沪科技版（2020）选择性必修2第1章 原子结构与性质1.1 氢原子结构模型当堂达标检测题

这是一份沪科技版（2020）选择性必修2第1章 原子结构与性质1.1 氢原子结构模型当堂达标检测题，共13页。试卷主要包含了单选题，填空题，结构与性质，工业流程题等内容，欢迎下载使用。


一、单选题
1．以下各项中，利用玻尔原子结构模型可以较好地解释的是
A．氢原子光谱为线状光谱
B．氢原子的可见光区谱线
C．在有外加磁场时氢原子光谱有多条谱线
D．在高分辨钠原子光谱中的靠得很近的两条黄色谱线
2．以下关于原子核外电子的叙述正确的是
A．在同一原子轨道上的不同电子的电子云是相同的
B．电子云的小黑点表示电子曾在该处出现过一次
C．所有原子的电子云都是球形的
D．原子核外电子的运动无法作规律性描述
3．有机锗被称为“生命的奇效元素”，其主要保健功效包括延缓衰老、增强免疫力、调节代谢性疾病，如图为含锗有机物的结构，下列叙述正确的是
A．Ge原子核外有32种空间运动状态不同的电子
B．C、Si、Ge三种元素均为第IVA族，其氢化物的沸点依次增大
C．名叫锗烷，也属于烷烃
D．含锗有机物和草酸()性质相似，属于同系物
4．下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是
A．原子核外的电子像云雾一样笼罩在原子核周围，故称电子云
B．s能级的原子轨道呈球形，处在该轨道上的电子只能在球壳内运动
C．p能级的原子轨道呈哑铃形，随着电子层数的增加，p能级原子轨道也在增多
D．与s电子原子轨道相同，p电子原子轨道的平均半径随电子层数的增多而增大
5．图1和图2分别是1s电子的概率密度分布图和电子云轮廓图。下列有关说法正确的是

A．图1中的每个小黑点都表示1个电子
B．图1中的小黑点表示电子在核外所处的位置
C．图2表明1s轨道呈球形，有无数对称轴
D．图2表示1s电子只能在球体内出现
6．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．4p电子的能量高于3p电子
B．形状相同的原子轨道，其电子能量不一定相同
C．1s电子、2s电子、3s电子的能量逐渐升高
D．同一原子中，2px，2py，2pz能量依次升高
7．1932年，比利时天文学家勒梅特提出“宇宙大爆炸理论”，用来描述宇宙的起源与演化，此理论得到当今科学研究和观测的广泛支持。下列说法不正确的是
A．氦元素是宇宙中最丰富的元素
B．氢元素和氦元素合起来约占宇宙原子总数的99.7%以上
C．地球上的元素大多数是金属元素
D．丹麦科学家玻尔把原子类比为太阳系，提出了原子的行星模型
8．下列化学用语正确的是
A．质量数为31的磷原子的原子结构示意图：
B．顺-2-丁烯的结构简式：
C．的电子云轮廓图
D．的空间填充模型：
9．下列选项中的示意图或图示正确的是
A．的分子模型示意图：
B．键电子云模型：
C．乙烯分子中的键：
D．np能级的原子轨道图可表示为
10．下列各组多电子原子的原子轨道能量高低的比较中正确的是
A．3s＜2pB．3px=3pxC．1s＞2sD．3d=4s
11．下列表征正确的是
A．乙烯的球棍模型：
B．氯气的共价键电子云轮廓图：
C．用电子式表示的形成过程：
D．的结构式：
12．下列说法正确的是
A．表示3p能级上有两个轨道
B．M能层中的原子轨道数目为3
C．是激发态原子的电子排布式
D．在基态多电子原子中，p轨道电子的能量一定高于s轨道电子的能量
13．如图是s能级和p能级的原子轨道图，下列说法正确的是
A．s能级的原子轨道半径与能层序数无关
B．s能级和p能级的原子轨道形状相同
C．钠原子的电子在11个原子轨道上高速运动
D．每个p能级都有3个原子轨道
14．近年我国“中国芯”(主要成分为单质硅)自主研发再获突破。工业上通过反应①Si+3HClSiHCl3+H2和反应SiHCl3+H2Si+3HCl，由粗硅制得高纯硅。下列说法正确的是
