选择性必修2第2节 原子结构与元素周期表精练

这是一份选择性必修2第2节 原子结构与元素周期表精练，共14页。试卷主要包含了选择题，填空题，解答题等内容，欢迎下载使用。


一、选择题
1．锶位于周期表第ⅡA族，在自然界中有4种稳定的同位素。下列有关说法正确的是
A．中的中子数为38
B．Sr元素位于周期的ds区
C．同周期中第一电离能比Sr小的元素只有1种
D．根据元素周期律推测是一种强碱
2．为实现“碳中和”和“碳达峰”，科学家设计了低浓度捕获技术，并实现资源综合利用。其原理如图所示。下列说法不正确的是
A．反应①的B．该技术的关键是在周期表p区寻找合适的催化剂
C．催化剂改变了反应②的活化能D．反应②中C元素既被氧化又被还原
3．下列说法正确的是
A．基态原子的轨道表示式
B．基态原子能级上有一个未成对电子
C．基态原子核外电子轨道不是半充满状态
D．第四周期中，未成对电子数最多元素的基态原子电子填充了4个能层，7个能级
4．PCl5晶体的晶胞结构如图。下列说法错误的是
A．PCl5晶体熔融状态能导电
B．基态Cl原子核外有5种能量不同的电子
C．NCl5不能稳定存在的原因是N价层只有4个原子轨道
D．违反了能量最低原理
5．下列各粒子的有关说法正确的是
A．S的原子结构示意图：
B．电子排布图违背了洪特规则
C．的电子式：
D．的空间填充模型为
6．如图所示图示或化学用语表示正确的是
A．NaCl的电子式：
B．基态氮原子的轨道表示式：
C．Fe2+的结构示意图：
D．px轨道的电子云轮廓图：
7．下列说法正确的是
A．原子的核外电子排布式是：
B．、、轨道能量不相同
C．原子核外电子填充3p、3d、4s能级的顺序为
D．最外层电子排布式为的基态原子所对应元素一定是金属元素
8．下列说法正确是
A．基态原子的2s电子的能量较高，其一定在比1s电子离核更远的区域运动
B．已知某元素+3价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，该元素位于周期表中的d区
C．处于最低能量的原子叫做基态原子，→过程中形成的是吸收光谱
D．最外层电子数为ns2的元素都在元素周期表第2列或第18列
9．下列表示正确的是
A．基态硅原子价电子的轨道表示式：
B．镁原子最外层电子的电子云轮廓图：
C．基态硫原子核外电子占据的最高能层符号为：p
D．的离子结构示意图为：
10．下列说法正确的是
①电子排布为的中性原子是基态原子
②不符合泡利原理
③基态铜原子的电子排布式：
④Ca的最高能级的电子云轮廓图：
⑤的电子排布图：
⑥Br原子的价电子排布式：
⑦25、26号元素的第二电离能25号的大
A．①②④B．②④⑥C．⑤⑥⑦D．②⑥⑦
11．2023年12月22日晚，随着朱令的去世，历时29年的“清华铊中毒事件”告一段落。健全品格，珍爱生命应当是每一个公民的基本素养。铊，符号为Tl，81号元素，位于元素周期表第六周期第IIIA族。下列有关说法错误的是
A．铊原子的原子结构示意图：
B．基态铊原子的价层电子排布式：
C．基态铊原子价层电子的轨道表示式
D．基态铊原子最高能层符号为P
12．我国科研团队对嫦娥五号月壤的研究发现，月壤中存在一种含“水”矿物。下列化学用语不正确的是
A．NaOH的电子式：
B．基态Fe2+的价电子排布式：d54s1
C．H2O的空间充填模型：
D．基态S原子的价层电子的轨道表示式：
13．下列化学用语表述错误的是
A．中子数为10的氧原子：
B．基态溴原子的电子排布式：
C．的电子式：
D．基态氮原子的价层电子轨道表示式：
14．在的催化作用下，被氧化为的机理如下
ⅰ. 慢反应
ⅱ. 快反应
下列有关说法正确的是
A．是反应的中间产物
B．随反应进行，体系中积累的逐渐增多
C．离子中S的化合价为+7
