分层作业5 原子核外电子的排布
A级 必备知识基础练
1.[2023河北邢台一中月考]下列描述原子结构的化学用语正确的是( )
A.碳原子结构示意图:
B.基态铜原子(29Cu)的外围电子排布式:3d94s2
C.氧原子核外能量最高的电子云的形状:
D.碳原子核外电子的轨道表示式:
2.下列各项叙述中,错误的是( )
A.原子的量子力学模型是根据量子力学理论和原子光谱建构的原子模型
B.单个电子的空间运动状态用原子轨道来描述
C.基态原子中,3d能级中电子的能量一定高于4s能级的电子
D.基态原子中处于同一原子轨道上的电子自旋状态一定不同
3.已知三种微粒(原子或离子):
微粒 电子排布式
11X 1s22s22p6
19Y 1s22s22p63s23p6
20Z 1s22s22p63s23p6
若将上述三种微粒归为同一类,下列微粒中也可归为此类的是( )
4.[2023河北衡水第二中学检测]下列有关光谱的说法中不正确的是( )
A.原子中的电子在跃迁时会发生能量的变化,能量的表现形式之一是光(辐射),这也是原子光谱产生的原因
B.原子只有发射光谱
C.通过原子光谱可以发现新的元素,也可以鉴定某些元素
D.霓虹灯光、激光、焰火都与电子跃迁释放能量有关
5.[2023河北衡水第十三中学质检]某基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,下列说法错误的是( )
A.该元素原子1s、2s、3s轨道形状均为球形
B.该元素原子核外有4个电子层
C.该元素原子M电子层共有18个电子
D.该元素原子比Zn原子活泼
6.气态中性基态原子的原子核外电子排布发生如下变化,吸收能量最多的是( )
A.1s22s22p63s23p2→1s22s22p63s23p1
B.1s22s22p63s23p3→1s22s22p63s23p2
C.1s22s22p63s23p4→1s22s22p63s23p3
D.1s22s22p63s23p63d104s24p1→1s22s22p63s23p63d104s2
7.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
A O原子的轨道表示式: 错误;违反泡利不相容原理
B N原子的轨道表示式: 错误;违反洪特规则
C Ca原子的电子排布式:1s22s22p63s23p63d2 错误;违反能量最低原理
D Br-的电子排布式:[Ar]4s24p6 正确;未违反能量最低原理
8.下列各微粒的电子排布式或轨道表示式不符合能量最低原理的是( )
A.Fe2+ 1s22s22p63s23p63d6
B.Cu 1s22s22p63s23p63d94s2
C.F
D.Na+
9.下列有关核外电子排布的式子不正确的是( )
A.32Ge的电子排布式:1s22s22p63s23p63d104s24p2
B.K的电子排布式:1s22s22p63s23p64s1
C.N原子的轨道表示式为
D.S原子的轨道表示式为
10.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原子半径最大的元素,C的最外层有三个未成对电子,E的外围电子排布式为3d64s2。回答下列问题:
(1)A为 (填元素符号,下同),电子排布式是 。
(2)B为 ,电子排布式是 。
(3)C为 ,电子排布式是 。
(4)D为 ,轨道表示式是 。
(5)E为 ,原子结构示意图是 。
B级 关键能力提升练
11.“大众创业,万众创新”是国家的号召。我国的量子通信、5G技术、航空航天等都在世界上处于领先地位。下列叙述错误的是( )
A.北斗三号卫星搭载了精密计时的铷原子钟,铷(Rb)属于碱金属
B.3D打印技术中使用的材料之一尼龙玻纤塑料属于无机非金属材料
C.长征五号B遥二火箭把天和核心舱送入太空,火箭动力源于氧化还原反应
D.奋斗者号潜水器载人舱外壳使用了钛合金,钛的外围电子排布式为3d24s2
12.下列氮原子的电子排布图表示的状态中,能量由低到高的顺序是( )
A.①③②④ B.①③④②
C.④③②① D.②④③①
13.[2023河北唐山开滦第一中学期末]已知元素X的原子外围电子排布式为nsn-1npn+2,则元素X的原子序数为( )
A.9 B.10
C.17 D.18
14.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.1s22s12违背了洪特规则,是激发态原子的电子排布
C.不符合泡利不相容原理,是不存在的排布
D.原子结构示意图为的原子,核外电子云有3种不同形状
15.回答下列问题:
(1)第2、3、4周期元素原子中p轨道半充满的元素是 ,前四周期元素中,基态原子未成对电子数与氮相同的元素有 种。
(2)镓与硼同主族,写出镓元素原子的电子排布式: 。
(3)写出Ti基态原子的电子排布式: ,