A．反应①和反应②互为可逆反应
B．基态硅原子中有2个未成对电子
C．SiHCl3中各原子均达到8电子稳定结构
D．用原子轨道描述氢气分子中化学键的形成：
15．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，下列叙述中正确的是
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．、、的轨道相互垂直，能量相同
C．各原子能级之间的能量差完全一致，这是量子力学中原子光谱分析的理论基础
D．同一能层的p轨道电子能量不一定高于s轨道电子能量
二、填空题
16．聚合氯化铝用于城市给排水净化。氧化铝法制取无水三氯化铝的反应如下：
(1)标出上述反应的电子转移方向和数目_______。
(2)写出该反应的平衡常数表达式：_______。
(3)Al原子核外有_______种不同能量的电子。
聚合氯化铝(PAC)是一种介于和之间的水溶性无机高分子聚合物，PAC的水解过程中会有一种聚合稳定态物质称为，对水中胶体和颗粒物具有高度电中和桥联作用，是净水过程中的重要物质。
(4) Al13在水解过程中会产生[Al(OH)2]+、[Al(OH)]2+等产物，写出[Al(OH)]2+水解的离子方程式_______。
(5)溶液与NaOH溶液反应，若参与反应的铝离子最终全部转化生成，则理论上参与反应的与的物质的量之比是_______
(6)使用净水时应控制pH在6.8～8.02之间，否则净水效果不佳。请结合使用水解净化水时铝元素存在的形态，分析在强酸性和强碱性环境时净水效果差的原因。_______
17．元素同位素的类型及其天然丰度不仅决定原子量的数值，也是矿物年龄分析、反应机理研究等的重要依据。
(1)已知Cl 有两种同位素35C1和37Cl，二者丰度比为0.75：0.25； Rb 有85Rb和87Rb，二者丰度比为0.72 ：0.28①写出气态中同位素组成不同的RbCl分子_____。
②这些分子有几种质量数_____？写出质量数，并给出其比例_____。
(2)年代测定是地质学的一 项重要工作。Lu-Hf法是上世纪80年代随着等离子发射光谱、质谱等技术发展而建立的一种新断代法。Lu有两种天然同位素： 176Lu 和177Lu； Hf 有六种天然同位素： 176Hf， 177Hf， 178Hf， 179Hf， 180Hf 和181Hf。176Lu 发生β衰变生成176Hf，半衰期为3.716 ×1010年。177Hf为稳定同位素且无放射性来源。地质工作者获得一块岩石样品，从该样品的不同部位取得多个样本进行分析。其中的两组有效数据如下：样本1， 175Hf 与177Hf的比值为0.28630 (原子比，记为176Hf/177Hf)，177Lu/177Hf为0.42850；样本176Hf/177Hf为0.28239，177Lu/177Hf为0.01470
(一级反应，物种含量c随时间t变化的关系式： c=c0e-kt或1n =-kt，其中c0为起始含量)
①写出176Lu发生β衰变的核反应方程式(标出核电荷数和质量数) _____。
②计算176Lu衰变反应速率常数k_____。
③计算该岩石的年龄_____。
④计算该岩石生成时176Hf/177Hf的比值_____。。
三、结构与性质
18．合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大成就，在很大程度上解决了地球上因粮食不足而导致的饥饿问题，是化学和技术对社会发展与进步的巨大贡献。
(1)自然界中的氮元素主要以分子的形式存在于空气中，是人工固氮的主要来源。
①基态氮原子的轨道表示式为_______，占据最高能级电子的电子云轮廓图为_______形。
