2026年江苏高中化学第2课原子结构综合练习题

2026年江苏高中化学第2课原子结构综合练习题一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.在多电子原子中，决定电子运动状态需要四个量子数的组合，其中主量子数n可以取的值为（）。A.0，1，2，3…B.1，2，3…C.0，1，2…D.任意正整数解析：主量子数n表示电子离原子核的远近，只能取正整数（1，2，3…），故B正确。A中包含0，错误；C中未包含所有正整数，错误；D表述不严谨，错误。2.根据泡利不相容原理，一个原子中不可能有两个电子具有完全相同的四个量子数，以下说法正确的是（）。A.1s轨道最多容纳2个自旋方向相反的电子B.2p轨道最多容纳6个自旋方向相同的电子C.3d轨道最多容纳10个自旋方向相反的电子D.4f轨道最多容纳14个自旋方向相同的电子解析：泡利原理要求电子状态由四个量子数唯一确定。1s轨道只有1个亚层，最多容纳2个自旋相反电子，A正确；2p轨道有3个亚层，最多容纳6个电子，但自旋必须相反，B错误；3d轨道最多容纳5个自旋方向不同的电子，C错误；4f轨道最多容纳14个电子，但自旋必须相反，D错误。3.某元素的原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，该元素位于元素周期表中的哪个区域？（）A.s区B.p区C.d区D.f区解析：该元素最外层为4s电子，次外层3d轨道未填满，属于d区元素，C正确。s区元素最外层为s电子，p区为p电子，f区为4f电子，均不符合。4.原子核外电子跃迁时，若从n=4能级跃迁到n=2能级，吸收或放出的光子能量与从n=3能级跃迁到n=1能级的光子能量相比（）。A.前者吸收的能量更大B.前者放出的能量更大C.两者吸收的能量相等D.两者放出的能量相等解析：根据能级公式ΔE=hν，能级差越大，光子能量越大。n=4→2的能级差大于n=3→1的能级差，故前者吸收的能量更大，A正确。5.下列关于原子结构的叙述中，正确的是（）。A.原子核内的中子数等于质子数时，该原子为同位素B.原子最外层电子数为8时，该原子一定达到稳定结构C.原子核外电子层数越多，原子半径一定越大D.同周期主族元素中，原子半径从左到右逐渐减小解析：同位素定义是质子数相同中子数不同的原子，A错误；氦（He）最外层为2个电子已达稳定，B错误；原子半径受电子层数和核电荷数共同影响，C错误；同周期主族元素中，核电荷数增加，电子层数不变，原子半径逐渐减小，D正确。6.某元素原子的M层（n=3层）有9个电子，该元素在元素周期表中位于第几周期、第几族？（）A.第3周期，第Ⅷ族B.第4周期，第ⅢB族C.第3周期，第ⅢA族D.第4周期，第Ⅷ族解析：M层最多容纳18个电子，9个电子说明3s²3p⁶3d¹，该元素为27号元素Co，位于第4周期，第Ⅷ族，D正确。7.根据原子结构理论，下列元素中第一电离能最小的是（）。A.NaB.MgC.AlD.Si解析：同周期主族元素中，第一电离能从左到右逐渐增大，但第ⅠA族和第ⅡA族比相邻元素高。Na为第ⅠA族，电离能最小，A正确。8.某元素基态原子的电子排布式为[Ar]3d⁵4s¹，该元素形成的常见离子中，最外层电子数最多的是（）。A.Fe²⁺B.Fe³⁺C.Cr³⁺D.Mn²⁺解析：该元素为Cr（24号），基态电子排布为3d⁵4s¹。形成离子时，优先失去4s电子再失去3d电子。Fe²⁺为[Ar]3d⁶，Fe³⁺为[Ar]3d⁵，Cr³⁺为[Ar]3d³，Mn²⁺为[Ar]3d⁵，Fe²⁺最外层电子数最多（3d⁶），A正确。9.某元素X的原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁴4s²，该元素的最高正化合价通常为（）。A.+4B.+6C.+7D.+8解析：该元素为Fe（26号），3d⁴4s²，最高正化合价为族序数+价电子数=8，但O、F无正价，故为+6，B正确。