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第一章 原子结构与性质
第一节 原子结构
第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱
培优第一阶——基础过关练
1．（2022·吉林油田第十一中学高二期末）在M能层中，能级数目为
A．1 B．3 C．9 D．18
【答案】B
【详解】M能层是第三能层，含有3个能级，分别是3s、3p、3d，
答案选B。
2．（2022·甘肃·民勤县第一中学高二期中）下列能级符号正确的是
①1s ②2d ③3f ④4p
A．①④ B．②③ C．③④ D．①②
【答案】A
【详解】①s亚层在每一层上都有，因此存在1s能级，故①正确；
②d亚层至少在第三层及以上，第二能层只有2s、2p能级，故②错误；
③f亚层至少在第四层及以上，第三能层只有3s、3p、3d能级，故③错误；
④p亚层至少在第二层及以上，因此存在4p能级，故④正确；故选：A。
3．（2022·河南宋基信阳实验中学高二阶段练习）以下现象与核外电子跃迁有关的是
①棱镜分光 ②石油蒸馏 ③凸透镜聚光 ④日光灯通电发光 ⑤冷却结晶
A．③④ B．①②③⑤ C．④ D．①②③④
【答案】C
【详解】①棱镜分光是由于不同色彩的光在玻璃中的折射率不同引起的，与电子跃迁无关，故①不符题意；
②石油蒸馏是利用石油中各成分的沸点不同加以分离，与电子跃迁无关，故②不符题意；
③凸透镜聚光是由光的折射形成的，与电子跃迁无关，故③不符题意；
④日光灯通电发光，是因为电子发生能级跃迁时将多余的能量以光的形式放出，与电子跃迁有关，故④符
合题意；
⑤冷却结晶，是由于温度降低，溶液的溶解度减小析出溶质，与电子跃迁无关，故⑤不符题意；
④符合题意；
答案选C。
4．（2022·新疆·乌鲁木齐市第四中学高二期中）下列说法中正确的是
A．能层就是电子层 B．不同能层，s能级能量相同
C．s能级的能量一定比p能级的低 D．高能层的所有能级能量都比低能层能级能量高
【答案】A
【详解】A．能层是电子层，能级是电子亚层，A正确；
B．不同能层，s能级能量不同，能层越大，s能级能量越高，B错误；C．s能级的能量也有可能比p能级高，如4s能级的能量高于2p能级的能量，C错误；
D．高能层能级的能量不一定比低能层能级的能量高，如3d能级的能量比4s能级的能量高，D错误；
答案选A。
5．（2022·福建·高二期中）下列原子轨道中能量最高的是
A．4d B．2s C．4p D．5s
【答案】A
【详解】具体的能级能量高低排列顺序是：1s＜2s＜2p＜3s＜3p＜4s＜3d＜4p＜5s＜4d，是由于电子屏蔽效
应出现的能级交错现象导致能量是5s＜4d，所以原子轨道中能量最高的是4d，故选A选项。
6．（2022·上海交大附中高一期中）可容纳电子数目最多的能级(亚层)是
A．3s B．4f C．2p D．5d
【答案】B
【详解】A．3s最多容纳电子数为2；
B．4f最多容纳电子数为14；
C．2p最多容纳电子数为6；
D．5d最多容纳电子数为10；
故选B。
7．（2022·四川成都·高二期中）下列关于能层和能级的说法错误的是
A．每个能层中的能级数都等于该能层序数
B．原子核外每个能层容纳的电子数都是n2(n表示能层序数)
C．d能级最多能容纳10个电子
D．任一能层的能级总是从s能级开始
【答案】B
【分析】任一能层的能级总是从s能级开始，而且能级数等于该能层序数，即原子轨道类型数目等于该电
子层序数，如第一层（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，根据核外电子排布规律，各
能层最多容纳电子数都是2n2（n为电子层数）。
【详解】A．由分析可知，每个能层中的能级数都等于该能层序数，故A正确；
B．由分析可知，原子核外每个能层最多容纳电子数都是2n2（n为电子层数），故B错误；
C．d能级有5个轨道，每个轨道最多能容纳2个电子，所以d能级最多能容纳10个电子，故C正确；
D．由分析可知，任一能层的能级总是从s能级开始，故D正确；
故选B。
8．（2022·黑龙江省饶河县高级中学高二期末）氢原子的3d和4s能级的能量高低是
A．3d>4s B．3d<4s C．3d=4s D．无3d、4s能级，无所谓能量高低
【答案】A
【详解】比较能量相对大小，首先看能层序数，大者能量高，然后再看能级，一般s4s。答案：A。
9．下列各电子层中不包含d能级的是
A．N电子层 B．M电子层 C．L电子层 D．O电子层
【答案】C
【详解】第1电子层只有1个能级(1s)，第2电子层有2个能级(2s和2p)，第3电子层有3个能级(3s、3p和
3d)，依次类推。前两个电子层没有d能级，从第3电子层才开始出现d能级，即L层不含d能级，故选
C。
10．下列说法正确的是
A．第三电子层有s、p共2种轨道
