1、第一节第一节 原子结构原子结构 第第 1 1 课时课时 能层与能级能层与能级 基态与激发态基态与激发态 题组一 能层的理解与应用 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( ) A最易失去的电子能量最高 B离核最远的电子能量最高 Cp 能级电子能量一定高于 s 能级电子能量 D在离核最近的区域内运动的电子能量最低 答案 C 解析 最易失去的电子，性质活泼，所以能量最高，A 正确；离核最近的区域内运动的电子 能量最低，离核越远区域内运动的电子能量越高，B、D 正确；处于同一能层时，p 能级电子 能量一定高于 s 能级电子能量，C 错误。 2某元素原子的核外有三个能层，最外能层有 4
2、个电子，该原子核内的质子数为( ) A14 B15 C16 D17 答案 A 解析 原子核外共有三个能层，最内层只有 1s 能级，可容纳 2 个电子，第二层有 2s、2p 两 个能级，可容纳 12328 个电子，最外层有 4 个电子，所以该原子核外有 14 个电子， 又因在原子中核外电子数等于核内质子数，故选 A。 3在同一个原子中，M 能层上的电子与 Q 能层上的电子的能量( ) A前者大于后者 B后者大于前者 C前者等于后者 D无法确定 答案 B 4下列说法中有错误的是( ) A某原子 K 层上只有一个电子 B某离子 M 层和 L 层上的电子数均为 K 层的 4 倍 C某原子 M 层上的电
3、子数为 L 层电子数的 4 倍 D存在核电荷数与最外层电子数相等的离子 答案 C 解析 氢原子 K 层上只有一个电子，A 正确；Cl 、K等离子 M 层和 L 层上的电子数均为 K 层的 4 倍，B 正确；原子核外已有 M 层，则 L 层为全排满，即 8 个电子，这样 M 层就有 32 个电子，而 M 层为第三层，最多容纳的电子数为 18 个，故不可能，C 错误；O2 核电荷数为 8，核外最外层电子数也为 8，D 正确。 题组二 能层和能级 5下列有关能层和能级的叙述中正确的是( ) AM 能层有 s、p 共 2 个能级，最多能容纳 8 个电子 B3d 能级最多容纳 5 个电子，3f 能级最多
4、容纳 7 个电子 C无论哪一能层的 s 能级最多容纳的电子数均为 2 D任一能层都有 s、p 能级，但不一定有 d 能级 答案 C 解析 A 项，M 能层有 s、p、d 共 3 个能级，最多容纳 18 个电子；B 项，3d 能级最多容纳 10 个电子，从 N 能层开始有 f 能级，最多容纳 14 个电子，不存在 3f 能级；C 项，每个能层 都从 s 能级开始，且 s 能级最多容纳 2 个电子；D 项，K 能层只有 s 能级，不含有 p 能级。 6某一能层上 nd 能级最多所能容纳的电子数为( ) A6 B10 C14 D15 答案 B 解析 d 能级有 5 个轨道，每个轨道最多能容纳 2 个
5、电子，所以 nd 能级最多能容纳 10 个电 子。 7下列各能层不包含 d 能级的是( ) AO 能层 BP 能层 CM 能层 DK 能层 答案 D 解析 多电子原子中，同一能层的电子可分为不同的能级，K 层只有 s 能级，L 层有 s、p 能 级，从 M 层开始有 d 能级。 8下列多电子原子不同能级能量高低的比较错误的是( ) A1s2s3s B2p3p4p C3s3p3d D4s3d3p 答案 D 解析 在多电子原子中，从 3d 能级开始有“能级交错”现象，实际 4s 能级的能量小于 3d， 所以 D 错误。 题组三 原子的激发态、基态与光谱 9下列关于同一种原子中的基态和激发态说法中，
6、正确的是( ) A基态时的能量比激发态时高 B激发态时比较稳定 C由基态转化为激发态过程中吸收能量 D电子仅在激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱 答案 C 解析 同一原子处于激发态时能量较高，较不稳定，A、B 不正确；电子从能量较低的基态 跃迁到能量较高的激发态时，也会产生原子光谱，D 不正确。 10以下现象与核外电子的跃迁有关的是( ) 霓虹灯发出有色光 棱镜分光 激光器产生激光 石油蒸馏 凸透镜聚光 燃放的焰火，在夜空中呈现五彩缤纷的礼花 日光灯通电 发光 冷却结晶 A B C D 答案 A 解析 霓虹灯发出有色光，因为灯管中的稀有气体原子吸收能量，电子发生跃迁，发射出 不同颜色的光，正确
7、；棱镜分光是由于不同色彩的光在玻璃中的折射率不同引起的，与电 子跃迁无关，错误；激光的产生就是在外部刺激的情况下，很多高能的电子同时释放相位 和能级相同能量，这些能量成为颜色一样的光子，有的在激光器内反射，继续与电子碰撞， 释放更多的与它相同的光子，有的离开激光器，形成激光，与电子跃迁有关，正确；石油 蒸馏是利用石油中各成分的沸点不同加以分离，与电子跃迁无关，错误；凸透镜聚光是由 光的折射形成的，与电子跃迁无关，错误；燃放的焰火，是因为不同金属离子吸收能量， 电子发生跃迁，形成不同的颜色的光，正确；日光灯通电发光，是因为电子受到激发的时 候原子就会释放出可见光子形成的， 与电子跃迁有关， 正确
