1.1.3 泡利原理、洪特规则、能量最低原理-2022-2023学年高二化学课后培优分级练（人教版2019选择性必修2）（解析版）

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、能量最低原理培优第一阶——基础过关练1．（2022·浙江·高二期末）下列各项叙述错误的是A．具有如下电子层结构的两种原子：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，这两种原子相应的元素不一定同一主族B．若硫原子核外电子排布图为违反了泡利原理C．若第25号Mn元素的基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d7，则违反了构造原理D．泡利原理、洪特规则、构造原理都是核外电子排布满足能量最低的条件【答案】B【详解】A．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，则不一定为同一主族，故A正确；B．3p轨道应该尽可能分占不同的原子轨道，若硫原子核外电子排布图为违反了洪特规则，故B错误；C．Mn元素的基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，违反了构造原理，故C正确；D．泡利原理、洪特规则、构造原理都是核外电子排布满足能量最低的条件，故D正确；故答案选B。2．（2022·广东广州·高二期末）下列轨道表示式能表示基态氮原子最外层结构的是A． B．C． D．【答案】C【详解】根据洪特规则，知能量相同的轨道中电子优先单独占据1个轨道，且自旋方向相同，原子的能量最低，基态氮原子最外层结构是：，故选C。3．（2022·浙江·高二期末）下列几种表示电子排布的方法中正确的是A．32Ge基态原子核外电子排布式：4s24p2B．28Ni原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d94s1C．O原子的电子排布图：D．29Cu+的价层电子排布式：3d94s1【答案】C【详解】A．32Ge基态原子核外电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s24p2，故A错误；B．28Ni原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d84s2，故B错误；C．O原子的电子排布图：，故C正确；D．29Cu+的价层电子排布式：3d10，故D错误；故答案选C。4．（2022·辽宁·营口市第二高级中学高二期末）下列有关原子核外电子排布的说法，正确的是A．电子排布为[Ar]3d44s2的中性原子是基态原子B．1s22s12p2p2p违背了洪特规则，是激发态原子的电子排布C．不符合泡利原理，是不存在的排布D．若某核素核外共有15个不同运动状态的电子，则其基态原子中能量最高的电子的电子云的形状为花瓣形【答案】C【详解】该元素原子序数为24，当3d轨道半充满稳定，所以电子排布式应该为[Ar]3d54s1，A错误；B．1s22s12p2p2p符合能量最低原理，是基态原子的电子排布，B错误；C．2s电子应该应该自旋相反，不符合泡利原理，是不存在的排布，C正确；D．某核素核外共有15个不同运动状态的电子，则该原子为P，电子排布式为1s22s22p63s23p3，电子云的形状为哑铃形，D错误；故答案选C。5．（2022·吉林辽源·高二期末）下列有关氮原子的轨道表示式中违反洪特规则的是A． B．C． D．【答案】B【详解】A．中，电子先排布在能量最低的轨道，然后依次进入能量较高的轨道，并且遵循洪特规则，A不符合题意；B．中，电子虽然占据2p能级中的3个轨道，但自旋方向不完全相同，违反了洪特规则，B符合题意；C．中，电子没有排满1s、2s轨道，就进入2p轨道，违反了能量最低原理，但没有违反洪特规则，C不符合题意；D．中，电子没有排满2s轨道，就进入2p轨道，只违反能量最低原理，D不符合题意；故选B。6．（2022·宁夏·青铜峡市宁朔中学高二期末）下列关于价电子排布为3s23p4的原子描述正确的是A．它的元素符号为OB．它的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4C．可以与H2化合生成液态化合物D．其轨道表示式为【答案】B【分析】价电子排布为3s23p4的原子，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，其核电荷数为16，为S元素，据此分析解答。【详解】A．O为8号元素，氧原子的价电子排布为2s22p4，故A错误；B．S是16号元素，原子核外有16个电子，根据构造原理，S的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，故B正确；C．一定条件下，S与H2化合生成H2S，常温下为气体，故C错误；D．S原子核外电子排布遵循能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则，其轨道表示式为，故D错误；答案选B。7．（2022·浙江丽水·高二期末）下列有关原子结构的说法正确的是A．霓虹灯发光与原子核外电子跃迁释放能量有关B．氖原子与钠离子两粒子的2p能级上的电子离核的距离相同C．M能层中有3s、3p、3d、3f四个能级，共16个轨道D．基态镁原子核外电子的轨道表示式为【答案】A【详解】A．电子获得能量，跃迁至外层能量更高的原子轨道，不稳定，会重新跃迁回原有原子轨道，以光能形式释放多余能量，霓虹灯发光原理即为此原理，A正确；B．钠离子核电荷数更多，对电子吸引能力更强，所以钠离子2p能级上的电子离核更近，B错误；C．M能层只有3s、3p、3d能级，共9个轨道，C错误；D．基态镁原子核外电子的轨道表示式为，3s能级电子排布不符和泡利原理，D错误；综上，本题选A。8．（2022·山西长治·高二期末）在前四周期元素中，基态原子有3个未成对电子的元素种数为A．3 B．4 C．5 D．6【答案】C【详解】在前四周期元素中，基态原子有3个未成对电子的元素分别为，共5种元素；答案选C。9．（2022·陕西西安·高二期末）某同学将A原子的核外电子排布式写成，他违背了A．能量最低原理 B．泡利不相容原理 C．能量守恒原理 D．洪特规则【答案】A【详解】根据分析可知，A原子的核外电子排布式写成，违背了能量最低原理，正确的排布式是；答案选A。