2025年高二化学寒假衔接讲练 (人教版)寒假提升练-专题13 原子结构（教师版）

专题13原子结构内容早知道☛第一层巩固提升练（3大考点）考点一能层、能级与原子轨道考点二电子跃迁与原子光谱考点三基态原子核外电子排布☛第二层能力提升练☛第三层拓展突破练能层、能级与原子轨道⭐积累与运用⭐积累与运用(1)能层(n)：在多电子原子中，核外电子的能量是不同的，按照电子的能量差异将其分成不同能层。通常用K、L、M、N、O、P、Q……表示相应的第一、二、三、四、五、六、七……能层，能量依次升高。(2)能级：同一能层里的电子的能量也可能不同，又将其分成不同的能级，通常用s、p、d、f等表示。(3)原子轨道：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。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。(4)各能级所含有原子轨道数目、最多容纳的电子数目能级符号nsnpndnf轨道数目1357最多容纳的电子数目2610141．下列关于能级与能层说法正确的是A．每个能层都有s能级和p能级B．s、p、d、f等能级所含有轨道数分别为1、3、5、7，每个轨道可以容纳两个电子C．电子由2p能级跃迁到2s能级需要吸收能量D．d能级能量一定大于s能级能量【答案】B【详解】A．第一能层只有s能级，没有p能级，A错误；B．原子轨道是原子电子运动的基本结构，它可以表示原子电子状态的变化和电子分布，s、p、d、f等能级所含有轨道数分别为1、3、5、7，由泡利原理可知每个轨道可以容纳两个电子，B正确；C．2p能级的能量高于2s，电子由2p能级跃迁到2s能级释放能量，C错误；D．d能级能量不一定大于s能级能量，3d能级的能量低于5s能级，D错误；故选B。2．下列说法正确的是A．各能层含有的能级数为B．三个轨道相互垂直C．表示能级有3个轨道D．原子核外电子占据的最高能级的轨道形状为哑铃形【答案】B【详解】A．各能层中能级数等于该能层序数，A错误；B．为三个相互垂直的p轨道，B正确；C．3d3表示第三能层d能级有3个电子，d能级有5个轨道，C错误；

D．Mg原子核外电子占据的最高能级为3s能级，轨道形状为球形，D错误；

故选B。3．下列关于能级和原子轨道的叙述中，正确的是A．各电子层含有的原子轨道数为2n2B．各电子层的能级都是从s能级开始到f能级结束C．同是s能级，在不同的电子层中所含原子轨道数是不相同的D．s、p、d、f能级所具有的原子轨道数分别为1、3、5、7【答案】D【详解】A．各电子层含有的原子轨道数为n2，故A错误；B．各电子层的能级都是从s能级开始，但是不一定到f能级结束，如第一电子层只有s能级，无f能级，第二电子层只有s、p能级，无f能级，故B错误；C．不同的电子层所含的s能级的原子轨道数相同，都是1个轨道，故C错误；D．n为能层序数，各能级的原子轨道数按s、p、d的顺序依次为1、3、5，故D正确；故选：D。4．下列有关原子轨道的说法不正确的是A．原子轨道的形状为球形B．能量大小：C．、、轨道的能量不相同D．能级有3个原子轨道，相互垂直，分别以、、表示【答案】C【详解】A．2s原子轨道形状为球形，A正确；B．同一原子能层越高，s电子云半径越大，电子能量越高，因此能量大小：，B正确；C．、、轨道相互垂直，能量相同，C错误；D．每个p能级都有3个原子轨道，而且它们相互垂直，分别称为、、，D正确；故选C。电子跃迁与原子光谱⭐积累与运用⭐积累与运用1．原子的状态(1)基态原子：处于最低能量的原子。(2)激发态原子：基态原子的电子吸收能量后，从低能级跃迁到较高能级状态的原子。2．原子光谱：不同元素的原子发生电子跃迁时会吸收或释放不同的光，用光谱仪记录下来便得到原子光谱。利用原子光谱的特征谱线可以鉴定元素，称为光谱分析。3．基态、激发态及光谱示意图5．下列说法中正确的是A．焰色试验是化学变化B．基态碳原子的电子排布式是1s22s12p3C．焰色试验中观察到的特殊焰色是金属原子的电子从基态跃迁到激发态时产生的光谱谱线的颜色D．同一原子处于激发态时的能量一定大于其处于基态时的能量【答案】D【详解】焰色试验是物理变化，A错误；根据能量最低原理，基态C原子的电子排布式是1s22s22p2，B错误；电子由基态跃迁到激发态需要吸收能量，由激发态跃迁到基态需要释放能量，焰色试验属于后者，C错误；基态原子吸收能量变为激发态原子，所以同一原子处于激发态时的能量一定大于其处于基态时的能量，D正确。