第一章 原子结构与性质 测试题（含解析）2022-2023学年高二下学期人教版(2019)化学选择性必修2

第一章 原子结构与性质 测试题
一、选择题
1．短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大，X原子核外有7个电子，基态Y原子无未成对电子，Z与X为同族元素，W最高价含氧酸为二元酸，下列说法正确的是
A．原子半径：
B．第一电离能大小：WC．Z的最高价氧化物对应水化物的酸性比X的强
D．电负性大小：W2．下列有关电离能的说法中，正确的是
A．第一电离能越大的原子失电子的能力越强
B．第一电离能是元素的原子失去核外第一个电子需要的能量
C．第三周期元素的第一电离能从左到右越来越大
D．可通过一种元素各级电离能的数值，判断元素可能的化合价
3．下列各组元素性质的递变情况错误的是
A．、、原子的最外层电子数依次增多
B．、、元素的最高正价依次升高
C．、、元素的第一电离能依次增大
D．F、Cl、Br元素的电负性依次减小
4．下表中每个选项都有甲、乙两种表述，这两种表述指向的不是同种元素原子的是
选项 表述甲 表述乙
A 3p能级有1个空原子轨道的基态原子 核外电子排布为的原子
B 2p能级无空原子轨道且有1个未成对电子的基态原子 最外层电子排布为的原子
C M层全充满而N层电子排布为的原子 核外电子排布为的原子
D 最外层电子数是核外电子总数的原子 最外层电子排布为的原子
A．A B．B C．C D．D
5．下列现象与电子的跃迁没有直接关联的是
A．林间的丁达尔效应 B．碱金属的焰色试验
C．闪烁的荧光棒 D．夜景LED灯光秀
6．下列基态原子或离子的价层电子排布图正确的
A． B．
C． D．
7．下列各离子或原子的电子排布式错误的是
A．：
B．O：
C．K：
D．：
8．反应4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2用于工业制取硫酸，下列相关微粒的化学用语正确的是
A．中子数为30的铁原子：Fe B．O原子电子式：
C．O2-的结构示意图： D．S原子最外层的轨道表示式：
9．如图所示的两种化合物可用作表面活性剂。短周期元素R、W、X、Y、Z的原子序数依次增大，其中R、X、Y处于不同周期。下列说法正确的是
A．原子平径： B．最高价含氧酸酸性：
C．电负性： D．W与X形成的化合物均为大气污染物
10．短周期元素原子组成的某种分子的结构式如图所示。X原子的核外电子只有一种运动状态：W、Y、Z位于同一周期，Z元素原子中p轨道所含电子数与s轨道相等。E与W有相同数目的价电子。下列说法错误的是
A．电负性：
B．简单阴离子半径：
C．元素Y、Z形成氢化物，其键能，故对应氢化物沸点为：
D．同主族元素中，W形成的气态氢化物最稳定
11．下列有关放射性核素的说法中，不正确的是
A．原子核外电子数为15 B．原子的质量数为17
C．可能用于同位素示踪 D．基态原子核外电子排布式：
12．下列说法正确的是
A．3p能级有一个空轨道的基态原子和4p能级有两个未成对电子的基态原子一定属于同一族
B．基态原子核外电子全部在s能级上的有4种
C．最外层电子排布为ns2的元素都属于s区
D．最高正化合价与最低负化合价代数和为4的短周期元素的最高能级为2p
13．下列有关化学用语表述正确的是
A．基态钙原子的简化电子排布式：
B．用电子云轮廓图描述：原子轨道的形状：
C．一水合氨的电离方程式：
D．基态氮原子核外电子排布的轨道表示式：
14．化学科学需要借助化学专用语言来描述，下列化学用语书写正确的是（ ）
A．Cu+价层电子的轨道表达式为：
B．过氧化氢的电子式：
C．Fe2+的结构示意图：
D．原子核内有8个中子的氧原子：
15．下列有关性质的比较错误的是
A．离子半径： B．电负性：
C．第一电离能： D．热稳定性：
二、填空题
16．第一电离能：___________原子失去一个电子转化为___________所需的___________能量，叫第一电离能。通常用___________表示。
