第1章第2节原子结构与元素周期表同步练习（含答案）2022-2023学年下学期高二化学鲁科版（2019）选择性必修2

第1章第2节原子结构与元素周期表同步练习
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．某基态原子的M层有4个p电子，下列叙述中错误的是
A．该原子的N层不含有电子 B．该原子L层一定有8个电子
C．该原子的最外层电子数是4 D．该原子有两个未成对电子
2．下列各项叙述中，错误的是
A．原子核外电子填充3p、3d、4s能级的顺序为3p→4s→3d
B．基态C的电子排布式为1s22s22p 违反了洪特规则
C．基态Sc的电子排布式为1s22s22p63s23p64s3违反了泡利原理
D．硼原子由1s22s22p1s22s22p时，是由基态转化为激发态
3．下列化学用语表达错误的是
A．碳原子最外层电子排布式：2s22p2
B．磷原子的M层电子轨道表示式：
C．S2-的核外电子排布式：1s22s22p63s23p4
D．铜原子的核外电子排布式：[Ar]3d104s1
4．下列各原子或离子的电子排布式错误的是
A．： B．F：
C．： D．：
5．下列各组原子中，彼此化学性质一定相似的是
A．最外层都只有一个电子的X、Y原子
B．2p轨道上只有两个电子的X原子与3p轨道上只有两个电子的Y原子
C．原子核外电子排布式为1s2的X原子与原子核外电子排布式为1s22s2的Y原子
D．原子核外M层上仅有两个电子的X原子与原子核外N层上仅有两个电子的Y原子
6．X、Y、Z三种元素的原子，其最外层电子排布分别为ns1、3s23p1和2s22p4，由这三种元素组成的化合物的化学式可能是
A．XYZ2 B．X2YZ3 C．X2YZ2 D．XYZ3
7．下列各原子或离子的电子排布式或电子排布图表示正确的是
A．Ca2+：1s22s22p63s23p6
B．F-：1s22s23p6
C．P：最外层电子排布图为
D．Cr：1s22s22p63s23p63d44s2
8．表示一个原子在M能层上有10个电子，可以写成
A．3p6 B．3d10 C．3s23p63d2 D．3s23p64s2
9．关于锂的结构和性质的判断错误的是
①与水反应比钠剧烈
②原子半径比钠小
③其氧化物露置于空气中易吸收CO2
④它的阳离子最外层电子数与Na＋的最外层电子数相同
⑤通常作为还原剂
A．①④ B．②③ C．③⑤ D．只有①
10．下列说法中正确的是
A．铍原子最外层原子轨道的电子云图：
B．基态碳原子的电子排布式为
C．焰色反应中的特殊焰色是金属原子在电子从基态跃迁到激发态时产生的光谱谱线的颜色
D．同一原子处于激发态时的能量一定大于其处于基态时的能量
11．下列有关核外电子排布的表述正确的是
A．基态碳原子最外层电子排布图为
B．基态铜原子的价层电子的轨道表示式为
C．基态Se原子的简化电子排布式为[Ar]3d104s24p4
D．的结构示意图为
12．下列说法正确的是
A．ns电子的能量不一定高于(n-1)p电子的能量
B．能量低的电子只能在s轨道上运动，能量高的电子总是在f轨道上运动
C．同一原子中，1s、2s、3s电子的能量逐渐降低
D．电子云的空间伸展方向与电子的能量大小无关
13．下列电子排布式或轨道表示式书写正确的是
A．O原子的轨道表示式：
B．Ca原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d64s2
C．Cr原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d44s2
D．Br-的电子排布式：[Ar]3d44s24p6
14．W、X、Y、Z均为短周期主族元素，原子序数依次增大，且原子核外L电子层的电子数分别为0、5、8、8，它们的最外层电子数之和为18。下列说法正确的是
A．X和Y元素原子核外均有3个能级
B．W元素原子核外只有1个电子
C．Z元素原子的M层上有3个能级，有6个电子
D．X、Y、Z元素形成的简单离子具有相同的电子层结构
二、多选题
15．下列各组多电子原子的原子轨道能量高低比较中，错误的是
A． B． C． D．
三、实验题
16．某研究性学习小组设计了几组实验验证元素周期律。
Ⅰ．探究碱金属元素性质的递变规律
（1）实验用品：玻璃管（直径6~10mm，长100mm）、试管夹、小刀、镊子、滤纸、钾粒、钠粒、玻璃棒、酒精灯、火柴、洗耳球等。
（2）实验时，加热玻璃管至其中的钠粒（钾粒）熔化后，立即用洗耳球向玻璃管内鼓入空气，可以观察到玻璃管内的钠（钾）粒燃烧，且________比________燃烧更剧烈。
（3）从该实验中获得的结论是________________________。
Ⅱ．探究同周期主族元素金属性的强弱规律
