泡利原理、洪特规则、能量最低原理 课后练习 高中化学新人教版选择性必修2（2022-2023学年）

1.1.4泡利原理、洪特规则、能量最低原理一、单选题1．已知下列电子排布图所表示的是元素的原子，其中能量处于最低状态的是A． B．C． D．【答案】B【解析】A．该原子的1个电子没有排在能量低的2s能级，而是排在能量较高的2p能级上，不是能量最低的状态，故A不符合题意；B．该元素原子的电子排布图遵守核外电子排布的三个原理，能量处于最低状态，故B符合题意；C．2p的3个电子没有分占能量相同的3个2p轨道，违反了洪特规则，不是能量最低的状态，故C不符合题意；D．该原子的1个电子没有排在能量低的2s能级，而是排在能量较高的2p能级上，不是能量最低的状态，故D不符合题意；故答案为B。2．下列有关化学用语正确的是A．某元素基态原子的电子排布图：B．NH4Cl的电子式为：C．Ca2+基态电子排布式为：1s22s22p63s23p6D．F-的结构示意图：【答案】C【解析】A．根据洪特规则，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，且自旋方向相同，A错误；B．氯离子最外层应有8个电子，电子式为，B错误；C．Ca为20号元素，失去外围两个电子形成Ca2+，Ca2+基态电子排布式为：1s22s22p63s23p6，C正确；D．F-核电荷数为9，核外有10个电子，结构示意图为，D错误；综上所述答案为C。3．在d轨道中电子排布成，而不排成，最直接的根据是A．能量最低原理 B．泡利原理C．构造原理示意图 D．洪特规则【答案】D【解析】洪特规则是在等价轨道(指相同电子层、电子亚层上的各个轨道)上排布的电子将尽可能分占不同的轨道，且自旋方向相同，答案为D。4．下列轨道表示式能表示处于最低能量状态的氮原子的是A． B．C． D．【答案】A【解析】能量最低状态需满足能量最低原理、泡利原理和洪特规则，核外有7个电子的N原子能级填充顺序为：1s、2s、2p，基态N原子核外电子排布式为：1s22s22p3，轨道表示式为：，故答案选A。5．元素基态原子的核外、轨道上的轨道表示式正确的是A． B．C． D．【答案】C【解析】A．元素的基态原子核外电子排布式为，4s上有2个电子，故A错误；B．能级上有5个轨道，其中只有1个轨道上排满2个电子，且自旋相反，其他4个轨道上各排1个电子，自旋平行，B错误；C．元素的基态原子核外电子排布式为，能级上有5个轨道，其中只有1个轨道上排满2个电子，且自旋相反，其他4个轨道上各排1个电子，自旋平行，轨道上排满2个电子，且自旋相反，C正确；D．3d能级的5个轨道，其中只有1个轨道上排满2个电子，且应自旋相反，D错误；故选C。6．下列轨道表示式所示的氧原子的核外电子排布中，氧原子处于基态的是A． B．C． D．【答案】A【解析】原子核外电子排布原则：能级相同的轨道中电子优先单独占据1个轨道，且自旋方向相同，原子的能量最低，O原子能量最低排布，即氧原子处于基态的是：；故选A。7．下列轨道表示式能表示氮原子的最低能量状态的是（）A．B．C．D．【答案】A【解析】N原子2p能级上有3个电子，能级相同的轨道中电子优先单独占据1个轨道，且自旋方向相同，原子的能量最低，则氮原子能量最低排布是，故选A。8．下列轨道表示式所表示的元素原子中，其能量处于最低状态的是A． B．C． D．【答案】C【解析】A．2s能级的能量比2p能量低，电子尽可能占据能量最低的轨道，不符合能量最低原理，原子处于能量较高的激发态，A错误；B．2p能级的3个轨道能量相同，能级相同的轨道中电子优先单独占据1个轨道，不符合能量最低原理，原子处于能量较高的激发态，B错误；C．电子处于2s能级的能量比2p能量低，电子尽可能占据能量最低的轨道，不符合能量最低原理，原子处于能量较高的激发态，C正确；D．能级能量由低到高的顺序为：1s、2s、2p；每个轨道最多只能容纳两个电子，且自旋相反，能级相同的轨道中电子优先单独占据1个轨道，且自旋方向相同，能量最低，D正确；故选D。9．