10．（2022·吉林油田第十一中学高二期末）下列叙述正确的是A．在一个基态多电子原子中，可以有两个运动状态相同的电子B．处于激发态的原子都能遵守能量最低原理、泡利原理和洪特规则C．1s22s12px02py12px1违背了洪特规则，是激发态原子的电子排布D．22Ti电子排布式1s22s22p63s23p10违反了泡利原理【答案】D【详解】A．在多电子的原子中，电子填充在不同的能层，能层又分不同的能级，同一能级又有不同的原子轨道，每个轨道中最多可以填充两个电子，自旋相反，在一个基态多电子的原子中，不可能有两个运动状态完全相同的电子，故A错误；B．基态原子的电子排布遵循能量最低原理、泡利原理和洪特规则，基态原子吸收能量变为激发态原子，所以激发态原子能量大于基态原子能量，故B错误；C．电子优先排布在能量低的能级，应为1s22s22p1，违背能量最低原理，故C错误；D．根据泡利不相容原理知，3p轨道最多排6个电子，故D正确；故选：D11．（2022·吉林油田第十一中学高二期末）下列基态原子的电子排布式或电子排布图，正确的是A．12Mg原子： B．8O原子：C．24Cr原子：[Ar]3d44s2 D．26Fe2+离子：[Ar]3d6【答案】D【详解】A．12Mg原子核外电子排布图为：，违反了泡利不相容原理，故A错误；B．8O原子核外电子排布图为：，违反了洪特规则，故B错误；C．铬是24号元素，其原子核外有24个电子，根据核外电子排布规律可知其基态核外电子排布式为：[Ar]3d54s1或者1s22s22p63s23p63d54s1，故C错误；D．铁原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，所以亚铁离子的核外电子排布式为[Ar]3d6，故D正确；答案选D。培优第二阶——拓展培优练12．（2022·浙江舟山·高二期末）下列离子中外层d轨道达半充满状态的是A． B． C． D．【答案】A【分析】d能级上有5个轨道，最多容纳10个电子，半充满状态时，d能级上有5个电子；【详解】A．Fe3+的电子排布式为[Ar]3d5，符合半满，选项A符合题意；B．K+的电子排布式为1s22s22p63s23p6，d轨道全空，选项在B不符合题意；C．Cu+的电子排布式为[Ar]3d10，全满，选项C不符合题意；D．的电子排布式为[Ar]4s24p6，d轨道全空，选项D不符合题意；答案选A。13．（2022·黑龙江·哈尔滨市第三十二中学校高二期中）在核电荷数为25的Mn的价层电子排布中，处于基态的是A． B．C． D．【答案】D【详解】根据能量最低原理，基态原子的电子尽先排布在能量低的轨道，基态Mn原子的价电子排布式为3d54s2，根据洪特规则，电子在能量相同的轨道上排布时，尽可能分占不同轨道，并且自旋方向相同，所以基态Mn原子的价电子排布图为，故选D。14．（2022·河北承德·高二阶段练习）镍在人类物质文明发展过程中起着重要作用，在现代合成工业中常用作催化剂。下列关于基态镍原子的价层电子描述错误的是A．价层电子数为10 B．未成对电子的自旋方向均相同C．能量相同的电子有10个 D．未成对电子数为2【答案】C【详解】A．基态镍原子的价层电子排布式为：3d84s2，价层电子数为10，A正确；B．根据洪特规则可知，未成对电子的自旋方向均相同，B正确；C．同一个能级上的电子能量相同，由基态镍原子的价层电子排布式3d84s2，可知能量相同的电子3d能级上有8个，C错误；D．由基态镍原子的价层电子排布式3d84s2，可知3d能级上有2个未成对电子，D正确；故选C。15．（2022·上海交大附中高二阶段练习）下列对电子排布式或电子排布图书写的评价正确的是选项化学用语评价AO原子：错误；违反泡利不相容原理BN原子：错误；违反洪特规则C原子：错误；违反能量最低原理D正确【答案】C【详解】A．电子应先充满同能级的轨道，违反了洪特规则，不符合题意，A错误；B．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，B错误；C．Ca原子的电子排布式:1s22s22p63s23p64s2，违反能量最低原理，符合题意，C正确；D．Fe3+的电子排布式，错误，评价错误，D错误；答案为C。16．（2022·陕西·西安市雁塔区第二中学高二期中）下列说法错误的是A．ns电子的能量可能低于(n-1)p电子的能量B．6C的电子排布式为，违背了洪特规则C．电子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3，违背了能量最低原理D．电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10，违背了泡利原理【答案】A【详解】A．电子能量与能层和能级都有关，ns电子的能量一定高于（n-1）p电子的能量，故A错误；B．p能级有3个轨道，2p能级有2个电子，电子应优先占据1轨道，且自旋方向相同，2px填充2个电子，违反了洪特规则，故B正确；C．3d能级的能量高于4s能级，没有填充4s能级，就填充3d能级，违背能量最低原理，故C正确；D．p能级有3个轨道，每个轨道最多容纳2个电子，且自旋方向相反，3p能级最多填充6个电子，而填充10个电子违反了泡利原理，故D正确；故选A。17．（2022·广东·深圳市龙岗区平冈中学高二期中）下列状态的Li原子中，能量最低的是A． B．C． D．【答案】D【详解】基态Li的核外电子排布为1s22s1，能量最低，即D为基态；A、B、C所示的锂原子电子均由基态变成激发态，需要吸收能量，均高于D，故选D。18．（2022·四川·树德怀远中学高二阶段练习）根据原子核外电子排布规则，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状为____________。(2)写出基态24Cr原子的价电子排布式：____________；(3)写出基态N的原子核外电子排布图：____________；(4)若将基态14Si的电子排布式写成1s22s22p63s33p1，则它违背了____________；(5)Fe3+比Fe2+的稳定性更___________(填“强”或“弱”)，从结构上分析原因是____________；(6)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___________。【答案】(1)