故选D。6．对充有氖气的霓虹灯管通电，灯管发出红色光。产生这一现象的主要原因是A．电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放能量B．电子由基态向激发态跃迁时吸收除红光以外的光线C．氖原子获得电子后转变成发出红光的物质D．在电流的作用下，氖原子与构成灯管的物质发生反应【答案】A【详解】电子由基态获得能量跃迁到激发态，从激发态跃迁到较低的能级，多余的能量以光的形式释放出来，可见光的波长对应一定的颜色，A正确，B错误；该过程属于物理变化，没有新物质生成，C、D错误。故选A。7．下列关于原子结构的说法正确的是A．电子由3d能级跃迁至5s能级，可通过光谱仪摄取原子的发射光谱B．同一原子中，2p、3p、4p电子的能量依次增强C．电子仅从激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱D．日常生活中的焰火、LED灯、激光都与原子核外电子跃迁吸收能量有关【答案】B【详解】A．由于E3d<E4p，电子由3d能级跃迁至4p能级时，需要吸收能量，通过光谱仪摄取到的是原子的吸收光谱，A错误；B．同一原子中，不能能层但相同能级上的电子，从低能层到高能层电子能量依次增强，则2p、3p、4p电子的能量依次增强，B正确；C．原子光谱有发射光谱和吸收光谱两种，电子由激发态跃迁到基态时产生发射光谱，由基态跃迁到激发态时产生吸收光谱，C错误；D．日常生活中我们看到的许多可见光，如焰火、LED灯、激光，都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关，D错误；故选B。8．下列基态原子的核外电子在原子轨道上的能量大小关系错误的是A． B． C． D．【答案】D【详解】A．电子的能层越大，电子的能量越大，则原子轨道能量2s>1s，A正确；B．同一能级，不同轨道能量相等，则原子轨道能量，B正确；C．根据构造原理可知原子轨道能量4p>3d，C正确；D．相同电子层上原子轨道能量ns<np<nd<nf，则原子轨道能量5d<5f，D错误；答案选D。基态原子核外电子排布⭐积累与运用⭐积累与运用1．核外电子排布规律(1)能量最低原理：电子在原子轨道上的分布要尽可能地使原子的能量最低。(2)泡利原理：每个原子轨道最多容纳两个电子且自旋方向相反。(3)洪特规则：基态原子中，填入简并轨道的电子总是先单独分占，且自旋方向相同。洪特规则的特例：当同一能级上的电子排布为全充满(p6、d10、f14)、半充满(p3、d5、f7)和全空状态(p0、d0、f0)时，具有较低的能量和较大的稳定性。例如，铬(24Cr)的价电子排布是3d54s1(3d、4s能级均为半充满)，而不是3d44s2；铜(29Cu)的价电子排布是3d104s1(3d全充满、4s半充满)，而不是3d94s2。2．核外电子排布的表示方法原子(离子)结构示意图含义将每个能层上的电子总数表示在原子核外的式子实例AlS2－电子排布式含义用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式实例K：1s22s22p63s23p64s1简化电子排布式含义为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内层电子达到稀有气体原子结构的部分以相应稀有气体元素符号外加方括号表示实例K：[Ar]4s1价电子排布式含义主族元素的价层电子指最外层电子，价层电子排布式即最外层电子排布式实例Al：3s23p1轨道表示式含义每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子实例电子式含义化学中常在元素符号周围用“·”或“×”来表示元素原子的最外层电子，相应的式子叫做电子式实例9．的最外层电子排布式为，下列说法中正确的是A．M可能为稀有气体元素 B．M原子的核外电子排布式为C．M原子的价层电子排布为 D．M元素的最高正化合价为价【答案】D【分析】的最外层电子排布式为，则是，据此作答。【详解】A．M是氯元素，不是稀有气体元素，故A错误；B．M原子的核外电子排布式为，故B错误；C．M原子的价层电子排布为，故C错误；D．M元素的最外层有7个电子，最高正化合价为价，故D正确；故选D。10．基态原子的最外层电子排布式正确的是A． B．C． D．【答案】C【详解】A．Cl是17号元素，核外有17个电子，核外电子排布式为，故不选A；

