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高中化学人教版 (2019)选择性必修2第一节 原子结构当堂达标检测题
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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 原子结构当堂达标检测题，共14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(本题包括10个小题,每小题只有一个选项符合题意。每小题2分,共20分)
1.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.3px、3py、3pz的差异之处在于三者中电子(基态)的能量不同
C.钒原子核外有4种形状的原子轨道
D.原子轨道和电子云都是用来形象地描述电子运动状态的
2.在学习核外电子排布知识时,甲、乙两小组对多电子原子能级的有关知识产生了分歧:甲组认为第三周期元素的基态原子中,不可能出现d电子,而乙组认为第三周期元素基态原子中一定有d电子,下列可作为甲组论据的是( )
A.能量守恒原理 B.泡利不相容原理
C.洪特规则 D.3d能级能量比4s能级高
3.下列原子的价层电子排布式或价层电子轨道表示式中,①②两种状态的能量符合E(①)>E(②)的是( )
A.氮原子:① ②
B.钠原子:①3s1 ②3p1
C.铬原子:①3d54s1 ②3d44s2
D.碳原子:① ②
4.我国的纳米基础研究能力已跻身于世界前列,例如曾被选为我国年度十大科技成果之一的一种一维的纳米材料,其化学式为RN。已知该化合物里与氮微粒结合的Rn+核外有28个电子,则R位于元素周期表的( )
A.第三周期第ⅤA族 B.第四周期第ⅢA族
C.第五周期第ⅢA族 D.第四周期第ⅤA族
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.X和Y是原子序数大于4的短周期元素,Xm+和Yn-两种离子的核外电子排布相同,下列说法中正确的是( )
A.X的原子半径比Y的小 B.X和Y的核电荷数之差为m-n
C.电负性X>Y D.第一电离能X
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
二、选择题(本题包括5个小题,每小题有1~2个选项符合题意。每小题4分,共20分)
11.已知M元素原子的价层电子排布式为3s23p1,短周期元素N的原子最外层p轨道为半充满状态,下列叙述错误的是( )
A.M为金属元素,N为非金属元素 B.M与N为同周期元素
C.N的电负性大于M D.M的第一电离能大于N
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的说法正确的是( )
A.电负性:Y>Z>M
B.离子半径:M->Z2->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
三、非选择题(本题包括5个小题,共60分)
16.(10分)根据核外电子的排布特点推断元素:
(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 ;其价层电子轨道表示式为 。
(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)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,价层电子轨道表示式为 。
17.(8分)在原子结构理论中有四个原理,分别是①构造原理、②泡利原理、③洪特规则、④能量最低原理。在以下的现象中主要决定的因素是(填序号,各只填一项)。
(1)各能级最多容纳的电子数是该能级原子轨道数的2倍 ;
(2)碳原子的核外电子排布基态时是1s22s22p2而不是1s22s12p3 ;
(3)最外层电子数不会超过8,次外层电子数不会超过18 ;
(4)铬(24Cr)的电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1而不是1s22s22p63s23p63d44s2 ;
(5)在磷原子的基态原子结构中,有3个未成对的单电子 ;
(6)第四周期元素中,4p轨道半充满的是 ,3d轨道半充满的是 ,4s轨道半充满的是 。(填元素符号)
18.(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 。
19.(16分)如图为元素周期表的一部分:
Ⅰ.(1)元素③的基态原子轨道表示式为 。
(2)元素③④⑤的第一电离能由大到小的顺序为 (填元素符号)。
(3)以下组合的原子间反应最容易形成离子键的是 (填字母)。
A.②和⑤ B.①和⑤ C.⑤和⑥ D.⑥和⑧
(4)某些不同族元素的性质也有一定的相似性,如上表中元素⑦与元素②的单质及其化合物有相似的性质。写出元素②的最高价氧化物与NaOH溶液反应的离子方程式: 。
