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2021-2022 学年高二化学重难点专题突破
模块一 原子结构与性质
专题 01 基态原子的核外电子排布
一、选择题
1.各电子层排布电子的总数遵循以下规则:①每层最多容纳2n2个电子;②原子最外层电子数≤8;③原子次外
层电子数≤18。决定这3条规律的电子排布规则是( )
A.能量最低原理 B.泡利不相容原理
C.洪特规则 D.能量最低原理和泡利不相容原理
【答案】D
【解析】每层最多容纳的电子数,由每层n个轨道和每个轨道上最多容纳2个电子决定,而排列先后顺序由能
量最低原理决定,所以D项正确。
2. 下列各微粒的电子排布式或轨道表示式不符合能量最低原理的是 ( )
A.Fe2+ 1s22s22p63s23p63d6
B.Cu 1s22s22p63s23p63d94s2
C.F
D.Na+
【答案】B
【解析】Fe2+核外电子数为24,由能量最低原理可知,核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6,故A符合能量最低
原理;29号元素Cu的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,这是因为3d能级为全充满状态(即3d能级填充10
个电子)时能量相对较低,故B不符合能量最低原理;氟原子轨道表示式为 ,故C符合能量最
低原理;Na+的轨道表示式为 ,故D符合能量最低原理。
3. 下列判断正确的是 ( )
A.锂原子的核外电子排布式写成1s3违背了能量最低原理
B.电子的吸收光谱和发射光谱总称原子光谱C.处于基态的氧原子轨道表示式写成 违背了泡利原理
D.某种基态原子中可能存在运动状态完全相同的电子
【答案】B
【解析】锂原子的核外电子排布式写成1s3违背了泡利原理,故A错误;电子的吸收光谱和发射光谱总称原子
光谱,B正确;处于基态的氧原子轨道表示式写成 违背了洪特规则,故C错误;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D错误。
4.(双选)下列各原子或离子的电子排布式错误的是 ( )
A.C:1s22s12p3 B.O2-:1s22s22p6
C.Si:1s22s22p63s33p1 D.Al3+:1s22s22p6
【答案】AC
【解析】A项碳原子的电子排布式违反了能量最低原理,应为1s22s22p2;C项硅原子的电子排布式违反了泡利
不相容原理,应为1s22s22p63s23p2。
5.如表中每个选项都有甲、乙两种表述,这两种表述指向的不是同种元素原子的是 ( )
选项 表述甲 表述乙
A 3p能级有1个空原子轨道的基态原子 核外电子排布为1s22s22p63s23p2的原子
2p能级无空原子轨道且有1个未成对电子的基
B 最外层电子排布为2s22p5的原子
态原子
C M层全充满而N层电子排布为4s2的原子 核外电子排布为1s22s22p63s23p64s2的原子
D 最外层电子排布为4s24p5的原子
最外层电子数是核外电子总数的 的原子
【答案】C
【解析】3p 能级有 1 个空原子轨道的基态原子,该原子 3p 能级有 2 个电子,核外电子排布式为
1s22s22p63s23p2;与核外电子排布为1s22s22p63s23p2的原子,核外电子排布相同,属于同种元素的原子,故A不符
合题意;2p 能级无空原子轨道且有1个未成对电子的基态原子,核外电子排布式为1s22s22p5,与最外层电子排
布为2s22p5的原子核外电子排布相同,属于同种元素的原子,故B不符合题意;M层全充满而N层为4s2的原子
的核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s2,与核外电子排布为1s22s22p63s23p64s2的原子不属于同种元素的原子,
故C符合题意;最外层电子数是核外电子总数的 的原子,电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s24p5,与最外层电
子排布为4s24p5的原子核外电子排布相同,属于同种元素的原子,故D不符合题意。6.某元素基态原子M层上有一个未成对的单电子,则该基态原子价电子排布不可能是 ( )
A.3d14s2 B.3d94s2 C.3s23p1 D.3s23p5
【答案】B
【解析】价电子排布为3d14s2、3s23p1、3s23p5,元素M层都有一个未成对的单电子,3d94s2不遵循能量最低原
理,排布式不正确,正确的排布式为3d104s1,M层没有未成对电子,故选B。
7.(双选)若某元素原子处于能量最低状态时,电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2,则下列说法正确的
是 ( )
A.该元素原子处于能量最低状态时,原子中共有3个未成对电子
B.该元素原子核外共有5个电子层
C.该元素原子的M层共有8个电子
D.该元素原子最外层有2个电子
【答案】BD
【解析】该元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2,该元素原子处于能量最低状态时,原
子中只有4d1中的一个未成对电子,A错误;由核外电子排布式可知该元素原子有5个电子层,M层共有18个
电子,最外层有2个电子,C错误,B、D正确。
8.下列有关核外电子排布的式子不正确的是 ( )
A. Ge的电子排布式:1s22s22p63s23p63d104s24p2
32
B.K的电子排布式:1s22s22p63s23p64s1
C.N原子的轨道表示式为
D.S原子的轨道表示式为
【答案】D
【解析】D项S原子的轨道表示式违反了洪特规则,正确的应是 。
9.短周期Y元素的p轨道上有3个未成对电子,则该元素的最高价氧化物的水化物的化学式可能是( )
A.HYO B.H YO C.HYO D.HYO
