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．锂一空气电池的总反应为2Li+O2=Li2O，下列有关化学用语错误的是
A．Li的原子结构示意图为
B．Li2O的电子式为
C．Li的质量数为6
D．电池负极反应式为Li-e-=Li+
2．某多孔储氢材料前驱体结构如图。已知M、W、X、Y、Z五种元素原子序数依次增大，基态Z原子的电子填充了3个能级，其中有2个未成对电子。下列说法正确的是
A．简单氢化物的还原性：XB．Y元素基态原子有7种空间运动状态
C．M、W、X、Z四种元素中第一电离能小于Y的有3种
D．该化合物的阴离子中除M原子外的其他原子均满足最外层8电子稳定结构
3．下列有说法中正确的是
A．3p2表示3p能级有两个轨道
B．在基态多电子原子中，p轨道电子的能量一定高于s轨道电子的能量
C．能层序数越大，s原子轨道的半径越大
D．在同一能级上的电子，其能量不同
4．下列有关元素周期表及元素周期律的说法错误的是
A．N能层的能级数最多为3个 B．Na元素在元素周期表的s区
C．F元素在同周期中电负性最大 D．根据对角线规则，铍和铝的化学性质具有相似性
5．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
6．下列关于轨道电子云示意图的说法中，错误的是
A．轨道上的电子在空间出现的概率分布呈z轴对称
B．点密集的地方表明电子出现的机会大
C．电子先沿z轴正半轴运动，然后沿负半轴运动
D．轨道电子云示意图的形状为纺锤形
7．下列事实不能作为洪特规则特例证据的是
A．硼元素的第一电离能小于铍元素的第一电离能
B．磷元素的第一电离能大于硫元素的第一电离能
C．基态铬原子的核外电子排布式为[Ar]3d54s1而不是[Ar]3d44s2
D．某种激发态碳原子的核外电子排布式为1s22s12p3而不是1s22s22p2
8．下列说法或有关化学用语的表达正确的是
A．Ca原子的电子排布式：
B．铜的原子结构示意图：Cu
C．根据原子核外电子排布的特点，Cu在周期表中属于s区元素
D．基态P原子价电子轨道表示式
9．下列说法正确的是
A．元素周期表每一周期元素原子的最外层电子排布均是从过渡到
B．所有的非金属元素都分布在p区，元素周期表中IIIB族到IIB族的10个纵列的元素都是金属元素
C．违背了洪特规则，是激发态原子的电子排布
D．电子排布式违反了泡利原理
10．下列叙述中正确的是
A．碳酸钠可称为钠盐、碳酸盐或碱式盐
B．碳酸氢钠受热分解，所以不宜用作食品膨松剂
C．胶体产生丁达尔效应是由于胶体粒子对光线的散射形成的
D．石墨导电、金刚石不导电，故二者不是同素异形体
11．下列说法正确的是
A．元素Fe和Cu均位于元素周期表d区
B．键比键的电子云重叠程度大，因此键一定比键强度大
C．激光的产生、LED灯发光、焰火、荧光等都与电子跃迁有关
D．和两种有机物不能通过核磁共振氢谱鉴别
12．下列有关化学用语表示正确的是
A．氮原子所有价电子的电子云轮廓图均为哑铃形
B．HCN的电子式：
C．键线式为的有机物存在顺反异构
D．基态氮原子价电子的轨道表示式：
13．人造小太阳、歼-20、火星探测、海斗一号无人潜水器等均展示了我国科技发展的成果。下列相关叙述正确的是
A．潜水器的材料之一为合成橡胶发泡体，其具有防震、保温、不透水、不透气等特点
B．歼一20发动机的航空燃油是纯净物
C．火星土壤中的质量数为26
D．核聚变是化学能转化为热能的过程
14．下列元素中，不属于第三周期元素的是
A．K B．S C．P D．Cl
15．下列化学用语表述正确的是
A．F-的结构示意图：
B．乙炔的分子模型示意图：
C．N原子的最外层电子轨道表示式：
D．硫原子的电子排布式： 1s22s22p63s23p6
二、填空题
16．合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大成就，在很大程度上解决了地球上因粮食不足而导致的饥饿问题，是化学和技术对社会发展与进步的巨大贡献。
(1)自然界中的氮元素主要以分子的形式存在于空气中，是人工固氮的主要来源。
①基态氮原子的轨道表示式为_______。
②NH3分子中，与N原子相连的H显正电性。N、H电负性大小顺序为_______。
(2)铁触媒是普遍使用的以铁为主体的多成分催化剂，通常还含有Al2O3、K2O、CaO、MgO、Cr2O3等氧化物中的几种。
①上述氧化物所涉及的元素中，处于元素周期表中p区的元素是_______。
②比较Mg、Ca第一电离能的大小：_______。
③图表的数据从上到下是钠、镁、铝逐级失去电子的电离能。
元素 Na Mg Al
电离能(kJ/mol) 496 738 578
4562 1451 1817
6912 7733 2745
9543 10540 11575
