人教版高中化学选修三《原子结构》练习含答案解析.docx
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人教版高中化学选修三《原子结构》练习含答案解析
一、选择题
1．下列微粒的基态电子排布式一定错误的是（ ）
A．A原子：
1s22s22p63s23p63d10B．B2－：
1s22s22p6
C．C2＋：
1s22s22p6D．D原子：
1s22s22p6
答案：
A
点拨：
原子核外电子排布遵循能量最低原理，即原子核外电子先占有能量低的轨道，然后依次进入能量较高的轨道，这样使整个原子处于最低的能量状态。
电子排布时应先排4s轨道再排3d轨道，因此，A项中的A原子的基态电子排布式应该是1s22s22p63s23p63d84s2。
2．（双选）下列原子结构示意图表示能量最低状态（基态）的是（ ）
A.
B.
C.
D.
答案：
AC
点拨：
基态原子的电子排布，按照能量先低后高的顺序，先填充在能量低的轨道上。
B、D中次外层上电子还没有排满，违背了基态原子的电子排布规则，所以B、D的原子结构示意图不能表示能量最低状态。
A、C中原子核外电子排布都遵循了基态原子的电子排布规则，正确。
3．下列电子层中，包含有f能级的是（ ）
A．K电子层B．L电子层
C．M电子层D．N电子层
答案：
D
点拨：
能层数＝能层中所包含的能级数。
而要含有f能级则能层数必须大于等于4，即从N层开始才会出现f能级。
4．观察1s轨道电子云图，判断下列说法正确的是（ ）
A．1个小黑点表示1个自由运动的电子
B．1s轨道的电子云形状为圆形的面
C．电子在1s轨道上运动像地球围绕太阳旋转
D．1s轨道电子云的点的疏密表示电子在某一位置出现概率的大小
答案：
D
点拨：
1s轨道的电子云呈球形对称，用点的疏密表示电子出现的概率的大小。
5．（2013·郑州质检）下列有关核外电子的运动状态的说法中错误的是（ ）
A．电子亚层（能级）是描述电子运动的电子云状态
B．只有在电子层、电子亚层、电子云的伸展方向及电子的自旋都确定时，电子的运动状态才能确定下来
C．必须在B项所述四个方面都确定时，才能决定组成每一能层的最多轨道数
D．电子云伸展方向与能量大小是无关的
答案：
C
点拨：
原子核外电子运动的空间里，不同区域离核的远近不同，电子能量不同，据此分成不同的能层。
同一能层上的电子又依靠其能量差异和电子云的形状不同分为不同能级，同一能级上的电子能量相同，但电子云的空间伸展方向不同（s、p、d、f电子云分别有1、3、5、7个伸展方向），电子的运动状态由量子力学理论的四个量子数来描述，所以A、B、D三项都是正确的。
由于每一能层的最多轨道数与电子的自旋无关，所以C项错误。
6．下列说法中正确的是（ ）
A．处于最低能量的原子叫做基态原子
B．3p2表示3p能级有两个轨道
C．同一原子中，1s、2s、3s电子的能量逐渐减小
D．同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多
答案：
A
点拨：
3p2表示3p轨道上有2个电子；同一原子中，1s、2s、3s电子的能量依次升高；同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数一样。
7．下列基态原子的部分电子排布式中，正确的是（ ）
A．3d94s2B．3d44s2
C．3d104s1D．3d83s2
答案：
C
点拨：
A项，违反了洪特规则特例；B项，违反了洪特规则的特例；D项，排满3s轨道后应该排3p轨道。
8．当硅原子的电子排布式由1s22s22p63s23p2→1s22s22p63s13p3时，下列认识正确的是（ ）
A．硅原子由基态转化为激发态，这一过程中吸收能量
B．硅原子由激发态转化为基态，这一过程中释放能量
C．转化后位于p轨道上的两个电子处于同一轨道，且自旋状态相反
D．转化后硅原子与磷原子的电子层结构相同，化学性质相似
答案：
A
点拨：
硅原子由基态转化为激发态，这一过程中吸收能量，A正确，B错误；转化后p轨道上有3个电子，分别处于不同的轨道，且自旋状态相同，这样才符合洪特规则，C错误；转化后硅原子与磷原子电子层结构不相同，因为磷原子的最外层电子排布式为3s23p3，化学性质也不相同，D错误。
9．气态中性基态原子的原子核外电子排布发生如下变化，吸收能量最多的是（ ）
