第1节原子结构第2课时能量最低原理、基态与激发态、光谱电子云与原子轨道基础练1.下列有关电子云的叙述中，正确的是( )A.电子云形象地表示了电子在核外某处单位体积内出现的概率B.电子云直观地表示了核外电子的数目C.1s电子云界面图是一个球面，表示在这个球面以外，电子出现的概率为零D.电子云是电子绕核运动形成了一团带负电荷的云雾解析电子云表示电子在核外单位体积内出现的概率大小，小黑点的疏密表示出现概率密度的大小，密则概率密度大，疏则概率密度小，故A正确。
答案 A2.下列离子中d轨道达半充满状态的是( )A.Cr3＋B.Cu＋C.Co3＋D.Fe3＋解析Cr3＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d3，d轨道不是半充满状态，故A错误；Cu＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10，d轨道处于全满状态，故B错误；Co3＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6，d轨道不是半充满状态，故C错误；Fe3＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，d轨道达半充满状态，故D正确。
答案 D3.下列对核外电子运动状态的描述正确的是( )A.电子的运动与行星的运动相似，围绕原子核在固定的轨道上高速旋转B.能层数为3时，有3s、3p、3d、3f四个轨道C.氢原子中只有一个电子，故氢原子只有一个轨道D.在同一能级上运动的电子，其运动状态肯定不同解析A项，质量很小的电子在做高速运动时，其运动规律跟普通物体不同，电子没有确定的运动轨道；B项，第三能层只有3s、3p、3d三个能级，而3s能级有1个轨道、3p 能级有3个轨道、3d能级有5个轨道，故第三能层有9个轨道；C项，氢原子中只有1个电子，在1s轨道，但还存在其他空轨道；D项，电子的运动状态与能层、能级和自旋状态有关，在同一原子内部没有两个电子存在完全相同的运动状态。
答案 D4.当碳原子的核外电子排布由1s22s22p2转变为1s22s12p3时，下列说法正确的是( )A.碳原子由基态变为激发态B.碳原子由激发态变为基态C.该过程将产生发射光谱D.碳原子要向外界环境释放能量解析从碳原子的核外电子排布变化来看，2s一个电子跃迁到2p，能量升高，产生吸收光谱，A项正确，B、C、D项错误。
答案 A5.下列对核外电子运动状况的描述正确的是( )A.同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多B.当碳原子的核外电子排布由转变为时，这一过程中释放能量C.3p2表示3p能级有两个轨道D.在同一能级上运动的电子，其运动状态可能相同解析同一原子中，不同能层、相同能级的轨道数相同，故A错误；为激发态碳原子的核外电子排布，能量较高，为基态碳原子的核外电子排布，原子由激发态变为基态要放出能量，故B正确；3p2表示3p能级有2个电子，故C错误；在同一能级上运动的电子，其运动状态不同，故D错误。
答案 B6.以下电子排布式是基态原子的电子排布式的是( )A.1s12s1B.1s22s12p1C.1s22s22p63s2D.1s12s12p63p1解析根据构造原理，基态原子的核外电子的排布总是优先占据能量低的能级，填满后再逐一填充能量高的能级。
低能量的能级没填满就填高能量的能级的原子处于激发态。
A项，1s12s1为激发态；B项1s22s12p1为激发态；D项1s12s12p63p1为激发态；只有C项处于基态。
答案 C7.下列有关碳原子的电子排布图中，能量最低的是( )解析根据洪特规则，原子的核外电子在能量相同的轨道上排布时，电子尽可能分占不同的轨道且自旋状态相同，这样整个原子的能量最低。
A中2p轨道上两个电子挤在同一个轨道上，B、C中两个轨道上电子的自旋状态相反，均与洪特规则相违背，只有D中的排布符合洪特规则，能量最低。
答案 D8.下列有关电子云和原子轨道的说法中，正确的是( )A.原子核外的电子像云雾一样笼罩在原子核周围，故称电子云B.s能级原子轨道呈球形，处于该轨道上的电子只能在球壳内运动C.p能级原子轨道呈哑铃状，随着能层的增加，p能级原子轨道也在增多D.p能级原子轨道与s能级原子轨道的平均半径都随能层序数的增大而增大解析电子云表示电子在核外某一区域出现的概率密度分布，故A项错误；原子轨道是电子出现概率为90%的电子云空间，这只是表明电子在这一空间区域内出现的机会大，在此空间区域外出现的机会少，故B项错误；无论能层序数n如何变化，每个p能级都有3个原子轨道且相互垂直，故C项错误；同一原子的能层越高，对应能层电子的能量越高，电子在离核更远的区域出现的机会越大，电子云将向更大的空间扩展，原子轨道半径会增大。
答案 D9.下列关于硅原子的核外电子排布表示方法中，错误的是( )A.1s22s22p63s23p2B.[Ne]3s23p2解析A、B两项是电子排布式，C、D两项是电子排布图，其中C项违背了洪特规则，故错误。
答案 C10.(1)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用________形象化描述。
在基态14C原子中，核外存在________对自旋相反的电子。
(2)N的基态原子核外电子排布式为________；Cu的基态原子最外层有________个电子。
(3)钒(23V)是我国的丰产元素，广泛用于催化及钢铁工业。
钒在元素周期表中的位置为________________，其价层电子排布图为________________。
(4)Na位于元素周期表第________周期第________族；S的基态原子核外有________个未成对电子；Si的基态原子核外电子排布式为________。
