课时2 原子核外电子的排布
下列各项表述正确的是( )
2. 下列电子排布式能正确表示基态原子电子排布的是( )
A. 1s22s22p63s13p3
B. 1s22s22p63s23p63d104s14p1
C. 1s22s22p63s23p63d24s1
D. 1s22s22p63s23p63d104s24p1
3. 下列有关碳原子的轨道表示式中,能量最低的是( )
A.
B.
C.
D.
4. 下列原子或离子的电子排布式中,正确的是( )
A. B:1s22s3
B. K:[Ar]4s1
C. Sc:[Ar]4s23d1
D. S2-:1s22s22p63s23p4
5. 某原子的最外层电子排布式为3s23p6,下列有关该原子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18种不同运动状态的电子
6. (2021·盐城中学质检)下列各组指定的元素,不能形成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. [Ne]3s1和[Ne]3s23p4
7. (2021·苏州相城区质检)下列说法错误的是( )
A. ns电子的能量可能低于(n-1)p电子的能量
B. 6C的电子排布式1s22s22p,违反了洪特规则
C. 电子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原理
D. 电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了泡利不相容原理
8. (2021·徐州期末抽测)下列各组元素的基态原子,一定属于同族元素且性质相似的是( )
A. 核外电子排布为1s2与1s22s2的元素
B. M层上有两个电子与N层上有两个电子的元素
C. 2p上有一个未成对电子与3p上有一个未成对电子的元素
D. L层的p轨道上有一个空轨道和M层的p轨道上有一个空轨道的元素
9. (2021·邗江中学期中)某原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2,下列说法不正确的是( )
A. 该元素原子中共有25个电子
B. 该元素原子核外有4个电子层
C. 该元素原子最外层共有2个电子
D. 该元素原子M电子层共有8个电子
10. (2021·福州三中月考)下列由电子排布式所得的结论错误的是( )
选项 电子排布式 结论
A 1s22s22p2p2p 违背洪特规则
B 1s22s22p63s23p2 违背能量最低原理
C 1s22s22p63s23p10 违背泡利原理
D 1s22s22p63s23p23d5 违背能量最低原理
11. (2021·响水中学质检)下列说法正确的是( )
A. Fe3+的最外层电子排布式为3s23p63d5
B. 原子核外电子排布式为1s2的原子与原子核外电子排布式为1s22s2的原子化学性质相似
C. 基态铜原子的价电子轨道表示式为
D. 基态碳原子的价电子轨道表示式为
12. (2022·如东高三期末)CO2的应用领域广泛,是一种廉价易得的基本化工原料,我国提出力争在2060年前实现碳中和。碳中和:通过节能减排,植树造林,化工合成等治理CO2的手段,使CO2排放量减少甚至是回收利用,以此达到CO2“零排放”的目的。在二氧化碳合成甲醇的研究中,催化剂是研究的关键。目前国内外研究主要集中于铜基催化剂,有学者提出了CO2的转化过程如图所示。下列说法正确的是( )
A. 基态铜电子排布:[Ar]3d94s2
B. 甲酸乙酯是该过程的催化剂
C. 步骤④中有化学键的断裂和形成
D. 反应过程中,催化剂参与反应,降低了反应的焓变
13. 按要求填空:
(1) 根据构造原理写出下列基态原子或离子的核外电子排布式。
①A元素原子核外M层电子数是L层电子数的一半:______________;
②B元素原子的最外层电子数是次外层电子数的1.5倍:______________;
③基态Ni2+、Fe3+、S2-的电子排布式分别为____________、____________、____________。
(2) 某元素的最外层电子排布式是4s24p5,则其元素符号为________。
(3) 基态Ti2+中,电子占据的最高的能层符号为________,该能层有____个能级。
(4) 写出基态砷原子的电子排布式:____________,砷位于元素周期中第________周期________族。
14. (2021·驻马店期末)2020年12月17日,我国“嫦娥五号”返回器携月壤成功着陆。研究发现,月壤中存在天然的铁、金、银、铅、锌、铜、锑、铼等矿物颗粒。
(1) 要证明月壤中含有这些元素,可采用的方法是______________________________________________________________________。
(2) 写出铜的基态原子的电子排布式: ____________________。
(3) 与铜位于同一周期的元素原子中最外层电子数与铜原子的相同的元素有________(填元素符号)。
(4) Fe在元素周期表中位于第________周期________族,铁的基态原子的电子排布式为____________________。
