人教版 (2019)选择性必修2第一节 原子结构优秀课时作业

       第一章  原子结构与性质

第一节  原子结构

课时1  能层和能级 基态和激发态 原子光谱

（建议时间：25分钟）

知识点一  能层和能级

1．下列能层中，包含f能级的是（　　）

A．K能层 B．L能层

C．M能层 D．N能层

【答案】D

【详解】

A. K能层是第一能层，只包含s能级，A不符合题意；

B. L能层是第二能层，包含s能级、p能级，B不符合题意；

C. M能层是第三能层，包含s能级、p能级、d能级，C不符合题意；

D. N能层是第四能层，包含s能级、p能级、d能级、f能级，D符合题意；

故合理选项是D。

2. 下列各项中，前面的能级先填入电子的是(　　)

①3d和4s　②4p和5s　③5s和4d　④5p和4d

A．①②       B．②③           C．②④          D．③④

【答案】C

【详解】

2p4→4f1的能级相差最大，电子发生跃迁的能级相差越大，吸收的能量越多，C项正确。

3．下列关于能层与能级的说法中不正确的是

A．原子核外每一个能层最多可容纳的电子数为2n2

B．任一能层的能级总是从s能级开始，而且能级数等于该能层序数

C．不同能层中s电子的原子轨道半径相同

D．相同能层中p电子的原子轨道能量相同

【答案】C

【详解】

A．从第一能层开始，每一能层最多可容纳的电子数为2、8、18、32…，因此原子核外每一个能层最多可容纳的电子数为2n2，故A正确；

B．同一能层中不同能级上电子能量关系为ns<np<nd<nf，电子填充时优先填充能量较低的能级，因此任一能层的能级总是从s能级开始，能层中能级数等于能层序数，故B正确；

C．不同能层中能级的半径不同，即能级半径：1s<2s<3s<4s…，故C错误；

D．相同能层中同一能级的原子轨道能量相同，即相同能层中p电子的原子轨道能量相同，故D正确；

综上所述，说法不正确的是C项，故答案为C。

4. 若以E表示某能级的能量,下列能量大小顺序中正确的是 (　　)

A.E(3p)>E(2p)>E(1p)

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

C.E(4f)>E(4s)>E(4d)

D.E(5s)>E(4s)>E(5f)

【答案】A

【详解】

B项,应为E(3d)>E(3p)>E(3s);C项,应为E(4f)>E(4d)>E(4s);D项,应为E(5f)>E(5s)>E(4s)。

5．下列有关认识正确的是(  )

A．各能级的原子轨道数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7

B．各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束

C．各能层含有的能级数为n-1

D．各能层含有的电子数为2n2

【答案】A

【详解】

A．各能级的原子轨道数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7，A正确；

B．各能层的能级都是从s能级开始，每个能层上能级个数与能层数相等，所以有的能层不含f能级，如第一能层只有1s能级，B错误；

C．各能层含有的能级数与其能层数相等为n，C错误；

D．各能层最多含有的电子数为2n2，但最外层不能超过8个电子，次外层不能超过18个电子，倒数第三层不能超过32个电子，D错误。

6．下列关于能层与能级的说法中正确的是

A．能层就是电子层，每个能层最多可容纳的电子数为n2

B．同是p能级，在不同的能层中所能容纳的最多电子数是相同的

C．任一能层的能级总是从s能级开始至f能级结束

D．能级能量4s > 3d

【答案】B

【详解】

A．能层就是电子层，每个能层最多可容纳的电子数是2n2个，故A错误；

B．p能级最多容纳6个电子，即p能级在不同的能层中所能容纳的最多电子数是相同的，故B正确；

C．第一能层只有s能级，所以任一能层的能级总是从s能级开始，但不是到f能级结束，有的能层没有f能级，故C错误；

D．根据构造原理可知，能量由低到高的顺序为：1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p…，则能级能量：3d＞4s，故D错误；