②分子中，与N原子相连的H显正电性。N、H电负性大小顺序为_______。
(2)铁触媒是普遍使用的以铁为主体的多成分催化剂，通常还含有、、、、等氧化物中的几种。
①上述氧化物所涉及的元素中，处于元素周期表中d区的元素是_______。
②比较Mg、Ca第一电离能的大小：_______。O的第一电离能小于N，原因是_______。
③下表的数据从上到下是钠、镁、铝逐级失去电子的电离能。
结合数据说明Mg的常见化合价为价的原因_______。
(3)我国科研人员研制出了“”催化剂，温度、压强分别降到了、，这是近年来合成氨反应研究中的重要突破。
①基态Fe原子的核外电子排布式为_______。
②比较与的半径大小关系：_______填“”或“”。
四、工业流程题
19．废旧镍电池中含有的大量金属元素可重新回收利用，其中芯废料中主要含有镍元素，还含有钴、铝、铁、铬。利用废镍电池资源化生产醋酸钴晶体的工艺流程如下，请回答下列问题：
(1)的价电子排布式为______。
(2)为了加快“浸取”速率，可以采取的操作有______(至少答两条)。
(3)下列说法正确的是______(填标号)。
A．浸取时用浓硫酸效果更好
B．过氧化氢在氧化除杂和溶解中的作用不同
C．结晶步骤：应加热至大量晶体析出时，停止加热
D．“沉钴”步骤：选择，而不选择是为了避免有生成
(4)向氧化除杂后的滤液中加入次氯酸钠溶液，反应后溶液呈酸性，转化为而不发生变化，从而实现钴镍分离，写出该过程中发生反应的离子方程式：______。
(5)可用CO气体与碱性醋酸钴溶液在一定条件下反应，先在反应釜中制备催化剂四羰基钴钠，一定条件下，反应原理：。然后在原釜中继续合成3-羟基丙酸甲酯(MHP)：+CO+CH3OH。在不同条件下，探究四羰基钴钠催化环氧乙烷(EO)羰基化合成3-羟基丙酸甲酯(MHP)的性能，结果如图所示。
由图可知，四羰基钴钠催化环氧乙烷(EO)羰基化合成MHP时，当温度高于80℃时，MHP的收率迅速降低的主要原因可能为______。压强大于3.0 MPa时，MHP的收率迅速降低的主要原因可能为______。
(6)与纯碱反应可以制备重要的电极材料钴酸锂()。一种充电电池的装置如下图所示，充放电过程中，存在与之间的转化，放电过程中从A电极向B电极迁移，写出该电池放电时正极反应：______。
元素
电离能
参考答案：
1．A
【详解】玻尔理论是针对原子的稳定存在和氢原子光谱为线状光谱的事实提出的。有外加磁场时氢原子有多条谱线，玻尔的原子结构模型已无法解释这一现象，必须借助量子力学加以解释。玻尔理论中只引入一个量子数n，只能解释氢原子光谱是线状光谱，若要解释更复杂的原子光谱，需引入更多的量子数。
2．A
【详解】A．一个原子轨道中可以容纳2个自旋方向相反的电子，但是其电子云是相同的，A正确；
B．电子云中的黑点本身没有意义，不代表1个电子，也不代表出现次数，小黑点的疏密表示出现机会的多少，B错误；
C．能级s的电子云是球形的，其他不是，C错误；
D．核外电子的运动是没有规律的，但是可用电子云来反映电子在核外无规则运动时某点出现的概率，D错误；
答案选A。
3．B
【详解】A．Ge为32号元素，基态原子电子排布式为，共占据17个原子轨道，因此有17种空间运动状态不同的电子，故A错误；
B．C、Si、Ge三种元素均为第IVA族，其氢化物均为分子晶体，熔沸点受分子间作用力大小影响，其摩尔质量依次增大，沸点依次增大，故B正确；
C．有机物都含有碳元素，不含碳元素，所以锗烷不是有机物，不属于烷烃，故C错误；
D．有机锗虽然和草酸一样有两个羧基，但二者并不是相差n个原子团，因此，只是性质相似，并不是同系物，故D错误；
故选B。
4．D
【详解】A．电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述，不是原子核外的电子像云雾一样笼罩在原子核周围，A错误；