Ⅱ.(1)如图是部分元素原子的第一电离能I1随原子序数的变化关系(其中12号至17号元素的有关数据缺失)。
①根据图示变化规律,可推测S的第一电离能的大小(最小)范围为
(2)用In表示元素的第n电离能,则图中的a、b、c分别代表 (填字母)。
A.a为I1、b为I2、c为I3 B.a为I3、b为I2、c为I1
C.a为I2、b为I3、c为I1 D.a为I1、b为I3、c为I2
(3)铜、锌两种元素的第一电离能、第二电离能如表所示。
电离能/(kJ·mol-1)
I1
I2
Cu
746
1 958
Zn
906
1 733
铜的第一电离能(I1)小于锌的第一电离能,而铜的第二电离能(I2)却大于锌的第二电离能,其主要原因是 。
20.(14分)A、B、C、D、E五种元素,它们的核电荷数依次增大,且都小于20。其中C、E是金属元素;A和E属同族,它们原子的最外层电子排布式为ns1。B和D也属同族,它们原子最外层的p能级电子数是s能级电子数的两倍。C原子的最外层电子数等于D原子的最外层电子数的一半。请回答下列问题:
(1)A元素基态原子占据最高能级的电子云轮廓图为 ;B元素原子中未成对电子为 ,E元素原子核外有 种运动状态不同的电子。
(2)写出C元素基态原子的电子排布式: 。
(3)D元素的价层电子轨道表示式为 。
(4)元素B与D的电负性的大小关系是B (填“>”“<”或“=”,下同)D,E与C的第一电离能大小关系是E C。
(5)写出元素C的单质和元素E的最高价氧化物的水化物的水溶液反应的离子方程式: 。
参考答案
第一章测评
1.D s轨道是球形的,这是电子云轮廓图,表示电子在原子核外出现的概率密度,不是说电子在做圆周运动,A错误;p能级有三个原子轨道,同一能层上的p轨道能量相同,3px、3py、3pz能量相同,它们的差异是延伸方向不同,B错误;23号钒,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,C错误;常用电子云轮廓图的形状和取向来表示原子轨道的形状和取向,都用来形象地描述电子运动的状态,D正确。
2.D 第三周期元素的原子只有3个电子层,因为3d能级能量比4s能级高,3d能级中的电子必然在4s能级填满电子后才能填充,故当填充3d能级时电子层已变为了4层。
3.A A项中,②状态2p能级半充满,能量相对较低。
4.B 由化学式RN知R为+3价,故R原子核外有31个电子,核电荷数为31,价层电子排布为4s24p1,为镓元素,位于第四周期第ⅢA族。
5.D 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,第一电离能呈依次增大的趋势,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 同一周期从左到右,元素的第一电离能呈增大趋势,但由于Mg的3p能级为全空的稳定状态,所以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 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.D Xm+与Yn-的核外电子排布相同,核电荷数之差为(m+n),质子数X>Y;在周期表中,X位于Y的左下方,原子半径X>Y;X比Y更易失电子,第一电离能X
10.C 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.BD 由已知信息可得M为Al元素,N为P元素或N元素,故A、C项均正确,B错误。第一电离能:N>P>Al,故D项错误。
12.C 根据碳、硅、磷元素的原子核外电子排布规律,结合电离能变化规律可知,a、c为同一主族元素,则a是碳,b是磷,c是硅,D错误;元素的非金属性越强,其电负性就越大,由于元素的非金属性:C>Si,所以元素的电负性:C>Si,A错误;元素的非金属性越强,其最简单气态氢化物的稳定性就越强,由于元素的非金属性:C>Si,所以最简单氢化物的稳定性:C>Si,B错误;C、Si失去4个电子后达到稳定状态,能量更低,再失去1个电子消耗能量大,故第五电离能与第四电离能相差较大,P失去4个电子后为3s1状态,第四电离能与第五电离能相差不大,所以元素的I5:C>Si>P,C正确。
13.D 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.BC 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项正确;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.CD 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-,故不正确;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 1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2) (3)2 2p
