高中化学第一章原子结构与性质1-1能层与能级构造原理同步检测含解析 人教版选修3 2

高中化学第一章原子结构与性质1-1能层与能级构造原理同步检测含解析 人教版选修3 2

第1课时　能层与能级　构造原理 记一记 探一探 一、原子的诞生及宇宙中的元素组成 ‎1．宇宙大爆炸后，开始出现的最主要的元素是哪种元素？其他的元素是如何形成的？‎ ‎[提示]　宇宙大爆炸后，开始出现的最主要的元素是H，以及少量的He和Li；其他元素是由H、He发生原子核的融合反应形成。‎ ‎2．人类对原子结构认识的不断演变，分别有：①汤姆生原子模型　②玻尔原子模型　③电子云模型　④道尔顿原子模型　⑤卢瑟福原子模型，其中最先和最后提出来的模型分别是哪种模型？‎ ‎[提示]　人类对原子结构认识的演变顺序 - 12 -‎ 二、能层与能级 ‎1．将核外电子分成不同能层和能级，是以什么为依据？‎ ‎[提示]　能层和能级均是以电子的能量高低为划分依据。‎ ‎2．不同能层的能级数目相同吗？N层有几个能级？它们符号分别是？‎ ‎[提示]　不同能层的能级数目不同，能层序数＝该能层所包含的能级数，所以N层(第4能层)有4个能级，分别为4s、4p、4d、4f 。‎ 三、构造原理 根据构造原理，写出电子在能级1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s、4p的填充顺序？‎ ‎[提示]　根据构造原理示意图可知能量3d>4s，所以电子先填入4s轨道，再填入3d轨道。填充顺序为：1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p。但是在书写电子排布式时应注意：能层相同的轨道写在一起。‎ ‎　‎ 判一判 ‎　‎ 判断正误(对的在括号内打√，错的在括号内打×)‎ ‎(1)地球上H元素含量最多。(×)‎ ‎(2)玻尔原子模型是最新的原子模型。(×)‎ ‎(3)能级就是电子层。(√)‎ ‎(4)能层离核越近能量越低。(√)‎ ‎(5)同一能层的电子能量一定相同。(×)‎ ‎(6)同一原子中，同一能层同一能级的电子能量一定相同。(√)‎ ‎(7)理论上第8能层应该有8个能级。(√)‎ ‎(8)第n能层最多能容纳的电子数为2n2，所以钠原子的第三能层填有18个电子。(×)‎ ‎(9)电子填充时先将里面的能层填满，再填入下一能层。(×)‎ ‎(10)溴的电子排布式可以写成1s22s22p63s23p63d104s24p5或[Ar]4s24p5 。(×)‎ 练一练 ‎1.下列说法中不符合现代大爆炸宇宙学理论的是(　　)‎ - 12 -‎ A．我们所在的宇宙诞生于一次大爆炸 B．恒星正在不断地合成自然界中没有的新元素 C．氢、氦等轻核元素是宇宙中天然元素之母 D．宇宙的所有原子中，最多的是氢元素的原子 解析：根据现代爆炸理论我们的宇宙诞生于一次大爆炸，故A项正确；恒星在不断合成的元素是我们已知的元素，而不是新元素，故B项错误；氢、氦等发生原子核的融合反应合成了其他元素，因此氢、氦等轻核元素是宇宙中天然元素之母，故C项正确；宇宙的所有原子中，氢元素约占88.6%，故D项正确。‎ 答案：B ‎2．下列有关认识中正确的是(　　)‎ A．在同一能层不同能级上的电子，其能量肯定不同 B．各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束 C．各能层含有的能级数为n－1‎ D．各能层含有的电子数为2n2‎ 解析：在多电子原子中，不同能级具有的能量不同，A项正确；各能层的能级都是从s能级开始，但不都是至f能级结束，如L能层只有2s、2p两个能级，M能层只有3s、3p、3d三个能级，B项错误；各能层含有的能级数与能层序数一致，C项错误；各能层最多容纳电子数为2n2，D项错误。‎ 答案：A ‎3．下列能级中可容纳电子数最多的是(　　)‎ A．6s B．4p C．3d D．4f 解析：各能级能容纳的电子数是ns为2个、np为6个、nd为10个、nf为14个。‎ 答案：D ‎4．下列各基态原子的电子排布式正确的是(　　)‎ ‎①Be：1s22s12p1　②C：1s22s22p2　③He：1s12s1　④Cl：1s22s22p63s23p5‎ A．①② B．②③‎ C．