第112講構(gòu)造原理與電子排布式電子云與原子軌道-2021-2022學年高二化學鏈接教材精準變式練（人教版2019選擇性必修2）

第一章原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)第2課時構(gòu)造原理與電子排布式電子云與原子軌道【典例1】（2021·河北·石家莊一中高二期末）下列說法正確的是A．不同的原子軌道形狀一定不相同B．p軌道呈啞鈴形，因此p軌道上的電子運動軌跡呈啞鈴形C．2p能級有3個p軌道D．氫原子的電子運動軌跡呈球形【答案】C【解析】A．不同能級的原子軌道形狀可以相同，如1s、2s能級的原子軌道都是球形，只是半徑不同，故A錯誤；B．現(xiàn)在的技術(shù)無法測定電子在原子核外的運動軌跡，原子軌道只是體現(xiàn)電子的運動狀態(tài)，故B錯誤；C．任何電子層的p能級都有3個p軌道，故C正確；D．根據(jù)B項分析，氫原子s軌道呈球形，并不是電子運動軌跡呈球形，故D錯誤；答案選C。【典例2】（2021·新疆·烏魯木齊市第四中學高二期末）下列各原子或離子的電子排布式錯誤的是A．Al1s22s22p63s23p1 B．S21s22s22p63s23p4C．Na1s22s22p63s1 D．F1s22s22p5【答案】B【解析】A．Al為13號元素，核外有13個電子，則其核外電子排布式為1s22s22p63s23p1，故A正確；B．S為16號元素，核外由16個電子，而S2核外有18個電子，3p軌道也被填滿，即1s22s22p63s23p6，故B錯；C．Na為11號元素，核外有11個電子，則其核外電子排布式為1s22s22p63s1，故C正確；D．F為9號元素，核外有9個電子，則其核外電子排布式為1s22s22p5，故D正確；答案選B?！镜淅?】（2021·四川省資陽中學高二期中）下列說法中正確的是A．1s電子云呈球形，表示電子繞原子核做圓周運動B．電子云圖中的小黑點密度大，說明該原子核外空間電子數(shù)目多C．處于最低能量的原子叫基態(tài)原子D．3d3表示3d能級有3個原子軌道【答案】C【解析】A．電子云中小黑點不代表電子，1s電子云呈球形是表示電子在該球形區(qū)域出現(xiàn)的幾率大，A錯誤；B．電子云是用小黑點表示電子在核外空間某處出現(xiàn)的概率，小黑點不代表電子，小黑點的疏密表示電子出現(xiàn)概率的大小，B錯誤；C．原子的電子排布遵循構(gòu)造原理能使整個原子的能量處于最低狀態(tài)，C正確；D．3d3表示第三能層d能級有3個電子，d能級有5個軌道，D錯誤；故選C。一．構(gòu)造原理與電子排布式1．構(gòu)造原理(1)含義以光譜學事實為基礎，從氫開始，隨核電荷數(shù)遞增，新增電子填入能級的順序稱為構(gòu)造原理。(2)示意圖2．電子排布式將能級上所容納的電子數(shù)標在該能級符號右上角，并按照能層從左到右的順序排列的式子。如氮原子的電子排布式為3．簡化電子排布式電子排布式可以簡化，如Na的電子排布式可簡化為[Ne]3s1，其中[Ne]表示Na的內(nèi)層電子排布與稀有氣體元素Ne的核外電子排布相同。試寫出上題1中②④⑥⑦⑧的簡化電子排布式②____________；④____________；⑥____________；⑦____________；⑧____________。答案[He]2s22p4[Ne]3s23p2[Ar]4s1[Ar]3d14s2[Ar]3d64s24．價層電子排布式為突出化合價與電子排布的關(guān)系，將在化學反應中可能發(fā)生電子變動的能級稱為價電子層(簡稱價層)。如：Ni的簡化電子排布式為________，價層電子排布為______，試寫出下列原子的價層電子排布式①13Al：________；②32Ge：________；③34Se：________。答案[Ar]3d84s23d84s2①3s23p1②4s24p2③4s24p4二．電子云與原子軌道1．概率密度1913年，玻爾提出氫原子模型，電子在線性軌道上繞核運行。量子力學指出，一定空間運動狀態(tài)的電子在核外空間各處都可能出現(xiàn)，但出現(xiàn)的概率不同，可用概率密度(ρ)表示，即ρ＝eq\f(P,V)(P表示電子在某處出現(xiàn)的概率；V表示該處的體積)。2．電子云(1)定義：處于一定空間運動狀態(tài)的電子在原子核外空間的概率密度分布的形象化描述。(2)含義：用單位體積內(nèi)小黑點的疏密程度表示電子在原子核外出現(xiàn)概率大小，小黑點越密，表示概率密度越大。(3)形狀3．原子軌道(1)概念：量子力學把電子在原子核外的一個空間運動狀態(tài)稱為一個原子軌道。(2)形狀①s電子的原子軌道呈球形，能層序數(shù)越大，原子軌道的半徑越大。②p電子的原子軌道呈啞鈴形，能層序數(shù)越大，原子軌道的半徑越大。