8、； 冷却结晶， 是由于温度降低， 物质的溶解度减小，析出溶质，与电子跃迁无关。 11元素 Na 的焰色试验呈黄色，从能量变化的角度其光谱类型属于( ) A发射光谱 B吸收光谱 C连续光谱 D线状光谱 答案 A 解析 焰色反应是待测物的金属元素吸收能量后，原子中的电子发生跃迁变为激发态，而激 发态不稳定，释放能量变为较低能量的激发态或基态，产生发射光谱。 12对焰色试验的描述正确的是( ) A焰色试验只是金属单质特有的性质 B焰色试验是化学变化 C焰色试验是金属原子从基态跃迁到激发态时，将能量以光的形式表现出来 D焰色试验是金属原子或离子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时，将 能量
9、以光的形式表现出来的现象 答案 D 解析 焰色试验是大多数金属元素的性质，是物理变化，从基态激发态要吸收能量，从激 发态基态会释放能量。 13图中所发生的现象与电子的跃迁无关的是( ) 答案 D 解析 燃放烟火、霓虹灯、燃烧蜡烛等获得的光能都是电子跃迁时能量以光的形式释放出来 导致的，而平面镜成像则是光线反射的结果。 14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 答案 A 解析 霓
10、虹灯之所以能发光，是因为电子吸收能量后跃迁到能量较高的能级，能量较高能级 上的电子会很快以光的形式释放能量而跃迁回能量较低的能级。 15填空。 (1)用符号填写能层所含能级种类： K 层：_；L 层：_；M 层：_；N 层：_。 (2)用数字填写能级所能容纳最多电子数目： s：_；p：_；d：_；f：_。 (3)比较下列能级的能量高低(填“”)。 4s_3s_2s_1s； 4f_4d_4p_4s； 1s_2p_3d_4f。 答案 (1)1s 2s、2p 3s、3p、3d 4s、4p、4d、4f (2)2 6 10 14 (3) 16(1)1861 年德国人基尔霍夫(G.R.Kirchhoff)
11、和本生(R.W.Bunsen)研究锂云母的某谱时，发 现在深红区有一新线， 从而发现了铷元素， 他们研究的是_ _。 (2)含有钾元素的盐的焰色试验为_色。许多金属盐都可以发生焰色试验，其原因是 _。 答案 (1)原子光谱 (2)紫 电子从能量较高的激发态跃迁到能量较低的基态时，以一定波长(可见光区域)光的形 式释放能量 17(1)Cl 原子核外电子能量最高的电子所在的能级是_。 (2)基态 Si 原子中，核外电子占据最高能层的符号为_，该能层上有_个能级， 电子数为_。 答案 (1)3p (2)M 3 4 解析 (1)Cl 原子核外有 17 个电子，排布在 1s、2s、2p、3s、3p 5
12、个能级上，能量最高的是 3p 能级。 (2)Si 原子核外有 14 个电子，K、L、M 能层上分别有 2、8、4 个电子，所以电子占据的最高 能层为 M 能层，该能层有 3s、3p、3d 三个能级，排有 4 个电子。 18下表给出了五种元素的相关信息，其中 A、B、C、D 为短周期元素。 元素 相关信息 A 在常温、常压下，其单质是气体，随着人类对环境的认识和要求的提高，它 将成为备受青睐的清洁燃料 B 工业上通过分离液态空气获得其单质， 其某种同素异形体是保护地球地表环 境的重要屏障 C 植物生长三要素之一，它能形成多种氧化物，其中一种是早期医疗中使用的 麻醉剂 D 室温下其单质呈粉末状固体
13、，加热易熔化。该单质在氧气中燃烧，发出明亮 的蓝紫色火焰 E 它是人体不可缺少的微量元素， 其单质也是日常生产和生活中不可缺少的金 属原材料，常用于制造桥梁、楼房等 根据上述信息填空： (1)B 元素的基态原子含有_个能层，其中第二能层中有哪几个能级：_；画出 D 的原子结构示意图_。 (2)C 与 A 形成的某一化合物能和 C 与 B 形成的另一无色化合物(这两种化合物分子中原子个 数比皆为 12)一起用作火箭助推剂，写出两者发生反应生成无毒物质的化学方程式： _。 (3)某矿藏主要含 D、E 两种元素组成的化合物，它在空气中高温条件下生成一种刺激性气体 和一种红色氧化物。 试写出化学方程式
14、： _。 答案 (1)2 2s 和 2p (2)2N2H4N2O4= 点燃 3N24H2O (3)4FeS211O2= 高温 2Fe2O38SO2 解析 (1)氢气是一种清洁燃料，所以 A 为氢元素；臭氧对紫外线有吸收作用，是保护地球地 表环境的重要屏障，所以 B 为氧元素，其基态原子含有 K 层与 L 层 2 个能层，L 层为第二能 层，有 s、p 两个能级(即 2s 和 2p)；氮、磷、钾是植物生长三要素，N2O 俗名“笑气”，是 早期医疗中使用的麻醉剂， 所以 C 为氮元素； 单质硫在氧气中燃烧， 发出明亮的蓝紫色火焰， 所以 D 为硫元素；日常生产和生活中最常用的金属是铁、铜和铝，其中只有铁是人体不可缺 少的微量元素，所以 E 为铁元素。 (2)氮和氢形成的原子个数比为 12 的化合物为 N2H4，氮和氧形成的原子个数比为 12 的 化合物有 NO2和 N2O4，其中 N2O4是无色气体，NO2是红棕色气体，N2H4和 N2O4反应生成 无毒的 N2和 H2O。 (3)我国主要以黄铁矿(其主要成分是 FeS2)为原料制备硫酸，其第一阶段的主要反应是煅烧黄 铁矿，反应为 4FeS211O2= 高温 2Fe2O38SO2。