高中化学人教版物质结构与性质第一章原子结构与性质课时作业3

课时作业3电子云和原子轨道eq\o(\s\up7(时间：45分钟满分：100分),\s\do5())一、选择题(共48分)1．下列表达式错误的是()A．甲烷的电子式：B．氮原子的L层电子的电子排布图：C．硫离子的核外电子排布式：1s22s22p63s23p4D．碳－12原子：eq\o\al(12,6)C解析：C项是硫原子的核外电子排布式，而不是硫离子的，硫离子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p6。答案：C2．当镁原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2时，以下认识正确的是()A．镁原子由基态转化成激发态，这一过程中吸收能量B．镁原子由激发态转化成基态，这一过程中释放能量C．转化后位于p能级上的两个电子处于同一轨道，且自旋方向相同D．转化后镁原子与硅原子电子层结构相同，化学性质相似解析：Mg原子要从外界吸收能量才能由1s22s22p63s2(基态)变为1s22s22p63p2(激发态)，A对，B错；转化后位于p能级上的两个电子处于不同轨道，且自旋方向相同，C错；硅原子有14个电子，处于激发态的镁原子的电子数为12个，D错。答案：A3．下列各组表述中，两种微粒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最外层电子排布式为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1s22s22p63s23p63d64s2的原子D．最外层电子数是核外电子总数的1/5的原子和最外层电子排布式为4s24p5的原子解析：A中3p能级有一个空轨道，根据洪特规则，只能为，又根据能量最低原理，能量低于3p能级的轨道均已充满，即电子排布式为1s22s22p63s23p2，故二者为同种元素原子；B中2p能级有一个未成对电子且无空轨道，即为，其电子排布式为1s22s22p5，故二者也为同种元素原子；C中M层有s、p、d三个能级，全充满应为3s23p63d10，与核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2的原子不属于同种元素的原子；D中最外层电子排布式为4s24p5，其原子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5，最外层电子数为7，核外电子总数为35，故二者为同种元素原子。故正确答案为C。答案：C4．下列离子中外层d轨道达半充满状态的是()A．Cr3＋ B．Fe3＋C．Co3＋ D．Cu＋解析：A.电子排布式：[Ar]3d3，d轨道3个电子不是半充满。B.电子排布式：[Ar]3d5(d轨道最多排满10个电子，此时5个电子为半充满)。为27号元素，Co原子电子排布式为[Ar]3d74s2，Co3＋电子排布式为[Ar]3d6。为29号元素，Cu原子电子排布式为[Ar]3d104s1，Cu＋电子排布式为[Ar]3d10，即d轨道为全充满状态。答案：B5．某基态原子核外共有6个电子，分布在K与L电子层上，在下列L层分布中正确的是()A.B.C.D.解析：A项错误，2s轨道应排满2个电子，且自旋方向相反；B项错误，2p轨道的2个电子自旋方向要相同；C项错误，2p轨道的2个电子应分占2个轨道，且自旋方向相同；D项正确，2p的3个轨道能量是相同的。答案：D6．下列元素能形成XY2型化合物的是()①原子序数分别为6和16的元素②核内质子数分别为14和8的元素③外围电子排布式分别是3s2和3s23p5的基态原子④轨道表示式分别为如下图所示的两种元素的基态原子A．①②③④ B．①②③C．②③ D．①解析：①中的两种元素分别为C和S，可以形成CS2；②中两元素分别为Si和O，可以形成SiO2；③中两种元素分别是Mg和Cl，可以形成MgCl2；④中两元素分别为Ne和Mg，不能形成化合物。答案：B7．某元素质量数为51，中子数为28，其基态原子未成对电子数为()A．0 B．1C．2 D．3解析：质子数＝质量数－中子数＝51－28＝23，该原子为V，核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d34s2，其中只有3d能级未充满电子，其余全充满，3d能级有5个原子轨道，，其中3个轨道各有1个电子。答案：D8．下列微粒中，未成对电子数最多的是()A．C：1s22s22p2B．S：1s22s22p63s23p4C．Cr：1s22s22p63s23p63d54s1D．Fe：1s22s22p63s23p63d64s2解析：有2个未成对电子。有2个未成对电子。有6个未成对电子。有4个未成对电子。答案：C9．(双选题)X、Y两元素可形成X2Y3型化合物，则X、Y原子最外层的电子排布可能是()A．X：3s23p1Y：3s23p5B．X：2s22p3Y：2s22p4C．X：3s23p1Y：3s23p4D．X：3s2Y：2s22p3解析：A项元素为Al与Cl，可形成AlCl3；B项元素为N与O，可形成N2O3；C项元素为Al与S，可形成Al2S3；D项元素为Mg与N，可形成Mg3N2。答案：BC10．最外层为N层的元素中，未成对电子数最多的原子的未成对电子数是()A．4 B．5C．6 D．7解析：价电子排布为3d54s1的原子(Cr)的未成对电子数最多，是6个。答案：C11．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核外电子的轨道表示式，其中最能准确表示基态锰原子核外电子运动状态的是()解析：本题考查电子排布的轨道表示式，基态原子的电子排布应该使原子的能量最低。A项，E4s>E3d，且3d5不符合洪特规则，错误；B项，E4s>E3d，且ns2的电子排布不符合泡利原理，错误；C项，3d5电子排布不符合洪特规则，错误。答案：D12．(双选题)A、B属于短周期中不同主族的元素，A、B原子的最外层电子中，成对电子和未成对电子占据的轨道数相等，若元素A的原子序数为a，则元素B的原子序数为()A．a－4 B．a－5C．a＋3 D．a＋4解析：各主族元素的外围电子轨道表示式如下：从中可以看出硼和铝、氧和硫符合题意要求，即其成对电子占据的轨道数和不成对电子占据的轨道数相等。设A为硼，原子序数为5，B可能为氧、硫，原子序数分别为a＋3、a＋11；若A为铝，原子序数为13，B可能为氧、硫，原子序数为a－5、a＋3。答案：BC二、填空题(共52分)13．(10分)下图是s能级和p能级的原子轨道图，试回答问题：(1)s电子的原子轨道呈______状，每个s能级有______个原子轨道；p电子的原子轨道呈________状，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________方向；元素X的名称是____________，它的氢化物的电子式是__________。