1.1.3 泡利原理、洪特规则、能量最低原理 课时练习（含答案）

第3课时　泡利原理、洪特规则、能量最低原理
题组一　核外电子排布式与轨道表示式
1．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
2．下列轨道表示式所表示的元素原子中，能量处于最低状态的是(　　)
A.
B.
C.
D.
3.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
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
题组二　核外电子排布规则的应用
5.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＋
6.(2022·丽江高二期中)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
7.(2022·湖北孝感高中高二检测)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
8.(2022·山东烟台二中高二检测)下列四种元素中，其单质氧化性最强的是(　　)
A.原子中2p能级比2s能级多一个电子的第二周期元素
B.位于元素周期表中第三周期第ⅢA族的元素
C.原子最外层电子排布为2s22p6的元素
D.原子最外层电子排布为2s22p5的元素
9.(2022·广州六中高二期中)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
10.在多电子原子中，决定轨道能量的因素是(　　)
①能层　②能级　③电子云的伸展方向　④电子自旋状态
A.①② B．①④ C．②③ D．③④
11.具有如下电子层结构的原子，其相应元素一定属于同一主族的是(　　)
A.3p轨道上有2个未成对电子的原子和4p轨道上有2个未成对电子的原子
B.3p轨道上只有1个空轨道的原子和4p轨道上只有1个空轨道的原子
C.最外层电子排布为1s2的原子和最外层电子排布为2s22p6的原子
D.最外层电子排布为1s2的原子和最外层电子排布为2s2的原子
12.下列各组原子中，彼此化学性质一定相似的是(　　)
A.原子核外L能层的未成对电子数与M能层的未成对电子数相等的原子
B.原子核外M能层上仅有两个电子的X原子与原子核外N能层上仅有两个电子的Y原子
C.2p能级只有1个空轨道的X原子和3p能级只有1个空轨道的Y原子
D.最外层都只有一个电子的X、Y原子
13.(2022·成都高二检测)某核素核外共有15个不同运动状态的电子，下列说法正确的是(　　)
A.若将该原子的电子排布式写成1s22s22p63s23p3p，它违背了泡利原理
B.原子中所有的电子占有3个能级，9个轨道
C.该元素的最高价氧化物对应的水化物为两性氢氧化物
D.该基态原子中能量最高的电子的电子云轮廓图的形状为哑铃形
14.按要求完成下列各题。
(1)Fe成为阳离子时首先失去________轨道电子，Sm的价层电子排布为4f66s2，Sm3＋的价层电子排布为________。
(2)基态Cu2＋核外电子排布式为______________________________________________。
(3)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.
15．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个电子的自旋方向与其他电子的自旋方向相反；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为3s23p6。
(1)按要求书写下列图示：
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________。
第3课时　泡利原理、洪特规则、能量最低原理
1．C　[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。]
2．C　[要使各原子的能量处于最低状态(即基态)，核外电子排布必须遵循泡利原理、洪特规则、能量最低原理。A项，2s轨道没有排满电子就排在了2p、3s轨道上，能量不是最低的；B项，2p轨道上的电子排布不符合洪特规则，三个电子各占一个p轨道且自旋状态相同时，能量最低；C项，2p3为半充满状态，能量最低；D项，2p轨道未排满就排3s轨道，能量不是最低的。]
3．A　[基态Na＋的核外电子排布式应为1s22s22p6，A项错误。]
4．A　[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。]
5．D　[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。]
6．C　[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。]
7．B　[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。]
8．D　[A项，价层电子排布为2s22p3，为N元素；B项，该元素为Al元素；C项，该元素为Ne元素；D项，该元素为F元素，F2的氧化性最强，D项正确。]
9．D　[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。]
10．A　[多电子原子中，在电子填充原子轨道时，形状相同的原子轨道，能层序数越大，轨道的能量越高，如E(1s)＜E(2s)＜E(3s)＜E(4s)；相同能层不同能级的原子轨道能量高低：E(ns)＜E(np)＜E(nd)＜E(nf)……；同一能级的原子轨道具有相同的能量，如E(npx)＝E(npy)＝E(npz)，因此轨道的能量是由能层和能级决定的，与电子云的伸展方向、电子自旋状态无关，A正确。]
11．B　[p轨道有3个原子轨道，最多可以容纳6个电子，根据泡利原理和洪特规则，当p轨道上有2个电子或4个电子时，p轨道上均有2个未成对电子，所以可能是第ⅣA族元素，也可能是第ⅥA族元素，故A错误；p轨道上有1个空轨道，说明另外2个轨道各容纳了1个电子，加上s轨道上的2个电子，最外层是4个电子，属于第ⅣA族元素，故B正确；最外层电子排布为1s2和2s22p6的原子，二者都是稀有气体元素，但不属于主族元素，故C错误；最外层电子排布为1s2的原子为He，位于0族，而最外层电子排布为2s2的原子是Be，属于第ⅡA族元素，故D错误。]
12．C　[A项，L能层(M能层)只有1个未成对电子的原子可能是Li或F(Na或Cl)等，L能层(M能层)有2个未成对电子的可能是C或O(Si或S)；B项，X为Mg，Y可能为Ca、Sc、Ti、V、Mn、Fe、Co、Ni、Zn；C项，X为C，Y为Si；D项，最外层只有1个电子的原子中氢原子与碱金属元素原子化学性质不相似。]
13．D　[某核素核外共有15个不同运动状态的电子，则该原子为P原子，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p3；若将该原子的电子排布式写成1s22s22p63s23p3p，它违背了洪特规则，A错误；该原子中所有原子占有1s、2s、2p、3s、3p共5个能级，9个轨道，B错误；该元素的最高价氧化物对应的水化物H3PO4为中强酸，C错误；该基态原子中能量最高的电子处于3p能级，p电子云轮廓图的形状为哑铃形，D正确。]
14．(1)4s　4f5
(2)1s22s22p63s23p63d9(或[Ar]3d9)　(3)D　C
解析　(1)基态Fe原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，Fe失去电子生成阳离子时电子从外到内依次失去，所以成为阳离子时首先失去4s轨道电子；Sm的价层电子排布为4f66s2，该原子失去电子生成阳离子时应该先失去6s轨道电子，后失去4f轨道电子，Sm3＋的价层电子排布为4f5。
(2)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。
(3)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。
15．(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＋2H2O===2KOH＋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。