周测1 原子结构（含解析）
周测1 原子结构
一、选择题(本题共14小题,每小题4分,共56分,每小题只有一个选项符合题目要求)
1.原子核外电子是分层排布的,不同能层上运动的电子能量不同。下列能层上运动的电子能量最高的是( )
A.M层 B.K层 C.L层 D.N层
2.(2024·辽宁七校高二联考)玻尔理论、量子力学理论都是对核外电子运动的描述方法,根据对它们的理解,下列叙述正确的是( )
A.因为s轨道的形状是球形的,所以s电子做的是圆周运动
B.原子轨道和电子云都是用来形象地描述电子运动状态的
C.3px、3py、3pz的差异之处在于三者中电子(基态)的能量不同
D.钒原子核外有4种形状的原子轨道
3.(2023·四川乐山沫若中学高二月考)下列多电子原子中,不同能级能量高低描述不正确的是( )
A.E(1s)
D.E(6d)>E(5d)>E(4d)
4.(2024·云南师大附中高二月考)下列叙述正确的是( )
A.第三能层某能级的符号为3f
B.同一能层中的不同能级的能量高低相同
C.每个能层最多可容纳的电子数是2n2
D.3d能级最多容纳5个电子
5.下列说法错误的是( )
A.同一原子中1s、2s、3s电子能量逐渐增大
B.同一原子中2p、3p、4p能级的轨道数一定相等
C.能量高的电子在离核远的区域运动,能量低的电子在离核近的区域运动
D.Na原子失去一个电子变为Na+,所失电子为能量最低的电子
6.反应NaCl+NH3+H2O+CO2NH4Cl+NaHCO3↓可用于联合制碱。下列表示反应中相关微粒的化学用语正确的是( )
A.NH3的电子式:
B.基态氯原子的电子排布式为1s22s22p63s23p5
C.基态氧原子的轨道表示式为
D.NaHCO3的电离:NaHCO3Na++H++C
7.下列状态的镁中,电离最外层一个电子所需能量最大的是( )
8.(2023·南京月考)下列说法正确的是( )
A.在多电子原子中,p轨道电子能量一定高于s轨道电子能量
B.2p和3p的电子云轮廓图均为哑铃状
C.基态氮原子的轨道表示式为
D.B原子由1s22s22→1s22s22时,由基态转化为激发态,形成发射光谱
9.图甲是氢原子的1s电子云图,图乙、丙分别表示s、p能级的电子云轮廓图。
下列有关说法正确的是( )
A.电子云轮廓图就是原子轨道图
B.3p2表示3p能级中有两个原子轨道
C.由图乙可知,s能级的电子云轮廓图呈球形,有无数条对称轴
D.由图丙可知,px、py、pz轨道相互垂直,因为伸展方向不同,故能量不同
10.(2024·广东广雅中学高二素养评估)下列基态原子的电子排布式中,未成对电子数最多的是( )
A.1s22s22p63s23p6
B.1s22s22p63s23p63d54s2
C.1s22s22p63s23p63d54s1
D.1s22s22p63s23p63d104s1
11.下列有关化学用语表示正确的是( )
A.基态F原子的轨道表示式:
B.OH-的电子式为
C.As的电子排布式:[Ar]3d104s24p3
D.Cl-的结构示意图:
12.(2024·长沙雅礼中学高二月考)下列关于铁元素的相关说法正确的是( )
A.Fe3+的电子有23种空间运动状态
B.基态Fe原子的价电子轨道表示式为
C.Fe的26个电子在原子轨道中做圆周运动
D.铁与盐酸反应时失去的都是3d电子
13.(2024·吉林部分名校高二期中)下列有关原子核外电子排布的说法错误的是( )
A.22Ti的电子排布式写成 1s22s22p63s23p10,违反了能量最低原理
B.基态24Cr的电子排布式写成1s22s22p63s23p63d54s1,是正确的
C.基态O原子的轨道表示式写成,违反了泡利原理
D.基态Si原子的价层电子轨道表示式写成,违反了洪特规则
14.(2024·深圳盐田高级中学月考)下列说法正确的是( )
A.基态N原子的电子排布式为1s22s222,则违反了洪特规则
B.基态Br原子的简化电子排布式为[Ar]4s24p5