17．(1)玻尔原子结构模型成功地解释了___________的实验事实，电子所处的轨道的能量是___________的。最大不足之处是___________。
(2)p能级上有___________个原子轨道，在空间沿___________轴对称，记为___________，___________，___________，其能量关系为___________。
18．洪特规则
洪特规则内容：当电子排布在同一能级(能量相同)的不同轨道时，总是优先_______占据一个轨道，而且自旋方向_______。如：2p3的电子排布为_______，不能表示为_______或_______。
洪特规则特例：当能量相同的原子轨道在全满(p6、d10、f14)、半满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)状态时，体系的能量最低，如：24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1
19．下表列出① ~ ⑨九种元素在周期表中的位置：
主族 周期 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 0
2 ⑤ ⑥
3 ① ③ ④ ⑦ ⑨
4 ② ⑧
(1)这九种元素化学性质最不活泼的元素名称是___________。
(2) ①、②、③三种元素的高价氧化物对应的水化物，其中碱性最强的是___________。(填化学式)
(3) ①、③、④三种元素按原子半径由大到小的顺序排列为___________。(填元素符号)
(4) ③的原子序数为___________
(5)⑧在周期表中的位置 ___________
(6)⑦的最高价氧化物的水化物的化学式 ___________
(7)⑥元素氢化物的化学式是 ___________，该氢化物在常温下跟①发生反应的化学方程式是___________。
(8)⑤的原子结构示意图为___________
(9)其单质在常温下为液态的非金属元素是 ___________ (填编号)
20．学习小组设计实验探究C、Si、S、Br四种元素的非金属性强弱。回答下列问题：
(1)小组同学根据元素周期表和元素周期律可分析判定非金属性强弱：C_______Si(填写“>”或“<”，下同)，Si_______S。
(2)小组同学设计如图实验装置比较C、Si、S的非金属性强弱。
①设计此实验的依据是_______。
②试剂A的名称是_______。
③实验开始后，试剂B发生反应的离子方程式为_______。
(3)小组同学通过化学实验证明了非金属性：Br>S。(供选择的试剂：氯水、溴水、溴化钠溶液、新制Na2S溶液、四氯化碳、酚酞溶液。)
①完成实验需要的最合适试剂为_______。
②完成实验所需要的最合适仪器有_______。
③实验现象为_______。
21．根据要求回答下列问题：
(1)、、是三种重要的金属元素。、、在周期表中的位置为______，基态的价层电子排布式为______，与同周期且与具有相同未成对电子数的元素有_____种。
(2)下列的电子排布图表示的状态中，能量最低和最高的分别为_____、_____（填标号）。
A． B．
C． D．
(3)中国科学家合成了首例缺陷诱导的晶态无机硼酸盐单一组分白光材料，已知和同族，基态的价层电子的空间运动状态有______种，基态氧原子的价层电子排布式不能表示为，因为这违背了_______________。
22．回答下列问题：
(1)下列状态的镁中，电离最外层一个电子所需能量最大的是_______(填标号)。
A． B． C． D．
(2)近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料，其中一类为Fe Sm As F O组成的化合物。回答下列问题：
①Fe成为阳离子时首先失去_______轨道电子，Sm的价层电子排布式为4f66s2，Sm3+价层电子排布式为_______。
