2.3人类对原子结构的认识——强化习题
一、选择题(共16题)
1.提出原子结构行星模型的是
A.汤姆逊 B.道尔顿 C.卢瑟福 D.惠施
2.9世纪初,某科学家提出了原子学说,他认为物质由原子组成,原子不能被创造,也不能被毁灭,在化学反应中不能再分,这个科学家是
A.道尔顿 B.汤姆生 C.卢瑟福 D.玻尔
3.下列叙述正确的是( )
A.在多电子原子里能量高的电子通常在离核近的区域内运动
B.核外电子总是先排在能量低的电子层上
C.两种微粒,若核外电子排布相同,则其化学性质一定相同
D.微粒的最外层只能是8个电子才稳定
4.下列表示金属元素原子结构示意图的是
A. B. C. D.
5.首先提出了“带核的原子结构模型”的科学家是
A.道尔顿 B.玻尔 C.汤姆生 D.卢瑟福
6.2008年,美国和俄罗斯科学家将大量48Ca离子加速去轰击人造元素249Cf,从而制造出3颗新原子。每颗新原子的原子核包含118个质子和179个中子。下列有关该元素的叙述正确的是( )
A.该元素的相对原子质量为297
B.这是一种金属元素
C.这是一种在元素周期表中原子序数为118的新元素
D.这是一种主族元素
7.某元素的二价阳离子(R2+)核外有18个电子,质量数为42,该元素原子的原子核中的中子数为( )
A.18 B.20 C.16 D.22
8.已知某原子有n个电子层,当第n电子层是最外电子层时,最多容纳的电子数与第n-1层的相同,当第n电子层是次外层时,最多容纳的电子数比第n+1层最多容纳的电子数多10,则n是
A.1 B.2 C.3 D.4
9.下列说法中肯定错误的是
A.某原子K层上只有一个电子
B.某原子M层上电子数为K层上电子数的4倍
C.某离子M层上和L层上的电子数均为K层的4倍
D.某正离子的核电荷数与最外层电子数相等
10.与NH4+所含电子总数和质子总数相同的粒子是
A.Ne B.F- C.Na+ D.K+
11.铝的原子结构示意图为( )
A. B. C. D.
12.已知有b个中子,核外有a个电子。表示R的原子符号正确的是( )
A. B. C. D.
13.氧元素有三种核素:O、O、O这三者具有
A.相同的质子数 B.相同的中子数
C.不同的核外电子数 D.不同的核电荷数
14.阴离子Xn-含中子数为N个,X的质量数为A,则mgX元素的气态氢化物所含质子数为
A.(n-N)NA B.(n+N)NA C.(A-N+n)NA D.(m+n)NA
15.若乙酸与乙酸乙酯的混合物中氢元素的质量分数是,则混合物中氧元素的质量分数是
A. B. C. D.
16.已知最外层电子数相等的元素原子具有相似的化学性质。下列原子中,与氯原子的化学性质相似的是
A.Ne B.Mg C.F D.C
二、综合题(共5题)
17.用化学用语回答下列问题
(1)画出钾原子的原子结构示意图:____________。
(2)写出氨分子的结构式:__________________。
(3)用电子式表示氟化钙(CaF2)的形成过程:_________________。
(4)完成下表
K层为最外层时,最多能容纳的电子数 _________
除K层外,其他各层为最外层时,最多能容纳的电子数 _________
次外层最多能容纳的电子数 _________
倒数第3层最多能容纳的电子数 _________
第n层里最多能容纳的电子数 _________
18.已知 aAn、 b B(n1) 、cC n 、d D(n1) 具有相同的核外电子排布, 则 a 、b 、 c 、 d 由大到小的顺序是_______。
19.原子序数与元素的原子结构之间存在着如下关系:
原子序数=______=______=______
20.碱式氯化镁(MgOHCl)常用作塑料添加剂,工业上制备方法较多,其中利用氢氧化镁热分解氯化铵制氨气并得到碱式氯化镁的工艺属于我国首创。某中学科研小组根据该原理设计如下装置图进行相关实验,装置C中CuO的质量为8.0g。
请回答下列问题:
(1)装置A中发生反应生成碱式氯化镁的化学方程式为:______________。
(2)装置D中生成沉淀,发生反应的离子方程式为___________________。
