学年人教版选修3第1章第1节原子结构第2课时作业.docx
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学年人教版选修3第1章第1节原子结构第2课时作业
原子结构第2课时
一.选择题(共13小题)
1.根据泡利的原子轨道能级图和“能级交错”现象,原子轨道的能量高低顺序是:
ns<(n﹣3)g<(n﹣2)f<(n﹣1)d<np(n为能层序数,g能级中有9个轨道).则未来的第八周期应包括的元素的种类是( )
A.32B.50C.64D.128
2.在多电子原子中,轨道能量是由以下哪些因素决定( )
①能层②能级③空间伸展方向④自旋状态.
A.①②B.①④C.②③D.③④
3.若将基态P原子的电子排布式写成1s22s22p63s23px23py1,它违背了( )
A.泡利原理B.能量守恒原理
C.构造原理D.洪特规则
4.在下列多电子原子中,下列能级能量最高的是( )
A.6sB.5dC.4fD.6p
5.下列说法错误的是( )
A.电子排布式1s22s22p63s23p64s3违反了泡利原理
B.基态原子电子排布式1s22s22p63s23p63d5违反了能量最低原理
C.根据构造原理,原子核外电子填充顺序为1s2s2p3s3p4s3d4p5s5p4d6s4f5d6p
D.某主族元素气态基态原子的逐级电离能分别为738、1451、7733、10540、13630、17995、21703…,当它与氯气反应时生成的阳离子是X2+
6.已知下列电子排布图所表示的是元素的原子,其中能量处于最低状态的是( )
A.
B.
C.
D.
7.下列关于原子结构模型的演变顺序,按照先后顺序排列正确的是( )
①卢瑟福的“带核原子模型”
②汤姆生的“葡萄干面包式”
③道尔顿的原子学说
④玻尔的原子结构模型(轨道理论)
A.①③②④B.③②①④C.③①②④D.④③②①
8.下列说法中正确的是( )
A.因为p轨道是“8”字形的,所以p的电子走“8”字形
B.K能级有3s,3p,3d,3f四个轨道
C.氢原子只有一个电子,故氢原子只有一个轨道
D.以上说法均不正确
9.对氧原子核外两个未成对电子的描述,正确的是( )
A.自旋方向不同B.电子云形状相同
C.能量不同D.在同一轨道上
10.下列能级能量由小到大排列顺序正确的是( )
A.3s3p3d4sB.4s4p3d4d
C.4s3d4p5sD.1s2s3s2p
11.下列各表示式中轨道数最多的是( )
A.7sB.6pC.5dD.4f
12.在下列能级符号表示错误的是( )
A.7sB.2dC.5fD.6p
13.以下能级符号正确的是( )
A.6sB.2dC.3fD.1p
二.填空题(共5小题)
14.写出下列原子的轨道表示式
(1)O
(2)Al 。
15.写出符合下列要求的符号.
(1)第二电子层 s能级
(2)n=3p能级
(3)第五电子层d能级
(4)n=4p能级
(5)n=2p能级沿y轴取向的轨道 .
16.将下列多电子原子的原子轨道按轨道能量由低到高顺序排列.
①2s ②3d ③4s ④3s ⑤4p ⑥3p
轨道能量由低到高排列顺序是 .
17.下面是s能级与p能级的原子轨道图:
请回答下列问题:
s电子的原子轨道呈 形,每个s能级有 个原子轨道;
p电子的原子轨道呈 形,每个p能级有 个原子轨道.
18.元素周期表与元素周期律在学习、研究和生产实践中都有非常重要的作用.下表(元素周期表前四周期的一部分)列出了①~⑨九种元素在周期表中的位置.
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
⑧
⑨
请回答:
(1)②所代表元素的名称为 ,原子结构示意图为 ,在周期表中的位置为 .
(2)九种元素中,金属性最强的元素是 (填元素符号),最高价氧化物的水化物酸性最强的是 (填化学式),最高正化合价与最低负化合价的代数和为4的元素是 (填元素符号).气态氢化物中,最稳定的是 (填化学式),水溶液呈碱性的是 (填电子式).
(3)⑧和⑨的原子序数相差 ,请写出一个能证明非金属性⑧>⑨的离子方程式:
.
(4)②、⑤、⑦所对应元素中原子半径最小的是 (填元素符号),简单离子半径最大的是 (填离子符号).
(5)用电子式表示④与⑦反应得到的化合物的形成过程 .
原子结构第2课时
参考答案与试题解析
一.选择题(共13小题)
1.【分析】根据电子排布规律,结合各能级中所容纳的电子数:
p能级中最多有6个电子,d能级中最多有10个电子,f能级中最多有14个电子,g能级中最多有18个电子,据此分析.
