化学选择性必修2第一节 原子结构第2课时同步练习题

这是一份化学选择性必修2第一节 原子结构第2课时同步练习题，共12页。
第2课时　构造原理与电子排布式　电子云与原子轨道
[核心素养发展目标]　1.结合构造原理形成核外电子排布式书写的思维模型，并根据思维模型熟练书写1～36号元素的电子排布式。2.通过原子轨道和电子云模型的学习，全面了解核外电子运动状态的描述方法。
一、构造原理与电子排布式
1．构造原理
(1)含义
以光谱学事实为基础，从氢开始，随核电荷数递增，新增电子填入能级的顺序称为构造原理。
(2)示意图

2．电子排布式
将能级上所容纳的电子数标在该能级符号右上角，并按照能层从左到右的顺序排列的式子。
如氮原子的电子排布式为

[应用体验]
(1)根据构造原理，试比较下列能级的能量高低(填“＞”或“＜”)。
①4s________3d；②6s________4f________5d。
答案　①＜　②＜　＜
(2)根据构造原理，写出下列基态原子的核外电子排布式
①2He：________________________________________________________________________；
②8O：________________________________________________________________________；
③10Ne：________________________________________________________________________；
④14Si：________________________________________________________________________；
⑤18Ar：________________________________________________________________________；
⑥19K：________________________________________________________________________；
⑦21Sc：________________________________________________________________________；
⑧26Fe：________________________________________________________________________。
答案　①1s2　②1s22s22p4　③1s22s22p6　④1s22s22p63s23p2　⑤1s22s22p63s23p6　
⑥1s22s22p63s23p64s1　⑦1s22s22p63s23p63d14s2　⑧1s22s22p63s23p63d64s2

从构造原理图可以看出，从第三能层开始，不同能层的能级出现“能级交错”现象。
即：随核电荷数的递增，电子并不总是填满一个能层后再开始填入下一个能层的。电子是按3p→4s→3d的顺序而不是按3p→3d→4s的顺序填充的，这种现象称为能级交错。一般规律为ns＜(n－2)f＜(n－1)d＜np，在书写基态原子的电子排布式时，仍按能层顺序写。
3．简化电子排布式
电子排布式可以简化，如Na的电子排布式可简化为[Ne]3s1，其中[Ne]表示______________
________________________________________________________________________。
试写出上题1中②④⑥⑦⑧的简化电子排布式
②____________；④____________；⑥____________；⑦____________；⑧____________。
答案　Na的内层电子排布与稀有气体元素Ne的核外电子排布相同　[He]2s22p4　[Ne]3s23p2　[Ar]4s1　[Ar]3d14s2　[Ar]3d64s2
[应用体验]
根据构造原理试写出下列基态原子的电子排布式和简化电子排布式
①24Cr：________________________，__________________________________。
②29Cu：________________________，__________________________________。
③33As：________________________，__________________________________。
④35Br：________________________，__________________________________。
答案　①1s22s22p63s23p63d54s1　[Ar]3d54s1
②1s22s22p63s23p63d104s1　[Ar]3d104s1
③1s22s22p63s23p63d104s24p3　[Ar]3d104s24p3
④1s22s22p63s23p63d104s24p5　[Ar]3d104s24p5
4．价层电子排布式
为突出化合价与电子排布的关系，将在化学反应中可能发生电子变动的能级称为价电子层(简称价层)。如：Ni的简化电子排布式为________，价层电子排布为______，试写出下列原子的价层电子排布式
①13Al：________；②32Ge：________；③34Se：________。
答案　[Ar]3d84s2　3d84s2　①3s23p1　②4s24p2　③4s24p4
5．稀有气体的基态原子的最外层电子排布均达到稳定结构，除氦外最外层电子的排布通式为______________。
答案　ns2np6
二、电子云与原子轨道
1．概率密度
1913年，玻尔提出氢原子模型，电子在线性轨道上绕核运行。
量子力学指出，一定空间运动状态的电子在核外空间各处都可能出现，但出现的概率不同，可用概率密度(ρ)表示，即ρ＝(P表示电子在某处出现的概率；V表示该处的体积)。
2．电子云
(1)定义：处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述。
(2)含义：用单位体积内小黑点的疏密程度表示电子在原子核外出现概率大小，小黑点越密，表示概率密度越大。
(3)形状

