新教材适用2024版高考化学一轮总复习练案13第五章物质结构与性质元素周期律第13讲原子结构原子核外电子排布

练案[13]第五章物质结构与性质元素周期律第13讲原子结构原子核外电子排布一、选择题：本题共10小题，每小题只有一个选项符合题目要求。1．(2023·山东济宁模拟)2021年5月15日，中国“祝融号”火星车确认着陆在火星表面。火星大气层的主要成分是二氧化碳，其次是氮气、氩气，此外还有少量的氧气和水蒸气。下列说法正确的是(C)A．N2的电子式：N⋮⋮NB．中子数为7的碳原子：eq\o\al(13,7)CC．氧原子的核外电子排布：D．氩气的分子式：Ar2[解析]N2的电子式为N⋮⋮N，A错误；碳原子的质子数为6，中子数为7的碳原子为eq\o\al(13,6)C，B错误；氧原子原子序数为8，核外电子排布：，C正确；氩气为单原子分子，D错误。2．(2023·天津河西区模拟)我国自主研制的核电技术“华龙一号”所用的核燃料为238Pu和239Pu。下列关于两种核素的说法正确的是(A)A电子数相同B．质量数相同C．互称为同素异形体D．相互转化时质子数随之变化[解析]238Pu和239Pu是同一元素的不同核素，具有相同的质子数，质子数＝电子数，所以238Pu和239Pu的电子数相同，A项正确；238Pu的质量数为238,239Pu的质量数为239，B项错误；238Pu和239Pu是具有相同质子数，不同中子数的同一元素的不同核素，互为同位素，C项错误；238Pu和239Pu是同一元素的不同核素，具有相同的质子数，二者质量数不同，质子数＋中子数＝质量数，因此相互转化时质子数不变，中子数随之变化，D项错误。3．(2023·天津滨海新区月考)下列科学家所对应的理论或贡献正确的是(B)①汤姆生：在研究阴极射线时发现原子中存在电子②徐光宪：在稀土金属串级萃取领域做出突出贡献③鲍林：在一个原子轨道里最多容纳2个电子且自旋方向相反④洪特：电子排布在同一能级不同轨道时，总是优先单独分占不同轨道且自旋方向相同⑤侯德榜：侯氏制碱法，制取NaOH⑥勒夏特列：提出工业合成氨的方法A．①②③④⑤⑥ B．①②④C．②③④⑤ D．①②⑤⑥[解析]汤姆生在研究阴极射线时发现原子中存在电子，故①正确；徐光宪在稀土金属串级萃取领域做出突出贡献，故②正确；鲍林提出了杂化轨道理论，而“在一个原子轨道里最多容纳2个电子且自旋方向相反”是泡利提出的，故③错误；洪特提出了电子排布在同一能级不同轨道时，总是优先单独分占不同轨道且自旋方向相同，故④正确；侯德榜提出了侯氏制碱法，制取的是纯碱(Na2CO3)，不是NaOH，故⑤错误；提出工业合成氨的方法的不是勒夏特列而是哈伯，故⑥错误。4．下列化学用语表示正确的是(D)A．Ca2＋的结构示意图：B．基态碳原子的轨道表示式：C．水的电子式：H＋[]2－H＋D．基态铬原子(24Cr)的价层电子排布式：3d54s1[解析]Ca2＋是由Ca原子失去最外层的2个电子而形成的，所以其结构示意图为，故A错误；C为6号元素，核外有6个电子，所以基态碳原子的核外电子排布式为1s22s22p2，轨道表示式为，故B错误；1个水分子是由2个H原子和1个O原子所构成的，所以水的电子式为Heq\o(O,\s\up6(),\s\do4())H，故C错误；24Cr为24号元素，其原子核外电子数为24，其中3d能级达到半充满，所以基态铬原子(24Cr)的核外电子排布式为[Ar]3d54s1，价层电子排布式为3d54s1，故D正确。5．(2023·山东威海模拟)已知元素X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素，其中X与W同主族，且W的最外层电子数是其内层电子总数的一半，X和Y的原子序数之和等于W的原子序数，用eq\o\al(4,2)He粒子轰击Z核会产生W核和中子(即eq\o\al(1,0)n)，可表示为eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(b,a)Z→eq\o\al(30,a＋2)W＋eq\o\al(1,0)n。下列说法正确的是(C)A.eq\o\al(b,a)Z与eq\o\al(30,a＋2)W互为同位素B．第一电离能：X<YC．Y和W形成的化合物不止一种D．W的最高价氧化物对应的水化物是强酸[解析]元素X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素，W的最外层电子数是其内层电子总数的一半，用eq\o\al(4,2)He粒子轰击Z核会产生W核和中子(即eq\o\al(1,0)n)，可表示为eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(b,a)Z→eq\o\al(30,a＋2)W＋eq\o\al(1,0)n，W位于第三周期，W的最外层电子数为5，W为P，Z的质子数a为15－2＝13，Z为Al；其中X与W同主族，X为N；且X和Y的原子序数之和等于W的原子序数，Y的原子序数为15－7＝8，Y为O。