高中化學(xué) 第一章 原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 1_1_3 電子云與原子軌道 泡利原理和洪特規(guī)則課時(shí)訓(xùn)練（含解析）新人教版選修3

第3課時(shí)電子云與原子軌道泡利原理和洪特規(guī)則課時(shí)訓(xùn)練3電子云與原子軌道泡利原理和洪特規(guī)則基礎(chǔ)夯實(shí)一、電子云、原子軌道1.以下對(duì)核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述正確的是()(導(dǎo)學(xué)號(hào)52700060)A.電子的運(yùn)動(dòng)與行星相似,圍繞原子核在固定的軌道上高速旋轉(zhuǎn)B.能量低的電子只能在s軌道上運(yùn)動(dòng),能量高的電子總是在f軌道上運(yùn)動(dòng)C.能層序數(shù)越大,s電子云的半徑越大D.在同一能級(jí)上運(yùn)動(dòng)的電子,其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)肯定相同解析:電子運(yùn)動(dòng)是無(wú)序的,沒(méi)有固定軌道,能量低的電子在離核近的區(qū)域運(yùn)動(dòng),能量高的電子在離核遠(yuǎn)的區(qū)域運(yùn)動(dòng)。同一能級(jí)上運(yùn)動(dòng)的電子,如果是處于不同能層,則運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也不相同。答案:C2.下列各能級(jí)中原子軌道數(shù)最多的是()A.7sB.6pC.5dD.4f解析:ns能級(jí)有1個(gè)原子軌道,np能級(jí)有3個(gè)原子軌道,nd能級(jí)有5個(gè)原子軌道,nf能級(jí)有7個(gè)原子軌道。答案:D3.下列有關(guān)電子云和原子軌道的說(shuō)法正確的是()A.原子核外的電子像云霧一樣籠罩在原子核周圍,故稱電子云B.s能級(jí)的原子軌道呈球形,處在該軌道上的電子只能在球殼內(nèi)運(yùn)動(dòng)C.p能級(jí)的原子軌道呈啞鈴狀,隨著能層的增加,p能級(jí)原子軌道也在增多D.與s原子軌道相同,p原子軌道的平均半徑隨能層的增大而增大解析:電子云是處于一定空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子在原子核外空間的概率密度分布的形象化描述,并非原子核真被電子云霧所籠罩,A項(xiàng)錯(cuò);原子軌道是電子出現(xiàn)的概率約為90%的空間輪廓,它表明電子在這一區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的機(jī)會(huì)大,在此區(qū)域外出現(xiàn)的機(jī)會(huì)少,B項(xiàng)錯(cuò);無(wú)論能層序數(shù)n怎樣變化,每個(gè)p能級(jí)都有3個(gè)原子軌道且相互垂直,C項(xiàng)錯(cuò);電子的能量隨著能層序數(shù)的增大而增大,電子在離核更遠(yuǎn)的區(qū)域出現(xiàn)的概率逐漸增大,電子云越來(lái)越向更大的空間擴(kuò)展,原子軌道的平均半徑逐漸增大,D項(xiàng)對(duì)。答案:D二、核外電子排布規(guī)律4.在能量相同的d軌道中,電子排布成,而不排布成,最直接的依據(jù)是()A.能量最低原理B.泡利原理C.原子軌道能級(jí)圖D.洪特規(guī)則解析:洪特規(guī)則是指基態(tài)原子中的電子在同一能級(jí)的不同軌道上排布時(shí),電子總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道,并且自旋狀態(tài)相同,使整個(gè)原子的能量最低,故D項(xiàng)正確。答案:D5.下列有關(guān)碳原子的電子排布圖中,能量最低的是()解析:A項(xiàng)中2p能級(jí)上的2個(gè)電子擠在同一個(gè)軌道上,B項(xiàng)、C項(xiàng)中兩個(gè)2p軌道上電子的自旋狀態(tài)相反,均與洪特規(guī)則相違背,只有D項(xiàng)中的排布符合洪特規(guī)則,此時(shí)整個(gè)原子的能量最低。答案:D6.若將15P的電子排布式寫成1s22s22p63s23,它違背了()A.能量守恒原理B.泡利原理C.能量最低原理D.洪特規(guī)則解析:洪特規(guī)則是指當(dāng)電子排布在同一能級(jí)的不同軌道時(shí),基態(tài)原子中的電子總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道,而且自旋狀態(tài)相同。答案:D三、電子排布圖7.已知錳的核電荷數(shù)為25,以下是一些同學(xué)繪制的基態(tài)錳原子的電子排布圖,其中最能準(zhǔn)確表示基態(tài)錳原子核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的是()(導(dǎo)學(xué)號(hào)52700061)解析:基態(tài)錳原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s2,原子軌道的能量由低到高的順序?yàn)?s、2s、2p、3s、3p、4s、3d,其中3d能級(jí)上排布了5個(gè)電子,為半充滿狀態(tài),5個(gè)電子分別占據(jù)不同的軌道,且自旋狀態(tài)相同。