3．原子轨道
(1)概念：量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道。
(2)形状
①s电子的原子轨道呈球形，能层序数越大，原子轨道的半径越大。

②p电子的原子轨道呈哑铃形，能层序数越大，原子轨道的半径越大。


(3)各能级所含有原子轨道数目
能级符号
ns
np
nd
nf
轨道数目
1
3
5
7


原子轨道与能层序数的关系
(1)不同能层的同种能级的原子轨道形状相同，只是半径不同。能层序数n越大，原子轨道的半径越大。如：

(2)s能级只有1个原子轨道。p能级有3个原子轨道，它们互相垂直，分别以px、py、pz表示。在同一能层中px、py、pz的能量相同。
(3)原子轨道数与能层序数(n)的关系：原子轨道数目＝n2。

(1)电子的运动与行星相似，围绕原子核在固定轨道上高速旋转(　　)
(2)1s电子云示意图，一个小黑点表示一个自由运动的电子(　　)
(3)1s电子云中点的疏密表示电子在某一位置出现机会的多少(　　)
(4)能层序数越大，s电子云的半径越大(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)√

1．(1)可正确表示原子轨道的是________(填字母)。
A．2s B．2d C．3p D．3f
(2)如图是s能级、p能级的原子轨道图，试回答问题：

①s能级的原子轨道呈________形，每个s能级有______个原子轨道；p能级的原子轨道分别相对于x、y、z轴________，每个p能级有________个原子轨道。
②s能级原子轨道、p能级原子轨道的半径与________有关，________越大，原子轨道半径越大。
答案　(1)AC　(2)①球　1　对称　3　②能层序数　能层序数
解析　(1)L能层只有2s、2p能级，M能层只有3s、3p、3d能级，故选A、C。 (2)s轨道在三维空间分布的图形为球形，p轨道空间分布的图形分别相对于x、y、z轴对称，原子轨道的半径与能层数有关，并随能层数的增大而增大。
2．元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋1。试回答下列各题：
(1)电子排布式中的n＝________；原子中能量最高的是________电子，其电子云在空间有__________________________方向，原子轨道呈现________形。
(2)元素X的名称是________。
答案　(1)2　2p(写出np也可以)　三种互相垂直的伸展　哑铃　(2)氮
解析　元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋1，所以根据核外电子排布规律可知n＝2，因此是N元素。

1．(2019·邢台市月考)图1和图2分别是1s电子的概率密度分布图和原子轨道图。下列有关说法正确的是(　　)

