1.2多电子原子核外电子的排布同步练习
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．某基态原子的M层有4个p电子，下列叙述中错误的是
A．该原子的N层不含有电子 B．该原子L层一定有8个电子
C．该原子的最外层电子数是4 D．该原子有两个未成对电子
2．下列说法错误的是
A．根据构造原理，原子核外电子填充顺序为1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s、4p…
B．1s22s12p1是激发态原子的电子排布式
C．基态溴原子的简化电子排布式是[Ar]3d104s24p5
D．Mg原子的电子排布式为1s22s22p63s2
3．已知下列元素基态原子的最外层电子排布式，其中不一定能表示该元素为主族元素的是
A． B． C． D．
4．下列叙述中，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完全相同的电子
B．在一个基态多电子原子中，不可能有两个能量完全相同的电子
C．在一个基态多电子原子中，L层上的电子能量肯定比K层上的电子能量高
D．如果某一基态原子能级上仅有2个电子，它们的自旋状态必然不同
5．玻尔理论、量子力学理论都是对核外电子运动的描述方法，根据对它们的理解，下列叙述中正确的是
A．因为s轨道的形状是球形的，所以s电子做的是圆周运动
B．、、的轨道相互垂直，能量不同
C．钒原子核外有4种形状的原子轨道
D．从空间角度看，2s轨道比1s轨道大，其空间包含了1s轨道
6．下列说法错误的是
A．ns电子的能量不一定高于(n-1)p电子的能量
B．6C的电子排布式1s22s22p违反了洪特规则
C．电子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原则
D．电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了泡利原理
7．肯定属于同族元素且性质相似的是
A．原子核外电子排布式：A为1s2s2，B为1s2
B．结构示意图：A为B为
C．基态A原于2p轨道上有1个未成对电子，基态B原子3p轨道上也有1个未成对电子
D．基态A原子2p轨道上有一对成对电子，基态B原子3p轨道上也有一对成对电子
8．下列各原子或离子的电子排布式正确的是
A．Cu [Ar]3d94s2 B．Al3+ 1s22s22p6
C．Br的价电子：3d104s24p5 D．Mn 1s22s22p63s23p63d7
9．下列原子或离子核外电子排布不属于基态排布的是
A．Na：1s22s22p53s2 B．S2－：1s22s22p63s23p6
C．N：1s22s22p3 D．Si：1s22s22p63s23p2
10．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
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
11．下列说法正确的是
A．ns电子的能量不一定高于(n-1)p电子的能量
B．能量低的电子只能在s轨道上运动，能量高的电子总是在f轨道上运动
C．同一原子中，1s、2s、3s电子的能量逐渐降低
D．电子云的空间伸展方向与电子的能量大小无关
12．下列电子排布式或轨道表示式书写正确的是
A．O原子的轨道表示式：
B．Ca原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d64s2
C．Cr原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d44s2
D．Br-的电子排布式：[Ar]3d44s24p6
13．1933年，格哈德·多马克将第一种磺胺药应用于医学，因此荣获1939年诺贝尔生理学或医学奖。已知该物质的结构如图，其中W、X、Y、Z、M为原子序数依次增大的短周期元素，Z和M为同主族元素。则下列说法中不正确的是
A．M原子的价层电子排布式为3s23p4
B．Y原子的电子排布图为
C．基态Z原子核外未成对电子数是成对电子数的3倍
D．基态X原子核外s能级电子总数是p能级电子总数的2倍
