學業分層測評(二)能量最低原理電子云與原子軌道(建議用時：45分鐘)[學業達標]1．圖中所發生的現象與電子的躍遷無關的是()【解析】燃放煙火、霓虹燈、燃燒蠟燭等獲得的光能都是電子躍遷時能量以光的形式釋放出來導致的，而平面鏡成像則是光線反射的結果。【答案】D2．X、Y、Z三種元素的原子，其最外層電子排布分別為ns1、3s23p1和2s22p4，由這三種元素組成的化合物的化學式可能是()A．X2YZ3 B．X2YZ2C．XYZ2 D．XYZ3【解析】最外層電子排布為3s23p1和2s22p4的元素分別是Al和O，它們的化合價分別為＋3、－2。最外層電子排布為ns1的元素化合價為＋1，根據化合價代數和為0知C項符合題意。【答案】C3．圖1和圖2分別是1s電子的概率密度分布圖和原子軌道圖。下列有關認識正確的是()A．圖1中的每個小黑點表示1個電子B．圖2表示1s電子只能在球體內出現C．圖2表明1s軌道呈圓形，有無數對稱軸D．圖1中的小黑點表示某一時刻，電子在核外所處的位置【解析】電子云圖中的一個小黑點只表示電子曾經在此出現過一次，A錯誤；圖2所示只是電子在該區域出現的幾率大，在此之外也能出現，不過幾率很小，B錯誤；1s軌道在空間呈球形而不是圓形，C錯誤。【答案】D4．p軌道電子云形狀正確敘述為()A．球形對稱B．對頂雙球C．極大值在x、y、z軸上的啞鈴形D．互相垂直的梅花瓣形【解析】p軌道的電子云形狀為【答案】C5．下列各能級中軌道數最多的是()A．7s B．6pC．5d D．4f【解析】s軌道是球形對稱的，p軌道有3種伸展方向，而d軌道有5種伸展方向，f軌道有7種伸展方向。因此7s、6p、5d、4f的原子軌道數分別為1、3、5、7。【答案】D6．以下列出的是一些原子的2p能級和3d能級中電子排布的情況。其中違反了泡利原理的是()【解析】泡利原理是指在一個原子軌道中最多只能容納兩個電子，且自旋狀態相反，故A違反了泡利原理。【答案】A7．下面是第二周期部分元素基態原子的電子排布圖，據此下列說法錯誤的是()BCNOA．每個原子軌道里最多只能容納2個電子B．電子排在同一能級時，總是優先單獨占據一個軌道C．每個能層所具有的能級數等于該能層的序數(n)D．若原子軌道里有2個電子，則其自旋狀態一定相反【解析】由題給的四種元素原子的電子排布圖可知，在一個原子軌道里，最多只能容納2個電子，即符合泡利原理，A正確；當電子排布在同一能級的不同軌道時，總是優先單獨占據一個軌道，即符合洪特規則，B正確；任一能層的能級總是從s能級開始，而且能級數等于該能層序數，C正確；若在一個原子軌道里有2個電子，則它們的自旋狀態相反，若在同一能級的不同軌道里有2個電子，則自旋狀態相同，故D錯。【答案】D8．下列結論錯誤的是()電子排布式結論A1s22s22peq\o\al(2,x)2peq\o\al(0,y)2peq\o\al(0,z)違背洪特規則B1s22s22p63s23p63d3違背能量最低原理C1s22s22p63s23p10違背泡利原理D1s22s22p63s23p63d54s1違背能量最低原理【解析】A、B、C的結論都是正確的，D項是Cr,3d和4s都處于半充滿狀態，原子處于能量最低狀態，并不違背能量最低原理。【答案】D9．主族元素的原子可失去最外層電子形成陽離子，主族元素的原子也可得到電子填充在最外層形成陰離子。下列各原子或離子的電子排布式錯誤的是()【導學號：90990011】A．Ca2＋1s22s22p63s23p6B．F－1s22s22p5C．S1s22s22p63s23p4D．Ar1s22s22p63s23p6【解析】首先寫出各原子的正確的電子排布式：Ca1s22s22p63s23p64s2，F1s22s22p5，S1s22s22p63s23p4，Ar1s22s22p63s23p6，A中生成Ca2＋失去了4s軌道上的2個電子，B中得1個電子進入2p軌道，電子排布為1s22s22p6。【答案】B10．以下是表示鐵原子和鐵離子的3種不同化學用語。