15. (2021·礼嘉中学阶段调研)现有部分短周期元素的性质或原子结构如下表:
元素 元素性质或原子的结构
T 2p轨道能级电子数比s能级电子数多1个
X L层p能级电子数比s能级电子数多2个
Y 第3周期元素的简单离子中半径最小
Z L层有3个未成对电子
(1) 写出元素X的离子结构示意图:________。写出元素Z的简单气态氢化物的电子式:____________。
(2) 写出元素Y的最高价氧化物对应的水化物与KOH反应的化学方程式:______________________________。
(3) T、Y、Z三种元素的单质中化学性质明显不同于其他单质的是________(填元素符号,下同);元素T与氯元素相比,非金属性较强的是______,下列表述能证明这一事实的是________(填字母)。
a. 常温下氯气的颜色比T单质的颜色深
b. T的单质通入氯化钠水溶液中不能将Cl2置换出来
c. 氯与T形成化合物中,氯元素呈正价
16. (2021·苏大附中质检)原子序数依次增大的A、B、C、D、E、F、G七种元素。其中A的原子有5种不同运动状态的电子;B的基态原子有3个不同的能级,各能级中的电子数相等;D的基态原子2p能级上的未成对电子数与B原子的相同;E为它所在周期中原子半径最大的主族元素;F和D位于同一主族,G的原子序数为29。
(1) 基态G原子的价电子排布式为____________________ 。
(2) 元素B、C的简单气态氢化物的沸点较高的是______(用化学式表示)。
(3) A晶体熔点为2 300 ℃,则其为________晶体。
(4) GD在加热条件下容易转化为G2D,从原子结构的角度解释原因:________________________________________________________________
________________________________________________________________。
(5) G与一定浓度的硝酸和硫酸的混合酸反应,生成的盐只有硫酸盐,为将生成的两种气体(气体相对分子质量均小于50)完全转化为最高价含氧酸盐,消耗了1 mol O2 和1 L 2.2 mol·L-1 NaOH溶液。则两种气体的分子式及物质的量分别为__________________,生成硫酸铜物质的量为________。
课时2 原子核外电子的排布
1. D 解析:溴的基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5,A错误;C原子的轨道表示式为,B错误;CH2F2的电子式:,C错误;Na原子的结构示意图正确,D正确。
2. D 解析:基态核外电子排布应该是1s22s22p63s23p2,A错误;基态核外电子排布应该是1s22s22p63s23p63d104s2,B错误;基态核外电子排布应该是1s22s22p63s23p63d14s2,C错误; 1s22s22p63s23p63d104s24p1符合原子核外电子排布规律,D正确。
3. D 解析:根据洪特规则,原子的核外电子在能量相同的轨道上排布时,电子尽可能分占不同的轨道且自旋状态相同,这样整个原子的能量最低,只有D中的排布符合洪特规则,能量最低。
4. B 解析:2s能级最多容纳2个电子,A错误;K原子核外有19个电子,电子排布式为1s22s22p63s23p64s1,可简化为[Ar]4s1,B正确;在书写电子排布式时,能层低的能级要写在左边,不能按填充顺序写,C错误;S原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4,则S2-的电子排布式应为1s22s22p63s23p6,D错误。
5. C 解析:该原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p6,共有18个电子,是Ar原子,共有s、p两种轨道,4种不同的伸展方向,A正确;有5种不同的原子轨道,则有5种不同能量的电子,B正确;有3个电子层,则有3种不同的运动范围,C错误;每个电子的运动状态都是不同的,则有18种不同运动状态的电子,D正确。
6. D 解析:核外电子排布式为[He]2s22p2的元素为C,核外电子排布式为[He]2s22p4的元素为O,二者可形成CO2,A不符合题意;核外电子排布式为[Ne]3s23p4的元素为S,核外电子排布式为[He]2s22p4的元素为O,二者可形成SO2,B不符合题意;核外电子排布式为[Ne]3s2的元素为Mg,核外电子排布式为[He]2s22p5 的元素为F,二者可形成MgF2,C不符合题意;核外电子排布式为[Ne]3s1的元素为Na,核外电子排布式为[Ne]3s23p4 的元素为S,二者形成Na2S,不能形成AB2型化合物,D符合题意。
7. A 解析:电子的能量与电子层、能级有关,ns电子的能量一定高于(n-1)p电子的能量,A错误;根据洪特规则知,2p能级上的两个电子应排在两个不同轨道上,B正确;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,故应先排4s轨道,即电子排布式应为1s22s22p63s23p63d14s2,C正确;根据泡利不相容原理知,3p能级最多容纳6个电子,D正确。
