高中化学选择性必修二（人教A版）第一章 第1节　第3课时　电子云与原子轨道　泡利原理、洪特规则、能量最低原理 练习课件

第一章　分层作业3　电子云与原子轨道　泡利原理、洪特规则、能量最低原理

A级  必备知识基础练

1.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.H B.

C.1s2 D.

2.下列化学符号表示明确的一个原子轨道的是(　　)

A.3s B.px 

C.4d D.5f

3.下列基态原子的电子排布式中,其未成对电子数最多的是(　　)

A.N B.Fe

C.Cr D.Cu

4.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.与s电子原子轨道相同,p电子原子轨道的平均半径也随能层的增大而增大

D.基态原子电子能量的高低顺序为E(1s)<E(2s)<E(2px)<E(2py)<E(2pz)

5.[2023天津四十二中高二期末]下列说法不正确的是(　　)

A.p能级能量不一定比s能级的能量高

B.原子的核外电子仅从激发态跃迁到基态才产生原子光谱

C.2p、3p、4p能级的轨道数相同

D.2p和3p轨道的形状均为哑铃状

6.下列关于核外电子排布及运动状态说法错误的是(　　)

A.基态7N的电子排布式1s22s23p3,违反了能量最低原理

B.电子云图中的小黑点越密表示该核外空间的电子越多

C.基态Fe3+的最外层电子排布式:3s23p63d5

D.电子层数为n的能层具有的原子轨道数为n2

7.刀片式LiFePO4(简称LFP)电池的使用大幅降低了高端全电动汽车的成本。下列说法错误的是(　　)

A.基态P原子核外未成对电子数为5

B.基态Li原子核外电子的空间运动状态为球形

C.基态Fe2+的价层电子排布式为3d6

D.基态O原子核外电子空间运动状态有5种

8.[2023河北邢台二中高二期末]下列说法正确的是(　　)

A.3d、4d、5d能级最多所能容纳的电子数相同,它们所具有的能量也相同

B.p能级的能量一定比s能级的能量高

C.同一能级组内能级之间的能量差较小,而相邻能级组之间的能量差较大

D.第n电子层共有n个能级,2n2个原子轨道

9.(1)写出1~36号元素原子中未成对电子数为2的元素符号及价层电子排布式:                                    　。 

(2)某元素的原子序数为33,该元素基态原子的价层电子排布式为　　　　　,该元素基态原子核外有　　　个能层,　　　个能级,　　　个原子轨道,有　　　个单电子。 

B级  关键能力提升练

10.某基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p4,下列说法错误的是(　　)

A.该元素原子核外共有34个运动状态不同的电子

B.该元素原子的最高能层符号为N

C.该元素原子核外电子有8种空间运动状态

D.该元素原子价层电子排布式为4s24p4

11.[2023山西太原五中高二期末]以下对核外电子运动状态的描述错误的是(　　)

A.电子在原子核外是分层运动的

B.在基态多电子原子中,d轨道电子的能量一定高于s轨道电子的能量

C.原子核外不可能有两个电子的运动状态是相同的

D.能层序数越大,s电子云的半径越大

12.[2023重庆渝中巴蜀中学高二期末]下列有关化学用语的表述正确的是(　　)

A.基态Se原子的价层电子排布式为3d104s24p4

B.镁原子由1s22s22p63s13p1→1s22s22p63s2时,会吸收能量

C.基态铍原子最外层电子的电子云轮廓图为

D.基态碳原子的核外电子轨道表示式为

13.下列说法中不正确的是(　　)

A.电子在3px与3pz轨道上的运动状态不相同

B.基态原子的核外电子排布式1s22s12违背了洪特规则

C.原子结构示意图为的原子,核外电子云有两种不同形状

D.基态Ni原子的价层电子排布图为

14.下列关于价层电子排布式为3s23p4的粒子的描述不正确的是(　　)

A.它的元素符号为O

B.它的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4

C.可以与H2化合生成常温下呈气态的化合物

D.其轨道表示式为

15.下列表述正确的是(　　)

A.基态Cl-的电子排布式:1s22s22p63s23p6

B.H2S的电子式:H+]2-H+

C.p能级上电子的能量小于d能级上电子的能量

D.轨道表示式违背了洪特规则

16.[鲁科版课后题]下列各组原子中,彼此化学性质一定相似的是(　　)

A.电子排布式为1s2的X原子与电子排布式为1s22s2的Y原子

B.原子核外M能层上仅有两个电子的X原子与原子核外N能层上仅有两个电子的Y原子

C.2p能级中有一个空轨道的X原子与3p能级中有一个空轨道的Y原子

D.最外层都只有1个电子的X、Y原子

17.[2023北师大附中高二期末]通常情况下,原子核外p、d能级等原子轨道上电子排布为“全空”“半充满”“全充满”的时候更加稳定,称为洪特规则的特例,下列事实能作为这个规则的证据的是(　　)