解析 (1)经分析,A元素基态原子的轨道表示式可写成:,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。
17.答案 (1)② (2)④ (3)① (4)③ (5)③ (6)As Cr、Mn K、Cr、Cu
解析 (1)泡利原理:每个原子轨道最多容纳2个电子且自旋方向相反,各能级最多容纳的电子数是该能级原子轨道数的2倍,其主要决定因素是泡利原理,故选②。(2)基态原子的电子在核外排布时首先要遵循能量最低原理,所以碳原子的核外电子排布基态时是1s22s22p2而不是1s22s12p3,其主要决定因素是能量最低原理,故选④。(3)最外层电子数不会超过8,次外层电子数不会超过18,其主要决定因素是构造原理,故选①。(4)原子轨道中电子处于全满、全空或半满时较稳定,所以在等价轨道(相同电子层、电子亚层上的各个轨道)上排布的电子将尽可能分占不同的轨道,且自旋方向相同,铬(24Cr)的电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1而不是
1s22s22p63s23p63d44s2,其主要决定因素是洪特规则,故选③。(5)在等价轨道(相同电子层、电子亚层上的各个轨道)上排布的电子将尽可能分占不同的轨道,且自旋方向相同,磷原子的基态原子结构中,有3个未成对的单电子,其主要决定因素是洪特规则,故选③。(6)第四周期元素中,4p轨道半充满时其4s轨道全充满,该原子是As;3d轨道半充满时4s能级可能有1个电子或2个电子,如果4s能级是1个电子为Cr,如果4s能级有2个电子为Mn;4s轨道半充满时,3d轨道可能没有电子、可能有5个电子、可能有10个电子,如果3d轨道没有电子时该原子是K、如果3d轨道有5个电子时该原子是Cr、如果3d轨道有10个电子时该原子是Cu。
18.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。
19.答案 Ⅰ.(1)
(2)F>N>O (3)C
(4)2OH-+BeOBeO22-+H2O
Ⅱ.(1)①Si P ②第五周期第ⅠA族
(2)C (3)Cu原子失去一个电子后,核外电子排布为[Ar]3d10,而锌失去一个电子后核外电子排布为[Ar]3d104s1,根据洪特规则,铜达到了较稳定状态,所以Cu的第二电离能相对较大
解析 Ⅰ.(1)由题图可知,③为N元素,基态原子电子排布式为1s22s22p3,则基态原子轨道表示式为;(2)同一周期第一电离能随原子序数增大呈现增大的趋势,但同一周期第ⅡA族元素比第ⅢA族元素的第一电离能大,第ⅤA族元素比第ⅥA族元素的第一电离能大,所以N、O、F三种元素的第一电离能从大到小的顺序为F>N>O;(3)由元素周期表中的位置可知,①为H,②为Be,⑤为F,⑥为Na,⑧为Cl,五种元素中最活泼的金属钠和最活泼的非金属氟之间最容易形成离子键,C项正确;(4)由于Be与Al的性质相似,所以参照Al2O3与NaOH溶液的反应,BeO与NaOH溶液反应的离子方程式为2OH-+BeOBeO22-+H2O。
Ⅱ.(1)①同一周期第一电离能随原子序数增大呈现增大的趋势,但同一周期第ⅡA族元素比第ⅢA族元素的第一电离能大,第ⅤA族元素比第ⅥA族元素的第一电离能大,所以S的第一电离能大于Si,小于P;②金属性越强,越容易失去电子,第一电离能越小,图中第一电离能最小的元素是Rb,在第五周期第ⅠA族。(2)a中Na的电离能远大于Mg的电离能,则a应表示I2;b中Na的电离能小于Mg的电离能,Mg的电离能远大于Al的电离能,则b应表示I3;c中Al的电离能小于Mg的电离能,S的电离能小于P的电离能,并且从Na到Cl,电离能呈现较明显的增加趋势,则c应表示I1,C项正确。(3)Cu原子失去一个电子后,核外电子排布为[Ar]3d10,而锌失去一个电子后核外电子排布为[Ar]3d104s1,根据洪特规则,铜达到了较稳定状态,所以Cu的第二电离能相对较大。
20.答案 (1)球形 2p能级上的电子 19
(2)1s22s22p63s23p1
(3) (4)> <
(5)2Al+2OH-+2H2O2AlO2-+3H2↑
解析 A和E属同族,它们原子的最外层电子排布式为ns1,说明A和E位于第ⅠA族,而A不是金属,则A为H;B和D也属同族,它们原子最外层的p能级电子数是s能级电子数的两倍,则B和D为第ⅥA族元素,那么B为O,D为S;C原子的最外层电子数等于D原子的最外层电子数的一半,那么C为Al;五种元素核电荷数依次增大,可知E为K。
(1)A元素为H,基态原子核外只有s能级,电子云轮廓图为球形;B元素为O,核外电子排布式为1s22s22p4,原子中未成对电子为2p能级上的电子;E为K,核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s1,共有19个电子,有19种运动状态不同的电子。
(2)C为Al元素,基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p1。
(3)D元素为S,电子排布式为1s22s22p63s23p4,价层电子轨道表示式为。
