2025版新教材高中化学第一章原子结构与性质第一节原子结构第3课时泡利原理洪特规则能量最低原理课时作业新人教版选择性必修2

第3课时泡利原理洪特规则能量最低原理必备学问基础练进阶训练第一层1．下列原子属于激发态原子的是()A．1s22s22p3B．1s22s22p4C．1s22s22p33s2D．[Ar]3d64s22．原子核外电子排布规律中有“各能级最多容纳的电子数是该能级原子轨道数的二倍”，支撑这一结论的理论是()A．泡利不相容原理B．能量最低原理C．构造原理D．洪特规则3．电子在原子核外排布时，必需遵循的原则是()A．电子排布在同一能级时，总是优先单独占据不同轨道，且自旋方向相反B．电子排布在不同能级时，总是优先占据能量低的轨道，然后再占据能量高的轨道C．电子排布在同一轨道时，最多只能排2个，且自旋方向必需相反D．电子的排布总是遵循“能量最低原理”“泡利不相容原理”和“洪特规则”4．下列说法错误的是()A．ns电子的能量不肯定高于(n－1)p电子的能量B．6C的电子排布式1s22s22peq\o\al(2,x)违反了洪特规则C．电子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原理D．电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了泡利原理5．Fe元素基态原子的核外3d、4s轨道上的轨道表示式正确的是()6．下列轨道表示式表示的原子中是基态原子的是()7．以下列出的是一些基态原子的2p轨道和3d轨道中电子的排布状况，其中违反洪特规则的是()8．下列轨道表示式不符合泡利原理的是()9．已知锰元素的核电荷数为25，以下是一些同学绘制的基态锰原子的轨道表示式，其中最能精确表示基态锰原子核外电子运动状态的是()10．在短周期元素中，元素的基态原子核外未成对电子数等于能层序数的元素有a种，元素的基态原子最外层电子数是未成对电子数2倍的元素有b种，则eq\f(a,b)的值为()A.1B．2C.3D．411．在第四周期元素中，4s轨道半充溢的元素有()A.2种B．3种C.4种D．5种12．下列对电子排布式或轨道表示式书写的评价正确的是()13.基态碳原子的核外电子排布为1s22s22p2，p轨道上电子排布方式正确的为()A．B．C．D．关键实力综合练进阶训练其次层一、选择题：每小题只有一个选项符合题意1.下列微粒中，最外层未成对电子数最多的是()A．OB．FC．MnD．Fe3＋2.基态硫离子核外具有多少种不同能量的电子()A．18种B．16种C．5种D．3种3.A原子的结构示意图为，则X、Y及该原子3d能级上的电子数不行能的组合是()A．18、8、0B．20、8、0C．25、13、5D．30、18、104.在多电子原子中，轨道能量由以下哪些因素确定()①能层②能级③电子云的伸展方向④电子自旋状态A．①②B．①④C．②③D．③④5.具有如下电子层结构的基态原子，其对应元素肯定属于同一主族的是()A．最外层电子排布为1s2的原子和最外层电子排布为2s2的原子B．最外层电子排布为3s2的原子和最外层电子排布为4s2的原子C．3p轨道上只有1个空轨道的原子和4p轨道上只有1个空轨道的原子D．3p轨道上有2个未成对电子的原子和4p轨道上有2个未成对电子的原子6.下列各组原子中，彼此化学性质肯定相像的是()A.2p轨道上只有两个电子的X原子与3p轨道上只有两个电子的Y原子B．原子核外M层上仅有两个电子的X原子与原子核外N层上仅有两个电子的Y原子C．原子核外电子排布式为1s2的X原子与原子核外电子排布式为1s22s2的Y原子D．最外层都只有一个电子的X、Y原子7.下列说法错误的是()A．原子轨道伸展方向与能量大小有关B．在d轨道中电子排布成，而不排布成，遵循的是洪特规则C.Br的最高能层符号为ND.从空间角度看，2s轨道比1s轨道大，其空间包含了1s轨道8．下列各组表述中，两个微粒肯定不属于同种元素原子的是()A.3p能级有一个未成对电子的基态原子和核外电子排布为1s22s22p63s23p1的原子B.M层全充溢而N层为4s2的原子和核外电子排布为1s22s22p63s23p64s2的原子C.