2p

哑铃##纺锤(2)3d54s1(3)(4)泡利不相容原理(5)

强

Fe2+的价电子排布式为3d6，Fe3+的价电子排布式为3d5、Fe3+的3d轨道是半充满、处于稳定结构(6)硒【解析】（1）基态N原子的核外电子排布式为1s22s22p3，电子占据最高能级的符号是2p，占据该能层电子的电子云轮廓图形状为哑铃形或纺锤形。（2）基态24Cr原子的核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d54s1、价电子排布式：3d54s1；（3）基态N的原子的核外电子排布式为：1s22s22p3，原子核外电子排布图：；（4）同一个原子轨道中最多含有2个自旋相反的电子，若将基态14Si的电子排布式写成1s22s22p63s33p1，则它违背了泡利不相容原理；（5）Fe3+比Fe2+的稳定性更强，从结构上分析原因是：Fe2+的价电子排布式为3d6，Fe3+的价电子排布式为3d5、Fe3+的3d轨道是半充满、处于稳定结构。（6）原子的价层电子排布式为4s24p4，则核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d104s24p4、则该元素的原子序数为34、名称是硒。19．（2022·福建省华安县第一中学高二阶段练习）许多金属及其化合物在生活、化工、医药、材料等各个领域有着广泛的应用。(1)钛美誉为“未来钢铁”“战略金属”。基态钛原子中电子占据最高能级的符号为____。(2)镓在周期表中的位置____。(3)高温下CuO容易转化为Cu2O，试从原子结构角度解释原因是____。(4)下列Li原子电子排布图表示的状态中，能量最高的为____(填字母)。A.B．C．(5)Li+与H-具有相同的电子层结构，r(Li+)小于r(H-)，原因是____。【答案】(1)3d(2)第四(4)周期第IIIA族(3)Cu2O中Cu+的价层电子排布处于稳定的全充满状态(4)B(5)Li＋与H-具有相同的电子层结构，Li＋核电荷数较大【解析】(1)钛原子的核外电子排布为：1s22s22p63s2sp63d24s2，但3d2的能量高于4s2，所以基态钛原子中电子占据最高能级的符号为3d。(2)镓为31号元素，核外电子排布为：1s22s22p63s23p63d104s24p1，所以在周期表中的位置是第四(4)周期第IIIA族。(3)从结构上看，Cu原子价电子层结构为3d104s1，当Cu原子失去一个电子的时候，最外层为全充满状态，说明+1价铜更稳定，所以高温下CuO容易转化为Cu2O。(4)根据规律：处于激发态的电子数越多，原子能量越高。由Li原子电子排布图表示的状态可知：A中只有1个1s电子跃迁到2s轨道，所以A能量高于基态Li原子能量；B中1s轨道中的两个电子一个跃迁到2s轨道，另一个跃迁到2p轨道，故能量高于A；C为基态Li原子电子排布图能量最低；所以Li原子电子排布图表示的状态中，能量最高的为B。(5)具有相同的电子层结构的离子，核电核数越大离子半径越小，Li＋与H-具有相同的电子层结构，Li＋核电荷数较大，所以r(Li＋)小于r(H-)。20．（2021·北京一七一中高二阶段练习）回答下列问题：(1)按要求书写：①基态Cu原子的电子排布式：_______。②基态Fe3+的简化电子排布式：_______。③基态P原子的轨道表示式：_______。(2)某元素A的基态原子L层中p电子数是s轨道电子数的2倍。①A是_______(填写元素符号)，该基态原子中填充电子的原子轨道有_______个，其形状为_______、_______两种。②A元素在周期表中位于_______区，位置为_______。(3)下列对核外电子运动状态的相关描述正确的是_______。A．在一个原子轨道里最多只能容纳2个电子，这符合洪特规则B．基态原子中3d轨道上有8电子的原子：，这违反了泡利原理C．在同一能级上运动的电子，其运动状态不相同D．核外电子数为奇数的基态原子，其原子轨道中一定含有“未成对电子”【答案】(1)