14．2019年10月1日晚，北京天安门广场进行了烟花燃放表演，与联欢活动配合，形成地空一体的绚丽画卷。烟花的色彩与锂、钠等金属原子核外电子跃迁有关。下列Li原子电子排布图表示的状态中，能量最高的为
A． B．
C． D．
15．科学家利用强大的X射线脉冲将密封舱内氖原子中的一个电子敲除，下列关于敲除一个电子后的剩余粒子的说法正确的是
A．剩余粒子质子数为9
B．剩余粒子的电子排布式为1s22s22p6
C．氖原子与剩余粒子的化学性质相同
D．氖原子与剩余粒子是同种元素的不同微粒
二、填空题
16．根据所学的核外电子排布原则，解释下列事实：
(1)核电荷数为19的钾原子的电子排布为什么是1s22s22p63s23p64s1，而不是1s22s22p63s23p63d1____？
(2)原子序数为24的铬原子的电子排布为什么是1s22s22p63s23p63d54s1，而不是1s22s22p63s23p63d44s2____？
(3)某元素2p能级上有3个电子，这三个电子为什么按方式排布，而不按方式排布____？
(4)在元素周期表中，为什么第2、3周期均有8种元素，而第4、5周期均有18种元素，第6、7周期均有32种元素____？
17．磷酸氯喹(结构如图所示)是由氢、碳、氮、氯、磷、氧元素组成的有机物，在细胞水平上能有效抑制新型冠状病毒的感染，我国印发的《新型冠状病毒肺炎诊疗方案(试行第七版)》中明确规定了其用量。
(1)碳、硅、储为同一主族元素，则基态硅原子核外有____种运动状态的电子，基态锗原子的最外层电子的轨道表示式为_____。
(2)氮原子价层电子的轨道表示式为_____。
(3)基态Cl原子中，核外电子占据最高能层的符号是____。
(4)氧元素基态原子核外K层电子的自旋状态_____(填“相同”或“相反”)。
三、结构与性质
四、工业流程题
18．钴是生产电池材料、高温合金、磁性材料及催化剂的重要原料。一种以湿法炼锌净化渣(主要含有Co、Zn、Fe、Cu、Pb、ZnO、等)为原料提取钴的工艺流程如图所示：
已知：常温下，，。
回答下列问题：
(1)基态Co原子的价层电子轨道表示式为_______。
(2)“浸出渣”中一定含有的物质为_______(填化学式)。在“浸出”过程中，使用稀硫酸，未加热和搅拌，也没有进一步研碎净化渣，但反应速率较快，原因是_______。
(3)常用作沉淀剂，在“铜渣”中检测不到，“除铜液”中浓度为，则此时溶液的_______[已知：常温下，饱和水溶液中存在关系式：]。
(4)“氧化”过程中，与发生反应的离子方程式为_______。
(5)“沉铁”过程中，的作用是_______。
(6)以1吨湿法炼锌净化渣(Co的质量分数为)为原料提取出。在提取过程中钴的损失率为_______(填含w、m的表达式)%。
19．消除含氮化合物对大气和水体的污染是环境保护的重要研究课题。
Ⅰ．科学家不断研究某催化脱硝反应机理(如图)，以更有效处理工业废气中排放的氮氧化物(NOx)
(1)脱硝反应中，Cu+起到催化剂的作用，基态Cu+的价层电子轨道表示式为___________。
(2)图中转化的总反应方程式为___________。
Ⅱ．利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的Ca(NO2)2(可溶于水)，其部分工艺流程如下：
(3)上述工艺中采用气液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底部进入，石灰乳从吸收塔顶部喷淋)，其目的是___________；滤渣可循环利用，滤渣的主要成分是___________(填化学式)。
(4)该工艺需控制NO和NO2物质的量之比接近1：1.若n(NO)：n(NO2)<1：1，则会导致___________。
(5)生产中溶液需保持弱碱性，在酸性溶液中Ca(NO2)2会发生分解，产物之一是NO，没有其它气体生成，其反应的离子方程式___________。
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参考答案：
1．C
【分析】根据元素的一种基态粒子的M层p能级上有4个电子，其价电子排布式是3s23p4，是S元素。
【详解】A．价电子排布式是3s23p4，则N层不含有电子，A项正确；