(4)B为O,D为S,同主族从上到下,电负性逐渐减小,所以电负性B>D;同周期从左向右第一电离能呈增大趋势,同主族从上到下第一电离能逐渐减小,所以有第一电离能Al>Na>K,所以第一电离能E
第一章测评
一、选择题(本题包括10个小题,每小题只有一个选项符合题意。每小题2分,共20分)
1.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.3px、3py、3pz的差异之处在于三者中电子(基态)的能量不同
C.钒原子核外有4种形状的原子轨道
D.原子轨道和电子云都是用来形象地描述电子运动状态的
2.在学习核外电子排布知识时,甲、乙两小组对多电子原子能级的有关知识产生了分歧:甲组认为第三周期元素的基态原子中,不可能出现d电子,而乙组认为第三周期元素基态原子中一定有d电子,下列可作为甲组论据的是( )
A.能量守恒原理 B.泡利不相容原理
C.洪特规则 D.3d能级能量比4s能级高
3.下列原子的价层电子排布式或价层电子轨道表示式中,①②两种状态的能量符合E(①)>E(②)的是( )
A.氮原子:① ②
B.钠原子:①3s1 ②3p1
C.铬原子:①3d54s1 ②3d44s2
D.碳原子:① ②
4.我国的纳米基础研究能力已跻身于世界前列,例如曾被选为我国年度十大科技成果之一的一种一维的纳米材料,其化学式为RN。已知该化合物里与氮微粒结合的Rn+核外有28个电子,则R位于元素周期表的( )
A.第三周期第ⅤA族 B.第四周期第ⅢA族
C.第五周期第ⅢA族 D.第四周期第ⅤA族
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.X和Y是原子序数大于4的短周期元素,Xm+和Yn-两种离子的核外电子排布相同,下列说法中正确的是( )
A.X的原子半径比Y的小 B.X和Y的核电荷数之差为m-n
C.电负性X>Y D.第一电离能X
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
二、选择题(本题包括5个小题,每小题有1~2个选项符合题意。每小题4分,共20分)
11.已知M元素原子的价层电子排布式为3s23p1,短周期元素N的原子最外层p轨道为半充满状态,下列叙述错误的是( )
A.M为金属元素,N为非金属元素 B.M与N为同周期元素
C.N的电负性大于M D.M的第一电离能大于N
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的说法正确的是( )
A.电负性:Y>Z>M
B.离子半径:M->Z2->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
三、非选择题(本题包括5个小题,共60分)
16.(10分)根据核外电子的排布特点推断元素:
(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 ;其价层电子轨道表示式为 。
(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)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,价层电子轨道表示式为 。
17.(8分)在原子结构理论中有四个原理,分别是①构造原理、②泡利原理、③洪特规则、④能量最低原理。在以下的现象中主要决定的因素是(填序号,各只填一项)。
(1)各能级最多容纳的电子数是该能级原子轨道数的2倍 ;
(2)碳原子的核外电子排布基态时是1s22s22p2而不是1s22s12p3 ;
(3)最外层电子数不会超过8,次外层电子数不会超过18 ;
(4)铬(24Cr)的电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1而不是1s22s22p63s23p63d44s2 ;
(5)在磷原子的基态原子结构中,有3个未成对的单电子 ;
(6)第四周期元素中,4p轨道半充满的是 ,3d轨道半充满的是 ,4s轨道半充满的是 。(填元素符号)
18.(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 。
19.(16分)如图为元素周期表的一部分:
Ⅰ.(1)元素③的基态原子轨道表示式为 。
(2)元素③④⑤的第一电离能由大到小的顺序为 (填元素符号)。
(3)以下组合的原子间反应最容易形成离子键的是 (填字母)。
A.②和⑤ B.①和⑤ C.⑤和⑥ D.⑥和⑧
(4)某些不同族元素的性质也有一定的相似性,如上表中元素⑦与元素②的单质及其化合物有相似的性质。写出元素②的最高价氧化物与NaOH溶液反应的离子方程式: 。
Ⅱ.(1)如图是部分元素原子的第一电离能I1随原子序数的变化关系(其中12号至17号元素的有关数据缺失)。
①根据图示变化规律,可推测S的第一电离能的大小(最小)范围为
(2)用In表示元素的第n电离能,则图中的a、b、c分别代表 (填字母)。
A.a为I1、b为I2、c为I3 B.a为I3、b为I2、c为I1
