高考化学三轮冲刺易错题易错点13 原子结构与核外电子排布（2份打包，原卷版+教师版）

易错点13 原子结构与核外电子排布

易错题【01】原子轨道与能级

①第一能层(K)只有s能级，有1个原子轨道；第二能层(L)有s、p两种能级，有4个原子轨道；第三能层(M)有s、p、d三种能级，有9个原子轨道。

②同一能级的不同原子轨道具有相同的能量（如2px、2py、2pz的能量相同）。

③不同能层的同种原子轨道具有的能量随能层序数（n）增大而升高，如能量：1s＜2s＜3s等。

易错题【02】核外电子排布式

①能量最低原理：在构建基态原子时，电子将尽可能地占据能量最低的原子轨道，使整个原子的能量最低。“能量最低的原子轨道”指的是电子填入后使整个原子能量达到最低的轨道。

②洪特规则特例：当能量相同的原子轨道（简并轨道）在全满(p6、d10、f14)、半满(p3、d5、f7)或全空(p0、d0、f0)状态时，体系较稳定，体系的能量最低。例如，24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1。

易错题【03】原子核外电子排布的常见错误

（1）在写基态原子的轨道表示式时，常出现以下错误：

①(违反能量最低原理) 

②(违反泡利原理)

③(违反洪特规则)

④(违反洪特规则)

（2）当出现d轨道时，虽然电子按ns、(n－1)d、np的顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把(n－1)d放在ns前，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2，而失电子时，却先失4s轨道上的电子，如Fe3＋：1s22s22p63s23p63d5。

（3）注意比较原子核外电子排布式、简化电子排布式、价电子排布式的区别与联系。如Cu的电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1；简化电子排布式：[Ar]3d104s1；价电子排布式：3d104s1。

易错题【04】核外空间运动状态

（1）判断核外电子的空间运动状态

①判断依据：核外电子的空间运动状态种类数=原子核外电子占据的原子轨道数。

②方法：先写出基态原子（或离子）的核外电子排布式，结合泡利原理和洪特规则，确定价电子轨道表示式，再确定电子占据轨道数，即核外电子的空间运动状态种类。

（2）判断核外电子的运动状态：原子核外不同电子的运动状态不同，故核外电子的运动状态种类=核外电子总数。

典例分析

例题1、基态Fe原子的价层电子排布式为___________。

（2）基态硫原子价电子排布式为__________。

（3）基态硅原子最外层的电子排布图（轨道表示式）为            。

【解析】（1）基态Fe原子核外有26个电子，核外电子排布式为[Ar]3d64s2，则其价电子层的电子排式为3d64s2。

（2）基态S原子的核外电子排布式为3s23p4，则基态硫原子的价电子排式为3s23p4。

（3）基态Si原子的价电子层的电子排式为3s23p2，根据泡利原理、洪特规则和能量最低原理推知，Si的最外层的电子排布图（轨道表示式）为。

【答案】（1）3d64s2   （2）3s23p4    （3）

例题2、（1）基态F原子核外电子的运动状态有      种。

（2）对于基态Cr原子，下列叙述正确的是_______(填标号)。

A.轨道处于半充满时体系总能量低，核外电子排布应为

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.电负性比钾高，原子对键合电子的吸引力比钾大

（3）原子中运动的电子有两种相反的自旋状态，若一种自旋状态用表示，与之相反的用表示，称为电子的自旋磁量子数。对于基态的磷原子，其价电子自旋磁量子数的代数和为           。

【解析】（1）基态F原子共有9个核外电子，则每个电子都有对应的轨道和自旋状态，所以核外电子的运动状态有9种；

（2）基态原子满足能量最低原理，Cr有24个核外电子，轨道处于半充满时体系总能量低，核外电子排布应为，A正确； Cr核外电子排布为，由于能级交错，3d轨道能量高于4s轨道的能量，即3d电子能量较高，B错误；电负性为原子对键合电子的吸引力，同周期除零族原子序数越大电负性越强，钾与铬位于同周期，铬原子序数大于钾，故铬电负性比钾高，原子对键合电子的吸引力比钾大，C正确。

（3）对于基态的磷原子，其价电子排布式为，其中3s轨道的2个电子自旋状态相反，自旋磁量子数的代数和为0；根据洪特规则可知，其3p轨道的3个电子的自旋状态相同，因此，基态磷原子的价电子的自旋磁量子数的代数和为或。

【答案】（1）9   （2）A   （3）或

例题3、（1）在KH2PO4的四种组成元素各自所能形成的简单离子中，核外电子排布相同的是          (填离子符号)。

（2）Fe基态核外电子排布式为　　　　　　　　　　。

（3）Al在周期表中的位置             ；基态Zn的价层电子排布式                  。

（4）基态Ti原子的核外电子排布式为　　　　　　　。

【解析】（1）四种组成元素形成的简单离子为K+、H+（或H—）、P3—、O2—，其中K+和P3—的核外电子排布相同，均与Ar原子相同。

（2）Fe是26号元素，基态Fe原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2。

（3）Al的核外电子排布为[Ne]3s23p1，故Al在周期表中处于第三周期第IIIA族。基态Zn原子核外电子排布式为[Ar]3d104s2，则其层电子排布式为3d104s2。

