高中化学人教版 (2019)选择性必修2第一节 原子结构第2课时测试题

第2课时

原子轨道　泡利原理、洪特规则、能量最低原理

课后训练巩固提升

一、基础巩固

1.下面说法中正确的是(　　)。

A.电子云图中的小黑点密度越大,说明该原子核外电子数目越多

B.某基态原子外围电子排布中最高能级的符号为3f

C.3d3表示3d能级上有3个轨道

D.ns能级的电子云轮廓图可表示为

答案:D

解析:电子云图中的小黑点密度大,说明该原子核外空间电子出现的机会多,A项错误。第三能层具有的能级只有s、p、d三种,B项错误。3d3表示3d能级上有3个电子,C项错误。ns能级的电子云是球形对称的,电子云轮廓图可表示为,D项正确。

2.下列说法正确的是(　　)。

A.不同的原子轨道形状一定不相同

B.p轨道呈哑铃形,因此p轨道上的电子运动轨迹呈哑铃形

C.2p能级有3个原子轨道

D.氢原子的电子运动轨迹呈球形

答案:C

解析:不同能级的原子轨道形状可以相同,如1s、2s能级的原子轨道都是球形,只是半径不同,A错误;现在的技术无法测定电子在原子核外的运动轨迹,原子轨道只是体现电子的运动状态,B、D项错误;任何能层的p能级都有3个原子轨道,C项正确。

3.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尽的是(　　)。

A.He B. C.1s2 D.

答案:D

解析:A项是氦的元素符号;B项只表示核外电子的分层排布情况;C项具体到能级的电子数;D项体现出原子轨道内电子的自旋状态,故D项符合题意。

4.下列能级符号表示正确且包含原子轨道数按照从少到多的顺序排列的是(　　)。

A.1s、2p、3d B.1s、2s、3s

C.2s、2p、2d D.3p、3d、3f

答案:A

解析:从M层开始有d能级,不存在2d能级,C项错误;从N层开始有f能级,不存在3f能级,D项错误;不同能层字母代号相同的能级最多容纳的电子数相同,B项错误。

5.下列原子的价层电子排布图正确的是(　　)。

答案:C

解析:A项中2p轨道应各排布一个电子且自旋平行;B项中2s轨道中两个电子应自旋相反;D项中2s轨道中应排满两个电子后才排2p轨道。

6.氟离子中电子的运动状态有(　　)。

A.3种 B.8种

C.10种 D.12种

答案:C

解析:氟离子核外有10个电子,所以有10种不同运动状态的电子。

7.下列离子中d轨道达全充满状态的是(　　)。

A.Cr3+ B.Cu+

C.Co3+ D.Fe3+

答案:B

解析:Cr3+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d3,d轨道不是全充满状态,A项不符合题意;Cu+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10,d轨道处于全满状态,B项符合题意;Co3+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6,d轨道不是全充满状态,C项不符合题意;Fe3+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5,d轨道处于半充满状态,D项不符合题意。

8.已知锰的核电荷数为25,以下是一些同学绘制的基态锰原子的轨道表示式,其中最能准确表示基态锰原子核外电子运动状态的是(　　)。

A.

B.

C.

D.

答案:D

解析:基态Mn原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2,其中3d轨道上排布了5个电子,为半充满状态,各电子分占不同的轨道,且自旋平行。A项中,3d轨道上电子排布违反了洪特规则,错误;B项中,s轨道上两个电子应自旋相反,错误;C项中3d轨道上电子排布违反了洪特规则,错误。

二、能力提升

1.图1和图2 分别是1s电子的概率密度分布图和原子轨道图。下列有关说法正确的是(　　)。

图1 图2

A.图1中的每个小点表示1个电子

B.图2 表示1s电子只能在球体内出现

C.图2表明1s轨道呈球形,有无数对称轴

D.图1中的小点表示电子在核外所处的位置

答案:C

解析:小点是1s电子在原子核外出现的概率密度的形象描述,A、D项错误;图2表示1s电子在球体内出现的概率大于90%,在球体外出现的概率不足10%,B项错误。

2.(双选)下列各原子或离子的电子排布式错误的是(　　)。

A.Ca2+　1s22s22p63s23p6

B.O2-　1s22s22p4

C.Fe　1s22s22p63s23p63d64s2

D.Fe2+　1s22s22p63s23p63d44s2

答案:BD

解析:氧原子的电子排布式为1s22s22p4,因此O2-的电子排布式为1s22s22p6,B项错误;原子失去电子形成离子时,应先失去最外层上的电子,Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,由铁原子转化成Fe2+时,应先失去4s上的电子,故Fe2+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d6,D项错误。