最外层电子数是核外电子总数的eq\f(1,3)的原子和价层电子排布为2s22p2的原子D.2p能级有一个空轨道的基态原子和价层电子排布为2s22p2的原子9．下列关于核外电子的运动状态的说法错误的是()A.核外电子是分层运动的B.只有电子层、能级、电子云的空间伸展方向以及电子的自旋状态都确定时，电子运动状态才能被确定C.只有电子层、能级、电子云的空间伸展方向以及电子的自旋状态都确定时，才能确定每一个电子层的最多轨道数D.电子云的空间伸展方向与电子的能量大小无关二、非选择题10.现有A、B、C、D四种短周期主族元素，它们的原子序数依次增大，其中A是宇宙中含量最丰富的元素，其原子核外电子仅有一个原子轨道，B元素原子的核外p轨道电子总数比s轨道电子总数少1，C为金属元素且原子核外p轨道电子总数和s轨道电子总数相等，D元素的原子核外全部p轨道处于全充溢或半充溢状态。(1)写出四种元素的元素符号：A________；B________；C________；D________。(2)写出C、D两种元素基态原子核外电子排布的轨道表示式：C________________________；D________________________。(3)写出B、C两种元素的单质在肯定条件下反应的化学方程式：________________________________________________________________________。学科素养升级练进阶训练第三层1.据《GreenChemistry》报道：我国学者独创了低压高效电催化还原CO2的新方法，其总反应为：NaCl＋CO2eq\o(=,\s\up7(通电))CO＋NaClO。下列说法正确的是()A．Cl－的结构示意图：B．碳原子价层电子排布为2p的状态为碳原子的一种激发态C.NaClO中只含有离子键D.CO2的电子式为：∶eq\o(O,\s\up6(··),\s\do4(··))∶C∶eq\o(O,\s\up6(··),\s\do4(··))∶2．已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42。X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。X与Y可形成化合物X2Y3，Z元素可形成负一价离子。下列说法正确的是()A.X元素基态原子的电子排布式为[Ar]4s24p3B.X元素是第四周期第VA族元素C.Z元素的单质在氧气中不能燃烧D.Y元素基态原子的轨道表示式为3.已知某原子结构示意图为，下列有关说法正确的是()A.结构示意图中x＝4B.该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4C.该原子的核外电子轨道表示式为：D.该原子结构中共有8个轨道上填充有电子4.表格为元素周期表中第四周期的部分元素(从左到右按原子序数递增排列)，依据要求回答下列各小题：KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGe(1)在以上元素的基态原子的电子排布中4s轨道只有1个电子的元素有________(填元素名称)。(2)写出Cr3＋的电子排布式________________________________________________________________________。(3)Fe3＋的化学性质比Fe2＋稳定，其缘由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)前四周期元素中，基态原子中未成对电子数与其所在周期数相同的元素有________种。第3课时泡利原理洪特规则能量最低原理必备学问基础练1．