(3)各能級所含有原子軌道數(shù)目能級符號nsnpndnf軌道數(shù)目1357（變式訓練1）（2021·河北石家莊·高二階段練習）下列有說法中正確的是A．3p2表示3p能級有兩個軌道B．在基態(tài)多電子原子中，p軌道電子的能量一定高于s軌道電子的能量C．能層序數(shù)越大，s原子軌道的半徑越大D．在同一能級上的電子，其能量不同【答案】C【解析】A．3p2表示3p能級上填充了2個電子，A錯誤；B．電子的能量高低，不僅與能級有關(guān)，還與能層有關(guān)，比如2p能級電子的能量就比3s能級電子能量低，B錯誤；C．不同能層s軌道形狀均為球形，只是半徑不同，能層序數(shù)越大，s原子軌道半徑越大，C正確；D．同一能級上的電子能量是相同的，比如3s2能級上的2個電子能量相同，D錯誤；故答案選C。（變式訓練2）（2021·廣東東莞·高二期末）下列各基態(tài)原子或離子的電子排布式書寫錯誤的是A．： B．：C．： D．：【答案】A【解析】A．K原子核外電子有19個，電子排布式應為，A錯誤；B．原子核外電子有9個，電子排布式為，符合能量最低原理，B正確；C．核外電子有10個，電子排布式為，符合能量最低原理，C正確；D．核外電子有10個，電子排布式為，符合能量最低原理，D正確；故選A。（變式訓練3）（2021·北京昌平·高二期末）按照量子力學對原子核外電子運動狀態(tài)的描述，下列說法不正確的是A．核外電子運動不存在固定軌跡的軌道B．下列能級的能量1s＜2s＜3s＜4sC．電子云圖中的小黑點密表示該核外空間的電子多D．量子數(shù)為n的電子層具有的原子軌道數(shù)為n2【答案】C【解析】A．核外電子運動只是在某個區(qū)域出現(xiàn)的概率大些，不是圍繞原子核在固定的軌道上運動，A正確；B．同一原子中，形狀相同的原子軌道能層越低，能量越低，所以能級的能量高低：1s<2s<3s<4s，B正確；C．小黑點的密表示電子出現(xiàn)機會的多，不表示在該核外空間的電子數(shù)多，C錯誤；D．各能層最多含有的電子數(shù)為2n2，每個原子軌道含有2個電子，所以量子數(shù)為n的電子層具有的原子軌道數(shù)為n2，D正確；答案選C。1．（2021·四川達州·高二期末）下列能層中，有9個原子軌道的是A．K B．L C．M D．N【答案】C【解析】A．K層中只有s能級，能層中只有1個原子軌道，故A不符合題意；B．L層中有s、p能級，能層中含有4個原子軌道，故B不符合題意；C．M層中有s、p、d能級，能層中有9個原子軌道，故C符合題意；D．N層中有s、p、d、f能級，能層中有16個原子軌道，故D不符合題意；故選C。2．（2021·廣東·東莞市光明中學高二階段練習）北京奧運會主體育場“鳥巢”，被《泰晤士報》評為全球“最強悍”工程之一、建造“鳥巢”運用了高強度、高性能的釩氮合金高新鋼，23V原子的價電子排布式正確的是A．3s23p1 B．3d34s2 C．3d64s2 D．4s2【答案】B【解析】23V原子核外有23個電子，核外電子排布式是1s22s22p63s23p63d34s2，其價電子排布式是3d34s2，故答案選B。3．（2021·浙江·寧波市北侖中學高二期中）下列關(guān)于原子結(jié)構(gòu)、原子軌道的說法正確的是A．N能層中有4s、4p、4d、4f四個能級，共16個軌道，可容納32種運動狀態(tài)的電子B．在K能層中，有自旋相反的兩條軌道C．s電子繞核運動，其軌道為球面，而p電子在啞鈴形曲面上運動D．114號元素是位于p區(qū)的金屬元素，價電子排布式為7s27p4【答案】A【解析】A．N能層中有4s、4p、4d、4f四個能級，共16個軌道，可容納32種運動狀態(tài)的電子，故A正確；B．K能層含有s能級有1個軌道，最多容納自旋相反的兩個電子，故B錯誤；C．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形，故C錯誤；D．114號元素位于第七周期第IVA族，屬于p區(qū)，價電子數(shù)為4，價電子排布式為7s27p2，故D錯誤；故選：A。4．（2021·四川·威遠中學校高二期中）下列化學用語表述正確的是A．鎂原子由1s22s22p63s13p1→1s22s22p63s2時，原子釋放能量，由激發(fā)態(tài)轉(zhuǎn)化成基態(tài)B．基態(tài)Se的價電子排布式：C．基態(tài)鈹原子最外層電子的電子云圖為：D．電子僅在激發(fā)態(tài)躍進到基態(tài)時才會產(chǎn)生原子光譜【答案】A【解析】A．鎂原子由1s22s22p63s13p1→1s22s22p63s2時，原子釋放能量，由激發(fā)態(tài)轉(zhuǎn)化成基態(tài)，A正確；B．基態(tài)Se的價電子排布式：，B錯誤；C．基態(tài)Be的價電子排布式：，則基態(tài)鈹原子最外層電子的電子云圖輪廓為球形，C錯誤；D．