①③ D．②④‎ 解析：①应为Be：1s22s2；③应为He：1s2。 ‎ 答案：D - 12 -‎ 知识点一 原子的诞生与原子结构的演变 ‎1.如图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(　　)‎ 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．宇宙中第2多的元素是(　　)‎ A．H B．O C．He D．N 解析：氢是宇宙中最丰富的元素，约占宇宙原子总数的88.6%，氦约为氢原子数的，它们合起来约占宇宙原子总数的99.7%以上。 ‎ 答案：C 知识点二 能层与能级 ‎3.下列能级符号表示正确的是(　　)‎ A．7s B．2d C．3f D．1p 解析：第一能层只有1s，所以D项错误；第二能层只有2s、2p，所以B项错误；第三能层只有3s、3p、3d，所以C项错误；任何能层均有s能级，A项正确。‎ 答案：A ‎4．P能层所含能级数、最多容纳电子数分别为(　　)‎ A．6、36 B．4、32‎ C．5、50 D．6、72‎ 解析：每一能层包含的能级数目等于该能层的序数，故P能层即第6能层包含六个能级；每一能层所容纳的最多电子数为2n2，故第六能层所容纳的最多电子数为2×62＝72个。选D项。‎ 答案：D 知识点三 构造原理与电子排布式 - 12 -‎ ‎5.下列多电子原子不同能级能量高低的比较中错误的是(　　)‎ A．1s＜2s＜3s B．2p＜3p＜4p C．3s＜3p＜3d D．4s＞3d＞3p 解析：在多电子原子中，从3d能级开始有“能级交错”现象，实际4s能级能量小于3d能级。‎ 答案：D ‎6．下列原子的电子排布式正确的是(　　)‎ A．9F：1s22s22p6‎ B．15P：1s22s22p63s33p2‎ C．21Sc：1s22s22p63s23p64s23d1‎ D．35Br：1s22s22p63s23p63d104s24p5‎ 解析：氟原子2p能级应排5个电子；磷原子的3s能级应排2个电子，3p能级应排3个电子；写电子排布式时，应将同能层的能级移到一起，21Sc应为1s22s22p63s23p63d14s2。‎ 答案：D 综合考查 ‎7.某原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，下列说法中不正确的是(　　)‎ A．该元素原子中共有25个电子 B．该元素原子核外有4个能层 C．该元素原子最外层共有2个电子 D．该元素共有4种能量不同的电子 解析：从电子排布式看，该原子最高能层为N，故有4个能层，最外层有2个电子，B、C两项正确；各能级的电子数之和为25，A项正确；电子的能量由能层与能级共同决定，所以共有7种不同能量的电子，D项错误。‎ 答案：D ‎8．下面是某些元素的最外层电子排布，各组指定的元素，不能形成AB2型化合物的是(　　)‎ A．2s22p2和2s22p4 ‎ B．3s23p4和2s22p4‎ C．1s1和2s22p5 ‎ D．3s22p5和2s22p4‎ 解析：A项为C和O，能形成CO2；B项为S和O，能形成SO2；C项为H和F，只能形成HF；D项为Cl和O，能形成ClO2，故选C项。‎ 答案：C - 12 -‎ ‎9．比较下列能级的能量大小(填“＞”“＝”或“＜”): ‎ ‎(1)2s________4s；(2)3p________3d；‎ ‎(3)3d________4s；(4)4d________5d；‎ ‎(5)2p________3s；(6)4d________5f。‎ 解析：由构造原理可知，①能级相同时，能层数越高，电子能量越高；②同一能层的能级能量高低顺序为ns＜np＜nd＜nf；③不同能层之间，能量会产生能级交错现象，即能层序数大，其能级的能量不一定高，如3d具有的能量介于4s和4p具有的能量之间。根据构造原理不难比较各能级能量的大小。‎ 答案：(1)＜　(2)＜　(3)＞　(4)＜　(5)＜　(6)＜‎ ‎10．应用构造原理，完成下表：‎ 原(离)子 电子排布式 简化的电子排布式 ‎7N ‎20Ca ‎30Zn ‎34Se ‎26Fe2＋‎ 解析：根据原子核外电子排布原理(构造原理)书写原子(或离子)的电子排布式，同时应注意21～36号元素的原子中出现能级交错现象。