新教材2024高中化学第一章原子结构与性质第一节原子结构课时2电子云与原子轨道泡利原理洪特规则能量最低原理同步测试新人教版选择性必修2

第一节原子结构课时2电子云与原子轨道泡利原理、洪特规则、能量最低原理【基础巩固】1.下列说法中正确的是 ()A.1s电子云轮廓图呈球形，表示电子绕原子核做圆周运动B.基态氢原子的电子云轮廓图是圆形的C.ns能级的电子云轮廓图可表示为D.3d3表示3d能级有3个原子轨道解析：电子云是用小黑点表示电子在原子核外空间出现的概率，小黑点不代表电子，小黑点的疏密表示电子出现概率密度的相对大小，A项错误；基态氢原子的电子云轮廓图是球形而不是圆形的，B项错误；3d3表示第三能层d能级有3个电子，d能级有5个原子轨道，D项错误。答案：C2.(2024·广东佛山)激发态原子和基态原子可以通过电子跃迁的方式相互转换，跃迁过程中可得到光谱，下列说法正确的是 ()A.元素K的焰色试验呈紫红色，其中紫色对应的辐射波长约为700nmB.以下试验装置测得的是氢元素的汲取光谱C.，该电子排布图表示的是基态氧原子的电子排布图D.原子光谱可以用于定性鉴定元素解析：A项，元素K的焰色试验呈紫红色，其中紫色波长大约介于380~470nm，错误；B项，该试验装置测得的是氢元素原子放射光谱，错误；C项，依据洪特规则，基态氧原子的电子排布图为，错误；D项，原子光谱可以用于定性鉴定元素，正确。答案：D3.(2024·广东广州)下列有关原子轨道的描述，正确的是 ()A.从空间结构看，2s轨道比1s轨道大，其空间包含了1s轨道B.p能级的能量肯定比s能级的能量高C.2p、3p、4p能级的轨道数依次增多D.2px、2py、2pz轨道相互垂直，且能量不相等解析：从空间结构看，2s轨道比1s轨道大，其空间包含了1s轨道，A项正确；同一能层p能级的能量肯定比s能级的能量高，B项错误；2p、3p、4p能级的轨道数相同，C项错误；2px、2py、2pz轨道相互垂直，且能量相等，D项错误。答案：A4.(2024·广东佛山)当镁原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2时，以下相识正确的是 ()A.镁原子由基态转化成激发态，这一过程中汲取能量B.激发态原子的电子排布仍旧符合洪特规则、泡利不相容原理及能量最低原理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，化学性质相像解析：由能量最低原理可知，基态Mg的电子排布式为1s22s22p63s2，能量处于最低状态，当变为1s22s22p63p2时，电子发生跃迁，须要汲取能量，变为激发态，反之放出能量。镁原子由基态转化成激发态，电子能量增大，须要汲取能量，A项正确；镁原子由基态转化成激发态，电子排布式为1s22s22p63p2，不符合能量最低原理，B项错误；同一轨道不行能有自旋相同的两个电子，否则违反了泡利不相容原理，C项错误；转化后镁原子与硅原子电子层结构不同，化学性质不同，D项错误。答案：A5.(2024·广东揭阳)下列有关说法正确的是 ()A.3pB.在同一能级上的电子，其能量不同C.能层序数越大，s原子轨道的半径越大D.在基态多电子原子中，p轨道电子的能量肯定高于s轨道电子的能量解析：3p2表示3p能级有2个电子，这2个电子分别在两个轨道，A项错误；在同一能级上的电子，其能量相同，B项错误；能层序数越大，s原子轨道的半径越大，即半径：1s<2s<3s<4s，C项正确；在基态多电子原子中，p轨道电子的能量不肯定高于s轨道电子的能量，比如2p轨道上电子的能量小于3s轨道上电子的能量，D项错误。答案：C6.(2024·广东江门)某核素核外共有15个不同运动状态的电子，以下说法正确的是 ()A.若将该原子的电子排布式写成1s22s22p63s23pB.原子中全部的电子占有3个能级，9个轨道C.该元素的最高价氧化物的水化物为强酸D.基态原子中能量最高的电子的电子云轮廓图的形态为哑铃形解析：某核素核外共有15个不同运动状态的电子，则其原子核外有15个电子，该元素为15号元素磷。该原子的电子排布式为1s22s22p63s23px13py1pz1，若写成1s22s22p63s23px23p答案：D7.(2024·广东肇庆)X、Y、Z、W四种元素中，原子半径最大的是 ()①X位于其次周期，s能级与p能级上电子总数相等②Y的原子结构示意图为③基态Z原子的电子排布式为1④基态W2-A.XB.YC.Z D.W解析：由题意可知，X、Y、Z、W分别为O、Si、C、S，原子半径最大的元素为Si，故选B项。答案：B8.A、B、C、D是四种短周期元素，E是过渡元素。A、B、C同周期，C、D同主族，A的原子结构示意图为，B是同周期除稀有气体元素外半径最大的元素，基态C原子的最外层有三个未成对电子，基态E原子的价层电子排布式为3d64s2。回答下列问题。A为(填元素符号)，其基态原子的电子排布式是；B为(填元素符号)，其基态原子的简化电子排布式是；C为(填元素符号)，其基态原子的价层电子排布式是；D为(填元素符号)，其基态原子的电子排布图是；E为(填元素符号)，原子结构示意图是。

