人教版选修3 第1章第1节 原子结构第2课时 作业.docx

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人教版选修3第1章第1节原子结构第2课时作业

第1节原子结构

第2课时　能量最低原理、基态与激发态、光谱　电子云与原子轨道

基础练

1.下列有关电子云的叙述中，正确的是（　　）

A.电子云形象地表示了电子在核外某处单位体积内出现的概率

B.电子云直观地表示了核外电子的数目

C.1s电子云界面图是一个球面，表示在这个球面以外，电子出现的概率为零

D.电子云是电子绕核运动形成了一团带负电荷的云雾

解析　电子云表示电子在核外单位体积内出现的概率大小，小黑点的疏密表示出现概率密度的大小，密则概率密度大，疏则概率密度小，故A正确。

答案　A

2.下列离子中d轨道达半充满状态的是（　　）

A.Cr3＋B.Cu＋

C.Co3＋D.Fe3＋

解析　Cr3＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d3，d轨道不是半充满状态，故A错误；Cu＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10，d轨道处于全满状态，故B错误；Co3＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6，d轨道不是半充满状态，故C错误；Fe3＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，d轨道达半充满状态，故D正确。

答案　D

3.下列对核外电子运动状态的描述正确的是（　　）

A.电子的运动与行星的运动相似，围绕原子核在固定的轨道上高速旋转

B.能层数为3时，有3s、3p、3d、3f四个轨道

C.氢原子中只有一个电子，故氢原子只有一个轨道

D.在同一能级上运动的电子，其运动状态肯定不同

解析　A项，质量很小的电子在做高速运动时，其运动规律跟普通物体不同，电子没有确定的运动轨道；B项，第三能层只有3s、3p、3d三个能级，而3s能级有1个轨道、3p能级有3个轨道、3d能级有5个轨道，故第三能层有9个轨道；C项，氢原子中只有1个电子，在1s轨道，但还存在其他空轨道；D项，电子的运动状态与能层、能级和自旋状态有关，在同一原子内部没有两个电子存在完全相同的运动状态。

答案　D

4.当碳原子的核外电子排布由1s22s22p2转变为1s22s12p3时，下列说法正确的是（　　）

A.碳原子由基态变为激发态

B.碳原子由激发态变为基态

C.该过程将产生发射光谱

D.碳原子要向外界环境释放能量

解析　从碳原子的核外电子排布变化来看，2s一个电子跃迁到2p，能量升高，产生吸收光谱，A项正确，B、C、D项错误。

答案　A

5.下列对核外电子运动状况的描述正确的是（　　）

A.同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多

B.当碳原子的核外电子排布由

转变为

时，这一过程中释放能量

C.3p2表示3p能级有两个轨道

D.在同一能级上运动的电子，其运动状态可能相同

解析　同一原子中，不同能层、相同能级的轨道数相同，故A错误；

为激发态碳原子的核外电子排布，能量较高，

为基态碳原子的核外电子排布，原子由激发态变为基态要放出能量，故B正确；3p2表示3p能级有2个电子，故C错误；在同一能级上运动的电子，其运动状态不同，故D错误。

答案　B

6.以下电子排布式是基态原子的电子排布式的是（　　）

A.1s12s1B.1s22s12p1

C.1s22s22p63s2D.1s12s12p63p1

解析　根据构造原理，基态原子的核外电子的排布总是优先占据能量低的能级，填满后再逐一填充能量高的能级。

低能量的能级没填满就填高能量的能级的原子处于激发态。

A项，1s12s1为激发态；B项1s22s12p1为激发态；D项1s12s12p63p1为激发态；只有C项处于基态。

答案　C

7.下列有关碳原子的电子排布图中，能量最低的是（　　）

解析　根据洪特规则，原子的核外电子在能量相同的轨道上排布时，电子尽可能分占不同的轨道且自旋状态相同，这样整个原子的能量最低。

A中2p轨道上两个电子挤在同一个轨道上，B、C中两个轨道上电子的自旋状态相反，均与洪特规则相违背，只有D中的排布符合洪特规则，能量最低。

答案　D

8.下列有关电子云和原子轨道的说法中，正确的是（　　）

A.原子核外的电子像云雾一样笼罩在原子核周围，故称电子云

B.s能级原子轨道呈球形，处于该轨道上的电子只能在球壳内运动

C.p能级原子轨道呈哑铃状，随着能层的增加，p能级原子轨道也在增多

D.p能级原子轨道与s能级原子轨道的平均半径都随能层序数的增大而增大

解析　电子云表示电子在核外某一区域出现的概率密度分布，故A项错误；原子轨道是电子出现概率为90%的电子云空间，这只是表明电子在这一空间区域内出现的机会大，在此空间区域外出现的机会少，故B项错误；无论能层序数n如何变化，每个p能级都有3个原子轨道且相互垂直，故C项错误；同一原子的能层越高，对应能层电子的能量越高，电子在离核更远的区域出现的机会越大，电子云将向更大的空间扩展，原子轨道半径会增大。