结合数据说明Mg的常见化合价为+2价的原因：_______。
(3)我国科研人员研制出了“Fe-LiH”催化剂，温度、压强分别降到了350℃、1MPa，这是近年来合成氨反应研究中的重要突破。
①基态Fe原子的核外电子排布式为_______。
②比较Li+与H-的半径大小关系：r(Li+)_______r(H-)(填“>”或“<”)。
17．请利用原子结构的知识回答下列问题。
(1)预测：金属钠和金属铝哪一种更容易与氟气反应_______？为什么_______？
(2)元素的化合价与原子的电子层结构，特别是最外层电子数有关。请尝试概括核电荷数为1~20的元素的化合价与元素原子最外层电子数之间的关系_______。
18．在S2-中，质子数为____，中子数为____，电子数为____，该元素在元素周期表中的位置是第____周期____族，该元素的最高价氧化物对应水化物的化学式是____。
19．砷(As)位于元素周期表的第四行与氮、磷同列。砷有多种化合物，用途广泛。完成下列填空：
(1)写出砷原子核外最外层电子的电子排布式。_______。
(2)1个砷的氢化物分子中含_______个化学键。
(3)砷化镓(GaAs)和氮化镓(GaN)都是原子间以共价键结合而成的晶体。GaAs熔点为1238°C、GaN熔点为1500°C，GaAs熔点低于GaN的原因是_______。
亚砷酸(H3AsO3) 可以用于治疗白血病。25°C，向0.1mol·L-1 H3AsO3溶液中滴加0.1mol·L-1KOH溶液，各种微粒的物质的量分数与溶液pH的关系如图所示。
(4)人体血液的pH在7.35~7.45，患者用药后人体中含砷元素的主要微粒是_______。
(5)25°C，H2AsO电离程度小于水解程度，依据是： _______。
(6)以酚酞为指示剂，将KOH溶液滴入H3AsO3溶液中，滴定终点的离子方程式是_______。
(7)b点溶液中：c(K+)_______ 2c(HAsO)+4c(AsO) (选填 “＜”“＞”或“=”)
20．泡利原理：在一个原子轨道里，最多只能容纳_______个电子，它们的自旋_______，常用上下箭头(↑和↓)表示自旋相反的_______。
21．2020年12月17日，我国“嫦娥五号”返回器携月壤成功着陆。研究发现，月壤中存在天然的铁、金、银、铅、锌、铜、锑、铼等矿物颗粒。
(1)要证明月壤中含有这些元素，可采用的方法是___________。
(2)写出铜的基态原子的电子排布式：___________。
(3)与铜位于同一周期的元素原子中最外层电子数与铜原子的相同的元素有___________(填元素符号)。
(4)在周期表中位于___________周期___________族，属于___________区，铁的基态原子的价电子排布图为___________。
22．写出下列原子的轨道表示式。
(1)O_______
(2)_______
(3)P_______
(4)C_______
三、元素或物质推断题
23．A、B、C、D、E、F、G均为常见短周期元素，原子序数依次递增。已知A、B、C能分别与D组成二元化合物K、L、M，甲、乙分别是B、D的单质，常温下分别是常见的固体和气体，化合物M是产生光化学烟雾的主要气体之一，丙是C的最高价氧化物对应的水化物，它们之间有如图所示转化关系。E是短周期中金属性最强的元素，F与G位置相邻，G是同周期元素中原子半径最小的主族元素。请回答下列问题：
(1)C在元素周期表中的位置为_______。
(2)甲与丙的浓溶液反应的化学方程式为_______。
(3)化合物L的电子式为_______，M与水发生反应的化学方程式是_______，该反应的还原产物是_______。
(4)E、F、G形成的简单离子，半径由大到小顺序是_______(用离子符号表示)。B、F、G元素的非金属性由强到弱的顺序_______(用元素符号表示)。
【参考答案】
一、选择题
1．A
解析：A．Li原子的核电荷数为3，原子结构示意图为，故A错误；
B．Li2O是离子化合物，由Li+和O2-构成，其电子式为，故B正确；
C．原子符号左上角数字表示质量数，因此Li的质量数为6，故C正确；
D．由电池的总反应2Li+O2=Li2O可知，Li作负极，失电子发生氧化反应，负极反应式为Li-e-=Li+，故D正确；
答案选A。
2．D
【分析】基态Z的电子填充了3个能级，其中有2个未成对电子，即基态Z的电子排布式为1s22s22p2或1s22s22p4，推出Z为C或O，根据结构简式，Z能形成两个共价键，因此Z为O，M能形成一个共价键，且原子序数是最小的，因此M为H，X能形成4个共价键，推测X是C，结合阴、阳离子的结构特征，联想NH的特征与硼元素能够形成配位键的特点，可以推测Y、W分别为N、B，据此分析；
