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课时测评3 泡利原理、洪特规则、能量最低原理
(时间:45分钟 满分:60分)
(本栏目内容,在学生用书中以独立形式分册装订!)
(1-11题,每小题2分,共22分)
题点一 泡利原理、洪特规则、能量最低原理的应用
1.在2p能级上最多能容纳6个电子,其依据的规律是( )
A.能量最低原理
B.泡利原理
C.洪特规则
D.能量最低原理和泡利原理
答案:B
解析:能量最低原理主要是确定电子排布先后顺序,洪特规则指的是相同能级电子尽可能分占不同轨道,泡利原理是指一个轨道上最多容纳2个电子且自旋取向相反,2p能级共有3个轨道,最多容纳6个电子。
2.下列说法中不正确的是( )
A.电子在3px与3pz轨道上的运动状态不相同
B.1s22s1222违背了洪特规则,是激发态原子的电子排布式
C.原子结构示意图为的原子,核外电子云有两种不同形状
D.基态Ni原子的价电子排布图为
答案:B
解析:3px与3pz轨道上的电子运动状态不相同,A正确;1s22s1222是违背了能量最低原理,B错误;原子结构示意图为的原子的核外电子排布式为1s22s22p4,只有s、p两种能级,故只有两种不同形状的电子云,C正确;符合基态Ni原子的价电子排布,D正确。
3.下列说法或有关化学用语的表达错误的是( )
A.s轨道的电子云轮廓图呈球形,p轨道的电子云轮廓图呈哑铃形
B.24Cr的价层电子排布:3d54s1
C.电子排布式(23V):1s22s22p63s23p63d5违反了洪特规则
D.违反了泡利原理
答案:C
解析:Cr原子核外有24个电子,根据构造原理书写,基态Cr的原子价层电子排布:3d54s1,故B正确;电子排布式(23V):1s22s22p63s23p63d5,违反了构造原理,故C错误;中1s轨道和2s轨道中容纳自旋相同的电子,违反了泡利原理,故D正确。
4.下列各项叙述错误的是( )
A.若基态硫原子核外电子轨道表示式为,则违反了泡利原理
B.若第25号Mn元素的基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d7,则违反了构造原理
C.基态氮原子的核外电子轨道表示式为,符合洪特规则和泡利原理
D.泡利原理、洪特规则、构造原理都是核外电子排布满足能量最低的条件
答案:A
解析:3p轨道电子排布违反了洪特规则,故A错误;第25号Mn元素的基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2,若写成1s22s22p63s23p63d7,则违反了构造原理,故B正确。
题点二 电子排布式的书写与应用
5.某基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p4,下列说法错误的是( )
A.该元素原子核外共有34个运动状态不同的电子
B.该元素原子的最高能层符号为N
C.该元素原子核外电子有18种空间运动状态
D.该元素原子价层电子排布为3d104s24p4
答案:D
解析:由基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p4可知,该元素的原子序数为34,是位于元素周期表第四周期第ⅥA族的硒元素。由泡利原理可知,同一原子核外不可能有运动状态完全相同的电子,则硒原子的原子核外共有34个运动状态不同的电子,故A正确;由电子排布式可知,硒原子的最高能层符号为N,故B正确;由电子排布式可知,硒原子的核外电子占据1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s、4p轨道,核外电子有18种空间运动状态,故C正确;硒元素位于元素周期表第四周期第ⅥA族,价层电子排布为4s24p4,故D错误。
6.下列基态原子或离子的核外电子排布式或轨道表示式错误的是( )
A.Na+:1s22s22p63s1
B.F:1s22s22p5
C.N3-:
D.Ar:1s22s22p63s23p6
答案:A
解析:基态Na+的核外电子排布式应为1s22s22p6,A项错误。
题点三 轨道表示式的书写与应用
7.下列轨道表示式能表示基态硫原子最外层结构的是( )
A.
B.
C.
D.
答案:D
解析:原子核外电子优先占据能量最低的轨道,然后依次进入能量高的轨道,这样使整个原子处于能量最低的状态,A中3s轨道没有排满就排3p轨道,违背了能量最低原理;B、C违背了洪特规则,电子总是优先单独分占,且自旋平行。
8.(双选)下列有关化学用语正确的是( )
A.基态Cr原子的价层电子轨道表示式:
B.KCl的电子式:K+[︰]-
C.基态Fe3+的电子排布式:1s22s22p63s23p63d5
D.F的原子结构示意图:
答案:BC
解析:基态Cr原子的价层电子排布式为3d54s1,基态Cr原子的价层电子轨道表示式为,故A错误;KCl是离子化合物,其电子式:K+[︰]-,故B正确;基态Fe原子的电子排布式为[Ar]3d64s2,则基态Fe3+的电子排布式:1s22s22p63s23p63d5,故C正确;F的原子结构示意图:,故D错误。
题点四 未成对电子的判断和应用
9.下列微粒中,最外层未成对电子数最多的是( )
A.S B.As
C.Mn D.Fe3+
答案:D
解析:各微粒的未成对电子数分别为S:2个,As:3个,Mn:5个,Fe3+:5个,但Mn的最外层电子排布式为4s2。
10.在前四周期元素中,基态原子有3个未成对电子的元素种数为( )
A.3 B.4
C.5 D.6
答案:C
解析:在前四周期元素中,基态原子有3个未成对电子的元素分别为N、P、As、V、Co,共5种元素。
11.若某元素原子处于能量最低状态时,价层电子排布为4d15s2,下列说法正确的是( )
A.该元素原子处于能量最低状态时,原子中共有3个未成对电子
B.该元素原子核外共有5个电子层
C.该元素原子的M层共有8个电子
D.该元素原子最外层有3个电子
答案:B
解析:由题意知,该元素原子的价层电子排布为4d15s2,则其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2。A项,该元素原子处于能量最低状态时,原子中只有4d1中的1个未成对电子,错误;B项,由核外电子排布式可知该元素原子有5个电子层,正确;C项,M层共有18个电子,错误;D项,原子最外层有2个电子,错误。