②比较离子半径：F_______O2-(填“大于”“等于”或“小于”)。
(3)在周期表中，与Li的化学性质最相似的邻族元素基态原子核外M层电子的自旋状态_______(填“相同”或“相反”)。
(4)金属钴(原子序数为27)的核外电子排布式为_______。
三、元素或物质推断题
23．X、Y、Z、W、L、M六种短周期主族元素在元素周期表中的相对位置如图。
回答下列问题：
(1)由元素X、M形成的常见化合物的电子式为____________。
(2)Y、L的最高价氧化物对应水化物中酸性较强的物质是_____(填化学式)。
(3)W的单质可溶于Z的最高价氧化物对应的水化物中，写出该反应的离子方程式：__________________。
(4)Y的最高价氧化物(过量)与Z的最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式为_________________。
(5)化合物Y4X10的一氯代物有________种。
【参考答案】
一、选择题
1．B
【分析】短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大，X原子核外有7个电子，X为N；基态Y原子无未成对电子，Y为Mg；Z与X为同族元素，Z为P；W最高价含氧酸为二元酸，W为S；
解析：A．同主族从上到下原子半径增大，同周期主族元素从左向右原子半径减小，则原子半径：r(X)< r (W) < r (Z) < r (Y)，A错误；
B．第一电离能大小为SC．非金属性N大于P，则Z的最高价氧化物对应水化物的酸性比X的弱，C错误；
D．S的电负性强于P，D错误；
故选B。
2．D
解析：A．元素原子的第一电离能越大，表示该元素的原子越难失去电子，A错误；
B．第一电离能是基态的气态原子失去核外第一个电子转化为气态基态正离子需要的最低能量，B错误；
C．同周期自左至右第一电离能呈增大趋势，但ⅡA族最外层全满、ⅤA族最外层半满，第一电离能大于相邻元素，C错误；
D．一般来说，元素的电离能按照第一、第二……的顺序逐渐增加，如果突然增加的比较多，电离的难度增大，这里就是元素的通常的化合价，所以可通过一种元素各级电离能的数值，判断元素可能的化合价，D正确；
综上所述答案为D。
3．C
解析：A．、、原子的最外层电子数依次为1、2、3，A正确；
B．、、元素的最高正价依次为+5、+6、+7，B正确；
C．N的2p3为半满较稳定结构，、、元素的第一电离能为O＜N＜F，C错误；
D．F、Cl、Br为同主族元素，从上到下电负性依次减小，D正确；
答案选C。
4．C
解析：A．3p能级有一个空轨道的基态原子，原子的3p能级上有2个电子，是Si，核外电子排布为1s22s22p63s23p2的原子是Si，是同种元素的原子，选项A不符合；
B．2p能级有一个未成对电子的基态原子，若该原子2p能级有5个电子，是F，与价电子排布为2s22p5的原子为同一原子，选项B不符合；
C．M层全充满而N层为4s2的原子是Zn，核外电子排布为1s22s22p63s23p64s2的原子是Ca，不是同种元素的原子，选项C符合；
D．最外层电子数是核外电子总数的1/5的原子是Br，价电子排布式为4s24p5的原子也是Br，为同一原子，选项D不符合；
答案选C。
5．A
解析：电子由能量较高的能级跃迁到能量较低能级时，以光的形式释放能量，碱金属的焰色试验、闪烁的荧光棒、夜景LED灯光秀等现象都是电子发生跃迁释放能量形成的，林间的丁达尔效应由于光的传播路径的变化形成的，与电子的跃迁没有直接关联，故选A。
6．C
解析：A．基态亚铁离子的电子排布式为3d6，价层电子排布图为，故A错误；
B．基态铜原子的电子排布式为3d104s1，价层电子排布图为，故B错误；
C．基态铁离子的电子排布式为3d5，价层电子排布图为，故C正确；
D．基态亚铜离子的电子排布式为3d10，价层电子排布图为，故D错误；
故选C。
7．D
解析：A．钙元素的原子序数为20，则钙离子的电子排布式为，故A正确；