C.“纷纷灿烂如星陨”的烟花是某些金属元素的焰色试验,焰色试验属于化学变化
D.原子的电子排布式由1s22s22p33s1→1s22s22p4形成吸收光谱
二、非选择题(本题共3小题,共44分)
15.(12分)根据相关物质结构理论,回答下列问题:
(1)以下列出的是一些原子的2p能级和3d能级的轨道表示式及Sc的电子排布式。试判断,违反了泡利原理的是 (填序号,下同),违反了洪特规则的是 ,违反了能量最低原理的是 。
①
②
③
④
⑤21Sc:1s22s22p63s23p63d3
(2)下表列出了核电荷数为21~25的元素的最高正化合价,回答下列问题:
元素名称 钪 钛 钒 铬 锰
元素符号 Sc Ti V Cr Mn
核电荷数 21 22 23 24 25
最高正化合价 +3 +4 +5 +6 +7
已知基态铬原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,并不符合构造原理。对比上述五种元素原子的核外电子排布式与元素的最高正化合价,你发现的规律是 , 出现这一现象的原因是 。
(3)某种原子的结构示意图为。则该原子的核电荷数x取值范围为 。
16.(16分)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1个未成对电子,次外层有2个电子,其元素符号为 。
(2)B元素是前四周期基态原子中未成对电子数最多的元素,其基态原子的价层电子轨道表示式为 。
(3)C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,该电子的轨道形状为 ,C的基态原子核外电子占用了 个原子轨道,被其占用的最外电子层本身有 个能级。
(4)D元素是自然界中含量居第二位的金属元素,该元素形成D2+和D3+,其中较稳定的是D3+,从原子结构角度解释原因是 。
(5)E 元素原子最外层电子数是电子层数的3倍,其核外共有 种能量不同的电子,写出 E 的具有18个电子的氢化物的电子式: 。
17.(16分)有四种短周期元素,它们的结构、性质等信息如下表所述:
元素 结构、性质等信息
A 是短周期中(除稀有气体外)原子半径最大的元素,该元素的某种合金是原子反应堆的导热剂
B B与A同周期,其最高价氧化物的水化物呈两性
C 元素的气态氢化物极易溶于水,可用作制冷剂
D 是海水中除氢、氧元素外含量最多的元素,其单质或化合物也是自来水生产过程中常用的消毒杀菌剂
请根据表中信息填写:
(1)基态A原子的核外电子排布式: 。
(2)B元素在元素周期表中的位置为 ;简单离子半径:B (填“大于”或“小于”)A。
(3)基态C原子的轨道表示式是 ,其原子核外有 个未成对电子,能量最高的电子为 轨道上的电子,其轨道呈 形。
(4)D-的结构示意图是 。
周测1 原子结构
一、选择题(本题共14小题,每小题4分,共56分,每小题只有一个选项符合题目要求)
1.原子核外电子是分层排布的,不同能层上运动的电子能量不同。下列能层上运动的电子能量最高的是( )
A.M层 B.K层 C.L层 D.N层
答案 D
解析 原子核外电子是分层排布的,能层越高,电子的能量越高,所以N层电子的能量最高。
2.(2024·辽宁七校高二联考)玻尔理论、量子力学理论都是对核外电子运动的描述方法,根据对它们的理解,下列叙述正确的是( )
A.因为s轨道的形状是球形的,所以s电子做的是圆周运动
B.原子轨道和电子云都是用来形象地描述电子运动状态的
C.3px、3py、3pz的差异之处在于三者中电子(基态)的能量不同
D.钒原子核外有4种形状的原子轨道
答案 B
解析 电子云轮廓图表示电子在单位体积内出现概率的大小,不是电子的运动轨迹,故A错误;p能级上有3个原子轨道,同一能层上的p轨道能量相同,3px、3py、3pz的能量相同,它们的差异是伸展方向不同,故C错误;钒是23号元素,核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2,能级有s、p、d三种,对应的原子轨道形状有3种。