A．图1中的每个小黑点表示1个电子
B．图2表示1s电子只能在球体内出现
C．图2表明1s轨道呈球形，有无数对称轴
D．图1中的小黑点表示电子在核外所处的位置
答案　C
解析　电子云就是用小黑点的疏密来表示空间各电子出现概率大小的一种图形，小黑点表示空间各电子出现的几率，A、D错误；在界面内出现该电子的几率大于90%，界面外出现该电子的几率不足10%, B错误。
2．下列说法正确的是(　　)
A．不同的原子轨道形状一定不相同
B．p轨道呈哑铃形，因此p轨道上的电子运动轨迹呈哑铃形
C．2p能级有3个p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运动状态，B、D错误；任何能层的p能级都有3个p轨道，C正确。
3．下列说法中正确的是(　　)
A．1s电子云呈球形，表示电子绕原子核做圆周运动
B．ns能级的原子轨道图可表示为
C．3d3表示3d能级有3个轨道
D．电子云图中的小黑点密度大，说明该原子核外空间电子数目多
答案　B
解析　电子云表示电子在核外空间某处出现的机会，不代表电子的运动轨迹，故A错误；ns能级的电子云呈球形，所以可以用该图表示该能级的原子轨道，故B正确；3d3表示3d能级有3个电子，故C错误；电子云图中的小黑点的疏密表示电子出现机会的多少，密则机会大，疏则机会小，故D错误。
4．下列说法中正确的是(　　)
A．1s22s12p1表示的是激发态原子的核外电子排布
B．3p2表示3p能级有两个原子轨道
C．同一原子中，1s、2s、3s电子的能量逐渐减小
D．同一原子中，2p、3p、4p能级中的轨道数依次增多
答案　A
解析　A项，1个2s电子被激发到2p能级上，表示的是激发态原子，正确；B项，3p2表示3p能级上填充了2个电子，错误；C项，同一原子中能层序数越大，能量也就越高，离核越远，故1s、2s、3s电子的能量逐渐升高，错误；D项，在同一能级中，其轨道数是一定的，而不论它在哪一能层中，即同一原子中2p、3p、4p能级中的轨道数都是相同的，错误。
5．写出下列原子的电子排布式：
(1)11Na：________________；(2)16S：____________________________________________；
(3)34Se：________________；(4)20Ca：___________________________________________；
(5)26Fe：________________；(6)30Zn：____________________________________________。
答案　(1)1s22s22p63s1　(2)1s22s22p63s23p4　(3)1s22s22p63s23p63d104s24p4　
(4)1s22s22p63s23p64s2　(5)1s22s22p63s23p63d64s2　(6)1s22s22p63s23p63d104s2
6．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外半径最大的元素，C的最外层有三个成单电子，E的外围电子排布式为3d64s2。回答下列问题：
(1)A为________(写出元素符号，下同)；
(2)B为________，简化电子排布式是________；
(3)C为________，核外电子排布式是________；
(4)D为________，价层电子排布式是________；
(5)E原子结构示意图是________。
答案　(1)Si
(2)Na　[Ne]3s1
(3)P　1s22s22p63s23p3
(4)N　2s22p3
(5)
解析　A、B、C、D是四种短周期元素，由A的原子结构示意图可知，x＝2，A的原子序数为14，故A为Si元素；A、B、C同周期，B是同周期除稀有气体外半径最大的元素，故B为Na元素，C的最外层有三个成单电子，C原子的3p能级有3个电子，故C为P元素；C、D同主族，故D为N元素；E是过渡元素，E的外围电子排布式为3d64s2，则E为Fe元素，据此答题。


题组一　构造原理的应用
1．构造原理揭示的电子排布能级顺序，实质是各能级能量高低。若以E(nl)表示某能级的能量，以下各式中正确的是(　　)
A．E(5s)>E(4f)>E(4s)>E(3d)
B．E(3d)>E(4s)>E(3p)>E(3s)
C．E(4s)E(3d)
答案　B
解析　根据构造原理，各能级能量由高到低的顺序为1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s……，A项和D项正确顺序为E(4f)>E(5s)>E(3d)>E(4s)；对于不同能层的相同能级，能层序数越大，能量越高，所以C项错误。
2．以下电子排布式是基态原子的电子排布的是(　　)
①1s12s1　②1s22s12p1　③1s22s22p63s2　④1s22s22p63s23p1
A．①② B．①③
C．②③ D．③④
答案　D
解析　①基态原子的电子排布式应为1s2，发生电子跃迁为1s12s1，故①错误；②基态原子的电子排布式应为1s22s2，发生电子跃迁为1s22s12p1，故②错误；③、④符合基态原子电子排布规律，故③、④正确。
3．表示一个原子在M能层上有10个电子，可以写成(　　)
A．3p6 B．3d10
C．3s23p63d24s2 D．3s23p64s2
答案　C
解析　M层为第3电子层，每一电子层中的电子按照从低到高的顺序进行排列。所以应该先排3s，然后3p，然后是4s，最后3d2，C项正确。
4．下列各项中，前面的能级先填入电子的为(　　)
①3d和4s　②4p和5s　③5s和4d　④5p和4d
A．①② B．②③ C．②④ D．③④
答案　B
解析　原子核外电子优先占有能量低的轨道，轨道能量的高低由能层和能级决定。①中的3d>4s，②中的4p