B．Cl是17号元素，最外层有7个电子，是最外层电子轨道表示式，故不选B；C．Cl是17号元素，最外层有7个电子，最外层电子排布式为，故选C；D．Cl是17号元素，是核外电子排布式，故不选D；选C。11．下列化学用语使用正确的是A．基态钾原子的核外电子排布式为B．基态C原子价电子轨道表示式：C．铁原子的原子结构示意图：D．的电子式为【答案】C【详解】A．K为19号元素，基态钾原子的核外电子排布式为，A错误；B．基态C原子价电子轨道表示式：，B错误；C．铁为26号元素，原子的原子结构示意图：，C正确；

D．的电子式为，D错误；

故选C。12．下列对电子排布式或轨道表示式的书写评价正确的是选项电子排布式或轨道表示式评价A原子的电子排布式：正确BN原子的轨道表示式：错误；违反洪特规则CO原子的轨道表示式：错误；违反泡利原理D的电子排布式：正确A．A B．B C．C D．D【答案】A【详解】A．Ca基态原子的电子排布式：，遵循构造原理，A正确；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，B错误；C．电子应先充满同能级的轨道，违反了洪特规则，C错误；

D．Br-的电子排布式：[Ar]3d104s24p6，D错误；

故选A。1．下列基态原子的价层电子轨道为球形的是A．C B．N C．O D．H【答案】D【详解】A．C的价层电子排布式为2s22p2，其轨道分别为球形和哑铃形，A不合题意；B．N的价层电子排布式为2s22p3，其轨道分别为球形和哑铃形，B不合题意；C．O的价层电子排布式为2s22p4，其轨道分别为球形和哑铃形，C不合题意；D．H的价层电子排布式为1s1，其轨道为球形，D符合题意；故答案为：D。2．镓是重要的半导体材料，基态镓原子核外电子占据的能级中，所含轨道数目最多的是A． B． C． D．【答案】B【详解】镓是31号元素，基态Ga原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s24p1，所含轨道数目最多的是；故选B。3．关于原子光谱说法不正确的是A．霓虹灯光、LED灯光与原子核外电子跃迁释放能量有关B．原子光谱包括原子的吸收光谱和发射光谱C．许多元素是通过原子光谱发现的D．原子电子发生跃迁，是指电子从较低能量的状态变为较高能量的状态【答案】D【详解】A．霓虹灯光、LED灯光中原子获得能量从能量低的能级跃迁到能量高的能级，很快电子能量高的激发态跃迁到能量较低的激发态或基态时，将释放能量，光(辐射)是电子跃迁释放能量的重要形式之一，故A说法正确；B．原子光谱是由原子中的电子在能量变化时所发射或吸收的一系列波长的光所组成的光谱，包括吸收光谱和发射光谱，故B说法正确；C．不同元素原子的电子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，在历史上，许多元素是通过原子光谱发现的，如铯和铷，故C说法正确；D．电子从较低能量的状态变为较高能量的状态称为电子跃迁，电子从较高能量的状态变为较低能量的状态也称为电子跃迁，故D说法错误；故选D。4．元素X、Y、Z、M在周期表中的相对位置如图所示，已知M元素基态原子的价层电子排布式，且核外有9个原子轨道。下列说法错误的是XYMZA．M元素原子的价层电子排布为B．Y基态原子核外有三个未成对电子C．X原子核外电子运动状态有5个D．Z元素在周期表的第四周期ⅣA族【答案】C【分析】M元素原子的价层电子排布式，且核外有9个原子轨道，故可知时符合，核外电子排布为，故M为S；由元素X、Y、Z、M在周期表中的相对位置可知，X为O，Y为P，Z为Ge；【详解】A．M为S，最外层电子数为6，价层电子排布为，故A选项正确；B．Y为P，价层电子排布式为：，有三个未成对电子，故B选项正确；C．X为O，核外电子排布式为，核外电子共8个，故电子的运动状态有8种，C选项错误；D．Z为Ge，在第四周期ⅣA族，故D选项正确；答案选C。5．下列各项叙述中，正确的是A．可表示单核10电子粒子基态时的电子排布图B．价层电子排布式为的元素位于第五周期第IA族C．