3 4 4 4 2 2 4
【答案】A
【解析】短周期Y元素的p轨道上有3个未成对电子,则Y的价电子排布式为ns2np3,即Y为第ⅤA族元素N
或P,最高正化合价为+5。
【方法规律】基态原子中未成对电子数的快速判断方法
(1)在元素周期表中,一般有如下的规律:ⅠA、ⅢA、ⅦA族元素都存在着1个未成对电子,ⅣA、ⅥA族元素的未成对电子数是2,ⅤA族元素的未成对电子数是3,而ⅡA族和0族元素,均没有未成对电子。
(2)副族和第Ⅷ族元素可以通过书写电子排布式的方法来进行判断。需要特别注意的是铬和铜两种元素,铬的
基态原子中存在6个未成对电子,而不是4个,铜的基态原子中存在1个未成对的s电子而不是d电子。
10. 下列氮原子的电子排布图表示的状态中,能量由低到高的顺序是( )
A.①③②④ B.①③④② C.④③②① D.②④③①
【答案】A
【解析】轨道中电子的能量:1s<2s<2p,能量较高的轨道中电子越多,该微粒能量越高,所以2p轨道上电子越多、
1s轨道上电子越少,该微粒能量越高,根据图示可知能量由低到高的顺序是①<③<②<④。
11.下列有关原子核外电子排布的说法,正确的是 ( )
A.电子排布为[Ar]3d44s2的中性原子是基态原子
B.1s22s12 2 2 违背了洪特规则,是激发态原子的电子排布
C. 不符合泡利不相容原理,是不存在的排布
D.原子结构示意图为 的原子,核外电子云有3种不同形状
【答案】C
【解析】原子核外电子数为 24,其中3d能级达到半满更稳定,电子排布式为 1s22s22p63s23p63d54s1,不存在
[Ar]3d44s2的排布,故A错误;电子优先排布在能量低的能级,应为1s22s22p1,1s22s12p2排布违背能量最低原理,故
B错误; 在2s轨道上有2个自旋状态相同的电子,违背了泡利不相容原理,故C正确;氟原子核
外含有s轨道和p轨道两种轨道,则氟原子的核外电子的电子云形状有2种,故D错误。
12.X、Y、Z为短周期元素,X原子最外层电子排布式为ns1,Y原子最外层电子排布式为(n+1)sn(n+1)p2n,Z原
子的价层电子排布式可以表示为csccp2c。X、Y、Z三种元素形成的化合物的化学式不正确的是 ( )
A.XYZ B.X YZ C.X YZ D.XYZ
2 3 2 4 2 2 3 3
【答案】D【解析】根据原子核外电子的排布规律,原子最外层电子排布式为ns1的元素有H、Li、Na;内层的s轨道最
多只能容纳 2 个电子,因此价电子排布可以表示为 csccp2c的元素只能是氧,原子最外层电子排布为
(n+1)sn(n+1)p2n的元素为S。XSO 、XSO 、XSO 均正确。
2 3 2 4 2 2 3
二、非选择题
13.按要求回答下列各小题:
(1)镁元素基态原子核外M层电子的自旋状态 (填“相同”或“相反”)。
(2)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)基态铁原子价层电子的轨道表达式为 。
(4)基态锌原子核外电子排布式为 。
(5)氮原子价层电子的轨道表达式为 。
(6)基态钴原子核外电子排布式为 。
(7)基态Fe3+核外电子排布式为 。
(8)基态锗原子的核外电子排布式为[Ar] ,有 个未成对电子。
(9)镍元素基态原子的电子排布式为 ,3d能级上的未成对电子数为 。
(10)基态砷原子的核外电子排布式为 。
【答案】(1)相反
(2)4s 4f5
(3)
(4)1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2
(5) (6)1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2
(7)[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5
(8)3d104s24p2 2
(9)1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2 2
(10)1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3
【解析】(1)镁元素原子的最外层电子数是2,占据了s轨道,s轨道最多容纳2个电子,且2个电子自旋状态相
反。
(2)Fe为26号元素,铁原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,铁原子失去1个电子使4s轨道为半充满状
态,能量较低,故首先失去4s轨道电子;Sm的价电子排布式为4f66s2,失去3个电子变成Sm3+成为稳定状态,则
应先失去能量较高的电子,所以Sm3+的价电子排布式为4f5。(3)基态铁原子核外电子排布式为[Ar]3d64s2,则价层电子轨道表示式为 。
(4)Zn为第4周期ⅡB族元素,Zn的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2。
(5)氮原子价电子的轨道表示式为 。
(6)Co是27号元素,位于元素周期表第4周期第Ⅷ族,其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2或
[Ar]3d74s2。
(7)Fe是26号元素,故基态Fe3+核外电子排布式为[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5。
(8)Ge的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2,其4p轨道有2个未成对电子。
(9)镍元素位于第 4 周期Ⅷ族,原子序数为 28,依据能量最低原理,基态镍原子的电子排布式为
1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2,其3d能级上未成对电子数为2。
