第112讲构造原理与电子排布式电子云与原子轨道-2021-2022学年高二化学链接教材精准变式练（人教版2019选择性必修2）

第一章原子结构与性质第一节原子结构第2课时构造原理与电子排布式电子云与原子轨道【典例1】（2021·河北·石家庄一中高二期末）下列说法正确的是A．不同的原子轨道形状一定不相同B．p轨道呈哑铃形，因此p轨道上的电子运动轨迹呈哑铃形C．2p能级有3个p轨道D．氢原子的电子运动轨迹呈球形【答案】C【解析】A．不同能级的原子轨道形状可以相同，如1s、2s能级的原子轨道都是球形，只是半径不同，故A错误；B．现在的技术无法测定电子在原子核外的运动轨迹，原子轨道只是体现电子的运动状态，故B错误；C．任何电子层的p能级都有3个p轨道，故C正确；D．根据B项分析，氢原子s轨道呈球形，并不是电子运动轨迹呈球形，故D错误；答案选C。【典例2】（2021·新疆·乌鲁木齐市第四中学高二期末）下列各原子或离子的电子排布式错误的是A．Al1s22s22p63s23p1 B．S21s22s22p63s23p4C．Na1s22s22p63s1 D．F1s22s22p5【答案】B【解析】A．Al为13号元素，核外有13个电子，则其核外电子排布式为1s22s22p63s23p1，故A正确；B．S为16号元素，核外由16个电子，而S2核外有18个电子，3p轨道也被填满，即1s22s22p63s23p6，故B错；C．Na为11号元素，核外有11个电子，则其核外电子排布式为1s22s22p63s1，故C正确；D．F为9号元素，核外有9个电子，则其核外电子排布式为1s22s22p5，故D正确；答案选B。【典例3】（2021·四川省资阳中学高二期中）下列说法中正确的是A．1s电子云呈球形，表示电子绕原子核做圆周运动B．电子云图中的小黑点密度大，说明该原子核外空间电子数目多C．处于最低能量的原子叫基态原子D．3d3表示3d能级有3个原子轨道【答案】C【解析】A．电子云中小黑点不代表电子，1s电子云呈球形是表示电子在该球形区域出现的几率大，A错误；B．电子云是用小黑点表示电子在核外空间某处出现的概率，小黑点不代表电子，小黑点的疏密表示电子出现概率的大小，B错误；C．原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态，C正确；D．3d3表示第三能层d能级有3个电子，d能级有5个轨道，D错误；故选C。一．构造原理与电子排布式1．构造原理(1)含义以光谱学事实为基础，从氢开始，随核电荷数递增，新增电子填入能级的顺序称为构造原理。(2)示意图2．电子排布式将能级上所容纳的电子数标在该能级符号右上角，并按照能层从左到右的顺序排列的式子。如氮原子的电子排布式为3．简化电子排布式电子排布式可以简化，如Na的电子排布式可简化为[Ne]3s1，其中[Ne]表示Na的内层电子排布与稀有气体元素Ne的核外电子排布相同。试写出上题1中②④⑥⑦⑧的简化电子排布式②____________；④____________；⑥____________；⑦____________；⑧____________。答案[He]2s22p4[Ne]3s23p2[Ar]4s1[Ar]3d14s2[Ar]3d64s24．价层电子排布式为突出化合价与电子排布的关系，将在化学反应中可能发生电子变动的能级称为价电子层(简称价层)。如：Ni的简化电子排布式为________，价层电子排布为______，试写出下列原子的价层电子排布式①13Al：________；②32Ge：________；③34Se：________。答案[Ar]3d84s23d84s2①3s23p1②4s24p2③4s24p4二．电子云与原子轨道1．概率密度1913年，玻尔提出氢原子模型，电子在线性轨道上绕核运行。量子力学指出，一定空间运动状态的电子在核外空间各处都可能出现，但出现的概率不同，可用概率密度(ρ)表示，即ρ＝eq\f(P,V)(P表示电子在某处出现的概率；V表示该处的体积)。2．电子云(1)定义：处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述。(2)含义：用单位体积内小黑点的疏密程度表示电子在原子核外出现概率大小，小黑点越密，表示概率密度越大。(3)形状3．原子轨道(1)概念：量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道。