B．该基态粒子是S原子，L层含有8个电子，B项正确；
C．该基态粒子是S原子，最外层电子数是6，C项错误；
D．该基态粒子是S原子，电子排布式是[Ne] 3s23p4，所以该原子3p能级有2个未成对电子，D项正确；
答案选C。
2．A
【详解】A．根据构造原理原子核外电子填充顺序为1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p，A错误；
B．1s22s2为基态，1s22s12p1为激发态，B正确；
C．基态溴原子的核外有35个电子，分4层排布，基态溴原子的简化电子排布式为[Ar]3d104s24p5，C正确；
D．Mg原子的核外电子数为12，电子排布式为1s22s22p63s2，D正确；
故选A。
3．B
【详解】A．由于3p轨道电子未排满，因此应是p区元素，且不是0族，故一定是主族元素，该元素是Al，属于IIIA族，故A不选；
B．最外层电子排布式为，未开始排p轨道电子，第四周期的d、ds区元素（过渡元素）很多最外层电子排布式都符合这一特点，但它们均不是主族元素，故B选；
C．最外层电子排布式为，电子排布式为，该元素是Be，属于IIA族，故C不选；
D．由于4p轨道电子未排满，因此应是p区元素，且不是0族，故一定是主族元素，该元素是Br，属于VIIA族，故D不选；
答案选B。
4．C
【详解】A．在一个基态多电子原子中，不可能有两个运动状态完全相同的电子，A错误；
B．每个轨道中最多可以填充两个电子，这两个电子自旋相反，能量完全相同，B错误；
C．L层有2s、2p能级，K层只有1s能级，L层上电子能量肯定比K层上电子能量高，C正确；
D．如果某一基态原子能级上仅有2个电子，这2个电子可以占据不同的电子轨道且自旋方向相同，D错误；
故答案选C。
5．D
【详解】A．s轨道是球形，描述的是电子云轮廓图，表示电子在单位体积内出现概率的大小，故A错误；
B．p能级有三个原子轨道，同一能层上的p轨道能量相同，、、能量相同，它们的差异是延伸方向不同，故B错误；
C．23号钒原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2，有s、p、d三种能级，对应的原子轨道形状有3种，故C错误；
D．s轨道的空间形状为球形，2s轨道的半径大于1s，因此从空间上看，2s轨道包含了1s轨道，故D项正确；
综上所述，正确的是D项。
6．A
【详解】A．电子能量与能层和能级都有关，ns电子的能量一定高于(n- 1) p电子的能量，A错误；
B．根据洪特规则知，2p轨道上的两个电子应排在不同轨道上，B正确；
C．应先排能量低的4s轨道，而不是排能量高的3d，违反了能量最低原理，C正确；
D．根据泡利不相容原理知，3p轨道最多排6个电子，D正确；
故本题选A。
7．D
【详解】A．1s22s2为Be，为ⅡA族元素，1s2为He为0族元素，故A不选；
B．A为Ne，B为钠离子，Ne与Na+不是同族元素，故B不选；
C．基态时，A原子2p轨道上有1个未成对电子，最外层电子排布为2s22p1或2s22p5，为B元素或F元素，B原子3p轨道上也有1个未成对电子，最外层电子排布为3s23p1或3s23p5，为Al元素或Cl元素，二者不一定处于同一主族，故C不选；
D．基态时，A原子2p轨道上有1对成对电子，最外层电子排布为2s22p4，是O元素，B原子3p轨道上也有1对成对电子，最外层电子排布为3s23p4，是S元素，二者处于同一主族，性质相似，故D选；
故选：D。
8．B
【详解】A．Cu的核外电子排布式为[Ar]3d104s1，A错误；
B．Al3+核外有10个电子，电子排布式为1s22s22p6，B正确；
C．Br为主族元素，其价电子就是最外层电子，价电子排布式为4s24p5，C错误；
D．Mn的原子序数为25，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，D错误；
故答案选B。
9．A
【详解】A．基态钠原子的电子排布式应是1s22s22p63s1，选项A符合；
B．1s22s22p63s23p6遵循能量最低和构造原理，是基态S2-的核外电子排布式，选项B不符合；
C．1s22s22p3遵循能量最低和构造原理，是基态N原子的核外电子排布式，选项C不符合；