D．Cr元素基态原子核外电子排布遵循构造原理
15．下列图示或化学用语表示正确的是
A．AB．BC．CD．D
二、填空题
16．在研究原子核外电子排布与元素周期表的关系时，人们发现价电子排布相似的元素集中在一起。据此，人们将元素周期表分为五个区，并以最后填入电子的轨道能级符号作为该区的符号，如图所示。
(1)在s区中，族序数最大、原子序数最小的元素，原子的价电子的电子云形状为 。
(2)在d区中，族序数最大、原子序数最小的元素，常见离子的电子排布式为 Fe2＋：1s22s22p63s23p63d6，Fe3＋：1s22s22p63s23p63d5，其中较稳定的是 。
(3)在ds区中，族序数最大、原子序数最小的元素，原子的价电子排布式为 。
(4)在p区中，第二周期第ⅤA族元素原子的轨道表示式为 。
(5)当今常用于核能开发的元素是铀和钚，它们在 区中。
17．根据2023年最新数据，中国钢铁产量占全球总产量的53.9%，铁及其化合物在人类生活中有着极其重要的作用。完成下列填空：
(1)铁的原子结构示意图为。由此可知，铁在周期表中的位置是 ，铁原子核外轨道上共填充了 个电子。
(2)铁原子中有 种能量不同的电子，铁原子次外层的电子云有_种不同的伸展方向。
(3)自然界一共存在四种稳定的铁原子，分别是、、和，其中原子中子数与质子数之差为 。计算铁元素的近似相对质量的计算式为：，其中、∙∙∙∙∙∙是指各同位素的 。
(4)古代中国四大发明之一的司南是由天然的磁石制成的，其主要成分是___________(选填编号)。
A．B．C．D．
(5)可以用来净水、治疗缺铁性贫血等，实验室在配制溶液时，为了防止变质，经常向溶液中加入铁粉，其原因是 (用离子方程式表示)。
(6)向新配制的溶液中，加入一定量的稀硝酸，发生如下反应：
___+___+____=____+____+____
①配平上述反应 。
②每生成0.5mI气体，转移的电子数为 。
③要检验该反应后的溶液中是否还含有，实验方案是 。
(7)现在可以利用铁氧化物循环裂解水制备氢气，其过程如图所示：
①写出反应III的平衡常数表达式 。
②写出铁氧化物循环裂解水制氢的总反应的化学方程式： 。
三、解答题
18．实验室模拟“镁法工业烟气脱硫”并制备，其实验过程可表示为
(1)在搅拌下向氧化镁浆料中匀速缓慢通入气体，生成，反应为，其平衡常数K与、、、、的代数关系式为 。
(2)①水浴加热氧化镁浆料，不一定能提高氧化镁浆料吸收效率，说明原因 。
②写出一种能提高氧化镁浆料吸收效率的操作 。
(3)在负载钴的分子筛催化剂作用下被氧化为。已知的溶解度为（19℃），若饱和溶液的密度以计。
①计算19℃时， 。
②写出氧化溶液中的离子方程式为 。
③金属钴在周期表中的位置是 。钴原子价电子排布式为 。
(4)在其他条件相同时，浆料中被氧化的速率随pH的变化如图所示。在范围内，pH增大，浆料中的氧化速率增大，其主要原因是 。
19．磷精矿主要成分为Ca5F(PO4)3，含少量REPO4、FeO、Fe2O3、SiO2，其中RE代表稀土元素。从磷精矿分离稀土元素的工业流程如下：
(1)RE属于ⅢB族，其中Sc的基态原子核外电子排布式为 。
(2)“酸浸”过程HNO3与Ca5F(PO4)3反应生成两种酸，写出其化学方程式 。
(3)“萃取”的目的是富集RE，但其余元素也会按一定比例进入萃取剂中。通过3ROH+POCl3⇌(RO)3PO+3HCl制得有机磷萃取剂(RO)3PO，其中−R代表烃基，其对(RO)3PO产率的影响如下表。
由表可知，随着碳原子数增加，烃基 (填“推电子”或“吸电子”)能力增强，O−H键更难断裂，(RO)3PO产率降低。
(4)“反萃取”的目的是分离RE和Fe元素。向“萃取液”中通入NH3，Fe2+、Fe3+、Re3+的沉淀率随pH变化如图。
