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高中化学人教版 (2019)选择性必修2第一节 原子结构当堂检测题
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这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修2第一节 原子结构当堂检测题，共13页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
第一章测评
一、选择题(每小题只有一个选项符合题意。1~10题每题2分,11~15题每题4分,共40分)
1.[2023山东临沂一中高二期末]下列说法正确的是( )
A.基态原子的p能级上半充满的元素一定位于p区
B.氢原子只有一个电子,其特征光谱只有一条谱线
C.(n-1)d轨道的电子能量比ns的高
D.基态原子的N层上只有一个电子的元素,一定是第ⅠA族元素
2.[2023北师大附中高二期末]下列说法或化学用语的使用正确的是( )
A.构造原理呈现的能级交错源于光谱学实验
B.符号为M的能层最多容纳的电子数为32
C.基态碳原子的价层电子轨道表示式:
D.24Cr的原子核外电子排布式:[Ar]3d44s2
3.[2023天津南开中学高二期末]下列氧原子轨道表达式中,能量最低的是( )
4.[2023重庆渝中巴蜀中学高二期末]下列有关元素周期表的说法正确的是( )
A.按照核外电子排布,可把元素周期表划分为s、p、d、f四个区
B.元素周期表中,氟元素的电负性最大,第一电离能也最大
C.元素周期表的各个周期总是从ns能级开始,以np能级结束
D.元素周期表中,从第ⅢB族到第ⅡB族的10个纵列的元素全都是金属元素
5.下列说法正确的是( )
A.1s22s22p63s13p1表示的是基态原子的电子排布
B.电子由激发态跃迁到基态时吸收能量
C.第三周期元素的原子半径从左到右逐渐减小,第一电离能依次增大
D.日常生活中的许多可见光,如霓虹灯光、节日焰火等,都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关
6.下列说法正确的是( )
A.Na、Mg、Al的第一电离能依次增大
B.V、Cr、Mn的最外层电子数依次增多
C.S2-、Cl-、K+的半径逐渐减小
D.O、F、Ne的电负性逐渐增大
7.某元素X的逐级电离能如表所示,单位是kJ·mol-1,下列说法正确的是( )
元素
I1
I2
I3
I4
I5
X
578
1 817
2 745
11 575
14 830
A.X元素可能为+4价
B.X为非金属
C.X为第五周期元素
D.X与氟反应时最可能生成的阳离子为X3+
8.[2023河北唐山开滦一中高二期末]下列有关微粒性质的排列顺序中,错误的是( )
A.元素的电负性:P
D.原子的未成对电子数:Mn>Si>Cl
9.已知短周期元素R原子最外层的p能级上有2个未成对电子。下列关于R的描述正确的是( )
A.R的氧化物都能溶于水
B.R的最高价氧化物对应水化物的化学式都是H2RO3
C.R都是非金属元素
D.R的氧化物都能与NaOH溶液反应
10.不能说明X的电负性比Y的电负性大的是( )
A.与H2化合时X单质比Y单质容易
B.X的最高价氧化物对应水化物的酸性比Y的最高价氧化物对应水化物的酸性强
C.X原子的最外层电子数比Y原子最外层电子数多
D.X单质可以把Y从其气态氢化物中置换出来
11.钠铬辉石(NaCrSi2O6)是自然界极为罕见的珠宝,是翡翠中干青种的重要组成物质之一。下列说法不正确的是( )
A.轨道表示式:能反映钠原子轨道的能级差别和电子的自旋状态
B.金属Cr基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1
C.Cs的金属性强于Na
D.硅元素的第一电离能低于同周期相邻两元素的第一电离能
12.图中三条曲线表示C、Si、P元素四级电离能的变化趋势。下列说法正确的是( )
A.电负性:c>b>a
B.最简单氢化物的稳定性:c>a>b
C.I5:a>c>b
D.a、b、c分别为C、Si、P
13.以下有关元素性质的说法不正确的是( )
A.具有下列电子排布的原子中,①1s22s22p63s23p2 ②1s22s22p3 ③1s22s22p2 ④1s22s22p63s23p4,原子半径最大的是①
B.下列原子的价电子排布中,①3s23p1 ②3s23p2 ③3s23p3 ④3s23p4,对应的第一电离能最大的是③
C.①Na、K、Rb ②N、P、As ③O、S、Se ④Na、P、Cl,元素的电负性随原子序数的增加而递增的是④
D.某元素的逐级电离能(kJ·mol-1)分别为738、1 451、7 733、10 540、13 630、17 995、21 703,当它与氯气反应时最可能生成的阳离子是X3+
