第一章 原子结构与性质
第一节 原子结构
第一课时 能层与能级 构造原理
课时演练·促提升
A组
1.下列图①②③原子结构模型中依次符合卢瑟福、道尔顿、汤姆生的观点的是( )
( http: / / www.21cnjy.com )
A.①②③ B.③①②
C.③②① D.②①③
解析:卢瑟福提出了原子的核式模型,道尔顿认为原子是一个实心的球体,汤姆生发现了电子,并提出了原子的“葡萄干布丁”模型。
答案:B
2.(2014上海卷)“玉兔”号月球车用Pu作为热源材料。下列关于Pu的说法正确的是( )
APu与U互为同位素
BPu与Pu互为同素异形体
CPu与U具有完全相同的化学性质
DPu与Pu具有相同的最外层电子数
解析Pu与U两种核素的质子数不同, ( http: / / www.21cnjy.com )故不是同位素,核外电子排布也不相同,A、C项均错误Pu与Pu互为同位素,核外电子排布完全相同,B项错误、D项正确。
答案:D
3.2H、13C、15N、18O、34S等常用作环境分析指示物,下列对它们的说法正确的是( )
A.34S原子核内的中子数为16
B.16O与18O互为同位素
C.13C和15N原子核内的质子数相差2
D.2H的核外电子数比1H多1个
解析:34S原子核内的中子数为18,A项错误;16O原子核内有8个质子和8个中子,18O原子核内有8个质子和10个中子,所以互为同位素,B项正确;13C和15N原子核内的质子数相差1,C项错误;2H的核外电子数和1H一样多,D项错误。
答案:B
4.以下能级符号正确的是( )
A.3f B.2d C.4s D.2f
解析:L层有2s和2p两个能级,故 ( http: / / www.21cnjy.com )B、D两项均错误;M层有3s、3p、3d三个能级,故A项错误;N层有4s、4p、4d、4f四个能级,故C项正确。
答案:C
5.下列能级能量由小到大排列顺序正确的是( )
A.3s 3p 3d 4s B.4s 4p 3d 4d
C.4s 3d 4p 5s D.1s 2s 3s 2p
解析:根据构造原理,各能级的排列顺序为1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p……
答案:C
6.若某原子的外围电子排布式为4d15s2,则下列说法正确的是( )
A.该元素基态原子中共有3个电子
B.该元素原子核外有5个电子层
C.该元素原子最外层共有3个电子
D.该元素原子M能层共有8个电子
解析:根据核外电子排布规律,该原子的电子排布 ( http: / / www.21cnjy.com )式为1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2。由此可知:该原子中共有39个电子,原子核外有5个电子层,其中M能层上有18个电子,最外层上有2个电子。
答案:B
7.下列微粒的电子排布式不是1s22s22p63s23p6的是( )
A.Ar B.Cl
C.S2- D.K+
解析:1s22s22p63s23p6为18e-微粒,故A、C、D三项均正确;Cl的电子排布式为1s22s22p63s23p5,B项错误。
答案:B
8.22Na是制造核弹的主要原料之一,下列关于基态22Na的说法正确的是( )
A.电子排布式为 +22
B.原子结构示意图为 +22
C.电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2
D.价电子排布式为3s1
解析:22Na的基态原子中 ( http: / / www.21cnjy.com )有11个电子,其电子排布式为1s22s22p63s1,原子结构示意图为 +11,因此A、B、C三项错误,D项正确。
答案:D
9.画出Be、N、Ne、Na、Mg这些元素的基态原子结构示意图,并回答下列问题:
(1)只有K层与L层的元素有 ;
(2)含有M层的有 ;
(3)最外层电子数相同的有 。
解析:Be、N、Ne都只 ( http: / / www.21cnjy.com )有两个能层,即K层与L层;Na、Mg有三个能层,即K层、L层、M层。通过原子结构示意图观察Be、Mg的最外层电子数相同。
答案:Be +4、N +7、Ne +10、
Na +11、Mg +12。
(1)Be、N、Ne (2)Na、Mg (3)Be、Mg
10.有A、B、C、D、E五种元素,其 ( http: / / www.21cnjy.com )核电荷数按A、B、C、D、E依次增大,A元素原子的最外层电子数为次外层电子数的两倍,C是地壳中含量最多的元素,C、D原子的最外层电子数相等且两者核电荷数之和为24,E的核电荷数比D多一个。
(1)推断A、B、C、D、E各是什么元素。
(2)写出它们的最外层电子的电子排布式。