(3)反应过程中持续通入N2的作用有两点:一是:将装置A中产生的氨气完全导出,二是:_______________________。
(4)反应完毕,装置C中的氧化铜全部由黑色变为红色,称其质量为6.8g,且生成的气体可直接排放到大气中,该反应中转移电子的物质的量为_______mol。
(5)请你设计一个实验方案证明装置C中的氧化铜反应完全后得到的红色固体中含有氧化亚铜。已知:①Cu2O+2H+=Cu2++Cu+H2O
②限选试剂:2 mol·L-1H2SO4溶液、浓硫酸、2 mol·L-1HNO3溶液、10 mol·L-1 HNO3溶液
实验步骤 预期现象和结论
步骤1:取反应后装置C中的少许固体于试管中
步骤2:______________________________ _____________________
21.亚硝酰氯(NOCl,熔点:-64.5℃,沸点:-5.5℃)是一种黄色气体,遇水易反应,生成一种氯化物和两种常见的氮氧化物,其中一种呈红棕色。可用于合成清洁剂、触媒剂及中间体等。实验室可由氯气与一氧化氮在常温常压下合成。
(1)甲组的同学拟制备原料气NO和Cl2,制备装置如图所示:为制备纯净干燥的气体,下表中缺少的药品是:
制备原料 装置Ⅰ 装置Ⅱ
烧瓶中 分液漏斗中
制备纯净Cl2 MnO2 ①__ 饱和食盐水
制备纯净NO Cu 稀硝酸 ②__
(2)乙组同学利用甲组制得的NO和Cl2制备NOCl,装置如图所示:
①装置连接顺序为a→____(按气流自左向右方向,用小写字母表示)。
②为了使气体充分反应,实验中先通入Cl2,待装置Ⅴ中充满黄绿色气体时,再将NO缓缓通入,此操作的目的是______(回答一条即可)。
③装置Ⅴ生成NOCl的化学方程式是________。
④装置Ⅵ的作用为___,若无该装置,Ⅷ中NOCl可能发生反应的化学方程式为__。
(3)丁组同学用以下方法测定亚硝酰氯(NOCl)纯度:
取Ⅷ中所得液体m克溶于水,配制成250mL溶液,取出25.00mL,以K2CrO4溶液为指示剂,用cmol/LAgNO3标准溶液滴定至终点,消耗标准溶液的体积为bmL。亚硝酰氯(NOCl)的质量分数为______(用代数式表示即可)。
参考答案
1.C
【详解】
A.1897年,英国科学家汤姆逊发现原子中存在电子,1904年汤姆逊提出了一个被称为西瓜式结构的原子结构模型,电子就像“西瓜子”一样镶嵌在带正电的“西瓜瓤“中,故A错误;
B.1808年,英国科学家道尔顿提出了原子论。他认为物质都是由原子直接构成的,原子是一个实心球体,不可再分割,故B错误;
C.1911年英国科学家卢瑟福用一束质量比电子大很多的带正电的高速运动的a粒子轰击金箔,进步计算α散射时的一些规律,提出了行星式原子模型,指出原子像一个太阳系,带正电的原子核像太阳,带负电的电子像绕着太阳转的行星,故C正确;
D.惠施,战国中期宋国商丘人,是著名的政治家、哲学家,故D错误;
故选C。
2.A
【详解】
19 世纪初,英国科学家道尔顿提出近代原子学说,他认为:物质由原子组成,原子不能被创造也不能被毁灭,在化学变化中原子不可再分割,它们的化学性质在化学反应中保持不变;
故答案为A。
3.B
【详解】
A.在多电子的原子里,能量高的电子通常在离核远的区域内运动,故A错误;
B.核外电子总是先排在能量低的电子层上,由里向外逐层排布,故B正确;
C.两种微粒,若核外电子排布完全相同,则其化学性质不一定相同,如Na+和Ne核外都有10个电子,电子排布相同,但是二者化学性质不同,故C错误;
D.稀有气体氦,最外层2个电子,也很稳定,故D错误;
答案选B。
4.B
【详解】
A.是O2-的结构示意图,A不合题意;
B.是Mg的结构示意图,B符合题意;
C.是He的结构示意图,C不合题意;
D.是Ca2+的结构示意图,D不合题意;
故答案为:B。
5.D
【详解】
A.道尔顿提出近代原子学说,A错误;
B.波尔提出了量子论,B错误;
C.汤姆生发现电子,提出葡萄干面包式的原子结构模型,C错误;
D.卢瑟福提出带核的原子结构模型,D正确;
故选D。
6.C
【详解】
A、质量数=质子数+中子数,则质量数为118+179=297,但元素的相对原子质量为各同位素原子的相对原子质量的平均值,元素的相对原子质量不等于297,故A错误;