(2)形状①s电子的原子轨道呈球形，能层序数越大，原子轨道的半径越大。②p电子的原子轨道呈哑铃形，能层序数越大，原子轨道的半径越大。(3)各能级所含有原子轨道数目能级符号nsnpndnf轨道数目1357（变式训练1）（2021·河北石家庄·高二阶段练习）下列有说法中正确的是A．3p2表示3p能级有两个轨道B．在基态多电子原子中，p轨道电子的能量一定高于s轨道电子的能量C．能层序数越大，s原子轨道的半径越大D．在同一能级上的电子，其能量不同【答案】C【解析】A．3p2表示3p能级上填充了2个电子，A错误；B．电子的能量高低，不仅与能级有关，还与能层有关，比如2p能级电子的能量就比3s能级电子能量低，B错误；C．不同能层s轨道形状均为球形，只是半径不同，能层序数越大，s原子轨道半径越大，C正确；D．同一能级上的电子能量是相同的，比如3s2能级上的2个电子能量相同，D错误；故答案选C。（变式训练2）（2021·广东东莞·高二期末）下列各基态原子或离子的电子排布式书写错误的是A．： B．：C．： D．：【答案】A【解析】A．K原子核外电子有19个，电子排布式应为，A错误；B．原子核外电子有9个，电子排布式为，符合能量最低原理，B正确；C．核外电子有10个，电子排布式为，符合能量最低原理，C正确；D．核外电子有10个，电子排布式为，符合能量最低原理，D正确；故选A。（变式训练3）（2021·北京昌平·高二期末）按照量子力学对原子核外电子运动状态的描述，下列说法不正确的是A．核外电子运动不存在固定轨迹的轨道B．下列能级的能量1s＜2s＜3s＜4sC．电子云图中的小黑点密表示该核外空间的电子多D．量子数为n的电子层具有的原子轨道数为n2【答案】C【解析】A．核外电子运动只是在某个区域出现的概率大些，不是围绕原子核在固定的轨道上运动，A正确；B．同一原子中，形状相同的原子轨道能层越低，能量越低，所以能级的能量高低：1s<2s<3s<4s，B正确；C．小黑点的密表示电子出现机会的多，不表示在该核外空间的电子数多，C错误；D．各能层最多含有的电子数为2n2，每个原子轨道含有2个电子，所以量子数为n的电子层具有的原子轨道数为n2，D正确；答案选C。1．（2021·四川达州·高二期末）下列能层中，有9个原子轨道的是A．K B．L C．M D．N【答案】C【解析】A．K层中只有s能级，能层中只有1个原子轨道，故A不符合题意；B．L层中有s、p能级，能层中含有4个原子轨道，故B不符合题意；C．M层中有s、p、d能级，能层中有9个原子轨道，故C符合题意；D．N层中有s、p、d、f能级，能层中有16个原子轨道，故D不符合题意；故选C。2．（2021·广东·东莞市光明中学高二阶段练习）北京奥运会主体育场“鸟巢”，被《泰晤士报》评为全球“最强悍”工程之一、建造“鸟巢”运用了高强度、高性能的钒氮合金高新钢，23V原子的价电子排布式正确的是A．3s23p1 B．3d34s2 C．3d64s2 D．4s2【答案】B【解析】23V原子核外有23个电子，核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d34s2，其价电子排布式是3d34s2，故答案选B。3．（2021·浙江·宁波市北仑中学高二期中）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电子在哑铃形曲面上运动D．114号元素是位于p区的金属元素，价电子排布式为7s27p4【答案】A【解析】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，故A正确；B．K能层含有s能级有1个轨道，最多容纳自旋相反的两个电子，故B错误；C．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形，故C错误；D．114号元素位于第七周期第IVA族，属于p区，价电子数为4，价电子排布式为7s27p2，故D错误；故选：A。4．（2021·四川·威远中学校高二期中）下列化学用语表述正确的是A．镁原子由1s22s22p63s13p1→1s22s22p63s2时，原子释放能量，由激发态转化成基态B．基态Se的价电子排布式：C．基态铍原子最外层电子的电子云图为：D．