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同步练习1　原子结构
一、选择题(本题共14小题，每小题4分，共56分，每小题只有一个选项符合题目要求)
1.同一原子的下列轨道中能量最低的是(　　)
A.2s B.3s C.3p D.3d
2.(2025·辽宁七校高二联考)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.原子轨道和电子云都是用来形象地描述电子运动状态的
C.3px、3py、3pz的差异之处在于三者中电子(基态)的能量不同
D.钒原子核外有4种形状的原子轨道
3.下列多电子原子中，不同能级能量高低描述不正确的是(　　)
A.E(1s)B.E(3s)C.E(3p)>E(4s)>E(3s)
D.E(6d)>E(5d)>E(4d)
4.(2025·云南师大附中高二月考)下列叙述正确的是(　　)
A.第三能层某能级的符号为3f
B.同一能层中的不同能级的能量高低相同
C.每个能层最多可容纳的电子数是2n2
D.3d能级最多容纳5个电子
5.下列说法错误的是(　　)
A.同一原子中1s、2s、3s电子能量逐渐增大
B.同一原子中2p、3p、4p能级的轨道数一定相等
C.能量高的电子在离核远的区域运动，能量低的电子在离核近的区域运动
D.Na原子失去一个电子变为Na+，所失电子为能量最低的电子
6.反应NaCl+NH3+H2O+CO2NH4Cl+NaHCO3↓可用于联合制碱。下列表示反应中相关微粒的化学用语正确的是(　　)
A.NH3的电子式：
B.基态氯原子的电子排布式为1s22s22p63s23p5
C.基态氧原子的轨道表示式为
D.NaHCO3的电离：NaHCO3Na++H++C
7.下列状态的镁中，电离最外层一个电子所需能量最大的是(　　)
A.[Ne]
B.[Ne]
C.[Ne]
D.[Ne]
8.下列说法正确的是(　　)
A.在多电子原子中，p轨道电子能量一定高于s轨道电子能量
B.2p和3p的电子云轮廓图均为哑铃状
C.基态氮原子的轨道表示式为
D.B原子由1s22s22→1s22s22时，由基态转化为激发态，形成发射光谱
9.图甲是氢原子的1s电子云图，图乙、丙分别表示s、p能级的电子云轮廓图。
下列有关说法正确的是(　　)
A.电子云轮廓图就是原子轨道图
B.3p2表示3p能级中有两个原子轨道
C.由图乙可知，s能级的电子云轮廓图呈球形，有无数条对称轴
D.由图丙可知，px、py、pz轨道相互垂直，因为伸展方向不同，故能量不同
10.下列微粒中，氧化性最强的是(　　)
A.1s22s22p2 B.1s22s22p5
C.1s22s22p63s1 D.1s22s22p6
11.下列有关化学用语表示正确的是(　　)
A.基态F原子的轨道表示式：
B.OH-的电子式为
C.As的电子排布式：[Ar]3d104s24p3
D.Cl-的结构示意图：
12.(2025·保定高二月考)下列描述原子结构的化学用语正确的是(　　)
A.碳原子结构示意图：
B.基态镍原子(28Ni)的价层电子排布式：3d10
C.氧原子核外能量最高的电子云的形状：
D.碳原子核外电子的轨道表示式：
13.(2024·贵州高三“3+3+3”备考诊断性联考)下列化学用语或图示表达正确的是(　　)
A.NH4H的电子式为
B.钠离子的结构示意图为
C.3pz的电子云图为
D.基态铬原子的价层电子轨道表示式为
14.(2024·深圳盐田高级中学月考)下列说法正确的是(　　)
A.基态N原子的电子排布式为1s22s222，则违反了洪特规则
B.基态Br原子的简化电子排布式为[Ar]4s24p5
C.“纷纷灿烂如星陨”的烟花是某些金属元素的焰色试验，焰色试验属于化学变化
D.原子的电子排布式由1s22s22p33s1→1s22s22p4形成吸收光谱
二、非选择题(本题共3小题，共44分)
15.(14分，每空1分)按要求填空。
(1)下列基态微粒的电子排布中未成对电子数最多的是________(填字母)。
a.N3-　b.Fe3+　c.Cu　d.Cr　e.C
(2)与铜同周期的所有元素的基态原子中，未成对电子数与铜原子相同的元素有________种。