（4）甲同学想验证同周期主族元素金属性强弱规律，最好选用第________周期的________（填元素符号）三种元素。请设计最简单的实验进行验证，并说明分别观察到的现象：
①________________________________________________________________；
②________________________________________________________________；
其理论解释是______________________________________________________。
这三种元素最高价氧化物的水化物的碱性强弱顺序为________________（填化学式）。
Ⅲ．探究同一主族元素性质的递变规律
（5）实验内容（在表中横线处填写相关内容）：
序号 实验方案 实验现象
① 向盛有少量溴化钠溶液的试管中滴加少量新制的氯水，振荡，再加入少量四氯化碳，振荡后静置 液体分为两层，下层呈________色
② 向盛有少量碘化钠溶液的试管中滴加少量新制的溴水振荡，再加入少量四氯化碳，振荡后静置 液体分为两层，下层呈________色
（6）实验结论：________________________________________。
（7）问题和讨论：
①上述两个实验中发生反应的离子方程式分别为________________、________________。
②请用本单元所学内容简单说明得出上述结论的原因：_________________________________。
17．探究同主族元素非金属性的递变规律
某研究性学习小组设计了一组实验来探究ⅦA族元素原子的得电子能力强弱规律。下图中A、B、C是三个可供选择制取氯气的装置，装置D的玻璃管中①、②处依次放置蘸有NaBr溶液、NaOH浓溶液的棉球。
(1)写出装置B中仪器a的名称 ________________。
(2)实验室制取氯气还可采用如下原理：2KMnO4＋16HCl(浓)=2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O，依据该反应原理选择_____________(填“A”或“B”或“C”)装置制取氯气。
(3)反应装置的导气管连接装置D的X导管，①处发生反应的离子方程式为________________________；
(4)装置D中②处NaOH浓溶液的作用：________________________；写出对应的化学方程式________________。
四、元素或物质推断题
18．已知X、Y、Z、W、Q、R、E七种元素中，原子序数X元素 结构或性质信息
X 原子的L层上s电子数等于p电子数
Y 元素原子最外层电子排布式为nsnnpn+1
Z 单质在常温、常压下是气体，原子的M层上有1个未成对的p电子
W 元素的正一价离子的电子层结构与氩相同
Q 元素的核电荷数为Y和Z之和
R 元素的正三价离子的3d能级为半充满
E 元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子
请根据信息回答有关问题：
(1)元素X的原子核外共有_______种不同运动状态的电子，有_______种不同能级的电子。
(2)Q的基态原子电子排布式为_______，R的元素符号为_______，E元素基态原子的价电子排布式为_______。
(3)含有元素W的盐的焰色试验为_______色，许多金属元素形成的盐都可以发生焰色试验，其原因是_______。
19．有四种短周期元素，它们的结构或性质等信息如表所述。
元素 结构或性质
A A是短周期中(除稀有气体外)原子半径最大的元素，该元素的某种合金是快中子反应堆的导热剂
B B与A同周期，其最高价氧化物的水化物呈两性
C 元素的气态氢化物极易溶于水，其单质可用作制冷剂
D D是海水中除氢、氧元素外含量最多的元素，其单质或化合物也是自来水生产过程中常用的消毒杀菌剂
请根据表中信息填写：
(1)A原子的核外电子排布式：_______。
(2)B元素在周期表中的位置：_______；离子半径：B_______(填“大于”或“小于”)A。
(3)C原子的核外电子轨道表示式是_______，其原子核外有_______个未成对电子，能量最高的电子为_______轨道上的电子，其电子云形状呈_______形。
(4)D原子的核外电子排布式为_______，D-的结构示意图是_______。
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参考答案：
1．C
【分析】根据元素的一种基态粒子的M层p能级上有4个电子，其价电子排布式是3s23p4，是S元素。
【详解】A．价电子排布式是3s23p4，则N层不含有电子，A项正确；
B．该基态粒子是S原子，L层含有8个电子，B项正确；
C．该基态粒子是S原子，最外层电子数是6，C项错误；
D．该基态粒子是S原子，电子排布式是[Ne] 3s23p4，所以该原子3p能级有2个未成对电子，D项正确；
答案选C。
2．D
【详解】A．原子核外的电子总是尽先占有能量最低的轨道，然后依次排到能量较高的轨道，4s轨道能量比3d轨道能量低，原子核外电子填充3p、3d、4s能级的顺序为3p→4s→3d，A正确；
B．根据洪特规则，基态C的电子排布式中2p轨道上的两个电子应该排在不同的轨道上，故违反了洪特规则，B正确；
C．根据泡利原理，s能级只有一个轨道，最多只能放入2个电子，基态Sc的电子排布式1s22s22p63s23p64s3违反了泡利原理，C正确；
D．2p轨道能量相同，硼原子由1s22s22p1s22s22p时，并没有转化为激发态，D错误；
故答案为：D。
【点睛】洪特规则是指当电子排布在能量相同的各个轨道时，电子总是尽可能分占不同的原子轨道，且自旋状态相同，这样整个原子能量最低；泡利原理是指不能有两个或两个以上的粒子处于完全相同的状态，也就是一个亚层中最多能有2个电子，其自旋相反。
3．C
【详解】A．C是6号元素，根据构造原理可知基态C原子核外电子排布式是1s22s22p2，则碳原子最外层电子排布式是2s22p2，A正确；
B．P是15号元素，根据构造原理可知基态P原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p3，因此P原子M层电子排布式是3s23p3，M层电子轨道表示式：，B正确；
C．S2-是S原子获得2个电子形成的，则S2-的核外电子排布式是1s22s22p63s23p6，C错误；
D．Cu是29号元素，根据构造原理可知铜原子的核外电子排布式是[Ar]3d104s1，D正确；
故合理选项是C。
4．C
【详解】A．K原子核外电子排布式为，K原子失去最外层1个电子变为，因此核外电子排布式为，故A项正确；
B．F原子核外有9个电子，根据能量最低原理可知F原子核外电子排布式为，故B项正确；
C．S原子核外有16个电子，得到2个电子后变为，根据能量最低原理可知核外电子排布式为，故C项错误；
D．Ar原子核外有18个电子，根据能量最低原理可知原子核外电子排布式为，故D项正确；
综上所述，错误的是C项。
5．B
【详解】A．最外层只有一个电子的原子的化学性质不一定相同，如H和Na，故A错误；
B．2p轨道上只有2个电子，应是Be，3p轨道上只有2个电子的，应是Mg，它们位于同一主族，化学性质具有相似性，故B正确；
C．原子核外电子排布式为1s2，该元素为He，属于稀有气体元素，原子核外电子排布式为1s22s2的Y原子，该元素为Be，属于金属元素，两者性质不相似，故C错误；
D．原子核外M层上仅有两个电子的X原子，核外电子排布式为1s22s22p63s2，该元素为Mg，原子核外N层上仅有两个电子的Y原子，价电子排布式，可以是4s2、3d64s2、3d74s2、3d84s2、3d104s2，分别是Ca、Fe、Co、Ni、Zn，它们化学性质不一定相似，故D错误；
答案为B。
6．A
【分析】X原子最外层电子排布为ns1，可能为氢、锂、钠等元素，为IA族元素，化合价为+1价；Y原子最外层电子排布为3s23p1，则Y为Al，化合价为+3价；Z原子最外层电子排布为2s22p4，则Z为氧元素，一般的化合价为-2价，结合化合价法则与常见物质化学式进行判断。
【详解】A．XYZ2中Y的化合价为+3价，如NaAlO2，与上述分析相符，也符合物质组成的规律，故A可选；
B．X2YZ3中X为+1价，Y为+3价，则根据化合物的代数和为0，推知Z的化合价为-价，不符合元素价态规律，故B不选；
C．X2YZ2中X为+1价，Y为+3价，则根据化合物的代数和为0，推知Z的化合价为-价，不符合元素价态规律，故C不选；
D．XYZ3中X为+1价，Y为+3价，则根据化合物的代数和为0，推知Z的化合价为-价，不符合元素价态规律，故D不选；
故选A。
7．A
【详解】A．Ca为20号元素，电子排布式为1s22s22p63s23p64s2，则Ca2+的电子排布式为1s22s22p63s23p6，A正确；
B．F为9号元素，F-的核外有10个电子，电子排布式为1s22s22p6，B不正确；
C．P的价电子排布为3s23p3，根据洪特规则，最外层电子排布图为，C不正确；
D．Cr为24号元素，电子排布式为：1s22s22p63s23p63d54s1(应符合洪特规则)，D不正确；
故选A。
8．C
【详解】M层为第三能层，根据构造原理，电子依次排布在1s，2s，2p，3s，3p，4s，3d能级，故第三能层有10个电子的电子排布式为3s23p63d2，故答案选C。
9．A
【详解】①碱金属元素中随着原子序数的递增，金属性逐渐增强，失电子能力逐渐增强，与水反应剧烈程度逐渐增强。所以锂与水反应不如钠剧烈，故①错误；
②碱金属元素随原子序数递增，原子半径逐渐增大，所以锂原子半径小于钠，故②正确；
③氧化锂是碱性氧化物，可以吸收空气中的二氧化碳，故③正确；
④锂原子结构示意图为，失去最外层1个电子形成Li+后，最外层2个电子。钠原子结构示意图为，失去最外层1个电子形成Na+后，最外层8个电子。所以，它们的阳离子最外层电子数不同，故④错误；
⑤锂原子最外层有1个电子，容易失去电子，常作还原剂，故⑤正确；
所以①④符合题意，故选A；
答案：A。
10．D
【详解】A．铍原子最外层的能级为s能级，s能级的电子云为球形，描述错误不符题意；
B．基态碳原子的电子排布式为1s22s22p2，描述错误，不符题意；
C．焰色反应中的特殊焰色是金属原子在电子从激发态跃迁到基态时产生的光谱谱线的颜色，描述错误，不符题意；
D．原子处于激发态时，电子会分布在更高能级原子轨道，故能量高于同原子基态能量，描述正确，符合题意；
综上，本题选D。
11．C
【详解】A．基态碳原子的2s能级比2p能级能量低，先填满2s能级再填2p能级，则最外层电子排布图为，故A错误；
B．基态铜原子的价层电子排布式为3d104s1，则基态铜原子的价层电子轨道表示式为，故B错误；
C．Se是34号元素，则基态Se的简化电子排布式为，故C正确；
D．的最外层电子数是8，故D错误。
综上所述，答案为C。
12．D
【详解】A．根据构造原理，ns电子的能量一定高于(n-1)p电子的能量，A错误；
B．能量低的电子在离核近的区域运动几乎较多，能量高的电子在离核远的区域运动出现的机会相对多些，B错误；
C．同一原子中原子核外能层序数越大，能级能量也就越高，故1s、2s、3s电子的能量逐渐升高，C错误；
D．同一能级的电子具有相同的能量，与电子云的空间伸展方向无关，与其自旋状态也无关，D正确；
故合理选项是D。
13．D
【详解】A．2p能层有4个电子，应在3个不同的轨道，所以O原子的轨道表示式违背洪特规则，A错误；
B．Ca为20号元素，其原子的核外有20个电子，其电子排布式应为，B错误；
C．Cr原子的电子排布式应为，C错误；
D．Br为35号元素，核外电子排布式为[Ar]3d104s24p5，Br得到1个电子形成Br-，所以Br-的电子排布式为[Ar]3d104s24p6，D正确；
故选：D。
14．B
【分析】W、X、Y、Z均为短周期主族元素，原子序数依次增大，且原子核外L电子层的电子数分别为0、5、8、8，它们的最外层电子数之和为18，则W、X、Y、Z元素分别为H、N、P、Cl元素。
【详解】A．X(N)元素原子核外有1s、2s、2p共3个能级，Y(P)元素原子核外有1s、2s、2p、3s、3p、3d共6个能级，A错误；
B．W(H)元素原子核外只有1个电子，B正确；
C．Z(Cl)元素原子的M层有3s、3p、3d共3个能级，其中3s能级有2个电子，3p能级有5个电子，C错误；
D．X(N)、Y(P)、Z(Cl)元素形成的简单离子分别为、和，其中和具有相同的电子层结构，D错误；
故选B。
15．BD
【详解】A．相同电子层上原子轨道能量的高低：nsB．和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错误；
C．相同电子层上原子轨道能量的高低：nsD．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…，所以，故D错误；
综上所述，错误的是BD项。
16． 钾粒 钠粒 K的金属性强于Na 三 Na、Mg、Al 取大小相同的三小粒金属分别投入蒸馏水中，Na剧烈反应，而Mg、Al无明显现象 取大小相同的镁块和铝块分别投入相同浓度的稀盐酸中，Mg反应较剧烈，产生大量气泡； Al反应比Mg缓慢，有较多的气泡产生同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐减小，核电荷数逐渐增多，原子核对最外层电子的吸引力逐渐增大，原子失电子能力逐渐减弱，故金属性逐渐减弱 橙红 紫红 同一主族元素从上到下元素原子的得电子能力逐渐减弱 同一主族元素，各元素原子的最外层电子数相同，从上到下，电子层数依次增多，原子半径依次增大，原子得电子能力逐渐减弱
【详解】Ⅰ．(2)根据实验目的，将处理好的Na、K放在玻璃管内加热并用洗耳球向玻璃管内鼓入空气，观察现象来判断反应的剧烈程度，从而得出Na、K金属性的相对强弱。由于Na、K同主族，K的原子半径大于Na，K在反应中更易失电子，金属性更强，燃烧更为剧烈，故答案为：钾粒；钠粒；
(3)K反应更剧烈，说明K的金属性强于Na，故答案为：K的金属性强于Na；
