原子核外电子排布规律试题

原子核外电子排布规律试题一、选择题（每题3分，共30分）下列关于原子核外电子排布的说法正确的是（）A.所有原子的核外电子都遵循泡利不相容原理B.同一原子中，能量相近的电子一定在同一能级C.电子总是优先占据能量最低的轨道D.当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，且自旋方向相反答案：A解析：泡利不相容原理是电子排布的基本规律之一，适用于所有原子，A正确；同一原子中，能量相近的电子可能分布在不同能级（如同能层的s、p能级），B错误；电子优先占据能量最低的轨道是能量最低原理，但需结合泡利原理和洪特规则，C表述不完整；洪特规则要求电子在同一能级不同轨道时，优先单独占据轨道且自旋方向相同，D错误。某元素基态原子的电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，该元素在周期表中的位置是（）A.第四周期ⅥB族B.第四周期ⅦB族C.第四周期Ⅷ族D.第四周期ⅠB族答案：B解析：该原子的价电子构型为3d⁵4s¹，属于过渡元素。价电子总数为5+1=6，但根据洪特规则特例，3d轨道半充满（5个电子）更稳定，因此实际价电子构型为3d⁵4s¹。周期数=电子层数=4，族序数=价电子数=6，但ⅥB族价电子构型为(n-1)d⁴ns²，而此处3d⁵4s¹符合ⅦB族（Mn元素）的特征，B正确。下列原子或离子的电子排布式错误的是（）A.O²⁻：1s²2s²2p⁶B.Fe³⁺：[Ar]3d⁵C.Cu：[Ar]3d¹⁰4s¹D.Cr：[Ar]3d⁴4s²答案：D解析：O²⁻核外有10个电子，排布式为1s²2s²2p⁶，A正确；Fe³⁺失去4s²和3d¹电子，构型为[Ar]3d⁵，B正确；Cu的3d轨道全充满更稳定，电子排布式为[Ar]3d¹⁰4s¹，C正确；Cr的正确排布式为[Ar]3d⁵4s¹（3d半充满稳定结构），D错误。下列各组元素中，第一电离能大小顺序正确的是（）A.N＞O＞CB.Mg＞Al＞NaC.S＞P＞SiD.He＞Ne＞Ar答案：A解析：第一电离能的变化规律为同周期从左到右呈增大趋势，但ⅡA族＞ⅢA族（如Mg＞Al）、ⅤA族＞ⅥA族（如N＞O）。A项中N（2p³半充满）＞O＞C，正确；B项应为Mg＞Al＞Na，B正确；C项中P（3p³半充满）＞S＞Si，C错误；稀有气体第一电离能随原子序数增大而减小，D正确。本题选错误选项，故答案为C。基态原子的4s轨道中只有1个电子的元素共有（）A.1种B.2种C.3种D.4种答案：C解析：4s轨道有1个电子的情况包括：主族元素：K（[Ar]4s¹）；过渡元素：Cr（[Ar]3d⁵4s¹）、Cu（[Ar]3d¹⁰4s¹）。共3种元素，答案为C。下列关于价电子构型与元素性质关系的说法错误的是（）A.价电子构型为ns²np¹⁻⁶的元素均为主族元素B.价电子构型为(n-1)d¹⁻⁹ns¹⁻²的元素均为过渡元素C.同族元素的价电子构型相同D.元素的化学性质主要由价电子决定答案：C解析：主族元素价电子构型为ns或nsnp，A正确；过渡元素价电子构型为(n-1)d¹⁻⁹ns¹⁻²（镧系、锕系除外），B正确；同族元素价电子构型相似而非完全相同（如副族元素中Cu族为(n-1)d¹⁰ns¹，与主族不同），C错误；价电子决定元素的化学性质，D正确。某元素的原子序数为24，其基态原子的电子排布式正确的是（）A.[Ar]3d⁴4s²B.[Ar]3d⁵4s¹C.[Ne]3s²3p⁶3d⁶D.1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²4p⁴答案：B解析：原子序数24的元素为Cr，根据洪特规则特例，3d轨道半充满（5个电子）比3d⁴4s²更稳定，因此电子排布式为[Ar]3d⁵4s¹，B正确。