B、118号元素应位于周期表第七周期0族,为非金属元素,故B错误;
C、质子数=原子序数,原子序数为118,故C正确;
D、118号元素应位于周期表第七周期0族,故D错误。
答案选C。
7.D
【详解】
R元素由0价升高到+2价的变化关系式为:R-2e-= R2+,因此1个R原子失去2个电子,变为带2个正电的阳离子,由题意可知,R原子的核外电子数 =18+2= 20(钙原子),由于原子的质子数=核外电子数、中子数=质量数-质子数,则R原子的中子数为42-20= 22,答案选D。
8.C
【详解】
A.由题意知,第n电子层不可能为第一层,A项不符合题意;
B.若第n电子层为第二层,第二层为最外层时最多可容纳的电子数为8,与第一层最多可容纳的电子数不同,B项不符合题意;
C.若第n电子层为第三层,第三层为最外层时最多可容纳的电子数为8,与第二层最多可容纳的电子数相同,第三层为次外层时最多可容纳18个电子,恰好比第四层(最外层)最多可容纳的电子数多10,C项符合题意;
D.若第n电子层为第四层,第四层为最外层时最多可容纳的电子数为8,与第三层最多可容纳的电子数(18)不同,D项不符合题意;
答案选C。
9.D
【详解】
A.氢原子K层上只有一个电子,A正确;
B.某原子M层上电子数为K层上电子数的4倍,则M层上有8个电子,如K、Ca等,B正确;
C.离子M层上和L层上的电子数均为K层的4倍,则M、L层均有8个电子,符合电子排布规律,如K+、Cl-等,C正确;
D.主族元素形成的离子的最外层电子数为2或8,核电荷数与最外层电子数相等,可能有两种情况:一种是为2,但这种情况只能是原子,为He;另一种均为8,核电荷数为8的元素为氧,氧离子的最外层子数也为8,没有正离子;零族元素不形成离子,除主族、零族外其他族的元素,核电荷数均大于20,而离子最外层电子数不可能大于20;综上所述不存在正离子满足核电荷数与最外层电子数相等,D错误;
综上所述答案为D。
10.C
【详解】
A项、Ne的质子数为10,电子数为10,故A错误;
B项、F-的质子数为9,电子数为10,故B错误;
C项、Na+的质子数为11,电子数为10,故C正确;
D项、K+的质子数为19,电子数为18,故D错误;
故选C。
11.A
【详解】
A.铝为13号元素,核电荷为13,核外有3个电子层,铝的原子结构示意图为,故A正确;
B.核外电子数不等于核电荷数,故B错误;
C.原子核所带正电荷的“+”遗漏,故C错误;
D.违背了每个电子层最多只能容纳个电子,即K层最多只能容纳2个电子,故D错误。
故选A。
12.B
【详解】
由有b个中子,核外有a个电子可知,R原子核外有()个电子,则其核内质子数是(),质量数是(),则表示R的原子符号为,故选B。
13.A
【详解】
A.O、O、O的质子数都是8,故选A;
B.O、O、O的中子数分别是8、9、10,故不选B;
C.O、O、O的核外电子数都是8,故不选C;
D.O、O、O的核电荷数都是8,故不选D;
选A。
14.C
【详解】
由阴离子Xn-含中子数为N个,X的质量数为A可知,Xn-含质子数为(A—N)个,X元素的气态氢化物分子式为HnX,则mgX元素的气态氢化物所含质子数为×(A-N+n) ×NA mol—1=(A-N+n)NA个,故选C。
15.B
【详解】
乙酸(C2H4O2)、乙酸乙酯(C4H8O2)中碳氢原子数目比例相同为1:2,故混合物中C、H元素质量之比=6: 1,混合物中质量分数是,故,故混合物,故选B。
16.C
【详解】
已知最外层电子数相等的元素原子具有相似的化学性质,F与Cl原子最外层都有7个电子,化学性质相似。故合理选项是C。
17. 2 8 18 32 2n2
【详解】
(1)K为第19号原子,在第四周期第ⅠA族,K原子的原子结构示意图为;
(2)氨的化学式为NH3,N元素最外层的三个单电子与3个H的单电子结合形成共价键,将共用电子对用短线表示而将孤电子对省略为结构式,NH3的结构式为;
(3)同电子式表示CaF2的形成过程为;
(4)K层为第一电子层,当K层为最外层时最多容纳2个电子;除K层外,其他各层作为最外层时,最多可容纳8个电子;次外层最多可容纳18个电子;倒数第三层最多可容纳32个电子;第n层里最多能容纳的电子数为2n2。
