04 原子结构——练习(教师版)

原子结构
一、选择题
1．（2022秋·福建福州·高二福建省福州第一中学校考期末）下列说法中，正确的是
A．1s电子云轮廓图呈球形，处在该轨道上的电子只能在球壳内运动
B．电子云轮廓图中的小黑点密度大，说明该原子核外空间电子数目多
C．ns能级的原子轨道的电子云轮廓图如图所示
D．3d6表示3d能级有6个原子轨道
【答案】C
【解析】A．电子云表示电子在核外空间某处出现的概率，不代表电子的运动轨迹，A错误；B．小黑点的疏密表示电子出现概率的大小，密则概率大，疏则概率小，B错误；C．s轨道为球形，则ns能级的电子云轮廓图可表示
为，C正确；D．3d6表示3d能级有6个电子，D错误；故选C。

2．（2023秋·吉林·高二吉林一中校考期末）下列现象或应用与电子跃迁无关的是
A．激光B．焰色试验C．丁达尔效应D．原子光谱
【答案】C
【解析】A．电子跃迁产生光子与入射光子具有相关性，即入射光与辐射光的相位相同，如果这一过程能够在物质中反复进行，并且能用其他方式不断补充因物质产生光子而损失的能量，那么产生的光就是激光，与电子跃迁有关，A项不选；B．当碱金属及其盐在火焰上灼烧时，原子中的电子吸收了能量，从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道，但处于能量较高轨道上的电子是不稳定的，很快跃迁回能量较低的轨道，这时就将多余的能量以光的形式放出，因而能使火焰呈现颜色，与电子跃迁有关，B项不选；C．丁达尔效应是当一束光线透过胶体，从垂直入射光方向可以观察到胶体里出现的一条光亮的“通路”，与电子跃迁无关，C项选；D．原子光谱的产生是原子核电子发生能级跃迁的结果，与电子跃迁有关，D项不选；答案选C。

3．（2022春·湖北十堰·高二统考期末）下列有关原子核外电子排布的表达中错误的是
A．-F的结构示意图：
B ．基态镁原子的核外电子排布的轨道表示式：
C ．基态铬原子的核外电子排布式：22626511s 2s 2p 3s 3p 3d 4s
D ．基态2+Fe 的外围电子排布式：423d 4s
【答案】D 【解析】A ．氟的原子序数为9，-F 是氟原子得到一个电子，则核外电子数为10，故A 正确；B ．镁的原子序数为12，电子排布式为1s 22s 22p 63s 2，则基态镁原子的核外电子排布的轨道表示式正确，故B 正确；C ．铬的原子序数为24，则基态铬原子的核外电子排布式为：22626511s 2s 2p 3s 3p 3d 4s ，故C 正确；D ．铁的原子序数为26，铁原子的核外电子排布式为22626261s 2s 2p 3s 3p 3d 4s ，4s 为最外层两个电子容易失去，则基态2+Fe 的外围电子排布式：2262661s 2s 2p 3s 3p 3d ，故D 错误；故选D 选项。

4．（2022秋·北京丰台·高二北京十八中校考期末）某基态原子的核外电子排布式为1024[Ar]3d 4s 4p ，下列说法中错误的是
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 ．该元素原子价电子排布式为10243d 4s 4p
【答案】D
【解析】由基态原子的核外电子排布式为1024[Ar]3d 4s 4p 可知，该元素的原子序数为34，是位于元素周期表第四周期ⅥA 族的硒元素。

A ．由泡利不相容原理可知，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；B ．由电子排布式可知，硒原子的最高能层符号为N ，故B 正确；C ．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；D ．硒元素位于元素周期表第四周期ⅥA 族，价电子排布式为244s 4p ，故D 错误；故选D 。

5．（2022春·浙江金华·高二校联考期末）下列叙述正确的是
A ．p 能级的x p 、y p 、z p 轨道相互垂直，能量x y z p <p <p
B ．一个基态原子中可以有2个运动状态完全相同的电子
C ．基态原子最外层电子排布式为1ns 的元素一定位于周期表s 区
D ．饱和烃分子中所有碳原子均为3sp 杂化
【答案】D
p、y p、z p轨道相互垂直，是同一能级的不同轨道，它们的能量相等，A项错误；【解析】A．相同p能级的
x
B．在多电子的原子中，电子填充在不同的能层，能层又分不同的能级，同一能级又有不同的原子轨道，每个轨道中最多可以填充两个电子，自旋相反，即在一个基态多电子的原子中，不可能有两个运动状态完全相同的电子，B 项错误；
C．29号Cu的价电子排布式为：101
3d4s，位于周期表ds区，C项错误；D．饱和烃分子中碳原子都是正四面体结sp杂化，D项正确；答案选D。

