内容正文:
课时跟踪检测(三) 泡利原理、洪特规则、能量最低原理
一、选择题
1.下列说法错误的是 ( )
A.电子排布式1s22s22p63s23p64s3违反了泡利不相容原理
B.基态原子电子排布式1s22s22p63s23p63d5违反了能量最低原理
C.Li原子的核外电子排布式写成1s3违反了能量最低原理
D.电子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原理
2.下列有关表述正确的是 ( )
A. 可表示单核10电子粒子基态时的电子排布图
B. 错误,违背了泡利不相容原理
C. 表示基态N原子的价层电子排布图
D. 表示处于激发态B原子的电子排布图
3.可以正确描述碳原子结构的化学用语是 ( )
A.碳-12原子C
B.原子结构示意图:
C.原子核外能量最高的电子云图:
D.原子的轨道表示式:
4.(2023·湖南卷改编)下列化学用语表述错误的是 ( )
A.HClO的电子式:H︰︰︰
B.中子数为10的氧原子O
C.Fe3+的最外层电子排布式:3d5
D.基态N原子的价层电子排布图:
5.下列化学用语不正确的是 ( )
A.基态铬的价电子排布式:3d54s1
B.基态钴原子的简化电子排布式:[Ar]3d74s2
C.氧原子核外电子轨道表示式:
D.Ca2+电子排布式:1s22s22p63s23p6
6.某原子核外电子排布式为1s22s22p3,下列说法正确的是 ( )
A.该原子的核外电子排布图为
B.该原子核外有3种能量不同的电子
C.该原子核外最外层电子占据3个原子轨道
D.该原子核外有3种运动状态不同的电子
7.下列说法不正确的是 ( )
A.基态原子的核外电子填充在6个轨道中的元素有两种
B.碳原子的核外电子轨道表示式:
C.基态钾离子(K+),电子占据的最高能级共有3个原子轨道,其形状是哑铃形
D.基态铜原子的电子占有5种能量不同的原子轨道
8.目前,低压甲醇铜基催化剂的主要组分是CuO、ZnO和Al2O3,下列氧原子电子排布图表示的状态中,能量最高的是 ( )
9.下列各组指定的元素,不能由单质间通过化合反应形成AB2型化合物的是 ( )
A.[He]2s22p2和[He]2s22p4
B.[Ne]3s23p4和[He]2s22p4
C.[Ne]3s2和[He]2s22p5
D.[Ar]3d64s2和[Ne]3s23p4
10.下列基态原子的电子排布式中,其未成对电子数最多的是 ( )
A.1s22s22p63s23p63d64s2
B.1s22s22p63s23p64s1
C.1s22s22p63s23p63d54s1
D.1s22s22p63s23p63d104s1
11. [双选]若某元素原子处于能量最低状态时,价层电子排布为3d14s2,则下列说法正确的是 ( )
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.该元素原子最外层有3个电子
C.该元素原子的M层共有9个电子
D.该元素原子核外共有4个电子层
12.R、Q、X、Y、Z是原子序数依次增大的前四周期元素。这些基态原子中,R的电子只有一种自旋取向,Q的s能级电子总数比p能级的多1个,X的价层电子排布式为 nsnnp2n,Y的核外电子填充在8个轨道中,Z有4个未成对电子。下列说法不正确的是 ( )
A.Z3+比Z2+稳定
B.Q基态原子有5种空间运动状态的电子
C.由R、Q、X三种元素形成的化合物的水溶液均显酸性
D.Y与Q、Z与X均能形成原子个数比为3∶4的化合物
二、非选择题
13.(8分)回答下列问题。
(1)基态Ge原子的核外电子排布式为 ,有 个未成对电子。
(2)某原子的基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2,该元素的电子有 种空间运动状态。
(3)Fe3+的价电子轨道表示式为 ,Fe3+比Fe2+稳定性更强,原因是 。
(4)基态K原子中,核外电子占据最高能层的符号是 ,占据该能层电子的电子云轮廓图形状为 。
14.(15分)(1)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。
(2)Cu的基态原子最外层有 个电子。
(3)钒(23V)元素广泛用于催化及钢铁工业。钒在元素周期表中的位置为 ,其价层电子的轨道表示式为 。
(4)Na位于元素周期表第 周期第 族;S的基态原子核外有 个未成对电子。
(5)Cu+基态核外电子排布式为 。
(6)基态Fe原子有 个未成对电子,Fe3+的电子排布式为 。
(7)31Ga基态原子的核外电子排布式是 。
(8)基态Mn2+的核外电子排布式为 。
(9)Se原子序数为 ,其核外M层电子的排布式为 。
(10)可正确表示原子轨道的是 。
A.2s B.2d C.3pz D.3f
15.(12分)已知X、Y、Z、W、Q、R、E七种元素中,原子序数X<Y<Z<W<Q<R<E,其结构或性质信息如下表。
元素编号
结构或性质信息
X
原子的L层上s电子数等于p电子数
Y
元素原子最外层电子排布式为nsnnpn+1
Z
单质在常温、常压下是气体,原子的M层上有1个未成对的p电子
W
元素的正一价离子的电子层结构与氩相同
Q
元素的核电荷数为Y和Z之和
R
元素的正三价离子的3d能级为半充满
E