(3)基态铬原子的价层电子排布式是________，这样排布使整个体系能量降低，原因是_____________。
(4)基态砷原子的价层电子排布式为______，其原子核外有________个能层，________个能级，其原子轨道达到全充满状态的个数是______，同周期元素基态原子与砷原子未成对电子数相同的元素还有_____种。
(5)短周期元素中，基态原子具有1个未成对电子的元素共有________种。
(6)某元素基态原子的最外层电子排布式为nsnnpn+1，则电子排布式中n=________，该元素基态原子中能量最高的能级是________，其电子云在空间中有________________方向，呈________形。
16.(15分)A、B、C、D、E 代表5种元素。请填空：
(1)(1分)A元素基态原子的最外层有1个未成对电子，次外层有2个电子，其元素符号为________。
(2)B元素是前四周期基态原子中未成对电子数最多的元素，其基态原子的价层电子轨道表示式为_____。
(3)C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，该电子的轨道形状为___，C的基态原子核外电子占用了______个原子轨道，被其占用的最外电子层本身有_______个能级。
(4)D元素是自然界中含量居第二位的金属元素，该元素形成D2+和D3+，其中较稳定的是D3+，从原子结构角度解释原因是______________________。
(5)E元素原子最外层电子数是电子层数的3倍，其核外共有________种能量不同的电子，写出 E 的具有18个电子的氢化物的电子式：________。
17.(15分)有四种短周期元素，它们的结构、性质等信息如下表所述：
元素 结构、性质等信息
A 是短周期中(除稀有气体外)原子半径最大的元素，该元素的某种合金是原子反应堆的导热剂
B B与A同周期，其最高价氧化物对应的水化物呈两性
C 元素的气态氢化物极易溶于水，可用作制冷剂
D 是海水中除氢、氧元素外含量最多的元素，其单质或化合物也是自来水生产过程中常用的消毒杀菌剂
请根据表中信息填写：
(1)(1分)基态A原子的核外电子排布式：____________。
(2)B元素在元素周期表中的位置为_____________；简单离子半径：B______(填“大于”或“小于”)A。
(3)基态C原子的轨道表示式是____________________，其原子核外有______个未成对电子，能量最高的电子为______轨道上的电子，其轨道呈______形。
(4)D-的结构示意图是______。
同步练习1　原子结构
一、选择题(本题共14小题，每小题4分，共56分，每小题只有一个选项符合题目要求)
1.同一原子的下列轨道中能量最低的是(　　)
A.2s B.3s C.3p D.3d
答案　A
解析　能级符号相同，能层越大，能量越高，同一原子中，2s、3s、3p、3d电子的能量依次增强，故能量最低的是2s，故选A。
2.(2025·辽宁七校高二联考)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.原子轨道和电子云都是用来形象地描述电子运动状态的
C.3px、3py、3pz的差异之处在于三者中电子(基态)的能量不同
D.钒原子核外有4种形状的原子轨道
答案　B
解析　电子云轮廓图表示电子在单位体积内出现概率的大小，不是电子的运动轨迹，故A错误；p能级上有3个原子轨道，同一能层上的p轨道能量相同，3px、3py、3pz的能量相同，它们的差异是伸展方向不同，故C错误；钒是23号元素，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2，能级有s、p、d三种，对应的原子轨道形状有3种。
3.下列多电子原子中，不同能级能量高低描述不正确的是(　　)
A.E(1s)B.E(3s)C.E(3p)>E(4s)>E(3s)
D.E(6d)>E(5d)>E(4d)
答案　C
解析　同能级电子能层大的能量高，A、D正确；相同能层上原子轨道能量的高低：E(ns)4.(2025·云南师大附中高二月考)下列叙述正确的是(　　)
A.第三能层某能级的符号为3f