答案：Si1s22s22p63s23p2Na[Ne]3s1P3s23p3NFe9.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元素原子核外电子仅有一种原子轨道，也是宇宙中最丰富的元素；B元素原子的核外p轨道电子数比s轨道电子数少1；C为金属元素且原子核外p轨道电子数和s轨道电子数相等；D元素原子的核外全部p轨道全充溢或半充溢。(1)写出四种元素的元素符号：A，B，

C，D。

(2)画出B、C、D基态原子核外电子排布图：B；

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

。

(4)写出B元素单质和氢化物的电子式：单质，氢化物。

解析：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元素原子核外电子仅有一种原子轨道，也是宇宙中最丰富的元素，则A是氢元素；B元素原子的核外p轨道电子数比s轨道电子数少1，B原子核外电子排布式为1s22s22p3，是氮元素；C为金属元素且原子核外p轨道电子数和s轨道电子数相等，处于第三周期，核外电子排布式为1s22s22p63s2，则C是镁元素，D元素原子的核外全部p轨道全充溢或半充溢，原子序数大于Mg，则核外电子排布式为1s22s22p63s23p3，则D是磷元素。(1)由上述分析可知，A是H；B是N；C是Mg；D是P。(2)B是N，C是Mg，D是P，基态原子核外电子排布图分别为：N：Mg：P：(3)镁在氮气中燃烧生成氮化镁，反应的化学方程式为3Mg+N2Mg3N2。(4)氮气和氨的电子式分别为、。答案：(1)HNMgP(2)(3)3Mg+N2Mg3N2(4)【拓展提高】10.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价层电子排布图，其中最能精确表示基态锰原子的核外电子运动状态的是()A.B.C.D.解析：依据洪特规则知，电子在能量相同的原子轨道上排布时，应尽可能分占不同的轨道且自旋方向相同，故解除A、C两项；依据泡利原理知，一个原子轨道最多容纳2个电子，且自旋方向相反，故解除B项。答案：D11.人们常将在同一原子轨道上运动的、自旋状态相反的2个电子称为“电子对”；将在同一原子轨道上运动的单个电子称为“未成对电子”。以下有关主族元素原子的“未成对电子”的说法中正确的是 ()①核外电子数为奇数的基态原子，其原子轨道中肯定含有“未成对电子”②核外电子数为偶数的基态原子，其原子轨道中肯定不含“未成对电子”③核外电子数为偶数的基态原子，其原子轨道中可能含有“未成对电子”④核外电子数为奇数的基态原子，其原子轨道中可能不含“未成对电子”A.①② B.①③C.②③ D.②④解析：核外电子数为奇数的基态原子，至少有一个电子会单独占据一个原子轨道而不成对，①正确，④错误；核外电子数为偶数的基态原子，其原子轨道中可能含未成对电子，如碳原子的电子排布图为，②错误，③正确。故选B项。答案：B12.具有以下电子层结构的基态原子，其相应元素肯定属于同一主族的是 ()A.3p能级上有2个未成对电子的原子和4p能级上有2个未成对电子的原子B.3p能级上只有1个空轨道的原子和4p能级上只有1个空轨道的原子C.最外层电子排布为ns2的原子和最外层电子排布为ns2np6的原子D.最外层电子排布为3s2的原子和最外层电子排布为4s2的原子解析：A项，3p能级上有2个未成对电子，价层电子排布：3s23p2或3s23p4，4p能级上有2个未成对电子，价层电子排布：4s24p2或4s24p4，可能属于同一主族，错误。B项，3p、4p能级有1个空轨道，分别是硅元素和锗元素，正确。C项，最外层电子排布为ns2和ns2np6的基态原子，前者可能是稀有气体元素(He)，后者肯定是稀有气体元素，不肯定属于同一主族，错误。D项，最外层电子排布为3s2的基态原子为Mg，属于主族元素，而最外层电子排布为4s2的基态原子可能为主族元素Ca或过渡金属元素，错误。答案：B13.(2024·广东揭阳)依据已学学问，请回答下列问题。(1)基态N原子中，核外电子占据的最高能层的符号是，占据该能层电子的电子云轮廓图形态为。