3.(双选)下列对核外电子运动状况的描述正确的是(　　)。

A.同一原子中,2p、3p、4p能级的原子轨道数相同且轨道的能量依次升高

B.当碳原子的核外电子排布由转变为时,这一过程中释放能量

C.3p2表示3p能级有两个轨道

D.在同一能级上运动的电子,其运动状态可能相同

答案:AB

解析:同一原子中,不同能层、字母代号相同的能级的原子轨道数相同,且轨道的能量依次升高,A项正确;为激发态碳原子的核外电子排布,能量较高,为基态碳原子的核外电子排布,原子由激发态变为基态要释放出能量,B项正确;3p2表示3p能级上有2个电子,C项错误;在同一能级上运动的电子,其运动状态不同,D项错误。

4.(双选)通常情况下,原子核外p能级、d能级等原子轨道上电子排布为“全空”“半满”“全满”的时候一般更加稳定,称为洪特规则的特例。下列事实能作为这个规则证据的是(　　)。

A.元素氦(He)失去一个电子比元素氢(H)困难

B.26Fe2+容易失电子转变成26Fe3+,表现出较强的还原性

C.基态铜(Cu)原子的电子排布式为[Ar]3d104s1而不是[Ar]3d94s2

D.某种激发态碳(C)原子排布式为1s22s12p3而不是1s22s22p2

答案:BC

解析:氦和氢元素的原子中均没有p、d能级,故不涉及洪特规则;26Fe2+容易失电子转变成26Fe3+是由于26Fe2+的3d轨道上有6个电子,既不是全充满也不是全空,故通常容易失去一个电子变为3d轨道处于半充满状态的26Fe3+,表现出较强的还原性;基态铜(Cu)原子的电子排布式为[Ar]3d104s1,而不是[Ar]3d94s2,是因为前者3d轨道全充满,后者3d轨道既不是全充满也不是半充满;某种激发态碳(C)原子排布式为1s22s12p3而不是1s22s22p2,是因为1s22s22p2是符合能量最低原则的基态原子。

5.下列各组表述中,两个原子不属于同种元素原子的是 (　　)。

A.3p能级有一个空轨道的基态原子和核外电子的排布式为1s22s22p63s23p2的原子

B.2p能级无空轨道,且有一个未成对电子的基态原子和原子的价层电子排布为2s22p5的原子

C.M层全充满而N层为4s2的原子和核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2的原子

D.最外层电子数是核外电子总数的原子和价层电子排布为4s24p5的原子

答案:C

解析:3p能级有一个空轨道的基态原子,按洪特规则可知其3p轨道上只能有两个电子,所以两个原子是同种元素的原子,A项不符合题意;2p能级无空轨道,且有一个未成对电子的基态原子,它的2p能级上只能是5个电子,所以两个原子是同种元素的原子,B项不符合题意;M层全充满而N层为4s2的原子,其M层应为18个电子,而后者的M层上只有8个电子,所以两个原子不是同种元素的原子,C项符合题意;最外层电子数是核外电子总数的原子中,最外层电子数要小于或等于8,且电子总数为5的倍数,所以可得该原子可能是原子序数为5、10、15、20、25、30、35、40,其中满足最外层电子数是核外电子总数的且符合核外电子排布规则的只能是35号元素,该元素原子的价层电子排布为4s24p5,所以两个原子是同种元素的原子,D项不符合题意。

6.(1)Fe2+与Fe3+中未成对的电子数之比为　　　　。 

(2)钙钛矿(CaTiO3)型化合物是一类可用于生产太阳能电池、传感器、固体电阻器等的功能材料,基态Ti原子的核外电子排布式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)基态Sn原子价层电子的空间运动状态有　　　　　种,基态氧原子的价层电子排布式不能表示为2s22,因为这违背了　　　　　　　　　　原理(规则)。 

答案:(1)4∶5

(2)1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2

(3)3　洪特

解析:(1)基态铁原子的价层电子排布式为3d64s2,失去电子转化为Fe2+和Fe3+,这两种离子的价层电子排布式分别为3d6和3d5,根据洪特规则可知,Fe2+有4个未成对电子,Fe3+有5个未成对电子,所以未成对电子个数比为4∶5。

(2)钛元素是22号元素,故其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2。

(3)Sn元素与C元素为同主族元素,位于第五周期,所以其价层电子为5s25p2,5s能级的s轨道为一种空间运动状态,5p能级占据两个p轨道有两种空间运动状态,共有3种空间运动状态;根据洪特规则,同一能级电子要优先以自旋相同的方式分别占据不同的轨道,所以该排布式违反了洪特规则。