原子的核外电子排布式是D．2s的电子云半径比1s的电子云半径大，说明2s的电子比1s的多【答案】A【详解】A．，该电子排布图有10个电子，满足能量最低原理、泡利原理和洪特规则，可以表示单核10电子粒子基态时的电子排布图，故A正确；B．外围电子排布式为5s25p1的元素位于第五周期第ⅢA族，B错误；C．29Cu原子的核外电子排布式是：1s22s22p63s23p63d104s1，C错误；D．2s的电子云半径比1s电子云半径大，说明2s的电子在离原子核较远的区域出现的概率比1s的电子大，D错误；故选A。6．下列原子的电子排布式能表示基态原子的电子排布式的是A．[Ne]3s13p3 B．[Ar]3d64s1C．[Ar]3d64s2 D．[Ar]3d5【答案】C【详解】A．先排满3s轨道，再排3p轨道，该原子基态电子排布式为[Ne]3s23p2，A不符合题意；B．先排满4s轨道，再排3d轨道，该原子基态电子排布式为[Ar]3d54s2，B不符合题意；C．先排满4s轨道，再排3d轨道，该原子基态电子排布式为[Ar]3d64s2，C符合题意；D．先排满4s轨道，再排3d轨道，该原子基态电子排布式为[Ar]3d34s2，D不符合题意；故选C。7．对于基态原子电子排布规则，以下表述正确的是A．按泡利不相容原理每个电子层的电子容量为2n3个B．轨道处于全充满状态时，原子较稳定，故35Br的电子排布式为[Ar]3d104s14p6C．ns电子的能量不一定高于(n-1)p电子的能量D．能量最低原理解决了电子在不同电子层中的排布顺序问题【答案】D【详解】A．按泡利不相容原理,用n表示电子层数，每个电子层最多可容纳的电子数为2n2，A错误；B．根据能级构造原理可知，35Br的电子排布式为[Ar]3d104s24p5，B错误；C．电子能量与能层和能级都有关，根据构造原理可知，ns电子的能量一定高于(n-1)p电子的能量，C错误；D．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，故能量最低原理解决了电子在不同电子层中的排布顺序问题，D正确；故答案为：D。8．已知某元素的原子序数为31。下列说法错误的是A．该元素的价电子排布式为B．该元素位于周期表的区C．该元素在周期表中的位置是第四周期第ⅢA族D．与该元素同族的第三周期元素是金属元素【答案】A【分析】该元素的原子序数为31，则该元素为镓元素，在周期表中位于第四周期第ⅢA族，p区，价电子排布式为4s24p1，与同主族的铝的化学性质相似。【详解】A．主族元素的价电子为最外层电子，该元素的价电子排布式为4s24p1，故A错误；B．该元素位于周期表的p区，故B正确；C．由分析知，该元素在周期表中的位置是第四周期第ⅢA族，故C正确；D．与该元素同族的第三周期元素是Al，属于金属元素，故D正确；答案选A。9．下列有关原子的最外层的轨道表示式正确的是A．铍原子： B．碳原子：C．氯原子： D．铝原子：【答案】C【详解】A．铍原子的最外能级为2s，故A错误；B．2p能级上的电子应该单独占有一个轨道，违反洪特规则，故B错误；C．氯原子的最外能层的电子轨道表示式正确，故C正确；D．根据能量最低原理，3s轨道的能量低于3p轨道，则电子先排满3s轨道，才能排3p轨道，所以该电子排布违背了能量最低原理，故D错误；答案选C。10．节日里燃放的烟花，一般用黑火药(主要成分为、C、S等)作起爆药剂，烟花颜色则是各种金属(如Na等)的焰色。下列说法不正确的是A．S原子的最高能层有4个电子B．C的基态原子价层电子轨道表示式为：C．Na的基态原子的核外电子排布式为：D．金属的焰色试验利用了原子核外电子跃迁释放能量的原理【答案】A【详解】A．S的原子序数为16，位于周期表第三周期第VIA族，其最高能层为第三能层，有6个电子，故A错误；B．C的原子序数为6，基态原子价层电子轨道表示式为，故B正确；C．Na的原子序数为11，基态原子的核外电子排布式为：，故C正确；D．金属的焰色试验是电子的跃迁释放能量产生发射光谱形成的，即利用了原子核外电子跃迁释放能量的原理，故D正确；答案选A。11．铁在地壳中的含量排第四位，下列基态铁原子的价层电子轨道表示式正确的是A． B．C． D．【答案】B【详解】A．中，1个3d轨道中的两个电子的自旋方向相同，违反泡利不相容原理，A不正确；B．中，电子的排布符合构造原理，B正确；C．