‎ 答案：‎ 原(离)子 电子排布式 简化的电子排布式 ‎7N ‎1s22s22p3‎ ‎[He]2s22p3‎ ‎20Ca ‎1s22s22p63s23p64s2‎ ‎[Ar]4s2‎ ‎30Zn ‎1s22s22p63s23p63d104s2‎ ‎[Ar]3d104s2‎ ‎34Se ‎1s22s22p63s23p63d104s24p4‎ ‎[Ar]3d104s24p4‎ ‎26Fe2＋‎ ‎1s22s22p63s23p63d6‎ ‎[Ar]3d6‎ 基础达标 - 12 -‎ ‎1．现代大爆炸理论认为：天然元素源于氢氦等发生的原子核的融合反应。这与一百多年前，普鲁特运用思辨性推测作出“氢是所有元素之母”的预言，恰好“一致”。下列说法正确的是 (　　)‎ A．科学研究中若能以思辨性推测为核心，就能加快科学的进程 B．普鲁特“既然氢最轻，它就是其他一切元素之母”的推理是符合逻辑的 C．“一致”是巧合，普鲁特的预言没有科学事实和理论支撑，只是一种猜测 D．“现代大爆炸理论”是解释宇宙诞生的唯一正确的理论 ‎ 答案：C ‎2．原子中的某一能层，最多能容纳的电子数目大于32，该能层可能会是(　　)‎ A．L层 B．M能层 C．N能层 D．P能层 解析：每一能层最多能容纳的电子数目为2n2，所以最多能容纳的电子数目大于32的能层，至少是第五能层。‎ 答案：D ‎3．下列对不同时期原子结构模型提出的时间排列正确的是(　　)‎ ‎①电子分层排布模型　②“葡萄干布丁”模型　③量子力学模型　④道尔顿原子学说　⑤核式模型 A．①③②⑤④ B．④②③①⑤‎ C．④②⑤①③ D．④⑤②①③‎ 解析：原子结构模型的演变过程可以表述为道尔顿原子学说→汤姆生“葡萄干布丁”模型→卢瑟福核式模型→玻尔电子分层排布模型→量子力学模型。‎ 答案：C ‎4．R元素的原子，其最外层的p能级电子数等于所有的能层s能级电子总数，则R可能是(　　)‎ A．Li B．Be C．S D．Ar 解析：若只有1个能层，不存在p能级；若有2个能层，则有两个s能级，则电子排布为1s22s22p4，为O元素；若有3个能层，则有三个s能级，则电子排布为1s22s22p63s23p6，为Ar元素；由此应选D项。‎ 答案：D ‎5．下列能级符号表示正确且最多容纳的电子数按照从少到多的顺序排列的是(　　)‎ A．1s、2p、3d B．1s、2s、3s C．2s、2p、2d D．3p、3d、3f 解析：从M能层开始有d能级，不存在2d能级，故C错误；从N能层开始有f能级，不存在3f能级，故D项错误；不同能层的相同能级最多容纳的电子数相同，故B项错误。‎ 答案：A - 12 -‎ ‎6．下列关于能层与能级的说法中正确的是(　　)‎ A．同一原子中，符号相同的能级，其中电子能量不一定相同 B．任一能层的能级总是从s能级开始，而且能级数不一定等于该能层序数 C．同是s能级，在不同的能层中所能容纳的最多电子数是不相同的 D．多电子原子中，每个能层上电子的能量一定不同 解析：同一原子中，符号相同的能级，其中电子能量不一定相同，如1s和2s，能量2s＞1s，A项正确；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，B项错误；同是s能级，在不同的能层中所能容纳的最多电子数都是2个，C项错误；多电子原子中，同一能级上电子的能量相同，D项错误。‎ 答案：A ‎7．下列元素相关原子的电子排布式中，前者是金属元素，后者是非金属元素的是(　　)‎ A．[Ne]3s1　[Ne]3s2 B．[Ar]4s1　[Ne]3s23p4‎ C．[Ne]3s2　[Ar]4s2 D．[He]2s22p4　[Ne]3s23p5‎ 解析：A项，两种元素分别为Na、Mg，均为金属元素；B项，两种元素分别为K、S，符合题意；C项，两种元素分别为Mg、Ca，均为金属元素；D项，两种元素分别为O、Cl，均为非金属元素。 ‎ 答案：B ‎8．下列每组中的两个微粒，其电子排布式不相同的是(　　)‎ A．12C和13 C B．Na＋和N3－‎ C．Cl－和Ar D．