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

第一章 原子结构与性质 测试题
一、选择题
1．X、Y、Z、M、Q五种短周期元素，原子序数依次增大。X的2s轨道全充满，Y的s能级电子数量是p能级的两倍，M是地壳中含量最多的元素，Q是纯碱中的一种元素。下列说法不正确的是
A．X的最高价氧化物可能具有两性
B．简单离子半径ZC．Q与M的化合物中可能含有非极性共价键
D．最高价氧化物对应水化物的酸性：Z>Y
2．X、Y、Z、W、Q是原子序数依次增大且不超过20的主族元素。X是地壳中含量最多的元素，Y基态原子核外s能级和p能级电子数相等，Z与X同主族，Q的焰色试验呈紫色。列说法正确的是
A．简单离子半径；
B．X的第一电离能比同周期的相邻元素的大
C．Z的简单气态氢化物的热稳定性比W的强
D．Q最高价氧化物对应水化物的碱性比Y的弱
3．高纯度的锗是半导体材料，下图是锗在周期表中的信息。下列说法正确的是
32 Ge 锗 4s24p2 72.63
A．位于Ⅳ族 B．质量数为32 C．价电子数为2 D．相对原子质量为72.63
4．下列说法正确的是
A．原子核外的电子像云雾一样笼罩在原子核周围，故称电子云
B．s能级的电子云呈球形，处在该轨道上的电子只能在球壳内运动
C．p电子云轮廓图呈哑铃形，在空间有两个伸展方向
D．2s轨道与1s轨道都是球形，但2s轨道的球形半径更大
5．下列关于原子光谱的说法中错误的是
A．原子光谱包括吸收光谱和发射光谱
B．吸收光谱由暗背景和不连续的彩色亮线组成
C．可以利用特征谱线来鉴定元素的种类
D．利用碱金属最外层电子的原子光谱呈现双线提出电子自旋概念
6．以下能级符号不正确的是
A．6s B．4d C．3f D．7p
7．下列电子排布式中，表示的是激发态原子的是（ ）
A． B．
C． D．
8．化学与科技、生活息息相关。下列说法错误的是
A．航天器中使用的太阳能电池板主要成分是硅
B．抗原检测盒中提取管的材料聚乙烯属于有机高分子
C．冬奥会礼服中的发热材料石墨烯与C60互为同素异形体
D．北斗卫星运载火箭采用的推进剂液氢、四氧化二氮等属于共价化合物
9．已知：Q、R、X、Y、Z五种元素的原子序数依次递增，Z的原子序数为29，其余均为短周期主族元素；Y原子价层电子排布式为msnmpn；R原子核外的L层电子数为奇数；Q、X原子p轨道的电子数分别为2和4。下列说法中正确的是
A．元素的第一电离能：X>R>Q
B．电负性：X>R>Q
C．基态Z2＋的电子排布式：1s22s22p63s23p63d8
D．原子半径：Y>X>R>Q
10．下列微粒半径大小比较中正确的是
A． B． C． D．
11．下列表示正确的是
A．CH3Cl的电子式： B．镁原子最外层电子的电子云图：
C．四氯化碳的比例模型： D．乙酸甲酯的结构简式：CH3OOCCH3
12．KSCN是的常用指示剂，下列说法正确的是
A．K元素位于周期表ds区 B．KSCN溶液呈血红色
C．是强电解质 D．KSCN属于盐类
13．16O、17O、18O是氧元素的三种核素，H、D、T是氢元素的三种核素，下列说法正确的是
A．16O、17O、18O互为同素异形体
B．H218O与T216O的相对分子质量相同
C．相同质量的16O2与18O2所含中子数之比为9：10
D．氢的同位素与氧的同位素相结合，可得16种水分子
14．下列化学用语或图示表达正确的是
A．乙烯的结构式： B．甲基的电子式：
C．的空间填充模型： D．氧原子核外能量最高的电子云的形状：
15．下列表达方式正确的是
A．Fe原子结构示意图 B．的价电子排布式为：
C．Cr原子的价电子排布式 D．N的价电子排布图
二、填空题
16．根据信息回答下列问题：
I.元素的电负性和元素的化合价一样，也是元素的一种基本性质。下面给出10种元素的电负性：
元素 Al Be Mg C Cl Na Li N Si O H
电负性 1.5 1.5 2.5 3.0 0.9 1.0 3.0 1.8 3.5 2.1
已知：
i.两成键元素间电负性差值大于1.7时，形成离子键；两成键元素间电负性差值小于1.7时，形成共价键。