①试剂X为 (填“Na2SO3”或“NaClO”)，应调节pH为 。
②通入NH3得到REPO4沉淀的过程为：i．H3PO4+3NH3=(NH4)3PO4
ii． (写出该过程的离子方程式)
(5)若略去“净化”过程，则制得的草酸稀土会混有 杂质(填化学式)。
(6)在整个工艺中，可从副产物中提取 、 (填名称)，用于生产氮肥。
A
B
C
D
NaCl的电子式
基态Cr原子的价层电子轨道表示式
的离子结构示意图
轨道的电子云轮廓图
−R
−CH2CH3
−CH2CH2CH3
−CH2CH2CH2CH3
(RO)3PO产率/%
82
62
20
参考答案：
1．D
【详解】A．中的中子数为87-38=49，，A错误；
B．由 Sr 的原子序数可知其各个电子层排布的电子数依次为2、8、18、18、2，共有5个电子层，最外层有2个电子，故其在周期表中的位置是第五周期第ⅡA 族，位于周期的s区，B错误；
C．同周期元素原子自左向右金属性逐渐降低，第一电离能逐渐增大，但由于Sr原子的5p轨道为半充满稳定状态，第一电离能大于同周期相邻元素，第一电离能大于In和Rb，比Sr小的元素有2种，C错误；
D．Ca(OH)2是强碱，由于金属性：CaCa(OH) 2，Sr(OH) 2是一种强碱，D正确；
故选D。
2．B
【详解】A．反应①：，反应气体体积减小，是熵减的过程，则ΔS<0，A正确；
B．可在过渡元素中寻找合适的催化剂，过渡元素在周期表的d区或ds区或f区，不在周期表p区，B错误；
C．催化剂能改变反应历程，改变反应的活化能，C正确；
D．反应②的CH4中碳元素的化合价升高，被氧化，CaCO3中碳元素化合价降低，被还原，则反应②中C元素既被氧化又被还原，D正确；
故选B。
3．D
【详解】A．题中所给轨道表示式违背了洪特规则，2p能级上的两个电子应自旋平行，故A错误；
B．基态原子的价电子排布式为4s24p3，能级上有3个未成对电子，故B错误；
C．基态原子的价电子排布式为3d54s2，核外电子轨道是半充满状态，故C错误；
D．第四周期中，未成对电子数最多元素的基态原子是Cr原子，电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，电子填充了4个能层，7个能级，故D正确；
故选D。
4．D
【详解】A．由图可知，PCl5晶体是由和两种离子构成的，熔融状态中有自由移动的离子，能导电，A正确；
B．基态Ｃｌ原子核外电子排布为1s22s22p63s23p５，原子核外有5种能量不同的电子，B正确；
C．基态N原子价电子为，N价层只有4个原子轨道，故NCl5不能稳定存在的，C错误；
D．洪特规则是指在相同能量的轨道上，电子总是尽可能分占不同的轨道且自旋方向相同；违反了洪特规则，D错误；
故选Ｄ。
5．B
【详解】A．S是16号元素，原子结构示意图：，故A错误；
B．洪特规则是原子核外电子排布规律之一，指原子核外电子的排布必先尽可能分占在同一电子亚层的各个轨道上，且自旋方向相同，电子排布图违背了洪特规则，故B正确；
C．羟基中的氧原子含有一个未成对电子，电子式为，故C错误；
D．中O原子的价层电子对数为4且含有两个孤电子对，空间构型为V形，故D错误；
故选B。
6．B
【详解】A．氯离子应该用方括号括起来，选项A错误；
B．基态N原子核外有7个电子、2s轨道上各有两个自旋方向相反的电子，且自旋方向相同，选项B正确；
C．Fe2+核内有26个质子，核外有24个电子，Fe2+的结构示意图为：，选项C错误；
D．p轨道呈哑铃形，其电子云轮廓图为，选项D错误；
答案选B。
7．C
【详解】A．铜元素的原子序数为29，基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，故A错误；
