第02讲 能层与能级的分析方法及判断 （重难点专练）化学苏教版选择性必修2

第02讲 能层与能级的分析方法及判断 类型一 电子层、能级与原子轨道数目 1．A 2．A 3．(1) 电子的能量差异 离原子核越远，电子的能量越高 (2)E(ns)＜E(np)＜E(nd)＜E(nf)… 4．(1) 最低 (2) ①2n2 ③32 类型二 原子轨道能量高低的比较 5．A 6．A 7．B 8．D 类型三 电子云轮廓图与轨道形状 9．A 10．C 11．C 类型四 基态、激发态与原子光谱 12．D 13．B 14．B 15．D 1．(1) 3d64s2 6 5∶4 (2) 2 3s 发射光谱 (3)Na2O、Na2O2 (4) 哑铃形 泡利原理 2．(1) 1s22s22p4 3d64s2 (2) 9 哑铃（或纺锤） (3)D (4)9 (5)5 (6) (7)N (8)1s22s22p63s23p63d54s1（或[Ar]3d54s1） 3．(1)4 (2)O、Mg (3) 5 3 6 p (4)C 4．D 5．铬 6．1s22s22p63s23p63d104s1 7．(1)    (2) 3d64s2 没有 1．B 2．(1)A (2)两性 (3)在600~700℃焙烧可除去矿石中的H2O、煤焦油、As2O3等杂质，将Ge元素氧化为GeO2；真空还原阶段，升温到1000~1200℃，GeO升华蒸出 (4) (5)C (6)C (7) 无色 浅蓝色 (8)隔绝氧气，避免GeCl2被氧化为GeCl4导致滴定结果偏低 (9) (10)AD 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第02讲 能层与能级的分析方法及判断 类型一 电子层、能级与原子轨道数目 1．（2025-2026高二上·山西·阶段检测）下列能级中轨道数最多的是 A．f能级 B．d能级 C．s能级 D．p能级 【答案】A 【解析】s能级含有1个原子轨道，p能级含有3个原子轨道，d能级含有5个原子轨道，f能级含有7个原子轨道，对比可知轨道数目最多的是f能级，故选A。 2．下列能层中，不包含d能级的是 A．K B．Q C．M D．N 【答案】A 【分析】能级种类数等于对应能层的序数n，d能级对应的角量子数l=2，因此仅当n≥3时，能层才包含d能级； 【解析】A．K能层对应n=1，仅含1s能级，不含d能级，A符合题意； B．Q能层对应n=7，n≥3，包含d能级，B不符合题意； C．M能层对应n=3，含3s、3p、3d能级，包含d能级，C不符合题意； D．N能层对应n=4，含4s、4p、4d、4f能级，包含d能级，D不符合题意； 故选A。 3．能层与能级 (1)能层：在多电子原子中，核外电子的能量是不同的，按照_______________将其分成不同的能层(相当于必修教材中的电子层)。能层越高，______________________________。 (2)能级：在多电子原子中，同一能层里电子的能量也可能不同。所以，同一能层的电子又被分为不同的能级。同一能层各能级的能量顺序为：_______________。 【答案】(1) 电子的能量差异 离原子核越远，电子的能量越高 (2)E(ns)＜E(np)＜E(nd)＜E(nf)… 【解析】（1）①能层对应必修阶段的电子层，多电子原子的核外电子能量存在差异，且能量越低的电子通常在离原子核更近的区域运动，因此按照电子的能量差异、运动区域离核的远近划分能层； ②能层序数越大，电子获得的能量越高，其运动区域离核的平均距离也越大。 （2）同一能层的电子能量仍存在区别，因此可进一步划分为能量不同的能级，能级按能量由低到高依次命名为s、p、d、f……，因此同一能层内各能级的能量随能级类型依次升高。 4．原子核外电子排布的一般规律 (1)能量规律(能量最低原理) 核外电子总是尽可能先排布在能量______的电子层上，然后依次由内向外排布在能量较高的电子层上。 (2)数量规律 ①每层最多容纳______个电子； ②最外层电子数目不超过8个(K层为最外层时不超过2个)； ③次外层电子数目不超过18个，倒数第三层电子数目不超过______个。 【答案】(1) 最低 (2) ①2n2 ③32 【解析】（1）根据能量最低原理，原子核外电子排布时需要使整个原子的能量处于最低状态，因此电子优先排布在能量最低的内层电子层，再逐步向外排布在能量更高的电子层； （2）①设电子层序数为n，该层共含有n2个原子轨道，每个轨道最多容纳2个自旋方向相反的电子，因此每层最多容纳2n2个电子； ③核外电子排布的数量规则明确要求，倒数第三层的电子数目不得超过32个。 类型二 原子轨道能量高低的比较 5．（2023-2024高二上·吉林·期中）下列说法错误的是 A．能量高的电子在离核近的区域运动 B．多电子原子的核外电子排布遵循排满3p能级后其余电子先排4s能级再排3d能级 C．同一原子中，1s、2s、3s电子的能量逐渐增大 D．同一原子中，2p、3p、4p轨道的轨道数相同 【答案】A 【解析】A．原子核外电子能量越低，运动区域离核越近，能量越高的电子在离核更远的区域运动，A错误； B．多电子原子核外电子排布遵循构造原理，能级能量大小为E3p<E4s<E3d，因此排满3p能级后电子先排入4s能级再排3d能级，B正确； C．同一原子中，能级符号相同时，能层序数越大，对应电子能量越高，因此1s、2s、3s电子能量逐渐增大，C正确； D．