3.(2023·四川乐山沫若中学高二月考)下列多电子原子中,不同能级能量高低描述不正确的是( )
A.E(1s)
D.E(6d)>E(5d)>E(4d)
答案 C
解析 同能级电子能层大的能量高,A、D正确;相同能层上原子轨道能量的高低:E(ns)
A.第三能层某能级的符号为3f
B.同一能层中的不同能级的能量高低相同
C.每个能层最多可容纳的电子数是2n2
D.3d能级最多容纳5个电子
答案 C
解析 第三能层有3个能级(3s、3p、3d),没有3f能级,A错误;同一能层的不同能级,能量按照s、p、d、f的顺序升高,B错误;3d能级最多容纳10个电子,D错误。
5.下列说法错误的是( )
A.同一原子中1s、2s、3s电子能量逐渐增大
B.同一原子中2p、3p、4p能级的轨道数一定相等
C.能量高的电子在离核远的区域运动,能量低的电子在离核近的区域运动
D.Na原子失去一个电子变为Na+,所失电子为能量最低的电子
答案 D
解析 能级符号相同,能层越高,电子能量越大,所以1s、2s、3s电子的能量逐渐增大,故A正确;同一原子中,2p、3p、4p能级的轨道数相等,都为3,故B正确;基态Na原子核外电子排布式为1s22s22p63s1,3s1电子能量最高,故失去的电子为能量最高的电子,故D错误。
6.反应NaCl+NH3+H2O+CO2NH4Cl+NaHCO3↓可用于联合制碱。下列表示反应中相关微粒的化学用语正确的是( )
A.NH3的电子式:
B.基态氯原子的电子排布式为1s22s22p63s23p5
C.基态氧原子的轨道表示式为
D.NaHCO3的电离:NaHCO3Na++H++C
答案 B
解析 NH3的电子式应为,故A错误;氯原子的质子数和核外电子数都是17,其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p5,故B正确;基态O原子的轨道表示式为,故C错误;NaHCO3电离生成钠离子和碳酸氢根离子,电离方程式为NaHCO3Na++HC,故D错误。
7.下列状态的镁中,电离最外层一个电子所需能量最大的是( )
答案 A
8.(2023·南京月考)下列说法正确的是( )
A.在多电子原子中,p轨道电子能量一定高于s轨道电子能量
B.2p和3p的电子云轮廓图均为哑铃状
C.基态氮原子的轨道表示式为
D.B原子由1s22s22→1s22s22时,由基态转化为激发态,形成发射光谱
答案 B
解析 在基态多电子原子中,p轨道电子能量不一定高于s轨道电子能量,如4s电子比2p电子能量高,故A错误;基态氮原子的电子排布式为1s22s22p3,轨道表示式是,故C错误;B原子由1s22s22→1s22s22,2px与2py轨道能量相同,均为基态,没有能量变化,故D错误。
9.图甲是氢原子的1s电子云图,图乙、丙分别表示s、p能级的电子云轮廓图。
下列有关说法正确的是( )
A.电子云轮廓图就是原子轨道图
B.3p2表示3p能级中有两个原子轨道
C.由图乙可知,s能级的电子云轮廓图呈球形,有无数条对称轴
D.由图丙可知,px、py、pz轨道相互垂直,因为伸展方向不同,故能量不同
答案 C
解析 电子云就是用小黑点的疏密程度来表示空间各电子出现概率大小的一种图形,量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道,核外电子运动的电子云轮廓图并不完全等同于原子轨道图,故A错误;3p2表示3p轨道上有2个电子,故B错误;由图可知,s电子的电子云轮廓图呈球形,有无数条对称轴,故C正确;p电子的电子云轮廓图呈哑铃状,每个p能级有px、py、pz三个原子轨道,这三个轨道相互垂直,且能量相同,故D错误。
10.(2024·广东广雅中学高二素养评估)下列基态原子的电子排布式中,未成对电子数最多的是( )
A.1s22s22p63s23p6