解析:A元素原子最外层电子数为次外层的2倍,因此其核外电子排布式为1s22s22p2,为碳元素,由C是地壳中含量最多的元素,C与D最外层电子数相等且两者核电荷数之和为24,C核电荷数小于D,则列方程组可得ZC=8,ZD=16,因此C元素为O,D元素为S,B的核电荷数处于A与C之间,因此B为N,E的核电荷数比D多一个,因此E元素为Cl。它们的最外层电子排布分别为A:2s22p2;B:2s22p3;C:2s22p4;D:3s23p4;E:3s23p5。
答案:(1)A是碳元素、B是氮元素、C是氧元素、D是硫元素、E是氯元素。
(2)A:2s22p2;B:2s22p3;C:2s22p4;D:3s23p4;E:3s23p5。
B组
1.下列不同时期原子结构模型的提出时间排列正确的是( )
①电子分层排布模型 ②“葡萄干布丁”模型 ③电子云模型 ④道尔顿原子模型 ⑤核式模型
A.①③②⑤④ B.④②③①⑤
C.④②⑤①③ D.④⑤②①③
解析:①电子分层排布模型由玻尔1913 ( http: / / www.21cnjy.com )年提出。②“葡萄干布丁”模型由汤姆生1904年提出。③电子云模型于1926年提出。④道尔顿原子模型于1803年提出。⑤核式模型由卢瑟福于1911年提出。
答案:C
2.按能量由低到高的顺序排列,正确的一组是( )
A.1s、2p、3d、4s B.1s、2s、3s、2p
C.2s、2p、3s、3p D.4p、3d、4s、3p
解析:根据构造原理,A项中3d应大于4s;B项中3s应大于2p;D项中顺序应为3p、4s、3d、4p。
答案:C
3.主族元素的原子失去最外层电子形成阳离子,主族元素的原子得到电子填充在最外层形成阴离子。下列各原子或离子的电子排布式错误的是( )
A.Al 1s22s22p63s23p1 B.O2- 1s22s22p6
C.Na+ 1s22s22p6 D.Si 1s22s22p2
解析:硅原子的电子排布式应为1s22s22p63s23p2。
答案:D
4.下列各组中的X和Y两种原子,化学性质一定相似的是( )
A.X原子和Y原子最外层都只有一个电子
B.X原子的核外电子排布为1s2,Y原子的核外电子排布为1s22s2
C.X原子2p能级上有3个电子,Y原子的3p能级上有3个电子
D.X原子核外M层上仅有两个电子,Y原子核外N层上仅有两个电子
解析:最外层只有一个电子的原子可能是H或碱金属或Cu等过渡金属,A项错误;2p、3p能级均为3个电子,说明内层能级已经全部排满,X和Y原子分别为N和P,性质相似,C项正确;根据能级交错,N层排2个电子说明4s能级已排满,但3d能级未必排满,所以可能是Ca或电子排布为[Ar]3d14s2~[Ar]3d104s2的元素,D项错误。
答案:C
5.下列有关叙述正确的是( )
A.不同能层的相同能级,能量相同
B.所有原子的核外电子排布均符合构造原理
C.同主族元素的最外层电子排布相同
D.核外电子排布式的书写顺序即电子填充顺序
解析:不同能层的相同能级,随能层的 ( http: / / www.21cnjy.com )递增能量升高,A项错误;Cu、Cr电子排布不符合构造原理,B项错误;主族元素的最外层电子数相同,电子排布也相同,C项正确;核外电子排布按构造原理填充,由于出现能级交错,核外电子排布式是按能层、能级序数书写的,D项错误。
答案:C
6.下列各原子或离子的电子排布式错误的是( )
A.Ca2+:1s22s22p63s23p6
B.F-:1s22s23p6
C.S:1s22s22p63s23p4
D.Ar:1s22s22p63s23p6
解析:判断离子的电子排布式时,首先写出各 ( http: / / www.21cnjy.com )原子的正确的电子排布式,A项中生成Ca2+失去4s能级上的2个电子,B项中得到1个电子进入2p能级,电子排布为1s22s22p6。A、C、D三项均正确。
答案:B
7.根据原子的核外电子排布式,写出该元素的符号及在周期表中的位置。
(1)1s22s22p63s23p3
(2)1s22s22p63s23p64s2
(3)[Ne]3s23p1
(4)1s22s22p63s23p63d24s2
解析:根据能层数判断在第几周期,由价电子数判断族序数,由核外电子数判断元素种类。
答案:(1)P 第三周期ⅤA族
(2)Ca 第四周期ⅡA族
(3)Al 第三周期ⅢA族
(4)Ti 第四周期ⅣB族
8.有几种元素的粒子核外电子排布式为1s22s22p63s23p6,其中:
(1)某粒子一般不与其他元素的原子反应,这种粒子的符号是 ;
(2)某粒子的盐溶液能使溴水褪色,并出现浑浊,这种粒子的符号是 ;
(3)某粒子氧化性很弱,但得到电子后还原性很强,且对应原子只有一个单电子,这种粒子的符号是 ;
(4)某粒子还原性虽弱,但失去电子后氧化性很强,且这种元素的原子得到一个电子即达到稳定结构,这种粒子的符号是 。
