课时分层作业(二十四) 原子结构
一、选择题(每小题只有一个选项符合题目要求)
1．被称为“人造太阳”的“东方超环”核聚变实验装置取得重大突破，该核聚变的基础原料是海水中提取的氘和氚。下列叙述错误的是( )
A．氘原子的相对原子质量约为2
B．氚原子内中子数和核外电子数之差为1
C．氘原子和氚原子互为同位素
D．海水中的H2O与D2O互为同素异形体
2．(2022·武汉模拟)医学界通过用14C标记的C60发现了一种C60的羧酸衍生物，这种羧酸衍生物在特定条件下可以通过断裂DNA抑制艾滋病毒的繁殖。下列有关14C的叙述正确的是( )
A．与12C60的碳原子化学性质不同
B．与14N含的中子数相同
C．14C60是12C60的同素异形体
D．与12C互为同位素
3．下列有关化学用语正确的是( )
A．O原子的轨道表示式为
B．Cu2+的价层电子排布式为3d9
C．Se的核外电子排布式为[Ar]4s24p4
D．Fe2+的结构示意图为
4．已知：①为纪念著名天文学家哥白尼，国际纯粹与应用化学联合会将112号元素的符号定为“Cn”，汉语名为“”；②合理利用核能符合“低碳经济”的要求，U是核反应堆的重要原料；③锂被誉为“高能金属”，制取锂的原料是β 锂辉矿(主要成分是LiAlSi2O6，还含有FeO、MgO、CaO等杂质)。下列有关表述对上述所涉及元素的说法正确的是( )
A．Cn的原子核内中子数与核外电子数之差为55
B．U和U互为同位素，核反应属于化学变化
C．Ca与18O具有相同的电子数
D．Si2O中质子总数为76
5．(2022·沈阳模拟)某元素的一种同位素X原子的质量数为A，它与2H原子组成2HmX分子，此分子含N个中子，在a g 2HmX中所含电子的物质的量是( )
A．(A－N＋m)mol
B．(A－N)mol
C．(A－N＋m)mol
D．(A－N＋2m)mol
6．下列有关电子排布图的表述正确的是( )
A．可表示单核10电子粒子基态时电子排布
B．违背了泡利原理
C．表示基态N原子的价电子排布
D．表示处于激发态的B的电子排布图
7．对充有氖气的霓虹灯管通电，灯管发出红色光。产生这一现象的主要原因是( )
A．电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放能量
B．电子由基态向激发态跃迁时吸收除红光以外的光线
C．氖原子获得电子后转变成发出红光的物质
D．在电流的作用下，氖原子与构成灯管的物质发生反应
8．短周期元素R基态原子最外层的p能级上有2个未成对电子。则关于基态R原子的描述中正确的是( )
A．基态R原子核外电子的电子云轮廓图有两种：球形和哑铃形
B．基态R原子的价层电子排布式为ns2np2(n＝2或3)
C．基态R原子的原子轨道总数为9
D．基态R原子的轨道表示式为
二、非选择题
9．(1)元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn+1，原子中能量最高的是________电子，其电子云在空间有________方向；元素X的名称是______，它的氢化物的电子式是____________。
(2)若元素X的原子最外层电子排布式为nsn-1npn+1，那么X的元素符号为__________，原子的电子排布图为____________________________________________________________________。
10．(1)下列原子或离子的电子排布正确的是________(填标号，下同)，违反能量最低原理的是________，违反洪特规则的是________，违反泡利不相容原理的是________。
①Ca2+：1s22s22p63s23p6
②F－：1s22s23p6
③P：
④Cr：1s22s22p63s23p63d44s2
⑤Fe：1s22s22p63s23p63d64s2
⑥Mg2+：1s22s22p6
⑦C：
(2)①氮原子价层电子的轨道表示式为____________________________________
____________________________________________________________________。
②Co基态原子核外电子排布式为________________________________________
____________________________________________________________________。
③Fe3+基态核外电子排布式为___________________________________________
____________________________________________________________________。
11．已知在高于1 000 ℃的条件下，4CuO2Cu2O＋O2↑，故CuO、Cu2O在高温下______较稳定，其原因是_______________________________________
