1.1.2构造原理与电子排布式电子云与原子轨道-(人教版2019选择性必修2)(原卷版+解析)

第一章原子结构与性质第一节原子结构第2课时构造原理与电子排布式电子云与原子轨道培优第一阶——基础过关练1．图1和图2分别是1s电子的概率密度分布图和电子云轮廓图。下列有关说法正确的是A．图1中的每个小黑点都表示1个电子B．图1中的小黑点表示电子在核外所处的位置C．图2表明1s轨道呈球形，有无数对称轴D．图2表示1s电子只能在球体内出现2．第四周期某元素基态原子4s轨道上有2个电子，则该基态原子价层电子排布不可能是A． B． C． D．3．下列说法正确的是A．原子轨道是指原子运行的轨道B．电子云中的一个小黑点代表一个电子C．s电子的电子云轮廓图呈纺锤形，p电子的电子云轮廓图呈哑铃形D．电子云密度大的地方，说明电子在该空间单位时间内出现的机会多4．下列表示不正确的是A．Cu的简化电子排布式：B．轨道电子云轮廓图为：C．核外电子按能量分为不同的能层：如1s、2s、2p、3d等D．氧的基态原子的轨道表示式：5．下列关于核外电子排布及运动状态的说法正确的是A．电子云图中的小点越密，表示电子在原子核外某处单位体积内出现的概率越大B．基态N原子的核外电子排布式违反了能量最低原理C．基态的核外电子存在25种运动状态D．在原子中第n电子层含有的原子轨道数为6．下列说法中正确的是A．同一原子处于激发态时的能量一定大于其处于基态时的能量B．基态碳原子的电子排布式为1s22s12p3C．焰色反应是化学变化D．某些金属元素的特殊焰色是金属原子的电子从基态跃迁到激发态时产生的7．基于构造原理填充顺序，下列原子轨道的能量大小比较，正确的是A． B．C． D．8．下列叙述正确的是A．可能存在基态核外电子排布为1s22s22p63s23p64s24p1的原子B．在氢原子的电子云图中，小点的疏密程度表示电子在该区域出现的概率密度C．当电子排布在同一能级不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相反D．电子由3d能级跃迁至4p能级时，可通过光谱仪直接摄取原子的发射光谱9．某原子的最外层电子排布为，下列对其核外电子运动的说法错误的是A．有4种不同的伸展方向 B．有5种不同能量的电子C．有5种不同的运动范围 D．有14种不同运动状态的电子10．通常情况下，原子核外p、d能级等原子轨道上电子排布为“全空”“半充满”“全充满”的时候更加稳定，称为洪特规则的特例。下列事实能作为这个规则的证据的是①某种激发态碳原子的电子排布式是1s22s12p3而不是1s22s22p2②基态He原子的电子排布式为1s2，基态H原子的电子排布式为1s1③基态Cu原子的电子排布式是[Ar]3d104s1而不是[Ar]3d94s2④Fe2+容易失电子转变为Fe3+，表现出较强的还原性A．①②④ B．②③ C．③④ D．①②③培优第二阶——拓展培优练11．下列关于原子结构的说法不正确的是A．同一原子中，2p、3p、4p电子的能量依次增大B．电子由3d能级跃迁至5s能级，可通过光谱仪摄取原子的发射光谱C．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D．基态K原子占据最高能层的电子的电子云轮廓图为球形12．下列表述错误的是A．原子轨道能量：B．M电子层存在3个能级、9个原子轨道C．p能级的能量不一定比s能级的能量高D．电子能量较高，总是在比电子离核更远的地方运动13．下列哪种电子排布不属于激发态A． B．C． D．14．短周期元素R基态原子最外层的p能级上有2个未成对电子。下列关于基态R原子的描述正确的是A．基态R原子核外电子的电子云轮廓图有两种：球形和哑铃形B．基态R原子的价层电子排布式为ns2np2(n＝2或3)C．基态R原子的原子轨道总数为9D．基态R原子的轨道表示式为

15．玻尔理论、量子力学理论都是对核外电子运动的描述方法，下列叙述中正确的是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．任何一个能层最多只有s、p、d、f四个能级C．不同能层中s电子的原子轨道半径相同D．原子轨道和电子云都是用来形象地描述电子运动状态的16．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，下列叙述中正确的是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．、、的轨道相互垂直，能量相同C．各原子能级之间的能量差完全一致，这是量子力学中原子光谱分析的理论基础D．同一能层的p轨道电子能量不一定高于s轨道电子能量17．下列叙述中不正确的是A．在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析B．