下列轨道表示式表示的元素原子中，能量处于最低状态的是（）A． B．C． D．【答案】D【分析】洪特规则：即电子分布到能量简并的原子轨道时，优先以自旋相同的方式分别占据不同的轨道，因为这种排布方式原子的总能量最低，所以在能量相等的轨道上，电子尽可能自旋平行地多占不同的轨道；泡利不相容原理：指的是在原子中不能容纳运动状态完全相同的两个电子；能量最低原理：原子核外的电子应优先排布在能量最低的能级里，然后由里到外，依次排布在能量逐渐升高的能级里。【解析】A.2s能级的能量比2p能量低，电子尽可能占据能量最低的轨道，不符合能量最低原理，故A错误；B.2p能级的3个简并轨道（能级相同的轨道）只有被电子逐一自旋平行的占据后，才能容纳第二个电子，违背洪特规则，故B错误；C.2s能级的能量比2p、3s能量低，电子尽可能占据能量最低的轨道，不符合能量最低原理，故C错误；D.能级能量由低到高的顺序为：1s、2s、2p，每个轨道最多只能容纳两个电子，且自旋相反，简并轨道（能级相同的轨道）中电子优先单独占据1个轨道，且自旋方向相同，原子处于基态，其能量最低，故D正确；综上所述，答案为D。10．下列说法正确的是A．所有的共价键都具有方向性B．邻羟基苯甲醛的熔沸点比对羟基苯甲醛的熔沸点低C．在基态多电子原子中，p轨道电子能量一定高于s轨道电子能量D．基态磷原子的价电子排布图表示为，违反了泡利原理【答案】B【解析】A．s—s键不具有方向性，A项错误；B．邻羟基苯甲醛存在分子内氢键，对羟基苯甲醛存在分子间氢键，故邻羟基苯甲醛的熔沸点比对羟基苯甲醛的熔沸点低，B项正确；C．在基态多电子原子中，2p轨道电子能量低于3s轨道电子能量，C项错误；D．基态磷原子的价电子排布图表示为，违反了洪特规则，D项错误。故选：B。11．若将14Si的电子排布式写成1s22s22p63s23p，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【答案】D【解析】若14Si的电子排布式写成1s22s22p63s23p，则3p能级的电子排布出错，3p能级的两电子应各自占据一个轨道，违背了洪特规则，D项正确；答案选D。12．某原子核外电子排布为ns2np7，它违背了（）A．泡利原理 B．能量最低原理 C．洪特规则 D．洪特规则特例【答案】A【解析】A．泡利原理是指每个轨道最多只能容纳两个自旋相反的电子，而ns2np7的np能级排布了7个电子，故违背了泡利原理，故A选；B．能量最低原理是指核外电子优先排布能量最低的轨道，故B不选；C．洪特规则是指在相同能量的轨道上，电子在排布的时候优先进入空轨道，每个轨道中的单电子取得相同自旋方向，故C不选；D．洪特规则特例是指全充满、半充满、全空状态都是稳定状态，故D不选；故选A。13．基态原子的核外电子排布的原则不包括A．能量守恒原理 B．能量最低原理C．泡利原理 D．洪特规则【答案】A【解析】基态原子的核外电子排布的原则为能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则。能量最低原理：原子核外电子先占有能量低的轨道，然后依次进入能量高的轨道；泡利不相容原理：每个原子轨道上最多只能容纳2个自旋状态相反的电子；洪特规则：洪特规则是在等价轨道（相同电子层、电子亚层上的各个轨道）上排布的电子将尽可能分占不同的轨道，且自旋方向相同；所以基态原子的核外电子排布的原则不包括能量守恒原理。故选A。14．下列电子排布式违反了泡利不相容原理的是A．铜原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d94s2B．碳原子的电子排布式：1s22s22p2C．钪原子的电子排布式：1s22s22p63s23p64s2D．硅原子的电子排布式：1s22s22p63s33p1【答案】D【解析】A．铜是29号元素，铜原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1，不符合能量最低原理，A项不选；B．