答案：C解析：该原子核外有7个电子，排布式为1s22s22p3符合能量最低原理，属于基态原子，A不选；1s22s22p4符合能量最低原理，属于基态原子，B不选；1s22s22p43s1符合能量最低原理，而1s22s22p33s2属于激发态原子，选C；[Ar]3d64s2符合能量最低原理，属于基态原子，D不选；故选C。2．答案：A解析：泡利不相容原理是说每个轨道(例如1s轨道，2p轨道中的px)最多只能容纳两个自旋相反的电子，故A正确；能量最低原理是核外电子排布时，尽先占据能量最低的轨道，故B错误；构造原理确定了原子、分子和离子中电子在各能级的排布，故C错误；洪特规则是在简并轨道(能量相同的原子轨道)上排布的电子总是先单独分占，且自旋平行，故D错误；故选A。3．答案：C解析：电子排布在同一能级时，总是优先单独占据不同轨道，且自旋方向相同，为洪特规则内容，故A错误；电子排布在不同能级时，若能级高的轨道处于半满或全满时，电子先占据能级高的轨道使其处于半满或全满的稳定状态，故B错误；电子排布在同一轨道时，最多只能排2个，且自旋方向必需相反，为泡利原理内容，故C正确；电子的排布要综合考虑“能量最低原理”“泡利不相容原理”和“洪特规则”，并不肯定每条都符合，故D错误；故选C。4．答案：A解析：依据能级构造原理可知，不同层不同能级ns＜(n－2)f＜(n－1)d＜np，ns电子的能量肯定高于(n－1)p电子的能量，A错误；洪特规则是指原子核外电子进入相同能级的不同轨道时，总是优先单独进入不同的轨道且自旋方向相同，故6C的电子排布式1s22s22peq\o\al(2,x)违反了洪特规则，正确排布为：1s22s22peq\o\al(1,x)2peq\o\al(1,y)，B正确；能量最低原理是指原子核外的电子总是优先进入能量低的离核近的能级里，故电子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原理，正确的排布为：1s22s22p63s23p63d14s2，C正确；泡利原理是指在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，且它们的自旋方向相反，故电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了泡利原理，正确的排布为：1s22s22p63s23p63d24s2，D正确；故选A。5．答案：C解析：Fe元素的基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，3d能级上有5个轨道，其中只有1个轨道上排满2个电子，且自旋相反，其他4个轨道上各排1个电子，自旋平行，4s轨道上排满2个电子，且自旋相反，C正确，A、B、D错误；故选C。6．答案：A解析：A表示的是基态原子，A正确；2s能级上的电子跃迁到2p能级上，为激发态原子，B错误；2p能级上的三个电子应分占不同的轨道，且自旋平行，C错误；2s能级上的电子跃迁到2p能级上，为激发态原子，D错误；故选A。7．答案：C解析：①⑤符合洪特规则、泡利原理；③同一个原子轨道中不应有自旋相同的电子，违反了泡利原理；基态原子中，填入简并轨道的电子总是先单独分占不同的轨道，且自旋平行，②④⑥违反了洪特规则。故选C。8．答案：C解析：泡利原理是指在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，且自旋状态相反。每个轨道中的2个电子自旋状态相反，符合泡利原理，A不符合题意；每个轨道中的2个电子自旋状态相反，符合泡利原理，B不符合题意；2p能级的一个原子轨道中容纳的两个电子自旋状态相同，不符合泡利原理，C符合题意；每个轨道中的2个电子自旋状态相反，符合泡利原理，D不符合题意；故选C。9．答案：D解析：依据构造原理可知，E(3d)>E(4s)，且A选项中3d能级的电子排布不符合洪特规则，故A错误；依据构造原理可知，E(3d)>E(4s)，且B选项中1s、2s、3s、4s能级的电子排布不符合泡利原理，故B错误；3d能级的电子排布不符合洪特规则，故C错误；D选项轨道表示式符合洪特规则和泡利原理，故D正确；故选D。