B.同一能层中的不同能级的能量高低相同
C.每个能层最多可容纳的电子数是2n2
D.3d能级最多容纳5个电子
答案　C
解析　第三能层有3个能级(3s、3p、3d)，没有3f能级，A错误；同一能层的不同能级，能量按照s、p、d、f的顺序升高，B错误；3d能级最多容纳10个电子，D错误。
5.下列说法错误的是(　　)
A.同一原子中1s、2s、3s电子能量逐渐增大
B.同一原子中2p、3p、4p能级的轨道数一定相等
C.能量高的电子在离核远的区域运动，能量低的电子在离核近的区域运动
D.Na原子失去一个电子变为Na+，所失电子为能量最低的电子
答案　D
解析　能级符号相同，能层越高，电子能量越大，所以1s、2s、3s电子的能量逐渐增大，故A正确；同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数相等，都为3，故B正确；基态Na原子核外电子排布式为1s22s22p63s1，3s1电子能量最高，故失去的电子为能量最高的电子，故D错误。
6.反应NaCl+NH3+H2O+CO2NH4Cl+NaHCO3↓可用于联合制碱。下列表示反应中相关微粒的化学用语正确的是(　　)
A.NH3的电子式：
B.基态氯原子的电子排布式为1s22s22p63s23p5
C.基态氧原子的轨道表示式为
D.NaHCO3的电离：NaHCO3Na++H++C
答案　B
解析　NH3的电子式应为，故A错误；氯原子的质子数和核外电子数都是17，其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p5，故B正确；基态O原子的轨道表示式为，故C错误；NaHCO3电离生成钠离子和碳酸氢根离子，电离方程式为NaHCO3Na++HC，故D错误。
7.下列状态的镁中，电离最外层一个电子所需能量最大的是(　　)
A.[Ne]
B.[Ne]
C.[Ne]
D.[Ne]
答案　A
8.下列说法正确的是(　　)
A.在多电子原子中，p轨道电子能量一定高于s轨道电子能量
B.2p和3p的电子云轮廓图均为哑铃状
C.基态氮原子的轨道表示式为
D.B原子由1s22s22→1s22s22时，由基态转化为激发态，形成发射光谱
答案　B
解析　在基态多电子原子中，p轨道电子能量不一定高于s轨道电子能量，如4s电子比2p电子能量高，故A错误；基态氮原子的电子排布式为1s22s22p3，轨道表示式是，故C错误；B原子由1s22s22→1s22s22，2px与2py轨道能量相同，均为基态，没有能量变化，故D错误。
9.图甲是氢原子的1s电子云图，图乙、丙分别表示s、p能级的电子云轮廓图。
下列有关说法正确的是(　　)
A.电子云轮廓图就是原子轨道图
B.3p2表示3p能级中有两个原子轨道
C.由图乙可知，s能级的电子云轮廓图呈球形，有无数条对称轴
D.由图丙可知，px、py、pz轨道相互垂直，因为伸展方向不同，故能量不同
答案　C
解析　电子云就是用小黑点的疏密程度来表示空间各电子出现概率大小的一种图形，量子力学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，核外电子运动的电子云轮廓图并不完全等同于原子轨道图，故A错误；3p2表示3p轨道上有2个电子，故B错误；由图可知，s电子的电子云轮廓图呈球形，有无数条对称轴，故C正确；p电子的电子云轮廓图呈哑铃状，每个p能级有px、py、pz三个原子轨道，这三个轨道相互垂直，且能量相同，故D错误。
10.下列微粒中，氧化性最强的是(　　)
A.1s22s22p2 B.1s22s22p5
C.1s22s22p63s1 D.1s22s22p6
答案　B
解析　根据原子核外电子排布可知，A是C，B是F，C是Na，D是Ne，所以氧化性最强的是F，答案选B。
11.下列有关化学用语表示正确的是(　　)
A.基态F原子的轨道表示式：
B.OH-的电子式为
C.As的电子排布式：[Ar]3d104s24p3
D.Cl-的结构示意图：
答案　C
12.(2025·保定高二月考)下列描述原子结构的化学用语正确的是(　　)
A.碳原子结构示意图：
B.基态镍原子(28Ni)的价层电子排布式：3d10
C.氧原子核外能量最高的电子云的形状：