18.b>a>c>d
【详解】
aAn、 b B(n1) 、cC n 、d D(n1) 具有相同的核外电子排布,这四种离子的核外电子数相同(设为m),则a=m+n、b=m+n+1、c=m-n、d=m-n-1,故质子数大小顺序为b>a>c>d;
综上所述,答案为b>a>c>d。
19.质子数 核电荷数 核外电子数
【详解】
在元素周期表中,按元素的核电荷数对元素进行编号所得的序号就是原子序数,所以原子序数等于元素的核电荷数或原子核的核内质子数;原子呈电中性,所以质子数等于核外电子数;原子序数=质子数=核电荷数=核外电子数。
20.Mg(OH)2+NH4Cl=MgOHCl+NH3↑+H2O Al3++3NH3H2O=Al(OH)3 ↓+3NH4+ 防止倒吸 0.15 向试管中加入2mol/LH2SO4溶液 溶液中出现蓝色,说明红色固体中含有Cu2O
【详解】
(1)根据题意:利用氢氧化镁、氯化铵混合加热,发生反应制得氨气、碱式氯化镁(MgOHCl)、H2O,发生的反应为:Mg(OH)2+NH4ClMgOHCl+NH3↑+H2O;
(2)氨水和氯化铝反应生成氯化铵和氢氧化铝,反应的离子方程式为Al3++3NH3 H2O=Al(OH)3↓+3NH4+;
(3)由于氨气是极易溶于水的,反应过程中持续通入N2,可以使反应产生的氨气完全导出并被水充分吸收,并还能稀释氨气,防止装置D中的氯化铝溶液倒吸入装置C;
(4)红色物质为Cu或Cu2O或二者混合物,固体质量减少质量为减少的氧元素质量,则减少的氧元素质量为8g-6.8g=1.2g,而CuO中氧元素质量为8.0g×=1.6g>1.2g,故红色固体为Cu、Cu2O混合物,设二者物质的量分别为xmol、ymol,则:x+2y=;64x+144y=6.8,解得x=0.05,y=0.025,则转移电子为0.05mol×2+0.025mol×2=0.15mol;
(5)Cu能与浓硫酸反应,Cu2O能与稀酸反应得到Cu2+,用稀H2SO4溶液溶解,溶液中出现蓝色,说明红色固体中含有Cu2O。
21.浓盐酸 水 e→f(或f→e)→c→b→d 可以排尽装置中的空气(或答防止NO被装置中的O2氧化为NO2) Cl2+2NO=2NOCl 防止水蒸气进入收集装置和反应器中 2NOCl+H2O=2HCl+NO↑+NO2↑ %
【详解】
(1)实验室用浓盐酸和二氧化锰制取氯气,氯气中含有HCl,用饱和食盐水除去HCl,用浓硫酸除去水蒸气,所以分液漏斗中是浓盐酸,装置II中为饱和食盐水;实验室用Cu和稀硝酸制取NO,NO易被氧气氧化生成NO2,硝酸的挥发性导致生成的NO含有硝酸,用水吸收硝酸和二氧化氮气体,所以分液漏斗中是稀硝酸、装置II中是水;
(2)①将Cl2和NO干燥后在装置V中发生反应,在冰盐中冷凝收集NOCl,Cl2、NO以及NOCl都是大气污染物,均不能排放到空气中,用NaOH溶液吸收,但NOCl遇水易发生水解反应,所以在收集装置和尾气处理装置之间需加一个干燥装置,故装置接口为:a→e→f(或f→e)→c→b→d;
②组装好实验装置后应先检查装置的气密性,再装入药品。因为实验室用Cu和稀硝酸制取NO,NO易被氧气氧化生成NO2;且亚硝酰氯遇水易反应生成一种无氧酸和两种氮的常见氧化物,所以实验中要先通入Cl2,待装置Ⅴ中充满黄绿色气体时,再将NO缓缓通入,此操作既可以排尽装置中的空气,同时也可以防止NO被装置中的O2氧化为NO2;
③装置Ⅴ生成Cl2与NO反应产生NOCl,反应的化学方程式是Cl2+2NO=2NOCl;
④NOCl遇水易水解,故在收集装置和尾气处理装置之间需加一个装置干燥装置VI,防止水蒸气进入反应器和收集装置中,若无该装置,Ⅷ中NOCl可能发生反应的化学方程式为2NOCl+H2O=2HCl+NO↑+NO2↑;
②根据原子守恒得关系式NOCl-HCl-AgCl-AgNO3,25.00mL亚硝酰氯水溶液中n(NOCl)=n(HCl)=n(AgNO3)=cmol/L×b×10-3L=bc×10-3mol,则250mL溶液中n(NOCl)=bc×10-2mol,m(NOCl)= bc×10-2mol×65.5g/mol=0.655bcg,因此亚硝酰氯质量分数=×100%=×100%=%。