①基态He原子的电子排布式为1s2,基态H原子的电子排布式为1s1

②Fe2+容易失电子转变为Fe3+,表现出较强的还原性

③基态Cu原子的电子排布式是[Ar]3d104s1而不是[Ar]3d94s2

④某种激发态碳原子的电子排布式是1s22s12p3而不是1s22s22p2

A.①② B.②③

C.③④ D.①②③④

18.根据相关物质结构理论,回答下列问题:

(1)以下列出的是一些原子的2p能级和3d能级中电子轨道表示式及Sc的电子排布式。试判断,违反了泡利原理的是　　　(填序号,下同),违反了洪特规则的是　　　　　　　　,违反了能量最低原理的是　　　　　　　　　。 

⑤(21Sc)1s22s22p63s23p63d3

(2)某种原子的结构示意图为。则该原子的核电荷数x取值范围为　　　　　　　　。 

19.A、B、C、D、E代表5种元素。请填空:

(1)A元素基态原子的最外层有3个未成对电子,次外层有2个电子,其轨道表示式为　　　　　,原子核外电子的运动状态有　　种。 

(2)B元素的-2价离子和C元素的+1价离子的电子层结构都与氩原子的相同,B的原子结构示意图为　　　　　　,B、C所形成的化合物的电子式为　　　　　　　　。 

(3)D元素的+3价离子的3d能级为半充满状态,D的元素符号为　　　,其基态原子的电子排布式为　　　　　　　。 

(4)E元素基态原子的M层为全充满状态,N层没有成对电子,只有一个未成对电子,E的元素符号为　　　,其基态原子的电子排布式为[Ar]　　　,E+的价层电子轨道表示式为　　　　　　　　　。 

答案：

1.D　解析 A、B、C三项的表示方法只能说明氦原子核外第一能层有两个电子,但是不能说明这两个电子的运动状态,而D项说明两个电子均在1s能级,且自旋状态相反。

2.A　解析 3s能表示一个明确的原子轨道,A正确;px未明确能层,所以原子轨道不明确,B错误;4d、5f分别表示5个轨道和7个轨道,C、D均错误。

3.C　解析 首先分别写出四种元素原子核外电子排布的轨道表示式,然后进行判断。N有3个未成对电子,Fe有4个未成对电子,Cu有1个未成对电子,而Cr的未成对电子最多,有6个。

4.C　解析 电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述,故A错误;s能级的原子轨道呈球形,处在该轨道上的电子不只在球壳内运动,还在球壳外运动,只是在球壳外运动概率较小,故B错误;离原子核越远的电子,其能量越大,所以p电子原子轨道的平均半径随能层的增大而增大,故C正确;2px、2py、2pz轨道是3个不同的原子轨道,空间伸展方向不同,3个轨道上的电子的运动状态不同,但同一能级上的原子轨道具有相同的能量,所以基态原子电子能量的高低顺序为E(1s)<E(2s)<E(2px)=E(2py)=E(2pz),故D错误。

5.B　解析 p能级能量与s能级的能量比较还要考虑能层的影响,A项正确;原子光谱有吸收光谱和发射光谱两种,B项错误;2p、3p、4p能级的轨道数均为3,C项正确;p轨道的形状为哑铃形,D项正确。

6.B　解析 基态氮原子的核外电子排布式为1s22s22p3,A正确;电子云图中小黑点的疏密代表电子在相关区域出现的概率,不代表具体电子的多少,B错误;Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,则Fe3+电子排布式为

1s22s22p63s23p63d5,其最外层电子排布式为3s23p63d5,C正确;电子层数为n的能层具有的原子轨道数为n2,D正确。

7.A　解析 基态P原子核外电子排布为1s22s22p63s23p3,未成对电子数为3,A错误;基态Li原子核外电子排布为1s22s1,s轨道为球形,B正确;基态Fe原子的价层电子排布式为3d64s2,失去最外层的4s2电子成为Fe2+,故基态Fe2+的价层电子排布式为3d6,C正确;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,基态O原子核外共有1s、2s、2p这3个能级,其中2p能级共有3个原子轨道,因此基态O原子核外电子空间运动状态有5种,D正确。

8.C　解析 3d、4d、5d能级最多所能容纳的电子数相同,均为10,但它们所具有的能量不相同,能量大小关系为3d<4d<5d,A项错误;同能层p能级的能量一定比s能级的能量高,但不同能层p能级的能量可能比s能级的能量低,如2p能级能量比3s能级能量低,B项错误;第n电子层共有n个能级,n2个原子轨道,D错误。

9.答案  (1)C:2s22p2,Si:3s23p2,Ge:4s24p2,O:2s22p4,

S:3s23p4,Se:4s24p4,Ti:3d24s2,Ni:3d84s2

(2)4s24p3　4　8　18　3

解析 (1)1~36号元素中具有最外层为p2、p4、3d2、3d8结构的原子有2个未成对电子。符合条件的元素价层电子排布式为2s22p2、3s23p2、4s24p2、2s22p4、3s23p4、4s24p4、3d24s2、3d84s2,分别为C、Si、Ge、O、S、Se、Ti、Ni元素。