D.碳原子核外电子的轨道表示式：
答案　C
解析　碳原子结构示意图为，A不正确；基态镍原子(28Ni)的价层电子排布式为3d84s2，B不正确；氧原子的电子排布式为1s22s22p4，则核外能量最高的电子云为p电子云，形状为，C正确；碳原子核外电子排布为1s22s22p2，轨道表示式为，D不正确。
13.(2024·贵州高三“3+3+3”备考诊断性联考)下列化学用语或图示表达正确的是(　　)
A.NH4H的电子式为
B.钠离子的结构示意图为
C.3pz的电子云图为
D.基态铬原子的价层电子轨道表示式为
答案　C
解析　NH4H为离子化合物，其电子式是，A错误；p能级电子云是哑铃形，3pz电子云向z轴伸展，C正确；基态铬原子的价层电子轨道表示式是，D错误。
14.(2024·深圳盐田高级中学月考)下列说法正确的是(　　)
A.基态N原子的电子排布式为1s22s222，则违反了洪特规则
B.基态Br原子的简化电子排布式为[Ar]4s24p5
C.“纷纷灿烂如星陨”的烟花是某些金属元素的焰色试验，焰色试验属于化学变化
D.原子的电子排布式由1s22s22p33s1→1s22s22p4形成吸收光谱
答案　A
解析　基态N原子 3p能级上有3个轨道、3个电子，3个电子应该排在3个不同的轨道上，且自旋平行，将基态N原子的电子排布式写成1s22s223，违背了洪特规则，A正确；Br 原子的原子序数为 35，其简化电子排布式为[Ar]3d104s24p5 ，B错误；焰色试验是物理变化，C错误；由激发态到基态，释放能量，形成发射光谱，D错误。
二、非选择题(本题共3小题，共44分)
15.(14分，每空1分)按要求填空。
(1)下列基态微粒的电子排布中未成对电子数最多的是________(填字母)。
a.N3-　b.Fe3+　c.Cu　d.Cr　e.C
(2)与铜同周期的所有元素的基态原子中，未成对电子数与铜原子相同的元素有________种。
(3)基态铬原子的价层电子排布式是________，这样排布使整个体系能量降低，原因是_____________。
(4)基态砷原子的价层电子排布式为______，其原子核外有________个能层，________个能级，其原子轨道达到全充满状态的个数是______，同周期元素基态原子与砷原子未成对电子数相同的元素还有_____种。
(5)短周期元素中，基态原子具有1个未成对电子的元素共有________种。
(6)某元素基态原子的最外层电子排布式为nsnnpn+1，则电子排布式中n=________，该元素基态原子中能量最高的能级是________，其电子云在空间中有________________方向，呈________形。
答案　(1)d　(2)4　(3)3d54s1　3d和4s轨道上的电子均为半充满状态，属于稳定结构　(4)4s24p3　4　8　15　2　(5)7　(6)2　2p　三种互相垂直的　哑铃
解析　(1)N3-、Fe3+、Cu、Cr、C的基态原子或离子的价层电子排布式分别为2s22p6、3d5、3d104s1、3d54s1、2s22p2，未成对电子数分别为0个、5个、1个、6个、2个，基态Cr原子的未成对电子数目最多，故选d。
(2)铜元素基态原子的价层电子排布式为3d104s1，有1个未成对电子，Cu位于第四周期，第四周期元素基态原子未成对电子数为1的原子，价层电子排布式为4s1、3d14s2、3d104s1、4s24p1、4s24p5，故除Cu外还有4种。
(4)砷的原子序数为33，基态砷原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，价层电子排布式为4s24p3，原子核外有4个能层，共有8个能级，原子轨道达到全充满状态的个数为15，基态砷原子核外有3个未成对电子，第四周期元素基态原子未成对电子数为3的价层电子排布式为3d34s2、3d74s2、4s24p3，除砷外，还有2种元素。
(5)短周期元素基态原子具有1个未成对电子，其价层电子排布应为ns1、ns2np1、ns2np5。在1到18号元素中，有H(1s1)、Li(1s22s1)、B(1s22s22p1)、F(1s22s22p5)、Na(1s22s22p63s1)、Al(1s22s22p63s23p1)、Cl(1s22s22p63s23p5)这七种元素。