ii.在水等强极性溶剂中，成键原子电负性的差异是影响化学键断裂难易程度的原因之一。水化物M O H结构中，成键原子电负性差异越大，所成化学键越容易断裂，电离出OH 或H＋。
(1)通过分析电负性的变化规律，确定Mg元素电负性的最小范围___________。
(2)判断下列物质是离子化合物还是共价化合物：
A．Li3N B．BeCl2 C．AlCl3 D．SiC
①属于离子化合物的是___________(填字母)。
②请设计实验方案证明其为离子化合物___________。
(3)HClO水溶液显酸性而不显碱性的依据是___________。
II.元素原子的第一电离能I1随原子序数呈周期性变化，请解释：
(4)Na的第一电离能小于Li，从原子结构的角度解释其原因___________。
(5)S的第一电离能小于P，结合价电子排布式解释其原因___________。
17．回答下列问题：
(1)第四周期中，未成对电子数最多的元素是_______。(填名称)
(2)它位于第_______族。
(3)核外电子排布式是 _______。
(4)它有_______个能层，_______个能级，_______种运动状态不同的电子。
(5)价电子排布图_______。
(6)属于_______区。
18．(1)Goodenough等人因在锂离子电池及钴酸锂、磷酸铁锂等正极材料研究方面的卓越贡献而获得2019年诺贝尔化学奖。基态Fe2+与Fe3+离子中未成对的电子数之比为______。
(2)钙钛矿(CaTiO3)型化合物是一类可用于生产太阳能电池、传感器、固体电阻器等的功能材料，基态Ti原子的核外电子排布式为____________。
(3)以铁、硫酸、柠檬酸、双氧水、氨水等为原料可制备柠檬酸铁铵((NH4)3Fe(C6H5O7)2)。Fe基态核外电子排布式为___________；
(4)钙和铜合金可用作电解制钙的阴极电极材料，基态铜原子的价电子排布式为________。
(5)基态Sn原子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____原理(规则)。
19．Fe、Co、Ni在周期表中的位置为___________，基态Fe原子的电子排布式为___________。
20．元素周期表和元素周期律的应用
(1)根据同周期、同主族元素性质的递变规律判断元素性质的_______________。
(2)应用于_______________元素的相互推断。
(3)预测新元素
为新元素的发现及预测它们的_______________提供线索。
(4)寻找新物质
①在金属与非金属分界线附近寻找_______________。
②研究_______________附近元素，制造新农药。
③在_______________中寻找催化剂和耐高温、耐腐蚀的合金材料。
21．磷、硫元素的单质和化合物应用广泛。
(1)磷元素的原子核外电子排布式是____________。
(2)磷酸钙与焦炭、石英砂混合，在电炉中加热到1500℃生成白磷，反应为：2Ca3(PO4)2＋6SiO2→6CaSiO3＋P4O10 10C＋P4O10→P4＋10CO，每生成1 mol P4时，就有________mol电子发生转移。
22．下列原子或离子的电子排布式或轨道表示式正确的是______，违反洪特规则的是______，违反泡利原理的是______。
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
三、元素或物质推断题
23．现有、、、、、、、8种元素，均为前四周期元素，它们的原子序数依次增大。请根据下列相关信息，回答有关问题。
元素的核外电子数和电子层数相等，也是宇宙中最丰富的元素
元素是形成化合物种类最多的元素
元素基态原子的核外能级电子数比能级电子数少1个
元素基态原子的核外轨道中有两个未成对电子
元素的气态基态原子的第一至第四电离能分别是：， ，
元素的主族序数与周期数的差为4
元素是前四周期中电负性最小的元素