基态Co2+的电子排布式: 。
(4)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跟Y可形成化合物X2Y3,Z元素可以形成负一价离子。X元素的符号是 ;Y元素基态原子的轨道表示式为 ,Z元素的名称是 。
C级 学科素养拔高练
16.电池的发展日新月异,我国现在普遍选择磷酸铁锂(LiFePO4)作为动力型锂离子电池的正极材料,从政府、科研机构、企业甚至是证券公司等市场分析员都看好这一材料,将其作为动力型锂离子电池的发展方向。
(1)磷酸铁锂电池中锂原子和磷原子的结构示意图分别为 和 ,核外电子排布式分别为 和 。
(2)磷酸铁锂电池中铁元素的原子结构示意图为。
①根据核外电子排布规律判断M层最多容纳 个电子,若铁元素的核外电子排布式表示为1s22s22p63s23p63d8,则违背了核外电子排布的 的规律。
②铁元素的原子核外电子排布式为 ,该元素的原子核外有 个未成对电子。
③铁元素在形成化合物时往往以+3价或者+2价的形式存在,从核外电子排布角度来看,
价铁离子的稳定性更强,原因是 。
答案：
1.C 解析 在原子结构示意图中,圆圈内的质子数应带“+”,则碳原子结构示意图为,A不正确;原子核外电子排布时,需遵循洪特规则,所以基态铜原子(29Cu)的外围电子排布式不是3d94s2,而是3d104s1,B不正确;氧原子的电子排布式为1s22s22p4,则核外能量最高的电子云为p电子云,形状为,C正确;碳原子核外电子排布为1s22s22p2,轨道表示式为,D不正确。
2.C 解析 原子结构有多种模型,现代原子结构模型为原子的量子力学模型,是根据量子力学理论和原子光谱建构的原子模型,A正确。原子轨道用来描述单个电子的空间运动状态,B正确。不能一刀切地以为:多电子的所有基态原子中,3d能级中电子的能量一定高于4s能级的电子。不能单纯地按照基态原子电子排布式来判断3d能级中电子的能量一定高于4s能级;对副族元素的基态原子,当相邻能级能量相差不太大时,有1到2个电子占据能量稍高的能级,可能反而降低了电子排斥能,而使整个原子能量最低,C不正确。按泡利不相容原理,基态原子中处于同一原子轨道上的电子自旋状态一定不同,D正确。
3.C 解析 11X、19Y、20Z都是金属阳离子,分别为Na+、K+、Ca2+。分析A~D微粒结构示意图的核电荷数和核外电子排布的关系可知,A、D是原子,B是阴离子,C是金属阳离子Mg2+,故选C。
4.B 解析 原子光谱既有发射光谱,也有吸收光谱,B错误。
5.D 解析 根据基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,可知该元素原子序数为29,为Cu元素。s轨道为球形,A说法正确;铜元素位于第4周期,也可以通过其电子排布式知道该元素原子核外有K、L、M、N共计4个电子层,故B说法正确;M层为第3层,在电子排布式中为3s、3p、3d能级,根据电子排布式1s22s22p63s23p63d104s1可知,M层有2+6+10=18个电子,故C说法正确;根据金属活动性顺序,可知Zn比铜活泼,故D说法错误。
6.B 解析 能级轨道上电子处于半充满、全充满、全空状态时,原子相对稳定,不易失去电子,p能级最多容纳6个电子,s能级最多容纳2个电子,选项B中3p轨道上有3个电子,处于半充满状态,相对稳定,不易失去电子,即失去电子时吸收的能量较多,故B正确。
7.C 解析 根据原子核外电子排布遵循洪特规则:原子中电子优先单独占据1个轨道,且自旋状态相同,原子的能量最低,基态O原子的轨道表示式为,故A错误;同一原子轨道最多容纳两个电子且自旋状态不同,N原子核外有7个电子,分2层排布,原子的轨道表示式:,B项中违反泡利不相容原理,评价错误,故B错误;Ca为20号元素,其原子的核外有20个电子,其电子排布式为1s22s22p63s23p64s2,评价正确,故C正确;Br为35号元素,核外电子排布式为[Ar]3d104s24p5,Br得到1个电子形成Br-,所以Br-的电子排布式为[Ar]3d104s24p6,电子排布式错误,故D错误。
8.B 解析 Fe2+核外电子数为24,由能量最低原理可知,核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6,故A符合能量最低原理;29号元素Cu的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,这是因为3d能级为全充满状态(即3d能级填充10个电子)时能量相对较低,故B不符合能量最低原理;氟原子轨道表示式为,故C符合能量最低原理;Na+的轨道表示式为,故D符合能量最低原理。
9.D 解析 D项S原子的轨道表示式违反了洪特规则,正确的应是。
10.答案 (1)Si 1s22s22p63s23p2 (2)Na 1s22s22p63s1