讀表后填空：粒子符號原子(或離子)結構示意圖電子排布式電子排布圖Feeq\a\vs4\al()＋26eq\o(2,\s\up6(),\s\do4())eq\o(8,\s\up6(),\s\do4())eq\o(14,\s\up6(),\s\do4())eq\o(2,\s\up6(),\s\do4())1s22s22p63s23p63d64s2Fe3＋eq\a\vs4\al()＋26eq\o(2,\s\up6(),\s\do4())eq\o(8,\s\up6(),\s\do4())eq\o(13,\s\up6(),\s\do4())1s22s22p63s23p63d5(1)鐵原子最外層電子數為________，鐵在發生化學反應時，參加反應的電子可能是________________________________________________________________________。(2)請你通過比較、歸納，分別說出3種不同化學用語所能反映的粒子結構信息。①結構示意圖_______________________________________________________________________________________________________________________________。②電子排布式_____________________________________________________________________________________________________________________________________。③電子排布圖______________________________________________________________________________________________________________________________________。【解析】直接觀察原子結構示意圖、電子排布式就可知道每一層的電子數。鐵元素的常見化合價是＋3、＋2兩種，由此可知鐵原子參加化學反應時除了最外能層的電子參與外，次外層的1個電子也會參與。【答案】(1)24s上的2個電子和3d上的1個電子(2)①能直觀地反映核內的質子數和核外的能層數及各能層上的電子數②能直觀地反映核外電子的能層、能級和各能級上的電子數③能反映各軌道的能量高低及各軌道上的電子分布情況和自旋狀態11．(2023·安徽高考)C、N、O、Al、Si、Cu是常見的六種元素。(1)Si位于元素周期表第______周期第________族。(2)N的基態原子核外電子排布式為________；Cu的基態原子最外層有________個電子。【答案】(1)三ⅣA(2)1s22s22p3112．有A、B、C、D四種短周期主族元素，它們的原子序數依次增大，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元素原子的核外p電子數比s電子數少1；C為金屬元素且原子核外p電子數和s電子數相等；D元素的原子核外所有p軌道全滿或半滿。【導學號：90990012】(1)寫出四種元素的元素符號：A____________，B____________，C____________，D____________。(2)寫出C、D兩種元素基態原子的核外電子排布圖。C：____________________；D：____________________。(3)寫出B、C兩種元素單質在一定條件下反應的化學方程式：____________________。(4)寫出B元素單質和其氫化物的電子式：單質：__________，氫化物：__________。【解析】A元素是宇宙中最豐富的元素，則A為氫；由題意知，B元素原子的核外電子排布為1s22s22p3，為氮；C元素原子的核外電子排布為1s22s22p63s2，為鎂；D元素原子的核外電子排布為1s22s22p63s23p3，為磷。【答案】(1)HNMgP(3)N2＋3Mgeq\o(=,\s\up7(點燃))Mg3N2(4)[能力提升]13．科學研究證明：核外電子的能量不僅與電子所處的能層、能級有關，還與核外電子的數目及核電荷的數目有關。