(2)写出3p轨道上有2个未成对电子的元素的符号：。

(3)某元素被科学家称之为人体微量元素中的“防癌之王”，其原子的价层电子排布式为4s24p4，该元素的名称是。

(4)已知铁是26号元素，写出Fe的价层电子排布式。

(5)Zn2+的电子排布式为。解析：(1)N是7号元素，依据构造原理，可知基态N原子核外电子排布式是1s22s22p3，价层电子排布式是2s22p3，则其核外电子占据的最高能层的符号是L；占据L能层的电子为s能级电子和p能级电子，s能级电子云轮廓图为球形，占据p能级电子的电子云轮廓图形态哑铃形。(2)3p轨道上有2个未成对电子的基态原子电子排布式可能是1s22s22p63s23p2或1s22s22p63s23p4，前者是14号Si元素，后者是16号S元素。(3)某元素被科学家称之为人体微量元素中的“防癌之王”，其原子的价层电子排布式为4s24p4，基态原子核外电子数是2+8+18+6=34，该元素是第四周期第ⅥA族元素，该元素是硒元素。(4)已知铁是26号元素，依据构造原理，可知基态Fe原子电子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2简写为[Ar]3d64s2，则Fe的价层电子排布式为3d64s2。(5)Zn是30号元素，依据构造原理可知基态Zn原子电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s2。Zn2+是Zn原子失去最外层的2个4s电子形成的离子，则Zn2+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d10。

答案：(1)L球形和哑铃形(2)Si或S(3)硒(4)3d64s2(5)1s22s22p63s23p63d10【挑战创新】14.A、B、C、D、E、F代表6种元素。请填写下列空白。(1)A的基态原子的最外层有2个未成对电子，次外层有2个电子，其原子的价层电子排布图为。

(2)B的负二价离子和C的正二价离子的电子层结构都与Ar相同，B的元素符号为，C的元素符号为。

(3)D的正二价离子的3d轨道为半充溢，D的元素符号为，其基态原子的电子排布式为。

(4)E的基态原子的M层全充溢，N层有3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。

(5)F的基态原子的价层电子排布式为3d84s2，其原子的价层电子排布图为，位于元素周期表中第解析：(1)次外层有2个电子，说明该元素原子核外有2个电子层，最外层有2个未成对电子的是C元素或O元素，其基态原子的价层电子排布图为或。(2)B的核电荷数应比Ar的核电荷数少2，C的核电荷数应比Ar的核电荷数多2，所以B为S元素，C为Ca元素。(3)D的正二价离子3d轨道上半充溢为5个电子，依据构造原理，该