Fe3＋和V 解析：12C和13C核外电子数相同，电子排布相同，A项错误；Na＋和N3－的电子排布式均为1s22s22p6，B项错误；Cl－和Ar 的电子排布式均为1s22s22p63s23p6，C项错误；Fe3＋和V核外均有23个电子，但是二者电子排布分别为1s22s22p63s23p63d5 、1s22s22p63s23p63d34s2，D项正确。‎ 答案：D ‎9．主族元素的原子，M层上有一个半充满的能级，该原子的质子数(　　)‎ A．只能是7 B．只能是15‎ C．是11或13 D．是11或15‎ 解析：根据题意知该基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s1或1s22s22p63s23p3，所以该原子的质子数为11或15。 ‎ 答案：D ‎10．有一个原子在第三个能层上有10个电子，则该原子的第三能层的电子排布式为 (　　)‎ A．3s10 B．3d10 C．3s23p63d2 D．3s23p53d3‎ 解析：第三能层有3s、3p、3d能级，根据构造原理知10个电子应排布为3s23p63d2。‎ - 12 -‎ 答案：C ‎11．已知三种微粒(原子或离子)的电子排布式如下：11X：1s22s22p6　19Y：1s22s22p63s23p6　20Z：1s22s22p63s23p6若将上述三种微粒归为同一类，下列微粒中也可归为此类的是(　　)‎ A. B. C. D.‎ 解析：分析原子核内的质子数和电子排布式之间的关系可知，三种微粒都是金属阳离子。分析A～D四个选项中微粒结构示意图的核电荷数和核外电子排布的关系可知，A和D是原子，B是阴离子，C是金属阳离子。‎ 答案：C ‎12．若某元素基态原子的简化电子排布式为[Ar]3d14s2，则下列说法正确的是(　　)‎ A．该元素基态原子中共有4种不同能量的电子 B．最高能层为N层 C．该元素原子最外层共有3个电子 D．该元素原子原子结构示意图为 解析：根据构造原理，该元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2。由此可知该元素原子中共7种能量电子，A项错误；最高能层是N层，B项正确；最外层有2个电子，C项错误；M层有9个电子，最外层有2个电子，D项错误。 ‎ 答案：B ‎13．随着人们对物质结构研究的不断深入，化学逐渐成为一门科学。根据你所掌握的知识回答下列问题：‎ ‎(1)19世纪末，人们开始揭示原子内部的秘密，最早发现电子的科学家是________。‎ A．法国的拉瓦锡 B．瑞典的舍勒 C．英国的道尔顿 D．英国的汤姆生 ‎(2)道尔顿的原子学说曾经起了很大作用。他的学说中包含下述三个论点：①原子是不能再分的粒子；②同种元素的原子的各种性质和质量都相同；③原子是微小的实心球体。从现代的观点看，你认为这三个论点中不确切的是________。‎ A．只有③ B．只有①③‎ C．只有②③ D．①②③‎ ‎(3)化学开始成为一门科学的标志是________。‎ A．火药的发现 ‎ B．质量守恒定律的提出 C．原子—分子论的提出 ‎ - 12 -‎ D．氧化还原理论的建立 解析：(1)最早发现电子的科学家是英国的汤姆生。(2)同种元素的不同原子的质量不同，故其物理性质不同，但化学性质是相同的。(3)原子—分子论是国际化学界于1860年承认的使化学成为一门科学的标志。‎ 答案：(1)D　(2)D　(3)C ‎14．请根据构造原理，按要求写出下列电子排布式或原子结构示意图：‎ ‎(1)16S的电子排布式________________________________________。‎ ‎(2)10Na的次外层电子排布式________________________________。‎ ‎(3)20Ca的最高能层的电子排布式________________________________。‎ ‎(4)26Fe的简化电子排布式________________________________________。‎ ‎(5)25Mn的原子结构示意图________________________________。‎ ‎(6)26Fe3＋的电子排布式________________________________________。‎ ‎(7)34Se的简化电子排布式为________________________________________。