原子光譜有兩種：吸收光譜和發(fā)射光譜，電子由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，或由激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)，都會產(chǎn)生原子光譜，D錯誤。故選A。5．（2021·山西懷仁·高二期末）下面有關(guān)“核外電子的運動狀態(tài)”的說法，錯誤的是A．只有在電子層、原子軌道、原子軌道伸展方向都確定時，才能準確表示電子運動狀態(tài)B．各原子軌道的伸展方向種數(shù)按p、d、f的順序分別為3、5、7C．同一個原子的原子核外任何一個電子的運動狀態(tài)都是不相同的D．基態(tài)原子變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)原子會吸收能量，得到吸收光譜【答案】A【解析】A．只有在電子層、電子亞層、電子云的伸展方向及電子的自旋都確定時，電子的運動狀態(tài)才能確定下來，A錯誤；B．各原子軌道的伸展方向種數(shù)按p、d、f的順序分別為3、5、7，B正確；C．在任何一個原子中，不可能存在運動狀態(tài)完全相同的2個電子，C正確；D．基態(tài)原子吸收能量變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)原子，可得到吸收光譜，D正確；故選A。6．下列電子排布式中，原子處于激發(fā)態(tài)的是A．1s22s22p1 B．1s22s22p33s1 C．1s22s22p63s23p63d54s1 D．1s22s22p63s23p63d34s2【答案】B【解析】A．1s22s22p1為基態(tài)硼原子的電子排布式，符合能量最低原理，原子處于基態(tài)，故不選A；B．1s22s22p33s1中2p能級上排有3個電子、3s能級上排有1個電子，能量較低的2p能級上沒有排滿就有電子進入3s能級，不符合能量最低原理，該原子處于激發(fā)態(tài)，故選B；C．1s22s22p63s23p63d54s1為基態(tài)鉻原子的電子排布式，符合能量最低原理，原子處于基態(tài)，故不選C；D．1s22s22p63s23p63d34s2為基態(tài)釩原子的電子排布式，符合能量最低原理，原子處于基態(tài)，故不選D；答案選B。7．（2021·山西·渾源縣第七中學校高二階段練習）下列各組原子中，彼此化學性質(zhì)一定相似的是A．2p軌道上只有兩個電子的X原子與3p軌道上只有兩個電子的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．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D．最外層都只有一個電子的X、Y原子【答案】A【解析】A．X是碳，Y是硅，它們屬于同主族元素，彼此化學性質(zhì)一定相似，A符合題意；B．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原子可能是Ca、Fe、Zn等，如果X是Mg、Y是Fe、Zn等，二者化學性質(zhì)不相似，B不符合題意；C．原子核外電子排布式為1s2的X原子為He，處于穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，原子核外電子排布式為1s22s2的Y原子為Be，前者是0族元素、后者是第IIA族元素，兩者化學性質(zhì)不相似，C不符合題意；D．最外層只有一個電子的原子，可能是H、堿金屬原子或第ⅠB族元素原子，化學性質(zhì)不一定相似，D不符合題意；故選A。8．（2021·四川省遂寧市第二中學校高二期中）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．XYZ2 B．X2YZ3 C．X2YZ2 D．XYZ3【答案】A【分析】X原子最外層電子排布為ns1，可能為氫、鋰、鈉等元素，為IA族元素，化合價為+1價；Y原子最外層電子排布為3s23p1，則Y為Al，化合價為+3價；Z原子最外層電子排布為2s22p4，則Z為氧元素，化合價為2價，結(jié)合化合價法則與常見物質(zhì)化學式進行判斷?！驹斀狻緼．XYZ2中Y的化合價為+3價，如NaAlO2，符合物質(zhì)組成的規(guī)律，故A可選；B．X2YZ3中Y的化合價為+4價，不符合，故B不選；C．X2YZ2中Y的化合價為+2價，不符合，故C不選；D．XYZ3中Y的化合價為+5價，不符合，故D不選；故選A。9．（2021·四川省資陽中學高二期中）某原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s2，下列說法中不正確的是A．該元素原子中共有25個電子B．該元素原子核外有4個能層C．該元素原子共有7個能級D．