高中人教版 (2019)第一节 原子结构第2课时练习题

第2课时　构造原理与电子排布式　电子云与原子轨道

基础过关练

题组一　构造原理

1.下列有关构造原理的说法错误的是(　　)

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式为3d64s2

C.所有基态原子的核外电子排布都遵循构造原理

D.构造原理是一个思维模型,是个假想过程

2.电子在一个原子的下列能级中排布时,最后一个排布的是(　　)

A.ns　　B.np　　C.(n-1)d　　D.(n-2)f

题组二　电子排布式

3.(2021山东齐河一中期中)下列各基态原子或离子的电子排布式书写错误的是(　　)

A.K:1s22s22p63s23p6　B.Fe:1s22s22p63s23p63d64s2

C.Mg2+:1s22s22p6　　　　　D.O2-:1s22s22p6

4.下列电子排布式是基态原子的电子排布式的是(　　)

①Be:1s22s12p1　　　　　　　②O:1s22s22p4

③He:1s12s1　　　　　  　　④Cl:1s22s22p63s23p5

A.①②　　　　　　B.②③　　　　　C.①③　　　　　D.②④

5.按要求填空:

(1)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。

①A元素原子核外M层电子数是L层电子数的一半:　　　　; 

②B元素原子的最外层电子数是次外层电子数的1.5倍:　　　　; 

③基态Ni2+、Fe3+、S2-的电子排布式分别为　　　　、　　　　、

　　　　。 

(2)某元素的最外层电子排布式是4s24p5,则其元素符号为　　　。 

(3)基态Ti2+中,电子占据的最高能层符号为　　　　,该能层有　　　　个能级。 

(4)写出基态砷原子的电子排布式:　　　,砷位于元素周期表的第　　周期第　　族。 

题组三　电子云与原子轨道

6.(2020山东寿光现代中学月考)下列关于氢原子电子云的说法正确的是(　　)

A.通常用小点来表示电子的多少,小点密度大,电子数目多

B.小点密度大,单位体积内电子出现的机会大

C.通常用小点来表示电子绕核做高速圆周运动

D.其轮廓图为圆形

7.(2022广东东莞光明中学月考)下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是　(　　)

A.原子核外的电子像云雾一样笼罩在原子核周围,故称电子云

B.s能级的原子轨道呈球形,处在该轨道上的电子只能在球壳内运动

C.p电子云轮廓图呈哑铃形,在空间有两个伸展方向

D.s、p能级原子轨道的平均半径均随能层序数的增大而增大

8.下列有关原子轨道的叙述中正确的是(　　)

A.硅原子的2s轨道能量较3p轨道高

B.锂原子的2s轨道与5s轨道均为球形

C.p能级的原子轨道呈哑铃形,随着能层序数的增大,p能级原子轨道数也在增多

D.第四能层最多可容纳16个电子

能力提升练

题组一　电子排布式在元素推断中的应用

1.(2021山东临沂一中月考)某元素基态原子M层上有一个未成对的电子,则该基态原子价层电子排布不可能是(　　)

A.3d14s2　B.3d94s2　C.3s23p1　D.3s23p5

2.(2022四川射洪中学月考)X、Y、Z三种短周期主族元素的原子,其最外层电子排布分别为ns1、3s23p1和2s22p4,由这三种元素组成的化合物的化学式可能是　(　　)

A.XYZ2　B.X2YZ3　C.X2YZ2　D.XYZ3

3.(2020江苏徐州第一中学月考)下列各组中的X和Y两种元素,在元素周期表中一定位于同一族的是(　　)

A.X元素原子和Y元素原子最外层都只有一个电子

B.X元素原子的核外电子排布式为1s2,Y元素原子的核外电子排布式为1s22s2

C.X元素原子的2p能级上有三个电子,Y元素原子的3p能级上有三个电子

D.X元素原子核外M层上仅有两个电子,Y元素原子核外N层上也仅有两个电子

4.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属同一族,它们原子的最外层电子排布式为ns1;B和D也属同一族,它们原子最外层的p能级电子数是s能级电子数的两倍;C原子最外层电子数等于D原子最外层电子数的一半。请回答下列问题:

(1)A是　　　　,B是　　　　,C是　　　　,D是　　　　,E是　　　　。 

(2)由这5种元素组成的一种化合物是　　　　　　(写化学式)。写出该物质的一种主要用途:　　　　　　。 

(3)写出C元素基态原子的电子排布式:　　　　　　。 

(4)D元素原子的价层电子排布式为　　　　　　　　　。 

题组二　对电子云与原子轨道的理解与应用

5.(2021北京通州期中)关于原子轨道,下述观点正确的是(　　)

A.原子轨道是电子运动的轨道

B.原子轨道表示电子在空间各点出现的概率

C.原子轨道表示电子在空间各点出现的概率密度

D.某一原子轨道是电子的一个空间运动状态

6.下图是s能级和p能级的原子轨道示意图。

试回答下列问题:

(1)s电子的原子轨道呈　　　　形,每个s能级有　　　个原子轨道;p电子的原子轨道呈　　　　形,每个p能级有　　　　个原子轨道。 

(2)元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn+1,原子中能量最高的是

　　　　电子,其电子云在空间有3个互相　　　　(填“垂直”或“平行”)的伸展方向。元素X的名称是　　　　,它的最低价氢化物的电子式是　　　　。 

(3)元素Y的原子最外层电子排布式为nsn-1npn+1,Y的元素符号为　　　　,原子的核外电子排布式为　　　　　　　　。 

答案全解全析

基础过关练

1.C　绝大多数基态原子的核外电子排布遵循构造原理,但也有少数例外,如Cu,C项错误。

2.B　一般情况下能层序数越大,能量越高,但是电子填入不同能级时会有能级交错现象,即填入顺序是ns→(n-2)f→(n-1)d→np,所以最后一个排布的应是np能级。

3.A　基态K原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s1,故A错误;基态Fe原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,故B正确;基态Mg2+的核外电子排布式为1s22s22p6,故C正确;基态O2-的核外电子排布式为1s22s22p6,故D正确。

特别提醒

　　书写电子排布式的关键是熟悉构造原理,电子排布顺序:ns→(n-2)f→(n-1)d→np,最后把同一能层的不同能级移到一起,能层低的能级要写在左边。

4.D　①Be:1s22s12p1是激发态,2s能量低于2p,故错误;②O:1s22s22p4能量最低,故正确;③He:1s12s1是激发态,1s能量低于2s,故错误;④Cl:1s22s22p63s23p5能量最低,故正确。

5.答案　(1)①1s22s22p63s23p2　②1s22s22p1

③1s22s22p63s23p63d8或[Ar]3d8　

1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5　1s22s22p63s23p6或[Ne]3s23p6　(2)Br　(3)M　3

(4)[Ar]3d104s24p3　四　ⅤA

解析　(1)①L层有8个电子,则M层有4个电子,故A为Si;②当次外层为K层时,最外层电子数为3,则B为硼元素;当次外层为L层时,最外层电子数为1.5×8=12,不可能;③基态Ni原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2,故基态Ni2+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d8;基态Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,故基态Fe3+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5;基态S原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4,故基态S2-的电子排布式为1s22s22p63s23p6。(2)根据最外层电子排布式可知该元素有4个电子层,最外层有7个电子,位于元素周期表的第四周期第ⅦA族,为Br元素。(3)Ti的原子序数为22,基态Ti原子的电子排布式为[Ar]3d24s2,故基态Ti2+的电子排布式为[Ar]3d2,电子占据的最高能层符号为M,该能层有3s、3p、3d 3个能级。(4)砷的原子序数为33,基态As原子的电子排布式为[Ar]3d104s24p3,位于元素周期表的第四周期第ⅤA族。

6.B　小点的疏密表示电子出现的概率大小,不表示电子数目的多少,小点密度大,电子出现的概率高,故A错误,B正确;小点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C错误;氢原子的电子云轮廓图为球形,故D错误。