(2)先利用能级顺序和排布规律排出其电子排布式:1s22s22p63s23p63d104s24p3,价层电子排布式为4s24p3,得出该元素原子核外有8个能级,共1+1+3+1+3+5+1+3=18个原子轨道(s:1个轨道;p:3个轨道;d:5个轨道),有3个单电子。

10.C　解析 由基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p4可知,该元素的原子序数为34,是位于元素周期表第四周期第ⅥA族的硒元素。由泡利原理可知,同一原子核外不可能有运动状态完全相同的电子,则硒原子的原子核外共有34个运动状态不同的电子,故A正确;由电子排布式可知,硒原子的最高能层符号为N,故B正确;由电子排布式可知,硒原子的核外电子占据1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s、4p轨道,核外电子有18种空间运动状态,故C错误;硒元素位于元素周期表第四周期第ⅥA族,价层电子排布式为4s24p4,故D正确。

11.B　解析 在基态多电子原子中,d轨道电子的能量不一定高于s轨道电子的能量,如5s电子比3d电子能量高,选项B错误。

12.D　解析 Se是34号元素,处于周期表中第四周期第ⅥA族,价层电子排布式为4s24p4,A错误;基态Mg的电子排布式为1s22s22p63s2,能量处于最低状态,1s22s22p63s13p1为激发态,当镁原子由1s22s22p63s13p1→1s22s22p63s2时,由激发态变为基态,释放能量,B错误;基态铍原子最外层电子排布式为2s2,s能级的电子云轮廓图为球形,C错误。

13.B　解析 3px与3pz轨道上的电子运动状态不相同,A正确;1s22s12违背了能量最低原理,B错误;原子结构示意图为的原子的核外电子排布式为1s22s22p4,只有s、p两种能级,故只有两种不同形状的电子云,C正确;符合基态Ni原子的价层电子排布,D正确。

14.A　解析 价层电子排布式为3s23p4的原子是S原子,O原子的价层电子排布式为2s22p4,A错误;S原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4,B正确;硫和氢气化合生成的硫化氢在常温下是气体,C正确;当电子排布在同一能级的不同轨道时,总是优先单独占据一个轨道,且自旋平行,D正确。

15.A　解析 H2S为共价化合物,电子式为H,B错误;能级的能量高低首先要看能层高低,同能层电子p能级能量小于d能级能量,C错误;该轨道表示式违背了泡利原理,D错误。

16.C　解析 电子排布式为1s2的原子为He,电子排布式为1s22s2的原子为Be,两者化学性质不相似,A错误;原子核外M能层上仅有两个电子的X原子为Mg,原子核外N能层上仅有两个电子的Y原子有多种,如第四周期中Ca、Fe、Zn等,化学性质不一定相似,B错误;2p能级中有一个空轨道的X原子为C,3p能级中有一个空轨道的Y原子为Si,均为第ⅣA族元素,同主族的C和Si化学性质相似,C正确;原子最外层只有1个电子有第ⅠA族元素及部分过渡元素(如Cr、Cu),其化学性质不一定相似,D错误。

17.B　解析 ①基态He原子的电子排布式为1s2,基态H原子的电子排布式为1s1,不符合洪特规则的特例;②Fe2+的价层电子排布式为3d6,而Fe3+的价层电子排布式为3d5,3d轨道达到半充满状态,比较稳定,所以Fe2+容易失电子转变为Fe3+,表现出较强的还原性;③基态Cu原子的电子排布式为[Ar]3d104s1,3d轨道达到全充满状态,4s轨道达到半充满状态,比较稳定;④激发态是指处于基态的电子获得能量进入能量较高的能级,则某种激发态碳(C)原子电子排布式为1s22s12p3而不是1s22s22p2,不符合洪特规则的特例。

18.答案  (1)②　③　⑤　(2)20≤x≤30

解析 (1)①,电子排布正确;

②,违反了两电子在一个轨道内自旋状态相反的原理,即泡利原理;

③,违反了电子要优先单独占据一个轨道的原理,即洪特规则;

④,书写正确;

⑤(21Sc)1s22s22p63s23p63d3,电子排布应3p排布完后先排4s能级,未遵循能量最低原理。

(2)某种原子的结构示意图为。若该原子的第三层为8个电子,则x=20,若第三层排满18个电子,则x=30。

19.答案  (1)　7

(2)

(3)Fe　1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)

(4)Cu　3d104s1　

解析 (1)A元素基态原子的最外层有3个未成对电子,次外层有2个电子,其核外电子排布式为1s22s22p3,则A为N,其原子核外电子的运动状态有7种。

(2)与氩原子电子层结构相同的-2价离子为S2-,+1价离子为K+,则B为S,C为K,形成化合物的电子式为K+]2-K+。

(3)D元素的+3价离子的3d能级为半充满状态,则D3+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5,故D的基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2,D为Fe。

(4)E元素基态原子的M层为全充满状态,N层没有成对电子,只有一个未成对电子,即4s1,则E元素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1,E为Cu,Cu+的价层电子排布式为3d10,其轨道表示式为。