14.下列说法正确的是( )
A.电子仅在激发态跃迁到基态才产生原子光谱
B.在已知元素中,基态原子的4s能级中只有1个电子且位于d区的元素只有1种
C.核电荷数为26的元素,原子核外价层电子轨道表示式为
D.核外电子数为奇数的基态原子,其原子轨道中可能不含未成对电子
15.如图为元素周期表中短周期的一部分,关于Y、Z、M的说法不正确的是( )
A.电负性:Y>Z>M
B.离子半径:Z2->M->Y-
C.ZM2分子中各原子的最外层均满足8电子稳定结构
D.元素Y、Z、M的第一电离能:Y>M>Z
二、非选择题(本题包括5个小题,共60分)
16.(12分)根据已学知识,回答下列问题:
(1)A元素基态原子的最外层有3个未成对电子,次外层有2个电子,其元素符号为 ;其价层电子排布图为 。
(2)B元素的正三价离子的3d能级为半充满,B的元素符号为 ,其基态原子的电子排布式为 ,其原子的结构示意图为 。
(3)C元素基态原子的M层全充满,N层没有成对电子且只有一个未成对电子,C的元素符号为 ,其基态原子的电子排布式为 。
(4)D元素的原子最外层电子排布式为nsnnpn+2,则n= ;原子中能量最高的是 电子,价层电子排布图为 。
(5)与Ti同周期的所有过渡元素的基态原子中,写出任意一种最外层电子数与钛不同的元素价层电子排布式: 。
17.(12分)科学家合成一种新化合物(如图所示)。其中W、X、Y、Z为同一短周期元素,W是所在周期中第一电离能最小的元素,Y元素基态原子的未成对电子数等于其电子层数,Z元素的原子核外最外层电子数是X核外电子数的一半。
回答下列问题:
(1)W、X、Y、Z原子半径由大到小的顺序为 (用对应的元素符号表示)。
(2)Z的核外电子排布式为 。
(3)基态X原子价层电子轨道表示式为 。
(4)W元素基态原子核外电子有 种运动状态,其中电子占据能量最高的原子轨道符号表示为 。
(5)X的电负性 (填“大于”或“小于”)Y,原因是 。
18.(12分)[2023北京石景山高二期末]下表为元素周期表的一部分,编号分别代表对应的元素,回答下列问题:
(1)①~⑨原子半径最大的是 (填元素符号,下同),电负性最大的是 。
(2)⑤的第一电离能比④小,结合价层电子排布式解释原因: 。
(3)⑦的单质能与碱反应,根据“对角线规则”,③的单质与NaOH溶液反应的化学方程式是 。
(4)⑨位于元素周期表第Ⅷ族,按照核外电子排布,把元素周期表划分为5个区,⑨位于 区。请在图中用“↑”或“↓”补全⑨三价离子的价层电子排布图。
19.(12分)[2023山东临沂一中高二期末]磷酸亚铁锂(LiFePO4)和锰酸锂(LiMn2O4)均可用作锂离子电池正极材料。回答下列问题:
(1)在周期表中,与Li化学性质最相似的邻族元素是 ,画出基态O原子的价层电子轨道表示式: 。基态P原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为 形。
(2)原子核外电子有两种相反的自旋状态,分别用+12和-12表示,称为电子的自旋磁量子数。基态Mn原子的价层电子自旋磁量子数的代数和为 。
(3)P的第一电离能与同周期相邻元素相比大小关系为 (用元素符号和“>”表示),原因是 。
(4)Fe元素位于周期表的 区。已知:I3(Mn)=3 248 kJ·mol-1,I3(Fe)=2 957 kJ·mol-1。第三电离能I3(Mn)>I3(Fe),其主要原因是 。
20.(12分)[2023湖北省级示范高二四校联考]氨硼烷(NH3BH3)含氢量高、热稳定性好,是具有潜力的储氢材料。回答下列问题:
(1)氮在元素周期表中的位置是 ,基态N原子的电子排布图为 。
(2)B的第一电离能I1(B)=800 kJ·mol-1,判断I1(Al) (填“>”或“<”)800 kJ·mol-1,结合电子排布式说明判断理由: 。
(3)NH3BH3分子中,与N原子相连的H呈正电性(Hδ+),与B原子相连的H呈负电性(Hδ-)。在H、B、N三种元素中:
①电负性由大到小的顺序是 。
②原子半径由大到小的顺序是 。
③根据对角线规则,在B、N所在周期中,有一种元素与Al元素性质具有相似性,写出其对应的氢氧化物与烧碱溶液反应的化学方程式: 。
(4)Fe、Co、Ni、Cu是目前氨硼烷水解产氢催化剂研究的热点。不同催化剂催化氨硼烷水解产氢的性能如图所示。这四种催化剂中:
①催化效果最好的金属基态原子中未成对的电子数为 。
②催化效果最差的金属其+2价阳离子的外围电子排布式为 。
③催化效果第三的金属位于元素周期表的 区。
答案：
1.A 2.A 3.A 4.D
5.D 解析 1s22s22p63s13p1表示的不是基态原子的电子排布,因为其3s轨道没有排满就排布了3p轨道,违反了能量最低原理,A不正确;电子由激发态跃迁到基态时会释放能量,B不正确;第三周期元素的原子半径从左到右逐渐减小,第一电离能呈增大的趋势,但是因为Mg和P的原子结构相对较稳定,其第一电离能均高于其右边的元素,C不正确;电子在激发态跃迁到基态时会产生原子发射光谱,日常生活中的许多可见光,如霓虹灯光、节日焰火等,都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关,D说法正确。