答案选B。

7．下列关于能层与能级的说法中正确的是

A．原子核外每一个能层最多可容纳的电子数为n2

B．任一能层的能级总是从s能级开始，而且能级数等于该能层数

C．不同能层中s电子的原子轨道半径相同

D．不同能层中p电子的原子轨道能量相同

【答案】B

【详解】

A.原子核外每一个能层最多可容纳的电子数为2n2，故A错误；
B.能层含有的能级数等于能层序数，即第n能层含有n个能级，每一能层总是从s能级开始，同一能层中能级ns、np、nd、nf的能量依次增大，在不违反泡利原理、和洪特规则的条件下，电子优先占据能量较低的原子轨道，使整个原子体系能量处于最低，这样的状态是原子的基态，所以任一能层的能级总是从s能级开始，而且能级数等于该能层序数，故B正确；
C.能层序数越大，s原子轨道的能量越高，轨道的半径越大，故C错误；
D.离原子核越远的电子，其能量越大，所以p原子轨道电子的平均能量随能层的增大而增加，故D错误。
故选B。

8．4p能级只填充一半电子的原子，其原子序数是（    ）

A．15 B．33 C．35 D．51

【答案】B

【详解】

4p能级只填充一半电子的原子即电子排布式为[Ar]3d104s24p3，其原子序数是33，故B符合题意。

综上所述，答案为B。

9．比较下列能级的能量大小关系(填“>”“=”或“<”)：

(1)2s______4s；

(2)3p______3d；

(3)4s______3d；

(4)5d______4d；

(5)3s______2p；

(6)4d______5f。

【答案】<    <    <    >    >    <   

【详解】

由构造原理可知：①对于相同类型的能级，能层序数越大，能级的能量越高；②同一能层，能级的能量按s、p、d、f……的序依次升高，即：③从第三能层开始出现能级交错现象，即能层序数大的，其能级的能量不一定高，如3d能级的能量介于4s和4p能级之间。

(1)2s<4s；(2)3p<3d；(3)4s<3d；(4)5d>4d；(5)3s>2p；(6)4d<5f。

10．有两种短周期元素X、Y，X元素原子的最外层电子数为a，次外层电子数为b；Y元素原子的M层(有电子)电子数为，L层电子数为。

(1)X元素的原子含有___________个能层。

(2)推断元素名称和符号：X___________、___________，Y___________、___________。

(3)X、Y两元素形成的化合物可能具有的性质是___________(填序号)。

A．能与水反应    B．能与硫酸反应    C．能与氢氧化钠溶液反应

【答案】2    氧    O    硅        C   

【分析】

X元素原子的最外层电子数为a，次外层电子数为b；Y元素原子的M层电子数为，L层电子数为，则L层电子数为8，所以，由此推出X元素原子有2个电子层，故，所以，则X为O元素；Y元素原子的M层电子数为，故Y为元素，据此分析解答。

【详解】

根据上述分析可知，X为O元素，Y为Si元素，则

(1)X元素的原子位于第二周期VIA族，含有2个能层，故答案为：2；

(2)推断元素名称和符号：X为氧元素，即O；Y为硅元素，即Si，故答案为：氧；O；硅；Si；

(3)X、Y两元素形成的化合物为二氧化硅，属于酸性氧化物，不溶于水也不和水反应，不能和硫酸反应，但可以和氢氧化钠反应生成硅酸钠和水，故C项符合题意。

故选C。

知识点二  基态和激发态

11.下列关于同一种原子中的基态和激发态说法中，正确的是（   ）

A.基态时的能量比激发态时高         

B.激发态时比较稳定

C.由基态转化为激发态过程中吸收能量 

D.电子仅在激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱

【答案】C

【详解】

同一原子处于激发态时能量较高，较不稳定，A、B不正确；电子从能量较低的基态跃迁到能量较高的激发态时，也会产生原子光谱，D不正确。

12．下列电子排布式中，表示的是激发态原子的是

A．1s22s22p6 B．1s22s22p63s23p63d104s2

C．1s22s22p33s1 D．1s22s22p63s23p63d54s1

【答案】C

【详解】

A．1s22s22p6是Ne原子处于基态的核外电子排布方式，选项A不符合；

B．1s22s22p63s23p63d104s2的核外电子排布符合基态原子核外电子填充的能级顺序和能量最低原理、泡利不相容原理及洪特规则，原子处于基态，选项B不符合；

C．1s22s22p33s1为激发态，根据能量最低原理，其基态应为1s22s22p4，选项C符合；

D．1s22s22p63s23p63d54s1中4s轨道虽未充满，但由于3d和4s轨道都处于半充满状态，能量也处于较低状态，是Cr原子处于基态的核外电子排布式，选项D不符合；

答案选C。

13．许多金属盐都可以发生焰色反应，其原因是激发态的电从能量高的轨道跃迁到能量低的轨道时，能量以一定的波长(可见光区域)光的形式释放。下列现象和应用与电子跃迁无关的是