10.下列说法中，正确的是（）。A.原子半径：Na＞Mg＞AlB.电负性：O＞FC.第一电离能：P＞ND.离子半径：Na⁺＞Mg²⁺＞Al³⁺解析：同周期主族元素中，原子半径从左到右逐渐减小，A正确；电负性F＞O，B错误；P＞N的电离能顺序相反，因P的3p轨道半充满较稳定，C错误；离子半径随核电荷数增加而减小，D正确。二、填空题（本大题共10小题，每空2分，共20分）1.某元素的原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹，该元素位于元素周期表的____区，其基态原子的未成对电子数为____个。2.根据泡利不相容原理，一个原子中最多可以有多少个电子具有相同的角量子数l？____3.原子核外电子从n=4能级跃迁到n=2能级时，吸收的光子波长为486.1nm，该跃迁涉及的能级差为____eV（普朗克常数h=6.626×10⁻³⁴J•s）。4.某元素基态原子的电子排布式为[Ar]3d⁶4s²，该元素位于元素周期表中的____周期，其常见化合价为____和____。5.根据原子结构理论，下列元素中第一电离能最小的是____（填元素符号），其原子最外层电子的轨道表示式为____。6.原子核外电子跃迁时，若从n=3能级跃迁到n=1能级放出的光子能量为12.09eV，则从n=4能级跃迁到n=2能级放出的光子能量比前者____（填“大”或“小”）。7.某元素原子的M层（n=3层）有10个电子，该元素位于元素周期表中的____周期，第____族，其基态原子的电子排布式为____。8.根据原子结构理论，下列元素中电负性最大的是____（填元素符号），其原子最外层电子的量子数n=____，l=____。9.原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹的元素，其最高正化合价通常为____，其常见离子____的核外电子排布式为____。10.根据原子结构理论，下列说法中正确的是____（填序号）。①原子半径：Na＞Mg＞Al②电负性：O＞F③第一电离能：P＞N④离子半径：Na⁺＞Mg²⁺＞Al³⁺三、判断题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.在多电子原子中，电子的运动状态需要四个量子数（n，l，m，ms）来确定。2.原子核外电子跃迁时，总是从较高能级跃迁到较低能级，并吸收光子。3.根据泡利不相容原理，一个原子中最多可以有两个电子具有相同的自旋量子数ms。4.原子核外电子排布式为[Ne]3s²3p⁶的元素，其基态原子的未成对电子数为0。5.同周期主族元素中，原子半径从左到右逐渐减小，第一电离能逐渐增大。6.原子核外电子排布式为[Ar]3d⁵4s²的元素，其最高正化合价通常为+7。7.根据原子结构理论，下列元素中电负性最大的是F，其原子最外层电子的量子数n=2，l=1。8.原子核外电子跃迁时，若从n=3能级跃迁到n=1能级放出的光子能量为12.09eV，则从n=4能级跃迁到n=2能级放出的光子能量为10.2eV。9.某元素原子的M层（n=3层）有9个电子，该元素位于元素周期表中的第3周期，第Ⅷ族。10.根据原子结构理论，下列说法中正确的是①和④。四、简答题（本大题共8小题，每小题2分，共16分）1.简述泡利不相容原理的内容及其意义。2.解释原子核外电子排布的三大规则（能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则）。3.说明原子核外电子跃迁时，光子能量的计算方法及其影响因素。4.比较s电子、p电子、d电子在原子核外运动状态的主要区别。5.解释为什么同周期主族元素中，原子半径从左到右逐渐减小，而第一电离能逐渐增大。6.说明原子核外电子排布式为[Ar]3d⁵4s²的元素（Cr）为何采用不规则的排布方式。7.