由上述分析可知，X为N、Y为O、Z为Al、W为P。eq\o\al(b,a)Z与eq\o\al(30,a＋2)W是两种不同的元素，二者不可能互为同位素，故A错误；由于氮元素的2p轨道电子处于半充满的较稳定状态，则第一电离能：N>O，故B错误；Y和W形成的化合物有P4O6、P4O10，等，故C正确；W的最高价氧化物对应的水化物为磷酸，磷酸不属于强酸，故D错误。6．下列描述原子结构的化学用语正确的是(C)A．碳原子结构示意图：B．基态铬原子(24Cr)的价电子排布式：3d44s2C．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：[解析]碳原子核外有2个电子层，最外层电子数为4，则结构示意图为，故A错误；电子排布处于全满或半满状态是稳定状态，则基态铬原子的价电子排布式为3d54s1，故B错误；氧原子核外电子排布式为1s22s22p4，p电子能量最高，呈现哑铃形，氧原子核外能量最高的电子云的形状：，故C正确；碳原子核外有6个电子，分别分布在1s、2s、2p轨道，核外电子排布的轨道表示式为，故D错误。7．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电子排布图，其中最能准确表示基态锰原子核外电子运动状态的是(D)[解析]Mn原子的电子排布式为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，且自旋状态相同。A项中，3d轨道上电子排布不对，违反了洪特规则；B项中，s轨道上两个电子的自旋状态应相反；C项中，3d轨道上电子排布不对，违反了洪特规则。故选D。8．下列原子构成的单质中既能与稀硫酸反应，又能与烧碱溶液反应，且都产生H2的是(D)A．核内无中子的原子B．价电子构型为3s23p4的原子C．核外电子排布图为的基态原子D．处于激发态时其原子的电子排布式可能为1s22s22p63s13p2[解析]既能与稀硫酸反应又能与烧碱溶液反应，都产生H2，应为Al。核内无中子的原子，为氢元素，故A错误；价电子构型为3s23p4的原子，为硫元素，故B错误；核外电子排布图为的基态原子，为镁元素，故C错误；处于激发态时其原子的电子排布式可能为1s22s22p63s13p2，为铝元素，故D正确。9．(2023·河北衡水检测)某元素的一种同位素X原子的质量数为A，它与2H原子组成2HmX分子，此分子含N个中子，在ag2HmX中所含电子的物质的量是(D)A.eq\f(a,A＋2m)(A－N＋m)molB.eq\f(a,A＋m)(A－N)molC.eq\f(a,A＋m)(A－N＋m)molD.eq\f(a,A＋2m)(A－N＋2m)mol[解析]2HmX分子含N个中子，则同位素X原子含中子数为N－m，由同位素X原子的质量数为A可知，质子数为A－N＋m，则每个2HmX分子含有质子数为A－N＋2m，ag2HmX的物质的量为eq\f(ag,A＋2mg·mol－1)＝eq\f(a,A＋2m)mol，含有质子的物质的量为eq\f(a,A＋2m)(A－N＋2m)mol，因中性分子中质子数等于核外电子数，则ag2HmX中所含电子的物质的量是eq\f(a,A＋2m)(A－N＋2m)mol，故选D。10．下列说法中正确的是(B)A．在多电子原子中，p轨道电子能量一定高于s轨道电子能量B电子在3px与3px轨道上的运动状态不相同C．N原子的电子排布违背了泡利不相容原理D．B原子由1s22s22peq\o\al(1,x)→1s22s22peq\o\al(1,y)时，由基态转化为激发态，形成发射光谱[解析]p轨道电子与s轨道电子能量高低与它们所处的能层有关，同一能层中的p轨道电子的能量一定比s轨道电子能量高，但外层s轨道电子能量则比内层p轨道电子能量高，故A错误；同一轨道中电子自旋方向相反，它们的运动状态不相同，即电子在3px与3px轨道上的运动状态不相同，故B正确；2p轨道的3个电子应单独占据1个轨道且自旋方向相同，N原子的电子排布违背了洪特规则，故C错误；B原子由1s22s22peq\o\al(1,x)→1s22s22peq\o\al(1,y)，2px与2py轨道能量相同，均为基态，没有能量变化，故D错误。二、非选择题：本题共4小题。11．(2023·河北衡水检测)Ⅰ.如图为几种粒子的结构示意图，完成以下填空。(1)属于阳离子结构的粒子是③⑤⑧(填序号，下同)。(2)具有稳定性结构的原子是②。