A項(xiàng)3d能級(jí)上的電子排布不對(duì),違反了洪特規(guī)則;B項(xiàng)中s能級(jí)上兩個(gè)電子的自旋狀態(tài)應(yīng)相反;C項(xiàng)中3d能級(jí)上電子排布不對(duì),違反了洪特規(guī)則,只有D項(xiàng)正確。答案:D8.下列表示式錯(cuò)誤的是()A.Na+的電子排布圖:B.Na+的結(jié)構(gòu)示意圖: C.Na的電子排布式:1s22s22p63s1D.Na的簡(jiǎn)化電子排布式:Ne3s1解析:Na+是Na原子失去了最外層的3s電子所得到的,只剩下1s、2s和2p軌道上的電子,共10個(gè)電子,A選項(xiàng)中2p能級(jí)上的電子排布違背了泡利原理。答案:A9.某元素原子A的L層要比M層少6個(gè)電子,它有兩種常見(jiàn)的陽(yáng)離子a和b(其中a的化合價(jià)高于b的化合價(jià))。則(1)a的M層比N層多個(gè)電子;b的L層比M層少個(gè)電子。a的穩(wěn)定性(填“大于”或“小于”)b的穩(wěn)定性。(2)寫出A原子的電子排布式:;a的最外層的電子排布圖是。解析:由于第一、二層的原子軌道不出現(xiàn)能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象,根據(jù)題意可得A原子的L層已填滿電子,則L層共有8個(gè)電子,再根據(jù)A原子的L層比M層少6個(gè)電子,可得M層上的電子數(shù)為14,則第三層的電子排布式為3s23p63d6,已經(jīng)排到3d能級(jí),所以4s能級(jí)已填滿電子,故A原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2,即A原子為Fe原子。Fe原子能形成兩種離子,即Fe2+和Fe3+。根據(jù)題意,a為Fe3+,其核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d5;b為Fe2+,其核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d6,根據(jù)洪特規(guī)則的特例,可知a的3d能級(jí)處于半充滿狀態(tài),較穩(wěn)定,所以a離子比b離子穩(wěn)定。答案:(1)136大于(2)1s22s22p63s23p63d64s210.以下是表示鐵原子和鐵離子的3種不同化學(xué)用語(yǔ)。(導(dǎo)學(xué)號(hào)52700062)結(jié)構(gòu)示意圖電子排布式電子排布圖鐵原子 1s22s22p63s23p63d64s2鐵離子 1s22s22p63s23p63d5(1)鐵原子最外層電子數(shù)為,鐵在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí),參加反應(yīng)的電子可能是。(2)請(qǐng)你通過(guò)比較、歸納,分別說(shuō)出3種不同化學(xué)用語(yǔ)所能反映的粒子結(jié)構(gòu)信息。答案:(1)24s能級(jí)上的2個(gè)電子或4s能級(jí)上的2個(gè)電子和3d能級(jí)上的1個(gè)電子(2)結(jié)構(gòu)示意圖:能直觀地反映核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)和核外的能層數(shù)及各能層上的電子數(shù)。電子排布式:能直觀地反映核外電子的能層、能級(jí)和各能級(jí)上的電子數(shù)。電子排布圖:能直觀地反映出各能層、能級(jí)及各軌道上的電子分布情況以及電子的自旋狀態(tài)。能力提升1.以下表示氦原子結(jié)構(gòu)的化學(xué)用語(yǔ)中,對(duì)電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)描述最詳盡的是()AHeB. C.1s2D.解析:A項(xiàng)只能表示最外層電子數(shù),B項(xiàng)只表示核外的電子分層排布情況,C項(xiàng)只表示出能級(jí)及能級(jí)中所含有的電子數(shù),而D項(xiàng)包含了電子層數(shù)、能級(jí)和能級(jí)中所含有的電子數(shù)以及軌道內(nèi)電子的自旋狀態(tài),故D項(xiàng)對(duì)電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述最詳盡。答案:D2.下列說(shuō)法正確的是()A.3p2表示3p能級(jí)有2個(gè)軌道B.1s22s12p1表示的是激發(fā)態(tài)原子的電子排布C.M能層中的原子軌道數(shù)目為3D.