C.a为I2、b为I3、c为I1 D.a为I1、b为I3、c为I2
(3)铜、锌两种元素的第一电离能、第二电离能如表所示。
电离能/(kJ·mol-1)
I1
I2
Cu
746
1 958
Zn
906
1 733
铜的第一电离能(I1)小于锌的第一电离能,而铜的第二电离能(I2)却大于锌的第二电离能,其主要原因是 。
20.(14分)A、B、C、D、E五种元素,它们的核电荷数依次增大,且都小于20。其中C、E是金属元素;A和E属同族,它们原子的最外层电子排布式为ns1。B和D也属同族,它们原子最外层的p能级电子数是s能级电子数的两倍。C原子的最外层电子数等于D原子的最外层电子数的一半。请回答下列问题:
(1)A元素基态原子占据最高能级的电子云轮廓图为 ;B元素原子中未成对电子为 ,E元素原子核外有 种运动状态不同的电子。
(2)写出C元素基态原子的电子排布式: 。
(3)D元素的价层电子轨道表示式为 。
(4)元素B与D的电负性的大小关系是B (填“>”“<”或“=”,下同)D,E与C的第一电离能大小关系是E C。
(5)写出元素C的单质和元素E的最高价氧化物的水化物的水溶液反应的离子方程式: 。
参考答案
第一章测评
1.D s轨道是球形的,这是电子云轮廓图,表示电子在原子核外出现的概率密度,不是说电子在做圆周运动,A错误;p能级有三个原子轨道,同一能层上的p轨道能量相同,3px、3py、3pz能量相同,它们的差异是延伸方向不同,B错误;23号钒,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,C错误;常用电子云轮廓图的形状和取向来表示原子轨道的形状和取向,都用来形象地描述电子运动的状态,D正确。
2.D 第三周期元素的原子只有3个电子层,因为3d能级能量比4s能级高,3d能级中的电子必然在4s能级填满电子后才能填充,故当填充3d能级时电子层已变为了4层。
3.A A项中,②状态2p能级半充满,能量相对较低。
4.B 由化学式RN知R为+3价,故R原子核外有31个电子,核电荷数为31,价层电子排布为4s24p1,为镓元素,位于第四周期第ⅢA族。
5.D 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,第一电离能呈依次增大的趋势,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 同一周期从左到右,元素的第一电离能呈增大趋势,但由于Mg的3p能级为全空的稳定状态,所以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 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.D Xm+与Yn-的核外电子排布相同,核电荷数之差为(m+n),质子数X>Y;在周期表中,X位于Y的左下方,原子半径X>Y;X比Y更易失电子,第一电离能X
10.C 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.BD 由已知信息可得M为Al元素,N为P元素或N元素,故A、C项均正确,B错误。第一电离能:N>P>Al,故D项错误。
12.C 根据碳、硅、磷元素的原子核外电子排布规律,结合电离能变化规律可知,a、c为同一主族元素,则a是碳,b是磷,c是硅,D错误;元素的非金属性越强,其电负性就越大,由于元素的非金属性:C>Si,所以元素的电负性:C>Si,A错误;元素的非金属性越强,其最简单气态氢化物的稳定性就越强,由于元素的非金属性:C>Si,所以最简单氢化物的稳定性:C>Si,B错误;C、Si失去4个电子后达到稳定状态,能量更低,再失去1个电子消耗能量大,故第五电离能与第四电离能相差较大,P失去4个电子后为3s1状态,第四电离能与第五电离能相差不大,所以元素的I5:C>Si>P,C正确。
13.D 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.BC 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项正确;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.CD 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-,故不正确;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 1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2) (3)2 2p
解析 (1)经分析,A元素基态原子的轨道表示式可写成:,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。
17.答案 (1)② (2)④ (3)① (4)③ (5)③ (6)As Cr、Mn K、Cr、Cu