（4）Ti原子核外有22个电子，基态Ti原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2。

【答案】（1）K+和P3—                   （2）1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2

（3）第三周期第IIIA族    3d104s2            （4）s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2

1．（2022·江苏·高考真题）工业上电解熔融和冰晶石的混合物可制得铝。下列说法正确的是

A．半径大小： B．电负性大小：

C．电离能大小： D．碱性强弱：

2．（2022·海南·高考真题）钠和钾是两种常见金属，下列说法正确的是

A．钠元素的第一电离能大于钾 B．基态钾原子价层电子轨道表示式为

C．钾能置换出NaCl溶液中的钠 D．钠元素与钾元素的原子序数相差18

3．（2022·辽宁·高考真题）短周期元素X、Y、Z、W、Q原子序数依次增大。基态X、Z、Q原子均有两个单电子，W简单离子在同周期离子中半径最小，Q与Z同主族。下列说法错误的是

A．X能与多种元素形成共价键 B．简单氢化物沸点：

C．第一电离能： D．电负性：

4．（2022·广东深圳·一模）已知X、Y、Z、W、M为原子序数依次递增的短周期元素，其中X、Y、Z元素同周期， Y与W元素同主族，它们可以形成一种重要化合物甲。其结构如图所示。下列说法正确的是

A．原子半径：M＞W＞Z B．第一电离能：Y＞Z＞X

C．氢化物的沸点：Z＞Y＞X D．甲中W的杂化方式为sp２

5．（2022·广东深圳·一模）亚铁氰化铁又名普鲁士蓝，化学式为，是一种配位化合物，可以用来上釉、用作油画染料等。下列有关普鲁士蓝构成微粒的符号表征正确的是

A．基态的价电子排布图为

B．氮原子的结构示意图为

C．的电子式为

D．阴离子的结构式为

6．（2022·广东·模拟预测）中国航天成就举世瞩目，化学功不可没。神舟十三号使用了耐辐照石英玻璃，祝融号火星探测器上使用了钛合金，长征二号F火箭使用N2O4和偏二甲肼[(CH3)2N-NH2]作为推进剂。下列说法正确的是

A．石英玻璃的主要成分是Na2SiO3

B．基态钛原子的价层电子排布式为3d4

C．偏二甲肼燃烧过程中化学能转化为热能

D．偏二甲肼分子中含有极性键与非极性键，属于非极性分子

7．（2022·江苏省木渎高级中学模拟预测）短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大，其中只有Y、Z处于同一周期且相邻，Z是地壳中含量最多的元素，W是短周期中金属性最强的元素。下列说法正确的是

A．原子半径：

B．气态氢化物的稳定性：Y>Z

C．第一电离能：Y＜Z

D．X、Y、Z三种元素可以组成共价化合物和离子化合物

8．（2022·江苏泰州·模拟预测）硼酸和乙醇可以发生酯化反应：B(OH)3+3C2H5OH (C2H5O)3B+3H2O。生成的硼酸三乙酯点燃时产生绿色火焰，可通过该现象鉴定硼酸，下列表示正确的是

A．中子数为8的O原子：

B．乙醇分子的比例模型：

C．基态C原子核外价电子的轨道表达式：

D．硼酸在水中的电离方程式：B(OH)3+H2O=B(OH)+H+

9．（2022·江苏泰州·模拟预测）我国“祝融号”火星车成功着陆火星，其矿脉中含有原子序数依次增大的短周期主族元素W、X、Y、Z。已知W、Z同主族，且Z的原子序数是W的2倍，X的氢化物可用于蚀刻玻璃，Y与Z最外层电子数之和等于8。下列说法正确的是

A．离子半径：Z＞Y＞W＞X

B．同周期第一电离能小于Z的元素有4种

C．X与Y可形成共价化合物YX2

D．简单氢化物的还原性：W的氢化物＞Z的氢化物

10．（2022·山东省实验中学模拟预测）含有N、N的材料Pb(N3)2、N5AsF6可以用于炸药。下列说法正确的是

A．Pb属于d区元素

B．基态As原子的d轨道与p轨道上的电子数之比为3：2

C．N的空间构型为直线形

D．基态F原子中，核外电子的空间运动状态有9种

11．（2022·湖北·襄阳四中模拟预测）下列有关Fe、Co、Ni及其化合物的说法错误的是

A．Fe、 Co、Ni 均位于第四周期第VIII族

B．Fe、 Co、Ni 基态原子未成对电子数分别为4、3、2

C．Fe、 Co、Ni以及它们的合金为黑色金属材料

D．FeO 在空气中受热会迅速变为Fe3O4

12．（2022·山东聊城一中高三期末）短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，X与Y同族但不相邻，基态Z原子价电子排布nsn-1npn+1。下列说法正确的是