D．1s22s22p63s23p2遵循能量最低和构造原理，是基态Si原子的核外电子排布式，选项D不符合；
答案选A。
10．D
【详解】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1s22s22p2，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。
11．D
【详解】A．根据构造原理，ns电子的能量一定高于(n-1)p电子的能量，A错误；
B．能量低的电子在离核近的区域运动几乎较多，能量高的电子在离核远的区域运动出现的机会相对多些，B错误；
C．同一原子中原子核外能层序数越大，能级能量也就越高，故1s、2s、3s电子的能量逐渐升高，C错误；
D．同一能级的电子具有相同的能量，与电子云的空间伸展方向无关，与其自旋状态也无关，D正确；
故合理选项是D。
12．D
【详解】A．2p能层有4个电子，应在3个不同的轨道，所以O原子的轨道表示式违背洪特规则，A错误；
B．Ca为20号元素，其原子的核外有20个电子，其电子排布式应为，B错误；
C．Cr原子的电子排布式应为，C错误；
D．Br为35号元素，核外电子排布式为[Ar]3d104s24p5，Br得到1个电子形成Br-，所以Br-的电子排布式为[Ar]3d104s24p6，D正确；
故选：D。
13．C
【分析】根据物质的结构简式可知，W形成1对电子对且原子序数最小，则W为H元素，X形成4对电子对，则X为C元素，Y形成3对电子对，则Y为N元素，Z形成2对电子对，则Z为O元素，M形成6对电子对，则M为S元素；
【详解】根据给定物质的结构简式，结合W、X、Y、Z、M为原子序数依次增大的短周期元素，Z和M为同主族元素分析可知W、X、Y、Z、M分别为H、C、N、O、S。
A．M原子为硫原子，硫原子的核外一共有3个电子层，其中最外层电子数为6，根据构造原理可知其价层电子排布式为，故A正确；
B．Y原子为氮原子，氮原子的核外一共有7个电子，其核外电子排布图为，故B正确；
C．Z为氧元素，其基态原子的电子排布式为，所以基态Z原子核外成对电子数是未成对电子数的3倍，故C错误；
D．X为碳元素，其基态原子的电子排布式为，因此基态碳原子核外s能级电子总数是p能级电子总数的2倍，故D正确；
故选：C。
14．C
【详解】原子核外电子排布中，如果电子所占的轨道能级越高，该电子能量越高，原子能量越高，根据图知，电子能量最低的是1s能级，能量较高的是2s、2p能级，2p能级电子的能量高于2s能级电子的能量，故C符合题意；
答案选C。
15．D
【详解】A．敲除氖原子的一个电子后，剩余的粒子为，与Ne相比，少一个电子，质子数不变，仍为10，A错误；
B．敲除氖原子的一个电子后，剩余的粒子为，电子排布式为1s22s22p5，B错误；
C．化学性质与核外最外层电子数密切相关，氖原子与剩余粒子的最外层电子数不同，化学性质不同，C错误；
D．氖原子与剩余粒子的质子数相同，是同种元素的不同微粒，D正确；
答案选D。
16．(1)4s能级的能量比3d能级的能量低，所以电子先排在4s能级上。
(2)根据洪特规则的特例，能量相同的原子轨道在全充满(如p6和d10)、半充满(如p3和d5)和全空(如p0和d0)状态时，体系的能量较低，原子较稳定。
(3)根据洪特规则，电子在能量相同的原子轨道上排布时，应尽量先分占不同的轨道且自旋状态相同。
(4)根据鲍林近似能级图，第2、3周期只有s和p能级，共有4个轨道，每一轨道上最多容纳2个电子，又由于每个周期所容纳的元素种类与该周期容纳的最多电子数目相等，所以第2、3周期均为8种元素；在第4、5周期元素包含的能级为ns、mp.(n-1)d，共9个原子轨道，最多容纳18个电子，所以在第4、5周期中可以排18种元素；第6、7周期元素所包含的能级除ms、mp、(n-1)d外，还有(n-2)f，故多出了7个原子轨道，14个电子，对应多出了14种元素，共32种元素。
【详解】（1）根据构造原理，4s能级的能量比3d能级的能量低，所以电子先排在4s能级上。
（2）根据洪特规则的特例，能量相同的原子轨道在全充满(如p6和d10)、半充满(如p3和d5)和全空(如p0和d0)状态时，体系的能量较低，原子较稳定。
（3）根据洪特规则，电子在能量相同的原子轨道上排布时，应尽量先分占不同的轨道且自旋状态相同。