6.C 解析 Mg的第一电离能比Al的大,A错误;V、Mn原子的最外层电子数都是2,而Cr原子3d、4s能级处于半充满的稳定状态,最外层电子只有1个,B错误;S2-、Cl-、K+是电子层结构相同的离子,核电荷数越大,离子半径越小,所以S2-、Cl-、K+的半径逐渐减小,C正确;O、F的电负性逐渐增大,而Ne的原子轨道处于全充满的稳定状态,不用电负性衡量其性质,D错误。
7.D 解析 由题表可知,该元素的I4≫I3,故该元素最外层有3个电子,易形成+3价阳离子,A、B两项错误,D项正确;无法确定该元素是否位于第五周期,C项错误。
8.B 解析 得电子能力越强,电负性越大,得电子能力PNa+>Mg2+,故C正确。Mn、Si、Cl原子的未成对电子数分别为5、2、1,即原子的未成对电子数:Mn>Si>Cl,故D正确。
9.C 解析 由短周期元素R原子最外层的p能级上有2个未成对电子可知,可能存在两种情况:p能级上只有2个电子,为第ⅣA族元素;p能级上有4个电子,为第ⅥA族元素。第ⅣA族中元素Si的氧化物SiO2难溶于水,A错误;第ⅣA族元素最高价氧化物对应水化物的化学式是H2RO3,但第ⅥA族元素最高价氧化物对应水化物的化学式是H2RO4,B错误;短周期第ⅥA族和第ⅣA族的元素均为非金属元素,C正确;R的氧化物如CO与NaOH溶液不反应,D错误。
10.C 解析 电负性的大小和非金属性的强弱变化规律一致,因而可根据元素非金属性的强弱判断。X的电负性比Y大,表明X的非金属性比Y的非金属性强。A、B、D均能说明X的非金属性比Y强,原子最外层电子数的多少不能决定元素得失电子的能力。
11.D 解析 在轨道表示式中小方框表示了能级差别,方框中的箭头表示了电子的自旋状态,A正确;Cr是24号元素,基态Cr原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,B正确;Cs的金属性强于Na,C正确;第一电离能:Al
13.D 解析 最外层电子数相同时电子层数越多半径越大,相同数目电子层时最外层电子数越少,半径越大,A项说法正确;B项中四种元素均为第三周期元素,由电离能的变化规律及核外电子的排布情况可知,③中3p能级半充满,第一电离能最大,B项说法正确;元素的电负性可用来衡量元素的金属性和非金属性的强弱,在元素周期表中,同一周期从左到右,元素的电负性逐渐增大,同一主族从上到下,元素的电负性逐渐减小,故C项说法正确;判断电离能与元素化合价的关系,关键看各级电离能之间的差值大小,相邻两级电离能差值大,说明再失去一个电子的难度增大,由此可判断出该离子所带的电荷数,所以X最有可能生成的阳离子是X2+,D项说法错误。
14.B 解析 电子由激发态跃迁到基态时,会产生发射光谱,电子由基态跃迁到激发态时,会产生吸收光谱,吸收光谱与发射光谱总称原子光谱,A项错误;该元素最外层仅有的一个电子位于4s能级,即4s1,该原子4s能级未填满,情况之一是按照能级顺序正常填充的结果:1s22s22p63s23p64s1,为K元素,情况之二是按照洪特规则的特例填充的结果:1s22s22p63s23p63d54s1、1s22s22p63s23p63d104s1,为24Cr和29Cu,位于d区的只有Cr,B项正确;Fe原子3d能级上有6个电子,4s能级上有2个电子,Fe原子价层电子轨道表示式为,C项错误;每个原子轨道最多容纳2个电子,核外电子数为奇数的基态原子,原子轨道中一定有未成对电子,D项错误。
15.A 解析 由图示关系可推知:Y为氟元素,M为氯元素,Z为硫元素。A项,元素的电负性关系为F>Cl>S,故不正确;B项,离子半径关系为S2->Cl->F-,故正确;C项,SCl2的电子式为 ··Cl······S······Cl······,故正确;D项,元素第一电离能大小关系为F>Cl>S,正确。
16.答案 (1)N
(2)Fe [Ar]3d64s2(或1s22s22p63s23p63d64s2)
(3)Cu [Ar]3d104s1(或1s22s22p63s23p63d104s1)
(4)2 2p
(5)3d54s1(或3d104s1)
解析 (1)A元素基态原子的电子排布图由题意可写成:,则该元素核外有7个电子,为氮元素,其元素符号为N。
(2)B元素原子失去2个4s电子和1个3d电子后变成+3价离子,其原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2,即26号元素铁。
(3)C元素的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1,故C为Cu。
