高中化学人教版 (2019)选择性必修2第一节 原子结构精练

第一节原子结构

课时1　能层与能级　基态与激发态　原子光谱　构造原理与电子排布式

【基础巩固】

1.下列说法中正确的是 (　　)

A.第三能层有s、p共2个能级

B.3d能级最多容纳5个电子

C.第三能层最多容纳8个电子

D.无论是哪一能层的s能级，最多容纳的电子数均为2

解析：每一能层包含的能级数等于该能层序数，第三能层有s、p、d共3个能级，故A项错误；s、d能级最多容纳的电子数分别为2、10，故B项错误，D项正确；每一能层最多容纳的电子数为2n2，第三能层最多容纳18个电子，故C项错误。

答案：D　

2.若以E表示某能级的能量，以下各式中正确的是 (　　)

A.E(5s)>E(4d)>E(4s)>E(3d)

B.E(4p)>E(3d)>E(4s)>E(3p)

C.E(4s)<E(3s)<E(2s)<E(1s)

D.E(5s)>E(4s)>E(4d)>E(3d)

解析：根据构造原理，各能级能量的大小顺序为1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p<5s<4d……A项和D项正确顺序为E(4d)>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，C项错误。

答案：B　

3.(2022·广东高州)烟花又称花炮、焰火，汉族劳动人民发明较早，主要用于军事、盛大的典礼或表演中。下列对形成烟花的过程叙述错误的是              (　　)

A.与电子的跃迁有关

B.该过程中吸收能量

C.焰色试验属于物理变化

D.该过程中金属原子可能由激发态转化为基态

解析：金属原子的核外电子先吸收能量，由基态转化为激发态，再将电子由激发态跃迁到基态，将能量以光的形式释放，从而形成烟花，A项正确；将电子由激发态跃迁到基态，能量以光的形式释放，该过程中放出能量，B项错误；焰色试验并没有化学反应发生，只是电子发生基态与激发态的转换，属于物理变化，C项正确；在释放能量的过程中，金属原子由激发态可转化为基态，D项正确。

答案：B　

4.下列各基态原子的电子排布式中正确的是 (　　)

①Be：1s22s12p1　②C：1s22s22p2

③He：1s12s1　④Cl：1s22s22p63s23p5

A.①②　　B.②③　　C.①③　　D.②④

解析：①应为Be：1s22s2；③应为He：1s2。

答案：D　

5.下列有关构造原理的说法中错误的是 (　　)

A.原子核外电子填充3p、3d、4s能级的顺序为3p→4s→3d

B.某基态原子部分核外电子的排布为3s24s2

C.不是所有基态原子的核外电子排布均符合构造原理

D.构造原理中的电子填入能级的顺序，实质是各能级能量由低到高的顺序

解析：根据构造原理可知，3s与4s能级之间还有3p能级，B项错误；绝大多数基态原子的核外电子排布都遵循构造原理，但也有少数例外，如Cu和Cr，C项正确；构造原理中电子填入能级的顺序即各能级能量由低到高的顺序，D项正确。

答案：B　

6.(2022·广东东莞)北京奥运会主体育场“鸟巢”被某知名报纸评为全球“最强悍”工程之一，建造“鸟巢”运用了高强度、高性能的钒氮合金高新钢，23V原子的价层电子排布式正确的是              (　　)

A.3s23p1B.3d34s2C.3d64s2D.4s2

解析：23V原子核外有23个电子，基态原子电子排布式是1s22s22p63s23p63d34s2，其价层电子排布式是3d34s2，故选B项。

答案：B　

7.下列表示式中错误的是 (　　)

①Na+的电子式：]+

②Na+的结构示意图：

③基态Na的电子排布式：1s22s22p63s1

④基态Na的简化电子排布式：[Na]3s1

A.①② B.②③ C.③④ D.①④

解析：金属阳离子的电子式即为其离子符号，故Na+的电子式应为Na+；简化电子排布式的“[　]”中应为该元素上一周期的稀有气体元素，故④为[Ne]3s1。

答案：D　

8.某基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，下列说法中不正确的是 (　　)

A.该元素原子中共有25个电子

B.该元素原子核外有4个能层

C.该元素原子最外层共有2个电子

D.该元素原子M能层共有8个电子

解析：从电子排布式看，该原子最高能级为4s能级，故有4个能层，最外层有2个电子，B、C项正确；各能级的电子数之和为25，A项正确；M层电子排布为3s23p63d5，故该层电子数为13，D项错误。

答案：D

9.(1)某元素的原子序数为33，则：

①此元素原子的电子总数是　　　　；

②此元素原子有　　个能层，　　个能级； 

③其基态原子的电子排布式为　　　　　　　　　　。

(2)根据构造原理写出下列基态原子或离子的核外电子排布式：

①Si： 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　； 

②Ti：　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　； 

③Kr：　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　； 

④Cl-：　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　； 

⑤Cu2+：　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　。 

解析：(1)核电荷数=原子序数=核外电子数，故此原子的核外电子数为33；依据构造原理，能量高低顺序为4s<3d<4p，则此元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3。