B．s能级的原子轨道为球形，电子云轮廓图只包括电子出现概率90%的电子，即处在该轨道上的电子不仅能在球壳内运动，也可在球壳外运动，只是在球壳外运动概率较小，B错误；
C．任何能层的p能级都只有3个原子轨道，不会随着电子层的增加而增多，C错误；
D．距离原子核越远的电子，其能量越大，所以p原子轨道电子的平均能量也会随能层的增大而增加，D正确；
故答案为：D。
5．C
【详解】A．电子云就是用小黑点疏密来表示空间各电子出现概率大小的一种图形，小黑点表示空间各电子出现的几率，故A错误；
B．小黑点表示空间各电子出现的几率，故B错误；
C．圆形轨道沿剖面直径连线，所以有无数对称轴，故C正确；
D．图2表示电子云轮廓图，在界面内出现该电子的几率大于90%界面外出现该电子的几率不足10%，电子也可能在球外出现，故D错误；
故选C。
6．D
【详解】A．不同电子层中相同能级的电子，电子层序数越大电子能量越高，故4p电子的能量高于3p电子，故A正确；
B．形状相同的原子轨道，能层越高，能量越高，故B正确；
C．同一原子中，1s电子、2s电子、3s电子的能量逐渐升高，故C正确；
D．同一能级的不同原子轨道的能量相同，故同一原子中，2px，2py，2pz能量依次升高，故D错误；
答案选D。
7．A
【详解】A．氢元素是宇宙中最丰富的元素，故A错误；
B．宇宙中最多的两种元素是氢和氦，氢元素和氦元素合起来约占宇宙原子总数的99.7%以上，故B正确；
C．地球上的元素大多数是金属元素，故C正确；
D．丹麦科学家玻尔把原子类比为太阳系，提出了原子的行星模型，认为核外电子像行星绕着太阳那样绕着原子核运动，故D正确；
故选A。
8．C
【详解】A．磷为15号元素，其原子结构示意图为 ，A错误；
B．该结构为反-2-丁烯，B错误；
C．Py为p电子云在y轴的取向，C正确；
D．CO2的中心原子为C，其半径大于O，其空间填充模型为 ，D错误；
故选C。
9．C
【详解】A．的分子模型示意图：，故A错误；
B．键应为头碰头重叠，图中为肩并肩的键，故B错误；
C．乙烯分子中的键为C-C之间的p轨道肩并肩形成，故C正确；
D．p能级的原子轨道为纺锤形，故D错误；
故选：C。
10．B
【详解】A．原子中不同能级电子能量从小到大顺序是1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f，所以3s>2p，，故A错误；
B．3px和3py轨道是两个不同的原子轨道，空间伸展方向不同，两个轨道上的电子的运动状态不同，但同一能级上的原子轨道具有相同的能量，故B正确；
C．由A分析可知，1s<2s，故C错误；
D．原子中不同能级电子能量从小到大顺序是1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s、4f，所以3d>4s，故D错误；
故选B。
11．B
【详解】A．乙烯球棍模型中碳的原子半径大于氢的原子半径，故A错误；
B．氯气分子中两个氯原子形成p-pσ键，共价键电子云轮廓图正确，故B正确；
C．用电子式表示的形成过程中箭头由镁指向氯，故C错误；
D．的结构式为，故D错误；
故选B。
12．C
【详解】A．表示3p能级上有2个电子占据两个轨道上，A错误；
B．M能层中有s、p、d三种轨道，原子轨道数目为1+3+5=9，B错误；
C．按能量最低原理，基态原子的电子应先占据2s轨道，再占2p轨道，故是激发态原子的电子排布式，C正确；
D．在基态多电子原子中，同一能层中的p轨道电子的能量一定高于s轨道电子的能量，不同能层的p轨道和s轨道，能层越高，能量越大，D错误；
故选C。
13．D
【详解】A．能层序数越小，s能级的的原子轨道半径越小，则s能级的原子轨道半径与能层序数有关，故A错误；
B．s能级轨道为球形，p能级的原子轨道为哑铃型，轨道形状不相同，故B错误；