(5)与Ti同周期的所有过渡元素的基态原子中,最外层电子数与钛不同,符合条件的元素原子的价层电子排布式为3d54s1、3d104s1。
17.答案 (1)Na>Si>P>Cl
(2)1s22s22p63s23p5或[Ne]3s23p5
(3)
(4)11 3s
(5)小于 同周期元素P比Si原子半径小,核电荷数多,吸引电子能力更强
解析 W、X、Y、Z为同一短周期元素,据题图可知X能形成4个共价键,则应为第ⅣA族元素,Z核外最外层电子数是X核外电子数的一半,则X核外电子数最大为14(Z不可能为0族元素),则X为C或Si,若X为C,则Z为B,不符合图示成键规律,所以X为Si,Z为Cl,四种元素位于第三周期;Y元素基态原子的未成对电子数等于其电子层数,则Y核外电子排布为1s22s22p63s23p3,即为P元素;根据题图示可知,W元素的阳离子带一个正电荷,且W是所在周期中第一电离能最小的元素,则W为Na元素。
(1)同一周期从左向右原子半径逐渐减小,则W、X、Y、Z原子半径由大到小的顺序为Na>Si>P>Cl;(2)Cl的核外电子数=核电荷数=17,Cl的核外电子排布式为1s22s22p63s23p5;
(3)Si处于元素周期表中第三周期第ⅣA族,基态Si的价层电子排布式为3s23p2,则基态硅原子价层电子的轨道表示式是;(4)Na的核外电子总数=原子序数=11,每个电子的运动状态都不同,则Na原子核外电子有11种不同的运动状态;Na元素基态原子中能量最高的电子所占据的原子轨道为3s;(5)同周期元素P比Si原子半径小,核电荷数多,吸引电子能力更强,所以Si的电负性小于P。
18.答案 (1)K F
(2)N原子的价层电子排布式为2p3,O原子的价层电子排布式为2p4,N原子的2p能级处于半充满的稳定状态,不易失去电子,故N的第一电离能比O小
(3)Be+2NaOHNa2BeO2+H2↑
(4)d
解析 根据元素周期表可知,①是H;②是Li;③是Be;④是N;⑤是O;⑥是F;⑦是Al;⑧是K;⑨是Fe。
(3)根据“对角线规则”,Be的单质与NaOH溶液反应的化学方程式是Be+2NaOHNa2BeO2+H2↑。
(4)Fe的价层电子排布式为3d64s2,Fe位于元素周期表的d区,Fe3+的价层电子排布式为3d5,根据洪特规则知,当电子排布在同一能级的不同轨道时,基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道,且自旋状态相同,则其价层电子排布图为。
19.答案 (1)镁(或Mg) 哑铃
(2)+52(或-52)
(3)P>S>Si P的最高能级电子处于半充满状态,比较稳定,第一电离能较高
(4)d Mn2+的价层电子排布式是3d5,为半充满稳定状态,较难再失电子,而Fe2+失去3d6上的一个电子变为3d5,轨道半充满时稳定性增强,故第三电离能I3(Mn)>I3(Fe)
解析 (1)根据元素周期表“对角线规则”,相邻主族元素之间,左上与右下相邻周期的两种元素化学性质最相似,与Li元素化学性质最相似的应是第三周期第ⅡA族Mg元素;O元素位于元素周期表第二周期第ⅥA族,其价层电子轨道表示式为;P元素位于元素周期表第三周期第ⅤA族,基态P原子电子所占最高能级是3p能级,该能级原子轨道电子云轮廓图为哑铃形。
(2)Mn元素位于第四周期第ⅦB族,其价层电子排布式为3d54s2,只有3d能级上有未成对的电子,五个轨道中电子自旋方向相同,所以价层电子自旋磁量子数代数和应为5×(+12)或者5×(-12)。
(3)同周期元素,从左到右,第一电离能呈增大的趋势,而P的电子排布式是[Ne]3s23p3,2p轨道是半充满的,比较稳定,较难失去电子,所以第一电离能比同周期相邻元素要大,所以第一电离能大小顺序是P>S>Si。
(4)第Ⅷ族元素均处于元素周期表的d区,Mn2+的价层电子排布式为3d5,Fe2+的价层电子排布式为3d6,Mn2+的原子轨道内层全充满,3d层半充满,4s层全空,更难失去电子。
20.答案 (1)第二周期第ⅤA族
(2)< B和Al的基态原子电子排布式分别为1s22s22p1和1s22s22p63s23p1,3p能级的能量高于2p能级的能量,处于3p能级的电子更容易失去,因此I1(Al)
(4)①3 ②3d6 ③ds
解析 (1)已知N是7号元素,其核外电子排布式为1s22s22p3,则氮在元素周期表中的位置是第二周期第ⅤA族,基态N原子的电子排布图为。
(2)从电子排布的角度说明判断:B和Al的基态原子电子排布式分别为1s22s22p1和1s22s22p63s23p1,因为3p能级的能量高于2p能级的能量,处于3p能级的电子更容易失去,因此I1(Al)
②电子层数越多半径越大,电子层数相同,核电荷数越大,半径越小,故原子半径由大到小的顺序是B>N>H;
③与Al元素性质具有相似性的为Be,其对应的氢氧化物Be(OH)2与烧碱溶液反应的化学方程式为Be(OH)2+2NaOHNa2BeO2+2H2O。