构，所以其所有碳原子均为3
6．（2022春·河南许昌·高二统考期末）下列基态电子排布式中错误的是
A．Ne、1s22s22p6B．S2-、1s22s22p63s23p6
C．Ca2+、1s22s22p63s23p6D．F、1s22s12p6
【答案】D
【解析】A．Ne是10号元素，根据构造原理，可知基态Ne原子核外电子排布式是1s22s22p6，A正确；B．S2-是S原子获得2个电子形成的，根据构造原理可知基态S2-核外电子排布式是1s22s22p63s23p6，B正确；C．Ca是20号元素，根据构造原理可知基态Ca原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p64s2，Ca2+是Ca失去最外层的2个4s电子形成的，则其核外电子排布式是1s22s22p63s23p6，C正确；D．F是9号元素，根据构造原理可知基态F原子核外电子排布式是1s22s22p5，D错误；故合理选项是D。

7．（2022秋·吉林松原·高二校考期末）下列叙述正确的是
A．在一个基态多电子原子中，可以有两个运动状态相同的电子
B．处于激发态的原子都能遵守能量最低原理、泡利原理和洪特规则
C．1s22s12p x02p y12p x1违背了洪特规则，是激发态原子的电子排布
D．22Ti电子排布式1s22s22p63s23p10违反了泡利原理
【答案】D
【解析】A．在多电子的原子中，电子填充在不同的能层，能层又分不同的能级，同一能级又有不同的原子轨道，每个轨道中最多可以填充两个电子，自旋相反，在一个基态多电子的原子中，不可能有两个运动状态完全相同的电子，故A错误；B．基态原子的电子排布遵循能量最低原理、泡利原理和洪特规则，基态原子吸收能量变为激发态原子，所以激发态原子能量大于基态原子能量，故B错误；C．电子优先排布在能量低的能级，应为
1s22s22p1，违背能量最低原理，故C错误；D．根据泡利不相容原理知，3p轨道最多排6个电子，故D正确；故选：D
8．（2022秋·广东广州·高二校联考期末）下列说法中正确的是
A．铍原子最外层原子轨道的电子云图：
B．基态碳原子的电子排布式为213
1s2s2p
C ．焰色反应中的特殊焰色是金属原子在电子从基态跃迁到激发态时产生的光谱谱线的颜色
D ．同一原子处于激发态时的能量一定大于其处于基态时的能量
【答案】D
【解析】A ．铍原子最外层的能级为s 能级，s 能级的电子云为球形，描述错误不符题意；B ．基态碳原子的电子排布式为1s 22s 22p 2，描述错误，不符题意；C ．焰色反应中的特殊焰色是金属原子在电子从激发态跃迁到基态时产生的光谱谱线的颜色，描述错误，不符题意；D ．原子处于激发态时，电子会分布在更高能级原子轨道，故能量高于同原子基态能量，描述正确，符合题意；综上，本题选D 。

9．（2023秋·吉林·高二吉林市田家炳高级中学校考期末）下列说法正确的是
A ．第二能层含有2s 、2p 和2d 三个能级
B ．处于同一能层的电子能量一定相同
C ．原子中3d 2表示3d 能级有两个轨道
D ．F 原子中s 轨道的电子云轮廓都为球形
【答案】D
【解析】A ．第二能层含有2s 、2p 两个能级，所以不存在2d 能级，选项A 错误；B ．处于同一能层的电子可能有s 电子、p 电子或d 电子，d 电子能量>p 电子能量>s 电子能量，所以处于同一能层的电子能量不一定相同，选项B 错误；C ．d 能级的轨道数为5，即3d 能级有5个轨道，3d 2表示3d 能级有两个电子，选项C 错误；D ．s 轨道的电子云轮廓为球形，即1s 、2s 、3s 等电子云轮廓都为球形，所以F 原子中s 轨道的电子云轮廓都为球形，选项D 正确；答案选D 。