中，4s轨道没有排满电子，电子就进入3d轨道，违反能量最低原理，C不正确；D．中，3d亚层还有2个空轨道，另两个轨道已经排满2个电子，违反洪特规则，D不正确；故选B。12．三甲基镓[(CH3)3Ga]是一种金属有机化合物，广泛用作制备LED等新型半导体光电产品，可通过该反应来制备：GaCl3+(CH3)3Al(CH3)3Ga+AlCl3。下列说法正确的是A．14C原子的中子数为6B．基态31Ga原子的价电子排布式为4s24p1C．Cl-核外三个能层均充满电子D．Al核外有13种空间运动状态不同的电子【答案】B【详解】A．核素左上角数字代表质量数，C的质子数为6，则14C原子的中子数=质量数-质子数=14-6=8，A错误；B．基态31Ga原子的简化电子排布式为[Ar]3d104s24p1，价电子排布式为4s24p1，B正确；C．Cl-核外M能层的3d能级无电子，C错误；D．Al原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p1，电子占有轨道数为7，则有7种空间运动状态不同的电子，D错误；故选B。13．2023年3月15日19时41分，“长征十一号”运载火箭在我国酒泉卫星发射中心点火起飞，随后，将“试验十九号卫星”精准送入预定轨道，发射任务取得圆满成功。长征运载火箭使用偏二甲肼()作燃料，作氧化剂。下列说法正确的是A．基态原子的核外电子的空间运动状态有8种B．基态原子核外能级和能级电子的能量相等C．基态氢原子的轨道电子云轮廓图为球形D．氮原子的电子排布式由能释放能量产生发射光谱【答案】C【详解】A．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，因而空间运动状态个数等于轨道数；基态O原子电子排布为1s22s22p4，所以核外电子的空间运动状态有1+1+3=5种，故A错误；B．基态C原子核外2s能级和2p能级电子的能量不相等，2p能级电子的能量高，故B错误；C．基态氢原子的1s轨道电子云轮廓图为球形，故C正确；D．3s能级的能量大于2p能级的能量，原子的电子排布式由，能量升高，所以产生的是吸收光谱，故D错误；故答案选C。14．某元素离子的核外电子排布式为，下列有关该元素的说法正确的是A．该元素位于元素周期表的d区B．该元素基态原子的未成对电子数为3C．这元素基态原子的价层电子排布式为D．该元素基态原子的电子的空间运动状态共有24种【答案】A【分析】某元素离子X3+的核外电子排布式为[Ar]3d3，则其核电荷数为26，由洪特规则特例，基态X原子的核外电子排布式为[Ar]3d54s1，为Cr元素，以此来解析；【详解】A．由分析可知，该元素为Cr，原子序数为24，位于元素周期表的d区，A正确；B．由分析可知，该元素为Cr，基态Cr原子的核外电子排布式为[Ar]3d54s1，未成对电子数为6，B错误；C．由分析可知，该元素为Cr，基态Cr原子的价层电子排布式为，C错误；D．由分析可知，该元素为Cr，基态Cr原子的核外电子排布式为[Ar]3d54s1，含有电子的轨道有15个，则原子的电子的空间运动状态共有15种，D错误；故选A。15．下列对电子排布式或轨道表示式书写的评价正确的是选项电子排布式或轨道表示式评价AN原子的轨道表示式：错误；违反洪特规则BO原子的轨道表示式：错误；违反泡利不相容原理CK原子的电子排布式：错误；违反泡利不相容原理DC的电子排布式错误；违反洪特规则A．A B．B C．C D．D【答案】D【详解】A．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，故A不符合题意；B．电子应先充满同能级的轨道，违反了洪特规则，故B不符合题意；C．K原子的电子排布式：1s22s22p63s23p64s1，违反能量最低原理，故C不符合题意；D．电子应先充满同能级的轨道，C的电子排布式违反洪特规则，故D符合题意；故答案为D。16．原子结构与元素周期表存在着内在联系。根据已学知识，请你回答下列问题：(1)指出31号元素镓(Ga)在元素周期表中的位置：周期族。(2)若将基态14Si的电子排布式写成1s22s22p63s33p1，则它违背了；(3)X原子在第二电子层上只有一个空轨道，则X的轨道表示式为。(4)被誉为“21世纪的金属”的钛(Ti)元素原子的价电子排布式为：