p能级的轨道数均为3，因此同一原子中2p、3p、4p轨道的轨道数相同，D正确； 故选A。 6．（2024-2025高二上·黑龙江·期末）下列说法正确的是 A．同一原子中，1s、2s、3s电子能量逐渐升高 B．同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多 C．能量高的电子在离核近的区域运动，能量低的电子在离核远的区域运动 D．各电子层含有的原子轨道数为2n2(n为电子层) 【答案】A 【解析】A．同一原子中，能级符号相同，电子层数越大，能级上的电子的能量越高，A正确； B．同一原子中，各p能级的轨道数都为3，B错误； C．能量高的电子在离核远的区域运动，能量低的电子在离核近的区域运动，C错误； D．对于确定的n值(n表示电子层)，其原子轨道数为n2，D错误； 故选A。 7．（2025-2026高二上·甘肃金昌·阶段检测）下列说法不正确的是 A．p能级能量不一定比s能级的能量高 B．原子的核外电子仅从激发态跃迁到基态才产生原子光谱 C．2p、3p、4p能级的轨道数相同 D．2p和3p轨道的形状均为哑铃状 【答案】B 【解析】A．不同能层的能级能量需结合能层判断，如2p能级能量低于3s能级，因此p能级能量不一定比s能级高，A正确； B．原子光谱包括吸收光谱和发射光谱，电子从基态跃迁到激发态吸收能量产生吸收光谱，从激发态跃迁到基态释放能量产生发射光谱，并非仅从激发态跃迁到基态才产生原子光谱，B错误； C．p能级的轨道数均为3，因此2p、3p、4p能级的轨道数相同，C正确； D．所有p轨道的形状均为哑铃状，因此2p和3p轨道形状均为哑铃状，D正确； 故选B。 8．（2025-2026高二上·河北衡水·期中）下列各基态原子或基态离子的电子排布式中，正确的是 A．Si 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 B．Br- [Ar]4s2 4p5 C．Fe2+ [Ar]3d4 4s2 D．Cl- [Ar] 【答案】D 【解析】A．Si原子核外有14个电子，其基态电子排布式应为1s2 2s2 2p6 3s2 3p2，题给排布式共有16个电子，A错误； B．Br原子得到1个电子形成Br-，共有36个电子，其基态电子排布式应为[Ar]3d10 4s2 4p6，B错误； C．Fe原子的价层电子排布为3d6 4s2，形成Fe2+时先失去两个4s电子，故其基态电子排布式应为[Ar]3d6，C错误； D．Cl原子得到1个电子形成Cl-，共有18个电子，与Ar原子的电子排布相同，可简写为[Ar]，D正确； 故选D。 类型三 电子云轮廓图与轨道形状 9．（2024-2025高二上·四川达州·期末）下列化学用语表示正确的是 A．水合氯离子可表示为： B．中子数为26的钛原子：22Ti C．基态镁原子最外层电子的电子云轮廓图： D．用电子式表示HF的形成过程为： 【答案】A 【解析】A．水合氯离子中Cl−带负电荷，水分子中带部分正电的H朝向Cl−，图示符合结构特点，A正确； B．钛的质子数为22，中子数为26时质量数为22+26=48，正确表示为，B错误； C．基态镁原子最外层电子为3s电子，s轨道电子云轮廓图为球形，图示为p轨道的哑铃形轮廓图，C错误； D．HF为共价化合物，用电子式表示HF的形成过程为：，D错误； 故选A。 10．（2024-2025高二上·河南许昌·期末）下列有关化学用语表述正确的是 A．基态铜原子的核外电子排布式：1s22s22p63s23p64s13d10 B．氧原子价层电子排布图： C．S2−的结构示意图： D．基态铍原子最外层的电子云轮廓图： 【答案】C 【解析】A．书写核外电子排布式时应按能层由低到高的顺序排列，3d属于第三能层，应放在第四能层的4s之前，基态铜原子正确的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，A错误； B．氧为主族元素，价层电子为最外层的2s、2p能级电子，价层电子排布图不需要画出内层的1s轨道，不符合价层的定义，正确表示为，B错误； C．S2−的核电荷数为16，得到2个电子后核外共18个电子，电子层排布为2、8、8，与图示结构示意图一致，C正确； D．基态铍原子最外层电子为2s电子，s轨道的电子云轮廓图为球形，图示为哑铃形的p轨道电子云轮廓图，D错误； 故选C。 11．（2025-2026高二上·广东深圳·期末）化学科学需要借助化学专用语言来描述，下列化学用语的书写正确的是 A．基态Zn原子最外层电子的电子云轮廓图： B．过氧化氢的电子式： C．Br原子的简化电子排布式：[Ar]3d104s24p5 D．6C的电子排布式为1s22s22px2 【答案】C 【解析】A．基态锌原子最外层电子排布式为4s2，s能级电子的电子云轮廓为球形，A错误； B．过氧化氢是共价化合物，其电子式为：，B错误； C．Br元素的原子序数为35，其简化电子排布式为：[Ar]3d104s24p5，C正确； D．的电子排布式1s22s22px2，违反了洪特规则，电子排布式应为1s22s22px12py1，D错误； 故选C。 类型四 基态、激发态与原子光谱 12．下列现象与电子的跃迁没有直接关联的是 A．氢原子发光 B．霓虹灯发光 C．燃放烟花 D．钠与水剧烈反应 【答案】D 【解析】A．