碳是6号元素，碳原子的核外电子排布式为1s22s22p2，符合能量最低原理、泡利原理和洪特规则，B项不选；C．钪是21号元素，钪原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2，1s22s22p63s23p64s2是Ca原子的核外电子排布式，C项不选；D．硅是14号元素，硅原子的核外电子排布式应为1s22s22p63s23p2，3s轨道最多容纳2个电子，1s22s22p63s33p1违反了泡利不相容原理，D项选；答案选D。15．下列化学用语表述正确的是A．的比例模型：B．基态Se的价电子排布式：C．基态铍原子最外层电子的电子云图为：D．某元素基态原子的电子排布图若写为：，则违背了泡利原理【答案】D【解析】A．碳原子的半径大于氧原子的半径，正确的图示为，A错误；B．基态Se的价电子排布式为4s24p4，B错误；C．基态Be的核外电子排布为1s22s2，即基态Be原子的最外层轨道为s轨道，其形状为球形，C错误；D．泡利原理是指一个轨道最多容纳2个电子，且自旋方向相反，故图中电子排布图违背了泡利原理，D正确；故选D。16．下列对电子排布式或轨道表示式书写的评价正确的是选项电子排布式或轨道表示式评价AN原子的轨道表示式：错误；违反洪特规则BO原子的轨道表示式：错误；违反泡利不相容原理CK原子的轨道表示式：错误；违反能量最低原理D的电子排布式：错误；违反能量最低原理A．A B．B C．C D．D【答案】C【解析】A．相同轨道中的两个电子运动方向相反，违反了泡利不相容原理，不符合题意，A错误；B．电子应先充满同能级的轨道，违反了洪特规则，不符合题意，B错误；C．K原子的电子排布式：1s22s22p63s23p64s1，违反能量最低原理，符合题意，C正确；D．Br-的电子排布式：[Ar]3d104s24p6，正确，评价错误，D错误；答案为C。17．下列表示式正确的是A．Na+的轨道表示式：B．Na+的结构示意图：C．基态Cu原子的核外电子排布式：1s22s22p63s23p63d94s2D．(镓)Ga的价层电子排布式：3d104s24p1【答案】B【解析】A．根据“泡利原理”，Na+的轨道表示式是，故A错误；B．Na+核外有10个电子，Na+结构示意图：，故B正确；C．根据洪特规则，基态Cu原子的核外电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1，故C错误；D．Ga(镓)的价层电子排布式4s24p1，故D错误；选B。18．下列关于原子结构、原子轨道的说法正确的是A．N能层中有4s、4p、4d、4f四个能级，共16个轨道，可容纳32种运动状态的电子B．在K能层中，有自旋相反的两条轨道C．s电子绕核运动，其轨道为球面，而p电子在哑铃形曲面上运动D．114号元素是位于p区的金属元素，价电子排布式为7s27p4【答案】A【解析】A．N能层中有4s、4p、4d、4f四个能级，共16个轨道，可容纳32种运动状态的电子，故A正确；B．K能层含有s能级有1个轨道，最多容纳自旋相反的两个电子，故B错误；C．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形，故C错误；D．114号元素位于第七周期第IVA族，属于p区，价电子数为4，价电子排布式为7s27p2，故D错误；故选：A。19．下列化学用语的表达正确的是A．氨气分子的比例模型B．铍原子最外层的电子云图：C．羰基硫(COS)的结构式O=C=SD．由H和Cl形成化学键的过程：H+Cl→【答案】C【解析】A．氨气分子为三角锥型，比例模型为：，A错误；B．铍原子核外电子排布为1s22s2，最外层为s能级，电子云图为球形：，B错误；C．根据羰基(C=O)的结构简式可知羰基硫(COS)的结构式为O=C=S，C正确；D．HCl是共价化合物，由H和Cl形成化学键的过程为，D错误；综上所述答案为C。二、多选题20．