解析:符合题述核外电子排布式的粒子中,很难发生化学反应的应为稀有气体Ar;能使溴水褪色,应为还原性较强的S2-,发生反应S2-+Br2S↓+2Br-;氧化性很弱,得电子后还原性很强,应为K+;原子得一个电子即达到稳定结构,该粒子应为Cl-。
答案:(1)Ar (2)S2- (3)K+ (4)Cl-
9.下表给出了五种元素的相关信息,其中X、Y、Z、W为短周期元素。
元素 相关信息
X 在常温、常压下,其单质是气体,随着人类对环境的认识和要求的提高,它将成为备受青睐的清洁燃料
Y 工业上通过分离液态空气获得其单质,其某种同素异形体是保护地球地表环境的重要屏障
Z 植物生长三要素之一,它能形成多种氧化物,其中一种是早期医疗中使用的麻醉剂
W 室温下其单质呈粉末状固体,加热易熔化。该单质在氧气中燃烧,发出明亮的蓝紫色火焰
M 它是人体不可缺少的微量元素,其单质也是工业生产中不可缺少的金属原材料,常用于制造桥梁、楼房等
根据上述信息填空:
(1)Y元素的基态原子含有几个能层: ,其中第二能层中有哪几个能级: ;画出W的原子结构示意图: 。
(2)Z与X形成的某一化合物能和Z与 ( http: / / www.21cnjy.com )Y形成的另一无色化合物(这两种化合物分子中原子个数比皆为1∶2)一起用作火箭助推剂,写出两者发生反应生成无毒物质的化学方程式: 。
(3)某矿藏主要含W、M两种元素组成的化合物,它是我国生产某强酸的主要原料。试写出该生产过程中第一阶段主要反应的化学方程式: 。
解析:(1)氢气是一种清洁燃料,所以X为氢元素;臭氧对紫外线有吸收作用,是保护地球地表环境的重要屏障,所以Y为氧元素,其基态原子含有K层与L层两个能层,L电子层为第二能层,有两个能级,是s、p能级(即2s和2p);氮、磷、钾是植物生长三要素,N2O俗名“笑气”,是早期医疗中使用的麻醉剂,所以Z为氮元素;单质硫在氧气中燃烧,发出明亮的蓝紫色火焰,所以W为硫元素;日常生产和生活中最常用的金属是铁、铜和铝等,其中属于人体不可缺少的微量元素,且常用于制造桥梁、楼房等的应是铁元素。(2)氮和氢形成的原子个数比为1∶2的化合物为N2H4,氮和氧形成的原子个数比为1∶2的化合物有NO2和N2O4,其中N2O4是无色气体,NO2是红棕色气体,N2H4和N2O4反应生成无毒的N2和H2O。(3)我国主要以黄铁矿(主要成分是FeS2)为原料制备硫酸,其第一阶段主要反应是煅烧黄铁矿。
答案:(1)二 2s和2p +16
(2)2N2H4+N2O43N2+4H2O
(3)4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2第一章 原子结构与性质
第一节 原子结构
第一课时 能层与能级 构造原理
教学建议
利用【新知导学·夯基础】,帮助学生进行知识梳理,形成知识体系;通过“练一练”,解决学生存在的难点、障碍点和辨析清相关的概念等问题。
以楼层与楼层间的楼梯比拟能层与能级之间的 ( http: / / www.21cnjy.com )关系。从而确定不同能层中相同能级、同一能层不同能级之间能量大小关系,注意构造原理在能量大小比较中的关键作用。利用例题和变式训练巩固基础知识。
以构造原理为依据,首先明确电子的填充次序,再区分电子排布式与电子填充顺序之间的差异性。对于特殊的电子排布应从“原理”上进行理解。利用例题和变式训练巩固基础知识。
参考资料
用构造原理解释核外电子排布规律
1.核外电子排布的一般规律
(1)原子核外各电子层最多容纳2n2个电子;
(2)原子最外层电子不能超过8个(K层为最外层时不能超过2个);
(3)次外层电子不能超过18个(K层为次外层时不能超过2个),倒数第三层电子不能超过32个;
(4)核外电子总是尽量先排布在能量最低的电子层,然后由里向外依次排布在能量逐步升高的电子层。
2.核外电子排布规律与构造原理的关系
根据构造原理,当出现d能级时,End>E(n+1)s,这样n≥3,np充满时(共有3个轨道,最多容纳6个电子),多余电子不是填入nd,而是首先形成新电子层,填入(n+1)s能级中,因此最外层电子数不可能超过8个。
同理,若最外层是第n层,次外层就是第(n- ( http: / / www.21cnjy.com )1)层。根据构造原理E(n-1)f>E(n+1)s>Enp>E(n-1)d,在第(n+1)层出现前,次外层只有(n-1)s、(n-1)p、(n-1)d上有电子,共有9个轨道,最多可容纳18个电子。因此,次外层电子数不超过18个,例如当原子最外层是第五层时,次外层就是第四层,由于E4f>E6s>E5p>E4d,在第六层出现前,次外层(第四层)只在4s、4p、4d共9个轨道上有电子,最多容纳18个电子。
若最外层为第n层,倒数第三层即为(n-2)层,根据构造原理,该层最多可填充电子的能级有:(n-2)s、(n-2)p、(n-2)d、(n-2)f,当各能级均排满电子时,电子数为32个。