該元素原子M電子層共有8個電子【答案】D【分析】基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s2，該原子含有4個電子層，最外層電子數(shù)為2，原子序數(shù)為25，位于周期表第四周期VIIB族，以此解答該題。【詳解】A．該元素原子中共有2+8+13+2=25個電子，A正確；B．某原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s2，能層序數(shù)最大值是4，所以該元素原子核外有4個能層，B正確；C．由基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s2可知：該元素原子共有1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s7個能級，C正確；D．該元素原子M電子層共有2+6+5=13個電子，而不是8個電子，D錯誤；故合理選項是D。10．（2021·吉林·長春市第二實驗中學高二期中）某元素基態(tài)原子，其M能層上有一個半充滿的能級，該原子的質(zhì)子數(shù)不可能是A．15 B．24 C．25 D．26【答案】D【詳解】某元素基態(tài)原子，其M層上有一個半充滿的能級，則半充滿的能級可能是3s能級，可能是3p能級，也可能是3d能級，如果是3s能級，則該能級填充1個電子，所以其核外有11個電子，核內(nèi)有11個質(zhì)子，如果是3p能級，該能級填充3個電子，所以其核外有15個電子，核內(nèi)有15個電子，如果是3d能級，該能級填充5個電子，價電子排布為3d54s1或3d54s2，所以其核外有24個電子或25個電子，核內(nèi)有24個質(zhì)子或25個質(zhì)子，那么該原子的質(zhì)子數(shù)不可能是26，選項D符合題意；答案為D。11．（2021·福建南平·高二期末）下列說法不正確的是A．電子云圖中小點的疏密程度表示電子在原子核外單位體積內(nèi)出現(xiàn)概率的大小B．核外電子排布由的變化需要吸收能量C．在基態(tài)多電子原子中，p軌道電子的能量不一定高于軌道電子的能量D．在同一電子層上運動的電子，其自旋方向肯定不同【答案】D【解析】A．電子云圖中小點代表電子在核外空間出現(xiàn)的機會，小點的疏密程度表示電子在原子核外單位體積內(nèi)出現(xiàn)概率的大小，A正確；B．3s能級的電子獲得能量后脫離原子核的束縛而形成，B正確；C．基態(tài)多電子原子中，p軌道電子的能量不一定高于軌道電子的能量，例如4s電子的能量比2p電子能量高，C正確；D．同一原子軌道上運動的兩個電子，自旋方向肯定不同；但同一電子層上運動的電子，其自旋方向有可能相同，如2p能級只容納2個電子，自旋方向相同，D錯誤；答案選D。12．（2021·陜西金臺·高二期末）下列各原子或離子的電子排布式錯誤的是A．K+1s22s22p63s23p6 B．As1s22s22p63s23p63d104s24p3C．N31s22s22p6 D．Cr1s22s22p63s23p63d44s2【答案】D【解析】A．鉀離子核外有18個電子，其電子排布式為，故A正確；B．原子核外有35個電子，該原子核外電子排布式為，故B正確；C．核外有10個電子，其電子排布式為，故C正確；D．原子核外有24個電子，其電子排布式為，故D錯；答案選D。13．（2021·吉林·長春市榆樹高級中學高二期中）寫出下列元素基態(tài)原子的電子排布式：(1)N___________(2)Ca___________(3)26Fe___________【答案】1s22s22p3或[He]2s22p31s22s22p63s23p64s2或[Ar]4s21s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2【解析】(1)氮原子核外有7個電子，根據(jù)構(gòu)造原理可知基態(tài)N原子核外電子排布式為1s22s22p3或[He]2s22p3。(2)Ca原子核外有20個電子，根據(jù)構(gòu)造原理可知基態(tài)Ca原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p64s2或[Ar]4s2。(3)26Fe原子核外有26個電子，根據(jù)構(gòu)造原理可知基態(tài)26Fe原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2。14．（2021·寧夏·青銅峽市高級中學高二開學考試）I.2020年12月17日，我國“嫦娥五號”返回器攜月壤成功著陸。研究發(fā)現(xiàn)，月壤中存在天然的鐵、金、銀、鉛、鋅、銅、銻、錸等礦物顆粒。(1)寫出銅的基態(tài)原子的電子排布式：___________。(2)第四周期的元素原子中最外層電子數(shù)與銅原子的相同的元素有_