解析 (1)泡利原理:每个原子轨道最多容纳2个电子且自旋方向相反,各能级最多容纳的电子数是该能级原子轨道数的2倍,其主要决定因素是泡利原理,故选②。(2)基态原子的电子在核外排布时首先要遵循能量最低原理,所以碳原子的核外电子排布基态时是1s22s22p2而不是1s22s12p3,其主要决定因素是能量最低原理,故选④。(3)最外层电子数不会超过8,次外层电子数不会超过18,其主要决定因素是构造原理,故选①。(4)原子轨道中电子处于全满、全空或半满时较稳定,所以在等价轨道(相同电子层、电子亚层上的各个轨道)上排布的电子将尽可能分占不同的轨道,且自旋方向相同,铬(24Cr)的电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1而不是
1s22s22p63s23p63d44s2,其主要决定因素是洪特规则,故选③。(5)在等价轨道(相同电子层、电子亚层上的各个轨道)上排布的电子将尽可能分占不同的轨道,且自旋方向相同,磷原子的基态原子结构中,有3个未成对的单电子,其主要决定因素是洪特规则,故选③。(6)第四周期元素中,4p轨道半充满时其4s轨道全充满,该原子是As;3d轨道半充满时4s能级可能有1个电子或2个电子,如果4s能级是1个电子为Cr,如果4s能级有2个电子为Mn;4s轨道半充满时,3d轨道可能没有电子、可能有5个电子、可能有10个电子,如果3d轨道没有电子时该原子是K、如果3d轨道有5个电子时该原子是Cr、如果3d轨道有10个电子时该原子是Cu。
18.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。
19.答案 Ⅰ.(1)
(2)F>N>O (3)C
(4)2OH-+BeOBeO22-+H2O
Ⅱ.(1)①Si P ②第五周期第ⅠA族
(2)C (3)Cu原子失去一个电子后,核外电子排布为[Ar]3d10,而锌失去一个电子后核外电子排布为[Ar]3d104s1,根据洪特规则,铜达到了较稳定状态,所以Cu的第二电离能相对较大
解析 Ⅰ.(1)由题图可知,③为N元素,基态原子电子排布式为1s22s22p3,则基态原子轨道表示式为;(2)同一周期第一电离能随原子序数增大呈现增大的趋势,但同一周期第ⅡA族元素比第ⅢA族元素的第一电离能大,第ⅤA族元素比第ⅥA族元素的第一电离能大,所以N、O、F三种元素的第一电离能从大到小的顺序为F>N>O;(3)由元素周期表中的位置可知,①为H,②为Be,⑤为F,⑥为Na,⑧为Cl,五种元素中最活泼的金属钠和最活泼的非金属氟之间最容易形成离子键,C项正确;(4)由于Be与Al的性质相似,所以参照Al2O3与NaOH溶液的反应,BeO与NaOH溶液反应的离子方程式为2OH-+BeOBeO22-+H2O。
Ⅱ.(1)①同一周期第一电离能随原子序数增大呈现增大的趋势,但同一周期第ⅡA族元素比第ⅢA族元素的第一电离能大,第ⅤA族元素比第ⅥA族元素的第一电离能大,所以S的第一电离能大于Si,小于P;②金属性越强,越容易失去电子,第一电离能越小,图中第一电离能最小的元素是Rb,在第五周期第ⅠA族。(2)a中Na的电离能远大于Mg的电离能,则a应表示I2;b中Na的电离能小于Mg的电离能,Mg的电离能远大于Al的电离能,则b应表示I3;c中Al的电离能小于Mg的电离能,S的电离能小于P的电离能,并且从Na到Cl,电离能呈现较明显的增加趋势,则c应表示I1,C项正确。(3)Cu原子失去一个电子后,核外电子排布为[Ar]3d10,而锌失去一个电子后核外电子排布为[Ar]3d104s1,根据洪特规则,铜达到了较稳定状态,所以Cu的第二电离能相对较大。
20.答案 (1)球形 2p能级上的电子 19
(2)1s22s22p63s23p1
(3) (4)> <
(5)2Al+2OH-+2H2O2AlO2-+3H2↑
解析 A和E属同族,它们原子的最外层电子排布式为ns1,说明A和E位于第ⅠA族,而A不是金属,则A为H;B和D也属同族,它们原子最外层的p能级电子数是s能级电子数的两倍,则B和D为第ⅥA族元素,那么B为O,D为S;C原子的最外层电子数等于D原子的最外层电子数的一半,那么C为Al;五种元素核电荷数依次增大,可知E为K。
(1)A元素为H,基态原子核外只有s能级,电子云轮廓图为球形;B元素为O,核外电子排布式为1s22s22p4,原子中未成对电子为2p能级上的电子;E为K,核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s1,共有19个电子,有19种运动状态不同的电子。
(2)C为Al元素,基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p1。
(3)D元素为S,电子排布式为1s22s22p63s23p4,价层电子轨道表示式为。
(4)B为O,D为S,同主族从上到下,电负性逐渐减小,所以电负性B>D;同周期从左向右第一电离能呈增大趋势,同主族从上到下第一电离能逐渐减小,所以有第一电离能Al>Na>K,所以第一电离能E
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