【解答】解:
第七周期排满时,最后一种元素的价电子排布为7s27p6,第八周期排满时最后一种元素的价电子排布为8s28p6,从8s1到8s28p6,
其中间增排了8s25g1~186f147d108p6,核电荷数增加了50,故第八周期元素有50种,
故选:
B。
2.【分析】在多电子原子中,轨道能量是由主量子数和角量子数决定,即由电子能层和电子能级决定,据此分析.
【解答】解:
在多电子原子中,轨道能量是由主量子数和角量子数决定,n代表主量子数,主要是决定原子的电子占据哪个电子能层。
主量子数越大则电子占据更高的电子能层,原子的能量越高;主量子数越小则电子占据更低的电子能层,原子的能量越低;
l代表角量子数,主要决定原子的电子占据同一个电子层的哪个亚电子层。
主量子数相同时,电子都处在同一个电子层。
此时,角量子数越大,则电子占据更高的能级,原子的能量越高;角量子数越小,则电子占据更低的能级,原子的能量越低;
所以轨道能量由电子能层和电子能级决定;
故选:
A。
3.【分析】能量最低原理:
原子核外电子先占有能量低的轨道,然后依次进入能量高的轨道;
泡利不相容原理:
每个原子轨道上最多只能容纳2个自旋状态相反的电子;
洪特规则:
洪特规则是在等价轨道(相同电子层、电子亚层上的各个轨道)上排布的电子将尽可能分占不同的轨道,且自旋方向相同.
【解答】解:
P原子3p能级上有3个轨道,3p能级上有3个电子,3个电子应该排在3个不同的轨道上,且自旋方向相同,若将P原子的电子排布式写成1s22s22p63s23px23py1,它违背了洪特规则,
故选:
D。
4.【分析】多电子原子中,根据构造原理,各能级能量高低顺序为①相同n而不同能级的能量高低顺序为:
ns<np<nd<nf,②n不同时的能量高低:
2s<3s<4s2p<3p<4p;③不同层不同能级ns<(n﹣2)f<(n﹣1)d<np,以此解答该题.
【解答】解:
各能级能量高低顺序为①相同n而不同能级的能量高低顺序为:
ns<np<nd<nf,②n不同时的能量高低:
2s<3s<4s2p<3p<4p;③不同层不同能级ns<(n﹣2)f<(n﹣1)d<np,绝大多数基态原子核外电子的排布都遵循下列顺序:
1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f、5d、6p…
由以上分析可知能级能量6s<4f<5d<6p,能级能量最高的是6p,
故选:
D。
5.【分析】A.泡利不相容原理:
每个原子轨道上最多只能容纳2个自旋状态相反的电子;
B.根据4s轨道能量比3d轨道能量还低分析;
C.根据构造原理,原子核外电子填充顺序1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p;
D.该元素第三电离能剧增,最外层应有2个电子,表现+2价。
【解答】解:
A.根据泡利不相容原理知,4s轨道最多排2个电子,故A正确;
B.因为4s轨道能量比3d轨道能量还低,所以基态原子电子排布式1s22s22p63s23p63d5违反了能量最低原理,应该为1s22s22p63s23p63d34s2,故B正确;
C.根据构造原理,原子核外电子填充顺序1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p,故C错误;
D.该元素第三电离能剧增,最外层应有2个电子,表现+2价,当它与氯气反应时最可能生成的阳离子是X2+,故D正确;
故选:
C。
6.【分析】A.1s、2s、2p能量升高,简并轨道中电子优先单独占据1个轨道,且自旋方向相同,能量最低;
B.2s能级的能量比2p能量低,电子尽可能占据能量最低的轨道;
C.电子优先单独占据1个轨道;
D.2s能级的能量比2p能量低,电子尽可能占据能量最低的轨道.
【解答】解:
A.能级能量由低到高的顺序为:
1s、2s、2p;每个轨道最多只能容纳两个电子,且自旋相反,简并轨道(能级相同的轨道)中电子优先单独占据1个轨道,且自旋方向相同,能量最低,故A正确;
B.2s能级的能量比2p能量低,电子尽可能占据能量最低的轨道,不符合能量最低原理,即应先填满2s再填2p,故B错误;
C.2p能级的3个简并轨道(能级相同的轨道)只有被电子逐一自旋平行地占据后,才能容纳第二个电子,不符合能量最低原理,原子处于能量较高的激发态,故C错误;
D.C.2s能级的能量比2p能量低,电子尽可能占据能量最低的轨道,即应先填满2s再填2p,不符合能量最低原理,原子处于能量较高的激发态,故D错误;
故选:
A。
7.【分析】①1911年,卢瑟福的“带核原子模型”
②1904年,汤姆生的“葡萄干面包式”
③1808年,道尔顿的原子学说
④1913年,玻尔的原子结构模型(轨道理论).