下列原子半径大小顺序正确的是（）A.Na＞Mg＞Al＞SiB.Cs＞Rb＞K＞NaC.O＞F＞NeD.Fe³⁺＞Fe²⁺＞Fe答案：A解析：同周期主族元素从左到右原子半径逐渐减小，A正确；同主族元素从上到下原子半径逐渐增大，B正确；Ne为稀有气体，原子半径测量方式不同，通常大于同周期卤素，C错误；同种元素的离子半径：价态越高半径越小，D错误。本题为单选题，A、B均正确，但题目可能存在疏漏，优先选A（主族元素规律更典型）。下列元素中，第一电离能最大的是（）A.NB.OC.FD.Ne答案：D解析：第一电离能是气态原子失去一个电子所需的能量，稀有气体最外层电子全充满，最难失去电子，因此Ne的第一电离能最大，D正确。某元素基态原子的价电子构型为4s²4p³，该元素在周期表中的位置是（）A.第四周期ⅤA族B.第四周期ⅢA族C.第五周期ⅤA族D.第四周期ⅥA族答案：A解析：价电子构型为4s²4p³，主量子数n=4，对应第四周期；价电子数为5，属于ⅤA族，A正确。二、填空题（每空2分，共40分）写出下列元素的基态原子电子排布式：（1）Al：__________（2）Cl：__________（3）Fe：__________（4）Cu：__________答案：（1）1s²2s²2p⁶3s²3p¹（2）1s²2s²2p⁶3s²3p⁵（3）1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²（4）1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹解析：Al（13号）：按能级顺序填充至3p¹；Cl（17号）：3p能级填充5个电子；Fe（26号）：3d能级填充6个电子；Cu（29号）：3d全充满（10个电子），4s¹。某元素的原子序数为29，其原子结构示意图为__________，价电子构型为__________，位于周期表第__________周期第__________族。答案：原子结构示意图：（+29）28181价电子构型：3d¹⁰4s¹第四周期ⅠB族解析：29号元素为Cu，核外电子排布为2、8、18、1，价电子构型为3d¹⁰4s¹，属于第四周期ⅠB族。比较下列原子或离子的半径大小（用“＞”或“＜”填空）：（1）Na⁺__________Na（2）Cl⁻__________Cl（3）Mg²⁺__________Al³⁺（4）S²⁻__________Cl⁻答案：（1）＜（2）＞（3）＞（4）＞解析：（1）阳离子半径小于原子半径；（2）阴离子半径大于原子半径；（3）电子层结构相同的离子，核电荷数越大，半径越小；（4）S²⁻和Cl⁻电子层结构相同，S的核电荷数小，半径大。写出下列元素的最高正化合价和最低负化合价：（1）N：最高正价__________，最低负价__________（2）S：最高正价__________，最低负价__________（3）Cl：最高正价__________，最低负价__________答案：（1）+5，-3（2）+6，-2（3）+7，-1解析：主族元素最高正价=族序数（O、F除外），最低负价=族序数-8。N为ⅤA族，最高+5，最低-3；S为ⅥA族，最高+6，最低-2；Cl为ⅦA族，最高+7，最低-1。三、简答题（每题10分，共30分）简述原子核外电子排布的三大基本规律，并举例说明洪特规则的应用。答案：原子核外电子排布的三大基本规律包括：能量最低原理：电子优先占据能量最低的轨道，如基态H原子的电子排布为1s¹，而非2s¹。泡利不相容原理：每个轨道最多容纳2个电子，且自旋方向相反，如He原子的1s轨道排布为↑↓，而非↑↑。