元素基态原子的M层全充满,N层没有成对电子,只有一个未成对电子
请根据信息回答有关问题:
(1)X原子的原子核外共有 种不同运动状态的电子,有 种不同轨道类型的电子。
(2)Q的基态原子电子排布式为 ,R的元素符号为 ,E元素基态原子的价层电子排布为 。
(3)含有元素W的盐的焰色试验为 色,许多金属元素形成的盐都可以发生焰色试验,其原因是 。
课时跟踪检测(三)
1.选C 因为4s轨道最多容纳2个电子,电子排布式1s22s22p63s23p64s3违反了泡利不相容原理,A不符合题意;因为4s轨道能量比3d轨道能量低,所以基态原子电子排布式1s22s22p63s23p63d5违反了能量最低原理,正确的电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2,B不符合题意;Li原子的核外电子排布式写成1s3违反了泡利原理,C符合题意;根据能量最低原理知电子先排能量低的轨道,后排能量高的轨道,D不符合题意。
2.选A 图中共有10个电子,且为Ne原子的基态时电子排布图,因而可表示单核10电子粒子基态时的电子排布图,A项正确;泡利不相容原理是指一个原子轨道最多容纳2个电子,而且自旋方向相反,图中各轨道并不违背泡利原理,而是违背洪特规则,B项错误;N原子价层电子排布为2s22p3,C项错误; 表示基态B原子的电子排布图,D项错误。
3.选C 在表示原子组成时元素符号的左下角表示质子数,左上角表示质量数,则碳-12原子可表示为C,A项错误;碳原子的结构示意图为,B项错误;碳原子核外能量最高的是2p能级,呈哑铃形,C项电子云图正确;根据核外电子排布规律,碳原子的轨道表示式应为,D项错误。
4.选C HClO分子中O与H、Cl分别形成共价键,每个原子最外层均达到稳定结构,A项正确;中子数为10的氧原子,其质量数为8+10=18,可表示为O,B项正确;Fe3+的最外层电子排布式为3s23p63d5,C项错误;基态N原子的价层电子排布式为2s22p3,2s轨道上的2个电子自旋方向相反,2p轨道上的3个电子分别占据3个轨道,自旋方向相同,D项正确。
5.选C 基态铬原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,则基态铬原子的价电子排布式为3d54s1,故A正确;基态钴原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2,故基态钴原子的简化电子排布式为[Ar]3d74s2,故B正确;O为8号元素,2s轨道的两个电子的自旋方向应该相反,故C错误;基态钙原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s2,则Ca2+电子排布式为1s22s22p63s23p6,故D正确。
6.选B A项,该电子排布图违反洪特规则,正确的电子排布图为, 错误;B项,该原子核外有3种能量不同的电子,分别为1s、2s、2p原子轨道上的电子,正确;C项,该原子核外最外层电子数为5,占据2s、2p能级,共4个原子轨道,错误;D项,该原子有7种运动状态不同的电子,错误。
7.选D 原子核外电子填充在6个轨道上的元素可能的电子排布式为1s22s22p63s1或1s22s22p63s2,所以有两种元素,故A正确;碳原子有6个电子,它的核外电子轨道表示式: ,故B正确;基态钾离子(K+)的电子排布式为1s22s22p63s23p6,电子占据的最高能级共有3个原子轨道,其形状是哑铃形,故C正确;基态铜原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,电子占有7种能量不同的原子轨道,故D错误。
8.选D 原子核外电子排布中,如果电子所占的轨道能级越高,该原子能量越高,轨道能量: 1s<2s<2p<3s,电子占据2p、3s轨道能量最高,则能量最高的是D。
9.选D [He]2s22p2是C原子,[He]2s22p4是O原子,二者可由单质间通过化合反应形成AB2型化合物CO2分子,A不符合题意;[Ne]3s23p4是S,[He]2s22p4是O,二者可由单质间通过化合反应形成AB2型化合物SO2分子,B不符合题意;[Ne]3s2是Mg,[He]2s22p5是F,二者可由单质间通过化合反应形成AB2型化合物MgF2,C不符合题意;[Ar]3d64s2是Fe,[Ne]3s23p4是S,Fe与S在加热时可发生化合反应生成FeS,不能形成AB2型化合物,D符合题意。
10.选C 根据s、p、d能级原子轨道数目及洪特规则可知,A、B、C、D项原子的未成对电子数分别为4、1、6、1,C项符合题意。
11.选CD 若某元素原子处于能量最低状态时,价层电子排布为3d14s2,则该元素是Sc,则该元素原子处于能量最低状态时,原子中共有1个未成对电子,选项A错误;该元素原子最外层共有2个电子,选项B错误;该元素原子的M能层共有9个电子,选项C正确;该元素原子核外共有4个能层,即K、L、M、N,选项D正确。
