分层作业4 人类对原子结构的认识 原子核外电子的运动特征
A级 必备知识基础练
1.在实验室中用下列装置可以得到氢原子光谱,实验证明该光谱为线状光谱,该光谱的发现在原子结构的认识过程中,有极为重要的意义,根据它产生了( )
A.卢瑟福核式原子模型
B.汤姆生“葡萄干面包式”模型
C.玻尔核外电子分层排布模型
D.原子结构的量子力学模型
2.下列叙述中,不属于核外电子的特点的是( )
A.质量很小
B.运动范围很小
C.运动速率很快
D.有确定的运动轨道
3.如图是2pz电子的电子云图,判断下列说法中不正确的是( )
A.2pz轨道上的电子在空间出现的机会分布是z轴对称
B.点密集的地方表明电子出现的机会多
C.电子先沿z轴正半轴运动,然后在负半轴运动
D.电子云图中的小点代表电子出现的机会
4.下列说法正确的是( )
A.氢原子光谱是元素的所有光谱中最简单的光谱之一
B.“量子化”就是不连续的意思,微观粒子运动均有此特点
C.玻尔理论不但成功地解释了氢原子光谱,而且还能推广到其他原子光谱
D.原子中的电子在具有确定半径的圆周轨道上像火车一样高速运转着
5.下列关于电子层、能级和轨道之间的关系不正确的是( )
A.每个电子层上所有的轨道类型数与电子层的序数相等
B.每个电子层(K、L、M……)上所有的轨道数对应为1、3、5……
C.每个能级(s、p、d……)上所有的轨道数分别为1、3、5……
D.每个电子层(n)上所有的轨道总数为n2
6.如图是s能级和p能级的原子轨道示意图,下列说法正确的是( )
A.s能级和p能级的原子轨道形状相同
B.每个p能级都有6个原子轨道
C.s能级的原子轨道的半径与电子层序数有关
D.Na原子的电子在11个原子轨道上高速运动
7.下面是s能级、p能级的原子轨道图,试回答问题:
(1)s能级的原子轨道呈 形,每个s能级有 个原子轨道;p能级的原子轨道呈 形,每个p能级有 个原子轨道。
(2)s能级原子轨道的半径与什么因素有关 是什么关系 。
(3)以下各能级是否存在 如果存在,各包含多少个原子轨道
①2s 。
②2d 。
③3p 。
④5d 。
B级 关键能力提升练
8.下列说法正确的是( )
A.同一个电子层中s能级的能量总是大于p能级的能量
B.2s原子轨道半径比1s原子轨道半径大,说明2s的电子云中的电子比1s的多
C.第2电子层上的电子,不论在哪一个原子轨道上,其能量都相等
D.N电子层的原子轨道类型数和原子轨道数分别为4和16
9.下列说法正确的是( )
①原子中处于第3电子层的电子跃迁到第2电子层时需要放出能量
②M电子层可以有s、p、d、f能级
③2px表示有2个px轨道
④在一个原子中,不可能出现运动状态完全相同的两个电子
⑤2s电子云有两种空间取向
A.①②③ B.①④
C.②⑤ D.③④⑤
10.[2023河北邢台第二中学期末]下列说法正确的是( )
A.3d、4d、5d能级最多所能容纳的电子数相同,它们所具有的能量也相同
B.p能级能量一定比s能级的能量高
C.同一能级组内能级之间的能量差较小,而相邻能级组之间的能量差较大
D.第n电子层共有n个能级,2n2个原子轨道
11.原子核外电子的运动情况是化学学科的研究对象,下列关于电子运动规律的叙述中合理的是( )
A.核外电子质量很小,在原子核外作高速运动
B.电子在核外运动时有确定的轨道和轨迹,电子云就是对其运动轨迹的准确描述
C.量子力学中,n值决定电子能量,一般而言n值越大,电子离核越远,电子能量越低
D.玻尔理论能成功地解释钠原子的黄光谱线为双线结构的实验事实
12.[2023河北保定期末]按能量由低到高的顺序,下列排列正确的是( )
A.1s、2p、3d、4s
B.1s、2s、3s、2p
C.2s、2p、3s、3p
D.4p、3d、4s、3p
13.下列有关原子轨道的叙述中正确的是( )
A.氢原子的2s轨道能量较3p能级高
B.锂原子的2s与5s轨道皆为球形分布
C.p能级的原子轨道呈纺锤形,随着电子层序数的增加,p能级原子轨道也在增多
D.电子层n=4的原子轨道最多可容纳16个电子
14.回答下列问题:
(1)在基态多电子原子中,关于核外电子能量的叙述错误的是 (填字母,下同)。
a.最易失去的电子能量最低
b.同一个电子层上的不同能级上的原子轨道,能量大小不同
c.同一电子层的p轨道电子能量一定高于s轨道电子能量
d.在离核最近区域内运动的电子能量最低
(2)比较下列多电子原子的原子轨道的能量高低。
①3s,3p,3d ;
②2p,3p,4p ;
③3px,3py,3pz 。
C级 学科素养拔高练
15.地球上99%的溴以Br-形式存在于海水中,因此溴也被称为海洋元素。整个大洋水体的溴储量可达100万亿吨。溴及其化合物可被用作阻燃剂、净水剂、杀虫剂、染料等。在照相术中,溴和碘与银的化合物担任感光剂的角色。已知溴元素的原子结构示意图为。
(1)该元素的原子n=3电子层上有 个能级,这些能级的能量由高到低的顺序是 ,该层是否已经排满 (填“是”或“否”);该元素原子核外每一层上的s电子的能量由高到低的顺序是 。