____________________________________________________________________。
12．现有A、B、C、D、E原子序数依次增大的五种元素，它们位于元素周期表的前四周期。A元素原子的核外电子数与其所在周期数相等；B元素原子核外在3个能级上有电子，且每个能级上的电子数相同；D元素原子核外有8个运动状态不同的电子；E元素是生活中应用最广泛的金属元素，且E元素的基态原子有4个未成对电子。请回答下列问题：
(1)E元素基态原子的价层电子排布式为________，价层电子排布图为______________________________。
(2)A元素与B、C元素可形成化合物B2A4、C2A4，其结构式分别为________、__________________。
(3)E3+比E2+稳定的原因是______________________________________________
____________________________________________________________________。
(4)B、D核外未成对电子数分别为________、________。
(5)D的离子结构示意图为_____________________________________________。
课时分层作业（二十四）
1．D
2．D [同一种元素的化学性质是一样的，14C与12C60中碳原子的化学性质相同，故A错误；14C和14N的中子数分别为8、7，故B错误；14C60与12C60是碳元素的同种单质，不互为同素异形体，故C错误。]
3．B
4．D [A项，Cn的原子核内中子数为277－112＝165，与核外电子数之差为165－112＝53，错误；B项，U和U的质子数相等，但中子数不同，互为同位素，核反应属于核变化，但不属于化学变化，错误；C项，Ca的核外电子数为20，18O的核外电子数为8×2＋2＝18，错误；D项，Si2O中质子总数为14×2＋8×6＝76，正确。]
5．D [2HmX分子含N个中子，则X原子含中子数为(N－m)，由X原子的质量数为A可知，质子数为(A－N＋m)，则每个2HmX分子含有质子数为(A－N＋2m)，a g 2HmX的物质的量为 mol，因中性分子中质子数等于电子数，则a g 2HmX中所含电子的物质的量是(A－N＋2m)mol，故选D。]
6．A [单核10电子粒子基态时电子排布式为1s22s22p6，每个轨道内排布2个电子，自旋相反，A项正确；此电子排布图违背了洪特规则，B项错误；N原子的价电子排布图为，C项错误；该电子排布图中的电子没有跃迁到能量更高的轨道上，D项错误。]
7．A
8．A [由“短周期元素R基态原子最外层的p能级上有2个未成对电子”可知，可能有两种情况：p能级上只有2个电子，R为第ⅣA族元素，C或Si；p能级上有4个电子，R为第ⅥA族元素，O或S，故只有A正确。]
9．解析：(1)因为元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn+1，np轨道已排上电子，说明ns轨道已排满电子，即n＝2，则元素X的原子核外电子排布式为1s22s22p3，是氮元素，其原子中能量最高的是2p电子，其电子云在空间有三个互相垂直的伸展方向；氮元素的氢化物是氨气，含有极性键，其电子式是。(2)当元素X的原子最外层电子排布式为nsn-1npn+1时，根据上述分析，有n－1＝2，则n＝3，所以X元素的原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，是硫元素，元素符号为S，其原子的电子排布图为
。
答案：(1)2p 三个互相垂直的伸展 氮
(2)S 。
10．解析：(1)根据核外电子排布规律，②中错误在于电子排完2s轨道后应排2p轨道而不是3p轨道，正确的应为1s22s22p6；③中没有遵循洪特规则，价层电子的轨道表示式应为；④中忽略了能量相同的原子轨道在半充满状态时，体系的能量较低，原子较稳定，正确的应为1s22s22p63s23p63d54s1；⑦中违反泡利不相容原理，正确的应为。(2)①氮是7号元素，其价层电子的轨道表示式为。②Co的原子序数为27，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2。③Fe3+基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5。
答案：(1)①⑤⑥ ②④ ③ ⑦ (2)①
②1s22s22p63s23p63d74s2（或[Ar]3d74s2） ③1s22s22p63s23p63d5（或[Ar]3d5）
11．Cu2O Cu2O中Cu＋的3d轨道为全充满状态，能量较低，较稳定
12．解析：由题意知：A为H，B为C，C为N，D为O，E为Fe。
答案：(1)3d64s2
(2) (3)Fe3+的3d轨道为半充满状态，能量低、稳定 (4)2 2 (5)
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