處于同一軌道上的電子可以有多個(gè),它們的自旋狀態(tài)相同解析:3p2表示3p能級(jí)上有2個(gè)電子,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;B項(xiàng)中2s能級(jí)上的1個(gè)電子躍遷到了2p能級(jí)上,故表示的是激發(fā)態(tài)原子,故B項(xiàng)正確;C項(xiàng)中M能層中有s、p、d 3種能級(jí),含有的軌道數(shù)分別為1、3、5,故M能層中共有9個(gè)原子軌道,故C項(xiàng)錯(cuò)誤;處于同一軌道上的電子最多有2個(gè),而且它們的自旋狀態(tài)相反,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案:B3.下列表達(dá)方式正確的是()A.Na2O的電子式:NNaB.N的最外層電子排布圖:C.氯離子的電子排布式:1s22s22p63s23p5D.硫離子的結(jié)構(gòu)示意圖: 解析:Na2O為離子化合物,其電子式應(yīng)表示為Na+2-Na+,A項(xiàng)錯(cuò);氯離子共有18個(gè)電子,其電子排布式應(yīng)為1s22s22p63s23p6,C項(xiàng)錯(cuò);硫離子共有18個(gè)電子,其結(jié)構(gòu)示意圖中最外層應(yīng)為8個(gè)電子,D項(xiàng)錯(cuò)。答案:B4.下列是原子的核外電子排布式或電子排布圖,其中不正確的是()A.24Cr的電子排布式:1s22s22p63s23p63d54s1B.K的簡(jiǎn)化電子排布式:Ar4s1C.N的電子排布圖:D.S的電子排布圖:解析:D項(xiàng)中S的電子排布圖違背了洪特規(guī)則,正確的寫法應(yīng)是。答案:D5.第三周期元素的原子,其最外層p能級(jí)上僅有一個(gè)未成對(duì)電子,它的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸根離子是()A.RB.RC.RD.R解析:該元素原子最外層電子排布式為3s23p1或3s23p5,該元素為Al或Cl,其最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸根離子分別為Al、Cl。答案:D6.下列是基態(tài)原子的最外層電子排布式,其中正確的是()A.3d54s1B.3d44s2C.3d94s2D.3d13p6解析:B項(xiàng),違背了3d能級(jí)半充滿時(shí)為穩(wěn)定狀態(tài),C項(xiàng),違背了3d能級(jí)全充滿時(shí)為穩(wěn)定狀態(tài),D項(xiàng),違背了能量最低原理,故選A項(xiàng)。答案:A7.下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()(導(dǎo)學(xué)號(hào)52700063)A.ns電子的能量不一定高于(n-1)p電子的能量B.6C的電子排布式1s22s22,違反了洪特規(guī)則C.21Sc的電子排布式1s22s22p63s23p63d3,違反了能量最低原理D.22Ti的電子排布式1s22s22p63s23p10,違反了泡利原理解析:A項(xiàng),關(guān)鍵在于熟記構(gòu)造原理,各能級(jí)能量的大小順序?yàn)?s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5sns電子的能量一定高于(n-1)p電子的能量;B項(xiàng),對(duì)于6C來(lái)說(shuō),2p能級(jí)有3個(gè)能量相同的原子軌道,最后2個(gè)電子應(yīng)該以自旋狀態(tài)相同的方式分布在兩個(gè)不同的2p軌道上,故2違背了洪特規(guī)則;C項(xiàng),根據(jù)能級(jí)能量高低順序可知E(4s)<E(3d),對(duì)于21Sc來(lái)說(shuō),最后3個(gè)電子應(yīng)先排滿4s能級(jí),再排3d能級(jí),正確寫法應(yīng)為1s22s22p63s23p63d14s2,故違背了能量最低原理;D項(xiàng),對(duì)于22Ti來(lái)說(shuō),3p能級(jí)共有3個(gè)軌道,最多可以排6個(gè)電子,如果排10個(gè)電子,則違背了泡利原理,正確寫法應(yīng)為1s22s22p63s23p63d24s2。答案:A8.下列各組表述中,兩種微粒一定不屬于同種元素原子的是()A.3p能級(jí)上有一個(gè)空軌道的基態(tài)原子和核外電子排布式為1s22s22p63s23p2的原子B.M層全充滿而N層為4s2的原子和核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2的原子C.最外層電子數(shù)是核外電子總數(shù)的的原子和最外層的電子排布式為4s24p5的原子D.2p能級(jí)上有一個(gè)未成對(duì)電子的基態(tài)原子和原子最外層的電子排布式為2s22p5的原子解析:解答該題時(shí)要依據(jù)構(gòu)造原理和原子核外電子排布規(guī)則,逐項(xiàng)認(rèn)真分析。