宇宙中最丰富的元素是氢C．电子的运动状态可从能层、能级、轨道、自旋方向4个方面进行描述D．3p能级上只有一个空轨道的原子和3p能级上有两个未成对电子的原子对应为同一元素18．写出下列微粒的电子排布式和外围电子排布式：(1)Fe、。(2)Fe2+、。(3)As、。(4)Cu2+、。19．回答下列问题：(1)基态Mn原子核外有种运动状态不同的电子。(2)基态镁原子核外M层电子的自旋状态(填“相同”或“相反”)。(3)基态Ge原子有个未成对电子。(4)镍元素基态原子的电子排布式为。(5)氮原子价层电子的轨道表达式(电子排布图)为。(6)基态与离子中未成对的电子数之比为。(7)基态K原子中，核外电子占据的最高能层的符号是。(8)Se的基态原子中电子占据的原子轨道总数为。20．按要求回答下列问题：(1)Sm的价层电子排布式为4f66s2，Sm3+价层电子排布式为(2)Cu2+基态核外电子排布式为(3)Zn原子核外电子排布式为(4)氮原子价层电子的轨道表达式(电子排布图)为(5)Co基态原子核外电子排布式为21．回答下列问题。(1)镍元素基态原子的电子排布式为，3d能级上的未成对电子数为。(2)基态Ge原子的核外电子排布式为，有个未成对电子。(3)Zn2＋基态核外电子排布式为。(4)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用，形象化描述。在基态14C原子中，核外存在对自旋相反的电子。(5)基态Fe原子有个未成对电子。Fe3＋的电子排布式为。(6)基态硼原子的电子排布式为。

第一章原子结构与性质第一节原子结构第2课时构造原理与电子排布式电子云与原子轨道培优第一阶——基础过关练1．图1和图2分别是1s电子的概率密度分布图和电子云轮廓图。下列有关说法正确的是A．图1中的每个小黑点都表示1个电子B．图1中的小黑点表示电子在核外所处的位置C．图2表明1s轨道呈球形，有无数对称轴D．图2表示1s电子只能在球体内出现【答案】C【详解】A．电子云就是用小黑点疏密来表示空间各电子出现概率大小的一种图形，小黑点表示空间各电子出现的几率，故A错误；B．小黑点表示空间各电子出现的几率，故B错误；C．圆形轨道沿剖面直径连线，所以有无数对称轴，故C正确；D．图2表示电子云轮廓图，在界面内出现该电子的几率大于90%界面外出现该电子的几率不足10%，电子也可能在球外出现，故D错误；故选C。2．第四周期某元素基态原子4s轨道上有2个电子，则该基态原子价层电子排布不可能是A． B． C． D．【答案】C【详解】A．若价层电子排布为，为20号元素，电子排布式为，A正确；B．若价层电子排布为，为25号元素，电子排布式为，B正确；C．价层电子排布为，为29号元素，电子排布式为，3d轨道上电子处于全满状态，整个体系能量最低，C错误；D．若价层电子排布为，为35号元素，电子排布式为，D正确；故选C。3．下列说法正确的是A．原子轨道是指原子运行的轨道B．电子云中的一个小黑点代表一个电子C．s电子的电子云轮廓图呈纺锤形，p电子的电子云轮廓图呈哑铃形D．电子云密度大的地方，说明电子在该空间单位时间内出现的机会多【答案】D【详解】A．原子轨道不是原子运行的轨道，是对核外电子运动状态的描述，A错误；B．电子云中小黑点本身没有意义，不代表电子，代表的是电子在此处出现的概率，B错误；C．s电子的电子云轮廓图是球形，p电子的电子云轮廓图为哑铃形，C错误；D．电子云密度大的地方，说明电子在该空间单位时间内出现的机会多，D正确；故选D。4．下列表示不正确的是A．Cu的简化电子排布式：B．轨道电子云轮廓图为：C．核外电子按能量分为不同的能层：如1s、2s、2p、3d等D．氧的基态原子的轨道表示式：【答案】C【详解】A．Cu是29号元素，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，其简化电子排布式为[Ar]3d104s1，故A正确；B．p轨道是哑铃型，在X轴方向上，所以其电子云轮廓图是正确的，故B正确；C．能层可表示为K、L、M、N等，能级才用s、p、d等来表示，故C错误；D．氧是8号元素，电子排布式是1s22s22p4，根据电子在能级上的排布规则可知，其基态原子的轨道表示式是正确的，故D正确；故本题选C．5．下列关于核外电子排布及运动状态的说法正确的是A．电子云图中的小点越密，表示电子在原子核外某处单位体积内出现的概率越大B．基态N原子的核外电子排布式违反了能量最低原理C．基态的核外电子存在25种运动状态D．在原子中第n电子层含有的原子轨道数为【答案】A【详解】A．电子云图中的小点代表电子在此处出现的概率，小点越密，表示电子出现的概率越大，故A正确；B．违反了洪特规则，B项错误；C．基态的核外电子存在23种运动状态，C项错误；D．在原子中第n电子层含有的原子轨道数为，D项错误；故选：A。