故1个95M18O eq \\al(2－,4) (钼酸根离子)中含有的电子数为42＋8×4＋2＝76，故A正确；M元素位于元素周期表中第五周期第ⅥB族，属于副族元素，故B错误；92M、95M、98M的质子数相同、中子数不同，三者互为同位素，由于原子最外层电子数相同，因此化学性质几乎相同，故C正确；98M的质子数为42，中子数为98－42＝56，原子核内中子数比质子数多56－42＝14，故D正确。
14．地表水和地下水都来源于大气降水，但重水(D2O)和轻水(H2O)中同位素含量是不同的，有时差别还相当大，氧常见的核素有16O、17O和 18O。下列有关说法正确的是( )
A．H2和D2互为同分异构体，二者的化学性质几乎相同
B．H eq \\al(16,2) O、H eq \\al(17,2) O、H eq \\al(18,2) O互为同位素，都能与金属钠发生反应
C．18O2和18O3互为同素异形体，二者的密度之比为2∶3
D．电解一定量的D eq \\al(18,2) O时，阴、阳两极所得气体的质量之比约为2∶9
解析：选D。H2和D2为同一种物质，A错误；16O、17O、18O互为同位素，H eq \\al(16,2) O、H eq \\al(17,2) O、H eq \\al(18,2) O既不互为同位素，也不互为同素异形体，B错误；相同状况下密度之比等于摩尔质量之比，题中未说明相同状况，无法计算，C错误；电解一定量的D eq \\al(18,2) O时，阴、阳两极会收集到物质的量之比约为2∶1的D2和18O2，质量之比约为2∶9，D正确。
15．元素周期表前四周期A、B、C、D、E五种元素，A元素原子的最外层电子排布式为ns1；B元素原子的价层电子排布式为ns2np2；C元素位于第二周期且原子中p能级与s能级电子总数相等；D元素原子的M层的p能级中有3个未成对电子；E元素原子有5个未成对电子。
(1)写出元素名称：C________；D________；E________。
(2)基态C原子的轨道表示式为___________________________________________________。
(3)当n＝2时，B的最简单气态氢化物的电子式为____________________，BC2分子的结构式是__________；当n＝3时，B与C形成的化合物与氢氧化钠溶液反应的离子方程式是_____________________________________________________。
(4)若A元素原子的最外层电子排布式为2s1，B元素原子的价层电子排布式为3s23p2，A、B、C、D四种元素的第一电离能由大到小的顺序是____________________(用元素符号表示)。
(5)E元素原子的价层电子排布式是________，在元素周期表中的位置是________________，其最高价氧化物的化学式是________。
解析：元素周期表前四周期A、B、C、D、E五种元素，A元素原子的最外层电子排布式为ns1，A位于第ⅠA族；B元素原子的价层电子排布式为ns2np2，B位于第ⅣA族；C元素位于第二周期且原子中p能级与s能级电子总数相等，电子排布式为1s22s22p4，C为O元素；D元素原子的M层的p能级中有3个未成对电子，电子排布式为1s22s22p63s23p3，D为P元素；E元素原子有5个未成对电子，电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，E为Mn元素。
(1)由上述分析可知，C、D、E的名称分别为氧、磷、锰。(2)C为O元素，基态O原子的轨道表示式为。(3)当n＝2时，B是C元素，最简单气态氢化物(甲烷)的电子式为分子的结构式是OCO；当n＝3时，B为Si元素，O、Si形成的化合物为二氧化硅，二氧化硅与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和水，离子方程式为SiO2＋2OH－===SiO eq \\al(2－,3) ＋H2O。(4)若A元素原子的最外层电子排布式为2s1，A为Li元素，B元素原子的价层电子排布式为3s23p2，B为Si元素，C为O元素，D为P元素，第一电离能由大到小的顺序是O＞P＞Si＞Li。(5)Mn元素原子的价层电子排布式是3d54s2，在元素周期表中的位置是第四周期第ⅦB 族，最高正化合价为＋7价，其最高价氧化物的化学式为Mn2O7。
答案：(1)氧 磷 锰 (2)
(3) O===C===O SiO2＋2OH－===SiO eq \\al(2－,3) ＋H2O (4)O＞P＞Si＞Li (5)3d54s2 第四周期第ⅦB族 Mn2O7A元素原子的核外p电子数比s电子数少3
B元素形成的物质种类繁多，其形成的一种固体单质工业上常用作切割工具
C元素基态原子p轨道有3个未成对电子
D原子核外所有p轨道全充满或半充满
E是所在周期中未成对电子数最多的
F能形成红色(或砖红色)的F2O和黑色的FO两种氧化物