高中化学人教版 (新课标)选修3 物质结构与性质第一章 原子结构与性质第二节 原子结构与元素的性质精品练习题

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一、单选题
1．下列化学用语的表达正确的是( )
A．Mn2＋的外围电子排布式：3d5B．氯原子的结构示意图：
C．次氯酸的电子式：D．基态铜原子的价层电子排布图：
【答案】A
【详解】
A．Mn为25号元素，其核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d54s2，失去最外层两个电子形成Mn2+，所以Mn2＋的外围电子排布式：3d5，故A正确；
B．氯原子核外有17个电子结构示意图为，故B错误；
C．次氯酸为共价化合物，H原子最外层1个电子，Cl原子最外层7个电子，O原子最外层6个电子，则其电子式为：，故C错误；
D．Cu元素为29号元素，根据核外电子排布规律可知Cu的价层电子排布式为：3d104s1，电子排布图为：，故D错误；
综上所述答案为A。
2．某元素的最常见的化合价为-2价，则该元素的原子最外电子层排列式是（ ）
A．ns2B．ns2np2C．ns2np4D．ns2np6
【答案】C
【详解】
某元素的最常见的化合价为-2价，其最外层电子可能有6个电子，则最外层电子排布式为： ns2np4，答案为C。
3．下列各项叙述中，正确的是（ ）
A．Br-的核外电子排布式：
B．Na的简化电子排布式：
C．基态Cr原子的外围电子排布式：
D．价电子排布为 4s24p3的元素位于第四周期第 ⅤA族，是 p区元素
【答案】D
【详解】
A．Br-核外有36个电子，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p6或[Ar]3d104s24p6，故A错误
B．Na原子核外有11个电子，根据构造原理书写，Na原子简化的核外电子排布式为，故B错误；
C．Cr原子核外有24个电子，在等价轨道上的电子排布全充满、半充满和全空的状态时，具有较低的能量和较大的稳定性，基态Cr原子外围电子排布式为，故C错误；
D．价电子排布为 4s24p3的元素为As，有四个电子层，最外层电子数为5，位于第四周期第 ⅤA族，是 p区元素，故D正确；
故答案为D。
4．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。
5．如图是s能级和p能级的原子轨道图，下列说法正确的是( )
A．s能级和p能级的原子轨道形状相同
B．每个p能级都有6个原子轨道
C．钠原子的电子在11个原子轨道上高速运动
D．s能级的原子轨道半径与能层序数有关
【答案】D
【详解】
A．s能级轨道为球形，p能级的原子轨道为哑铃型，轨道形状不相同，A说法错误；
B．每个p能级都有3个原子轨道，B说法错误；
C．钠原子的电子有1s、2s、2p、3s，4个能级，6个原子轨道，则11个电子在6个轨道上高速运动，C说法错误；
D．能层序数越小，s能级的的原子轨道半径越小，则s能级的原子轨道半径与能层序数有关，D说法正确；
答案为D。
6．下列叙述正确的是（ ）
A．基态铝原子核外有三个单电子
B．[Ar]3d24s2是基态钛原子的电子排布
C．铜原子的外围电子排布式是：3d94s2
D．铬原子的电子排布式是：1s22s22p63s23p64s13d5
【答案】B
【详解】
A. 基态铝原子的核外电子排布式为：1s22s22p63s23p1，有1个单电子，故A错误；
B. 钛为22号元素，基态电子排布式为：[Ar]3d24s2，故B正确；
C. 铜原子的价电子排布式是3d104s1，而不是3d94s2，故C错误；
D. Cr元素为24号元素，原子核外有24个电子，所以核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d54s1，故D错误；
故选B。
7．下列关于化学用语的表示错误的是
A．Na+的轨道表示式：
B．氯离子的结构示意图：
C．原子核内有8个中子的氧原子：
D．硫离子的核外电子排布式：1s22s22p63s23p6
【答案】A
【详解】
A．Na+的轨道表示式：，违背了泡利原理，应该为，故A错误；
B．Cl有17个质子，氯离子核外有18个电子，其离子的结构示意图：，故B正确；
C．氧原子核内有8个中子，氧原子质子数为8，质量数为16，氧原子符号为：，故C正确；
D．硫离子的核外有18个电子，其离子电子排布式：1s22s22p63s23p6，故D正确。
综上所述，答案为A。