C．钠原子的电子有1s、2s、2p、3s，4个能级，6个原子轨道，则11个电子在6个轨道上高速运动，故C错误；
D．每个p能级都有3个原子轨道，故D正确；
故选D。
14．B
【详解】A．反应①和反应②的反应条件不同，不是互为可逆反应，A错误；
B．基态C原子的价电子排布式为3s23p2，基态硅原子中有2个未成对电子，B正确；
C．SiHCl3中氢原子没有达到8电子稳定结构，C错误；
D．氢原子未成对电子为s轨道球形，2个氢原子的s轨道通过头碰头形成σ键结合成氢分子，图示为 ，D错误；
故选B。
15．B
【详解】A．球形表示电子在核外运动概率轮廓图，而非电子运动轨迹，A项错误；
B．p能级在空间有三种取向相互垂直且能量相同，如3px 、3py、3pz相互垂直能量相同，B项正确；
C．各原子的能级由于电子填充情况不同，能量有所差异。不同元素的原子发生跃迁时吸收或释放不同的光，从而利用其原子光谱进行元素分析，C项错误；
D．同一能层np能量大于ns，D项错误；
故选B。
16．(1)或
(2)
(3)5
(4)Al(OH)2++H2O Al(OH)+H+
(5)13∶32
(6)如果是强酸性，抑制Al3+水解，如果是强碱，Al元素以AlO形式存在
【详解】（1）该反应中C为还原剂，氯气为氧化剂，3mlC参与反应转移6ml电子，单线桥表示形式为或用双线桥的形式表示；故答案为或；
（2）根据平衡常数的数学表达式，K=；故答案为；
（3）基态Al原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p1，有1s、2s、2p、3s、3p，有5种不同能量的电子；故答案为5；
（4）Al(OH)2+水解的方程式为：Al(OH)2++H2O Al(OH)+H+，故答案为Al(OH)2++H2O Al(OH)+H+；
（5）理论上完全转化，发生的离子方程式为13Al3++32OH-+8H2O=[AlO4Al12(OH)24(H2O)12]7+，参与Al3+与OH-的物质的量之比为13∶32；故答案为13∶32；
（6）如果是强酸性，抑制Al3+水解，不能得到Al13，如果是强碱，Al元素以AlO形式存在，也不能得到Al13；故答案为如果是强酸性，抑制Al3+水解，如果是强碱，Al元素以AlO形式存在。
17．(1) 85Rb35Cl，87Rb35Cl，85Rb37Cl 和87Rb37Cl 3种 质量数分别是： 120， 122，124；三者比例为： 0.54：0.39： 0.07
(2) 1.865 ×10-11年-1 5.06 ×108年 0.28630 - 0.42850( - 0.28220
【详解】（1）①因为两种元素对应的原子分别是两种，所以有4种： 85Rb35Cl，87Rb35Cl，85Rb37Cl 和87Rb37Cl，答案：85Rb35Cl，87Rb35Cl，85Rb37Cl 和87Rb37Cl；
②这些分子的质量数分别是：120、122、122、124，共3种，答案：3种；
③略
（2）①根据衰变前后质量数和质子数不发生变化，可得：；
②
衰变反应的速率常数： k= 0.6931/ (3.716 ×1010年)= 1.865 ×10-11年-1
③本题中数据不全(误将176Lu/177Hf写作177Lu/177Hf)，导致本题无法求算。处理办法如下：
第一：只要写出必要的关系式，即可；
第二：若指出数据不全后，给出基本关系式，将数据177Lu/177Hf作为176Lu/177Hf代入，算得结果，亦得分。
第一种情况：给出必要的关系式
(a) 176Lu 0- 176Lu =176Hf- 176Hf0
(b1) 176Lu ekt- 176Lu=176Hf -176Hf0
或(b2) 176Hf= 176Hf0 + 176Lu (ekt-1)
(c)
