1、第3课时电子云与原子轨道泡利原理和洪特规则课时训练3电子云与原子轨道泡利原理和洪特规则基础夯实一、电子云、原子轨道1.以下对核外电子运动状态的描述正确的是()(导学号52700060)A.电子的运动与行星相似,围绕原子核在固定的轨道上高速旋转B.能量低的电子只能在s轨道上运动,能量高的电子总是在f轨道上运动C.能层序数越大,s电子云的半径越大D.在同一能级上运动的电子,其运动状态肯定相同解析:电子运动是无序的,没有固定轨道,能量低的电子在离核近的区域运动,能量高的电子在离核远的区域运动。同一能级上运动的电子,如果是处于不同能层,则运动状态也不相同。答案:C2.下列各能级中原子轨道数最多的是()
2、A.7sB.6pC.5dD.4f解析:ns能级有1个原子轨道,np能级有3个原子轨道,nd能级有5个原子轨道,nf能级有7个原子轨道。答案:D3.下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是()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能级的原子轨道呈球形,处在该轨道上的电子只能在球壳内运动C.p能级的原子轨道呈哑铃状,随着能层的增加,p能级原子轨道也在增多D.与s原子轨道相同,p原子轨道的平均半径随能层的增大而增大解析:电子云是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,并非原子核真被电子云雾所笼罩,A项错;原子轨道是电子出现的概率约为90%的空间轮廓,
3、它表明电子在这一区域内出现的机会大,在此区域外出现的机会少,B项错;无论能层序数n怎样变化,每个p能级都有3个原子轨道且相互垂直,C项错;电子的能量随着能层序数的增大而增大,电子在离核更远的区域出现的概率逐渐增大,电子云越来越向更大的空间扩展,原子轨道的平均半径逐渐增大,D项对。答案:D二、核外电子排布规律4.在能量相同的d轨道中,电子排布成,而不排布成,最直接的依据是()A.能量最低原理B.泡利原理C.原子轨道能级图D.洪特规则解析:洪特规则是指基态原子中的电子在同一能级的不同轨道上排布时,电子总是优先单独占据一个轨道,并且自旋状态相同,使整个原子的能量最低,故D项正确。答案:D5.下列有关
4、碳原子的电子排布图中,能量最低的是()解析:A项中2p能级上的2个电子挤在同一个轨道上,B项、C项中两个2p轨道上电子的自旋状态相反,均与洪特规则相违背,只有D项中的排布符合洪特规则,此时整个原子的能量最低。答案:D6.若将15P的电子排布式写成1s22s22p63s23,它违背了()A.能量守恒原理B.泡利原理C.能量最低原理D.洪特规则解析:洪特规则是指当电子排布在同一能级的不同轨道时,基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道,而且自旋状态相同。答案:D三、电子排布图7.已知锰的核电荷数为25,以下是一些同学绘制的基态锰原子的电子排布图,其中最能准确表示基态锰原子核外电子运动状态的是()(
5、导学号52700061)解析:基态锰原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2,原子轨道的能量由低到高的顺序为1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d,其中3d能级上排布了5个电子,为半充满状态,5个电子分别占据不同的轨道,且自旋状态相同。A项3d能级上的电子排布不对,违反了洪特规则;B项中s能级上两个电子的自旋状态应相反;C项中3d能级上电子排布不对,违反了洪特规则,只有D项正确。答案:D8.下列表示式错误的是()A.Na+的电子排布图:B.Na+的结构示意图: C.Na的电子排布式:1s22s22p63s1D.Na的简化电子排布式:Ne3s1解析:Na+是Na原子失去了最
6、外层的3s电子所得到的,只剩下1s、2s和2p轨道上的电子,共10个电子,A选项中2p能级上的电子排布违背了泡利原理。答案:A9.某元素原子A的L层要比M层少6个电子,它有两种常见的阳离子a和b(其中a的化合价高于b的化合价)。则(1)a的M层比N层多个电子;b的L层比M层少个电子。a的稳定性(填“大于”或“小于”)b的稳定性。(2)写出A原子的电子排布式:;a的最外层的电子排布图是。解析:由于第一、二层的原子轨道不出现能级交错现象,根据题意可得A原子的L层已填满电子,则L层共有8个电子,再根据A原子的L层比M层少6个电子,可得M层上的电子数为14,则第三层的电子排布式为3s23p63d6,已