B．氧元素的原子序数为8，则氧原子的电子排布式为，故B正确；
C．钾元素的原子序数为19，则钾原子的电子排布式为，故C正确；
D．铁元素的原子序数为26，则铁亚子的电子排布式为，故D错误；
故选D。
8．B
解析：A．中子数为30的铁原子的质量数为30+56=86，符号为Fe，A错误；
B．O原子最外层有6个电子，其中两个为未成对电子，电子式为，B正确；
C．O2-核外有10个电子，结构示意图为，C错误；
D．硫原子最外层有6个电子，3s能级上有两个电子，3p能级上有4个电子，硫原子最外层电子的轨道表示式为，电子应优先以相同的自旋方向占据空轨道，D错误；
综上所述答案为B。
9．B
【分析】如图所示的两种化合物可用作表面活性剂。短周期元素R、W、X、Y、Z的原子序数依次增大，其中R、X、Y处于不同周期，W为4价，W为C元素，R为H元素，X能形成2个共价键，X为O元素，Y能形成5个共价键，Y为P元素，Z为1价，Z是Cl元素。
解析：A． 电子层数越多，原子或离子的半径越大，电子层数相同时，核电荷数越大，对核外电子的吸引能力越强，原子或离子半径越小，原子平径：，故A错误；
B． 元素的非金属性越强，最高价含氧酸酸性越强，最高价含氧酸酸性：，故B正确；
C． 周期表中同主族从下到上，同周期从左到右，元素的电负性变大：，但，故C错误；
D． C与O形成的化合物CO为大气污染物，但CO2不是大气污染物，故D错误；
故选B。
10．C
【分析】由题干信息可知，各元素都是短周期元素，其中X原子的核外电子只有一种运动状态，则X为H元素；Z元素原子中p轨道所含电子数与s轨道相等，核外电子排布式为1s22s22p4或1s22s22p63s2，分子结构式中Z形成2个共价键，故Z为O元素；W、Y、Z（氧）位于同一周期，即W、Y处于第二周期，分子结构中Y形成4个共价键、W形成1个共价键，故Y为C元素、W为F元素；E与W（氟）有相同数目的价电子，则E为Cl元素，据此分析解题。
解析：A．由分析可知，X为H、Y为C、W为F，故电负性为F＞C＞H即，A正确；
B．由分析可知，W为F、Z为O、E为Cl，故简单阴离子半径为Cl-＞O2-＞F-即，B正确；
C．由分析可知，Y为C、Z为O，由于电负性O＞C，则元素Y、Z形成氢化物，其键能H-O＞C-H即，C的氢化物有很多气体、液态和固体物质，故其对应氢化物沸点不好比较，且熔沸点的高低与共价键的键能大小无因果关系，C错误；
D．已知金属的电负性(非金属性)越强，其气态氢化物越稳定，F是同主族元素中电负性(非金属性)最强的，故同主族元素中，W即F形成的气态氢化物最稳定，D正确；
故答案为：C。
11．B
解析：中，质子数为15，质量数为32，中子数=质量数-质子数=17；
A．在原子中，质子数=核外电子数=核电荷数，中，质子数为15，所以核外电子数为15，A正确；
B．中，质量数为32，中子数为17，B错误；
C．是的一种同位素，具有放射性，可用于同位素示踪，C正确；
D．原子核外电子排布式：1s22s22p63s23p3，D正确；
故答案为：B。
12．B
解析：A．3p能级有一个空轨道的基态原子和4p能级有两个未成对电子的基态原子不一定属于同一族，例如Si和Se不是同一族元素，A错误；
B．基态原子核外电子全部在s能级上的有4种，即H、He、Li、Be，B正确；
C．最外层电子排布为ns2的元素不一定都属于s区，例如Zn位于ds区，C错误；
D．最高正化合价与最低负化合价代数和为4的短周期元素是S，其最高能级为3p，D错误；
答案选B。
13．B
解析：A． 基态钙原子的简化电子排布式：，故A错误；
B． 用电子云轮廓图描述：原子轨道的形状，为哑铃形：，故B正确；
C． 一水合氨是弱电解质，电离方程式：，故C错误；
D． 基态氮原子2p轨道上的3个电子自旋方向相同，核外电子排布的轨道表示式：，故D错误；
故选B。
14．A
解析：A．Cu+的价层电子排布式：3d10，轨道表达式为：，A选项正确；
B．过氧化氢是共价化合物，电子式为：，B选项错误；