元素位于元素周期表中的第8列
(1)的电子式为____。(A、C为字母代号，请将字母代号用元素符号表示，下同)
(2)元素的基态原子核外共有_______种不同运动状态的电子，基态原子中能量最高的电子所占据的原子轨道呈_______形。
(3)、、三种元素的简单离子半径由大到小的顺序是_______。
(4)位于元素周期表中_______区(按电子排布分区)，其基态原子的价层电子排布式为_______，实验室用一种黄色溶液检验时产生的蓝色沉淀的化学式为_______。
【参考答案】
一、选择题
1．B
【分析】Y的s能级电子数量是p能级的两倍，Y为C，X的2s轨道全充满，原子序数X解析：A．由分析可知，X为Be或B，根据对角线规则，BeO属于两性氧化物，A正确；
B．由分析可知，M为O，Z为N，Q为Na，电子层越多，半径越大，核外电子排布相同的时候，原子序数越小半径越大，则简单离子半径QC．由分析可知，M为O，Q为Na，两者可以形成过氧化钠，其中含有非极性共价键，C正确；
D．由分析可知，Z为N，Y为C，非金属性越强，则其最高价氧化物对应水化物的酸性越强，故酸性Z>Y，D正确；
故选B。
2．A
【分析】X、Y、Z、W、Q是原子序数依次增大且不超过20的主族元素；X是地壳中含量最多的元素，X为O；Y基态原子核外s能级和p能级电子数相等，Y为Mg；Z与X同主族，Z为S；Q的焰色试验呈紫色，Q为K，则W为Cl。
解析：A．由分析可知，X为O，Y为Mg，Z为S；电子层数越多，简单离子的半径越大；电子层数相同时，核电荷数越大，简单离子的半径越小；故简单离子半径；，A正确；
B．由分析可知，X为O；同一周期，从左到右，随着原子序数变大，元素的第一电离能变大，N的2p轨道为半充满稳定状态，第一电离能大于同周期相邻元素，故N、O的第一电离能大小：N>O；而不是氧的第一电离能比同周期的相邻元素的大，B错误；
C．由分析可知，Z为S，W为Cl；元素的非金属性越强，其简单氢化物稳定性越强，非金属性：Cl＞S，则S的简单气态氢化物的热稳定性比W的Cl，C错误；
D．由分析可知，Y为Mg，Q为K；元素金属性越强，最高价氧化物对应水化物的碱性越强；金属性：K＞Mg，K最高价氧化物对应水化物的碱性比Mg的强，D错误；
故选A。
3．D
【分析】元素周期表信息图中，元素名称的左上角的数字为元素的原子序数，右上角为元素符号，中间的汉字表示元素名称，下边是元素的相对原子质量。
解析：A．锗为32号元素，位于ⅣA族，A错误；
B．32为原子序数不是质量数，B错误；
C．锗原子的价电子排布为4s24p2，价电子数为4，C错误；
D．相对原子质量为72.63，D正确；
故选D。
4．D
解析：A．原子核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，而不是电子像云雾一样笼罩在原子核周围，A错误；
B．处在s原子轨道上的电子，出现在球形内空间的概率为90%，B错误；
C．p电子云轮廓图呈哑铃形，在空间有x、y、z3个伸展方向，C错误；
D．s能级电子云轮廓图都是球形，能层序数越大，s电子云轮廓图的半径越大，D正确；
故选：D。
5．B
解析：A．光谱是由原子中的电子在能量变化时所发射或吸收的一系列波长的光所组成的谱线，原子光谱包括吸收光谱和发射光谱，故A正确；
B．吸收光谱由彩色亮背景和不连续的暗线组成，故B错误；
C．利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析，故C正确；
D．利用碱金属最外层电子的原子光谱呈现双线提出电子自旋概念，故D正确；
选B。
6．C
解析：电子层分不同的能级，各层都有s能级，从第二层开始有p能级，从第三层开始有d能级，从第四层有f能级，所以C错误。
故选C。
7．C
解析：A．为9号元素F的基态原子电子排布式，A项错误；
B．为20号元素Ca的基态原子电子排布式，B项错误；
C．该元素为O，其基态电子排布式为，为激发态电子排布式，C项正确；
D．为24号元素Cr的基态原子电子排布式，D项错误；
故选C。
8．D