7、经排到3d能级,所以4s能级已填满电子,故A原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,即A原子为Fe原子。Fe原子能形成两种离子,即Fe2+和Fe3+。根据题意,a为Fe3+,其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5;b为Fe2+,其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6,根据洪特规则的特例,可知a的3d能级处于半充满状态,较稳定,所以a离子比b离子稳定。答案:(1)136大于(2)1s22s22p63s23p63d64s210.以下是表示铁原子和铁离子的3种不同化学用语。(导学号52700062)结构示意图电子排布式电子排布图铁原子 1s2
8、2s22p63s23p63d64s2铁离子 1s22s22p63s23p63d5(1)铁原子最外层电子数为,铁在发生化学反应时,参加反应的电子可能是。(2)请你通过比较、归纳,分别说出3种不同化学用语所能反映的粒子结构信息。答案:(1)24s能级上的2个电子或4s能级上的2个电子和3d能级上的1个电子(2)结构示意图:能直观地反映核内的质子数和核外的能层数及各能层上的电子数。电子排布式:能直观地反映核外电子的能层、能级和各能级上的电子数。电子排布图:能直观地反映出各能层、能级及各轨道上的电子分布情况以及电子的自旋状态。能力提升1.以下表示氦原子结构的化学用语中,对电子运动状态描述最详尽的是()
9、AHeB. C.1s2D.解析:A项只能表示最外层电子数,B项只表示核外的电子分层排布情况,C项只表示出能级及能级中所含有的电子数,而D项包含了电子层数、能级和能级中所含有的电子数以及轨道内电子的自旋状态,故D项对电子运动状态的描述最详尽。答案:D2.下列说法正确的是()A.3p2表示3p能级有2个轨道B.1s22s12p1表示的是激发态原子的电子排布C.M能层中的原子轨道数目为3D.处于同一轨道上的电子可以有多个,它们的自旋状态相同解析:3p2表示3p能级上有2个电子,故A项错误;B项中2s能级上的1个电子跃迁到了2p能级上,故表示的是激发态原子,故B项正确;C项中M能层中有s、p、d 3种
10、能级,含有的轨道数分别为1、3、5,故M能层中共有9个原子轨道,故C项错误;处于同一轨道上的电子最多有2个,而且它们的自旋状态相反,故D项错误。答案:B3.下列表达方式正确的是()A.Na2O的电子式:NNaB.N的最外层电子排布图:C.氯离子的电子排布式:1s22s22p63s23p5D.硫离子的结构示意图: 解析:Na2O为离子化合物,其电子式应表示为Na+2-Na+,A项错;氯离子共有18个电子,其电子排布式应为1s22s22p63s23p6,C项错;硫离子共有18个电子,其结构示意图中最外层应为8个电子,D项错。答案:B4.下列是原子的核外电子排布式或电子排布图,其中不正确的是()A.
11、24Cr的电子排布式:1s22s22p63s23p63d54s1B.K的简化电子排布式:Ar4s1C.N的电子排布图:D.S的电子排布图:解析:D项中S的电子排布图违背了洪特规则,正确的写法应是。答案:D5.第三周期元素的原子,其最外层p能级上仅有一个未成对电子,它的最高价氧化物对应水化物的酸根离子是()A.RB.RC.RD.R解析:该元素原子最外层电子排布式为3s23p1或3s23p5,该元素为Al或Cl,其最高价氧化物对应水化物的酸根离子分别为Al、Cl。答案:D6.下列是基态原子的最外层电子排布式,其中正确的是()A.3d54s1B.3d44s2C.3d94s2D.3d13p6解析:B项
12、,违背了3d能级半充满时为稳定状态,C项,违背了3d能级全充满时为稳定状态,D项,违背了能量最低原理,故选A项。答案:A7.下列说法错误的是()(导学号52700063)A.ns电子的能量不一定高于(n-1)p电子的能量B.6C的电子排布式1s22s22,违反了洪特规则C.21Sc的电子排布式1s22s22p63s23p63d3,违反了能量最低原理D.22Ti的电子排布式1s22s22p63s23p10,违反了泡利原理解析:A项,关键在于熟记构造原理,各能级能量的大小顺序为1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5sns电子的能量一定高于(n-1)p电子的能量;B项,对于6C来说,2p
13、能级有3个能量相同的原子轨道,最后2个电子应该以自旋状态相同的方式分布在两个不同的2p轨道上,故2违背了洪特规则;C项,根据能级能量高低顺序可知E(4s)E(3d),对于21Sc来说,最后3个电子应先排满4s能级,再排3d能级,正确写法应为1s22s22p63s23p63d14s2,故违背了能量最低原理;D项,对于22Ti来说,3p能级共有3个轨道,最多可以排6个电子,如果排10个电子,则违背了泡利原理,正确写法应为1s22s22p63s23p63d24s2。答案:A8.下列各组表述中,两种微粒一定不属于同种元素原子的是()A.3p能级上有一个空轨道的基态原子和核外电子排布式为1s22s22p