答案　D

9.下列关于硅原子的核外电子排布表示方法中，错误的是（　　）

A.1s22s22p63s23p2

B.[Ne]3s23p2

解析　A、B两项是电子排布式，C、D两项是电子排布图，其中C项违背了洪特规则，故错误。

答案　C

10.

（1）处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用________形象化描述。

在基态14C原子中，核外存在________对自旋相反的电子。

（2）N的基态原子核外电子排布式为________；Cu的基态原子最外层有________个电子。

（3）钒（23V）是我国的丰产元素，广泛用于催化及钢铁工业。

钒在元素周期表中的位置为________________，其价层电子排布图为________________。

（4）Na位于元素周期表第________周期第________族；S的基态原子核外有________个未成对电子；Si的基态原子核外电子排布式为________。

（5）Cu＋基态核外电子排布式为________________。

（6）基态Fe原子有________个未成对电子，Fe3＋的电子排布式为________________。

（7）31Ga基态原子的核外电子排布式是________________。

（8）铝原子核外电子云有________种不同的伸展方向，有________种不同运动状态的电子。

（9）基态Mn2＋的核外电子排布式为________________。

（10）Se原子序数为________，其核外M层电子的排布式为________。

（11）可正确表示原子轨道的是________。

A.2sB.2d

C.3pzD.3f

解析　

（1）电子在原子核外出现的概率密度分布通常用电子云来形象化描述。

C的电子排布图为

，所以其基态原子中核外存在2对自旋状态相反的电子。

（2）N元素的原子序数为7，基态原子的核外电子排布为1s22s22p3；Cu元素位于第四周期ⅠB族，基态原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s1，最外层有1个电子。

（3）钒在元素周期表中的位置为第四周期ⅤB族，其价层电子排布式为3d34s2，根据洪特规则和泡利原理，价层电子排布图为：

。

（4）Na（

）元素位于元素周期表第三周期第ⅠA族；Si原子核外电子数为14，基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p2。

（5）Cu为29号元素，基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，Cu＋的基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10。

（6）基态Fe原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d64s2，所以有4个未成对电子，失去2个4s电子、1个3d电子形成Fe3＋，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d5。

（8）铝原子核外电子云有s、p，分别有1、3种伸展方向；其核外有13个电子，则有13种不同运动状态的电子。

（9）Mn的核外电子数为25，基态Mn2＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5。

（10）Se位于第四周期，与S的原子序数相差18，故其原子序数为34；其核外M层有18个电子，故M层的电子排布式为3s23p63d10。

（11）L能层只有2s、2p能级，M能层只有3s、3p、3d能级，故选A、C。

答案　

（1）电子云　2

（2）1s22s22p3　1

（3）第四周期第ⅤB族　

（4）三　ⅠA　2　1s22s22p63s23p2或[Ne]3s23p2

（5）1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10

（6）4　1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5

（7）1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1

（8）4　13

（9）1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5

（10）34　3s23p63d10

（11）AC

素养练

11.按要求填空。

（1）17Cl的电子排布式：

_________________________________。

（2）17Cl的价电子排布式：

__________________________________。

（3）17Cl－的电子式：

__________________________________。

（4）17Cl的价电子排布图：

____________________________________。

（5）17Cl的原子结构示意图：

____________________________________。

（6）第四周期中最外层只有1个电子的所有基态原子的简化电子排布式：

_______________________________________________________。

解析　解本题的关键是掌握（简化）电子排布式、价电子排布式、电子式、价电子排布图、原子结构示意图的区别。

（1）～（5）主要考查电子排布式、价电子排布式、电子式、价电子排布图、原子结构示意图的区别。

（6）第四周期最外层只有1个电子的基态原子的最外层电子排布式为4s1，此时3s、3p轨道应已填满，3d轨道可能全空、半充满或全充满，即其简化电子排布式为[Ar]4s1、[Ar]3d54s1、[Ar]3d104s1。