A．1s22s22p63s23p2→1s22s22p63s23p1
B．1s22s22p63s23p3→1s22s22p63s23p2
C．1s22s22p63s23p4→1s22s22p63s23p3
D．1s22s22p63s23p64s24p2→1s22s22p63s23p64s24p1
答案：
B
点拨：
原子轨道在全空、全充满和半充满时能量较低，B项中3p上有3个电子，属于半充满，能量低，很稳定，若要变成激发态，需要的能量最多。
10．下列关于能层、能级和原子轨道的说法正确的是（ ）
A．各能层含有的能级数等于能层序数减1
B．各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束
C．各能层所含有的电子数一定是该能层序数平方的2倍
D．各能级的原子轨道数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7
答案：
D
点拨：
各能层中所含有的能级数等于其能层序数，A项错误；当为第一能层时，只含s能级，第二能层只含s、p能级，B项错误；每个能层最多能填充该能层序数平方的2倍个电子，但不一定含有这些电子。
11．某铝厂的有毒废水流入多瑙河分支，大量死鱼出现在拉巴河和多瑙河的交汇处，这里河水的pH高达9.1。
为了拯救多瑙河的生态环境，必须将河水的pH降至8以下。
因此可向河水中投入食醋、熟石膏（CaSO4）等来降低碱性。
下列有关说法正确的是（ ）
A．在元素周期表中，铝的周期数是其主族序数的2倍
B．铝原子的基态电子排布图为
C．同周期，铝、钙所在主族的元素的原子序数之差只为1或11
D．工业上冶炼金属铝的方法是电解熔融的Al2O3
答案：
D
点拨：
A中，铝位于周期表中第三周期ⅢA族，其周期数与主族序数相等；B中，3p能级应为一个电子，而不是3个，B错误；C中，同周期ⅡA族和ⅢA族元素的原子序数之差为1、11或25，故C错误。
二、非选择题
12．写出下列粒子的电子排布式或轨道表示方式。
（1）电子排布式：
①17Cl________________________________________________；
②Ca2＋_______________________________________________；
③S2－________________________________________________；
④24Cr_______________________________________________。
（2）轨道表示式：
①O2－的轨道表示式_______________________________；
②P的最外层上电子的轨道表示式___________________。
答案：
（1）①1s22s22p63s23p5或[Ne]3s23p5
②1s22s22p63s23p6 ③1s22s22p63s23p6
④1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1
点拨：
电子排布式根据原子核外电子排布轨道能量顺序图书写，要注意两个问题：
一是3d、4s,4d、5s能级交错，最终的电子排布式要按能层的顺序写；如④中虽然先排4s轨道后排3d轨道，但最终的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1。
二是注意几个特殊的元素，如Cu、Cr。
13．（2013·经典习题选萃）比较下列多电子原子的原子轨道的能量高低。
（1）2s________3s
（2）2s________3d
（3）3px________3pz（4）3p________3s
（5）4f________6f（6）3d________4s
答案：
（1）<
（2）< （3）＝ （4）> （5）<
（6）>
点拨：
相同电子层上原子轨道能量的高低：
ns1s<2s<3s<4s……；能层、能级均相同的原子轨道能量相等：
3px＝3py＝3pz；对于处在不同能层且英文字母不同的能级，电子排布的先后顺序为：
ns<（n－2）f<（n－1）d14．下列原子的外围电子排布中，哪一种状态的能量较低？
试说明理由。
（1）氮原子：
选________，理由____________________________________。
（2）钠原子：
A．3s1B．3p1
选________，理由____________________________________。