B．、、为简并轨道，轨道能量相同，但轨道的伸展方向不同，故B错误；
C．由能量最低原理可知，原子核外电子填充3p、3d、4s能级的顺序为3p→4s→3d，故C正确；
D．最外层电子排布式为ns2的基态原子所对应元素不一定是金属元素，如基态原子的最外层电子排布式为1s2的氦元素为非金属元素，故D错误；
故选C。
8．B
【详解】A．能级和能层只是表示电子在该处出现的概率大小，并不代表电子运动的位置，故基态原子的2s电子的能量较高，不一定在比1s电子离核更远的区域运动，A错误；
B．某元素+3价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，离子的核外电子数是23，所以原子序数是26，即是铁元素，位于第四周期第Ⅷ族，属于d区，B 正确；
C．1s22s22px1→1s22s22py1，2P轨道上的能量一样，两者之间没有能量变化，也就没有光谱，C错误；
D．最外层电子数为ns2的元素在元素周期表第2列或第12列，还有第18列的He，还有一些过渡元素最外层电子数也为ns2，D错误；
故选B。
9．D
【详解】A．基态硅原子价电子为3s23p2，价电子的轨道表示式：，故A错误；
B．镁原子最外层电子为3s，则s的电子云是球形，故B错误；
C．基态硫原子核外电子占据的最高能层符号为：M，故C错误；
D．Cu核外电子排布是2、8、18、1，则的离子结构示意图为：，故D正确。
综上所述，答案为D。
10．B
【详解】①该元素原子序数为24，当3d轨道半充满稳定，所以基态原子的电子排布式应该为，①错误；
②2s电子应该自旋相反，不符合泡利原理，②正确；
③铜是29号元素，基态铜原子的核外电子排布式为，③错误；
④Ca的最高能级为4s轨道，为球形，④正确；
⑤中2p轨道上的电子的自旋方向相同，违背泡利原理，⑤错误；
⑥Br是35号元素，其价电子排布式为，⑥正确；
⑦25、26 号元素分别为 Mn、Fe，第二电离能 Mn+转化为 Mn2+时，电子排布式由 3d64s1失去 4s上的一个电子生成较稳定的 3d5半充满状态，需要的能量较少；而Fe+到Fe2+时，由3d64s1转变为不稳定的3d6，需要的能量相对要多，因此26号元素Fe第二电离能较大，⑦错误；因此②④⑥正确；故选B。
11．B
【详解】A．根据铊，为81号元素，位于元素周期表第六周期第IIIA族，可知铊原子核内质子数为81，核外有81个电子，有6个电子层，最外层有3个电子，A正确；
B．铊与铝元素位于同主族，基态原子的价层电子排布式相似，基态铊原子的价层电子排布式为，B错误；
C．根据基态铊原子价层电子排布式为，其中s能级只有1个原子轨道，2个电子自旋运动方向相反，p能级3个原子轨道，只有1个电子，其轨道表示式是正确的，C正确；
D．基态铊原子最高能层为第6层，符号为P，D正确；
答案选B。
12．B
【详解】A．氢氧化钠由钠离子和氢氧根离子构成，电子式为，故A正确；
B．基态Fe2+的价电子排布式：3d6，故B错误；
C．H2O的O为sp3杂化，有两对孤对电子，空间充填模型：，故C正确；
D．基态S原子的价层电子为3s23p4轨道表示式：，故D正确；
故选B。
13．B
【详解】A．O为8号元素，中子数为10则质量数为18，中子数为10的氧原子：，故A正确；
B．基态溴原子的电子排布式：，故B错误；
C．是以O为中心原子，分别与H、Cl形成一对共用电子对，电子式为，故C正确；
D．基态氮原子的价层电子排布式为2s22p3，价层电子轨道表示式：，故D正确；
故答案为：B。
14．A
【详解】A．是该反应的催化剂，只是反应过程中的中间产物，不是该反应的催化剂，A正确；