氢原子发光是氢原子核外电子从高能级向低能级跃迁时释放光能产生的，与电子跃迁有直接关联，A不符合题意； B．霓虹灯发光是稀有气体原子核外电子通电时吸收能量跃迁到高能级，再从高能级跃迁回低能级时释放光能产生的，与电子跃迁有直接关联，B不符合题意； C．燃放烟花呈现的不同颜色属于金属元素的焰色反应，本质是金属原子核外电子跃迁释放不同波长的光导致的，与电子跃迁有直接关联，C不符合题意； D．钠与水剧烈反应过程中发生氧化还原反应，存在电子的转移，不存在原子核外电子在能级间的跃迁过程，与电子跃迁没有直接关联，D符合题意； 故选D。 13．（2025-2026高二上·广东广州·期末）化学与生产、生活、社会和环境等密切相关，下列说法正确的是 A．日常生活中的焰火、LED灯光、激光都与原子核外电子跃迁吸收能量有关 B．锌锰干电池工作时，存在化学能转化为电能和热能的过程 C．工业上常通过电解NaCl溶液来制备金属Na D．海水中发生化学腐蚀的速率大于电化学腐蚀速率 【答案】B 【解析】A．焰火、LED灯光和激光都是由于原子核外电子从高能级跃迁到低能级时释放能量产生的光，与吸收能量无关，A错误； B．锌锰干电池工作时，化学能通过氧化还原反应转化为电能，但由于电池内阻，部分能量以热能形式散失，因此存在化学能转化为电能和热能的过程，B正确； C．工业上制备金属钠是通过电解熔融NaCl，而不是电解NaCl溶液，因为电解溶液会产生氯气、氢气和氢氧化钠，无法得到金属钠，C错误； D．在海水环境中，由于电解质的存在，电化学腐蚀（如原电池作用）通常比化学腐蚀（直接氧化）速率更快，D错误； 故选B。 14．（2025-2026高二上·安徽六安·期末）家务劳动中蕴含着丰富的化学知识。下列相关解释不正确的是 A．用白醋去除水垢：醋酸酸性强于碳酸 B．春节期间燃放的烟花：电子由基态向激发态跃迁产生的现象 C．用过氧碳酸钠漂白衣物：2Na2CO3⋅3H2O2具有氧化性 D．用草酸去除衣物上碰到的铁锈：草酸具有酸性 【答案】B 【解析】A．醋酸可与水垢的主要成分碳酸钙反应，符合强酸制弱酸的反应规律，可证明醋酸酸性强于碳酸，A正确； B．燃放烟花产生的焰色是金属元素的电子由激发态向基态跃迁时释放能量产生的现象，不是基态向激发态跃迁产生，B错误； C．过氧碳酸钠2Na2CO3⋅3H2O2含有过氧键结构，具有氧化性，可用于漂白衣物，C正确； D．草酸具有酸性，可与铁锈的主要成分氧化铁反应生成可溶性铁盐，能够去除衣物上的铁锈，D正确； 故选B。 15．（2024-2025高二上·山西太原·期末）人类对核外电子运动的认知不断进步。下列是学校课堂上羚羊夫人让大家讨论核外电子运动的说法，其中正确的是 A． B． C． D． 【答案】D 【解析】A．核外电子没有固定的线性运动轨道，其运动状态用电子云描述，A错误； B．电子从激发态跃迁到基态时释放能量，产生发射光谱，吸收光谱是电子从基态跃迁至激发态时产生的，B错误； C．2px、2py、2pz轨道能量相等，但三者分别沿x、y、z轴方向伸展，相互垂直而非平行，C错误； D．同一原子中主量子数n越大，电子离核的平均距离越远，2s电子云的空间范围比1s电子云更大，D正确； 故选D。 1．（2025-2026高二上·陕西宝鸡·阶段检测）在1777年，法国马厚比无意中发现用硫酸钠、木炭和铁(后改用氧化铁)一起灼烧，再用水滗取可得到纯碱。反应原理如下： 2Fe2O3+3Na2SO4+16CNa6Fe4S3+14CO↑+2CO2↑ Na6Fe4S3+O2+2CO2Na2Fe4S3+2Na2CO3 回答下列问题： (1)基态铁原子的价层电子排布式为____，其3d能级上有__个运动状态不同的电子，基态Fe3+与Fe2+中未成对电子数之比为____。 (2)基态614C原子核外有__________个自旋方向相反的电子对。基态钠原子核外电子占据能量最高的能级符号是__________，钠在火焰上灼烧的黄光为一种__________(填“发射光谱”或“吸收光谱”)。 (3)在氧、硫、钠、碳、铁元素中，金属性最强的元素与非金属性最强的元素组成的化合物是_____(填化学式)。 (4)基态硫原子中最高能级的电子云轮廓图为__________，某同学书写的基态硫原子的价层电子轨道表示式为，他违背了________。 【答案】(1) 3d64s2 6 5∶4 (2) 2 3s 发射光谱 (3)Na2O、Na2O2 (4) 哑铃形 泡利原理 【解析】（1）铁元素的原子序数为26，基态铁原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，其价层电子排布式为3d64s2；原子中没有运动状态完全相同的电子，3d能级上有6个电子，即有6个运动状态不同的电子；基态Fe3+的价层电子排布式为3d5，未成对电子数为5，基态Fe2+的价层电子排布式为3d6，未成对电子数为4，故未成对电子数之比为5:4。 （2）基态碳原子的核外电子排布式为1s22s22p2，1s和2s能级上各有一对自旋方向相反的电子，2p能级上的2个电子自旋方向相同，故有2个自旋方向相反的电子对；基态钠原子的核外电子排布式为1s22s22p63s1，能量最高的能级为3s；焰色试验中发出的光是电子从激发态跃迁回基态或较低能级时释放的光子产生的，属于发射光谱。 （3）在O、S、Na、C、Fe中，金属性最强的元素是Na，非金属性最强的元素是O，二者组成的化合物为氧化钠和过氧化钠，化学式为Na2O、Na2O2。 （4）基态硫原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，最高能级为3p能级，p能级的电子云轮廓图为哑铃形（或纺锤形）；该同学书写的3p轨道中，第一个轨道内填入了两个自旋方向相同的电子，违背了泡利不相容原理（一个原子轨道中最多只能容纳两个电子，且自旋方向必须相反）。 2．（2025-2026高二上·天津滨海新区·阶段检测）回答下列问题： I．北宋卷轴画《千里江山图》，颜色绚丽，由石绿、雌黄、赭石、砗磲、朱砂等颜料绘制而成，颜料中含有硫、氮、砷、铜、锌、钛、铁等元素。 (1)Cu的价电子的轨道表示式为______________，O的电子排布式______________________，基态Fe的价电子排布式为_________。 (2)基态硫原子核外电子的空间运动状态有______种，电子占据的最高能级原子轨道形状是______形。 (3)下列N原子电子排布图表示的状态中，能量最低的是______ (填序号)。 A． B． C． D． Ⅱ．如图为元素周期表的一部分，请参照元素①~⑧在图中的位置，回答下列问题： (4)基态②原子的核外有______种运动状态不同的电子。 (5)④有_________种能量不同的电子。 (6)基态⑤的简单离子结构示意图为______。 (7)基态⑥原子中，其占据的最高能层的符号是______。 (8)基态⑦原子的基态核外电子排布式为____________。 【答案】(1) 1s22s22p4 3d64s2 (2) 9 哑铃（或纺锤） (3)D (4)9 (5)5 (6) (7)N (8)1s22s22p63s23p63d54s1（或[Ar]3d54s1） 【解析】（1） Cu是29号元素，其基态原子的电子排布式为[Ar]3d104s1，价电子排布为3d104s1。根据洪特规则和泡利不相容原理，其价电子轨道表示式为3d轨道全满（5个方框各填入一对自旋相反的电子），4s轨道半满（1个方框填入一个单电子），为：。O是8号元素，基态电子排布式为1s22s22p4。Fe是26号元素，基态原子的电子排布式为[Ar]3d64s2，价电子排布式为3d64s2。 （2）S是16号元素，基态电子排布式为1s22s22p63s23p4。核外电子占据了1s（1个）、2s（1个）、2p（3个）、3s（1个）、3p（3个）共9个原子轨道，因此空间运动状态有9种。电子占据的最高能级是3p能级，p轨道在空间上的形状为哑铃形（或纺锤形）。 （3）A．N是7号元素，基态电子排布式为1s22s22p3。根据洪特规则，基态原子的2p轨道上的3个电子应分占3个不同的轨道，且自旋方向相同。违背洪特规则，其能量较高，A错误； B．违背洪特规则（自旋方向不同），其能量较高，B错误； C．2s电子激发到3s轨道，为激发态，能量较高，C错误； D．完全符合泡利原理和洪特规则，为基态，能量最低，D正确。 故答案选D。 （4）根据元素周期表的位置可知，②是F元素，核外有9个电子。在多电子原子中，没有两个电子的运动状态是完全相同的，因此有9种运动状态不同的电子。 （5）④是Al元素，基态电子排布式为1s22s22p63s23p1。核外电子占据了1s、2s、2p、3s、3p共5个能级，同一能级中的电子能量相同，因此有5种能量不同的电子。 （6） ⑤是S元素，其简单离子为S2−，核电荷数为16，核外有18个电子，分三层排布，各层电子数分别为2、8、8，具体为。 （7）⑥是K元素，基态电子排布式为[Ar]4s1，其占据的最高能层是第四层，能层符号为N。 （8）⑦是Cr元素，24号元素，根据构造原理和洪特规则特例（d轨道半满状态更稳定），其基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1。 3．（2025-2026高三上·青海西宁·期中）为揭示原子结构的奥秘，科学家经历了漫长的探索。回答下列问题： (1)L层共有________个原子轨道。 (2)短周期元素的基态原子中s轨道的电子数和p轨道的电子数相等的有________(填元素符号)。 (3)某基态原子的价层电子的轨道表示式为，该基态原子有________种空间运动状态不同的电子，有________种能量不同的电子，最外层有________个电子，它位于元素周期表中________(填“s”或“p”)区。 (4)下列属于氟原子激发态的电子排布式且能量较高的是________(填字母)。 A．1s22s22p43s1 B．1s22s22p43d2 C．1s22s22p33p2 D．1s22s12p2 【答案】(1)4 (2)O、Mg (3) 5 3 6 p (4)C 【解析】（1）L层为第二电子层（n=2），包含2s和2p两个能级。2s能级有1个原子轨道，2p能级有3个原子轨道，因此L层共有1+3=4个原子轨道； （2）短周期元素包含第一、二、三周期。基态原子中s轨道电子数与p轨道电子数相等，可分情况讨论：若s电子数为4，则p电子数也为4，其电子排布式为1s22s22p4，该元素为O（氧）；若s电子数为6，则p电子数也为6，其电子排布式为1s22s22p63s2，该元素为Mg（镁）； （3）根据图片中价层电子的轨道表示式可知，该原子的价层电子排布为2s22p4，为O原子，其完整基态电子排布式为1s22s22p4。