(4)①由题干图示信息可知,催化效果最好的金属为Co,Co基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2,故其中未成对的电子数为3;
②由题干图示信息可知,催化效果最差的金属为Fe,基态Fe2+的外围电子排布式为3d6;
③催化效果第三的金属为Cu,位于元素周期表的ds区。
第一章测评
一、选择题(每小题只有一个选项符合题意。1~10题每题2分,11~15题每题4分,共40分)
1.[2023山东临沂一中高二期末]下列说法正确的是( )
A.基态原子的p能级上半充满的元素一定位于p区
B.氢原子只有一个电子,其特征光谱只有一条谱线
C.(n-1)d轨道的电子能量比ns的高
D.基态原子的N层上只有一个电子的元素,一定是第ⅠA族元素
2.[2023北师大附中高二期末]下列说法或化学用语的使用正确的是( )
A.构造原理呈现的能级交错源于光谱学实验
B.符号为M的能层最多容纳的电子数为32
C.基态碳原子的价层电子轨道表示式:
D.24Cr的原子核外电子排布式:[Ar]3d44s2
3.[2023天津南开中学高二期末]下列氧原子轨道表达式中,能量最低的是( )
4.[2023重庆渝中巴蜀中学高二期末]下列有关元素周期表的说法正确的是( )
A.按照核外电子排布,可把元素周期表划分为s、p、d、f四个区
B.元素周期表中,氟元素的电负性最大,第一电离能也最大
C.元素周期表的各个周期总是从ns能级开始,以np能级结束
D.元素周期表中,从第ⅢB族到第ⅡB族的10个纵列的元素全都是金属元素
5.下列说法正确的是( )
A.1s22s22p63s13p1表示的是基态原子的电子排布
B.电子由激发态跃迁到基态时吸收能量
C.第三周期元素的原子半径从左到右逐渐减小,第一电离能依次增大
D.日常生活中的许多可见光,如霓虹灯光、节日焰火等,都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关
6.下列说法正确的是( )
A.Na、Mg、Al的第一电离能依次增大
B.V、Cr、Mn的最外层电子数依次增多
C.S2-、Cl-、K+的半径逐渐减小
D.O、F、Ne的电负性逐渐增大
7.某元素X的逐级电离能如表所示,单位是kJ·mol-1,下列说法正确的是( )
元素
I1
I2
I3
I4
I5
X
578
1 817
2 745
11 575
14 830
A.X元素可能为+4价
B.X为非金属
C.X为第五周期元素
D.X与氟反应时最可能生成的阳离子为X3+
8.[2023河北唐山开滦一中高二期末]下列有关微粒性质的排列顺序中,错误的是( )
A.元素的电负性:P
D.原子的未成对电子数:Mn>Si>Cl
9.已知短周期元素R原子最外层的p能级上有2个未成对电子。下列关于R的描述正确的是( )
A.R的氧化物都能溶于水
B.R的最高价氧化物对应水化物的化学式都是H2RO3
C.R都是非金属元素
D.R的氧化物都能与NaOH溶液反应
10.不能说明X的电负性比Y的电负性大的是( )
A.与H2化合时X单质比Y单质容易
B.X的最高价氧化物对应水化物的酸性比Y的最高价氧化物对应水化物的酸性强
C.X原子的最外层电子数比Y原子最外层电子数多
D.X单质可以把Y从其气态氢化物中置换出来
11.钠铬辉石(NaCrSi2O6)是自然界极为罕见的珠宝,是翡翠中干青种的重要组成物质之一。下列说法不正确的是( )
A.轨道表示式:能反映钠原子轨道的能级差别和电子的自旋状态
B.金属Cr基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1
C.Cs的金属性强于Na
D.硅元素的第一电离能低于同周期相邻两元素的第一电离能
12.图中三条曲线表示C、Si、P元素四级电离能的变化趋势。下列说法正确的是( )
A.电负性:c>b>a
B.最简单氢化物的稳定性:c>a>b
C.I5:a>c>b
D.a、b、c分别为C、Si、P
13.以下有关元素性质的说法不正确的是( )
A.具有下列电子排布的原子中,①1s22s22p63s23p2 ②1s22s22p3 ③1s22s22p2 ④1s22s22p63s23p4,原子半径最大的是①
B.下列原子的价电子排布中,①3s23p1 ②3s23p2 ③3s23p3 ④3s23p4,对应的第一电离能最大的是③
C.①Na、K、Rb ②N、P、As ③O、S、Se ④Na、P、Cl,元素的电负性随原子序数的增加而递增的是④
D.某元素的逐级电离能(kJ·mol-1)分别为738、1 451、7 733、10 540、13 630、17 995、21 703,当它与氯气反应时最可能生成的阳离子是X3+
14.下列说法正确的是( )
A.电子仅在激发态跃迁到基态才产生原子光谱
B.在已知元素中,基态原子的4s能级中只有1个电子且位于d区的元素只有1种
C.核电荷数为26的元素,原子核外价层电子轨道表示式为
D.核外电子数为奇数的基态原子,其原子轨道中可能不含未成对电子