比较Na、Mg、Al三种元素的第一电离能大小，并解释原因。8.解释为什么离子半径随核电荷数增加而减小。五、应用题（本大题共8小题，每小题4分，共24分）1.某元素的原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁴4s²，该元素位于元素周期表中的哪个区域？其基态原子的未成对电子数为多少？请解释其常见化合价及原因。2.某元素基态原子的电子排布式为[Ar]3d⁶4s²，该元素位于元素周期表中的哪个周期、第几族？其常见化合价为多少？请解释其为何采用不规则的排布方式。3.原子核外电子跃迁时，若从n=4能级跃迁到n=2能级吸收的光子波长为434.1nm，计算该跃迁涉及的能级差（单位：eV，普朗克常数h=6.626×10⁻³⁴J•s，光速c=3.00×10⁸m/s）。4.某元素原子的M层（n=3层）有10个电子，该元素位于元素周期表中的哪个周期、第几族？其基态原子的电子排布式为多少？请解释其为何采用不规则的排布方式。5.比较Na⁺、Mg²⁺、Al³⁺三种离子的核外电子排布式，并解释其离子半径大小的原因。6.根据原子结构理论，解释为什么同周期主族元素中，原子半径从左到右逐渐减小，而第一电离能逐渐增大。7.某元素基态原子的电子排布式为[Ne]3s²3p⁶3d⁵4s²，该元素位于元素周期表中的哪个区域？其最高正化合价通常为多少？请解释其为何采用不规则的排布方式。8.解释为什么原子核外电子跃迁时，总是从较高能级跃迁到较低能级，并吸收或放出光子。【标准答案及解析】一、单项选择题1.B解析：主量子数n表示电子离原子核的远近，只能取正整数（1，2，3…），故B正确。A中包含0，错误；C中未包含所有正整数，错误；D表述不严谨，错误。2.A解析：泡利原理要求电子状态由四个量子数唯一确定。1s轨道只有1个亚层，最多容纳2个自旋相反电子，A正确；2p轨道有3个亚层，最多容纳6个电子，但自旋必须相反，B错误；3d轨道最多容纳5个自旋方向不同的电子，C错误；4f轨道最多容纳14个电子，但自旋必须相反，D错误。3.C解析：该元素最外层为4s电子，次外层3d轨道未填满，属于d区元素，C正确。s区元素最外层为s电子，p区为p电子，f区为4f电子，均不符合。4.A解析：根据能级公式ΔE=hν，能级差越大，光子能量越大。n=4→2的能级差大于n=3→1的能级差，故前者吸收的能量更大，A正确。5.D解析：同周期主族元素中，核电荷数增加，电子层数不变，原子半径逐渐减小，D正确。A中同位素定义是质子数相同中子数不同的原子，错误；B中氦（He）最外层为2个电子已达稳定，错误；C中原子半径受电子层数和核电荷数共同影响，电子层数越多，原子半径通常越大，但需结合核电荷数判断，错误。6.D解析：M层最多容纳18个电子，9个电子说明3s²3p⁶3d¹，该元素为27号元素Co，位于第4周期，第Ⅷ族，D正确。7.A解析：同周期主族元素中，第一电离能从左到右逐渐增大，但第ⅠA族和第ⅡA族比相邻元素高。Na为第ⅠA族，电离能最小，A正确。8.A解析：该元素为Cr（24号），基态电子排布为3d⁵4s¹。形成离子时，优先失去4s电子再失去3d电子。Fe²⁺为[Ar]3d⁶，Fe³⁺为[Ar]3d⁵，Cr³⁺为[Ar]3d³，Mn²⁺为[Ar]3d⁵，Fe²⁺最外层电子数最多（3d⁶），A正确。9.B解析：该元素为Fe（26号），3d⁴4s²，最高正化合价为族序数+价电子数=8，但O、F无正价，故为+6，B正确。10.A解析：同周期主族元素中，原子半径从左到右逐渐减小，A正确；电负性F＞O，B错误；P＞N的电离能顺序相反，因P的3p轨道半充满较稳定，C错误；离子半径随核电荷数增加而减小，D正确。二、填空题1.d区，5解析：该元素为27号元素Co，位于d区，基态电子排布为3d⁵4s¹，未成对电子数为5。2.4解析：根据泡利不相容原理，一个亚层最多容纳2n²个电子，l=0（s亚层）、l=1（p亚层）、l=2（d亚层）、l=3（f亚层）分别最多容纳2、6、10、14个电子，故最多有4个电子具有相同的角量子数l。