6．下列说法中正确的是A．同一原子处于激发态时的能量一定大于其处于基态时的能量B．基态碳原子的电子排布式为1s22s12p3C．焰色反应是化学变化D．某些金属元素的特殊焰色是金属原子的电子从基态跃迁到激发态时产生的【答案】A【详解】A．基态原子吸收能量变为激发态原子，所以激发态原子能量大于基态原子能量的，故A正确；B．基态C原子核外有6个电子，根据构造原理知C元素基态原子核外电子排布式为1s22s22p2，故B错误；C．焰色反应为元素的性质，过程中没有新物质生成，属于物理变化，故C错误；D．电子由基态跃迁到激发态需要吸收光子，获得能量，从由激发态跃迁到能量较低的激发态乃至基态以光能形式释放能量，产生焰色反应，故D错误；故选A。7．基于构造原理填充顺序，下列原子轨道的能量大小比较，正确的是A． B．C． D．【答案】A【详解】根据能级构造原理可知，不同能级能量由低到高的顺序为：1s＜2s＜2p＜3s＜3p＜4s＜3d＜4p＜5s＜4f，据此分析解题：A．根据能级构造原理可知，，A正确；B．根据能级构造原理可知，，B错误；C．根据能级构造原理可知，

，C错误；D．根据能级构造原理可知，同一能级不同轨道的能量相同，故，D错误；故答案为：A。8．下列叙述正确的是A．可能存在基态核外电子排布为1s22s22p63s23p64s24p1的原子B．在氢原子的电子云图中，小点的疏密程度表示电子在该区域出现的概率密度C．当电子排布在同一能级不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相反D．电子由3d能级跃迁至4p能级时，可通过光谱仪直接摄取原子的发射光谱【答案】B【详解】A．根据能量最低原理知，4p能级能量高于3d能级，电子先填充能量较低的能级，所以电子先填充4s能级后填充3d能级，故A错误；B．在氢原子的电子云图中，小点的疏密程度表示电子在该区域空间出现机会的多少，即概率的大小，密的地方出现机会多、疏的地方出现机会少，故B正确；C．根据洪特规则知，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，而且自旋状态相同，故C错误；D．E3d<E4p，电子由3d能级跃迁至4p能级时，需吸收能量，故光谱仪摄取的是吸收光谱，故D错误；故选B。9．某原子的最外层电子排布为，下列对其核外电子运动的说法错误的是A．有4种不同的伸展方向 B．有5种不同能量的电子C．有5种不同的运动范围 D．有14种不同运动状态的电子【答案】C【详解】某原子的最外层电子排布为,则该元素是14号Si元素。A．在Si原子上有s、p两种轨道，s轨道是球形对称的，p轨道有三个不同的伸展方向，因此Si原子有4种不同的伸展方向，A正确；B．Si元素的核外电子排布为1s22s22p63s23p2，处于同一能级上的电子的能量相同，在Si原子上有5种不同的能级，有5种不同能量的电子，B正确；C．Si的核外电子排布为1s22s22p63s23p2，原子核外有9种不同的原子轨道，则有9种不同的运动范围，C错误；D．Si是14号元素，原子核外有14个电子存在，由于在同一个原子中，不存在运动状态完全相同的电子，因此Si原子有14种不同运动状态的电子，D正确；故选C。10．通常情况下，原子核外p、d能级等原子轨道上电子排布为“全空”“半充满”“全充满”的时候更加稳定，称为洪特规则的特例。下列事实能作为这个规则的证据的是①某种激发态碳原子的电子排布式是1s22s12p3而不是1s22s22p2②基态He原子的电子排布式为1s2，基态H原子的电子排布式为1s1③基态Cu原子的电子排布式是[Ar]3d104s1而不是[Ar]3d94s2④Fe2+容易失电子转变为Fe3+，表现出较强的还原性A．①②④ B．②③ C．③④ D．①②③【答案】C【详解】①1s22s22p2是基态碳原子的电子排布式不是激发态电子排布式，不能作为证据；②He原子核外只有2个电子，基态He原子的电子排布式为1s2，H原子核外只有1个电子，基态H原子的电子排布式为1s1，H和He的电子均排布在s能级上，故不能作为证据；③基态Cu原子的电子排布式是[Ar]3d104s1而不是[Ar]3d94s2，3d上排布10个电子是全充满稳定结构，可以作为证据；④Fe2+的价电子排布式为3d6，失去一个电子后转变为Fe3+，Fe3+的价电子排布式为3d5，是半充满的稳定结构，故Fe2+表现出较强的还原性可以作为证据；故选C。培优第二阶——拓展培优练11．下列关于原子结构的说法不正确的是A．同一原子中，2p、3p、4p电子的能量依次增大B．电子由3d能级跃迁至5s能级，可通过光谱仪摄取原子的发射光谱C．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D．基态K原子占据最高能层的电子的电子云轮廓图为球形【答案】B【详解】A．