（2013·广东·高二竞赛）已知X、Y、Z均为主族元素，Z元素的核电荷数比Y的小8；X原子最外层只有1个电子；Y原子的M电子层有2个未成对电子：Z原子的最外层p轨道上有一对成对电子。则由这三种元素组成的化合物的化学式可能为A．X4YZ4 B．X2YZ3 C．XYZ4 D．X2Y2Z3【答案】BD21．A、B、C三种元素原子的最外层电子排布分别为3s1、2s22p3和2s22p4，由这三种元素组成的化合物的化学式可能是A．ABC3 B．A2BC4 C．ABC2 D．A2BC3【答案】AC【分析】A、B、C三种元素原子的最外层电子排布分别为3s1、2s22p3和2s22p4，可知A为Na、B为N、C为O，Na元素的化合价为+1价，N元素的最高正化合价为+5价，常见价态为-3、+3、+5，O元素的化合价为−2价，结合化合物中正负化合价的代数和为0判断N元素化合价是否为常见价态解答。【解析】A．NaNO3中N元素的化合价为+5，符合N元素常见价态，故A项选；B．Na2NO4中N元素的化合价+6，不符合N元素常见价态，故B项不选；C．NaNO2中N元素化合价为+3，符合N元素常见价态，故C项选；D．Na2NO3中N元素化合价为+4，不符合N元素常见价态，故D项不选；综上所述，答案为AC。三、填空题22．(1)基态Cl原子中，电子占据的最高电子层符号为_______，该电子层具有的原子轨道数为_______。(2)基态原子的N层有1个未成对电子，M层未成对电子最多的元素是_______，其价电子排布式为_______。(3)最外层电子数是次外层电子数3倍的元素是_______，其电子排布图为_______。(4)下列表示的为一激发态原子的是_______。A．1s12s1B．1s22s22p1C．1s22p53s1D．1s22s22p63s2【答案】M9Cr3d54s1OAC【解析】(1)基态Cl原子的电子排布式为1s22s22p63s23p5，则电子占据的最高电子层为第3能层，符号为M，该电子层有1个s轨道、3个p轨道、5个d轨道，具有的原子轨道数共9个，(2)基态原子的N层有一个未成对电子，M层未成对电子最多的元素是铬(Cr)，24Cr的电子排布式：1s22s22p63s23p63d54s1，价电子排布式为3d54s1；(3)最外层电子数等于次外层电子数的3倍的元素是氧(O)，其电子排布图为；(4)A．1s12s1为激发态，根据能量最低原理，其基态应为1s2，故A正确；B．1s22s22p1的核外电子排布符合基态原子核外电子填充的能级顺序和能量最低原理、泡利不相容原理及洪特规则，原子处于基态，故B错误；C．1s22p53s1为激发态，根据能量最低原理，其基态应为1s22s22p4，故C正确；D．1s22s22p63s2的核外电子排布符合基态原子核外电子填充的能级顺序和能量最低原理、泡利不相容原理及洪特规则，原子处于基态，故D错误；故答案为AC。23．(1)硫的基态原子核外有_____个未成对电子，溴的基态原子价层电子排布图为_____。(2)基态铁原子有____个未成对电子，请利用电子排布的相关知识解释三价铁比二价铁稳定的原因_____。(3)写出基态铜原子的M能层的电子排布式___，铜元素同周期的元素中，与铜原子最外层电子数相等的元素还有____。(4)铝原子核外电子云有____种不同的伸展方向，有____种不同运动状态的电子。【答案】24Fe3+的价电子构型为3d5，Fe2+的价电子构型为3d6，前者轨道为半满状态，而后者即不是半满，也不是全满或全空，故Fe3+更为稳定；3s23p63d10K、Cr413【解析】(1)硫的价层电子排布3s23p4，硫的基态原子核外有2个未成对电子，溴的价层电子排布4s24p5，溴的基态原子价层电子排布图为。故答案为：2；；(2)铁的价层电子排布3d64s2，基态铁原子有4个未成对电子，利用电子排布的相关知识解释三价铁比二价铁稳定的原因：Fe3+的价电子构型为3d5，Fe2+的价电子构型为3d6，前者轨道为半满状态，而后者即不是半满，也不是全满或全空，故Fe3+更为稳定。