【解答】解:
1808年,英国科学家道尔顿提出近代原子学说,他认为原子是微小的不可分割的实心球体。
1897年,英国科学家汤姆生发现了电子,1904年提出“葡萄干面包式”的原子结构模型。
1911年英国物理学家卢瑟福(汤姆生的学生)提出了带核的原子结构模型。
1913年丹麦物理学家波尔(卢瑟福的学生)引入量子论观点,提出电子在一定轨道上运动的原子结构模型。
奥地利物理学家薛定谔提出电子云模型(几率说),为近代量子力学原子模型。
故原子结构模型的演变的过程为:
道尔顿原子模型→汤姆生原子模型→卢瑟福原子模型→玻尔原子模型→量子力学模型,
故选:
B。
8.【分析】A.电子在原子轨道中作无规则运动;
B.K能级中只有1个亚层共1个原子轨道;
C.氢原子不是只有一个轨道,除1s轨道外,其他轨道是空轨道;
【解答】解:
A.电子在原子轨道中作无规则运动,所以电子不是按照某种形状运动的,故A错误;
B.K能级中有1s,只有1个亚层共1个原子轨道,故B错误;
C.氢原子不是只有一个轨道,除1s轨道外,其他轨道是空轨道,故C错误;
故选:
D。
9.【分析】氧元素基态原子核外电子排布式为1s22s22p4,2p能级中4个电子在三个轨道中排布,其未成对电子数是2,都属于2p轨道,能量相同,形状相同,由于p轨道又分三个轨道,不同电子优先占据空轨道,所以碳原子核外两个未成对电子,不在同一轨道,并且自旋方向相同,据此分析解答。
【解答】解:
A.p轨道又分三个轨道,不同电子优先占据空轨道,并且自旋方向相同,所以氧原子核外两个未成对电子,自旋方向相同,故A错误;
B.氧原子核外两个未成对电子,都属于2p轨道,p轨道沿x、y、z轴的方向电子云密度大,呈现哑铃型,则电子云形状相同,故B正确;
C.氧原子核外两个未成对电子,都属于2p轨道,能量相同,故C错误;
D.p轨道又分三个轨道,不同电子优先占据空轨道,所以氧原子核外两个未成对电子,不在同一轨道,故D错误。
故选:
B。
10.【分析】各能级能量高低顺序为①相同n而不同能级的能量高低顺序为:
ns<np<nd<nf,②n不同时的能量高低:
2s<3s<4s2p<3p<4p;③不同层不同能级ns<(n﹣2)f<(n﹣1)d<np,以此解答该题。
【解答】解:
各能级能量高低顺序为①相同n而不同能级的能量高低顺序为:
ns<np<nd<nf,②n不同时的能量高低:
2s<3s<4s2p<3p<4p;③不同层不同能级ns<(n﹣2)f<(n﹣1)d<np,绝大多数基态原子核外电子的排布都遵循下列顺序:
1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f…
A.由以上分析可知:
3s、3p、4s、3d,故A错误;
B.由以上分析可知:
4s、3d、4p、4d,故B错误;
C.由以上分析可知:
4s3d4p5s,故C正确;
D.由以上分析可知:
1s、2s、2p、3s,故D错误;
故选:
C。
11.【分析】S原子轨道呈球形,只有一个空间伸展方向,所以轨道数目为1,P原子轨道呈纺锤形,有三个空间伸展方向所以轨道数目为3,d原子轨道有五个空间伸展方向所以轨道数目为5,f原子轨道有七个空间伸展方向所以轨道数目为7.
【解答】解:
S原子轨道呈球形,只有一个空间伸展方向,所以轨道数目为1,P原子轨道呈纺锤形,有三个空间伸展方向所以轨道数目为3,d原子轨道有五个空间伸展方向所以轨道数目为5,f原子轨道有七个空间伸展方向所以轨道数目为7,故选D。
12.【分析】根据第一层(K层)上只有1s亚层,第二电子层(L层)只有2s和2p亚层,第三电子层(M层)只有3s、3p和3d亚层,第四电子层(N层)只有4s、4p、4d和4f亚层.
【解答】解:
S亚层在每一层上都有,p亚层至少在第二层及以上,d亚层至少在第三层及以上,f亚层至少在第四层及以上,错误的为B。
故选:
B。
13.【分析】根据第一层(K层)上只有1s亚层,第二电子层(L层)只有2s和2p亚层,第三电子层(M层)只有3s、3p和3d亚层,第四电子层(N层)只有4s、4p、4d和4f亚层.