8．以下列出的是一些基态原子的2p轨道和3d轨道中电子排布的情况，违反洪特规则的是
A．①②③B．②④⑥C．④⑤⑥D．③④⑥
【答案】B
【详解】
洪特规则：当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，而且自旋状态相同。泡利原理：在一个原子轨里，最多容纳2个电子，且自旋状态相反。据此分析：
①符合洪特规则，故①不符合题意；
②该排布图违背洪特规则，故②符合题意；
③违背泡利原理，故③不符合题意；
④违背洪特规则，故④符合题意；
⑤该排布图符合洪特规则和泡利原理，故⑤不符合题意；
⑥违背洪特规则，故⑥符合题意；
综上所述，选项B符合题意。
故答案：B。
9．下列元素基态原子核外未成对电子数最多的是（ ）
A．CB．NC．OD．F
【答案】B
【详解】
C元素基态原子核外电子排布为：1s22s22p2，有2个未成对电子；N元素基态原子核外电子排布为：1s22s22p3，有3个未成对电子；O元素基态原子核外电子排布为：1s22s22p4，有2个未成对电子；F元素基态原子核外电子排布为：1s22s22p5，有1个未成对电子；元素基态原子核外未成对电子数最多的是N，故选B。
10．下列说法正确的是( )
A．最外层电子排布式为ns2的基态原子所对应元素一定位于ⅡA族
B．d区元素的原子一定都有d轨道电子
C．最外层电子排布式为ns1的基态原子所对应元素一定是金属元素
D．基态原子价电子排布式为nsnnpn的元素一定是金属元素
【答案】B
【详解】
A. 最外层电子排布式为ns2的基态原子所对应元素不一定位于ⅡA族，可能位于副族或0族，如副族的Zn或0族的He，故A错误；
B. d区元素的基态原子都含有d轨道电子，所以d区元素的基态原子一定都有d轨道电子，故B正确；
C. 最外层电子排布式为ns1的基态原子所对应元素不一定位于IA族，可能位于副族，如副族的Cu等，故C错误；
D. 基态原子价电子排布式为nsnnpn的元素，n能级上最多排列2个电子，则n=2，所以该原子价电子排布式为2s22p2，为C元素，非金属元素，故D错误；
故选B。
11．X、Y两元素可形成X2Y3型化合物，则X、Y原子基态时价电子的电子排布不可能是
A．X：2s22p1Y：2s22p4B．X：3s23p1Y：2s22p4
C．X：3s2Y：2s22p3D．X：2s22p3Y：2s22p4
【答案】C
【详解】
X、Y两元素可形成X2Y3型化合物，可判断X的可能化合价为+3价，价层电子排布为: ns2np1， Y的可能化合价为-2价，价层电子为排布为ns2nP4。
A. X：2s22p1，为硼，Y：2s22p4，为氧，二者能形成X2Y3化合物，故A不符合题意；
B . X：3s23p1，为铝元素，Y：2s22p4为氧元素，能形成化合物为Al2O3，故B不符合题意；
C . X：3s2，为镁元素，Y：2s22p3，为氮元素，形成Mg3N2型化合物，故C符合题意；
D . X：2s22p3为氮元素，Y：2s22p4，为氧元素，形成N2O3，故D不符合题意。
故选C。
12．下列关于原子结构、原子轨道的说法正确的是
A．N能层中有4s、4p、4d、4f四个能级，共16个轨道，可容纳32种运动状态的电子
B．在K能层中，有自旋相反的两条轨道
C．s电子绕核运动，其轨道为球面，而p电子在纺锤形曲面上运动
D．电子云通常是用小黑点来表示电子的多少
【答案】A
【详解】
A．N能层中有4s、4p、4d、4f四个能级，各具有1、3、5、7个轨道，每个轨道最多可容纳2个子，故可容纳32个电子，所以有32种运动状态，A正确；
B．在K能层中，只有1条轨道，能容纳自旋方向相反的2个电子，B不正确；
C．s电子绕核运动，其轨道主要是球面，而p电子主要在纺锤形曲面上运动，不过核外其它区域也会出现电子的运动轨迹，只是出现的机会相对较少，C不正确；
D．电子云通常是用小黑点来表示电子出现的机会多少，但小黑点不表示电子，D不正确；
故选A。
13．已知锰的核电荷数为 25，下列有关基态锰原子核外电子排布正确的是( )
A．价电子排布图为
B．核外电子排布时，先排满 4s 轨道，再排 3d 轨道
C．锰原子失去电子形成 Mn2+时应失去 3d 轨道上的电子
D．锰原子的 2p 和 3p 轨道的形状、能量均相同
【答案】B
【详解】
A. 按洪特规则知，基态锰原子核外电子排布时，5个3d轨道上各有1个电子且自旋方向相同，价电子排布图为，A错误；
B. 4s轨道能量比3d轨道低，故核外电子排布时，先排满4s轨道，再排3d 轨道，B正确；
C. 锰原子失去电子形成 Mn2+时应先失去4s轨道上的电子，C错误；