10．答案：B解析：在短周期元素中，找寻基态原子核外未成对电子数等于能层序数的元素可按周期序数进行，第一周期中有H，其次周期中原子核外未成对电子数为2的元素有C和O，第三周期中原子核外未成对电子数为3的元素有P，符合条件的元素共有4种，即a＝4。符合基态原子最外层电子数是未成对电子数2倍的元素，其基态原子的最外层电子数是2、4、6或8，若最外层电子数为2，则是He、Be或Mg，但这三种元素无未成对电子，不符合题意；若最外层电子数为4，则是C、Si，符合题意；若最外层电子数为6，则是O、S，最外层有2个未成对电子，最外层电子数是未成对电子数的3倍，不符合题意；若最外层电子数为8，则是Ne、Ar，但这两种元素均无未成对电子，不符合题意，则符合题意的元素共有2种，即b＝2。综上可知，eq\f(a,b)的值为2。故选B。11．答案：B解析：在第四周期元素中，4s轨道半充溢的元素有钾([Ar]4s1)、铬([Ar]3d54s1)、铜([Ar]3d104s1)三种元素，故选B。12．答案：C解析：相同轨道中的两个电子运动方向相反，违反了泡利不相容原理，不符合题意，A错误；电子应先充溢同能级的轨道，违反了洪特规则，不符合题意，B错误；K原子的电子排布式：1s22s22p63s23p64s1，违反能量最低原理，符合题意，C正确；Br－的电子排布式：[Ar]3d104s24p6，正确，评价错误，D错误；答案为C。13．答案：A解析：p轨道上电子排布应遵循“泡利原理”和“洪特规则”，即电子应优先分占不同轨道且自旋方向相同，当不同轨道占满后再占有含有电子的轨道且自旋方向与原电子自旋方向相反，因此比较4个选项，A选项符合题意，故答案选A。关键实力综合练1．答案：D解析：O的最外层电子排布式为2s22p4，2p能级上有2个未成对电子；F的最外层电子排布式为2s22p5，2p能级上有1个未成对电子；Mn的最外层核外电子排布式为4s2，最外层未成对电子数为0；Fe3＋的最外层电子排布式为3s23p63d5，3d能级上有5个未成对电子；依据分析可以知道最外层未成对电子数最多的是Fe3＋，所以D选项是正确的；故选D。2．答案：C解析：硫原子的核电荷数为16，硫离子核外有18个电子，硫离子核外电子排布：1s22s22p63s23p6，据此可知离子核外有5种不同能量的电子，C正确；故选C。3．答案：A解析：如X＝18，则原子核外各层电子数分别为2、8、8，应为Ar，故A错误；如X＝20，则原子核外各层电子数分别为2、8、8、2，3d能级上的电子数为0，故B正确；如X＝25，则原子核外各层电子数分别为2、8、13、2，应为Mn，3d能级上的电子数为5，故C正确；如X＝30中，则原子核外各层电子数分别为2、8、18、2，应为Zn，3d能级上的电子数为10，故D正确；故选A。4．答案：A解析：多电子原子中，在电子填充原子轨道时，电子由能量低向能量高的轨道填充，因此轨道的能量由能层和能级确定，故A选项正确。5．答案：C解析：最外层电子排布为1s2的原子为He，最外层电子排布为2s2的原子为Be，故A错误；最外层电子排布为3s2的原子为Mg，最外层电子排布为4s2的原子有Ca、V、Mn、Co、Ni、Zn等元素，故B错误；p轨道上只有1个空轨道，应含有2个电子，应为ⅣA族元素，故C正确；p轨道上有2个未成对电子，可能为2或4，不能确定元素的种类，则不肯定为同一主族，故D错误；本题选C。6．答案：A解析：X是碳，Y是硅，它们属于同主族元素，彼此化学性质肯定相像，A符合题意；原子核外M层上仅有两个电子的X原子为Mg、原子核外N层上仅有两个电子的Y原子可能是Ca、Fe、Zn等，假如X是Mg、Y是Fe、Zn等，二者化学性质不相像，B不符合题意；原子核外电子排布式为1s2的X原子为He，处于稳定结构，原子核外电子排布式为1s22s2的Y原子为Be，前者是0族元素、后者是第ⅡA族元素，两者化学性质不相像，C不符合题意；最外层只有一个电子的原子，可能是H、碱金属原子或第ⅠB族元素原子，化学性质不肯定相像，D不符合题意；故选A。7．