(3)P 1s22s22p63s23p3 (4)N
(5)Fe
解析 由题意可知,A为Si元素,B为Na元素,C为P元素,D为N元素,E为Fe元素。这五种元素原子的电子排布式分别为A:1s22s22p63s23p2,B:1s22s22p63s1,C:1s22s22p63s23p3,D:1s22s22p3,E:1s22s22p63s23p63d64s2。
11.B 解析 铷元素位于元素周期表第5周期ⅠA族,属于碱金属元素,故A正确;尼龙玻纤塑料是由尼龙和玻璃纤维制成的复合材料,不属于无机非金属材料,故B错误;火箭动力源于火箭燃料的燃烧,燃烧属于氧化还原反应,故C正确;钛元素的原子序数为22, 外围电子排布式为3d24s2,故D正确。
12.A 解析 轨道中电子的能量:1s<2s<2p,能量较高的轨道中电子越多,该微粒能量越高,所以2p轨道上电子越多、1s轨道上电子越少,该微粒能量越高,根据图示可知能量由低到高的顺序是①<③<②<④。
13.C 解析 元素X的原子外围电子排布式为nsn-1npn+2,n-1=2,则n=3,所以元素X的原子外围电子排布式为3s23p5,其核外电子排布式为1s22s22p63s23p5,原子序数为17,故选C。
14.C 解析 原子核外电子数为24,其中3d能级达到半充满更稳定,电子排布式为[Ar]3d54s1,不存在[Ar]3d44s2的排布,故A错误;电子优先排布在能量低的能级,应为1s22s22p1,1s22s12排布违背能量最低原理,故B错误;在2s轨道上有2个自旋状态相同的电子,违背了泡利不相容原理,故C正确;氟原子核外含有s轨道和p轨道两种轨道,则氟原子的核外电子的电子云形状有2种,故D错误。
15.答案 (1)N、P、As 4
(2)1s22s22p63s23p63d104s24p1
(3)1s22s22p63s23p63d24s2 1s22s22p63s23p63d7
(4)As 氢
解析 (1)第2、3、4周期原子中p轨道半充满的元素的电子排布式是1s22s22p3、1s22s22p63s23p3、1s22s22p63s23p63d104s24p3,即N、P、As元素。基态原子N的电子排布式为1s22s22p3,基态N原子有3个未成对电子,除同主族的P、As外,第4周期未成对电子数为3的过渡元素基态原子的电子排布式还有1s22s22p63s23p63d34s2、1s22s22p63s23p63d74s2两种,因此共4种。
(2)镓是第4周期ⅢA族元素,其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1。
(3)Ti原子序数为22,其基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2,Co2+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d7。
(4)因为X原子4p轨道上有3个未成对电子,可知电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3,为As元素,原子序数为33。根据Y元素的最外层2p轨道上有2个未成对电子,则Y的电子排布式可能是1s22s22p2或1s22s22p4,X跟Y可形成化合物X2Y3,则Y为氧元素,轨道表示式为;Z元素的原子序数为42-33-8=1,Z可形成负一价离子,则Z为氢元素。
16.答案 (1) 1s22s1
1s22s22p63s23p3
(2)①18 能量最低原理
②1s22s22p63s23p63d64s2 4
③+3 +3价铁离子的原子轨道均处于全充满或者半充满状态,更为稳定
解析 (1)根据核外电子排布规律可以推测两种元素原子的原子结构示意图分别为、,电子排布式分别为1s22s1和1s22s22p63s23p3。
(2)①根据核外电子排布规律可以判断M层最多容纳18个电子,若铁元素的核外电子排布式表示为1s22s22p63s23p63d8,则违背了能量最低原理。
②铁元素的原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,由电子排布式可以判断,该元素的原子核外3d轨道上有4个未成对电子。
③铁元素原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,若形成+2价的离子则核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6,若形成+3价的离子则核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5,对比两种离子的电子排布式可知,+3价铁离子的原子轨道均处于全充满或者半充满状态,更为稳定。
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