‎ 解析：根据原子核外电子的排布规律和构造原理书写原子的电子排布式，应注意从3d能级开始出现“能级交错”现象。而且要看清题目的要求“最外层”还是“M层”、“简化”等要求，其中阳离子的电子式是在原子的基础上先失去最外层电子。而不是完全按照填充顺序逆向进行。在书写原子结构示意图时，注意非主族元素，应该先写出电子排布式，再根据电子排布式写出原子结构示意图。‎ 答案：‎ ‎(1)1s22s22p63s23p4　(2)2s22p6　(3)4s2‎ ‎(4)[Ar]3d64s2　(5)‎ ‎(6)1s22s22p63s23p63d5或[Ar] 3d5‎ ‎(7)[Ar]3d104s24p4‎ 能力达标 ‎15.4p能级填充4个电子的元素，其原子序数是(　　)‎ A．15 B．34‎ C．35 D．51‎ 解析：4p能级填充4个电子的元素，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p4，原子序数为34。‎ 答案：B ‎16．原子的第四层填充有2个电子的元素种数为(　　)‎ - 12 -‎ A．1种 B．10种 C．11种 D．9种 解析：第四层填充有2个电子，即4s2，则第3能层一定填充了3s23p6，但由于3d在4s后面填充，所以3d可能没有电子，也可能填满了电子，即从3d0到3d10均可能，但是不存在3d44s2和3d94s2，所以总共有9种。‎ 答案：D ‎17．完成下列各题。‎ ‎(1)[2018·全国卷Ⅲ]Zn原子核外电子排布式为________。‎ ‎(2)[2019·全国卷Ⅱ]Fe成为阳离子时首先失去________轨道电子，Sm的价层电子排布式为4f66s2，Sm3＋的价层电子排布式为________。‎ ‎(3)[2018·江苏卷]Fe2＋基态核外电子排布式为________________。‎ ‎(4)[2017·全国卷Ⅰ]基态K原子中，核外电子占据最高能层的符号是________，‎ ‎(5)[2016·全国卷Ⅱ]基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar]________。‎ ‎(6)[2016·全国卷Ⅲ]写出基态As原子的核外电子排布式：________________。‎ 答案：(1)1s22s22p63s23p63d104s2(或[Ar]3d104s2 )　(2)4s　4f5　(3)1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6　(4)N　(5)3d104s24p2　(6)1s22s22p63s23p63d104s24p3(或[Ar]3d104s24p3)‎ ‎18．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，其单质是最轻的气体，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，它能形成多种气态氧化物 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 其单质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元素的基态原子的能层数为________，其中第二能层中的能级为________；画出W的原子结构示意图：________。‎ ‎(2)Z与Y形成的化合物中Z为＋4价，则该化合物为________。‎ ‎(3)M的价电子排布式为____________，M原子有________个未成对电子。‎ - 12 -‎ 解析：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2个能层，L层为第二能层，有s、p两个能级(即2s和2p)；氮、磷、钾是植物生长三要素， 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，其中用于桥梁和楼房的应该是Fe，所以M为铁元素。‎ 答案：(1)2　2s和2p　‎ ‎(2)NO2或N2O4　(3)3d64s2　4‎ - 12 -‎