氬原子與硫離子的核外電子排布相同，都是1s22s22p63s23p6。下列說法正確的是()A．兩粒子的1s能級上電子的能量相同B．兩粒子的3p能級上的電子離核的距離相同C．兩粒子的電子發生躍遷時，釋放出的能量不同D．兩粒子都達8電子穩定結構，化學性質相同【解析】題干中給出核外電子的能量不僅與電子所處的能層、能級有關，還與核外電子的數目及核電荷的數目有關。因為核電荷數不同，核對電子的吸引能力就不同，電子離核的距離以及電子所具有的能量也就不同。氬原子與硫離子的核外電子排布相同，即核外電子數相同，但兩者的核電荷數不同，所以核外相同能級上電子的能量也不同，電子發生躍遷時，釋放出的能量不同，氬和硫是不同的元素，化學性質當然也不同。【答案】C14．下列各組表述中，兩個微粒一定不屬于同種元素原子的是()【導學號：90990013】A．3p能級有一個空軌道的基態原子和核外電子排布為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為1s22s22p63s23p63d64s2的原子C．最外層電子數是核外電子總數的eq\f(1,5)的原子和價電子排布為4s24p5的原子D．2p能級有一個未成對電子的基態原子和原子的價電子排布為2s22p5的原子【解析】A項，3p能級有一個空軌道，說明3p上填2個電子，因填1個電子有2個空軌道，填3個電子或3個以上電子無空軌道，則3p上有2個電子，3s上肯定已填滿，價電子排布為3s23p2，因此A中兩微粒相同。M層全充滿而N層為4s2，M層上有d軌道，即：3s23p63d10，顯然是鋅元素，3d64s2是鐵元素，B選項符合題意。C中價電子排布為4s24p5，則3d上已排滿10個電子，核外電子排布為1s22s22p63s23p63d104s24p5；最外層電子數是核外電子總數eq\f(1,5)的原子，可按下述方法討論：若最外層電子數為1，核外電子總數為5不可能，最外層電子數為2，核外電子總數為10不可能，同理，只有最外層電子數為7，核外電子總數為35時合理，其電子排布式也是1s22s22p63s23p63d104s24p5，二者是同種元素的原子。D中2p能級有一個未成對電子，可以是2p1，也可以是2p5，因此二者不一定屬于同種元素的原子。【答案】B15．下列各組原子中，彼此化學性質一定相似的是()A．原子核外電子排布式為1s2的X原子與原子核外電子排布式為1s22s2的Y原子B．原子核外M層上僅有兩個電子的X原子與原子核外N層上僅有兩個電子的Y原子C．2p軌道上有一個空軌道的X原子與3p軌道上有一個空軌道的Y原子D．最外層都只有1個電子的X、Y原子【解析】電子排布式為1s2的原子為He，電子排布式為1s22s2的原子為Be，兩者化學性質不相似，A錯誤；原子核外M層上僅有兩個電子的X原子為Mg，原子核外N層上僅有兩個電子的Y原子有多種，如第四周期中Ca、Fe等都符合，化學性質不一定相似，B錯誤；2p軌道上有一個空軌道的X原子為C,3p軌道上有一個空軌道的Y原子為Si，均為ⅣA族元素，同主族元素，化學性質一定相似，C正確；最外層只有1個電子的第ⅠA族元素可以，過渡元素中也有很多最外層只有1個電子的(如Cr、Cu)，故化學性質不一定相似，D錯誤。【答案】C16．有A、B、C、D、E、F六種短周期主族元素，它們的原子序數依次增大，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電子數比s電子數少1；C元素原子的最外層電子排布可表示為asaap2a；D為金屬元素且M層p能級上有一個未成對的電子；E元素的原子核外所有p軌道半充滿；F元素原子的價電子排布式為3s23p5。(1)寫出A、C、F元素的元素符號：A________、C________、F________。(2)寫出基態D原子的電子排布式________。寫出基態E原子的核外電子排布圖________。(3)D元素原子核外電子云有________種不同的伸展方向，共有________種不同運動狀態的電子，________種不同能級的電子。【解析】A原子只有一個原子軌道，可能是H或He，又因A是宇宙中最豐富的元素，則A為氫