(10)As位于第4周期ⅤA族,其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3。
14.(1)基态钛原子的电子排布式为 ;同周期的基态原子与钛原子未成对电子数相同
的元素还有 种。
(2)据媒体报道,法国一家公司日前研发出比当前广泛使用的锂电池成本更低、寿命更长、充电速度更快的钠
离子电池。
Te元素基态原子的价电子排布式为 ;基态钠原子中,核外电子占据的原子轨道总数为
。
(3)镍及其化合物是重要的合金材料和催化剂。基态镍原子的价电子排布式为 ,排布时最高电
子层的电子所占的原子轨道电子云为 形。
【答案】(1)1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2 3
(2)5s25p4 6
(3)3d84s2 球
【解析】(1)Ti是22号元素,基态钛原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2;钛原子的未成对电
子数为2,同周期中基态原子与钛原子未成对电子数相同的元素原子的价电子排布式为 3d84s2、4s24p2、
4s24p4,共有3种。
(2)Te 元素为 52 号元素,其价电子排布式为 5s25p4;Na 元素的原子序数为 11,基态原子的电子排布式为
1s22s22p63s1,其原子核外原子轨道数为6。
(3)Ni元素原子序数是28,其价电子排布式为3d84s2,最高电子层的电子为4s电子,原子轨道电子云为球形。
15.回答下列问题:
(1)下列叙述中,正确的是________(填字母,下同)。
a.在一个基态多电子的原子中,可以有两个运动状态完全相同的电子b.在一个基态多电子的原子中,不可能有两个能量完全相同的电子
c.在一个基态多电子的原子中,M层上的电子能量肯定比L层上的电子能量高
d.如果某一基态3p能级上仅有2个电子,它们自旋状态必须相反
(2)第2、3、4周期元素原子中p轨道半充满的元素是______________________,前4周期元素中,基态原子未
成对电子数与氮相同的元素有____________种。
(3)镓与硼同主族,写出镓元素原子的电子排布式: ____________________。
(4)写出Ti基态原子的电子排布式___________,基态Co2+的电子排布式____________。
(5)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XY,Z元素可以形成负一价离子。X元素
2 3
的符号是________;Y元素基态原子的轨道表示式为____________,Z元素的名称是______________。
【答案】(1)c (2)N、P、As 3
(3)1s22s22p63s23p63d104s24p1
(4)1s22s22p63s23p63d24s2 1s22s22p63s23p63d7
(5)As 氢
【解析】(1)同一轨道上的2个电子,能量相同自旋状态不同,即运动状态不一样,所以a、b错误;M层电子能
量一定大于L层,c正确;3p能级上有3条轨道,按洪特规则,应占据其中2个,并且自旋状态相同,d不正确。
(2)第 2、3、4 周期原子中 p 轨道半充满的元素的电子排布式是 1s22s22p3、1s22s22p63s23p3、
1s22s22p63s23p63d104s24p3,即N、P、As元素。基态原子N的电子排布式为1s22s22p3,基态N原子有3个未成对
电子,第3周期未成对电子数为3的为P元素,第4周期未成对电子数为3的基态原子的电子排布式有
1s22s22p63s23p63d34s2、1s22s22p63s23p63d74s2、1s22s22p63s23p63d104s24p3三种。
(3)镓是第4周期第ⅢA族元素,其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1。
(4)Ti原子序数为22,其基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2,Co2+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d7。
(5)因为X原子4p轨道上有3个未成对电子,可知电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3,为As元素。根据Y
元素的最外层 2p轨道上有2个未成对电子,Y和Z元素的原子序数之和为 42-33=9,Y可能是1s22s22p2或
1s22s22p4,再根据 Z 可形成负一价离子,推出 Y 元素基态原子的电子排布式为后者,其轨道表示式为
,为氧元素,Z为氢元素。
16. 含氟化合物被用于预防龋齿、饮水加氟及其他口腔卫生产品中。起初是用氟化钠(NaF)来为饮用水加氟,
但后来逐渐被氟硅酸(H SiF)及其盐氟硅酸钠(Na SiF)代替。完成下列填空:
2 6 2 6
(1)写出氟原子的电子排布式: ,氟原子有 种能量不同的电子。(2)镁带能在 CO 中燃烧生成氧化镁和单质碳。氧化镁的电子式为 ,CO 的结构式为
2 2
。与镁同周期、离子半径最小的元素原子的价电子排布式为 ,其1个原子中能量最高的电子有
个。
【答案】(1)1s22s22p5 3 (2)Mg2+]2-
O C O 3s23p1 1
【解析】(1)氟原子的电子排布式为1s22s22p5,其中含有3种能量不同的电子。
(2)氧化镁的电子式为Mg2+]2-;CO 的结构式是O C O;第3周期元素中,离子电子层数越少,核电荷数越大,
2
其离子半径越小,所以离子半径最小的是Al3+,铝原子核外最外层电子数是3且位于第三电子层上,所以铝原
子价电子排布式为3s23p1;在含多个电子的原子中,能量最高的电子是离原子核最远的电子,铝原子中能量最
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