（3）碳原子：
选________，理由____________________________________。
答案：
（1）B A中原子的外围电子排布违反了洪特规则
（2）A B中原子的外围电子排布违反了能量最低原理
（3）A B中原子的外围电子排布违反了洪特规则
点拨：
本题考查的是核外电子排布所遵循的原理方面的知识。
据洪特规则，电子在能量相同的各轨道上排布时尽可能分占不同的原子轨道，且自旋状态相同，故
（1）选B，（3）选A。
据能量最低原理，核外电子先占有能量低的轨道，再占有能量高的轨道。
（2）中由于s轨道能量低于p轨道，故选A。
15．满足下列条件的是哪一族或哪一种元素？
（1）原子基态时最外层上有6个p电子；
（2）原子基态时n＝4的电子层有2个电子，3d轨道上有5个电子；
（3）原子基态时次外层d轨道全满，最外层有1个s电子；
（4）某元素基态时的＋3价离子3d轨道半满。
答案：
（1）0族元素
（2）Mn （3）ⅠB族元素 （4）Fe
点拨：
解答本题要抓牢原子的外围电子排布，可以根据原子的外围电子排布确定该元素位于主族还是副族。
（1）最外层有6个p电子，故该原子的外围电子排布式为ns2np6，此元素为0族元素。
（2）该原子的外围电子排布式为3d54s2，所以该元素为Mn。
（3）该原子的外围电子排布式为（n－1）d10ns1，则该元素属于ⅠB族元素。
（4）由于3d轨道半满，所以该元素＋3价离子的外围电子排布式为3d5，该元素原子的基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，则该元素为铁元素。
16．以下是表示铁原子和三价铁离子的3种不同的化学用语。
结构示意图
电子排式布
轨道表示式
铁原子
1s22s22p63s2
3p63d64s2
三价铁离子
1s22s22p6
3s23p63d5
（1）铁原子最外层电子数为__________，铁参与化学反应时，参与反应的电子可能是__________。
（2）请通过比较、归纳，分别说出3种不同化学用语所能反映的粒子结构信息。
答案：
（1）2 4s上的2个电子或4s上的2个电子和3d上的1个电子
（2）结构示意图：
能直观地反映粒子核内的质子数和核外的电子层数及各电子层上的电子数。
电子排布式：
能直观地反映粒子核外电子的能层、能级及各能级上的电子数。
轨道表示式：
能反映粒子各能层、各能级、各轨道的能量高低及各轨道上的电子排布情况，以及电子的自旋状态。
点拨：
铁是过渡元素，其价电子是最外层电子和次外层电子，所以在反应中可以失去最外层电子，也可以失去最外层电子及次外层d能级上的电子。
题给三种表示方法由浅入深，越来越精确地揭示了多电子原子核外电子的排布方式，更进一步说明多电子原子中不存在两个运动状态完全相同的电子。
17．已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42。
X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。
X跟Y可形成化合物X2Y3，Z元素可以形成负一价离子。
请回答下列问题：
（1）X元素原子基态时的电子排布式为__________，该元素的符号是__________；
（2）Y元素原子的价层电子的轨道表示式为__________，该元素的名称是__________。
答案：
（1）1s22s22p63s23p63d104s24p3 As
氧
点拨：
（1）X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，则X是第4周期ⅤA族元素，即X为As，其原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3。
（2）Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子，且As跟Y可形成化合物As2Y3，又因为X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42，可推知Y为氧元素。
18．
（1）X元素是非金属元素，其原子中有3个未成对电子，核外电子层数为3，则该原子的核外电子排布式为__________。