（4）根据鲍林近似能级图，第2、3周期只有s和p能级，共有4个轨道，每一轨道上最多容纳2个电子，又由于每个周期所容纳的元素种类与该周期容纳的最多电子数目相等，所以第2、3周期均为8种元素；在第4、5周期元素包含的能级为ns、mp.(n-1)d，共9个原子轨道，最多容纳18个电子，所以在第4、5周期中可以排18种元素；第6、7周期元素所包含的能级除ms、mp、(n-1)d外，还有(n-2)f，故多出了7个原子轨道，14个电子，对应多出了14种元素，共32种元素。
17．(1) 14
(2)
(3)M
(4)相反
【解析】（1）
把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道，因而空间运动状态个数等于轨道数；而在同一原子轨道下最多可以有两个自旋方向不同的电子，自旋方向不同，运动状态也就不相同，即运动状态个数等于电子数；故基态硅原子核外有14种运动状态的电子；锗为第四周期ⅣA族元素，基态锗原子的最外层电子的轨道表示式为。
（2）
氮为第二周期ⅤA族元素，氮原子价层电子的轨道表示式为。
（3）
能量最低原理：原子核外的电子应优先排布在能量最低的能级里，然后由里到外，依次排布在能量逐渐升高的能级里；基态Cl原子中最外层电子层为M层，核外电子占据最高能层的符号是M。
（4）
泡利原理：在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，而且它们的自旋状态相反；氧元素基态原子的K层有2个电子，根据泡利原理，K层电子的自旋状态相反。
18．(1)
(2) 形成了原电池
(3)0.5
(4)
(5)调节溶液pH，使铁离子沉淀
(6)
【分析】以湿法炼锌净化渣(主要含有Co、Zn、Fe、Cu、Pb、ZnO、等)为原料提取钴，“浸出渣”的主要成分为Cu、PbSO4，Co、Zn、Fe均与硫酸反应生成相应的盐，Na2S常用作沉淀剂，铜渣为CuS，“氧化”过程中，Na2S2O8将Fe2+氧化为Fe3+，Na2CO3调节溶液pH，生成氢氧化铁，在溶液pH=5时，Na2S2O8g能将Co2+氧化生成Co(OH)3，据此分析解题。
【详解】（1）Co为第27号元素，基态Co原子的价层电子轨道表示式为 。
（2）“浸出渣”中一定含有的物质为，因为Pb与硫酸反应时，生成固体，由于存在，Cu不一定存在。在“浸出”过程中，加入稀硫酸浸取，与活泼性不同的金属形成了原电池，反应速率较快。
（3）常用作沉淀剂，在“铜渣”中检测不到，“除铜液”中浓度为，，，常温下，饱和水溶液中存在关系式：，则此时溶液的，，，故。
（4）“氧化”过程中，与发生反应，被氧化为，被还原为，离子方程式为。
（5）“沉铁”过程中，的作用是调节溶液pH，生成氢氧化铁。
（6）以1吨湿法炼锌净化渣(Co的质量分数为)为原料提取出，理论生成Co为，实际生成的Co的质量为，在提取过程中钴的损失率为。
19．(1)
(2)
(3) 增加反应物的接触面积，加快反应速率使得反应更加充分 Ca(OH)2
(4)产品中硝酸钙含量增加
(5)
【分析】石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应生成亚硝酸钙，过滤除去过量的氢氧化钙，滤液处理得到无水亚硝酸钙；
【详解】（1）基态Cu原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s1，失去1个电子得到Cu+，则基态Cu+的价层电子轨道表示式为 ；
（2）图中转化的总反应为乙烯和氧气、NO反应生成水、二氧化碳、氮气，方程式为 ；
（3）石灰乳从吸收塔顶部喷淋)，其目的是增加反应物的接触面积，加快反应速率使得反应更加充分；氢氧化钙微溶于水，反应后滤渣含有过量的氢氧化钙，故滤渣主要成分为Ca(OH)2；
（4）NO和NO2和氢氧化钙反应生成亚硝酸钙，反应为，若n(NO)：n(NO2)<1：1，则过量二氧化氮和氢氧化钙生成硝酸钙，导致产品中硝酸钙含量增加；
（5）在酸性溶液中Ca(NO2)2会发生分解，产物之一是NO，没有其它气体生成，则另部分氮元素化合价会升高生成硝酸根离子，其反应的离子方程式。
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