10．（2022秋·山西·高二校联考期末）下列说法正确的是
A ．钠原子由226122611s 2s 2p 3s 1s 2s 2p 3p →时，原子释放能量，由基态转化成激发态
B ．1s 电子云呈球形，表示电子绕原子核做圆周运动
C ．在第三能层中自旋状态相同的电子最多有4个
D ．同一原子中，2p 、3d 、4f 能级的轨道数依次增多
【答案】D
【解析】A ．基态Na 的电子排布式为22611s 2s 2p 3s ，由基态转化成激发态22611s 2s 2p 3p 时，电子能量增大，需要吸收能量，A 错误；B ．电子云表示电子在核外空间某处出现的机会，不代表电子的运动轨迹，B 错误；C ．在第三能层中包括三个能级分别是3s 、3p 、3d ，在s 能级中有一个轨道、在p 能级中有三个能量相同的轨道、在d 能级中有五个能量相同的轨道。

所以第三能层中的轨道数目是1+3+5=9，每个轨道最多容纳两个自旋状态不同的电子，那么在第三能层中自旋状态相同的电子最多有9个，C 错误；D ．同一原子中，2p 轨道有3个，3d 轨道有5个，4f 轨道有7个，轨道数依次增多，D 正确；答案选D 。

11．（2023秋·湖北武汉·高二武汉市第十二中学校联考期末）下列与原子核外电子排布规律相关的叙述中(n 为能层序数)，不正确．．．
的是 A ．基态原子的最外层电子数为奇数的元素均为主族元素
B ．根据构造原理，电子填入能级的顺序一般为ns (n 1)d np →-→
C ．由3d 能级有5个轨道可知，周期表中第四周期元素比第三周期元素多10种
D ．p 能级电子能量不一定高于s 能级电子能量
【答案】A
【解析】A ．基态原子的最外层电子数为奇数的元素不一定为主族元素，如Cu 原子最外层有1个电子，Cu 是ⅥB 族元素，故选A ；B ．根据构造原理，电子填入能级的顺序一般为ns (n 1)d np →-→，故不选B ；C ．周期表中第四周期有18种元素，第三周期有8种元素，故不选C ；D ．p 能级电子能量不一定高于s 能级电子能量，如3s 的能量大于2p ，故不选D ；选A 。

12．（2023秋·河北保定·高二统考期末）下列化学用语表示正确的是
A ．2O -的结构示意图：
B ．基态Si 原子的价层电子排布式：23p
C ．基态Cl 原子的核外电子排布式：25[Ne]3s 3p
D ．基态Co 原子的价层电子轨道表示式：
【答案】C 【解析】A ．2O -的结构示意图为，A 错误；B ．Si 元素是第14号元素，基态Si 原子电子排布式为：[Ne]3s 23p 2，所以价层电子排布式：3s 223p ，B 错误；C ．Cl 元素是第17号元素，基态Cl 原子的核外电子排
布式25[Ne]3s 3p ，C 正确；D ．Co 元素是第27号元素，基态Co 原子的价层电子轨道表示式
，D 错误；故选C 。

13．（2023秋·河北唐山·高二唐山一中校考期末）下列说法正确的是
A ．基态原子的2s 电子的能量较高，其一定在比1s 电子离核更远的区域运动
B ．已知某元素+3价离子的电子排布式为1s 22s 22p 63s 23p 63d 5，该元素位于周期表中的d 区
C ．处于最低能量的原子叫做基态原子，221x 1s 2s 2p →221y 1s 2s 2p 过程中形成的是吸收光谱
D ．最外层电子数为ns 2的元素都在元素周期表第2列或第12列
【答案】B
【解析】A ．能级和能层只是表示电子在该处出现的概率大小，并不代表电子运动的位置，故基态原子的2s 电子的能量较高，不一定在比1s 电子离核更远的区域运动，A 错误；B ．某元素+3价离子的电子排布式为
1s 22s 22p 63s 23p 63d 5，离子的核外电子数是23，所以原子序数是26，即是铁元素，位于第四周期第Ⅵ族，属于d
区，B 正确；C．1s22s22p x1→1s22s22p y1，2P轨道上的能量一样，两者之间没有能量变化，也就没有光谱，C错误；D．最外层电子数为ns2的元素在元素周期表第2列或第12列，还有第18列的He，还有一些过渡元素最外层电子数也为ns2，D错误；故选B。

14．（2023秋·河北沧州·高二统考期末）2013年6月《自然》杂志曾刊登玻尔的原子结构模型，玻尔在人类对原子结构的认识历程中起到过非常重要的作用。

下列关于人类对原子结构的认识正确的是
A．玻尔原子结构模型能够成功地解释各种原子光谱
B．卢瑟福提出了带核的原子结构模型，认为原子核显电中性
C．在原子结构中，M层容纳电子数最多为8，最少为0
D．汤姆生发现了原子中存在电子，据此提出“葡萄干面包”模型
【答案】D
【解析】A．玻尔原子结构模型只能够成功地解释氢原子光谱，A项错误；B．卢瑟福提出了带核的原子结构模型：原子是由原子核和核外电子构成的，原子核带正电，电子带负电，B项错误；C．在原子结构中，M层容纳电子数最多为18，最少为0，C项错误；D．汤姆生在研究阴极射线时，发现了原子中存在电子，据此提出“葡萄干面包”模型，D项正确；故选D。