C．Fe2+的结构示意图：，C选项错误；
D．原子核内有8个中子的氧原子为： ，D选项错误；
答案选A。
15．A
解析：A．与电子层结构相同，核电荷数：，故，A项错误；
B．、同主族，同主族元素从上到下电负性减小，则电负性：，B项正确；
C．同周期元素从左至右，第一电离能呈增大趋势，原子的3p能级轨道呈半充满稳定结构，第一电离能大于同周期相邻元素，则第一电离能：，C项正确；
D．非金属性越强，其简单氢化物的稳定性越强。非金属性：，则热稳定性：，D项正确；
故选A。
二、填空题
16． 气态电中性基态 气态基态正离子 最低 I1
解析：略
17． 氢原子光谱是线状光谱 量子化 某些光谱现象难以用该模型解释 3 x、y、z px py pz px=py=pz
解析：(1)线状光谱与量子化之间有必然的联系，玻尔原子结构模型成功地解释了氢原子光谱是线状光谱的实验事实，电子所处的轨道的能量是量子化的。最大不足之处是某些光谱现象难以用该模型解释。
(2)p能级有3个能量相同、伸展方向不同的原子轨道, p能级上有3个原子轨道，在空间沿x、y、z轴对称，记为px，py，pz，其能量关系为px=py=pz。
18． 单独 相同
解析：根据洪特规则，电子排布时优先单独占据一个轨道，并且自旋方向相同，例如2p3的三个电子占据三个轨道，自旋方向相同，电子排布为，不能为，也不能为。
19． 氩 KOH Na＞Mg＞Al 12 第四周期第ⅦA族 HClO4 H2O 2Na + 2H2O= 2NaOH+H2↑ ⑧
【分析】根据元素周期表的结构可知，①～⑨分别为Na、K、Mg、Al、C、O、Cl、Br、Ar。
解析：(1)这九种元素中Ar为稀有气体元素，最外层已经达到8电子稳定结构，化学性质最不活泼，名称是氩。
(2) 元素的金属性越强，最高价氧化物对应的水化物的碱性越强。在元素周期表中，越靠近左下方的元素原子半径越大，越容易失去电子，金属性越强。①、②、③三种元素金属性最强的是K，所以KOH的碱性最强。
(3) 同一周期元素的电子层数相同，从左到右，质子数逐渐增多，原子核对核外电子的束缚力逐渐增强，原子半径逐渐减小。①、③、④三种元素位于同一周期，原子半径由大到小的顺序排列为Na＞Mg＞Al。
(4) ③为镁，原子序数为12。
(5)⑧是Br，和Cl是同一主族元素，位于Cl的下方，即在Cl的下一周期，则Br在周期表中的位置是第四周期第ⅦA族。
(6)⑦为Cl，其最高价为+7价，则最高价氧化物的水化物为HClO4。
(7)⑥是O，其简单氢化物是H2O，H2O在常温下跟Na发生置换反应，生成NaOH和氢气，化学方程式是2Na + 2H2O= 2NaOH+H2↑。
(8)⑤是C，核外有6个电子，根据能量最低原理，分两层排布，第一层排2个，第二层排4个，原子结构示意图为。
(9)溴单质在常温下为液态，是常温下呈液态的唯一的非金属单质，故填⑧。
20．(1) > <
(2) 利用最高价含氧酸酸性强弱判断 碳酸钠或碳酸氢钠 CO2+ +H2O= H2SiO3↓+
(3) 溴水、新制Na2S溶液 试管、胶头滴管 溶液变浑浊
【分析】探究C、Si、S、Br四种元素的非金属性强弱，利用稀硫酸与碳酸钠或碳酸氢钠溶液反应产生的二氧化碳能与硅酸钠反应产生白色沉淀硅酸，最高价氧化物的水化物的酸性越强，对应非金属性越强；
解析：（1）根据元素周期表和元素周期律可知，同主族从上而下元素非金属性逐渐减弱，故非金属性：C>Si；同周期从左到右元素非金属性逐渐增强，故非金属性：Si（2）①利用稀硫酸与碳酸钠或碳酸氢钠溶液反应产生的二氧化碳能与硅酸钠反应产生白色沉淀硅酸，最高价氧化物的水化物的酸性越强，对应非金属性越强；设计此实验的依据是利用最高价含氧酸酸性强弱判断；
②试剂A的名称是碳酸钠或碳酸氢钠；
③实验开始后，产生的二氧化碳与硅酸盐反应生成硅酸沉淀和碳酸盐，试剂B发生反应的离子方程式为CO2+ +H2O= H2SiO3↓+ ；
（3）小组同学通过化学实验证明了非金属性：Br>S，可以利用溴单质将硫置换出来，通过溴水与新制Na2S溶液反应，生成白色沉淀，故：