3.2.55解析：光子能量E=hν=hc/λ，E=(6.626×10⁻³⁴J•s×3.00×10⁸m/s)/(486.1×10⁻⁹m)=4.09×10⁻¹⁹J，E=4.09×10⁻¹⁹J/(1.602×10⁻¹⁹J/eV)=2.55eV。4.4，+2，+3解析：该元素为Fe（24号），位于第4周期，d区，常见化合价为+2和+3。5.Al，↑↓2p轨道表示式为↑↓↑↓↑↓解析：Al（13号）为第ⅠA族，第一电离能最小，其原子最外层电子的轨道表示式为↑↓2p轨道为↑↓↑↓↑↓。6.小解析：能级差越大，光子能量越大。n=4→2的能级差小于n=3→1的能级差，故后者放出的能量更大，前者吸收的能量更小。7.4，ⅠB，[Ar]3d¹⁰4s¹解析：M层有10个电子，说明3d¹⁰4s¹，为29号元素Cu，位于第4周期，ⅠB族。8.F，2，1解析：F（9号）为第VIIA族，电负性最大，其原子最外层电子的量子数n=2，l=1（p轨道）。9.+7，[Ar]3d⁶解析：该元素为Fe（26号），最高正化合价为+7，Fe³⁺的核外电子排布式为[Ar]3d⁶。10.①④解析：①正确，同周期主族元素中，原子半径从左到右逐渐减小；②错误，F＞O；③错误，P＞N的电离能顺序相反；④正确，离子半径随核电荷数增加而减小。三、判断题1.√解析：根据泡利不相容原理和量子数规则，电子运动状态由四个量子数唯一确定。2.×解析：电子跃迁时总是从较高能级跃迁到较低能级，吸收光子时放热，放出光子时放热。3.×解析：根据泡利不相容原理，一个原子中最多只能有两个电子具有相同的自旋量子数ms（均为↑或↓）。4.√解析：[Ne]3s²3p⁶的元素为Ar，未成对电子数为0。5.√解析：同周期主族元素中，核电荷数增加，原子半径逐渐减小，第一电离能逐渐增大。6.×解析：该元素为Cr（24号），最高正化合价为+6，因3d轨道半充满较稳定。7.√解析：F（9号）为第VIIA族，电负性最大，其原子最外层电子的量子数n=2，l=1（p轨道）。8.×解析：能级差越大，光子能量越大。n=4→2的能级差小于n=3→1的能级差，故后者放出的能量更小。9.×解析：M层有9个电子，说明3s²3p⁶3d¹，为27号元素Co，位于第4周期，Ⅷ族。10.×解析：①正确，同周期主族元素中，原子半径从左到右逐渐减小；④错误，离子半径随核电荷数增加而减小。四、简答题1.泡利不相容原理的内容是：一个原子中不可能有两个电子具有完全相同的四个量子数（n，l，m，ms）。其意义是解释了原子核外电子的排布规律，限制了电子的排布方式，是理解原子结构和元素性质的基础。2.原子核外电子排布的三大规则：（1）能量最低原理：电子总是优先占据能量最低的轨道；（2）泡利不相容原理：一个原子中不可能有两个电子具有完全相同的四个量子数；（3）洪特规则：电子在填入等价轨道时，优先分占不同的轨道，且自旋方向相同。3.原子核外电子跃迁时，光子能量的计算方法为E=hν=hc/λ，其中h为普朗克常数，ν为频率，c为光速，λ为波长。能级差越大，光子能量越大。4.s电子、p电子、d电子在原子核外运动状态的主要区别：（1）s电子：角量子数l=0，运动状态呈球形对称；（2）p电子：l=1，运动状态呈哑铃形，有三个取向（px，py，pz）；（3）d电子：l=2，运动状态更复杂，有五个取向。5.同周期主族元素中，原子半径从左到右逐渐减小，因为核电荷数增加，电子层数不变，原子核对核外电子的吸引力增强；第一电离能逐渐增大，因为原子核对核外电子的吸引力增强，电子更难被移走。6.Cr（24号）采用不规则的排布方式（3d⁵4s¹）是因为3d轨道半充满（d⁵）和4s轨道半充满（s¹）状态较稳定，能量更低。7.Na＞Mg＞Al，因为Na的3s电子较易失去，Mg的3s电子较难失去，Al的3s电子和3p电子均较难失去。8.离子半径随核电荷数增加而减小，因为核电荷数增加，原子核