A項(xiàng),3p能級(jí)上有一個(gè)空軌道,說(shuō)明3p能級(jí)上填充了2個(gè)電子,因?yàn)?p能級(jí)填充1個(gè)電子就會(huì)有2個(gè)空軌道,填充3個(gè)或3個(gè)以上電子則無(wú)空軌道,3p能級(jí)上有2個(gè)電子,3s能級(jí)上肯定已填滿電子,最外層的電子排布式為3s23p2,因此A項(xiàng)中兩微粒相同。M層全充滿而N層為4s2,M層上有d軌道,即M層電子排布為3s23p63d10,該元素原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s2,該元素是鋅,核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2,該元素是鐵,B選項(xiàng)符合題意。C項(xiàng)中最外層的電子排布式為4s24p5,則3d能級(jí)上已排滿10個(gè)電子,其核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p5,最外層電子數(shù)是核外電子總數(shù)的的原子,可按下述方法討論:若最外層電子數(shù)為1,核外電子總數(shù)為5,此種情況不可能;最外層電子數(shù)為2,核外電子總數(shù)為10,不可能;同理,可討論得知只有最外層電子數(shù)為7,核外電子總數(shù)為35時(shí)合理,其電子排布式也是1s22s22p63s23p63d104s24p5,二者是同種元素的原子。D項(xiàng)中2p能級(jí)上有一個(gè)未成對(duì)電子,可以是2p1,也可以是2p5,因此D選項(xiàng)不符合題意。答案:B9.已知某原子結(jié)構(gòu)示意圖為,下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A.結(jié)構(gòu)示意圖中x=4B.該原子的電子排布式為1s22s22p63s23p4C.該原子的電子排布圖為D.該原子結(jié)構(gòu)中共有5個(gè)能級(jí)上填充有電子解析:在原子結(jié)構(gòu)示意圖中第一能層上只能排2個(gè)電子,故x=2,最外層有4個(gè)電子,該元素為Si,其元素原子的電子排布式為1s22s22p63s23p2,A、B項(xiàng)錯(cuò);根據(jù)洪特規(guī)則,該原子3p能級(jí)上的兩個(gè)電子應(yīng)分別占據(jù)不同的軌道,而且自旋狀態(tài)應(yīng)相同,C項(xiàng)錯(cuò);該原子的電子排布式為1s22s22p63s23p2,共有5個(gè)能級(jí)上填充有電子,D項(xiàng)正確。答案:D10.如圖是s能級(jí)和p能級(jí)的電子云輪廓圖,試回答問(wèn)題。(導(dǎo)學(xué)號(hào)52700064)(1)s電子云輪廓圖呈形,每個(gè)s能級(jí)有個(gè)原子軌道;p電子云輪廓圖呈狀,每個(gè)p能級(jí)有個(gè)原子軌道,其能量關(guān)系為(填“相同”或“不相同”)。(2)元素X的原子最外層的電子排布式為nsnnpn+1,原子中能量最高的是電子;元素X的名稱是,它的氫化物的電子式是。(3)若元素Y的原子最外層的電子排布式為nsn-1npn+1,那么Y的元素符號(hào)應(yīng)為,原子的電子排布圖為。解析:(1)ns能級(jí)均有1個(gè)軌道,np能級(jí)均有3個(gè)軌道,s電子的原子軌道都是球形的,p電子的原子軌道都是啞鈴狀的,每個(gè)p能級(jí)有3個(gè)原子軌道,它們相互垂直,分別以px、py、pz表示,能量關(guān)系為px=py=pz,即能量相同。(2)因?yàn)樵豖的原子最外層的電子排布式為nsnnpn+1,np能級(jí)已排布電子,說(shuō)明ns能級(jí)上已排滿電子,即n=2,則元素X的原子核外電子排布式為1s22s22p3,元素X是氮;當(dāng)元素Y的原子最外層的電子排布式為nsn-1npn+1時(shí),有n-1=2,則n=3,那么元素Y的原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p4,元素Y是硫。答案:(1)球1啞鈴3相同(2)2p氮(3)S11.有A、B、C、D四種短周期主族元素,它們的原子序數(shù)依次增大,其中A元素原子核外電子僅有一種原子軌道,也是宇宙中最豐富的元素,B元素原子核外p能級(jí)上的電子數(shù)比s能級(jí)上的電子數(shù)少1,C為金屬元素且原子核外p能級(jí)上的電子數(shù)和s能級(jí)上的電子數(shù)相等,D元素的原子核外所有p能級(jí)為全充滿或半充滿狀態(tài)。(1)寫出四種元素的元素符號(hào):A,B,C,D。(2)寫出C、D兩種元素基態(tài)原子核外電子的電子排布圖。C,D。(3)寫出B、C兩種元素單質(zhì)在一定條件下反應(yīng)的化學(xué)方程式:。(4)寫出B元素對(duì)應(yīng)的單質(zhì)和氫化物的電子式:單質(zhì),氫化物。解析:A是宇宙中最豐富的元素,則A為氫;B元素原子的核外電子排布式為1s22s22p3,B元素為氮;C元素原子的核外電子排布式為1s22s22p63s2,C元素為鎂;D元素原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p3,D元素為磷。答案:(1)HNMgP(2)(3)N2+3MgMg3N2(4)NNHH