15.如图为元素周期表中短周期的一部分,关于Y、Z、M的说法不正确的是( )
A.电负性:Y>Z>M
B.离子半径:Z2->M->Y-
C.ZM2分子中各原子的最外层均满足8电子稳定结构
D.元素Y、Z、M的第一电离能:Y>M>Z
二、非选择题(本题包括5个小题,共60分)
16.(12分)根据已学知识,回答下列问题:
(1)A元素基态原子的最外层有3个未成对电子,次外层有2个电子,其元素符号为 ;其价层电子排布图为 。
(2)B元素的正三价离子的3d能级为半充满,B的元素符号为 ,其基态原子的电子排布式为 ,其原子的结构示意图为 。
(3)C元素基态原子的M层全充满,N层没有成对电子且只有一个未成对电子,C的元素符号为 ,其基态原子的电子排布式为 。
(4)D元素的原子最外层电子排布式为nsnnpn+2,则n= ;原子中能量最高的是 电子,价层电子排布图为 。
(5)与Ti同周期的所有过渡元素的基态原子中,写出任意一种最外层电子数与钛不同的元素价层电子排布式: 。
17.(12分)科学家合成一种新化合物(如图所示)。其中W、X、Y、Z为同一短周期元素,W是所在周期中第一电离能最小的元素,Y元素基态原子的未成对电子数等于其电子层数,Z元素的原子核外最外层电子数是X核外电子数的一半。
回答下列问题:
(1)W、X、Y、Z原子半径由大到小的顺序为 (用对应的元素符号表示)。
(2)Z的核外电子排布式为 。
(3)基态X原子价层电子轨道表示式为 。
(4)W元素基态原子核外电子有 种运动状态,其中电子占据能量最高的原子轨道符号表示为 。
(5)X的电负性 (填“大于”或“小于”)Y,原因是 。
18.(12分)[2023北京石景山高二期末]下表为元素周期表的一部分,编号分别代表对应的元素,回答下列问题:
(1)①~⑨原子半径最大的是 (填元素符号,下同),电负性最大的是 。
(2)⑤的第一电离能比④小,结合价层电子排布式解释原因: 。
(3)⑦的单质能与碱反应,根据“对角线规则”,③的单质与NaOH溶液反应的化学方程式是 。
(4)⑨位于元素周期表第Ⅷ族,按照核外电子排布,把元素周期表划分为5个区,⑨位于 区。请在图中用“↑”或“↓”补全⑨三价离子的价层电子排布图。
19.(12分)[2023山东临沂一中高二期末]磷酸亚铁锂(LiFePO4)和锰酸锂(LiMn2O4)均可用作锂离子电池正极材料。回答下列问题:
(1)在周期表中,与Li化学性质最相似的邻族元素是 ,画出基态O原子的价层电子轨道表示式: 。基态P原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为 形。
(2)原子核外电子有两种相反的自旋状态,分别用+12和-12表示,称为电子的自旋磁量子数。基态Mn原子的价层电子自旋磁量子数的代数和为 。
(3)P的第一电离能与同周期相邻元素相比大小关系为 (用元素符号和“>”表示),原因是 。
(4)Fe元素位于周期表的 区。已知:I3(Mn)=3 248 kJ·mol-1,I3(Fe)=2 957 kJ·mol-1。第三电离能I3(Mn)>I3(Fe),其主要原因是 。
20.(12分)[2023湖北省级示范高二四校联考]氨硼烷(NH3BH3)含氢量高、热稳定性好,是具有潜力的储氢材料。回答下列问题:
(1)氮在元素周期表中的位置是 ,基态N原子的电子排布图为 。
(2)B的第一电离能I1(B)=800 kJ·mol-1,判断I1(Al) (填“>”或“<”)800 kJ·mol-1,结合电子排布式说明判断理由: 。
(3)NH3BH3分子中,与N原子相连的H呈正电性(Hδ+),与B原子相连的H呈负电性(Hδ-)。在H、B、N三种元素中:
①电负性由大到小的顺序是 。
②原子半径由大到小的顺序是 。
③根据对角线规则,在B、N所在周期中,有一种元素与Al元素性质具有相似性,写出其对应的氢氧化物与烧碱溶液反应的化学方程式: 。
(4)Fe、Co、Ni、Cu是目前氨硼烷水解产氢催化剂研究的热点。不同催化剂催化氨硼烷水解产氢的性能如图所示。这四种催化剂中:
①催化效果最好的金属基态原子中未成对的电子数为 。
②催化效果最差的金属其+2价阳离子的外围电子排布式为 。
③催化效果第三的金属位于元素周期表的 区。
答案：
1.A 2.A 3.A 4.D
5.D 解析 1s22s22p63s13p1表示的不是基态原子的电子排布,因为其3s轨道没有排满就排布了3p轨道,违反了能量最低原理,A不正确;电子由激发态跃迁到基态时会释放能量,B不正确;第三周期元素的原子半径从左到右逐渐减小,第一电离能呈增大的趋势,但是因为Mg和P的原子结构相对较稳定,其第一电离能均高于其右边的元素,C不正确;电子在激发态跃迁到基态时会产生原子发射光谱,日常生活中的许多可见光,如霓虹灯光、节日焰火等,都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关,D说法正确。