8. D 解析:核外电子排布为1s2的元素是He,核外电子排布式为1s22s2的元素是Be,两者不是同族元素,A错误;M层上有两个电子的元素是Mg,N层上有两个电子的元素可能为Ca、Sc、Ti、V等,两者不一定属于同族元素,B错误;2p上有一个未成对电子的元素可能为B或F,3p上有一个未成对电子的元素可能为Al或Cl,两者不一定属于同族元素,C错误;L层的p轨道上有一个空轨道的元素为C,M层的p轨道上有一个空轨道的元素为Si,两者属于同族元素且性质相似,D正确。
9. D 解析:根据1s22s22p63s23p63d54s2,该原子有4个电子层,共有25个电子,最外层有2个电子,第三层(M层)有13个电子,综上所述,故选D。
10. B 解析:电子排布式为1s22s22p63s23p2,符合能量最低原理,B错误。
11. A 解析:铁是26号元素,故铁原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,Fe3+的最外层电子排布式为3s23p63d5,A正确;原子核外电子排布式为1s2的原子为氦元素是惰性气体,而原子核外电子排布式为1s22s2的原子是铍元素,是较活泼的金属,二者化学性质不相似,B错误;根据洪特规则,基态铜原子的价电子轨道表示式为,C错误;根据能量最低原理,基态碳原子的价电子轨道表示式为,D错误。
12. C 解析:电子排布为全满或半满时,原子的能量最低,较稳定,所以基态铜(Cu)原子的电子排布式为[Ar]3d104s1,A错误;催化剂在反应前后的量是不变的,反应④生成了甲酸乙酯,但在其它步骤中未有甲酸乙酯的参与,即甲酸乙酯只有生成,没有消耗,所以甲酸乙酯不是催化剂,B错误;由图可知步骤④中的C—O和 H—O键均发生了断裂,生成了金属羟基化合物(H—O—M)和甲酸乙酯,C正确;催化剂可以增大反应速率,降低反应的活化能,改变反应历程,但不改变焓变,D错误。
13. (1) ①1s22s22p63s23p2 ②1s22s22p1 ③1s22s22p63s23p63d8或[Ar]3d8 1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5 1s22s22p63s23p6或[Ne]3s23p6 (2) Br
(3) M 3 (4) [Ar]3d104s24p3 4 ⅤA
14. (1) 光谱分析
(2) [Ar]3d104s1或1s22s22p63s23p63d104s1
(3) K、Cr
(4) 4 Ⅷ 1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2
15. (1) HN··,H
(2) KOH+Al(OH)3===KAlO2+2H2O
(3) Al F c
解析:T元素的2p轨道能级电子数比s能级电子数多1个,1s、2s能级电子数为2×2=4,则2p轨道的电子数为4+1=5,故T为F元素;X的L层p能级电子数比s电子数多2个,核外电子排布为1s22s22p4,X为O元素;Y是第3周期元素的简单离子中半径最小元素,则Y为Al元素;Z的L层有3个未成对电子,即2p轨道上有3个电子,其电子排布式为1s22s22p3,则Z为N元素。
16. (1) 3d104s1 (2) NH3 (3) 共价
(4) Cu2+外围电子排布为3d9,而Cu+外围电子3d10为全充满稳定状态,所以Cu2O更稳定
(5) 0.9 mol NO、1.3 mol NO2 2 mol
解析:A的原子有5种不同运动状态的电子,则A原子核外有5个电子,所以A为硼元素;B的基态原子有3个不同的能级,各能级中的电子数相等,则其核外电子排布应为1s22s22p2,所以B为碳元素;D的基态原子2p能级上的未成对电子数与B原子的相同,则D原子的核外电子排布式为1s22s22p4,所以D为氧元素,C位于碳和氧之间,所以C为氮元素;G的原子序数为29,则G为铜元素;F和D位于同一主族,且原子序数小于铜,则F为硫元素;E为它所在周期中原子半径最大的主族元素,且原子序数小于硫大于氧,则E为钠元素。(1) G为Cu,基态铜原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s1,所以价电子排布式为3d104s1;(2) 元素B、C分别为C元素和N元素,简单气态氢化物分别为CH4和NH3,由于NH3分子之间存在氢键,所以NH3的沸点较高;(3) 元素A为硼,硼晶体熔点很高,应为共价晶体;(4) Cu2+外围电子排布为3d9,而Cu+外围电子3d10为全充满稳定状态,所以Cu2O更稳定,CuO在加热条件下容易转化为Cu2O;(5) 同时产生两种气体,气体相对分子质量均小于50,根据N元素的价态变化规律和硝酸与铜反应的规律,设两种气体为NO和NO2,消耗1 L 2.2 mol·L-1 NaOH溶液,则根据元素守恒可知生成的n[Na(NO3)]=2.2 mol,则n(NO)+n(NO2)=2.2 mol,根据电子守恒可知3n(NO)+n(NO2)=4n(O2)=4 mol,联立解得n(NO)=0.9 mol,n(NO2)=1.3 mol,两种气体分别为NO和NO2,物质的量分别为0.9 mol、1.3 mol;Cu与一定浓度的硝酸和硫酸的混合酸反应生成的盐只有CuSO4,根据题意可知硝酸被铜还原后的产物又被氧气氧化生成了硝酸根离子,则根据电子守恒可知n(CuSO4)=2n(O2)=2 mol。