2020-2021学年第2节 原子结构与元素周期表复习练习题

基态原子的核外电子排布

(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.各电子层排布电子的总数遵循以下规则:①每层最多容纳2n2个电子;②原子最外层电子数≤8;③原子次外层电子数≤18。决定这3条规律的电子排布规则是              (　　)

A.能量最低原理　   B.泡利不相容原理

C.洪特规则     D.能量最低原理和泡利不相容原理

【解析】选D。每层最多容纳的电子数,由每层n个轨道和每个轨道上最多容纳2个电子决定,而排列先后顺序由能量最低原理决定,所以D项正确。

2.下列排布不符合泡利不相容原理的是 (　　)

A.2p轨道:　 　　  B.2p轨道:

C.3d轨道:   D.3d轨道:

【解析】选B。由于泡利不相容原理指的是一个原子轨道中最多只能容纳2个电子,并且这2个电子的自旋状态必须相反,所以只有选项B不满足此原理。

3.(2020·滨州高二检测)氦为稀有气体的一种,是最不活泼的元素。主要是作为保护气体、气冷式核反应堆的工作流体和超低温冷冻剂。2017年2月6日,中国南开大学的王慧田、周向锋团队及其合作者在高压条件下合成氦钠化合物-Na2He ,结束了氦元素无化合物的历史,这标志着我国在稀有气体化学领域走向了最前端。以下表示氦原子结构的化学用语中,对电子运动状态描述最详细的是              (　　)

A.    B.    C.1s2    D.

【解析】选D。A项只能表示最外层电子数;B项只表示核外的电子分层排布情况;C项具体到各能层的电子数;而D项包含了电子层数、能级数以及轨道内电子的自旋状态,故该项正确。

4.(双选)下列各原子或离子的电子排布式错误的是 (　　)

A.C:1s22s12p3     B.O2-:1s22s22p6

C.Si:1s22s22p63s33p1   D.Al3+:1s22s22p6

【解析】选A、C。A项碳原子的电子排布式违反了能量最低原理,应为1s22s22p2;C项硅原子的电子排布式违反了泡利不相容原理,应为1s22s22p63s23p2。

5.(2021·临沂高二检测)如表中每个选项都有甲、乙两种表述,这两种表述指向的不是同种元素原子的是              (　　)

【解析】选C。3p能级有1个空原子轨道的基态原子,该原子3p能级有2个电子,核外电子排布式为1s22s22p63s23p2;与核外电子排布为1s22s22p63s23p2的原子,核外电子排布相同,属于同种元素的原子,故A不符合题意;2p 能级无空原子轨道且有1个未成对电子的基态原子,核外电子排布式为1s22s22p5,与最外层电子排布为2s22p5的原子核外电子排布相同,属于同种元素的原子,故B不符合题意;M层全充满而N层为4s2的原子的核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s2,与核外电子排布为1s22s22p63s23p64s2的原子不属于同种元素的原子,故C符合题意;最外层电子数是核外电子总数的的原子,电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s24p5,与最外层电子排布为4s24p5的原子核外电子排布相同,属于同种元素的原子,故D不符合题意。

6.(2021·三明高二检测)某元素基态原子M层上有一个未成对的单电子,则该基态原子价电子排布不可能是              (　　)

A.3d14s2   B.3d94s2   C.3s23p1   D.3s23p5

【解析】选B。价电子排布为3d14s2、3s23p1、3s23p5,元素M层都有一个未成对的单电子,3d94s2不遵循能量最低原理,排布式不正确,正确的排布式为3d104s1,M层没有未成对电子,故选B。

7.(双选)若某元素原子处于能量最低状态时,电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2,则下列说法正确的是              (　　)

A.该元素原子处于能量最低状态时,原子中共有3个未成对电子

B.该元素原子核外共有5个电子层

C.该元素原子的M层共有8个电子

D.该元素原子最外层有2个电子

【解析】选B、D。该元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2,该元素原子处于能量最低状态时,原子中只有4d1中的一个未成对电子,A错误;由核外电子排布式可知该元素原子有5个电子层,M层共有18个电子,最外层有2个电子,C错误,B、D正确。

8.(2020·唐山高二检测)下列有关核外电子排布的式子不正确的是 (　　)