6.C 解析 Mg的第一电离能比Al的大,A错误;V、Mn原子的最外层电子数都是2,而Cr原子3d、4s能级处于半充满的稳定状态,最外层电子只有1个,B错误;S2-、Cl-、K+是电子层结构相同的离子,核电荷数越大,离子半径越小,所以S2-、Cl-、K+的半径逐渐减小,C正确;O、F的电负性逐渐增大,而Ne的原子轨道处于全充满的稳定状态,不用电负性衡量其性质,D错误。
7.D 解析 由题表可知,该元素的I4≫I3,故该元素最外层有3个电子,易形成+3价阳离子,A、B两项错误,D项正确;无法确定该元素是否位于第五周期,C项错误。
8.B 解析 得电子能力越强,电负性越大,得电子能力P
9.C 解析 由短周期元素R原子最外层的p能级上有2个未成对电子可知,可能存在两种情况:p能级上只有2个电子,为第ⅣA族元素;p能级上有4个电子,为第ⅥA族元素。第ⅣA族中元素Si的氧化物SiO2难溶于水,A错误;第ⅣA族元素最高价氧化物对应水化物的化学式是H2RO3,但第ⅥA族元素最高价氧化物对应水化物的化学式是H2RO4,B错误;短周期第ⅥA族和第ⅣA族的元素均为非金属元素,C正确;R的氧化物如CO与NaOH溶液不反应,D错误。
10.C 解析 电负性的大小和非金属性的强弱变化规律一致,因而可根据元素非金属性的强弱判断。X的电负性比Y大,表明X的非金属性比Y的非金属性强。A、B、D均能说明X的非金属性比Y强,原子最外层电子数的多少不能决定元素得失电子的能力。
11.D 解析 在轨道表示式中小方框表示了能级差别,方框中的箭头表示了电子的自旋状态,A正确;Cr是24号元素,基态Cr原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,B正确;Cs的金属性强于Na,C正确;第一电离能:Al
13.D 解析 最外层电子数相同时电子层数越多半径越大,相同数目电子层时最外层电子数越少,半径越大,A项说法正确;B项中四种元素均为第三周期元素,由电离能的变化规律及核外电子的排布情况可知,③中3p能级半充满,第一电离能最大,B项说法正确;元素的电负性可用来衡量元素的金属性和非金属性的强弱,在元素周期表中,同一周期从左到右,元素的电负性逐渐增大,同一主族从上到下,元素的电负性逐渐减小,故C项说法正确;判断电离能与元素化合价的关系,关键看各级电离能之间的差值大小,相邻两级电离能差值大,说明再失去一个电子的难度增大,由此可判断出该离子所带的电荷数,所以X最有可能生成的阳离子是X2+,D项说法错误。
14.B 解析 电子由激发态跃迁到基态时,会产生发射光谱,电子由基态跃迁到激发态时,会产生吸收光谱,吸收光谱与发射光谱总称原子光谱,A项错误;该元素最外层仅有的一个电子位于4s能级,即4s1,该原子4s能级未填满,情况之一是按照能级顺序正常填充的结果:1s22s22p63s23p64s1,为K元素,情况之二是按照洪特规则的特例填充的结果:1s22s22p63s23p63d54s1、1s22s22p63s23p63d104s1,为24Cr和29Cu,位于d区的只有Cr,B项正确;Fe原子3d能级上有6个电子,4s能级上有2个电子,Fe原子价层电子轨道表示式为,C项错误;每个原子轨道最多容纳2个电子,核外电子数为奇数的基态原子,原子轨道中一定有未成对电子,D项错误。
15.A 解析 由图示关系可推知:Y为氟元素,M为氯元素,Z为硫元素。A项,元素的电负性关系为F>Cl>S,故不正确;B项,离子半径关系为S2->Cl->F-,故正确;C项,SCl2的电子式为 ··Cl······S······Cl······,故正确;D项,元素第一电离能大小关系为F>Cl>S,正确。
16.答案 (1)N
(2)Fe [Ar]3d64s2(或1s22s22p63s23p63d64s2)
(3)Cu [Ar]3d104s1(或1s22s22p63s23p63d104s1)
(4)2 2p
(5)3d54s1(或3d104s1)
解析 (1)A元素基态原子的电子排布图由题意可写成:,则该元素核外有7个电子,为氮元素,其元素符号为N。
(2)B元素原子失去2个4s电子和1个3d电子后变成+3价离子,其原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2,即26号元素铁。
(3)C元素的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1,故C为Cu。
(5)与Ti同周期的所有过渡元素的基态原子中,最外层电子数与钛不同,符合条件的元素原子的价层电子排布式为3d54s1、3d104s1。
17.答案 (1)Na>Si>P>Cl
(2)1s22s22p63s23p5或[Ne]3s23p5
(3)
(4)11 3s
(5)小于 同周期元素P比Si原子半径小,核电荷数多,吸引电子能力更强