洪特规则：电子在同一能级的不同轨道时，优先单独占据轨道且自旋方向相同，如基态N原子的2p轨道排布为↑↑↑，而非↑↓↑。洪特规则应用举例：基态Cr原子的电子排布式为[Ar]3d⁵4s¹（而非3d⁴4s²），因为3d⁵（半充满）和4s¹（半充满）的结构更稳定；基态Cu原子为[Ar]3d¹⁰4s¹（而非3d⁹4s²），因为3d¹⁰（全充满）结构更稳定。用电子排布式解释为什么Fe³⁺比Fe²⁺更稳定。答案：Fe的基态电子排布式为[Ar]3d⁶4s²。Fe²⁺是失去4s²电子后形成的，构型为[Ar]3d⁶；Fe³⁺是失去4s²和1个3d电子后形成的，构型为[Ar]3d⁵。根据洪特规则，d轨道半充满（5个电子）时能量更低、结构更稳定。Fe³⁺的3d⁵为半充满状态，而Fe²⁺的3d⁶未达到稳定结构，因此Fe³⁺比Fe²⁺更稳定。比较同周期主族元素（从左到右）和同主族元素（从上到下）的第一电离能变化趋势，并解释同周期中ⅡA族元素第一电离能大于ⅢA族，ⅤA族大于ⅥA族的原因。答案：变化趋势：同周期主族元素（从左到右）：第一电离能总体呈增大趋势，因为核电荷数增加，原子半径减小，核对外层电子的吸引力增强。同主族元素（从上到下）：第一电离能逐渐减小，因为原子半径增大，核对外层电子的吸引力减弱。特殊现象解释：ⅡA族＞ⅢA族：如Mg（3s²）的第一电离能大于Al（3s²3p¹）。因为ⅡA族元素的ns轨道全充满，结构稳定，失去电子需要更高能量；而ⅢA族元素的np轨道只有1个电子，容易失去。ⅤA族＞ⅥA族：如N（2p³）的第一电离能大于O（2p⁴）。因为ⅤA族元素的np轨道为半充满（p³），结构稳定；而ⅥA族元素的np轨道有4个电子，其中一个轨道填充2个电子，存在电子间排斥，更容易失去一个电子。四、综合应用题（20分）有A、B、C、D四种元素，其原子序数依次增大，相关信息如下：A元素基态原子的电子排布式为1s²；B元素基态原子的价电子构型为2s²2p⁴；C元素基态原子的最外层电子数是其内层电子数的3倍；D元素基态原子的M层全充满，N层只有1个电子。（1）写出A、B、C、D四种元素的符号；（2）写出D元素基态原子的电子排布式；（3）比较B、C两种元素的第一电离能大小，并解释原因；（4）判断A与B、A与C形成的化合物的化学键类型，并比较其稳定性。答案：（1）A：H；B：O；C：O（题目可能存在重复，推测C应为F，若按原题条件C与B均为O，此处修正为C元素最外层电子数是内层电子数的4倍，则C为Ne，或其他合理修正。假设题目正确，C与B均为O，可能为印刷错误，此处按B：O，C：F处理）修正后：A：H（1s²）；B：O（价电子构型2s²2p⁴）；C：F（最外层电子数7，内层电子数2，7=2×3+1，可能题目“3倍”为“4倍”则为Ne，但更可能C为F）；D：Cu（M层全充满3d¹⁰，N层4s¹）。（2）D为Cu，电子排布式为[Ar]3d¹⁰4s¹或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹。（3）B为O，C为F，第一电离能：F＞O。原因：同周期从左到右第一电离能总体增大，F的核电荷数比O大，原子半径更小，核对外层电子的吸引力更强，因此第一电离能更大。（4）A与B形成的化合物为H₂O，A与C形成的化合物为HF，均为共价键。稳定性：HF＞H₂O，因为F的非金属性强于O，H-F键的键能大于H-O键。解析：（1）A为H（1s²）；B的价电子构型2s²2p⁴，为O；C的最外层电子数是内层电子数的3倍，若内层为2个电子，则最外层6个，为O（与B重复），推测题目应为“4倍”则为Ne（最外层8=2×4），但D的原子序数最大，若C为Ne，则D为Cu（原子序数29）合理；若C为F（最外层7