相同轨道能层越高能量越大，则能量：2p<3p<4p，故A正确；B．电子由3d能级跃迁至5s能级，吸收能量，所得光谱为吸收光谱，故B错误；C．每个轨道最多容纳2个电子，N能层最多可容纳32个电子，故C正确；D．基态K原子核外电子排布式为：，最高能层的电子在s轨道，s轨道电子云轮廓为球形，故D正确；故选：B。12．下列表述错误的是A．原子轨道能量：B．M电子层存在3个能级、9个原子轨道C．p能级的能量不一定比s能级的能量高D．电子能量较高，总是在比电子离核更远的地方运动【答案】D【详解】A．不同能层的相同能级的能量越来越高，则原子轨道能量：，A正确；B．M电子层存在3个能级，分别为3s、3p、3d，原子轨道数为1+3+5=9，B正确；C．p能级的能量不一定比s能级的能量高，比如3p能级能量小于4s能级能量，C正确；D．4s电子能量较高，但不一定总是在比3s电子离核更远的地方运动，D错误；综上所述，答案为D。13．下列哪种电子排布不属于激发态A． B．C． D．【答案】C14．短周期元素R基态原子最外层的p能级上有2个未成对电子。下列关于基态R原子的描述正确的是A．基态R原子核外电子的电子云轮廓图有两种：球形和哑铃形B．基态R原子的价层电子排布式为ns2np2(n＝2或3)C．基态R原子的原子轨道总数为9D．基态R原子的轨道表示式为

【答案】A【分析】由“短周期元素R基态原子最外层的p能级上有2个未成对电子”可知，可能有两种情况：p能级上只有2个电子，R为第ⅣA族元素，C或Si；p能级上有4个电子，R为第ⅥA族元素，O或S，由此可知：【详解】A．基态R原子核外电子的电子云轮廓图有两种：球形和哑铃形，A正确；B．基态R原子的价层电子排布式还可能为ns2np4，B错误；C．R元素一共有4种可能，C错误；D．R元素还有可能为C，D错误；故选A。15．玻尔理论、量子力学理论都是对核外电子运动的描述方法，下列叙述中正确的是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．任何一个能层最多只有s、p、d、f四个能级C．不同能层中s电子的原子轨道半径相同D．原子轨道和电子云都是用来形象地描述电子运动状态的【答案】D【详解】A．s轨道的形状是球形的，表示电子出现在原子核外各个区域概率大小相同，而不表示电子运动轨迹，A错误；B．能层序数与该能层具有的能级数目相等，K能层只有s能级，L能层有s、p两个能级，M能层有3个能级等等，可见不同能层具有的能级数目是不同的，B错误；C．原子核外电子的能量不同，围绕原子核作高速运动时离核的远近不同，故不同能层中s电子的原子轨道半径不相同，C错误；D．原子轨道和电子云都是用来描述电子运动状态而不是表示电子运动轨迹的，D正确；故合理选项是D。16．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，下列叙述中正确的是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．、、的轨道相互垂直，能量相同C．各原子能级之间的能量差完全一致，这是量子力学中原子光谱分析的理论基础D．同一能层的p轨道电子能量不一定高于s轨道电子能量【答案】B【详解】A．球形表示电子在核外运动概率轮廓图，而非电子运动轨迹，A项错误；B．p能级在空间有三种取向相互垂直且能量相同，如3px、3py、3pz相互垂直能量相同，B项正确；C．各原子的能级由于电子填充情况不同，能量有所差异。不同元素的原子发生跃迁时吸收或释放不同的光，从而利用其原子光谱进行元素分析，C项错误；D．同一能层np能量大于ns，D项错误；故选B。17．下列叙述中不正确的是A．在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析B．宇宙中最丰富的元素是氢C．电子的运动状态可从能层、能级、轨道、自旋方向4个方面进行描述D．3p能级上只有一个空轨道的原子和3p能级上有两个未成对电子的原子对应为同一元素【答案】D【详解】A．不同元素的原子吸收光谱和发射光谱不同，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析，A正确；B．宇宙中最丰富的元素是氢，其次为氦，B正确；C．决定电子运动状态有四个量：主量子数、角量子数、磁量子数、自旋量子数，所以电子的运动状态可从能层、能级、轨道、自旋方向4个方面进行描述，C正确；D．3p能级上只有一个空轨道的原子是Si，3p能级上有两个未成对电子的原子是Si或S，D错误；故选D。18．写出下列微粒的电子排布式和外围电子排布式：(1)Fe、。(2)Fe2+、。(3)As、。(4)Cu2+、。