解析 W、X、Y、Z为同一短周期元素,据题图可知X能形成4个共价键,则应为第ⅣA族元素,Z核外最外层电子数是X核外电子数的一半,则X核外电子数最大为14(Z不可能为0族元素),则X为C或Si,若X为C,则Z为B,不符合图示成键规律,所以X为Si,Z为Cl,四种元素位于第三周期;Y元素基态原子的未成对电子数等于其电子层数,则Y核外电子排布为1s22s22p63s23p3,即为P元素;根据题图示可知,W元素的阳离子带一个正电荷,且W是所在周期中第一电离能最小的元素,则W为Na元素。
(1)同一周期从左向右原子半径逐渐减小,则W、X、Y、Z原子半径由大到小的顺序为Na>Si>P>Cl;(2)Cl的核外电子数=核电荷数=17,Cl的核外电子排布式为1s22s22p63s23p5;
(3)Si处于元素周期表中第三周期第ⅣA族,基态Si的价层电子排布式为3s23p2,则基态硅原子价层电子的轨道表示式是;(4)Na的核外电子总数=原子序数=11,每个电子的运动状态都不同,则Na原子核外电子有11种不同的运动状态;Na元素基态原子中能量最高的电子所占据的原子轨道为3s;(5)同周期元素P比Si原子半径小,核电荷数多,吸引电子能力更强,所以Si的电负性小于P。
18.答案 (1)K F
(2)N原子的价层电子排布式为2p3,O原子的价层电子排布式为2p4,N原子的2p能级处于半充满的稳定状态,不易失去电子,故N的第一电离能比O小
(3)Be+2NaOHNa2BeO2+H2↑
(4)d
解析 根据元素周期表可知,①是H;②是Li;③是Be;④是N;⑤是O;⑥是F;⑦是Al;⑧是K;⑨是Fe。
(3)根据“对角线规则”,Be的单质与NaOH溶液反应的化学方程式是Be+2NaOHNa2BeO2+H2↑。
(4)Fe的价层电子排布式为3d64s2,Fe位于元素周期表的d区,Fe3+的价层电子排布式为3d5,根据洪特规则知,当电子排布在同一能级的不同轨道时,基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道,且自旋状态相同,则其价层电子排布图为。
19.答案 (1)镁(或Mg) 哑铃
(2)+52(或-52)
(3)P>S>Si P的最高能级电子处于半充满状态,比较稳定,第一电离能较高
(4)d Mn2+的价层电子排布式是3d5,为半充满稳定状态,较难再失电子,而Fe2+失去3d6上的一个电子变为3d5,轨道半充满时稳定性增强,故第三电离能I3(Mn)>I3(Fe)
解析 (1)根据元素周期表“对角线规则”,相邻主族元素之间,左上与右下相邻周期的两种元素化学性质最相似,与Li元素化学性质最相似的应是第三周期第ⅡA族Mg元素;O元素位于元素周期表第二周期第ⅥA族,其价层电子轨道表示式为;P元素位于元素周期表第三周期第ⅤA族,基态P原子电子所占最高能级是3p能级,该能级原子轨道电子云轮廓图为哑铃形。
(2)Mn元素位于第四周期第ⅦB族,其价层电子排布式为3d54s2,只有3d能级上有未成对的电子,五个轨道中电子自旋方向相同,所以价层电子自旋磁量子数代数和应为5×(+12)或者5×(-12)。
(3)同周期元素,从左到右,第一电离能呈增大的趋势,而P的电子排布式是[Ne]3s23p3,2p轨道是半充满的,比较稳定,较难失去电子,所以第一电离能比同周期相邻元素要大,所以第一电离能大小顺序是P>S>Si。
(4)第Ⅷ族元素均处于元素周期表的d区,Mn2+的价层电子排布式为3d5,Fe2+的价层电子排布式为3d6,Mn2+的原子轨道内层全充满,3d层半充满,4s层全空,更难失去电子。
20.答案 (1)第二周期第ⅤA族
(2)< B和Al的基态原子电子排布式分别为1s22s22p1和1s22s22p63s23p1,3p能级的能量高于2p能级的能量,处于3p能级的电子更容易失去,因此I1(Al)
(4)①3 ②3d6 ③ds
解析 (1)已知N是7号元素,其核外电子排布式为1s22s22p3,则氮在元素周期表中的位置是第二周期第ⅤA族,基态N原子的电子排布图为。
(2)从电子排布的角度说明判断:B和Al的基态原子电子排布式分别为1s22s22p1和1s22s22p63s23p1,因为3p能级的能量高于2p能级的能量,处于3p能级的电子更容易失去,因此I1(Al)
②电子层数越多半径越大,电子层数相同,核电荷数越大,半径越小,故原子半径由大到小的顺序是B>N>H;
③与Al元素性质具有相似性的为Be,其对应的氢氧化物Be(OH)2与烧碱溶液反应的化学方程式为Be(OH)2+2NaOHNa2BeO2+2H2O。
(4)①由题干图示信息可知,催化效果最好的金属为Co,Co基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2,故其中未成对的电子数为3;
②由题干图示信息可知,催化效果最差的金属为Fe,基态Fe2+的外围电子排布式为3d6;
③催化效果第三的金属为Cu,位于元素周期表的ds区。
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