答案：A解析：离原子核越远的电子，其能量越大，则p原子轨道电子的平均能量随能层的增大而增加，所以原子轨道伸展方向与能量大小无关，故A错误；洪特规则：电子分布到能量简并的原子轨道时，优先以自旋相同的方式分别占据不同的轨道，因为这种排布方式原子的总能量最低。所以在能量相等的轨道上，电子尽可能自旋平行地多占不同的轨道，题中符合洪特规则，故B正确；基态Br原子核外有4个电子层，电子占据的最高能层为第四层，符号为N，故C正确；从空间角度看，2s轨道空间包含了1s轨道，比1s轨道大，故D正确；故选A。8．答案：B解析：3p能级有一个未成对电子的基态原子，该原子3p能级有1个电子或5个电子，核外电子排布式为1s22s22p63s23p1或1s22s22p63s23p5，二者核外电子排布可能相同，可能属于同种元素的原子，故A错误；M层全充溢而N层为4s2的原子的核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s2，其与核外电子排布为1s22s22p63s23p64s2的原子的电子排布不相同，不表示同一原子，故B正确；最外层电子数是核外电子总数的eq\f(1,3)的原子，若最外层电子数为1，则核外电子总数为3，电子排布为1s22s1，价层电子排布为2s1，与价层电子排布为2s22p2的原子不属于同种元素的原子，符合题意；若最外层电子数为2，则核外电子总数为6，电子排布为1s22s22p2，价层电子排布为2s22p2，属于同种元素的原子，不符合题意；若最外层电子数为3，则核外电子总数为9，电子排布式为1s22s22p5，价层电子排布为2s22p5，与层价电子排布为2s22p2的原子不属于同种元素的原子，符合题意；若最外层电子数为4，则核外电子总数为12，电子排布式为1s22s22p63s2，价层电子排布为3s2，与价层电子排布为2s22p2的原子不属于同种元素的原子，符合题意；若最外层电子数为5，则核外电子总数为15，电子排布为1s22s22p63s23p3，价层电子排布为3s23p3，与价层电子排布为2s22p2的原子不属于同种元素的原子，符合题意，故C错误；2p能级有一个空轨道的基态原子，该原子2p能级有2个电子，价层电子排布为2s22p2，与价层电子排布为2s22p2的原子为同种原子，故D错误；故选B。9．答案：C解析：电子所具有的能量不同，就会在不同的电子层上运动，A项正确；电子运动状态是由电子层、能级、电子云的空间伸展方向以及电子的自旋状态共同确定的，B项正确；同一能级的电子具有相同的能量，与电子云的空间伸展方向无关，与其自旋状态也无关，D项正确；由电子层数确定原子轨道数，C项错误。10．答案：(1)HNMgP(2)(3)N2＋3Mgeq\o(=,\s\up7(点燃))Mg3N2解析：(1)由题意可知，A为H；B元素原子的核外p轨道电子总数比s轨道电子总数少1，B原子核外电子排布式为1s22s22p3，则B为N；C为金属元素且原子核外p轨道电子总数和s轨道电子总数相等，C原子核外电子排布式为1s22s22p63s2，则C为Mg；D元素的原子核外全部p轨道处于全充溢或半充溢状态，且A、B、C、D四种短周期主族元素的原子序数依次增大，D原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p3，则D为P。(2)C、D两种元素基态原子核外电子排布的轨道表示式：(3)B、C两种元素的单质在肯定条件下反应的化学方程式为：N2＋3Mgeq\o(=,\s\up7(点燃))Mg3N2。学科素养升级练1．答案：B解析：氯是17号元素，Cl－的结构示意图为，故A错误；碳原子价层电子排布为的状态为碳原子的一种激发态，2s的一个电子跃迁到2p能级上，故B正确；NaClO中含有钠离子与次氯酸根离子间形成的离子键、氯与氧原子间形成的共价键，故C错误；碳与氧之间以双键结合，CO2的电子式为：∶eq\o(O,\s\up6(··))∶∶C∶∶eq\o(O,\s\up6(··))∶，故D错误；故选B。2．答案：