解析：A．太阳能电池板主要成分是晶体硅，是良好的半导体，A正确；
B．n值不确定，聚乙烯属于有机高分子化合物，B正确；
C．石墨烯与C60均是碳元素形成的不同结构的单质二者互为同素异形体，C正确；
D．液氢(H2) 是单质，四氧化二氮(N2O4)属于共价化合物，D错误；
故选D。
9．B
【分析】Q、R、X、Y、Z五种元素的原子序数依次递增，Z的原子序数为29，为Cu元素，其余的均为短周期主族元素；Q、X原子p轨道的电子数分别为2和4，Q原子的核外电子排布为1s22s22p2，故Q为C元素；X原子的核外电子排布为1s22s22p4，为O元素；Y原子价层电子排布式为msnmpn，则n=2，故为第ⅣA族元素，原子序数大于O元素，小于Cu元素，故Y为Si元素，R原子核外L层电子数为奇数，R原子有2个电子层，原子序数介于C元素与O元素之间，故R为N元素。
解析：A．同周期元素自左而右第一电离能呈增大趋势，同主族元素自上而下第一电离能降低，但第ⅤA族由于p轨道为半充满状态，更加稳定，所以第一电离能大于同周期相邻元素，故第一电离能：OB．非金属性越强，电负性越大，非金属性：O>N>C，所以电负性：O>N>C，故B正确；
C．Cu原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s1，Cu原子失去4s能级的1个电子及3d能级中的1个电子形成Cu2＋，Cu2＋的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d9，故C错误；
D．同周期元素自左而右原子半径减小，同主族元素自上而下原子半径增大，所以原子半径：Si>C>N>O，故D错误；
故选：B。
10．B
【分析】微粒半径一般从两方面比较：先看电子层数，一般地，电子层数越多，半径越大；若电子层数相同，则质子数越多，半径越小。
解析：A．Na和Mg电子层数相同，Na的质子数比Mg小，则Na的半径比Mg大，故A错误；
B．Cl-核外有3层电子，Na+只有2层电子，故Cl-半径比Na+大，故B正确；
C．K原子核外电子层数为4层，Na只有3层，则K的原子半径比Na大，故C错误；
D．Al3+和O2-核外电子排布相同，Al的质子数比O大，则Al3+的半径比O2-小，故D错误；
故选B。
11．D
解析：A．CH3Cl的电子式为，A错误；
B．镁原子最外层为s能级，s能级的电子云图为，属于球形，B错误；
C．四氯化碳为正四面体结构，Cl原子大于C原子，则四氯化碳的比例模型为，C错误；
D．乙酸甲酯为乙酸与甲醇通过酯化反应生成的，其结构简式为CH3OOCCH3，D正确；
故选D。
12．D
解析：A．K元素位于周期表s区，故A错误；
B．KSCN溶液是无色的，故B错误；
C． 是难电离的物质，属于弱电解质，故C错误；
D．KSCN由酸根和金属阳离子构成，属于盐类，故D正确；
故选D。
13．C
解析：A．16O、17O、18O互为同位素，A错误；
B．H218O与T216O的相对分子质量相同不同，H218O相对分子质量为20，T216O相对分子质量为22，B错误；
C．设质量为1g，则16O2与所含的中子数为 ，18O2 ，相同质量的16O2与18O2所含中子数之比为9：10，C正确；
D．由氧的同位素有16O、17O、18O，氢的同位素有 H、D、T，在1个水分子中含有2个氢原子和1个氧原子，则16O可分别与H、D、T构成水，即存在6种水；17O可分别与H、D、T构成水，即存在6种水；18O可分别与H、D、T构成水，即存在6种水，综上所述，共形成3×6=18种水，D错误；
故选C。
14．D
解析：A． 乙烯的结构简式为：，A错误；
B． 甲基中C原子有3对共用电子对、1个单电子，甲基的电子式：，B错误；
C．CO2分子是直线形分子，呈V形，不能表示的空间填充模型，C错误；
D． O是8号元素，根据构造原理，可知基态O原子核外电子排布式是1s22s22p4，则O原子核外能量最高能级电子是2p电子，p能级电子云的形状为哑铃形，可表示为，D正确；
答案选D。
15．A