12.选C R、Q、X、Y、Z是原子序数依次增大的前四周期元素,基态原子中,R的电子只有一种自旋取向,则R为H;Q的s能级电子总数比p能级多1,则Q的电子排布式为1s22s22p3,Q为N;X的价层电子排布式为2s22p4,则X为O;Y的核外电子填充在8个原子轨道中,则Y的电子排布式为1s22s22p63s23p2,则Y为Si;Z有4个未成对电子,价层电子排布为3d64s2,则Z为Fe。Fe3+的价层电子排布为3d5,处于半满状态;而Fe2+的价层电子排布为3d6,则Fe3+比Fe2+稳定,A正确。Q为N,基态原子核外有5种空间运动状态的电子,B正确。由R、Q、X三种元素形成的化合物HNO3、HNO2、NH4NO3、NH3·H2O,其中HNO3、HNO2、NH4NO3的水溶液均显酸性,而NH3·H2O 的水溶液显碱性,C错误。Y与Q可形成原子个数比为3∶4的化合物Si3N4,Z与X可形成原子个数比为3∶4的化合物Fe3O4,D正确。
13.解析:(1)Ge是32号元素,与碳元素是同一主族的元素,在元素周期表中位于第四周期ⅣA族;基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p2。(2)某原子的基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2,核外有25个电子,分占15个原子轨道,电子有15种空间运动状态。(3)Fe3+的价电子排布式为3d5,轨道表示式为;Fe3+比Fe2+的稳定性更强,从结构上分析原因是:Fe2+的价电子排布式为3d6,Fe3+的价电子排布式为3d5;Fe3+的3d轨道是半充满、处于稳定结构。(4)基态K原子的价电子排布式为4s1,核外电子占据最高能层的符号是N,占据该能层电子的电子云轮廓图形状为球形。
答案:(1)[Ar]3d104s24p2 2 (2)15
(3) Fe3+的价层电子排布式为3d5,为半满结构,更加稳定 (4)N 球形
14.解析:(1)电子在原子核外出现的概率密度分布通常用电子云来形象化描述C的轨道表示式为,所以其基态原子中核外存在2对自旋状态相反的电子。(2)Cu元素位于第四周期第ⅠB族,基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,最外层有1个电子。(3)钒在元素周期表中的位置为第四周期第ⅤB族,其价层电子排布为3d34s2,根据洪特规则和泡利原理,价层电子的轨道表示式为 。(4)Na元素位于元素周期表第三周期第ⅠA族;S原子的轨道表示式为,基态原子核外有2个未成对电子。(5)Cu为29号元素,基态原子核外电子排布式为3p63d104s1,Cu+的基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10。(6)基态Fe原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,所以有4个未成对电子,失去2个4s电子、1个3d电子形成Fe3+,其电子排布式为1s22s22p63s23p63d5。(8)Mn的核外电子数为25,基态Mn2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5。(9)Se位于第四周期,与S的原子序数相差18,故其原子序数为34;其核外M层有18个电子,故M层的电子排布式为3s23p63d10。(10)L能层只有2s、2p能级,M能层只有3s、3p、3d能级,故选A、C。
答案:(1)电子云 2 (2)1 (3)第四周期第ⅤB族
(4)三 ⅠA 2 (5)1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10
(6)4 1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5
(7)1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1
(8)1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5
(9)34 3s23p63d10 (10)AC
15.解析:(1)X元素原子的L层上s电子数等于p电子数,即电子排布式为1s22s22p2,故X为碳元素,其原子的原子核外共有6种不同运动状态的电子,有3种不同轨道类型的电子。(2)Y元素原子最外层电子排布式为nsnnpn+1,则n=2,Y为N元素;Z元素原子的M层上有1个未成对的p电子,可能为Al或Cl,单质在常温、常压下是气体的是Cl2,故Z为Cl元素;Q元素的核电荷数为Y和Z之和,即核电荷数为24,则Q为Cr元素,基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1;R元素原子失去2个4s电子和1个3d电子后变成+3价离子,其原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,即R为26号元素Fe;根据题给信息,E元素原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,该元素为29号元素Cu,其原子的价层电子排布为3d104s1。
答案:(1)6 3 (2)1s22s22p63s23p63d54s1 Fe 3d104s1 (3)紫 激发态的电子从较高能量的轨道跃迁到较低能量的轨道时,以一定波长(可见光区域)的光的形式释放能量,发出不同颜色的光
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