空间运动状态不同的电子数等于电子占据的原子轨道数，该原子电子占据了1个1s轨道、1个2s轨道和3个2p轨道，共5个轨道，故有5种空间运动状态不同的电子；能量不同的电子数等于占据的能级数，共有1s、2s、2p这3个能级，故有3种能量不同的电子；最外层为第二层，共有2+4=6个电子；最后填入的电子为p电子，故它位于元素周期表的p区； （4）氟（F）原子的原子序数为9，核外有9个电子，基态电子排布式为1s22s22p5。 A．核外有9个电子，属于F原子的激发态（1个2p电子跃迁到3s能级）； B．核外有10个电子，不属于F原子； C．核外有9个电子，属于F原子的激发态（2个2p电子跃迁到3p能级）； D．核外有5个电子，不属于F原子； 对比A项和C项，C项中有2个电子发生了跃迁，且跃迁到了能量更高的3p能级（能级能量：3p>3s），因此C项吸收的能量更多，处于更高的能量状态，故选C。 4．（2024-2025高二上·黑龙江·期末）下列微粒组成与结构表达正确的是 A．基态Fe原子的价电子排布式：4s2 B．基态Zn原子的价电子轨道表示式： C．HClO的电子式： D．镁离子的电子式：Mg2+ 【答案】D 【解析】A．基态Fe原子的价电子排布式为3d64s2，A错误； B．3d能级的原子轨道应该在4s之前，基态Zn原子的价电子轨道表示式为，B错误； C．次氯酸的电子式为，C错误； D．简单阳离子的电子式为其离子符号，则镁离子的电子式为Mg2+，D正确； 故选D。 5．（2025-2026高二上·四川凉山·期末）日常生活中广泛应用的不锈钢，在其生产过程中添加了某种元素，该元素的价电子排布式为3d54s1，该元素的名称为：___________。 【答案】铬 【解析】元素的价电子排布式为3d54s1，该元素的原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，则该元素为24号元素，名称为：铬。 6．（2025-2026高二上·四川凉山·期末）写出原子序数最小的IB族元素原子的核外电子排布式：___________。 【答案】1s22s22p63s23p63d104s1 【解析】原子序数最小的IB族元素位于第四周期，其原子序数为29，电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。 7．氨是最重要的化学品之一，我国目前氨的生产能力居世界首位。 (1)NH3的电子式是___________。 (2)以H2为氢源合成氨。 ①α−Fe是合成NH3的催化剂，N2在催化剂表面解离为氮原子，是合成氨的关键步骤。基态Fe原子的价层电子排布式为___________。 ②根据下图所示的能量转换关系，回答问题。 i．N2、H2合成NH3的热化学方程式为___________。 ii．N的价电子层___________d轨道(填“有”或“没有”)，一般来说，N不能形成5个共价键。 【答案】(1)    (2) 3d64s2 没有 【解析】（1）N和H的最外层电子范围分别为5和1，N和H共享一对电子，N上有一孤对电子，则NH3的电子式是； （2）①Fe是26号元素，基态Fe原子的价层电子排布式为3d64s2； ②i．如图所示，、NH3(g)=N(g)+3H(g) ΔH2=+(c+d+e)kJ/mol，则N2、H2合成NH3的热化学方程式为； ii．N的价层电子排布式为2s22p3，价电子层没有d轨道。 1．（2025·河南·高考真题）下列化学用语或图示正确的是 A．反−1，2−二氟乙烯的结构式： B．二氯甲烷分子的球棍模型： C．基态S原子的价电子轨道表示式： D．用电子式表示CsCl的形成过程： 【答案】B 【解析】 A．顺式结构中，两个相同的原子或基团位于双键的同一侧；而反式结构中，两个相同的原子或基团分别位于双键的两侧，所以为顺−1，2−二氟乙烯，A错误； B．二氯甲烷中含有两根碳氢键和两根碳氯键，键长不一样，球棍模型为，B正确； C．基态S原子的价电子排布式为3s23p4，轨道表示式：，C错误； D．氯化铯为离子化合物，用电子式表示CsCl的形成过程：，D错误； 故选B。 2．（2025·上海·高考真题）工业从低品位锗矿中提取精锗，使用分步升温的方法： (1)验证锗矿石中含有锗元素可使用的方法为_______。 A．原子发射光谱法    B．红外光谱法    C．X射线衍射 (2)GeO2既能与强酸反应，也能与强碱反应，由此推测GeO2是_______氧化物。 锗矿石中含有H2O、煤焦油、As2O3等杂质，相关物质的熔、沸点如下表所示： H2O 煤焦油 As2O3 GeO GeO2 熔点 0℃ 20~30℃ 312℃ 710℃升华 1100℃ 沸点 100℃ 70~80℃ 465℃ —— —— (3)分析提取精锗时采用分步升温的原因_______。 (4)真空还原阶段用NaH2PO2⋅H2O除GeO2，产物还有GeO、Na4P2O7、H3PO4等生成，写出该阶段的化学方程式_______。 (5)在不同温度下，使用不同浓度的NaH2PO2⋅H2O真空还原时，Ge元素的萃出率如下图所示。由此判断，真空还原采用的最佳温度及NaH2PO2⋅H2O浓度分别为_______。 A．1000℃，2.5% B．1000℃，5.0% C．1100℃，2.5% D．1200℃，2.5% 测定单质锗样品纯度的方法和相关装置如下(杂质不参与反应)： a．称取m g单质锗样品，置于锥形瓶I中：向锥形瓶Ⅱ中加入过量的NaH2PO2溶液。 