(5)Cu＋基态核外电子排布式为________________。
(6)基态Fe原子有________个未成对电子，Fe3＋的电子排布式为________________。
(7)31Ga基态原子的核外电子排布式是________________。
(8)铝原子核外电子云有________种不同的伸展方向，有________种不同运动状态的电子。
(9)基态Mn2＋的核外电子排布式为________________。
(10)Se原子序数为________，其核外M层电子的排布式为________。
(11)可正确表示原子轨道的是________。
A.2sB.2dC.3p zD.3f解析(1)电子在原子核外出现的概率密度分布通常用电子云来形象化描述。
14 6C的电子排布图为，所以其基态原子中核外存在2对自旋状态相反的电子。
(2)N元素的原子序数为7，基态原子的核外电子排布为1s22s22p3；Cu元素位于第四周期ⅠB族，基态原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s1，最外层有1个电子。
(3)钒在元素周期表中的位置为第四周期ⅤB族，其价层电子排布式为3d34s2，根据洪特规则和泡利原理，价层电子排布图为：。
(4)Na()元素位于元素周期表第三周期第ⅠA族；Si原子核外电子数为14，基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p2。
(5)Cu为29号元素，基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，Cu＋的基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10。
(6)基态Fe原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d64s2，所以有4个未成对电子，失去2个4s电子、1个3d电子形成Fe3＋，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d5。
(8)铝原子核外电子云有s、p，分别有1、3种伸展方向；其核外有13个电子，则有13种不同运动状态的电子。
(9)Mn的核外电子数为25，基态Mn2＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5。
(10)Se位于第四周期，与S的原子序数相差18，故其原子序数为34；其核外M层有18个电子，故M层的电子排布式为3s23p63d10。
(11)L能层只有2s、2p能级，M能层只有3s、3p、3d能级，故选A、C。
答案(1)电子云 2(2)1s22s22p3 1(3)第四周期第ⅤB族(4)三ⅠA 2 1s22s22p63s23p2或[Ne]3s23p2(5)1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10(6)4 1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5(7)1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1(8)4 13(9)1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5(10)34 3s23p63d10(11)AC素养练11.按要求填空。
(1)17Cl的电子排布式：_________________________________。
(2)17Cl的价电子排布式：__________________________________。
(3)17Cl－的电子式：__________________________________。
(4)17Cl的价电子排布图：____________________________________。
(5)17Cl的原子结构示意图：____________________________________。
(6)第四周期中最外层只有1个电子的所有基态原子的简化电子排布式：_______________________________________________________。
解析解本题的关键是掌握(简化)电子排布式、价电子排布式、电子式、价电子排布图、原子结构示意图的区别。
(1)～(5)主要考查电子排布式、价电子排布式、电子式、价电子排布图、原子结构示意图的区别。
(6)第四周期最外层只有1个电子的基态原子的最外层电子排布式为4s1，此时3s、3p轨道应已填满，3d轨道可能全空、半充满或全充满，即其简化电子排布式为[Ar]4s1、[Ar]3d54s1、[Ar]3d104s1。
答案(1)1s22s22p63s23p5(2)3s23p5(3)(5)(6)[Ar]4s1、[Ar]3d54s1、[Ar]3d104s112.A、B、C、D、E代表5种元素。
请填空：(1)A元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子，该原子的电子排布图为________。
(2)B元素的负一价离子与C元素的正一价离子的电子排布式都与氩原子相同，B元素的符号为________，C的离子结构示意图为________。
(3)D元素的正三价离子的3d能级为半充满，D的元素符号为________，其基态原子的电子排布式为________。
(4)E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子，E的元素符号为________，其价电子排布图为________。