D. 锰原子的2p和3p轨道的形状均为纺锤形、能量高低则不同，2p轨道能量低于3p轨道，D错误；
答案选B。
14．下列描述原子结构的化学用语正确的是( )
A．碳原子结构示意图：
B．基态铬原子(24Cr)的价电子排布式：3d44s2
C．氧原子核外能量最高的电子云的形状：
D．碳原子的轨道表示式：
【答案】C
【详解】
A.碳原子结构示意图应该为：，A错误；
B.基态铬原子(24Cr)的价电子排布式应该为：3d54s1，B错误；
C.氧原子核外能量最高的电子2p4，因此其电子云的形状为：，C正确；
D.碳原子的轨道表示式应该为：，D错误；
答案选C。
二、填空题
15．（1）铁在元素周期表中的位置为_____，基态铁原子有个未成对电子_____，三价铁离子的电子排布式为_____。
（2）基态Si原子中，电子占据的最高能层符号_____，该能层具有的原子轨道数为_____；铝元素的原子核外共有_____种不同运动状态的电子、_____种不同能级的电子。
（3）处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用_____形象化描述。在基态14C原子中，核外存在_____对自旋相反的电子。
【答案】（1）第4周期Ⅷ族 4 1s22s22p63s23p63d5 （2） M 9 13 5 （3） 电子云 2
【详解】
（1）铁为26号元素，位于元素周期表的第4周期Ⅷ族；基态铁原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，有4个未成对电子；铁原子失去4s两个电子和3d一个电子形成铁离子，所以铁离子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5；
（2）原子中，离原子核越远的电子层其能量越高，所以Si原子中M电子层能量最高；该原子中含有3个s轨道、6个p轨道，所以一共有9个轨道；铝元素原子的核外共有13个电子，其每一个电子的运动状态都不相同，故共有13种，有1s、2s、2p、3s、3p共5个能级；
（3）处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用电子云形象化描述；基态14C原子的核外电子排布为1s22s22p2，1s、2s为成对电子，自旋方向相反，2p能级为单电子，自旋方向相同，核外存在2对自旋相反的电子。
16．（1）N的基态原子核外电子排布式为__________；Cu的基态原子最外层有____个电子。
（2）在Ni基催化剂作用下,CH4和CO2反应可获得化工原料CO和H2。基态Ni原子的电子排布式为___________,该元素位于元素周期表中的第____族。
（3）处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用____形象化描述。在基态14C原子中,核外存在____对自旋相反的电子。
（4）钒(23V)是我国的丰产元素,广泛用于催化及钢铁工业。钒在元素周期表中的位置为____,其价层电子排布图为____。
（5）基态硼原子的电子排布式为____________。
【答案】（1）1s22s22p3 1 （2） 1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2 Ⅷ （3）电子云 2 （4） 第4周期ⅤB族 （5） 1s22s22p1
【分析】
根据能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则分析核外电子排布规律，书写电子排布式及轨道表示式；根据核外电子排布特点判断元素在周期表中的位置。
【详解】
（1）N的核电荷数为7，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p3；Cu核外电子数为29，其4s轨道有1个电子；故答案为：1s22s22p3；1；
（2）28号元素Ni的基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2，该元素位于元素周期表的第4周期Ⅷ族；故答案为：1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2；Ⅷ；
（3）电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布的形象化描述；碳原子的核外有6个电子,电子排布式为1s22s22p2，其中1s、2s上2对电子的自旋方向相反，而2p轨道的电子自旋方向相同；故答案为：电子云；2；