解析：A．Fe的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，则原子结构示意图为：，故A正确；
B．Fe的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，则Fe2+的价电子排布式为3d6，故B错误；
C．Cr的原子序数为24，根据洪特规则，电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，则价电子排布式为3d54s1，故C错误；
D． N的核外电子排布式为1s22s22p3，主族元素的最外层电子为价电子，所以其价电子排布图为： ，故D错误；
故选A。
二、填空题
16．(1)0.9～1.5
(2) A 测定Li3N在熔融状态下能导电，则证明其为离子化合物
(3)元素Cl与O元素的电负性相差0.5，而H与O的电负性相差1.4，故O H键容易断裂，在水中电离出H＋，显酸性
(4)Li与Na的最外层电子数相同，电子层数Na>Li，原子半径Na>Li，失电子能力Na>Li，因此，电离能为Na(5)P原子的价电子排布式3s23p3，p轨道为半充满状态，相对稳定；S原子的价电子排布式3s23p4，更容易失去1个电子，使p轨道达到半充满状态
解析：（1）非金属性越强，电负性越大，非金属性：Na＜Mg＜Al，则电负性：Na＜Mg＜Al，所以Mg元素电负性的最小为0.9～1.5；
（2）①A．Li元素和N元素的电负性之差为3.0-1.0=2.0＞1.7，所以为离子化合物；B．Be元素和Cl元素的电负性之差为3.0-1.5=1.5＜1.7，为共价化合物；C．Al元素和Cl元素的电负性之差为3.0-1.5=1.5＜1.7，为共价化合物；D．Si元素和C元素的电负性之差为2.5-1.8=0.7＜1.7，为共价化合物；
综上所述离子化合物为A；
②离子化合物在熔融状态下可以电离出离子从而导电，而共价化合物则不能，所以可以测定Li3N在熔融状态下能导电，则证明其为离子化合物；
（3）根据题给数据，元素Cl与O元素的电负性相差0.5，而H与O的电负性相差1.4，故O H键容易断裂，在水中电离出H＋，显酸性；
（4）越容易失去电子，电离能越小，Li与Na的最外层电子数相同，电子层数Na>Li，原子半径Na>Li，失电子能力Na>Li，因此，电离能为Na（5）P原子的价电子排布式3s23p3，p轨道为半充满状态，相对稳定；S原子的价电子排布式3s23p4，更容易失去1个电子，使p轨道达到半充满状态，所以S的第一电离能小于P。
17．(1)铬
(2)ⅥB
(3)1s22s22p63s23p63d54s1
(4) 4 7 24
(5)
(6)d
解析：（1）第四周期元素中，外围电子排布为ndxnsy，含有的未成对电子数最多，即外围电子排布为3d54s1，此元素为铬。
（2）铬元素位于第四周期，其价电子排布式为3d54s1，属于第ⅥB族元素。
（3）铬元素的原子序数为24，基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1。
（4）每个能级字母前的数字表示电子层数，所以该元素含有4个电子层，K能层上有1个能级1s，L能层上有2个能级，分别为2s、2p能级，M能层上有3个能级，分别为3s、3p、3d能级，N能层上有1个能级，为4s，共7个能级；根据核外电子排布遵循的三大原理可知，每个核外电子的运动状态都不完全相同，所以铬原子核外24个电子，共有24种不同运动状态。
（5）铬价电子排布式为：3d54s1，其基态原子的价电子轨道表示为。
（6）Cr属于d区元素。
18． 4:5 1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2 1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2 3d104s1 3 洪特
解析：(1)基态铁原子的价电子排布式为，失去外层电子转化为Fe2+和Fe3+，这两种基态离子的价电子排布式分别为和，根据Hund规则可知，基态Fe2+有4个未成对电子，基态Fe3+有5个未成对电子，所以未成对电子个数比为4:5；