15．（2023秋·河北邯郸·高二统考期末）下列有关物质结构的说法正确的是
A．道尔顿发现了电子，揭开了原子的奧秘
B．基态N原子的轨道表示式为
C．组成元素相同、结构不同的物质不一定互为同素异形体
D．F-的结构示意图为
【答案】C
【解析】A．英国科学家汤姆生发现了电子，A错误；B．基态N原子的轨道表示式为
，B错误；C．如水和过氧化氢组成元素相同、结构不同，但不互为同素异形体，同素异形体是对单质而言，C正确；D．F-的结构示意图，核内质子数不变，仍为9，D错误；故选C。

二、非选择题
16．（2022春·河南平顶山·高二校考期中）能层
(1)含义：多电子原子核外电子的能量是不同的，核外电子按___________分成能层。

(2)原子核外电子的排布规律
①
②能量规律：原子核外电子总是可能先排布在能量___________的电子层上，然后由内向外依次排布在能量___________的电子层。

即：能层的高低顺序为___________。

③数量规律：每层容纳的电子数不超过___________。

最外层电子数不超过___________(K 层为最外层时，电子数不超过___________)；次外层电子数不超过18；
倒数第三层电子数不超过32。

【答案】(1)能量不同
(2)①K L M N O P Q
2 8 18 32 50 72 98
②较低 较高 E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q)
③2n 2 8 2
【解析】略
17．（2022春·北京房山·高二统考期中）核外电子排布时遵循一定的原则：在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，它们的自旋相反，这个原理称为泡利不相容原理；对于基态原子，核外电子在能量相同的原子轨道上排布时，将尽可能分占不同的原子轨道并且自旋状态相同称为洪特规则。

依据以上原则，下列原子或离子的核外电子排布正确的是_______，违反能量最低原理的是_______，违反洪特规则的是_______，违反泡利不相容原理的是_______。

①222626Ca :1s 2s 2p 3s 3p + ②225F :1s 2s 2p - ③ ④
2262642Cr:1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s ⑤226261K:1s 2s 2p 3s 3p 3d ⑥2262Mg:1s 2s 2p 3s ⑦C ：
【答案】①⑥ ⑤ ③④ ⑦
【解析】由核外电子排布规律可知，①⑥的电子排布式正确；②中2p 轨道应填充6个电子，书写错误；⑤中最外层1个电子应填充能量低的4s 轨道，违反能量最低原理；③中3p 轨道的电子应分占3个不同的轨道，④中3d 轨道应为半充满稳定结构，则③④违反洪特规则；⑦中1s 、2s 轨道的电子自旋应相反，违反泡利不相容原理，故答案为：①⑥；⑤；③④；⑦。

18．（2022秋·福建莆田·高二莆田第二十五中学校考期末）现有4种元素，其中A 、B 、C 为短周期主族元素，D 为第四周期元素，它们的原子序数依次增大。

请根据下列相关信息，回答问题。

(1)某同学根据上述信息，推断A 基态原子的核外电子排布为
，该同学所画的电子排布图违背了
___________。

(2)D 基态原子中能量最高的电子，其电子云在空间有___________个方向。

(3)B 的电子排布式___________，C 的外围电子轨道表示式___________，D 3+的外围电子排布式___________
【答案】(1)洪特规则
(2)5
(3)2231s 2s 2p 53d
【解析】A 、B 、C 、为短周期主族元素，D 为第四周期元素，它们的原子序数依次增大，A 元素形成的物质种类繁多，其形成的一种固体单质工业上常用作切割工具，则A 为C 元素；B 元素原子的核外p 电子数比s 电子数少1，则B 为N 元素；C 元素基态原子p 轨道有两个未成对电子，则C 为O 元素；D 在周期表的第8纵列，则F 为Fe 元素。