答案：(1)①33　②4　8　③1s22s22p63s23p63d104s24p3

(2)①1s22s22p63s23p2　②1s22s22p63s23p63d24s2

③1s22s22p63s23p63d104s24p6　④1s22s22p63s23p6

⑤1s22s22p63s23p63d9

【拓展提高】

10.某元素基态原子的4s能级上有1个电子，它的M能层上的电子数不可能是 (　　)

A.8 B.10C.13D.18

解析：根据该元素基态原子的4s能级上有1个电子，该原子可能是K、Cr、Cu，M能层上的电子数不可能是10。

答案：B

11.主族元素的原子失去最外层电子形成阳离子，主族元素的原子得到电子填充在最外层形成阴离子，下列各基态原子或离子的电子排布式中错误的是              (　　)

①Ca2+：1s22s22p63s23p64s2

②F-：1s22s22p6　

③S：1s22s22p63s1　

④Ar：1s22s22p63s23p6

A.①② B.①③C.②③D.②④

解析：基态Ca2+的电子排布式为1s22s22p63s23p6，基态S原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4。故选B项。

答案：B　

12.夜幕降临，城市中的霓虹灯通电后发出美丽的亮光，对充有氖气的霓虹灯管通电，灯管发出红色光。产生这一现象的主要原因是              (　　)

A.电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放能量

B.电子由基态向激发态跃迁时吸收除红光以外的光线

C.氖原子获得电子后转变成发出红光的物质

D.在电流的作用下，氖原子与构成灯管的物质发生反应

解析：在电流作用下，基态氖原子的电子吸收能量跃迁到较高能级，变为激发态原子，这一过程要吸收能量，不会发出红色光；而电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时，将释放能量，从而产生红光，故A项正确。

答案：A　

13. 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：2s22p4

A.①② B.①③ C.②③D.②④

解析：X2Y3型化合物中X显+3价或者+6价，Y显-2价或者-4价，①中X原子是Al，Y原子是Cl，可以组成AlCl3；②中X原子是N，Y原子是O，可以组成N2O3；③中X原子是Al，Y原子是S，可以组成Al2S3；④中X原子是Mg，Y原子是O，可以组成MgO，故选C项。

答案：C　

14.下表列出了核电荷数为21~25的元素的最高正化合价，回答下列问题。

(1)写出下列元素基态原子的核外电子排布式。

Sc：_________________； 

V：_________________； 

Mn：_________________。 

(2)已知基态铬原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1，并不符合构造原理。人们常常会碰到客观事实与理论不相吻合的问题，当你遇到这样的问题时，你的态度是__________。

 (3)对比上述五种元素原子的核外电子排布式与元素的最高正化合价，你发现的规律是__________；

出现这一现象的原因是__________。

解析：书写电子排布式时，要注意3d与4s能级的交错现象，3d轨道处于半充满、全充满或全空状态时，原子的能量低，较稳定。副族元素原子的最外层电子和内层电子都能参加化学反应，主族元素原子只有最外层电子参加化学反应。

答案：(1)1s22s22p63s23p63d14s2　1s22s22p63s23p63d34s2　1s22s22p63s23p63d54s2

(2)尊重客观事实，注重理论适用范围，掌握特例

(3)五种元素的最高正化合价数值等于各元素基态原子的最高能层 s电子和次高能层d电子数目之和　3d与4s能级交错使得d电子也参与化学反应

【挑战创新】

15.有A、B、C、D、E 5种元素，它们的核电荷数依次增大，且都小于20。其中A为非金属元素，A和E属于同一族，它们基态原子的最外层电子排布为ns1。B和D也属于同一族，它们基态原子最外层的p能级电子数是s能级电子数的两倍，C基态原子最外层上的电子数等于D原子最外层上电子数的一半。请回答下列问题。

(1)A是　　　　　，B是　　　　　，C是　　　　　，D是　　　　　，E是　　　　　。(均填元素符号) 

(2)由这五种元素组成的一种化合物是　　　　　(填化学式)。写出该物质的一种主要用途：　　　　　　　　。 

(3)写出C的基态原子的简化电子排布式：　　　　　　　　　。 

(4)写出D的基态原子的价层电子排布式：　　　　　　　　　　。

解析：B和D也属于同一族，它们基态原子最外层的p能级电子数是s能级电子数的两倍，所以可得B、D的价层电子排布为ns2np4，所以B为氧元素、D为硫元素；而A和E属于同一族，它们基态原子的最外层电子排布为ns1，所以A为氢元素，E为钾元素；C基态原子最外层上电子数等于D原子最外层上电子数的一半，所以C的价层电子排布为ns2np1，即C为铝元素。

答案：(1)H　O　Al　S　K

(2)KAl(SO4)2·12H2O　作净水剂

(3)[Ne]3s23p1　

(4)3s23p4