b．向锥形瓶I中加入足量FeCl3溶液和盐酸，加热充分反应。 c．反应结束后，用盐酸冲洗连接管和仪器A，冲洗液并入锥形瓶II中。 d．向锥形瓶Ⅱ中加一定量磷酸和盐酸，隔绝空气加热至微沸。充分反应后，用橡皮塞塞紧锥形瓶Ⅱ，并冷却到10℃以下(防止在步骤e中过量的NaH2PO2与KIO3发生反应) e．向锥形瓶Ⅱ的无色溶液中加入淀粉溶液，用c mol·L-1 KIO3标准溶液滴定，终点时消耗V mL标准溶液。 测定单质锗样品纯度的方法和相关装置如下(杂质不参与反应)： ① ② ③3GeCl2+KIO3+6HCl=3GeCl4+KI+3H2O ④5KI+KIO3+6HCl=3I2+6KCl+3H2O (6)装置图中仪器A的名称为_______。 A．滴定管 B．恒压滴液漏斗 C．冷凝管 D．干燥管 (7)到达滴定终点时，溶液颜色由_______变成_______，且半分钟不褪色。 (8)步骤d中，在滴定前要用橡胶塞密封锥形瓶，请解释其原因。_______ (9)已知M(Ge)=73 g⋅mol−1，求m g锗矿石样品中锗元素的质量分数为_______(用c、V、m的代数式表示)。 (10)若滴定测得的锗元素含量偏大，可能的原因是_______。 A．未用KIO3标准溶液润洗滴定管 B．未用稀盐酸洗涤仪器A并将洗涤液并入锥形瓶 C．滴定结束后，在滴定管尖嘴处出现气泡 D．未保持在10℃以下滴定 【答案】(1)A (2)两性 (3)在600~700℃焙烧可除去矿石中的H2O、煤焦油、As2O3等杂质，将Ge元素氧化为GeO2；真空还原阶段，升温到1000~1200℃，GeO升华蒸出 (4) (5)C (6)C (7) 无色 浅蓝色 (8)隔绝氧气，避免GeCl2被氧化为GeCl4导致滴定结果偏低 (9) (10)AD 【分析】低品位锗矿焙烧得到GeO2，然后加入NaH2PO2⋅H2O真空还原为GeO，经过多步反应得到Ge； 滴定实验的步骤是：滴定前的准备：滴定管；查漏→洗涤→润洗→装液→调液面→记录；锥形瓶：注液体→记体积→加指示剂；滴定：眼睛注视锥形瓶溶液颜色变化；终点判断：记录数据；数据处理：通过数据进行计算； 【解析】（1）可以通过原子发射光谱法可检验物质中所含元素，故选A； （2）既能和酸又能和碱反应生成盐和水的氧化物属于两性氧化物；GeO2既能和强酸反应，也能与强碱反应，由此推测GeO2是两性氧化物； （3）①在600~700℃焙烧可除去矿石中的H2O、煤焦油、As2O3等杂质，将Ge元素氧化为GeO2；②真空还原阶段，升温到1000~1200℃，GeO升华蒸出；使用分段升温，可以除去杂质，能得到较纯的GeO2； （4）真空还原阶段用NaH2PO2⋅H2O除GeO2，产物还有GeO、Na4P2O7、H3PO4等生成，反应中Ge化合价由+4变为+2、P化合价由+1变为+5，结合电子守恒，该阶段的化学方程式：； （5）由图，1100℃，使用2.5%的NaH2PO2⋅H2O真空还原时，Ge元素的萃出率几乎为100%，此时能节约能源和原料，选C； （6）由图，装置a名称为球形冷凝管，故选C； （7）根据已知，碘酸根离子和Ge2+反应生成碘离子，当Ge2+反应完，碘酸根就会和生成的I-反应得到碘单质遇溶液中淀粉变蓝，则实验滴定终点时，颜色由无色变为浅蓝色，半分钟不褪色(30s)。 （8）空气中氧气具有氧化性，实验盖紧塞子防止GeCl2被氧化（或绝氧气，避免GeCl2被氧化为GeCl4，否则导致滴定结果偏低），从而产生滴定误差。 （9）由题干反应结合Ge元素守恒，存在3Ge∼KIO3，则m g样品(固体)中Ge元素的质量分数； （10）A．未用KIO3标准溶液润洗滴定管，导致标准液浓度偏低，用量增大，使得测得结果偏大，A正确； B．未用HCl将样品从冷凝管中洗入锥形瓶(仪器a)，导致Ge元素损失，使得测得结果偏低，B错误； C．滴定结束后，在滴定管尖嘴处出现气泡，导致标准液用量读数减小，使得测得结果偏小，C错误； D．在常温下滴定(未保持在10℃以下滴定)，NaH2PO3可能被标准液KIO3氧化，使得标准液用量增大，测得结果偏大，D正确； 故答案选AD。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第02讲 能层与能级的分析方法及判断 类型一 电子层、能级与原子轨道数目 1．（2025-2026高二上·山西·阶段检测）下列能级中轨道数最多的是 A．f能级 B．d能级 C．s能级 D．p能级 2．下列能层中，不包含d能级的是 A．K B．Q C．M D．N 3．能层与能级 (1)能层：在多电子原子中，核外电子的能量是不同的，按照_______________将其分成不同的能层(相当于必修教材中的电子层)。能层越高，______________________________。 (2)能级：在多电子原子中，同一能层里电子的能量也可能不同。所以，同一能层的电子又被分为不同的能级。同一能层各能级的能量顺序为：_______________。 4．原子核外电子排布的一般规律 (1)能量规律(能量最低原理) 核外电子总是尽可能先排布在能量______的电子层上，然后依次由内向外排布在能量较高的电子层上。 (2)数量规律 ①每层最多容纳______个电子； ②最外层电子数目不超过8个(K层为最外层时不超过2个)； ③次外层电子数目不超过18个，倒数第三层电子数目不超过______个。 