【解析】（1）碳元素的原子序数为6，基态碳原子的电子排布图为 ，由图可知，该同学所画的电子排布图的2p 轨道违背了洪特规则，故答案为：洪特规则；（2）基态Fe 原子的价电子排布式为3d 64s 2，基态原子中能量最高的电子是3d 轨道上的电子，3d 电子云在空间有5个伸展方向，故答案为：5；
（3）B 为N 元素，电子排布式为2231s 2s 2p ；C 为O 元素，电子排布式为2241s 2s 2p ，外围电子轨道表示式为
；铁元素的原子序数为26，铁原子的电子排布式为1s 22s 22p 63s 23p 63d 64s 2或[Ar]3d 64s 2，铁原
子失去3个电子形成铁离子，外围电子排布式为3d 5。

19．（2022秋·河北石家庄·高二校考期末）在原子结构理论中，有四个原理，分别是①构造原理，②泡利原理，③洪特规则，④能量最低原理。

在以下的现象中主要决定的因素是(填序号，各只填一项)。

(1)各能级最多容纳的电子数是该能级原子轨道数的2倍_______。

(2)碳原子的核外电子排布基态时是1s 22s 22p 2而不是1s 22s 12p 3_______。

(3)最外层电子数不会超过8个，次外层电子数不会超过18个_______。

(4)铬(24Cr)的电子排布式是1s 22s 22p 63s 23p 63d 54s 1而不是1s 22s 22p 63s 23p 63d 44s 2_______。

(5)在磷原子的基态原子结构中，有3个未成对的单电子_______。

(6)第四周期元素中，4p轨道半充满的是_______，3d轨道半充满的是_______，4s轨道半充满的是_______。

(填元素符号)
【答案】(1)②(2)④(3)①(4)③(5)③(6)As Cr、Mn K、Cr、Cu
【解析】（1）泡利原理：每个原子轨道最多容纳2个电子且自旋方向相反，各能级最多容纳的电子数是该能级原子轨道数的2倍，其主要决定因素是泡利原理，故选②。

（2）基态原子的核外电子在排布时首先要遵循能量最低原理，所以碳原子的核外电子排布基态时是1s22s22p2而不是1s22s12p3，其主要决定因素是能量最低原理，故选④。

（3）最外层电子数不会超过8个，次外层电子数不会超过18个，其主要决定因素是构造原理，故选①。

（4）原子轨道中电子处于全充满、全空或半充满时较稳定，所以在简并轨道上排布的电子将尽可能分占不同的轨道，且自旋平行，铬(24Cr)的电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1而不是1s22s22p63s23p63d44s2，其主要决定因素是洪特规则，故选③。

（5）在简并轨道上排布的电子将尽可能分占不同的轨道，且自旋平行，磷原子的基态原子结构中，有3个未成对的单电子，其主要决定因素是洪特规则，故选③。

（6）第四周期元素中，4p轨道半充满时其4s轨道全充满，该原子是As；3d轨道半充满时4s轨道可能有1个电子或2个电子，如果4s轨道是1个电子为Cr，如果4s轨道有2个电子为Mn；4s轨道半充满时，3d轨道可能没有电子、可能有5个电子、可能有10个电子，如果3d轨道没有电子时该原子是K、如果3d轨道有5个电子时该原子是Cr、如果3d轨道有10个电子时该原子是Cu。

20．（2023秋·广东汕头·高二汕头市聿怀中学校考期末）I.2020年12月17日，我国“嫦娥五号”返回器携月壤成功着陆。

研究发现，月壤中存在天然的铁、金、银、铅、锌、铜、锑、铼等矿物颗粒。

(1)写出铜的基态原子的电子排布式：______。

(2)基态Fe原子有______个未成对电子，Fe3+的电子排布式为______。

(3)Fe在周期表中位于第______周期第______族，属于______区。

Ⅵ.回答下列问题：
(4)p电子的原子轨道呈______形。

(5)基态Al3+核外共有______种不同运动状态的电子。

(6)钒(V)元素广泛用于催化及钢铁工业，其价层电子的轨道表示式为_______。

【答案】(1)[Ar]3d104s1或1s22s22p63s23p63d l04s1
(2)41s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5
(3)四Ⅵd
(4)哑铃
(5)10
(6)
【解析】（1）铜为29号元素，基态原子的电子排布式为[Ar]3d104s1或1s22s22p63s23p63d l04s1；（2）基态Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，有4个未成对电子，Fe3+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5；
（3）Fe为26号元素，在周期表中位于第四周期第Ⅵ族，属于d区；
（4）p电子的原子轨道呈哑铃形；
（5）基态Al3+核外有10个电子，共有10种不同运动状态的电子；
（6）钒(V)为23号元素，电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2，价层电子的轨道表示式为。