A.32Ge的电子排布式:1s22s22p63s23p63d104s24p2

B.K的电子排布式:1s22s22p63s23p64s1

C.N原子的轨道表示式为

D.S原子的轨道表示式为

【解析】选D。D项S原子的轨道表示式违反了洪特规则,正确的应是。

9.短周期Y元素的p轨道上有3个未成对电子,则该元素的最高价氧化物的水化物的化学式可能是              (　　)

A.H3YO4　  B.H4YO4  　C.HYO2　  D.H2YO4

【解析】选A。短周期Y元素的p轨道上有3个未成对电子,则Y的价电子排布式为ns2np3,即Y为第ⅤA族元素N或P,最高正化合价为+5。

【方法规律】基态原子中未成对电子数的快速判断方法

(1)在元素周期表中,一般有如下的规律:ⅠA、ⅢA、ⅦA族元素都存在着1个未成对电子,ⅣA、ⅥA族

元素的未成对电子数是2,ⅤA族元素的未成对电子数是3,而ⅡA族和0族元素,均没有未成对电子。

(2)副族和第Ⅷ族元素可以通过书写电子排布式的方法来进行判断。需要特别注意的是铬和铜两种元素,铬的基态原子中存在6个未成对电子,而不是4个,铜的基态原子中存在1个未成对的s电子而不是d电子。

10.(2020·临沂高二检测)已知元素X的原子最外层电子排布式为nsn-1npn+2,则X元素的原子序数为              (　　)

A.9    B.10    C.17    D.18

【解析】选C。根据泡利不相容原理n-1=2,则n=3,即最外层电子排布式为3s23p5,为Cl元素。

【补偿训练】

　　R元素的原子,其最外层的p能级电子数等于所有的电子层s能级电子总数,则R是 (　　)

A.Li　　  　B.Be　　  　C.S　  　　D.Ar

【解析】选D。若只有1个电子层,则不存在p能级,若有2个电子层,则有两个s能级,则电子排布式为1s22s22p4,为氧元素,若有3个电子层,则有3个s能级,则电子排布式为1s22s22p63s23p6,故选D。

二、非选择题(本题包括2小题,共20分)

11.(10分)某元素的3p轨道上有两个未成对电子,其单质是制造黑火药的主要原料,汉初时大约主要从西域火山区得到该元素的单质。据记载,当时悦般国(今新疆库车市一带)有火山,“山旁石皆焦熔,流地数十里乃凝坚,即石硫黄也”。

(1)该元素的核外电子排布式如何书写?

(2)该元素的第三电子层上有几个电子?第二电子层有没有未成对电子?

(3)元素X与该元素位于同一主族,X原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍,则元素X的轨道表示式如何书写?

提示:(1)该元素为硫元素,其核外电子排布式为1s22s22p63s23p4。

(2)该元素的第二层为全充满状态,无未成对电子,第三层上有6个电子。

(3)X原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍,且与硫元素位于同一主族,则X为O元素,其轨道表示式为。

12.(10分)回答下列问题:

(1)下列叙述中,正确的是________(填字母,下同)。 

a.在一个基态多电子的原子中,可以有两个运动状态完全相同的电子

b.在一个基态多电子的原子中,不可能有两个能量完全相同的电子

c.在一个基态多电子的原子中,M层上的电子能量肯定比L层上的电子能量高

d.如果某一基态3p能级上仅有2个电子,它们自旋状态必须相反

(2)第2、3、4周期元素原子中p轨道半充满的元素是______________________,前4周期元素中,基态原子未成对电子数与氮相同的元素有____________种。 

(3)镓与硼同主族,写出镓元素原子的电子排布式: ____________________。 

(4)写出Ti基态原子的电子排布式___________,基态Co2+的电子排布式____________。 

(5)已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42。X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子,Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。X跟Y可形成化合物X2Y3,Z元素可以形成负一价离子。X元素的符号是________;Y元素基态原子的轨道表示式为____________,Z元素的名称是______________。 

【解析】(1)同一轨道上的2个电子,能量相同自旋状态不同,即运动状态不一样,所以a、b错误;M层电子能量一定大于L层,c正确;3p能级上有3条轨道,按洪特规则,应占据其中2个,并且自旋状态相同,d不正确。