故答案为：4；Fe3+的价电子构型为3d5，Fe2+的价电子构型为3d6，前者轨道为半满状态，而后者即不是半满，也不是全满或全空，故Fe3+更为稳定；(3)铜为29号元素，基态铜原子的M能层的电子排布式3s23p63d10，最外层是4s1，铜元素同周期的元素中，与铜原子最外层电子数相等的元素还有K、Cr。故答案为：3s23p63d10；K、Cr；(4)s轨道只有1个伸展方向、p轨道有3个伸展方向，Al核外电子排布为1s22s22p63s23p1，涉及3个s轨道、2个p轨道，因此其核外电子云（轨道）的伸展方向有4个；核外13个电子的运动状态各不相同，因此核外有13种不同运动状态的电子。故答案为：4；13。24．下列基态原子或离子的电子排布式或轨道表示式正确的是___________(填序号，下同)，违反能量最低原理的是___________，违反洪特规则的是___________，违反泡利原理的是___________。①：②：③：④：⑤：⑥：⑦：【答案】①⑤⑥②③④⑦【解析】根据核外电子排布规律判断，①⑤⑥正确，②电子排完轨道后应排能量较低的轨道而不是轨道，正确的电子排布式应为。③没有遵循洪特规则，轨道上正确的轨道表示式应为。④忽略了能量相同的原子轨道上电子排布为半充满状态时，体系的能量较低，原子较稳定，正确的电子排布式应为。⑦违反泡利原理，正确的轨道表示式应为。25．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V核电荷数2122232425最高正化合价+3+4+5+6+7(1)写出下列元素基态原子的电子排布式。___________；___________；V___________；___________。(2)已知基态铬原子的电子排布式是，不符合构造原理。人们常常会碰到客观事实与理论不相吻合的问题当你遇到这样的问题时，你的态度是___________。(3)对比上述五种元素基态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___________。【答案】(或)(或)(或)(或)尊重客观事实，注重理论适用范围，掌握特例(或其他合理答案)五种元素的最高正化合价数值都等于各元素基态原子的最外层s能级和次外层d能级电子数目之和能级交错使得次外层d能级上的电子也参与化学反应【分析】根据能量最低原理、泡利不相容原理、和洪特定则等可以写出核外电子排布。【解析】(1)①Sc是第21号元素，位于第四周期，有四个电子层，最外层有3个电子，因为第4层的s轨道的能量比第3层的d轨道低，所以电子先排第4层s轨道的两个位置，再排第3层d轨道的一个位置，Sc的基态原子的电子排布式为：(或)，故答案为：(或)；②Ti是第22号元素，位于第四周期，有四个电子层，最外层有4个电子，因为第4层的s轨道的能量比第3层的d轨道低，所以电子先排第4层s轨道的两个位置，再排第3层d轨道的2个位置，Ti的基态原子的电子排布式为：(或)，故答案为：(或)；③V是第23号元素，位于第四周期，有四个电子层，最外层有5个电子，因为第4层的s轨道的能量比第3层的d轨道低，所以电子先排第4层s轨道的两个位置，再排第3层d轨道的3个位置，V的基态原子的电子排布式为：(或)，故答案为：(或)；④Mn是第24号元素，位于第四周期，有四个电子层，最外层有7个电子，因为第4层的s轨道的能量比第3层的d轨道低，所以电子先排第4层s轨道的两个位置，剩余5个电子再排第3层d轨道的5个位置，Mn的基态原子的电子排布式为：(或)，故答案为：(或)；(2)已知基态铬原子的电子排布是1s22s22p63s23p63d54s1，并不符合构造原理。人们常常会碰到客观事实与理论不相吻合的问题，当遇到这样的问题时，态度应该是：

尊重客观事实，注重理论适用范围，掌握特例，故答案为：尊重客观事实，注重理论适用范围，掌握特例(或其他合理答案)；(3)对比这五种元素原子的核外电子排布与元素的最高正化合价，可以发现五种元素的最高正化合价数值等于各元素基态原子的最外层s电子和次外层d电子数目之和；出现这一现象的原