14、63s23p2的原子B.M层全充满而N层为4s2的原子和核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2的原子C.最外层电子数是核外电子总数的的原子和最外层的电子排布式为4s24p5的原子D.2p能级上有一个未成对电子的基态原子和原子最外层的电子排布式为2s22p5的原子解析:解答该题时要依据构造原理和原子核外电子排布规则,逐项认真分析。A项,3p能级上有一个空轨道,说明3p能级上填充了2个电子,因为3p能级填充1个电子就会有2个空轨道,填充3个或3个以上电子则无空轨道,3p能级上有2个电子,3s能级上肯定已填满电子,最外层的电子排布式为3s23p2,因此A项中两微粒相同。M层全充满
15、而N层为4s2,M层上有d轨道,即M层电子排布为3s23p63d10,该元素原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2,该元素是锌,核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,该元素是铁,B选项符合题意。C项中最外层的电子排布式为4s24p5,则3d能级上已排满10个电子,其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5,最外层电子数是核外电子总数的的原子,可按下述方法讨论:若最外层电子数为1,核外电子总数为5,此种情况不可能;最外层电子数为2,核外电子总数为10,不可能;同理,可讨论得知只有最外层电子数为7,核外电子总数为35时合理,其
16、电子排布式也是1s22s22p63s23p63d104s24p5,二者是同种元素的原子。D项中2p能级上有一个未成对电子,可以是2p1,也可以是2p5,因此D选项不符合题意。答案:B9.已知某原子结构示意图为,下列有关说法正确的是()A.结构示意图中x=4B.该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4C.该原子的电子排布图为D.该原子结构中共有5个能级上填充有电子解析:在原子结构示意图中第一能层上只能排2个电子,故x=2,最外层有4个电子,该元素为Si,其元素原子的电子排布式为1s22s22p63s23p2,A、B项错;根据洪特规则,该原子3p能级上的两个电子应分别占据不同的轨道,而且
17、自旋状态应相同,C项错;该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p2,共有5个能级上填充有电子,D项正确。答案:D10.如图是s能级和p能级的电子云轮廓图,试回答问题。(导学号52700064)(1)s电子云轮廓图呈形,每个s能级有个原子轨道;p电子云轮廓图呈状,每个p能级有个原子轨道,其能量关系为(填“相同”或“不相同”)。(2)元素X的原子最外层的电子排布式为nsnnpn+1,原子中能量最高的是电子;元素X的名称是,它的氢化物的电子式是。(3)若元素Y的原子最外层的电子排布式为nsn-1npn+1,那么Y的元素符号应为,原子的电子排布图为。解析:(1)ns能级均有1个轨道,np能级均
18、有3个轨道,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状的,每个p能级有3个原子轨道,它们相互垂直,分别以px、py、pz表示,能量关系为px=py=pz,即能量相同。(2)因为元素X的原子最外层的电子排布式为nsnnpn+1,np能级已排布电子,说明ns能级上已排满电子,即n=2,则元素X的原子核外电子排布式为1s22s22p3,元素X是氮;当元素Y的原子最外层的电子排布式为nsn-1npn+1时,有n-1=2,则n=3,那么元素Y的原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4,元素Y是硫。答案:(1)球1哑铃3相同(2)2p氮(3)S11.有A、B、C、D四种短周期主族元素
19、,它们的原子序数依次增大,其中A元素原子核外电子仅有一种原子轨道,也是宇宙中最丰富的元素,B元素原子核外p能级上的电子数比s能级上的电子数少1,C为金属元素且原子核外p能级上的电子数和s能级上的电子数相等,D元素的原子核外所有p能级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两种元素基态原子核外电子的电子排布图。C,D。(3)写出B、C两种元素单质在一定条件下反应的化学方程式:。(4)写出B元素对应的单质和氢化物的电子式:单质,氢化物。解析:A是宇宙中最丰富的元素,则A为氢;B元素原子的核外电子排布式为1s22s22p3,B元素为氮;C元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s2,C元素为镁;D元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p3,D元素为磷。答案:(1)HNMgP(2)(3)N2+3MgMg3N2(4)NNHH