类型二 原子轨道能量高低的比较 5．（2023-2024高二上·吉林·期中）下列说法错误的是 A．能量高的电子在离核近的区域运动 B．多电子原子的核外电子排布遵循排满3p能级后其余电子先排4s能级再排3d能级 C．同一原子中，1s、2s、3s电子的能量逐渐增大 D．同一原子中，2p、3p、4p轨道的轨道数相同 6．（2024-2025高二上·黑龙江·期末）下列说法正确的是 A．同一原子中，1s、2s、3s电子能量逐渐升高 B．同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多 C．能量高的电子在离核近的区域运动，能量低的电子在离核远的区域运动 D．各电子层含有的原子轨道数为2n2(n为电子层) 7．（2025-2026高二上·甘肃金昌·阶段检测）下列说法不正确的是 A．p能级能量不一定比s能级的能量高 B．原子的核外电子仅从激发态跃迁到基态才产生原子光谱 C．2p、3p、4p能级的轨道数相同 D．2p和3p轨道的形状均为哑铃状 8．（2025-2026高二上·河北衡水·期中）下列各基态原子或基态离子的电子排布式中，正确的是 A．Si 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 B．Br- [Ar]4s2 4p5 C．Fe2+ [Ar]3d4 4s2 D．Cl- [Ar] 类型三 电子云轮廓图与轨道形状 9．（2024-2025高二上·四川达州·期末）下列化学用语表示正确的是 A．水合氯离子可表示为： B．中子数为26的钛原子：22Ti C．基态镁原子最外层电子的电子云轮廓图： D．用电子式表示HF的形成过程为： 10．（2024-2025高二上·河南许昌·期末）下列有关化学用语表述正确的是 A．基态铜原子的核外电子排布式：1s22s22p63s23p64s13d10 B．氧原子价层电子排布图： C．S2−的结构示意图： D．基态铍原子最外层的电子云轮廓图： 11．（2025-2026高二上·广东深圳·期末）化学科学需要借助化学专用语言来描述，下列化学用语的书写正确的是 A．基态Zn原子最外层电子的电子云轮廓图： B．过氧化氢的电子式： C．Br原子的简化电子排布式：[Ar]3d104s24p5 D．6C的电子排布式为1s22s22px2 类型四 基态、激发态与原子光谱 12．下列现象与电子的跃迁没有直接关联的是 A．氢原子发光 B．霓虹灯发光 C．燃放烟花 D．钠与水剧烈反应 13．（2025-2026高二上·广东广州·期末）化学与生产、生活、社会和环境等密切相关，下列说法正确的是 A．日常生活中的焰火、LED灯光、激光都与原子核外电子跃迁吸收能量有关 B．锌锰干电池工作时，存在化学能转化为电能和热能的过程 C．工业上常通过电解NaCl溶液来制备金属Na D．海水中发生化学腐蚀的速率大于电化学腐蚀速率 14．（2025-2026高二上·安徽六安·期末）家务劳动中蕴含着丰富的化学知识。下列相关解释不正确的是 A．用白醋去除水垢：醋酸酸性强于碳酸 B．春节期间燃放的烟花：电子由基态向激发态跃迁产生的现象 C．用过氧碳酸钠漂白衣物：2Na2CO3⋅3H2O2具有氧化性 D．用草酸去除衣物上碰到的铁锈：草酸具有酸性 15．（2024-2025高二上·山西太原·期末）人类对核外电子运动的认知不断进步。下列是学校课堂上羚羊夫人让大家讨论核外电子运动的说法，其中正确的是 A． B． C． D． 1．（2025-2026高二上·陕西宝鸡·阶段检测）在1777年，法国马厚比无意中发现用硫酸钠、木炭和铁(后改用氧化铁)一起灼烧，再用水滗取可得到纯碱。反应原理如下： 2Fe2O3+3Na2SO4+16CNa6Fe4S3+14CO↑+2CO2↑ Na6Fe4S3+O2+2CO2Na2Fe4S3+2Na2CO3 回答下列问题： (1)基态铁原子的价层电子排布式为____，其3d能级上有__个运动状态不同的电子，基态Fe3+与Fe2+中未成对电子数之比为____。 (2)基态614C原子核外有__________个自旋方向相反的电子对。基态钠原子核外电子占据能量最高的能级符号是__________，钠在火焰上灼烧的黄光为一种__________(填“发射光谱”或“吸收光谱”)。 (3)在氧、硫、钠、碳、铁元素中，金属性最强的元素与非金属性最强的元素组成的化合物是_____(填化学式)。 (4)基态硫原子中最高能级的电子云轮廓图为__________，某同学书写的基态硫原子的价层电子轨道表示式为，他违背了________。 2．（2025-2026高二上·天津滨海新区·阶段检测）回答下列问题： I．北宋卷轴画《千里江山图》，颜色绚丽，由石绿、雌黄、赭石、砗磲、朱砂等颜料绘制而成，颜料中含有硫、氮、砷、铜、锌、钛、铁等元素。 (1)Cu的价电子的轨道表示式为______________，O的电子排布式______________________，基态Fe的价电子排布式为_________。 (2)基态硫原子核外电子的空间运动状态有______种，电子占据的最高能级原子轨道形状是______形。 (3)下列N原子电子排布图表示的状态中，能量最低的是______ (填序号)。 A． B． C． D． Ⅱ．如图为元素周期表的一部分，请参照元素①~⑧在图中的位置，回答下列问题： (4)基态②原子的核外有______种运动状态不同的电子。 (5)④有_________种能量不同的电子。 (6)基态⑤的简单离子结构示意图为______。 (7)基态⑥原子中，其占据的最高能层的符号是______。 (8)基态⑦原子的基态核外电子排布式为____________。 3．（2025-2026高三上·青海西宁·期中）为揭示原子结构的奥秘，科学家经历了漫长的探索。回答下列问题： (1)L层共有________个原子轨道。 (2)短周期元素的基态原子中s轨道的电子数和p轨道的电子数相等的有________(填元素符号)。 (3)某基态原子的价层电子的轨道表示式为，该基态原子有________种空间运动状态不同的电子，有________种能量不同的电子，最外层有________个电子，它位于元素周期表中________(填“s”或“p”)区。 (4)下列属于氟原子激发态的电子排布式且能量较高的是________(填字母)。 A．1s22s22p43s1 B．1s22s22p43d2 C．1s22s22p33p2 D．1s22s12p2 4．（2024-2025高二上·黑龙江·期末）下列微粒组成与结构表达正确的是 A．基态Fe原子的价电子排布式：4s2 B．基态Zn原子的价电子轨道表示式： C．HClO的电子式： D．镁离子的电子式：Mg2+ 5．（2025-2026高二上·四川凉山·期末）日常生活中广泛应用的不锈钢，在其生产过程中添加了某种元素，该元素的价电子排布式为3d54s1，该元素的名称为：___________。 6．（2025-2026高二上·四川凉山·期末）写出原子序数最小的IB族元素原子的核外电子排布式：___________。 7．氨是最重要的化学品之一，我国目前氨的生产能力居世界首位。 (1)NH3的电子式是___________。 (2)以H2为氢源合成氨。 ①α−Fe是合成NH3的催化剂，N2在催化剂表面解离为氮原子，是合成氨的关键步骤。基态Fe原子的价层电子排布式为___________。 ②根据下图所示的能量转换关系，回答问题。 i．N2、H2合成NH3的热化学方程式为___________。 ii．N的价电子层___________d轨道(填“有”或“没有”)，一般来说，N不能形成5个共价键。 1．（2025·河南·高考真题）下列化学用语或图示正确的是 A．反−1，2−二氟乙烯的结构式： B．二氯甲烷分子的球棍模型： C．基态S原子的价电子轨道表示式： D．用电子式表示CsCl的形成过程： 2．（2025·上海·高考真题）工业从低品位锗矿中提取精锗，使用分步升温的方法： (1)验证锗矿石中含有锗元素可使用的方法为_______。 A．原子发射光谱法    B．红外光谱法    C．X射线衍射 (2)GeO2既能与强酸反应，也能与强碱反应，由此推测GeO2是_______氧化物。 锗矿石中含有H2O、煤焦油、As2O3等杂质，相关物质的熔、沸点如下表所示： H2O 煤焦油 As2O3 GeO GeO2 熔点 0℃ 20~30℃ 312℃ 710℃升华 1100℃ 沸点 100℃ 70~80℃ 465℃ —— —— (3)分析提取精锗时采用分步升温的原因_______。 (4)真空还原阶段用NaH2PO2⋅H2O除GeO2，产物还有GeO、Na4P2O7、H3PO4等生成，写出该阶段的化学方程式_______。 (5)在不同温度下，使用不同浓度的NaH2PO2⋅H2O真空还原时，Ge元素的萃出率如下图所示。由此判断，真空还原采用的最佳温度及NaH2PO2⋅H2O浓度分别为_______。 A．1000℃，2.5% B．1000℃，5.0% C．1100℃，2.5% D．1200℃，2.5% 测定单质锗样品纯度的方法和相关装置如下(杂质不参与反应)： a．称取m g单质锗样品，置于锥形瓶I中：向锥形瓶Ⅱ中加入过量的NaH2PO2溶液。 b．向锥形瓶I中加入足量FeCl3溶液和盐酸，加热充分反应。 c．反应结束后，用盐酸冲洗连接管和仪器A，冲洗液并入锥形瓶II中。 d．向锥形瓶Ⅱ中加一定量磷酸和盐酸，隔绝空气加热至微沸。充分反应后，用橡皮塞塞紧锥形瓶Ⅱ，并冷却到10℃以下(防止在步骤e中过量的NaH2PO2与KIO3发生反应) e．向锥形瓶Ⅱ的无色溶液中加入淀粉溶液，用c mol·L-1 KIO3标准溶液滴定，终点时消耗V mL标准溶液。 测定单质锗样品纯度的方法和相关装置如下(杂质不参与反应)： ① ② ③3GeCl2+KIO3+6HCl=3GeCl4+KI+3H2O ④5KI+KIO3+6HCl=3I2+6KCl+3H2O (6)装置图中仪器A的名称为_______。 A．滴定管 B．恒压滴液漏斗 C．冷凝管 D．干燥管 (7)到达滴定终点时，溶液颜色由_______变成_______，且半分钟不褪色。 (8)步骤d中，在滴定前要用橡胶塞密封锥形瓶，请解释其原因。_______ (9)已知M(Ge)=73 g⋅mol−1，求m g锗矿石样品中锗元素的质量分数为_______(用c、V、m的代数式表示)。 (10)若滴定测得的锗元素含量偏大，可能的原因是_______。 A．未用KIO3标准溶液润洗滴定管 B．未用稀盐酸洗涤仪器A并将洗涤液并入锥形瓶 C．滴定结束后，在滴定管尖嘴处出现气泡 D．未保持在10℃以下滴定 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $