专题2　原子结构与元素性质 综合评价 （含解析）

专题2　原子结构与元素性质　综合评价
一、 单项选择题(本题共14小题，每小题3分，共42分)
1. (2021·江苏高三百校联考 )N2H4、N2O4常用作火箭发射的推进剂。推进剂发生反应：2N2H4＋N2O4===3N2＋4H2O。下列表示反应中相关微粒的化学用语正确的是(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A. 中子数为10的氧原子：O B. N2H4的电子式：HN,··N,··H
C. N3－的结构示意图： D. 基态O原子价电子轨道表示式：
2. 某同学将P原子的核外电子排布式写成1s22s22p63s13p4，他违背了(　　)
A. 能量守恒原理 B. 泡利不相容原理
C. 能量最低原理 D. 洪特规则
3. 下列有关原子核外电子的能量与运动状态的说法正确的是(　　)
A. 在同一原子中，2p、3p、4p……原子轨道数依次增多
B. 在同一轨道上运动的电子，其能量一定相同
C. 在同一电子层原子轨道形状相同的原子轨道上运动的电子，其运动状态一定相同
D. 在同一原子中，1s、2s、3s、4s……原子轨道的平均半径相同
4. (2020·天津一模)某元素原子价电子排布式为3d54s2，下列说法正确的是(　　)
A. 该元素位于元素周期表ds区 B. 该元素的最高化合价为 ＋5价
C. 该元素位于第4周期ⅤB族 D. 该元素的某些氧化物可用作催化剂
5. (2020·烟台高三期末)下列说法正确的是(　　)
A. 铝的第一电离能比镁的第一电离能大
B. 同一主族元素从上到下电负性逐渐增大
C. 镁原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2时，原子释放能量，由基态转化成激发态
D. 最外层电子数是核外电子总数的的原子和最外层电子排布式为4s24p5的原子是同种元素原子
6. 某元素基态原子4s轨道上有1个电子，则该基态原子价层电子排布式不可能是(　　)
A. 3p64s1 B. 4s1 C. 3d54s1 D. 3d104s1
7. X、Y、Z三种元素的原子，其价电子排布式分别为ns1、3s23p4和2s22p4，由这三种元素组成的化合物的化学式不可能是(　　)
A. X2Y2Z7 B. X2YZ4 C. X2YZ3 D. XYZ3
8. (2020·成都期中)元素周期表完美地将元素的结构、位置与性质结合在一起，根据元素的原子序数就能推断出该元素在元素周期表中的位置，进而推断出该元素原子的结构和性质。下列关于33号元素的说法正确的是(　　)
A. 该元素位于d区
B. 该元素为金属元素
C. 该元素位于第4周期ⅢA族
D. 该元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3
9. (2021·镇江中学期末)X、Y、Z、W为短周期中原子序数依次增大的四种主族元素。X和Z的基态原子的2p能级上各有两个未成对电子，W与X同族。下列说法正确的是(　　)
A. 原子半径：r(Y)>r(Z)>r(W)
B. 简单氢化物的沸点：Z>W>X
C. 元素第一电离能：I1(Z)>I1(Y)>I1(X)
D. 最高价氧化物对应水化物的酸性：W>X>Y
10. (2021·木渎高级中学等三校联考)现有两种元素的基态原子的电子排布式如下：①1s22s22p63s23p4 ；②1s22s22p63s23p3 。则下列有关比较正确的是(　　)
A. 未成对电子数：①>② B. 原子半径大小：①>②
C. 电负性大小：②>① D. 第一电离能大小：②>①
11. 下列关于电离能和电负性的说法不正确的是(　　)
A. 第一电离能的大小：Mg>Al
B. 因为锌的金属性比铜活泼，所以锌的第一电离能比铜小
C. 锗的第一电离能和电负性均小于碳
D. F、K、Fe、Ni四种元素中，电负性最大的是F
12. 具有下列电子层结构的原子，其对应元素一定属于同一周期的是(　　)
A. 两种原子的电子层上全部都是s电子
B. 3p能级上只有一个空轨道的原子和3p能级上只有一个未成对电子的原子
C. 最外层电子排布为2s22p6的原子和最外层电子排布为2s22p6的离子
D. 原子核外M层上的s能级和p能级都填满了电子，而d轨道上尚未有电子的两种原子
13. 下列关于电离能的说法不正确的是(　　)
A. 钾元素的第一电离能小于钠元素的第一电离能，故钾的活泼性强于钠
B. 因同周期元素的原子半径从左到右逐渐减小，故第一电离能必依次增大
C. 最外层电子排布式为ns2np6(当只有K层时为1s2)的原子，第一电离能较大
D. 对于同一元素而言，原子的电离能I114. (2021·淮安高二期末)短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大，元素X的单质在空气中含量最大，Y原子价电子排布式为3s2，Z与X位于同一主族，基态W原子的核外有2个未成对电子。下列说法正确的是(　　)
A. 原子半径：r(X)＜r(Y)＜r(Z)＜r(W)
B. 元素的第一电离能：I1(Y)＜I1(W)＜I1(Z)
C. Z的最高价氧化物对应的水化物的酸性比W的强　
D. 元素Y、W的简单离子具有相同的电子层结构
二、 非选择题(本题共4题，共58分)
15. (14分)回答下列问题：
(1) 在基态多电子原子中，关于核外电子能量的叙述错误的是________(填字母，下同)。
A. 最易失去的电子能量最高
B. 同一个电子层上的不同能级上的原子轨道，能量大小不同
C. p轨道电子能量一定高于s轨道电子能量
D. 在离核最近区域内运动的电子能量最低
(2) 下列说法正确的是________。
A. 一个原子轨道上只能有1个电子
B. 处在同一原子轨道上的电子运动状态完全相同
C. 处在同一电子层上的电子(基态)能量一定相同
D. 处在同一能级中的电子(基态)能量一定相同
(3) 比较下列多电子原子的原子轨道的能量高低。
①1s，3d__________________；②3s，3p，3d______________；
③2p，3p，4p________________；④3px，3py，3pz______________。
(4) 基态铝原子核外电子云有________种不同的伸展方向，共有________种不同能级的电子，有________种不同运动状态的电子。
16. (15分)(2021·福州联考)已知A、B、C、D、E五种元素的原子序数依次增大，其中A原子所处的周期数、族序数都与其原子序数相等；B原子核外电子有6种不同的运动状态，s轨道电子数是p轨道电子数的两倍；D原子L层上有2对成对电子；E＋原子核外有3层电子且M层3d轨道电子全充满。请回答下列问题：
(1) E元素在元素周期表中的位置为________________，属于________区。
(2) B、C、D三种元素的第一电离能最大的是______(填元素符号)，第一电离能最大的原因是__________________________________________。
(3) D元素与氟元素相比，电负性：D________(填“>”“＝”或“<”)F，下列表述能证明这一事实的是________(填字母)。
A. 常温下氟气的颜色比D单质的颜色深
B. 氟气与D的氢化物剧烈反应，产生D的单质
C. 氟与D形成的化合物中D元素呈正价态
D. 比较两元素的单质与氢气化合时得电子的数目
(4) 只含C、A两元素的离子化合物CA5，它的所有原子的最外层都符合相应的稀有气体原子电子层结构，其电子式为____________。
17. (15分)现有六种元素A、B、C、D、E、F，其中A、B、C、D、E为短周期主族元素，F为第4周期元素，它们的原子序数依次增大。请根据下列相关信息，回答问题。
A元素形成的物质种类繁多，其形成的一种固体单质工业上常用作切割工具
B原子的核外p电子数比s电子数少1
C元素基态原子p轨道有两个未成对电子
D元素原子的第一至第四电离能分别是：
I1＝738 kJ·mol－1；I2＝1 451 kJ·mol－1；I3＝7 733 kJ·mol－1；I4＝10 540 kJ·mol－1
E原子核外所有p轨道全满或半满
F在元素周期表的第8纵列
(1) 某同学根据上述信息，推断A基态原子的核外电子排布为，该同学所画的电子排布图违背了______________________。
(2) B元素的电负性__________(填“大于”“小于”或“等于”)C元素的电负性。
(3) C与D形成的化合物所含有的化学键类型为________________。
(4) E基态原子中能量最高的电子，其电子云在空间有________个方向。
(5) 下列关于F原子的价层电子排布图正确的是________(填字母)。
A. B.
C. D.
(6) 基态F3＋核外电子排布式为____________。过量单质F与B的最高价氧化物对应的水化物的稀溶液完全反应，生成BC气体，该反应的离子方程式为______________________________________________________________________。
18. (14分)(2020·胶州一中期末)科学家合成一种新化合物(如图所示)。其中W、X、Y、Z为短周期元素，且位于同一周期，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元素原子核外电子数的一半。
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为________。
(5) X的电负性________(填“大于”或“小于”)Y，原因是______________________________________________________________________。
专题2　综合评价
1. B　解析：元素符号左上角的数字是质量数，中子数为10的氧原子：8O，A错误；N2H4均形成单键，其电子式为HN,··N,··H，B正确；N3－的离子结构示意图为，C错误；基态O原子价电子轨道表示式为，D错误。
2. C　解析：原子核外电子总是最先占据能量最低的轨道，使整个体系能量处于最低，正确排布式为1s22s22p63s23p3，故选C。
3. B　解析：同一原子中，不同电子层，相同类型轨道的轨道数相同，A错误；在同一轨道上运动的电子，其能量一定相同，B正确；在同一电子层、原子轨道形状相同的原子轨道上运动的电子，其运动状态不一定相同，C错误；在同一原子中，1s、2s、3s、4s……原子轨道的平均半径增大，D错误。
4. D　解析：由价电子排布式知该元素为Mn，位于元素周期表的d区，A错误；Mn元素的最高化合价为＋7价，B错误；该元素位于元素周期表的ⅦB族，C错误；该元素是过渡元素，其某些氧化物，比如MnO2可以作催化剂，D正确。
5. D　解析：镁原子的第一电离能比铝原子的大，A错误；同一主族元素从上到下，金属性逐渐增强，电负性依次减小，B错误；基态Mg的电子排布式为1s22s22p63s2，能量处于最低状态，当变为1s22s22p63p2时，电子发生跃迁，需要吸收能量，变为激发态，C错误；最外层电子数是核外电子总数的的原子是Br，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5，最外层电子排布式为4s24p5，D正确。
6. A　解析：基态原子4s轨道上有1个电子，若该元素在s区，价层电子排布式为4s1；若该元素在d区，价层电子排布式为3d54s1；若该元素在ds区，价层电子排布式为3d104s1，A符合题意。
7. D　解析：X的价电子排布式为ns1，则X为ⅠA族元素，化合价为＋1价，Y的排布式为3s23p4，则Y为S元素，Z的价电子排布式为2s22p4，则Z为O元素，化合价为－2价。XYZ3为HSO3，不存在该物质，故D符合题意。
8. D　解析：根据原子序数＝质子数＝原子核外电子数，则33号元素为As，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，能层数等于电子层数，价电子排布为4s24p3，最外层有5个电子，位于p区，该元素位于第4周期ⅤA族，D正确。
9. B　解析：X和Z的基态原子的2p能级上各有两个未成对电子，则2p能级上分别有2、4电子，则X为C，Z为O；原子序数依次增大，则Y为N；W与X同族，则W为Si。则原子半径：r(Si)＞r(N)＞r(O)，A错误；简单氢化物的沸点：H2O＞SiH4＞CH4，B正确；N原子最外层电子处于半充满的稳定状态，则元素第一电离能：I1(N)＞I1(O)＞I1(C)，C错误；元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性越强，则酸性：HNO3＞H2CO3＞H2SiO3，D错误。
10. D　解析：由核外电子排布式可知，①1s22s22p63s23p4为S元素，②1s22s22p63s23p3为P元素，S原子有2个未成对电子，P原子有3个未成对电子，所以未成对电子数：①<②，A错误；同一周期自左而右，原子半径减小，所以原子半径：P>S，即②>①，B错误；同一周期自左而右，电负性增大，电负性：①>②，C错误；同一周期自左而右，第一电离能增大，但P原子3p能级为半满稳定状态，第一电离能高于同周期相邻元素，所以第一电离能：P>S，即②>①，D正确。
11. B　解析：镁的3s能级有2个电子，轨道是全充满，能量低比较稳定，所以镁元素的第一电离能高于同周期相邻元素Al的第一电离能，A正确；锌的外围电子排布式为3d104s2，4s轨道处于全充满状态，铜的外围电子排布为3d104s1，所以锌的第一电离能比铜大，B错误；同一主族元素，其第一电离能、电负性随着原子序数的增大而减小，所以锗的第一电离能、电负性都低于碳，C正确；F、K、Fe、Ni四种元素中F的非金属性最强，所以F的电负性最大，D正确。
12. B　解析：两种原子的电子层上全部都是s电子，为1s或为1s、2s电子，可能为第1周期或第2周期，不一定为同周期元素，A错误；3p能级上只有一个空轨道的原子，为Si元素，3p能级上有一个未成对电子的原子为Na、Cl，均为第3周期元素，B正确；最外层电子排布式为2s22p6的原子为Ne，最外层电子排布式为2s22p6的离子为O或Na等，不一定为同周期元素，C错误；原子核外M层上的s、p轨道都充满电子，而d轨道上没有电子，符合条件的原子的核外电子排布式有1s22s22p63s23p6为氩原子，1s22s22p63s23p64s1为钾原子，1s22s22p63s23p64s2为钙原子，不一定处于同一周期，D错误。
13. B　解析：钾元素的第一电离能小于钠元素的第一电离能，说明钾失电子能力比钠强，所以钾的活泼性强于钠，A正确；同一周期元素原子半径随着原子序数的增大而减小，第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但ⅡA族元素第一电离能大于ⅢA族元素，ⅤA族元素第一电离能大于ⅥA族元素，B错误；最外层电子排布式为ns2np6(当只有K层时为1s2)的原子达到稳定结构，失去电子较难，所以其第一电离能较大，C正确；对于同一元素来说，原子失去电子个数越多，其失电子能力越弱，所以原子的电离能随着原子失去电子个数的增多而增大，D正确。
14. B　解析：短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大，元素X的单质在空气中含量最大，则X为N元素；Y原子价电子排布式为3s2，Y是Mg元素；Z与X位于同一主族，则Z为P元素；基态W原子的核外有2个未成对电子，结合原子序数大于P可知，其价层电子排布式为3s23p4，故W为S元素。同一周期主族元素从左向右，原子半径逐渐减小，同一主族从上到下，原子半径逐渐增大，则原子半径：r(X)＜r(W)＜r(Z)＜r(Y)，A错误；一般情况下，同一周期元素从左向右，第一电离能总体呈增大趋势，但是ⅤA族元素的价电子处于半充满的稳定状态，较难失电子，则其第一电离能比同周期ⅥA族元素的第一电离能大，故第一电离能：I1(Y)＜I1(W)＜I1(Z) ，B正确；非金属性：S＞P，则最高价氧化物对应的水化物的酸性：H2SO4>H3PO4，C错误；Mg原子失去最外层的2个电子形成的Mg2＋，核外有2个电子层，S原子获得2个电子形成的S2－，核外有3个电子层，故二者简单离子的电子层结构不同，D错误。
15. (1) C　(2) D　(3) ①1s<3d　②3s<3p<3d
③2p<3p<4p　④3px＝3py＝3pz　(4) 4　5　13
解析：(1) 能量越高的电子在离核越远的区域内运动，也就越容易失去电子，A正确；多电子原子在第n层中不同能级的能量大小顺序为E(ns)＜E(np)＜E(nd)＜E(nf)，B正确；同一电子层中的p轨道电子能量一定比s轨道电子能量高，但外层s轨道电子能量比内层p轨道电子能量高，C错误；离核越近，电子能量越低，D正确。(2) 同一原子轨道上最多容纳2个电子，并且自旋方向相反，A、B错误；电子的能量由电子层和能级共同决定，同一电子层(n相同)，根据能量的不同又分为不同的能级，所以同一电子层不同能级上的电子的能量不同，C错误；处在同一能级中的电子能量相同，D正确。(3) 在多电子原子中，原子轨道能量的高低存在如下规律：①形状相同的原子轨道能量的高低：1s＜2s＜3s＜4s……，3d＜4d＜5d……；②相同电子层上原子轨道能量的高低：ns16. (1) 第4周期ⅠB族　ds　(2) N　氮原子的2p轨道为半充满结构，较稳定
(3) <　BC　(4) [HN,H]＋[H]－
解析：根据A原子所处的周期数、族序数都与其原子序数相等，可知A为H元素；B原子核外电子有6种不同的运动状态，s轨道电子数是p轨道电子数的两倍，则B为C元素；D原子L层上有2对成对电子，D的原子序数大于C元素，则D为O元素；B、C、D的原子序数依次增大，则C为N元素；E＋原子核外有3层电子且M层3d轨道电子全充满，则E为Cu元素。
17. (1) 洪特规则　(2)小于　(3) 离子键
(4) 3　(5) C
(6) [Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5　3Fe＋8H＋＋2NO===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O
解析：(1) 根据题意可知A为碳元素，A的基态原子的核外电子排布图应为，该同学所画的电子排布图违背了洪特规则。(2) 由B元素原子的核外p电子数比s电子数少1知B为氮元素，由C元素基态原子p轨道有两个未成对电子且原子序数比B大知C为氧元素，N的电负性小于O，所以B元素的电负性小于C元素的电负性。(3) 根据电离能知D为镁元素，C与D形成的化合物为离子化合物，所含化学键为离子键。(4) 由E原子核外所有p轨道全满或半满并结合题意知E为磷元素。E基态原子中能量最高的电子，其电子云在空间有3个方向。(5) F为第4周期元素且在周期表的第8纵列，则F为铁元素，F原子的价层电子排布图为。(6) 基态Fe3＋核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5。过量单质铁与硝酸的稀溶液完全反应，生成NO气体，该反应的离子方程式为3Fe＋8H＋＋2NO===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O。
18. (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为短周期元素，且位于同一周期，据图可知X能形成4个共价键，应为ⅣA族元素，Z原子核外最外层电子数是X原子核外电子数的一半，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3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核外电子排布式为1s22s22p63s23p3，即P元素；根据图示可知，W元素的阳离子带一个单位正电荷，且W是所在周期中第一电离能最小的元素，则W为Na元素。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。