B．3d轨道最多容纳5个电子
C．第二电子层最多容纳18个电子
D．无论是哪一电子层的s轨道，最多容纳的电子数均为2
【答案】D
【详解】A．第三电子层有s、p、d共3种轨道，A错误；
B．3d轨道最多容纳的电子数为10，B错误；
C．每一电子层最多容纳的电子数为2n2，第二电子层最多容纳8个电子，C错误；
D．无论是哪一电子层的s轨道，最多容纳的电子数均为2，D正确；
故选D。
11．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
D．各能层含有的电子数为
【答案】A
【详解】A．在多电子原子中，同一能层不同能级上的电子具有的能量不同，A正确；
B．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错误；
C．各能层含有的能级数与能层序数相同，C错误；
D．各能层最多容纳电子数为 ，D错误；
故选A。
培优第二阶——拓展培优练
12．（2022·福建省泉州实验中学高二期中）以下可正确表示一个明确的原子轨道的是
A．2d B．3p C．2s D．L层
【答案】C
【详解】A．L(n=2)能层没有d能级，只有2s和2p，共2个能级，A不符合题意；B．3p能级含有3个原子轨道，分别是3px、3py、3pz，共3个原子轨道，B不符合题意；
C．2s能级只有一个原子轨道就是2s，C符合题意；
D．L层含有2s和2p，共2个能级；含有2s、3px、3py、3pz，共4个原子轨道，D不符合题意；
答案选C。
13．（2022·湖南·邵东创新实验学校高二期中）下列各能级中能量最高的是
A．4f B．4p C．3d D．4s
【答案】A
【详解】依据电子进入轨道的顺序，电子首先进入能量最低的轨道，然后依次进入能量较高的轨道。电子
进入4f、4p、3d、4s轨道的先后顺序为4s、3d、4p、4f，则能量最高的轨道为4f，故选A。
14．（2022·重庆实验外国语学校高二阶段练习）当原子的电子从3d能级跃迁到4s能级上时，可通过光谱
仪直接摄取
A．电子运动轨迹 B．原子的吸收光谱 C．电子云图像 D．原子的发射光谱
【答案】D
【详解】A．电子在原子核外作无规则运动，不能直接摄取运动轨迹，A项错误；
B．由于E ＞E ，电子由3d能级跃迁至4s能级时，需释放能量，故光谱仪摄取的是发射光谱，B项错误；
3d 4s
C．电子云是用来描述电子在原子核外空间某处出现机会的大小，不能直接摄取，C项错误；
D．由于E ＞E ，电子由3d能级跃迁至4s能级时，需释放能量，故光谱仪摄取的是发射光谱，D项正确；
3d 4s
答案选D。
15．（2021·福建·上杭县才溪中学高二期中）下列轨道按能量由高到低排列正确的是
A．3d >3p>3s B．2p>2p>2p
x y z
C．1s>2s>3s D．5s> 4f >4d
【答案】A
【分析】相同能层上，不同原子轨道能量的高低顺序：ns＜np＜nd＜nf；不同能层上形状相同的原子轨道
能量的高低顺序：1s＜2s＜3s＜4s…；能层、能级均相同的原子轨道能量相等如3p=3p=3p；能层、能级
x y z
均不同，原子轨道能量的高低顺序：1s＜2s＜2p＜3s＜3p＜4s＜3d＜4p＜5s＜4d＜5p＜6s＜4f…
【详解】A．由分析可知3s＜3p＜3d，故A正确；
B．由分析可知2p=2p=2p，故B错误；
x y z
C．由分析可知1s＜2s＜3s，故C错误；
D．由分析可知4f＞4d＞5s，故D错误；
故选：A。
16．（2022·海南·儋州川绵中学高二阶段练习）下列关于一定原子轨道上运动的电子的判断正确的是
A．一个原子轨道上只有一个电子
B．处在同一原子轨道上的电子运动状态完全相同
C．处在同一能级中的电子(基态)能量一定相同
D．处于同一能层上的电子(基态)能量一定不同
【答案】C【详解】A．一个原子轨道上可以容纳两个电子，并且自旋方向相反，A不正确；
B．处在同一原子轨道上的电子，运动状态不完全相同，若处于同一能级的不同轨道上，自旋状态可以相
同，若处于同一轨道上，自旋方向必须相反，B不正确；
C．处在同一能级中的电子(基态)，不管是处于不同轨道还是同一轨道，电子的能量都相同，C正确；
D．处于同一能层上的电子(基态)，若在同一能级中，电子的能量相同，D不正确；
故选C。
17．由玻尔的理论发展而来的现代量子物理学认为原子核外电子的可能状态是不连续的，因此各状态对应
能量也是不连续的，这些能量值就是能级。能级是用来表达在一定能层(K、L、M、N、O、P、Q)上而又
具有一定形状电子云的电子。下列说法中不正确的是
A．硫原子的L能层上有两个能级，分别为2s、2p
B．钠原子3s能级的电子跃迁至低能级时，最多出现5条谱线
C．灼烧含钾元素的物质时出现特征紫色是由电子的跃迁引起的
D．基态砷原子的最高能级为4p
【答案】B
【详解】A．硫原子核外有3个电子层，其中L层为第二层，该能层上有两个能级，分别为2s、2p，故A
正确；
B．钠原子3s能级的电子跃迁至低能级，可以是3s到2p、3s到2s、3s到1s、2p到2s、2p到1s以及2s到
1s，因此最多会出现6条谱线，故B错误；
C．灼烧含钾元素的物质时，钾元素原子的核外电子由低能状态跃迁到高能状态，再由高能状态跃迁到低
能状态时释放的能量与紫光的能量相同，从而呈现出紫色，故C正确；
D．基态砷原子核外有4个电子层，其中能量最高的能级为4p能级，故D正确；
故答案选B。
18．（2022·新疆·乌苏市第一中学高二阶段练习）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．各能级的原子轨道数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7
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．各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束
【答案】B
【详解】A．各能层的能级数等于其能层序数，A项错误；
B. 各能级的原子轨道数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7，B项正确；
C. 各能层所含有的电子数不一定是该能层序数平方的2倍，例如H原子的K能层只有1个电子，C项错误；
D. 各能层的能级都是从s能级开始、且能级数等于其能层序数，不一定都到f结束，D项错误；
答案选B。
19．（2021·吉林·白城一中高二期中）下列有关光谱的说法中不正确的是
A．原子中的电子在跃迁时会发生能量的变化，能量的表现形式之一是光(辐射)，这也是原子光谱产生的原
因
B．霓虹灯光、激光、焰火都与电子跃迁释放能量有关C．通过原子光谱可以发现新的元素，也可以鉴定某些元素
D．电子由低能级跃迁到高能级时，可通过光谱仪直接摄取原子的发射光谱
【答案】D
【解析】
A．原子中的电子在跃迁时会发生能量的变化，能量的表现形式以光的形式体现，电子由基态向激发态跃
迁形成吸收光谱，电子由激发态向基态跃迁形成发射光谱，故A正确；
B．在日常生活中我们看到的许多可见光，如霓虹灯光、激光、焰火等都与原子核外电子发生跃迁释放能
量有关，故B正确；
C．原子光谱用于测定原子种类，历史上很多种元素是通过原子光谱发现的，故C正确；
D．电子由低能级跃迁到高能级时，形成吸收光谱，故D错误；
选D。
20．(1)原子核外电子总是先排能力_______的电子层，然后有里向外，依次排布即排满了_______层才能排
L层，排满了_______层才能排M层。
(2)原子核外每个电子层最多容纳_______个电子(n为电子层序数)
(3)原子最外层电子数不超过_______个电子(K层为最外层时，不超过_______个电子)。
(4)原子次外层电子数不超过_______个电子。
(5)倒数第三层不超过_______个电子
【答案】(1) 最低 K L
(2)2n2
(3) 8 2
(4)18
(5)32
21．能级
(1)含义：多电子原子中，同一能层的电子，能量也可能不同，所以，同一能层的电子，又被分成不同的
___________，就好比能层是楼层，能级是楼梯的阶级。
(2)能级的符号和所能容纳的最多电子数
能层 K L M N O
能级 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ …
最多电子
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ …
数
(3)能层与能级的有关规律
①每一能层最多可容纳的电子数为___________(n为能层序数)。
②在每一个能层中，能级符号的顺序是___________…… (n为能层序数)。
③任一能层的能级总是从s能级开始，而且能级数等于该___________，即第一能层只有1个能级
___________，第二能层有2个能级___________，第三能层有3个能级___________，依次类推。④以s、p、d、f……排序的各能级可容纳的最多电子数依次为___________的2倍。
⑤英文字母相同的不同能级中所能容纳的最多电子数相同。例如，1s、2s、3s、4s……能级最多都只能容
纳___________个电子。
⑥多电子原子中，同一能层各能级的能量顺序：___________
【答案】(1)能级
(2) 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 2 2 6 2 6 10 2
6 10 14 2 6
(3) 2n2 ns np nd nf ng 能层序数 1s 2s和2p 3s、3p和3d 1、3、5、7
2 E(ns)＜E(np)＜E(nd)＜E(nf)＜E(ng)