(2)钛元素是22号元素，故其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2；
(3)Fe核外有26个电子，其基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2；
(4)基态Cu原子的外围电子排布为：3d104s1，则基态Cu原子的价电子排布式为3d104s1；
(5)Sn元素与C元素为同主族元素，位于第五周期，所以其价层电子为5s25p2，5s能级的s轨道为一种空间运动状态，5p能级占据两个p轨道有两种空间运动状态，共有3种空间运动状态；根据洪特规则，同一能级电子要优先以自旋相同的方式分别占据不同的轨道，所以该排布式违反了洪特规则。
19． 第四周期第VIII族 1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2
解析：Fe、Co、Ni在周期表中的位置为第四周期第VIII族，基态Fe原子为26号元素，电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2。
20．(1)强弱(或大小)
(2)“位置—结构—性质”
(3)原子结构和性质
(4) 半导体材料 氟、氯、硫、磷 过渡元素
解析：（1）根据同周期、同主族元素性质的递变规律判断元素性质的金属性（或非金属性）的强弱(或大小)；
（2）应用于元素“结构——位置——性质”的相互推断；
（3）预测新元素：为新元素的发现及预测它们的原子结构和性质提供线索；
（4）①在金属与非金属分界线附近的元素既表现出一定的金属性，又表现出一定的非金属性，可以寻找半导体材料；
②通常制造的农药，所含有的氟、氯、硫、磷等在周期表中的位置靠近，则研究非金属附近元素，制造新农药；
③在过渡元素中寻找催化剂和耐高温、耐腐蚀的合金材料。
21． 1s22s22p63s23p3 20
【分析】（1）磷元素为15号元素的原子核外有15个电子；
（2）反应中P元素化合价由+5价降低到0价，结合化合价的变化计算。
解析：(1) 磷元素为15号元素的原子核外有15个电子，原子核外电子排布式1s22s22p63s23p3，
故答案为：1s22s22p63s23p3；
(2)反应中P元素化合价由+5价降低到0价,则每生成1mol P4，转移的电子的物质的量为1mol×4×5=20mol，
故答案为：20。
22． ①⑤⑥ ③④ ⑦
解析：根据核外电子排布规律。②中的错误在于电子排完轨道后应排轨道而不是轨道，正确的应为。③中没有遵循洪特规则—电子在能量相同的轨道上排布时，应尽可能分占不同的轨道并且自旋平行，正确的应为。④中忽略了能量相同的原子轨道在半充满状态时，体系的能量较低，原子较稳定，正确的应为，违反了洪特规则。⑦违反了泡利原理，正确的应为。
故答案为：①⑤⑥；③④；⑦；
三、元素或物质推断题
23．(1)
(2) 6 哑铃(纺锤)形
(3)
(4) d
【分析】A元素的核外电子数和电子层数相等，也是宇宙中最丰富的元素，则A为H元素；
B元素形成的化合物种类最多，则B为C元素；
C元素基态原子的核外p能级电子数比s能级电子数少1，则C为N元素；
D元素基态原子的核外p轨道中有两个未成对电子，则D为O元素；
E的第三电离能剧增，则E为元素；
F元素的主族序数与周期数的差为4，则F为Cl元素；
G元素是前四周期中电负性最小的元素，则G为K元素；
H元素位于元素周期表中的第8列，则H为元素。
解析：（1）A为H元素，C为N元素，则为，其电子式为；
（2）B为C元素，原子核外共有6种不同运动状态的电子；基态原子中能量最高的电子为轨道上的电子，p轨道呈哑铃(纺锤)形；
（3）电子层数越多半径越大，电子层数相同时，核电荷数越大，半径越小；D为O元素，E为元素，F为Cl元素，D、E、F三种元素的简单离子半径由大到小的顺序是；
（4）H为26号元素元素，位于元素周期表中d区；其基态原子的价电子排布式为；检验时常用到铁氰化钾溶液，产生蓝色沉淀，该反应的离子方程式为↓，故生成蓝色沉淀的化学式为