其中，177 Hf为稳定同位素且无放射来源，故 即为二同位素起始的比值。
至此，按第一种办法处理完成。
第二种情况：
(a)：176Lu 0- 176Lu =176Hf- 176Hf0
0.28630 =+ 0.42850
0.28239 =+ 0.01470
t= 5.06 ×108年
至此，按第二种办法处理完成。
④与上题类似，写出计算公式或者利用上题得到的数据计算均可。
若代入数据计算：
= 0.28630 - 0.42850( - 0.28220
18．(1) 哑铃形
(2) 原子能级上的电子数处于半充满的稳定结构 最外层上能级上有两个电子，第一电离能和第二电离能都较小，易同时失去两个电子，故化合价常为
(3)
【详解】（1）基态氮原子的轨道表示式为,占据最高能级为2p能级，其电子云轮廓图为哑铃形。N、H电负性大小顺序为。
（2）Al、K、Ca、Mg、Cr、O元素中，处于元素周期表中d区的元素是Cr。Mg、Ca第一电离能的大小为：，O的第一电离能小于N，原因是原子能级上的电子数处于半充满的稳定结构。Mg的常见化合价为价的原因是其最外层上能级上有两个电子，第一电离能和第二电离能都较小，易同时失去两个电子，故化合价常为。
（3）基态Fe原子的核外电子排布式为。与电子层数相同，但Li的核电荷数比H的大，故半径大小关系为：<。
19．(1)3d7
(2)粉碎电芯废料、搅拌、适当升高温度、适当提高硫酸浓度（任写两个）
(3)BD
(4)5H2O+ClO-+2=2↓+Cl-+4H+
(5) MHP选择性降低 EQ转化率降低
(6)+x+xe-=
【分析】电池芯废料粉碎后，用稀硫酸浸泡，使其中的镍元素，还有钴、铝、铁、铬等元素转化为溶于水的硫酸盐，然后加入H2O2使其中的Fe2+氧化为Fe3+，然后调节pH值，使铝、铁、铬三种元素转化为沉淀而除去，向氧化、除杂后的滤液中加入次氯酸钠溶液，反应后溶液呈酸性，转化为沉淀，而不发生变化，从而实现钴、镍分离。过滤后向沉淀中加入H2O2和H2SO4，在H2O2还原下，使转化为CSO4，再加入NaHCO3溶液，使CSO4转化为CCO3，把CCO3溶解在冰醋酸中，反应得到醋酸钴溶液，进而浓缩，冷却结晶得到醋酸钴晶体，据此分析解答。
【详解】（1）钴的原子序数是27，其核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2，则的价电子排布式为3d7。
（2）加快“浸取”速率，可以通过改变反应物的接触面，提高温度，改变反应物的浓度等措施来实现，故答案是粉碎电芯废料、搅拌、适当升高温度、适当提高硫酸浓度等(任写两个)。
（3）A．由于电芯废料中含有镍、铁、钴、铝、铬等金属元素，浸取时用浓硫酸，会使它们钝化，影响浸取效率，故A错误；
B．经分析，过氧化氢在氧化除杂时，起到氧化Fe2+作用，在溶解中起到还原的作用，故B正确；
C．使醋酸钴从溶液中结晶析出，应加热至少量晶体析出时，然后冷却结晶，不然容易失去结晶水，故C错误；
D．由于碳酸钠溶液碱性强于碳酸氢钠，则“沉钴”时选择，会有生成，故选择碳酸氢钠而不选碳酸钠，故D正确；
答案BD。
（4）向氧化除杂后的滤液中加入次氯酸钠溶液，反应后溶液呈酸性，转化为，可知次氯酸根离子做氧化剂，被还原成-1价氯，做还原剂，被氧化为，根据化合价变化，和电荷守恒、质量守恒可写出离子方程式：5H2O+ClO-+2=2↓+Cl-+4H+。
（5）通过甲图可知，当温度高于80℃时，MHP选择性是快速降低的，导致了MHP产量变少，故导致MHP的收率快速降低的原因是MHP选择性降低；通过乙图可知，压强大于3.0 MPa时，MHP选择性是不变的，而EQ转化率快速降低，导致了MHP产量变少，则 MHP的收率快速降低是因为EQ转化率降低。
（6）充放电过程中，存在与之间的转化，放电过程中从A电极向B电极迁移，可知A电极是负极，B电极是正极，则正极反应式为+x+xe-=。