若元素X的原子最外层电子排布式为nsn－1npn＋1，那么X的元素符号应为__________，核外电子排布图为__________。解析：(1)ns能级各有1个轨道，np能级各有3个轨道，s电子的原子轨道都是球形的，p电子的原子轨道都是哑铃状的，每个p能级有3个原子轨道，它们相互垂直，分别以px、py、pz表示。(2)因为元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋1，np轨道已排上电子，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；当元素X的原子最外层电子排布式为nsn－1npn＋1时，有n－1＝2，则n＝3，那么X元素的原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，X是硫元素。答案：(1)球1哑铃3(2)2p三个互相垂直的伸展氮HHeq\o(N,\s\up6(··),\s\do4(··))HS14．(10分)某元素A原子的L层要比M层少6个电子，它有两种常见的阳离子a和b(其中a的化合价大于b的化合价)。则：(1)a的M层比N层多________个电子；b的L层比M层少________个电子。a的稳定性________(填“大于”或“小于”)b的稳定性。(2)写出A的电子排布式：________________________________________________________________________；a的最外层电子排布图为_____________________________________________________________________。解析：本题考查的是由原子核外电子排布推断元素名称。由于第一、二层电子排布不出现能级交错，由题意可知A元素的L层已填满，共有8个电子，可得A的M层上有14个电子，则A的第三层电子排布为3s23p63d6，即可得A的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，即A为Fe原子，其两种阳离子为Fe3＋和Fe2＋，阳离子a的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，阳离子b的电子排布式为1s22s22p63s23p63d6，再根据洪特规则，a的3d轨道处于半充满状态，a比b稳定。答案：(1)136大于(2)1s22s22p63s23p63d64s215．(10分)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，其元素符号为________；(2)B元素的负一价离子和C元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同，B的元素符号为________，C的元素符号为________；(3)D元素的正三价离子的3d轨道为半充满，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层全充满，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________。解析：(1)A元素原子核外共有7个电子，则其核内有7个质子，因此A元素为N。(2)B、C分别为17,19号元素即Cl、K。(3)D3＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，可知D为26号元素，即Fe，因此其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。(4)E元素原子核外共有29个电子，为Cu，其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。答案：(1)N(2)ClK(3)Fe1s22s22p63s23p63d64s2(4)Cu1s22s22p63s23p63d104s116．(11分)已知A原子中只含1个电子；B原子的3p轨道上得到1个电子后不能容纳外来电子；C原子的2p轨道上有1个电子的自旋方向与其他电子的自旋方向相反；D原子的第三电子层上有8个电子，第四电子层上只有1个电子；E原子的价电子排布式为3s23p6。(1)按要求书写下列图式。①B原子的结构示意图：________；②C原子的电子排布图：________；③D原子的核外电子排布式：________；④B离子的电子式：________。(2)写出由A、B、C、D中的三种元素组成的化合物的化学式：__________________________(至少写出5种)。(3)写出由上述元素组成的物质制得A的单质的化学方程式：________、________(至少写出2个)。(4)写出E的元素符号：________，要证明太阳光中含有E元素，可采用的方法是________。解析：由题意可知，A原子中只有1个电子，A为H；B原子的3p轨道上有5个电子，则B为Cl；C原子的2p轨道上有4个电子，则C为O；D原子的价电子排布式为4s1，则D为K；由E原子的价电子排布式可知E为Ar。(1)本题要求同学们对常见的化学用语准确理解，熟练书写。原子结构示意图可简明地表示原子的组成和电子在原子核外的分层排布情况；电子排布式能表明电子在各电子层不同原子轨道上的排布情况；电子排布图可进一步表明电子在各原子轨道上的自旋状态；电子式可以表明与元素性质密切相关的原子最外层的电子数。(2)由H、Cl、O、K中的三种元素组成的化合物可以是酸，如HClO、HClO2、HClO3、HClO4；也可以是碱，如KOH；还可以是盐，如KClO、KClO2、KClO3、KClO4。(3)A的单质为H2，可以用电解水、电解KOH溶液或K和水反应等方法来制取。(4)对太阳光进行光谱分析，便可确定太阳光中所含元素的种类。答案：(1)①②③1s22s22p63s23p64s1或[Ar]4s1④[:eq\o(Cl,\s\up6(··),\s\do4(··)):]－(2)KOH、KClO、KClO3、HClO、HClO3(其他合理答案也可)(3)2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电),\s\do5())2H2↑＋O2↑2K＋2H2O=2KOH＋H2↑(其他合理答案也可)(4)Ar对太阳光进行光谱分析17．(11分)有A、B、C、D四种元素，其中A和B原子都有1个未成对电子，A＋比B－少一个电子层。B原子得一个电子填入3p轨道后，3p轨道已充满。C原子的p轨道中有3个未成对电子，其气态氢化物的水溶液的pH在同族氢化物中最大。D的最高化合价和最低化合价的代数和为4，其最高价氧化物中含D40%，且其核内质子数等于中子数。据此判断：(1)A是________，B是________，C是________，D是________。(填元素名称)(2)B－的电子排布式________，A＋的结构示意图______，D原子的轨道表示式