12.(6分)按要求完成下列各题。
(1)基态Cu2+核外电子排布式为 。
(2)下列Li原子轨道表示式表示的状态中,能量最低和最高的分别为 、 (填字母)。
A. B.
C. D.
答案:(1)1s22s22p63s23p63d9(或[Ar]3d9) (2)D C
解析:(1)Cu原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,4s与3d能级各失去1个电子形成Cu2+,基态Cu2+核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9。
(2)电子处于基态时能量最低,处于激发态时能量较高,D选项为基态Li原子核外电子轨道表示式,故能量最低,A、B、C均为激发态,C中有2个电子处于2p能级上,能量最高。
13.(7分)(1)下列是一些原子的2p能级和3d能级电子排布的情况。试判断,违背了泡利原理的是 (填序号,下同),违背了洪特规则的是 。
(2)某元素的激发态(不稳定状态)原子的电子排布式为1s22s22p63s13p33d2,则该元素基态原子的电子排布式为 ;其最高价氧化物对应水化物的化学式是 。
(3)现有下列多电子原子的原子轨道:
①2s ②3d ③3s ④4p ⑤3p
轨道能量由低到高排列的顺序是 (填序号)。
答案:(1)③ ②④⑥ (2)1s22s22p63s23p4 H2SO4 (3)①③⑤②④
解析:(1)同一轨道中不应有自旋状态相同的电子,③违背了泡利原理;②中单电子自旋状态应相同,④中5个电子应分占5个轨道,⑥中单电子自旋状态应相同,所以②④⑥违背了洪特规则。
(2)3s、3p能级的能量小于3d,激发态为1s22s22p63s13p33d2,则基态应为1s22s22p63s23p4。此原子核外电子数为16,其质子数也为16,该元素为硫元素,其最高价氧化物对应水化物的化学式是H2SO4。
14.(12分)(1)Mn元素与O元素中,基态原子核外未成对电子数较多的是 。
(2)基态Ge原子有 个未成对电子。
(3)镍元素基态原子的3d能级上的未成对电子数为 。
(4)基态Fe原子有 个未成对电子。
(5)基态K原子中,核外电子占据的最高能层的符号是 ,占据该能层电子的电子云轮廓图的形状为 。
(6)基态Cu的价层电子轨道表示式为 。
(7)(2021·全国甲卷节选)太阳能电池板主要材料为单晶硅或多晶硅。Si的价电子层的电子排布式为 。
(8)(2021·海南卷节选)基态锰原子的价层电子排布式为 。
答案:(1)Mn (2)2 (3)2 (4)4 (5)N 球形 (6)(7)3s23p2 (8)3d54s2
15.(13分)已知A原子中只含1个电子;B原子的3p轨道上得到1个电子后不容纳外来电子;C原子的2p轨道上有1个电子的自旋状态与其他电子的自旋状态相反;D原子的第三能层上有8个电子,第四能层上只有1个电子;E原子的价层电子排布式为3s23p6。
(1)按要求书写下列图式:
①B的原子结构示意图: 。
②C原子的轨道表示式: 。
③D原子的核外电子排布式: 。
④B离子的电子式: 。
(2)写出由A、B、C、D中的三种元素组成的化合物的化学式: (至少写出5种)。
(3)写出由上述元素组成的物质制得A单质的化学方程式: (至少写出2个)。
(4)写出E的元素符号: ,要证明太阳光中含有E元素,可采用的方法是
。
答案:(1)① ②
③1s22s22p63s23p64s1(或[Ar]4s1)
④
(2)KOH、KClO、KClO3、HClO、HClO3(其他合理答案也可)
(3)2H2O2H2↑+O2↑、2K+2H2O2KOH+H2↑(其他合理答案也可)
(4)Ar 对太阳光进行光谱分析
解析:由题意可知,A为H,B为Cl,C为O,D为K,E为Ar。(2)由H、Cl、O、K中的三种元素组成的化合物可以是酸,如HClO、HClO2、HClO3、HClO4;也可以是碱,如KOH;还可以是盐,如KClO、KClO2、KClO3、KClO4等。(3)A的单质为H2,可以通过电解水、电解KOH溶液或K和水反应等方法来制取。(4)对太阳光进行光谱分析,便可确定太阳光中所含元素的种类。
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