（2）某元素的原子基态时有6个电子处于3d轨道上，则该元素的原子序数为_____，该元素原子的d轨道上的未成对电子有______个。
（3）某元素的基态原子失去3个电子后，它的3d轨道上的电子恰好半满，则该元素的原子序数为__________，其＋3价离子的电子排布式为__________。
答案：
（1）1s22s22p63s23p3
（2）26 4 （3）26 1s22s22p63s23p63d5
点拨：
本题应从原子核外电子排布的轨道能量顺序和能级交错两个方面考虑，同时注意当原子失电子时总是先失去最外层上的电子。
（1）根据题意：
原子中有3个未成对电子，核外电子层数为3，所以该原子的外围电子排布式为3s23p3，则该原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p3。
（2）根据能级交错现象，既然3d轨道上有6个电子，那么4s轨道应处于全满状态，有2个电子，则该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，可见，该元素的原子序数为26。
d轨道有5个等价轨道，它上面有6个电子，根据泡利不相容原理和洪特规则，d轨道上的未成对电子应为4个。
（3）当基态原子失去3个电子后，3d轨道处于半满状态，即为5个电子，所以该原子的外围电子排布式应为3d64s2，该基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，原子序数为26，其＋3价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5。
19．（2013·黄冈调研）
（1）1～36号元素中，未成对电子数最多的原子是__________，有2个未成对电子数的元素是__________。
（2）甲、乙、丙三种元素的特征电子排布式可以表示如下：
asa、bsbbpb、csccp2c。
这三种元素的原子核外电子排布图分别为_______、__________、__________。
（3）A、B、C三种元素原子的最外层电子排布式分别为A.msm－1mpm，B.nsnnpn＋3，C.xsx－1xpx－1。
这三种元素形成的气态氢化物的分子式分别为__________、__________、__________。
答案：
（1）Cr C、Si、O、S、Ti
（2）
（3）PH3 HF SiH4
点拨：
（1）1～36号元素中，各原子轨道中最多含未成对电子的排布图分别为
（2）甲中a＝1或a＝2；乙、丙的特征电子排布式中，b＝c＝2。
（3）由s能级只有一个原子轨道，只能容纳1个或2个电子来分析可知，A元素原子的最外层电子排布式为3s23p3，B元素原子的最外层电子排布式为2s22p5，C元素原子的最外层电子排布式为3s23p2，所以A、B、C分别是P、F、Si元素。
玻尔与爱因斯坦的争论
玻尔的原子结构模型是成功和缺陷并存。
对这一点，玻尔自己也有清醒的认识。
在1922年获得诺贝尔物理学奖时，他还在颁奖仪式上谦逊而坦率地指出：
“原子理论还处于非常初级的阶段，还有很多根本性的问题尚待解决。
”正是基于其惯有的明智和对科学的追求，玻尔于1921年在哥本哈根大学建立了理论物理研究所。
这个研究所吸引了众多优秀科学家如海森伯、泡利、狄拉克等前来进行工作，并且很快成为至今仍被人们赞颂的、以玻尔为首的“哥本哈根学派”。
哥本哈根学派提出了粒子波的统计解释、测不准原理和互补原理。
这个学派所建立的量子世界的突出特点是将连续轨迹代之以不连续的量子跃迁，以概率决定论取代严格决定论，突现量子现象的整体性以及伴随而来的主客体分界的模糊性。
但由此也引起了许多争论。
其中，发生在爱因斯坦与玻尔之间的关于量子力学是否完备的争论被誉为“物理学史上的伟大论战”之一。
直到1955年爱因斯坦去世时他依然相信，科学就在于发现隐藏在自然界背后的确定的规律，因此，只给出统计规律的量子力学肯定是不完备的。
他甚至谈到：
我不相信上帝是在掷骰子。
在与玻尔长期友好的交往中，爱因斯坦构建了许多具有极高天赋的思想实验，力图证实量子理论的不完备性，但几乎每次玻尔都设法找到了一个有说服力的恰当解释。
这一论战，极大地推动了量子力学的发展。
直到现在，关于量子理论的论战还未结束，但还没有一个更完备的理论能够解释量子力学已经解释了的那些现象。
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