B.1s22s22p63s23p63d54s2
C.1s22s22p63s23p63d54s1
D.1s22s22p63s23p63d104s1
答案 C
解析 A项,未成对电子数为0;B项,3d轨道上有5个电子未成对,未成对电子数为5;C项,3d、4s轨道上分别有5、1个未成对电子,未成对电子数为6;D项,只有 4s轨道上有1个电子未成对,未成对电子数为1。
11.下列有关化学用语表示正确的是( )
A.基态F原子的轨道表示式:
B.OH-的电子式为
C.As的电子排布式:[Ar]3d104s24p3
D.Cl-的结构示意图:
答案 C
12.(2024·长沙雅礼中学高二月考)下列关于铁元素的相关说法正确的是( )
A.Fe3+的电子有23种空间运动状态
B.基态Fe原子的价电子轨道表示式为
C.Fe的26个电子在原子轨道中做圆周运动
D.铁与盐酸反应时失去的都是3d电子
答案 B
解析 Fe3+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5,电子占有轨道数为14,有14种空间运动状态的电子,A错误,基态Fe原子的价层电子排布式是3d64s2,轨道表示式为,B正确;铁与盐酸反应时失去的都是4s电子,D错误。
13.(2024·吉林部分名校高二期中)下列有关原子核外电子排布的说法错误的是( )
A.22Ti的电子排布式写成 1s22s22p63s23p10,违反了能量最低原理
B.基态24Cr的电子排布式写成1s22s22p63s23p63d54s1,是正确的
C.基态O原子的轨道表示式写成,违反了泡利原理
D.基态Si原子的价层电子轨道表示式写成,违反了洪特规则
答案 A
解析 Ti的电子排布式写成 1s22s22p63s23p10,违反了泡利原理,A项错误。
14.(2024·深圳盐田高级中学月考)下列说法正确的是( )
A.基态N原子的电子排布式为1s22s222,则违反了洪特规则
B.基态Br原子的简化电子排布式为[Ar]4s24p5
C.“纷纷灿烂如星陨”的烟花是某些金属元素的焰色试验,焰色试验属于化学变化
D.原子的电子排布式由1s22s22p33s1→1s22s22p4形成吸收光谱
答案 A
解析 基态N原子 3p能级上有3个轨道、3个电子,3个电子应该排在3个不同的轨道上,且自旋平行,将基态N原子的电子排布式写成1s22s223,违背了洪特规则,A正确;Br 原子的原子序数为 35,其简化电子排布式为[Ar]3d104s24p5 ,B错误;焰色试验是物理变化,C错误;由激发态到基态,释放能量,形成发射光谱,D错误。
二、非选择题(本题共3小题,共44分)
15.(12分)根据相关物质结构理论,回答下列问题:
(1)以下列出的是一些原子的2p能级和3d能级的轨道表示式及Sc的电子排布式。试判断,违反了泡利原理的是 (填序号,下同),违反了洪特规则的是 ,违反了能量最低原理的是 。
①
②
③
④
⑤21Sc:1s22s22p63s23p63d3
(2)下表列出了核电荷数为21~25的元素的最高正化合价,回答下列问题:
元素名称 钪 钛 钒 铬 锰
元素符号 Sc Ti V Cr Mn
核电荷数 21 22 23 24 25
最高正化合价 +3 +4 +5 +6 +7
已知基态铬原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,并不符合构造原理。对比上述五种元素原子的核外电子排布式与元素的最高正化合价,你发现的规律是 , 出现这一现象的原因是 。
(3)某种原子的结构示意图为。则该原子的核电荷数x取值范围为 。
答案 (1)② ③ ⑤
(2)五种元素的最高正化合价等于各元素基态原子的最高能层s电子和次高能层d电子数目之和 d电子也参与了化学反应
(3)20≤x≤30
解析 (1)①,电子排布正确;②,违反了两个电子在一个轨道内自旋状态相反的原理,即泡利原理;③,违反了电子要优先单独占据一个轨道的原理,即洪特规则;④,书写正确;⑤21Sc:1s22s22p63s23p63d3,电子排布应3p能级排布完后先排4s能级,未遵循能量最低原理。