A．激光 B．石墨导电 C．霓虹灯 D．原子光谱

【答案】B

【详解】

激光、原子光谱、霓虹灯是原子的发射光谱，与原子核外电子发生跃迁有关，石墨导电是层间电子的自由移动，与电子的跃迁无关，故选B。

14．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

【答案】A

【详解】

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，A项正确。

知识点三  原子光谱

15.元素“氦、铷、铯”等是用下列哪种科学方法发现的(    )

A.红外光谱  B.质谱    C.原子光谱  D.核磁共振谱

【答案】C

16．下列有关光谱的说法中不正确的是

A．原子中的电子在跃迁时会发生能量的变化，能量的表现形式之一是光(辐射)，这也是原子光谱产生的原因

B．霓虹灯光、激光、焰火、物理成像都与电子跃迁释放能量有关

C．通过原子光谱可以发现新的元素，也可以鉴定某些元素

D．同一原子的发射光谱和吸收光谱的特征谱线位置相同

【答案】B

【详解】

A．原子中的电子在跃迁时会发生能量的变化，能量的表现形式之一是光（辐射），不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发生光谱，故A正确；
B．焰色反应、激光、霓虹灯光时原子中的电子吸收了能量，从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道，但处于能量较高轨道上的电子是不稳定的，很快跃迁回能量较低的轨道，这时就将多余的能量以光的形式放出，因而能使火焰呈现颜色，与电子跃迁有关，物理成像与电子跃迁释放能量无关，故B错误；
C．不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，在历史上，许多元素是通过原子光谱发现的，如铯和铷，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析，故C正确；
D．同一原子的发射光谱和吸收光谱的特征谱线位置相同，故D正确；
故选：B。

17．下列有关光谱的说法错误的是

A．当原子中的电子在发生跃迁时，释放出不同的光，可用光谱仪摄取得到的是发射光谱

B．灯光、激光、焰火都与原子核外电子发生跃迁吸收能量有关

C．通过原子光谱可以发现新的元素，也可以鉴定某些元素

D．红外光谱仪可用于鉴定分子结构

【答案】B

【详解】

A．当原子中的电子从较高能级跃迁回较低能级时，会释放出能量，这些能量以不同的光的形式体现，可用光谱仪摄取，得到的是发射光谱，故A正确；

B．灯光、激光、焰火都是原子核外电子从较高能级跃迁回较低能级时发射出不同能量的光，为释放能量，而不是吸收能量，故B错误；

C．原子有特有的发射光谱和吸收光谱，所以可以通过原子光谱可以发现新的元素，也可以鉴定某些元素，故C正确；

D．红外光谱仪可获取分子中所含有的化学键或官能团的信息，所以红外光谱仪可用于鉴定分子结构，故D正确；

答案选B。

18．下列关于原子结构的说法不正确的是

A．原子光谱上的特征谱线可用于元素鉴定      

B．同一原子中，2p、3p、4p电子的能量依次增强

C．电子排布式为1s22s22p5  的基态原子对应元素位于周期表第五周期

D．日常生活中的焰火、LED灯都与原子核外电子跃迁释放能量有关

【答案】C

【详解】

A．不同元素原子的吸收光谱或发射光谱不同，所以可以利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，故A正确；

B．同一原子中，2p、3p、4p电子的能量依次增强，

C．电子排布式为1s22s22p5  的基态原子对应元素位于周期表第二周期，

D．电子在激发态跃迁到基态时会产生原子发射光谱。日常生活中的许多可见光，如焰火、LED灯等，都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关，D说法正确。

故选C。

19．有关光谱的说法中不正确的是

A．原子中的电子在跃迁时能量的表现形式之一是光，这也是原子光谱产生的原因

B．电子由低能级跃迁至较高能级时，可通过光谱仪直接摄取原子的发射光谱

C．燃放的焰火在夜空中呈现五彩缤纷的礼花与原子核外电子的跃迁无关

D．通过光谱分析可以鉴定某些元素

【答案】BC

【详解】

A．不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发生光谱，A正确；

B．电子由低能级跃迁至较高能级时，要吸收能量，摄取到的是吸收光谱，B错误；

C．燃放的焰火在夜空中呈现五彩缤纷的礼花与原子核外电子的跃迁有关，C错误；

D．不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光。在历史上，许多元素是通过原子光谱发现的，如铯和铷。在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析，D正确；

故选BC。