（4）钒在元素周期表中的位置为第4周期ⅤB族，其价层电子排布式为3d34s2，价层电子排布图为；
故答案为：第4周期ⅤB族；；
（5）硼元素位于元素周期表第2周期第ⅢA族,所以基态硼原子的电子排布式为1s22s22p1，故答案为：1s22s22p1。
17．按照下列元素基态原子的电子排布特征判断元素，并回答问题。
A原子中只有一个能层且只含1个电子；B原子的2p轨道上得到2个电子后不能再容纳外来电子；C原子价电子排布式为nsn-1npn+1 ；D的一种核素的质量数为59，中子数为31。
（1）A的原子轨道形状为___________。
（2）画出B的原子结构示意图__________。
（3）C的基态原子核外电子空间运动状态有________种。
（4）D2+ 的核外电子排布式是____________。
【答案】（1）球形 （2） （3） 9 （4） 1s22s22p63s23p63d8或[Ar]3d8
【分析】
A原子中只有一个能层且只含1个电子，则A为H元素；B原子的2p轨道上得到2个电子后不能再容纳外来电子，原子核外电子排布式为1s22s22p4，故B为O元素；C原子价电子排布式为nsn-1npn+1，由于s能级容纳2个电子，即n-1=2，则n=3，C原子价电子排布为3s23p4，故C为S元素；D的一种核素的质量数为59，中子数为31，其质子数为59-31=28，故D为Ni元素；据此解答。
【详解】
（1） A为H元素，电子只填充1s轨道，原子轨道为球形；答案为球形。
（2） B为O元素，原子序数为8，核内8个质子，核外8个电子，各电子层上电子依次为2，6，其原子结构示意图为；答案为。
（3） C为S元素，原子序数为16，核外有16个电子，原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，核外电子空间运动状态由能层、能级、原子轨道决定，有1s轨道、2s轨道、3s轨道，2p、3p均有3个轨道，3p有3个轨道填充电子，故核外有9种不同空间运动状态的电子；答案为9。
（4） D是28号元素，原子核外有28个电子，原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2，失去4s能级2个电子形成D2+，D2+的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d8或[Ar]3d8；答案为1s22s22p63s23p63d8或[Ar]3d8。
18．根据题给要求填空
（1）某元素的基态原子最外层电子排布式为3s23p2，它的次外层上电子云形状有________种，原子中所有电子占有________个轨道，核外共有________种运动状态不同的电子。
（2）E原子核外占有9个轨道，且具有1个未成对电子，E离子结构示意图是_______。
（3）F、G都是短周期元素，F2－与G3＋的电子层结构相同，则G元素的原子序数是________，F2－的电子排布式是______。
（4）M能层上有________个能级，有________个轨道，作为内层最多可容纳________个电子，作为最外层时，最多可含有________个未成对电子。
【答案】（1）2 8 14 (2 (313 1s22s22p6 （4） 3 9 18 3
【详解】
（1）某元素的基态原子最外层电子排布为3s23p2，该元素为Si，核外电子排布式为1s22s22p63s23p2，次外层能级为2s、2p，有s、p两种不同的轨道，电子云形状有2种。原子中所有电子占有8个轨道，分别为1s、2s、3s共3个轨道，3个2p轨道，2个3p轨道；原子核外有14个电子，每个电子的运动状态都不一样，因此有14种不同的运动状态；
（2）E原子核外占有9个轨道，且具有1个未成对电子，则其核外电子排布图为，从图可知，该原子为Cl原子，得到1个电子，形成Cl－，其结构示意图为；
（3）F、G都是短周期元素，F2－与G3＋的电子层结构相同，F为短周期元素，能够形成离子F2－，只能是O2－或S2－，但是G也是短周期元素，G3＋的电子层结构与F2－相同，如果F是S元素，则G不是短周期元素，因此F为O，G为Al；G为Al，其原子序数为13；F2－是O2－，其电子排布式1s22s22p6；
（4）M能层上3个能级，分别为3s、3p、3d；3s有1个轨道，3p有3个轨道，3d有5个轨道，共9个轨道；每个轨道可以容纳2个电子，作为内层最多可容纳9×2=18个电子；作为最外层时，只有3s、3p能级上填充电子，未成对电子最多，则3个3p轨道上均只有1个电子，最多可含有3个未成对电子。