1s22s22p63s23p63d104s1

[Ar]3d5

(2)

O

5

球形

哑铃形

p

第二周期第ⅥA(3)CD【解析】（1）①Cu为29号元素，原子核外有29个电子，基态Cu原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1；②基态Fe原子的核外电子排布式为[Ar]3d64s2，失去最外层3个电子后形成Fe3+，所以Fe3+的简化电子排布式为[Ar]3d5；③基态P原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p3，轨道表达式为；（2）①A的基态原子L层中p电子数是s轨道电子数的2倍，所以A的核外电子排布式为1s22s22p4，即为O元素，填充电子的原子轨道有5个，s轨道为球形，p轨道为哑铃型；②O元素为6号元素，位于第二周期第ⅥA；（3）A．在一个原子轨道里最多只能容纳2个电子，符合的是泡利不相容原理，而不是洪特规则，A错误；B．选项所示轨道表达式中，电子没有优先占满空轨道，违反了洪特规则，B错误；C．同一能级上有不同的轨道，且即便相同的轨道中，两个电子的自转方向也相反，C正确；D．每个轨道中最多容纳2个自旋方向不同的电子，核外电子数为奇数的基态原子，其一定存在至少一个轨道中只有一个电子，即“未成对电子”，D正确；综上所述答案为CD。21．（2022·云南省通海县第一中学高二阶段练习）回答下列问题:(1)元素Mn与O中，基态原子核外未成对电子数较多的是___________。(2)基态Ge原子有___________个未成对电子。(3)镍元素基态原子的3d能级上的未成对电子数为___________。(4)基态Fe原子有___________个未成对电子。(5)基态K原子中，核外电子占据最高能层的符号是___________，占据该能层电子的电子云轮廓图形状为___________。(6)Cu的价层电子排布图为___________。【答案】(1)Mn(2)2(3)2(4)4(5)

N

球形(6)【解析】(1)基态Mn的价电子排布式为：3d54s2，基态O价电子排布式为：2s22p4，元素Mn与O中，基态O中未成对电子数为2，基态Mn中未成对电子数为5，故答案为：Mn；(2)基态Ge原子价电子排布式为：4s24p2，4p轨道有2个未成对电子，故答案为：2；(3)Ni元素原子核外电子数为28，核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d84s2，3d能级上的未成对电子数为2，故答案为：2；(4)26号元素Fe基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，可知在3d上存在4个未成对电子，故答案为：4；(5)K为19号元素，核外电子排布为[Ar]4s1，占据的最高能层为第4层，能层符号为N，占据该能层的电子为4s电子，电子云轮廓图形状为球形，故答案为：N；球形；(6)Cu原子价层电子排布式为3d104s1，价层电子排布图为：。22．（2022·湖南岳阳·高二期