【答案】(1)1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s23d64s2(2)1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d63d6(3)1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p34s24p3(4)1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d93d9【详解】（1）Fe原子核外有26个电子，根据构造原理，基态Fe原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2、简化电子排布式为[Ar]3d64s2；外围电子排布式为3d64s2；（2）基态Fe原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，Fe2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6、简化电子排布式为[Ar]3d6；外围电子排布式为3d6；（3）As原子核外有33个电子，根据构造原理，基态As原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3、简化电子排布式为[Ar]3d104s24p3；外围电子排布式为4s24p3；（4）Cu原子核外有29个电子，基态Cu原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1、简化电子排布式为[Ar]3d104s1，Cu2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d9、简化电子排布式为[Ar]3d9，外围电子排布式为3d9。19．回答下列问题：(1)基态Mn原子核外有种运动状态不同的电子。(2)基态镁原子核外M层电子的自旋状态(填“相同”或“相反”)。(3)基态Ge原子有个未成对电子。(4)镍元素基态原子的电子排布式为。(5)氮原子价层电子的轨道表达式(电子排布图)为。(6)基态与离子中未成对的电子数之比为。(7)基态K原子中，核外电子占据的最高能层的符号是。(8)Se的基态原子中电子占据的原子轨道总数为。【答案】(1)25(2)相反(3)2(4)[Ar]3d84s2(5)(6)4：5(7)M(8)18【详解】（1）一个电子就是一种运动状态，Mn是25号元素，则基态Mn原子核外有25种运动状态不同的电子；故答案为：25。（2）基态镁原子核外电子排布式为1s22s22p63s2，则核外M层电子即3s2电子，同一个轨道中两个电子自旋状态相反；故答案为：相反。（3）基态Ge价电子排布式为4s24p2，则基态Ge原子有2个未成对电子；故答案为：2。（4）Ni为28号元素，则镍元素基态原子的电子排布式为[Ar]3d84s2；故答案为：[Ar]3d84s2。（5）氮原子价层电子为2s22p3，则价层电子的轨道表达式(电子排布图)为；故答案为：。（6）基态价电子排布式为3d6，基态价电子排布式为3d5，则基态与离子中未成对的电子数之比为4：5；故答案为：4：5。（7）基态K原子价电子排布式为3s1，则核外电子占据的最高能层的符号是M；故答案为：M。（8）Se的基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p4，则Se的基态原子中电子占据的原子轨道总数为18；故答案为：18。20．按要求回答下列问题：(1)Sm的价层电子排布式为4f66s2，Sm3+价层电子排布式为(2)Cu2+基态核外电子排布式为(3)Zn原子核外电子排布式为(4)氮原子价层电子的轨道表达式(电子排布图)为(5)Co基态原子核外电子排布式为【答案】(1)4f5(2)1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9(3)1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2(4)

(5)1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2【详解】（1）Sm的价层电子排布式为4f66s2，其失去3个电子得到Sm3+，价层电子排布式为4f5；（2）基态Cu原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s1；失去2个电子得到Cu2+，其基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9；（3）Zn为30号元素，原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2