电子仅在激发态跃进到基态时才会产生原子光谱【答案】A【解析】A．镁原子由1s22s22p63s13p1→1s22s22p63s2时，原子释放能量，由激发态转化成基态，A正确；B．基态Se的价电子排布式：，B错误；C．基态Be的价电子排布式：，则基态铍原子最外层电子的电子云图轮廓为球形，C错误；D．原子光谱有两种：吸收光谱和发射光谱，电子由基态跃迁到激发态，或由激发态跃迁到基态，都会产生原子光谱，D错误。故选A。5．（2021·山西怀仁·高二期末）下面有关“核外电子的运动状态”的说法，错误的是A．只有在电子层、原子轨道、原子轨道伸展方向都确定时，才能准确表示电子运动状态B．各原子轨道的伸展方向种数按p、d、f的顺序分别为3、5、7C．同一个原子的原子核外任何一个电子的运动状态都是不相同的D．基态原子变为激发态原子会吸收能量，得到吸收光谱【答案】A【解析】A．只有在电子层、电子亚层、电子云的伸展方向及电子的自旋都确定时，电子的运动状态才能确定下来，A错误；B．各原子轨道的伸展方向种数按p、d、f的顺序分别为3、5、7，B正确；C．在任何一个原子中，不可能存在运动状态完全相同的2个电子，C正确；D．基态原子吸收能量变为激发态原子，可得到吸收光谱，D正确；故选A。6．下列电子排布式中，原子处于激发态的是A．1s22s22p1 B．1s22s22p33s1 C．1s22s22p63s23p63d54s1 D．1s22s22p63s23p63d34s2【答案】B【解析】A．1s22s22p1为基态硼原子的电子排布式，符合能量最低原理，原子处于基态，故不选A；B．1s22s22p33s1中2p能级上排有3个电子、3s能级上排有1个电子，能量较低的2p能级上没有排满就有电子进入3s能级，不符合能量最低原理，该原子处于激发态，故选B；C．1s22s22p63s23p63d54s1为基态铬原子的电子排布式，符合能量最低原理，原子处于基态，故不选C；D．1s22s22p63s23p63d34s2为基态钒原子的电子排布式，符合能量最低原理，原子处于基态，故不选D；答案选B。7．（2021·山西·浑源县第七中学校高二阶段练习）下列各组原子中，彼此化学性质一定相似的是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【答案】A【解析】A．X是碳，Y是硅，它们属于同主族元素，彼此化学性质一定相似，A符合题意；B．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，如果X是Mg、Y是Fe、Zn等，二者化学性质不相似，B不符合题意；C．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，两者化学性质不相似，C不符合题意；D．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，化学性质不一定相似，D不符合题意；故选A。8．（2021·四川省遂宁市第二中学校高二期中）X、Y、Z三种元素的原子，其最外层电子排布分别为ns1、3s23p1和2s22p4，由这三种元素组成的化合物的化学式可能是A．XYZ2 B．X2YZ3 C．X2YZ2 D．XYZ3【答案】A【分析】X原子最外层电子排布为ns1，可能为氢、锂、钠等元素，为IA族元素，化合价为+1价；Y原子最外层电子排布为3s23p1，则Y为Al，化合价为+3价；Z原子最外层电子排布为2s22p4，则Z为氧元素，化合价为2价，结合化合价法则与常见物质化学式进行判断。【详解】A．XYZ2中Y的化合价为+3价，如NaAlO2，符合物质组成的规律，故A可选；B．X2YZ3中Y的化合价为+4价，不符合，故B不选；C．X2YZ2中Y的化合价为+2价，不符合，故C不选；D．XYZ3中Y的化合价为+5价，不符合，故D不选；故选A。9．（2021·四川省资阳中学高二期中）某原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，下列说法中不正确的是A．该元素原子中共有25个电子B．该元素原子核外有4个能层C．该元素原子共有7个能级D．该元素原子M电子层共有8个电子【答案】D【分析】基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，该原子含有4个电子层，最外层电子数为2，原子序数为25，位于周期表第四周期VIIB族，以此解答该题。