(2)第2、3、4周期原子中p轨道半充满的元素的电子排布式是1s22s22p3、1s22s22p63s23p3、1s22s22p63s23p63d104s24p3,即N、P、As元素。基态原子N的电子排布式为1s22s22p3,基态N原子有3个未成对电子,第3周期未成对电子数为3的为P元素,第4周期未成对电子数为3的基态原子的电子排布式有1s22s22p63s23p63d34s2、1s22s22p63s23p63d74s2、1s22s22p63s23p63d104s24p3三种。

(3)镓是第4周期第ⅢA族元素,其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1。

(4)Ti原子序数为22,其基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2,Co2+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d7。

(5)因为X原子4p轨道上有3个未成对电子,可知电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3,为As元素。根据Y元素的最外层2p轨道上有2个未成对电子,Y和Z元素的原子序数之和为42-33=9,Y可能是1s22s22p2或1s22s22p4,再根据Z可形成负一价离子,推出Y元素基态原子的电子排布式为后者,其轨道表示式为,为氧元素,Z为氢元素。

答案:(1)c　(2)N、P、As　3

(3)1s22s22p63s23p63d104s24p1

(4)1s22s22p63s23p63d24s2　1s22s22p63s23p63d7

(5)As　　氢

(20分钟　30分)

一、选择题(本题包括2小题,每小题5分,共10分)

13.(2021·沈阳高二检测)下列有关原子核外电子排布的说法,正确的是 (　　)

A.电子排布为[Ar]3d44s2的中性原子是基态原子

B.1s22s1222违背了洪特规则,是激发态原子的电子排布

C.不符合泡利不相容原理,是不存在的排布

D.原子结构示意图为的原子,核外电子云有3种不同形状

【解析】选C。原子核外电子数为24,其中3d能级达到半满更稳定,电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,不存在[Ar]3d44s2的排布,故A错误;电子优先排布在能量低的能级,应为1s22s22p1,1s22s12p2排布违背能量最低原理,故B错误;在2s轨道上有2个自旋状态相同的电子,违背了泡利不相容原理,故C正确;氟原子核外含有s轨道和p轨道两种轨道,则氟原子的核外电子的电子云形状有2种,故D错误。

14.X、Y、Z为短周期元素,X原子最外层电子排布式为ns1,Y原子最外层电子排布式为(n+1)sn(n+1)p2n,Z原子的价层电子排布式可以表示为csccp2c。X、Y、Z三种元素形成的化合物的化学式不正确的是              (　　)

A.X2YZ3　　B.X2YZ4　　C.X2Y2Z3　　D.XYZ3

【解析】选D。根据原子核外电子的排布规律,原子最外层电子排布式为ns1的元素有H、Li、Na;内层的s轨道最多只能容纳2个电子,因此价电子排布可以表示为csccp2c的元素只能是氧,原子最外层电子排布为(n+1)sn(n+1)p2n的元素为S。X2SO3、X2SO4、X2S2O3均正确。

二、非选择题(本题包括1小题,共20分)

15.(2020·威海高二检测)有A、B、C、D、E、F六种短周期主族元素,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元素原子核外p电子数比s电子数少1;C元素原子的最外层电子排布可表示为asaap2a;D为金属元素且M层上有一个未成对的p电子;E元素的原子核外最外层p轨道半充满;F元素原子的价电子排布式为3s23p5。

(1)写出A、C、F元素的元素符号:

A________、C________、F________。 

(2)写出基态D原子的电子排布式____________。写出基态E原子的轨道表示式____________________________________。 

(3)D元素原子核外共有________种不同运动状态的电子,________种不同能级的电子。 

(4)B元素单质和氢化物的电子式:单质________________________,氢化物____________________________。 

【解析】A原子只有一个原子轨道,可能是H或He,又因A是宇宙中最丰富的元素,则A为氢;B元素原子的核外电子排布为1s22s22p3,为氮;C的最外层电子排布为2s22p4,为氧;D元素原子的核外电子排布为1s22s22p63s23p1,为铝;E元素原子的核外电子排布为1s22s22p63s23p3,为磷,F为氯。s轨道只有1种伸展方向、p轨道有3种伸展方向,Al核外电子排布为1s22s22p63s23p1,核外13个电子的运动状态各不相同,故核外有13种不同运动状态的电子,有1s、2s、2p、3s、3p共5种能级。

答案:(1)H　O　Cl　(2)1s22s22p63s23p1　

(3)13　5　(4)