(6)根据构造原理，先排满ns轨道，再排np轨道，ns轨道最多容纳2个电子，所以n=2，最外层电子排布式为2s22p3，2p为最高能级，p电子云呈哑铃形，在空间有3种互相垂直的方向。
16.(15分)A、B、C、D、E 代表5种元素。请填空：
(1)(1分)A元素基态原子的最外层有1个未成对电子，次外层有2个电子，其元素符号为________。
(2)B元素是前四周期基态原子中未成对电子数最多的元素，其基态原子的价层电子轨道表示式为_____。
(3)C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，该电子的轨道形状为___，C的基态原子核外电子占用了______个原子轨道，被其占用的最外电子层本身有_______个能级。
(4)D元素是自然界中含量居第二位的金属元素，该元素形成D2+和D3+，其中较稳定的是D3+，从原子结构角度解释原因是______________________。
(5)E元素原子最外层电子数是电子层数的3倍，其核外共有________种能量不同的电子，写出 E 的具有18个电子的氢化物的电子式：________。
答案　(1)Li、B或F
(2)
(3)球形　15　4
(4)Fe2+的价层电子排布式为3d6，而Fe3+的价层电子排布式为3d5，其3d能级为半充满状态，结构更稳定，故Fe3+比Fe2+稳定
(5)3　
解析　(1)A元素基态原子的最外层有1个未成对电子，次外层有 2 个电子，其核外电子排布式可能为1s22s1、1s22s22p1、1s22s22p5，则A的元素符号可能为Li、B或F。
(2)B元素是前四周期基态原子中未成对电子数最多的元素，则其价层电子排布式为3d54s1，电子轨道表示式为。
(3)C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，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，则C为Cu元素，4s电子的轨道形状为球形；s、p、d分别占有的轨道数为1、3、5，则Cu的基态原子核外电子占用的轨道数为1×4+3×2+5×1=15；被Cu占用的最外电子层为N层，含有s、p、d、f 4个能级。
(4)D元素是自然界中含量居第二位的金属元素，则D为Fe，Fe3+最外层3d能级电子排布为半充满结构，能量更低，更稳定。
(5)E元素原子最外层电子数是电子层数的3倍，最外层最多容纳8个电子，则E含有2个电子层，最外层含有6个电子，为O元素；基态O原子的核外电子排布式为1s22s22p4，其核外共有3种能量不同的电子；O元素形成的18电子氢化物为H2O2，H2O2为共价化合物，其电子式为。
17.(15分)有四种短周期元素，它们的结构、性质等信息如下表所述：
元素 结构、性质等信息
A 是短周期中(除稀有气体外)原子半径最大的元素，该元素的某种合金是原子反应堆的导热剂
B B与A同周期，其最高价氧化物对应的水化物呈两性
C 元素的气态氢化物极易溶于水，可用作制冷剂
D 是海水中除氢、氧元素外含量最多的元素，其单质或化合物也是自来水生产过程中常用的消毒杀菌剂
请根据表中信息填写：
(1)(1分)基态A原子的核外电子排布式：____________。
(2)B元素在元素周期表中的位置为_____________；简单离子半径：B______(填“大于”或“小于”)A。
(3)基态C原子的轨道表示式是____________________，其原子核外有______个未成对电子，能量最高的电子为______轨道上的电子，其轨道呈______形。
(4)D-的结构示意图是______。
答案　(1)1s22s22p63s1(或[Ne]3s1)
(2)第三周期第ⅢA族　小于
(3)　3　2p　哑铃
(4)
解析　由题意可知，A为Na元素、B为Al元素、C为N元素、D为Cl元素。
(2)B是Al元素，在元素周期表中的位置是第三周期第ⅢA族；Na+、Al3+电子层结构相同，核电荷数越大离子半径越小，故离子半径：Al3+

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