【详解】A．该元素原子中共有2+8+13+2=25个电子，A正确；B．某原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，能层序数最大值是4，所以该元素原子核外有4个能层，B正确；C．由基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2可知：该元素原子共有1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s7个能级，C正确；D．该元素原子M电子层共有2+6+5=13个电子，而不是8个电子，D错误；故合理选项是D。10．（2021·吉林·长春市第二实验中学高二期中）某元素基态原子，其M能层上有一个半充满的能级，该原子的质子数不可能是A．15 B．24 C．25 D．26【答案】D【详解】某元素基态原子，其M层上有一个半充满的能级，则半充满的能级可能是3s能级，可能是3p能级，也可能是3d能级，如果是3s能级，则该能级填充1个电子，所以其核外有11个电子，核内有11个质子，如果是3p能级，该能级填充3个电子，所以其核外有15个电子，核内有15个电子，如果是3d能级，该能级填充5个电子，价电子排布为3d54s1或3d54s2，所以其核外有24个电子或25个电子，核内有24个质子或25个质子，那么该原子的质子数不可能是26，选项D符合题意；答案为D。11．（2021·福建南平·高二期末）下列说法不正确的是A．电子云图中小点的疏密程度表示电子在原子核外单位体积内出现概率的大小B．核外电子排布由的变化需要吸收能量C．在基态多电子原子中，p轨道电子的能量不一定高于轨道电子的能量D．在同一电子层上运动的电子，其自旋方向肯定不同【答案】D【解析】A．电子云图中小点代表电子在核外空间出现的机会，小点的疏密程度表示电子在原子核外单位体积内出现概率的大小，A正确；B．3s能级的电子获得能量后脱离原子核的束缚而形成，B正确；C．基态多电子原子中，p轨道电子的能量不一定高于轨道电子的能量，例如4s电子的能量比2p电子能量高，C正确；D．同一原子轨道上运动的两个电子，自旋方向肯定不同；但同一电子层上运动的电子，其自旋方向有可能相同，如2p能级只容纳2个电子，自旋方向相同，D错误；答案选D。12．（2021·陕西金台·高二期末）下列各原子或离子的电子排布式错误的是A．K+1s22s22p63s23p6 B．As1s22s22p63s23p63d104s24p3C．N31s22s22p6 D．Cr1s22s22p63s23p63d44s2【答案】D【解析】A．钾离子核外有18个电子，其电子排布式为，故A正确；B．原子核外有35个电子，该原子核外电子排布式为，故B正确；C．核外有10个电子，其电子排布式为，故C正确；D．原子核外有24个电子，其电子排布式为，故D错；答案选D。13．（2021·吉林·长春市榆树高级中学高二期中）写出下列元素基态原子的电子排布式：(1)N___________(2)Ca___________(3)26Fe___________【答案】1s22s22p3或[He]2s22p31s22s22p63s23p64s2或[Ar]4s21s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2【解析】(1)氮原子核外有7个电子，根据构造原理可知基态N原子核外电子排布式为1s22s22p3或[He]2s22p3。(2)Ca原子核外有20个电子，根据构造原理可知基态Ca原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2或[Ar]4s2。(3)26Fe原子核外有26个电子，根据构造原理可知基态26Fe原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2。14．（2021·宁夏·青铜峡市高级中学高二开学考试）I.2020年12月17日，我国“嫦娥五号”返回器携月壤成功着陆。研究发现，月壤中存在天然的铁、金、银、铅、锌、铜、锑、铼等矿物颗粒。(1)写出铜的基态原子的电子排布式：___________。(2)第四周期的元素原子中最外层电子数与铜原子的相同的元素有_