(3)某种原子的结构示意图为。若该原子的第三能层为8个电子,则x=20,若第三能层排满18个电子,则x=30。
16.(16分)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1个未成对电子,次外层有2个电子,其元素符号为 。
(2)B元素是前四周期基态原子中未成对电子数最多的元素,其基态原子的价层电子轨道表示式为 。
(3)C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,该电子的轨道形状为 ,C的基态原子核外电子占用了 个原子轨道,被其占用的最外电子层本身有 个能级。
(4)D元素是自然界中含量居第二位的金属元素,该元素形成D2+和D3+,其中较稳定的是D3+,从原子结构角度解释原因是 。
(5)E 元素原子最外层电子数是电子层数的3倍,其核外共有 种能量不同的电子,写出 E 的具有18个电子的氢化物的电子式: 。
答案 (1)Li、B或F
(2)
(3)球形 15 4
(4)Fe2+的价层电子排布式为3d6,而Fe3+的价层电子排布式为3d5,其3d能级为半充满状态,结构更稳定,故Fe3+比Fe2+稳定
(5)3
解析 (1)A元素基态原子的最外层有1个未成对电子,次外层有 2 个电子,其核外电子排布式可能为1s22s1、1s22s22p1、1s22s22p5,则A的元素符号可能为Li、B或F。
(2)B元素是前四周期基态原子中未成对电子数最多的元素,则其价层电子排布式为3d54s1,电子轨道表示式为。
(3)C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,其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,则C为Cu元素,4s电子的轨道形状为球形;s、p、d分别占有的轨道数为1、3、5,则Cu的基态原子核外电子占用的轨道数为1×4+3×2+5×1=15;被Cu占用的最外电子层为N层,含有s、p、d、f 4个能级。
(4)D元素是自然界中含量居第二位的金属元素,则D为Fe,Fe3+最外层3d能级电子排布为半充满结构,能量更低,更稳定。
(5)元素原子最外层电子数是电子层数的3倍,最外层最多容纳8个电子,则E含有2个电子层,最外层含有6个电子,为O元素;基态O的核外电子排布式为1s22s22p4,其核外共有3种能量不同的电子;O元素形成的18电子氢化物为H2O2,H2O2为共价化合物,其电子式为。
17.(16分)有四种短周期元素,它们的结构、性质等信息如下表所述:
元素 结构、性质等信息
A 是短周期中(除稀有气体外)原子半径最大的元素,该元素的某种合金是原子反应堆的导热剂
B B与A同周期,其最高价氧化物的水化物呈两性
C 元素的气态氢化物极易溶于水,可用作制冷剂
D 是海水中除氢、氧元素外含量最多的元素,其单质或化合物也是自来水生产过程中常用的消毒杀菌剂
请根据表中信息填写:
(1)基态A原子的核外电子排布式: 。
(2)B元素在元素周期表中的位置为 ;简单离子半径:B (填“大于”或“小于”)A。
(3)基态C原子的轨道表示式是 ,其原子核外有 个未成对电子,能量最高的电子为 轨道上的电子,其轨道呈 形。
(4)D-的结构示意图是 。
答案 (1)1s22s22p63s1(或[Ne]3s1)
(2)第三周期第ⅢA族 小于
(3) 3 2p 哑铃
(4)
解析 由题意可知,A为Na元素、B为Al元素、C为N元素、D为Cl元素。
(2)B是Al元素,在元素周期表中的位置是第三周期第ⅢA族;Na+、Al3+电子层结构相同,核电荷数越大离子半径越小,故离子半径:Al3+
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