(3)只能得电子的粒子是③⑤；只能失电子的粒子是①④⑥；既能得电子又能失电子的粒子是⑦⑧。Ⅱ.已知A原子的3p轨道上得到1个电子后不能再容纳外来电子；X原子的2p轨道上有1个电子的自旋状态与其他电子的自旋状态相反；Y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。按要求完成下列问题。(1)A原子的结构示意图：。(2)X原子的轨道表示式：(3)Y原子的核外电子排布式：1s22s22p63s23p64s1(或[Ar]4s1)。[解析]Ⅱ.由题意可知，A原子的3p轨道上有5个电子，则A为Cl；X原子的2p轨道上有4个电子，则X为O；Y原子的外围电子排布式为4s1，则Y为K。12．(2023·山东滨州检测)X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的常见元素，其相关信息如下表所示：元素相关信息XX的一种核素的质量数为18，中子数为10YY与X同主族，且它的一种氧化物是导致酸雨的主要物质之一ZZ的单质常温下为黄绿色气体WW的基态原子核外有4个未成对电子(1)Z在元素周期表中的位置是第三周期第ⅦA族。(2)基态Y原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4(或[Ne]3s23p4)。(3)基态W3＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5(或[Ar]3d5)。(4)X的一种氢化物H2X2分子中极性键和非极性键数目之比为21。(5)Y的电负性比Z的小(填“大”或“小”)；X和Y的简单气态氢化物中，较稳定的是H2O(写化学式)。[解析]由题意可知，X、Y、Z、W分别为O、S、Cl、Fe元素。(1)Cl元素处于周期表中第三周期第ⅦA族。(2)基态S原子核外有16个电子，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p4或[Ne]3s23p4。(3)基态Fe原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，失去3个电子生成Fe3＋，则Fe3＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5。(4)H2O2的结构式为H—O—O—H，分子中极性键和非极性键数目之比为21。(5)S元素的电负性比Cl元素小；O元素的非金属性强于S元素，故H2O的稳定性强于H2S。13．(2023·经典习题汇编)我国新一代500吨推力的固体火箭发动机研制成功对我国航天及国防有重大意义。其材料中包含了Fe、Cr、Ni、Zn、C等多种元素。(1)(2023·天津耀华中学一模)基态Cr3＋最高能层中成对电子与单电子的数目之比为83。(2)(2023·河北沧州模拟)基态Ni原子的价电子排布式为3d84s2，有2个未成对电子。(3)(2023·山东青岛模拟)Ni2＋的价电子轨道表示式为eq\o(↑↓,↑↓,↑↓,↑,↑,\s\up6(3d))。(4)(2023·甘肃民乐模拟)Cd与Zn同族且相邻，若Cd基态原子将次外层1个d电子激发进入最外层的np能级，则该激发态原子的价电子排布式为4d95s25p1。(5)(2023·山东四校联考)钴原子的价电子排布式为3d74s2，Co4＋中存在6种不同能级的电子。[解析](1)基态Cr3＋的最高能层为M层，该层电子排布式为3s23p63d3，有8个成对电子，3个未成对单电子，数目之比为83。(2)Ni为28号元素，基态Ni原子的价电子排布式为3d84s2，有2个未成对电子。(3)Ni2＋的价电子排布式为3d8，所以价电子轨道表示式为。(4)Cd与Zn同族且相邻，所以Cd的价电子排布式应为4d105s2，Cd基态原子将4d能级的一个电子激发进入5p能级得到激发态原子，所以该激发态原子的价电子排布式为4d95s25p1。(5)Co是27号元素，价电子排布式为3d74s2；Co4＋的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d5，存在6种不同能级的电子。14．(2023·辽宁丹东高三期末)A、B、C、D、E、F、G、H是元素周期表前四周期常见元素，且原子序数依次增大，其相关信息如下表：元素相关信息A原子核外有6种不同运动状态的电子C基态原子中s电子总数与p电子总数相等D原子半径在同周期元素中最大E基态原子最外层电子排布式为3s23p1F基态原子的最外层p轨道有两个电子的自旋与其他电子的自旋相反G基态原子核外有7个能级且能量最高的能级上有6个电子H是我国使用最早的合金中的最主要元素请用化