①完成实验需要的最合适试剂为溴水、新制Na2S溶液；
②完成实验所需要的最合适仪器有试管、胶头滴管；
③实验现象为溶液变浑浊。
21．(1) 第四周期第Ⅷ族 3
(2) D C
(3) 3 洪特规则
解析：（1）、、分别为26、27、28号元素，在周期表中的位置为第四周期第Ⅷ族；基态的核外电子排布式为，故其价层电子排布式为；与同周期即为第四周期，的核外电子排布式为，价电子排布图为，未成对电子数为2，故符合条件的元素有、、（括号内为价层电子排布式），共3种；故答案为第四周期第Ⅷ族；；3。
（2）原子处于基态时能量最低，处于激发态时能量较高，基态的核外电子排布图为，故D的能量最低；A、B、C均为激发态，C中有2个电子处于2p能级上，故C的能量最高；故答案为D；C。
（3）与为同主族元素，且位于第五周期，故其价电子排布式为，5s能级的s轨道中的电子有1种空间运动状态，5p能级上有2个电子，占据2个p轨道，有2种空间运动状态，故的价层电子共有3种空间运动状态。根据洪特规则，基态原子中，同一能级的电子要优先以自旋相同的方式分别占据不同的轨道，故题给基态氧原子的价层电子排布式违背了洪特规则；故答案为3；洪特规则。
22．(1)A
(2) 4s 4f5 小于
(3)相反
(4)或
解析：（1）A．[Ne]3s1属于基态的Mg+，由于Mg的第二电离能高于其第一电离能，故其再失去一个电子所需能量较高；
B．[Ne]3s2属于基态Mg原子，其失去一个电子变为基态Mg+；
C．[Ne]3s13p1属于激发态Mg原子，其失去一个电子所需能量低于基态Mg原子；
D．[Ne]3p1属于激发态Mg+，其失去一个电子所需能量低于基态Mg+；故电离最外层一个电子所需能量最大的是[Ne]3s1；
故答案选A；
（2）①Fe为26号元素，基态Fe原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，Fe原子首先失去4s轨道电子；Sm的价电子排布式为4f66s2，失去3个电子变成Sm3+，应先失去能量较高的6s电子，所以Sm3+的价电子排布式为为4f5；②F-和O2-的核外电子排布相同，核电荷数越大，半径越小，故半径：F-＜O2-；故答案为：4s；4f5；小于；
（3）在周期表中存在“对角线”关系的元素化学性质相似，如Li和Mg、Be和Al、B和Si等，所以与Li的化学性质最相似的邻族元素是Mg，Mg元素基态原子核外M层上只有3s轨道上2个自旋状态相反的电子，故答案为：相反。
（4）钴是27号元素，核外电子排布为2、8、15、2，核外电子排布式为：或，故答案为：或；
三、元素或物质推断题
23． H2CO3 2Al+2OH-+2H2O=2+3H2↑ NaOH+CO2=NaHCO3 4
【分析】根据X、Y、Z、W、L、M六种短周期主族元素在元素周期表中的相对位置可知,它们分别是H、C、Na、Al、Si、Cl，据此分析。
解析：(1)由元素X、M形成的常见化合物为氯化氢，是共价化合物，氢原子和氯原子形成一对共用电子对，电子式为；
(2)元素的非金属性越强，最高价氧化物对应的水化物的酸性越强，C的非金属性强于Si，Y、L的最高价氧化物对应水化物中酸性较强的物质是H2CO3；
(3)W是铝元素，它的单质可溶于钠的最高价氧化物对应的水化物中，反应的离子方程式：2Al+2OH-+2H2O=2+3H2↑；
(4)Y是C，它的最高价氧化物是二氧化碳，钠的最高价氧化物对应的水化物是氢氧化钠，过量的二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸氢钠，化学方程式为：NaOH+CO2=NaHCO3；
(5)化合物Y4X10是丁烷，丁烷的同分异构体有两种：CH3(CH2)2CH3和CH3CH(CH3)2，CH3(CH2)2CH3有两种等效氢，CH3CH(CH3)2有两种等效氢，丁烷的一氯代物有四种，分别为：CH2Cl(CH2)2CH3，CH3CH2ClCH2CH3，CH2ClCH(CH3)2，CH3CCl (CH3)2