7.D　电子云是对电子运动的形象化描述,它仅表示电子在某一区域内出现的概率,A错误;原子轨道是电子出现的概率约为90%的空间轮廓,在轮廓里面表明电子在这一区域出现的概率大,在轮廓外面表明电子在此区域出现的概率小,B错误;p电子云轮廓图呈哑铃形,在空间有x、y、z 3个伸展方向,C错误;能级符号相同,能层序数越大,其电子的能量越高,在离核更远的区域运动的概率越大,故s、p能级原子轨道的平均半径随能层序数的增大而增大,D正确。

8.B　2s轨道能量低于3p轨道,A项错误;p能级所含原子轨道数只有3个,与能层序数无关,C项错误;第四能层最多可容纳2×42=32个电子,D项错误。

能力提升练

1.B　某元素基态原子M层上有一个未成对的电子,可能的电子排布式为1s22s22p63s1、1s22s22p63s23p1、1s22s22p63s23p5、1s22s22p63s23p63d14s2,所以该基态原子价层电子排布不可能是3d94s2。

2.A　X原子最外层电子排布为ns1,可能为氢、锂或钠元素,为第ⅠA族元素,在化合物中通常显+1价;Y原子最外层电子排布为3s23p1,则Y为Al,在化合物中显+3价;Z原子最外层电子排布为2s22p4,则Z为O,在化合物中通常显-2价。XYZ2中各元素化合价代数和为1+3+(-2)×2=0,A符合题意;X2YZ3中各元素化合价的代数和为1×2+3+(-2)×3=-1,B不符合题意;X2YZ2中各元素化合价的代数和为1×2+3+(-2)×2=1,C不符合题意;XYZ3中各元素化合价的代数和为1+3+(-2)×3=-2,D不符合题意。

3.C　X、Y元素原子最外层都只有一个电子,可能为H、碱金属元素、ⅠB族元素等,故A错误;X元素原子的核外电子排布式为1s2,为He元素,Y元素原子的核外电子排布式为1s22s2,为Be元素,二者不在同一族,故B错误;X元素原子的2p能级上有三个电子,则X为N元素,Y元素原子的3p能级上有三个电子,则Y为P元素,N元素和P元素在元素周期表的同一主族,故C正确;原子核外M层上仅有两个电子的X为Mg元素,原子核外N层上仅有两个电子的Y可能为Ca、Sc、Ti、V等元素,不一定位于同族,故D错误。

4.答案　(1)H　O　Al　S　K(写元素名称也可)

(2)KAl(SO4)2·12H2O　作净水剂

(3)1s22s22p63s23p1　(4)3s23p4

解析　由B和D属同一族,它们原子最外层的p能级电子数是s能级电子数的两倍,可得B、D的最外层电子排布式为ns2np4,结合5种元素的核电荷数依次增大且都小于20,知B为氧元素、D为硫元素;A和E属同一族,它们原子的最外层电子排布式为ns1,且A为非金属元素,E的核电荷数大于D,所以A为氢元素,E为钾元素;C原子最外层电子数等于D原子最外层电子数的一半,且C核电荷数大于B,所以C原子的最外层电子排布式为3s23p1,即C为铝元素。

5.D　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,故D正确。

6.答案　(1)球　1　哑铃　3　(2)2p　垂直　氮　　(3)S　1s22s22p63s23p4

解析　(1)s电子的原子轨道都是球形的,每个s能级有1个原子轨道,p电子的原子轨道都是哑铃形的,每个p能级有3个原子轨道,它们相互垂直,分别用px、py、pz表示。

(2)元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn+1,np轨道排有电子,说明ns轨道已排满电子,即n=2,则元素X的原子核外电子排布式为1s22s22p3,X是氮元素,其最低价氢化物为NH3,电子式为。

(3)元素Y的原子最外层电子排布式为nsn-1npn+1,则n-1=2,n=3,Y元素的原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4,Y是硫元素。