答案　

（1）1s22s22p63s23p5　

（2）3s23p5　（3）

（5）

（6）[Ar]4s1、[Ar]3d54s1、[Ar]3d104s1

12.A、B、C、D、E代表5种元素。

请填空：

（1）A元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子，该原子的电子排布图为________。

（2）B元素的负一价离子与C元素的正一价离子的电子排布式都与氩原子相同，B元素的符号为________，C的离子结构示意图为________。

（3）D元素的正三价离子的3d能级为半充满，D的元素符号为________，其基态原子的电子排布式为________。

（4）E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子，E的元素符号为________，其价电子排布图为________。

解析　

（1）根据A元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子，可知该元素的基态原子有2个电子层，共有7个电子，是N元素，其电子排布图为

。

（2）B元素的负一价离子与C元素的正一价离子的电子排布式与氩原子相同，即都有18个电子，则B元素为Cl，C元素为K，K＋的结构示意图为

。

（3）D元素的正三价离子的3d能级为半充满，即三价阳离子的构型为3d5，则原子的价电子构型为3d64s2，即为26号Fe元素，其基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。

（4）由E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有1个未成对电子，可知其价电子构型为3d104s1，所以E为Cu元素，其价电子排布图为

。

答案　

（1）

（2）Cl　

（3）Fe　1s22s22p63s23p63d64s2（或[Ar]3d64s2）

（4）Cu　

13.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元素原子核外仅有一个非空原子轨道，也是宇宙中最丰富的元素；B元素原子核外p电子数比s电子数少1；C为金属元素且原子核外p电子数和s电子数相等；D元素的原子核外所有p轨道为全充满或半充满状态。

（1）写出四种元素的元素符号：

A________，B________，C________，D________。

（2）写出C、D两种元素基态原子的核外电子排布图：

C_______________________________________________________。

D_______________________________________________________。

（3）写出B、C两种元素的单质在一定条件下反应的化学方程式：

_______________________________________________________。

（4）B元素的单质的电子式为________，其简单氢化物的电子式为________。

解析　A是宇宙中最丰富的元素，且原子核外仅有一个非空原子轨道，则A为氢；B元素原子的核外电子排布式为1s22s22p3，则B为氮；C元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s2，则C为镁；D元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p3，则D为磷。

答案　

（1）H　N　Mg　P

（3）N2＋3Mg

Mg3N2

14.按照下列元素基态原子的电子排布特征回答问题。

A元素的原子中只有一个能层且只含1个电子；B元素的原子3p轨道上得到1个电子后不能再容纳外来电子；C元素的原子2p轨道上有1个电子的自旋方向与其他电子的自旋方向相反；D元素的原子第三能层上有8个电子，第四能层上只有1个电子；E元素的原子最外层电子排布式为3s23p6；F为金属元素且原子核外p电子数和s电子数相等。

（1）写出由A、B、C、D中的三种元素组成的化合物的化学式：

_______________________________________________________

_______________________________________________________（至少写出5个）。

（2）写出F元素基态原子的电子排布图：

_______________________________________________________

_______________________________________________________。

（3）写出用上述元素组成的物质制得A的单质的化学方程式：

_______________________________________________________、

_______________________________________________________（至少写出2个）。

（4）检验某溶液中是否含有D＋，可通过________反应来实现；检验某溶液中是否含有B－，通常所用的试剂是________和________。

（5）写出E的元素符号：

________，要证明太阳上是否含有E元素，可采用的方法是_______________________________________________________。

解析　A元素的原子中只有一个能层且只含1个电子，A是H；B元素的原子3p轨道上得到1个电子后不能再容纳外来电子，则3p轨道上原有5个电子，B是Cl；C元素的原子2p轨道上有1个电子的自旋方向与其他电子的自旋方向相反，说明该原子的2p轨道上有4个电子，C是O；D元素的原子第三能层上有8个电子，第四能层上只有1个电子，则D是K；E元素原子的最外层电子排布式为3s23p6，E是Ar；F为金属元素且原子核外p电子数和s电子数相等，则F元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s2，F为Mg。

答案　

（1）KOH、KClO、KClO3、KClO4、HClO、HClO3、HClO4（其他合理答案均可）

（3）2H2O

2H2↑＋O2↑　2K＋2H2O===2KOH＋H2↑

（4）焰色　AgNO3溶液　稀硝酸

（5）Ar　对太阳光进行光谱分析