B．由反应机理知第一步反应速率较慢，而第二步反应较快，则随反应进行，体系中的迅速被消耗，不会逐渐增多，B错误；
C．离子中含有过氧根，氧不全部是-2价，则S的化合价不为+7，C错误；
D．基态Cr原子核外电子排布不遵循构造原理，基态Cr原子价电子排布为3d54s1，是因为3d半填满状态较稳定， D错误；
故选A。
15．B
【详解】A．NaCl为离子化合物，其电子式为，故A错误；
B．基态Cr原子的价层电子轨道表示式为，故B正确；
C．最外层电子数为8，其结构示意图为，故C错误；
D．p能级的电子云轮廓图是哑铃形，而图示是球形，故D错误；
故答案为：B。
16．(1)球形
(2)Fe3＋
(3)3d104s2
(4)
(5)f
【详解】（1）s区为ⅠA族、ⅡA族，符合条件的元素为Be，其电子排布式为1s22s2，价电子的电子云形状为球形。
（2）d区为ⅢB族～ⅦB族、Ⅷ族，族序数最大且原子序数最小的为Fe，常见离子为、，电子排布式分别为1s22s22p63s23p63d6、1s22s22p63s23p63d5，由离子的电子排布式可知的3d轨道“半满”状态，其稳定性大于。
（3）ds区符合条件的为Zn，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，价电子排布式为3d104s2。
（4）该题中符合题意的为N，轨道表示式为。
（5）铀和钚均为锕系元素，位于f区。
17．(1) 第四周期第Ⅷ族 6
(2)7；9
(3) 6 丰度
(4)D
(5)Fe+2Fe3+=3Fe2+
(6) 3Fe2++4H++=3Fe3++NO↑+2H2O 1.5NA 取样，加入少量酸性KMnO4溶液，若紫红色褪去，说明还含有Fe2+，若仍显紫红色，说明不含有Fe2+
(7) C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)
【详解】（1）由铁的原子结构示意图可知，铁是第四周期元素，x=26-2-8-2=14，第三层上14个电子的排布为3s23p63d6，即铁原子核外3d轨道上共填充了6个电子，铁位于第四周期第Ⅷ族，故答案为：第四周期第Ⅷ族；6；
（2）铁的电子排布式：1s22s22p63s23p63d64s2，铁原子有7个能级，故铁原子中有7种能量不同的电子；次外层为M层，有9个原子轨道，铁原子次外层的电子云有9种不同的伸展方向，故答案为：7；9；
（3）中子数=质量数-质子数=58-26=32，中子数与质子数之差为32-26=6；元素的近似平均相对原子质量为同位素的质量数乘以该同位素原子在自然界所占原子个数的百分数(丰度)，故答案为：6；丰度；
（4）四氧化三铁具有磁性，则司南是由天然的磁石制成的，其主要成分为Fe3O4，故答案为：D；
（5）FeSO4具有较强还原性，配制其溶液时需加入适量铁粉，可将氧化后的Fe3+还原为Fe2+，从而防止FeSO4氧化，发生的离子反应为Fe+2Fe3+=3Fe2+，故答案为：Fe+2Fe3+=3Fe2+；
（6）①硝酸具有强氧化性，能与Fe2+发生氧化还原反应生成Fe3+、NO气体，Fe的化合价升高1，N的化合价降低3，根据电子守恒可知，反应的离子方程式为3Fe2++4H++=3Fe3++NO↑+2H2O，故答案为：3Fe2++4H++=3Fe3++NO↑+2H2O；
②反应为3Fe2++4H++=3Fe3++NO↑+2H2O，转移电子3e-，即n(e-)=3n(NO)=3×0.5ml=1.5ml,转移电子数目为1.5NA，故答案为：1.5NA；
③检验反应后溶液中是否存在Fe2+，可利用其还原性，用酸性KMnO4溶液检验，具体的操作为：取样，加入少量酸性KMnO4溶液，如果不显紫红色，说明还含有Fe2+，如果显紫红色，说明不含有Fe2+，故答案为：取样，加入少量酸性KMnO4溶液，若紫红色褪去，说明还含有Fe2+，若仍显紫红色，说明不含有Fe2+；