【解答】解:
S亚层在每一层上都有,p亚层至少在第二层及以上,d亚层至少在第三层及以上,f亚层至少在第四层及以上,故选A。
二.填空题(共5小题)
14.【分析】能量最低原理:
原子核外电子先占有能量较低的轨道。
然后依次进入能量较高的轨道。
保里不相容原理:
每个原子轨道上最多只能容纳2个自旋状态相反的电子。
洪特规则:
原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时①电子尽可能分占不同的原子轨道,②自旋状态相同,③全空、全满或半满时能量最低。
【解答】解:
(1)O原子的轨道表示式为:
,故答案为:
;
(2)元素Al原子核外电子排布为1s22s22p63s23p1,其轨道表示式为
,
故答案为:
。
15.【分析】能层含有的能级数等于能层序数,即第n能层含有n个能级,每一能层总是从s能级开始,同一能层中能级ns、np、nd、nf的能量依次增大,s电子的原子轨道呈球形;p电子的原子轨道呈哑铃形,据此即可解答.
【解答】解:
(1)第二能层,含有2个能级,分别是2s、2p能级,s能级符号为2S,
故答案为:
2s;
(2)第三能层,含有3个能级,分别是3s、3p、3d能级,p能级3p,
故答案为:
3p;
(3)第五能层,含有5个能级,分别是5s、5p、5d…能级,d能级为5d,
故答案为:
5d;
(4)第四能层,含有4个能级,分别是4s、4p、4d、4f能级,p能级为4p,
故答案为:
4p;
(5)p电子的原子轨道呈哑铃形,每个p能级有3个原子轨道,且这三个轨道相互垂直,p能级沿y轴取向的轨道为2py,
故答案为:
2py.
16.【分析】不同层不同能级,原子轨道能量的高低顺序:
1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p<5s<4d<5p<6s<4f.
【解答】解:
能层越高,能量越大,同一能层,p能级能量大于s能级能量,由能级交错可知,能量为4s<3d<4p,则不同层不同能级,原子轨道能量的高低顺序:
2s<3s<3p<4s<3d<4p,
故答案为:
①<④<⑥<③<②<⑤.
17.【分析】根据图片中轨道的形状进行分析解答,注意p能级有3个轨道.
【解答】解:
根据图片,s电子的原子轨道呈球形;p电子的原子轨道呈纺锤形,每个p能级有3个原子轨道,且这三个轨道相互垂直,
故答案为:
球;1;纺锤;3.
18.【分析】由元素在周期表中的位置可知①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩分别为N、O、F、Na、Al、Si、S、Cl、Br,
(1)②氧元素;O含有8个质子,核外有8个电子;位于第二周期第VIA族;
(2)同周期从左到右金属性减弱,非金属性增强;非金属性越强,最高价氧化物的水化物酸性越强;最高正化合价与最低负化合价的代数和为4的元素是S;非金属性越强,氢化物越稳定;氨气显碱性;
(3)根据Cl和Br的原子序数分析,通过单质之间的置换反应来判断非金属性;
(4)电子层越多半径越大,电子排布相同时,核电荷数越大,半径越小;
(5)④与⑦形成化合物为Na2S.
【解答】解:
由元素在周期表中的位置可知①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩分别为N、O、F、Na、Al、Si、S、Cl、Br,
(1)②氧元素;O含有8个质子,核外有8个电子,其原子结构示意图为
;氧元素位于第二周期第VIA族;
故答案为:
氧;
;第二周期第VIA族;
(2)同周期从左到右金属性减弱,金属性最强的元素是Na,非金属性越强,最高价氧化物的水化物酸性越强,最高价氧化物的水化物酸性最强的是HClO4;最高正化合价与最低负化合价的代数和为4的元素是S;非金属性越强,氢化物越稳定,HF最稳定;氨气溶于水生成一水合氨,溶液显碱性,氨气的电子式为:
;
故答案为:
Na;HClO4;S;HF;
;
(3)Cl的原子序数为17,Br的原子序数为35,二者原子序数相差18,单质的氧化性越强,则元素的非金属性越强,通过单质之间的置换反应能判断非金属性,
则Cl2+2Br﹣=Br2+2Cl﹣;
故答案为:
18;Cl2+2Br﹣=Br2+2Cl﹣;
(4)电子层越多半径越大,电子排布相同时,核电荷数越大,半径越小,原子半径:
Na>S>O;离子半径:
S2﹣>O2﹣>Na+;
故答案为:
O;S2﹣;
(5)④与⑦形成化合物为Na2S,硫化钠是硫离子和钠离子之间通过离子键形成的离子化合物,形成过程为:
,故答案为:
.
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