A．简单离子半径：W>Z>Y>X B．简单阴离子还原性：Z>W

C．电负性：Z>W D．Z与W的简单气态氢化物沸点Z>W

13．（2022·内蒙古赤峰·模拟预测）材料的发展水平始终是时代进步和人类文明的标志。当前含铁的磁性材料在国防、电子信息等领域中具有广泛应用。请回答下列问题：

(1)基态铁原子的价电子排布图为_______，基态铁原子核外电子的空间运动状态有_______种， 其处在最高能层的电子的电子云形状为_______。

(2)一种新研发出的铁磁性材料M的分子结构如图1所示。

①M分子中C、N、O三种元素的电负性由大到小的顺序为_______。

②M分子中的Fe2+与上下两个五元碳环通过配位键相连且Fe2+共提供了6个杂化轨道，则铁原子最可能的杂化方式为_______(填序号)。

A．sp2 B．sp3 C．dsp2 D．d2sp3

③分子中的大π键可用符号π 表示，其中m代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为π)， 则M分子中由碳、氧组成的五元环中的大π键应表示为_______。

(3)铁氮化合物因其特殊的组成和结构而具有优异的铁磁性能，某铁氮化合物的立方晶胞结构如图2所示。

①若以氮原子为晶胞顶点，则铁原子在晶胞中的位置为_______。

②该化合物的化学式为_______，若晶胞中距离最近的铁原子和氮原子的距离为apm，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶胞的密度为_______g·cm-3 (列出计算式即可)。

14．（2022·山东泰安·三模）六方晶胞是一种常见晶胞，镁、锌和钛的常见晶胞属于六方晶胞。

(1)①写出Zn所在元素周期表中的分区是_______；

②Ti的基态原子价电子排布式_______；

③下表为Na、Mg、Al的第一电离能。

请解释其变化规律的原因_______。

(2)已知以上三种金属的盐的熔沸点(℃)如下表：

已知：熔融状态下能够导电。请解释三种氯化物熔沸点差异的原因_______。的熔沸点明显偏低的另一个原因是该分子空间构型是_______，分子高度对称，没有极性，分子间作用力很弱。

(3)某晶体属于六方晶系，其晶胞参数，。晶胞沿着不同方向投影如下，其中深色小球代表A原子，浅色大球代表B原子(化学环境完全等同)。已知A2原子坐标为，B1原子沿c方向原子坐标参数。

①该物质的化学式为_______。

②晶胞中原子A1—A2在ab面投影的距离为_______(保留四位有效数字)。

③B1原子坐标参数为_______。

15．（2022·新疆昌吉·二模）2022年2月我国科学家在《科学》杂志发表反型钙钛矿太阳能电池研究方面的最新科研成果论文，为钙钛矿电池研究开辟新方向。

(1)基态钛原子的py原子轨道上的电子数为_______个。 与钛同周期的第ⅡA族和ⅢA族两种元素中第一电离能较大的是_______ (写 元素符号)。。

(2)Ti的配合物有多种。在Ti(CO)6、T(H2O)和TiF三种微粒的配体中，所含原子电负性由大到小排序后，排第3位的元素是_______(写元素符号)， Ti(H2O)中∠H-O-H_______(填大于、小于或等于)单个水分子中∠H-O-H，原因为_______ ； Ti(NO3)4的球棍结构如图，Ti 的配位数是_______，N原子的杂化方式为_______， 与NO互为等电子体的分子为_______ (写分子式)   

(3)钛白粉学名为二氧化钛，它是一种染料及颜料，其化学式为TiO2，如图为TiO2的晶胞结构图，回答：已知微粒1、2的坐标分别为(0，0， 0)和(0.31， 0.31， 0)， 则微粒3的坐标为_______ ； 设阿伏加德罗常数的值为NA，TiO2的密度为_______g·cm-3(列出计算式)。

16．（2022·重庆·二模）研究发现，火星岩的主要成分有K2O、CaO、Na2O、MgO、Al2O3、Fe2O3、FeO、SiO2和H2O。

(1)基态铁原子的价层电子排布式为_______。

(2)Na、Mg、Al的第一电离能由大到小的是_______。

(3)Al2O3溶于NaOH溶液生成Na[Al(OH)4，[Al(OH)4]-中Al的杂化类型是_______。

(4)实验室用K3[Fe(CN)6]检验Fe2+，[Fe(CN)6]3-中σ键、π键数目之比为_______。

(5)晶体熔点：K2O_______(填“>”或“<”)CaO，原因是_______。

(6)已知铁和镁形成的晶胞如图所示：

①在该晶胞中铁的配位数为_______。

②图中a处原子坐标参数为_______。

③已知该晶胞密度为ρg/cm3，NA为阿伏加德罗常数的值。该晶胞中Fe原子与Mg原子的最近距离是_______pm(用含NA、ρ的代数式表示)。