（7）①由图可知反应Ⅲ的化学方程式为：C(s)+CO2(g)⇌2CO(g)，其平衡常数表达式；
②由图可知，C和H2O是反应物，H2、CO是生成物，Fe3O4是催化剂，总反应为C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)。
18．(1)
(2) 加热可加快反应速率，但温度升高，在水中溶解度降低，且会导致受热分解，不一定能提高吸收效率 加快搅拌速率、通过多孔球泡向氧化镁浆料中通
(3) 第四周期第Ⅷ族
(4)pH增大，抑制的水解，反应物的浓度增大，故可加快氧化速率
【分析】本实验的目的是为了制取，首先在搅拌下向氧化镁浆料中匀速缓慢通入气体，生成，然后下被氧化为，溶液蒸发浓缩、降温至室温结晶，过滤，得到；
【详解】（1）① K
②
③
④
⑤
⑥
根据盖斯定律，①=②-③+④+⑤-2×⑥，故K=；
（2）①加热可加快反应速率，但温度升高，在水中溶解度降低，且会导致受热分解，故不一定能提高吸收效率。
②多孔球泡可以让SO2与MgO浆料充分接触，能提高吸收SO2效率，故加快搅拌速率、通过多孔球泡向氧化镁浆料中通种能提高氧化镁浆料吸收效率；
（3）①的溶解度为（19℃），若饱和溶液的密度以计，则1L饱和溶液中溶解的物质的量为，则19℃时，；
②氧气具有氧化性，氧化溶液中生成硫酸根离子，离子方程式为。
③金属钴为27号元素，在周期表中的位置是第四周期第Ⅷ族，钴原子价电子排布式为；
（4）水解为，pH增大，抑制的水解，反应物的浓度增大，故可加快氧化速率。
19．(1)1s22s22p63s23p63d14s2
(2)Ca5F(PO4)3+10HNO3=5Ca(NO3)2+3H3PO4+HF↑
(3)推电子
(4) Na2SO3 2 +RE3+=REPO4↓
(5)CaC2O4
(6) 硝酸铵 硝酸
【分析】磷精矿加入硝酸酸浸，二氧化硅不反应得到滤渣l；稀土元素、铁、钙元素进入滤液，加入萃取剂萃取出稀土元素，然后加入亚硫酸钠将+3价Fe3+转化为+2价Fe2+，通入氨气，调节pH分离出含有稀土的固相，再加入硝酸溶解，加入硫酸除去钙元素得到硫酸钙滤渣2，滤液加入草酸分离出草酸稀土。
【详解】（1）Sc为21号元素，根据构造原理，可知基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2；
（2）“酸浸”过程HNO3与Ca5F(PO4)3反应，根据质量守恒可知，反应会生成磷酸，Ca(NO3)2、HF，反应的化学方程式为Ca5F(PO4)3+10HNO3=5Ca(NO3)2+3H3PO4+HF↑；
（3）由表中数据可知：，烃基为推电子基团，随着碳原子数增加，烃基推电子能力增强，O-H键更难断裂，(RO)3PO产率降低；
（4）①由图可知：亚铁离子与RE的分离效果更好，则试剂X为将铁离子转化为亚铁离子的物质，故X应选择Na2SO3；亚硫酸钠和铁离子反应生成亚铁离子和硫酸根离子，利于铁离子与RE的分离；结合图像可知，应调节pH为2，此时RE几乎完全沉淀，而亚铁离子几乎没有沉淀，分离效果好；
②总反应为通入NH3得到REPO4沉淀，反应i．H3PO4+3NH3=(NH4)3PO4，则反应ⅱ．为(NH4)3PO4和稀土的硝酸盐转化为REPO4沉淀的反应，(NH4)3PO4+RE(NO3)3=REPO4↓+3NH4NO3，其离子方程式为：+RE3+=REPO4↓；
（5）硫酸会和钙离子转化为硫酸钙而被除去，若略去“净化”过程，则制得的草酸稀土会混有草酸钙，草酸钙的化学式为CaC2O4；
（6）在整个工艺中，通入氨气生成的硝酸铵，以及酸溶加入的硝酸均含有氮元素，故可从副产物中提取硝酸铵、硝酸用于生产氮肥。