(2)该元素的原子n=4的电子层上有 个能级, 个原子轨道,该电子层上最多能够容纳 个电子。
答案：
1.C 解析 玻尔的原子结构模型成功解释了氢原子光谱为线状光谱,而不是连续光谱。
2.D 解析 核外电子的质量极小,约为质子质量的,在直径约10-10m的空间内做高速运动,运动速率接近光速。所以,不能同时准确测定电子在某一时刻所处的位置及运动速率,也不能描画出它的运动轨迹,即没有确定的运动轨道。
3.C 解析 观察该图可知A正确;电子云的疏密表示了电子在该区域出现机会的多少,越密集,说明出现机会越多,故B正确;电子云是电子在一定区域内出现机会多少的图形,它并不是电子运动的实际轨迹(或轨道),故C错误;电子云图中的小点表示电子出现的机会,D正确。
4.B 解析 氢原子光谱是元素的所有光谱中最简单的光谱,A项错误;玻尔理论成功地解释了氢原子光谱,但对于解释多电子原子的光谱却遇到了困难,C项错误;电子运动没有确定的轨道,电子的运动特点决定了只能用统计的方法来描述电子在空间出现的概率,不能同时准确测定电子的位置和速度,D项错误。
5.B 解析 每个能层所包含的轨道数等于该能层各能级的轨道数之和,总数为n2,即为1、4、9、16……,B错误,D正确。
6.C 解析 s轨道为球形,p轨道为纺锤形,A项错误;每个p能级只有3个原子轨道,B项错误;电子层序数越小,s能级的原子轨道的半径越小,C项正确;Na原子核外有11个电子,并不是每个电子占据一个轨道,D项错误。
7.答案 (1)球 1 纺锤 3
(2)与电子层数n有关;随电子层数n的增大而增大
(3)①2s存在,原子轨道数为1 ②2d不存在 ③3p存在,原子轨道数为3 ④5d存在,原子轨道数为5
解析 (1)s能级的原子轨道在三维空间分布的图形为球形,p能级的三个原子轨道空间分布的图形为纺锤形。
(2)s能级原子轨道的半径随电子层数n的增大而增大。
(3)由电子层、轨道类型数和原子轨道数之间的关系可知,存在着2s能级,且只有1个原子轨道;不存在2d能级,电子层数为2时只有2s、2p两个能级;存在3p能级,且含有3个原子轨道,分别为3px、3py、3pz;存在5d能级,含有5个原子轨道。
8.D 解析 同一电子层中,s能级的能量小于p能级的能量,A错误;2s原子轨道半径比1s原子轨道半径大,说明2s电子在离核更远的区域出现的概率比1s电子的大,B错误;当电子在同一电子层的不同能级上时,其能量不相同,C错误;对于N电子层,n=4,其轨道类型数为4,轨道数为n2=42=16,D正确。
9.B 解析 ②M电子层有s、p、d能级,错误;③2px表示1个2px轨道,错误;⑤2s电子云只有1种空间取向,错误。
10.C 解析 3d、4d、5d能级最多所能容纳的电子数相同,均为10,但它们所具有的能量不相同,能量大小关系为3d<4d<5d,A错误;同一电子层p能级能量一定比s能级的能量高,但不同电子层p能级能量可能比s能级的能量低,如2p能级能量比3s能级能量低,B错误;同一能级组内能级之间的能量差较小,而相邻能级组之间的能量差较大,C正确;第1电子层共有1个能级:1s,1个原子轨道;第2电子层共有2个能级:2s、2p,4个原子轨道;第3电子层共有3个能级:3s、3p、3d,1+3+5=9个原子轨道;依此类推,显然第n电子层共有n个能级,n2个原子轨道,D错误。
11.A 解析 电子云是从概率上描述电子运动情况的,其点的疏密只反映了电子在相关区域出现机会的多少,不是电子的真实轨迹的图像,故B错误;n越大,离核越远,能量越高,故C错误;玻尔理论仅能解释简单原子的光谱,对于多电子原子的光谱需要用量子力学理论解释,故D错误。
12.C 解析 根据构造原理可知,在同一电子层中,能级符号与能量高低的顺序是ns
13.B 解析 氢原子的2s轨道能量较3p能级低,故A错误;s能级的原子轨道都是球形的,故B正确;p能级的原子轨道呈纺锤形,每个p能级有3个原子轨道,故C错误;每个电子层最多容纳的电子数为2n2,电子层n=4的原子轨道最多可容纳32个电子,故D错误。
14.答案 (1)a (2)①3s<3p<3d ②2p<3p<4p ③3px=3py=3pz
解析 (1)能量越高的电子在离核越远的区域内运动,也就越容易失去,a项错误;多电子原子在第n层中不同能级的能量大小顺序为E(ns)
(2)4 16 32
解析 (1)该元素的原子n=3电子层上有3个能级分别为3s、3p、3d,这些能级的能量按照由高到低的顺序排列分别为3d、3p、3s;该层最多可容纳18个电子,从原子结构示意图可以确定该层已经排满。电子层数n越大,相同能级的原子轨道的能量越高,因此该原子的s轨道的能量由高到低的顺序是4s、3s、2s、1s。
(2)该元素的n=4的电子层,有s、p、d、f 4个能级,共有16个原子轨道,最多容纳32个电子。
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