Ⅱ．(4)由于第周期元素的代表性强且Na、Mg、Al等单质是实验室中的常见药品、实验易操作、现象明显，所以选择第三周期的Na、Mg、Al与水或盐酸反应来探究同周期主族元素的性质递变规律；Na、Mg、Al同周期，随着原子序数的递增，原子半径逐渐减小，原子失电子能力逐渐减弱，其单质与水或盐酸反应的能力也逐渐减弱，从而证明它们的金属性逐渐减弱，故答案为：三；Na、Mg、Al；取大小相同的三小粒金属分别投入蒸馏水中，Na剧烈反应，而Mg、Al无明显现象；取大小相同的镁块和铝块分别投入相同浓度的稀盐酸中，Mg反应较剧烈，产生大量气泡；Al反应比Mg缓慢，有较多的气泡产生同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐减小，核电荷数逐渐增多，原子核对最外层电子的吸引力逐渐增大，原子失电子能力逐渐减弱，故金属性逐渐减弱；
Ⅲ．(5)向NaBr溶液中加入新制的氯水，发生反应，证明氧化性；再加入后振荡静置，液体分层，上层接近无色，下层呈橙红色。向NaI溶液中加入新制的溴水，发生反应，证明氧化性；再加入后，振荡静置，液体分层，上层接近无色，下层呈紫红色。两个实验说明：同一主族元素从上到下元素原子的得电子能力逐渐减弱，故答案为：橙红；紫红；
(6)由(5)可知答案为：同一主族元素从上到下元素原子的得电子能力逐渐减弱；
(7)由(5)可知答案为：；；同一主族元素，各元素原子的最外层电子数相同，从上到下，电子层数依次增多，原子半径依次增大，原子得电子能力逐渐减弱。
17． 分液漏斗 A Cl2+2Br-=2Cl-+Br2 吸收多余的Cl2，防止污染空气 Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O
【详解】（1）由装置图可知a为分液漏斗；；
（2）高锰酸钾与浓盐酸反应较为剧烈，无需加热且是固体与液体之间的反应，因此可以选择装置A制取氯气；
（3）反应装置的导气管连接装置D的X导管，因为①处为NaBr溶液，氯气与溴化钠反应生成溴和氯化钠，反应的离子方程式为Cl2＋2Br－＝2Cl－＋Br2；
（4）装置D中②处NaOH浓溶液的作用：吸收多余的Cl2，防止污染空气；氢氧化钠与氯气的化学方程式为：Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O。
18．(1) 6 3
(2) 1s22s22p63s23p63d54s1 Fe 3d104s1
(3) 紫 激发态的电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以一定波长(可见光区域)的光的形式释放能量，发出不同颜色的光
【分析】已知X、Y、Z、W、Q、R、E七种元素中，原子序数X【详解】（1）X为碳元素，其原子核外共有6种不同运动状态的电子，有3种不同能级的电子。
（2）Q为Cr元素，基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1；R为26号元素Fe，根据题给信息，E为Cu元素，原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，价电子排布式为3d104s1。
（3）W为K元素，含有元素K的盐的焰色反应为紫色，由于激发态的电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以光的形式释放能量，所以许多金属盐都可以发生焰色反应。
19．(1)1s22s22p63s1(或[Ne]3s1)
(2) 第三周期第ⅢA族 小于
(3) 3 p 哑铃
(4) 1s22s22p63s23p5或[Ne]3s23p5
【分析】A是短周期中(除稀有气体外)原子半径最大的元素，该元素的某种合金是快中子反应堆的导热剂，则A为Na；B与A同周期，其最高价氧化物的水化物呈两性，则B为Al；元素的气态氢化物极易溶于水，其单质可用作制冷剂，则C为N；D是海水中除氢、氧元素外含量最多的元素，其单质或化合物也是自来水生产过程中常用的消毒杀菌剂，则D为Cl。
(1)
Na的核外电子排布式为1s22s22p63s1或[Ne]3s1。
(2)
B为Al，其在元素周期表中的位置为第三周期第ⅢA族，Na+与Al3+核外电子排布相同，核电荷数后者大于前者，故r(Al3+)小于r(Na+)。
(3)
C为N，其核外电子轨道表示式为，其中有3个未成对电子，能量最高的为p轨道上的电子，其轨道呈哑铃形。
(4)
D为Cl，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p5或[Ne]3s23p5，Cl-的结构示意图为。
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