解析：根据上述分析，M、W、X、Y、Z分别为H、B、C、N、O，
A．同周期从左向右非金属性增强，其离子还原性减弱，简单氢化物的还原性C＞N＞O，故A错误；
B．基态N的原子核外电子排布式为1s22s22p3，空间运动状态种数即有电子的轨道数，有1+1+3=5，故B错误；
C．同周期第一电离能从左向右增大趋势，但ⅡA＞ⅢA，ⅤA＞ⅥA，第一电离能大小顺序是N＞O＞H＞C＞B，比N第一电离能小的有4种，故C错误；
D．H为2电子稳定结构，其他原子均为8电子稳定结构，故D正确；
答案为D。
3．C
解析：A．3p2表示3p能级上填充了2个电子，A错误；
B．电子的能量高低，不仅与能级有关，还与能层有关，比如2p能级电子的能量就比3s能级电子能量低，B错误；
C．不同能层s轨道形状均为球形，只是半径不同，能层序数越大，s原子轨道半径越大，C正确；
D．同一能级上的电子能量是相同的，比如3s2能级上的2个电子能量相同，D错误；
故答案选C。
4．A
解析：A．各能层含有的能级数为n，N能层的能级数最多为4个，故A错误；
B． Na元素的价电子层结构为3s1,在元素周期表的s区，故B正确；
C． F元素在同周期中电负性最大，为4.0，故C正确；
D． 根据对角线规则，沿周期表中金属与非金属分界线方向对角的两主族元素性质相似，铍和铝位置关系符合对角线规则，物质的性质相似，故D正确。
故选A。
5．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。
6．C
解析：A．2pz轨道为电子云示意图中哑铃型，电子在空间出现的概率分布相对于z轴对称，故A正确；
B．电子云中的小点疏密程度代表电子出现的概率大小，所以点密集的地方表明电子出现的机会大，故B正确；
C．电子运动是无规则的，小点并不是电子的真实运动轨迹，故C错误；
D．轨道电子云示意图为纺锤形，故D正确；
故选D选项。
7．D
解析：A．硼元素核外电子排布式为1s22s22p1，铍元素核外电子排布式为1s22s2，铍元素的2s轨道全充满，能量低，稳定，铍元素第一电离能比硼元素的第一电离能大，符合洪特规则特例，故A不符合题意；
B．磷元素价电子排布式为3s23p3，3p处于半满稳定，硫元素价电子排布式为3s23p4，因此磷元素的第一电离能大于硫元素，符合洪特规则特例，故B不符合题意；
C．洪特规则特例指的是是处于半满、全满、全空，能量低，因此基态铬原子的核外电子排布式为[Ar]3d54s1而不是[Ar]3d44s2，符合洪特规则特例，故C不符合题意；
D．碳原子的核外电子排布式1s22s22p2，为基态，能量最低，基态原子获得能量2s上的一个电子跃迁到2p，与洪特规则特例无关，故D符合题意；
答案为D。
8．B
解析：A．Ca原子的电子排布式：，故A错误；
B．铜原子的电子排布式为[Ar]3d104s1，则Cu的原子结构示意图：Cu ，故B正确；
C．铜的原子序数为29，根据原子核外电子排布的特点，Cu在周期表中属于ds区元素，故C错误；
D．基态P原子价电子轨道表示式为，题中排布图违背了洪特规则，故D错误。
答案为B。
9．D
解析：A．IA族原子最外层电子排布式为ns1，0族原子除He的最外层电子排布式为1s2外，其余原子的最外层电子排布式均为，故A项错误；
B．元素周期表中，除H元素位于s区外，其余非金属元素均位于p区，d区和ds区(IIIB族到IIB族)元素均为金属元素，故B项错误；
C．电子排布式即为，核外电子排布规则中违背了能量最低原理，2s能级上1个电子吸收能量跃迁至2p能级，是激发态原子的电子排布，故C项错误；
D．根据泡利不相容原理可知，3p轨道最多能排6个电子，因此电子排布式违反了泡利原理，故D项正确；
综上所述，正确的是D项。
10．C
解析：A．碳酸钠是正盐，不是碱式盐，A错误；
B．由反应知，NaHCO3受热分解产生无毒无害CO2气体，从而使食品膨胀，故可以用作食品膨松剂，B错误；
C．胶体粒子的直径在1~100nm，胶体产生丁达尔效应是由于胶体粒子对光线的散射形成的，C正确；
D．石墨、金刚石都是C的单质，二者互为同素异形体，D错误；
故选C。
11．C
解析：A．Cu在周期表中位于ds区，Fe属于第ⅤⅢ族元素，位于d区，故A错误；
B．σ键不一定比π键强度大，如氮气中σ键的强度比π键强度小，故B错误；
C．电子跃迁本质上是组成物质的粒子(原子、离子或分子)中电子的一种能量变化，焰激光的产生、LED灯发光、焰火、荧光等发光时原子中的电子吸收了能量，从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道，但处于能量较高轨道上的电子是不稳定的，很快跃迁回能量较低的轨道，这时就将多余的能量以光的形式放出，因而能使火焰呈现颜色，与电子跃迁有关，故C正确；
D．和中均含3种H，但各种氢原子的具体位置不同，则二者的核磁共振氢谱中峰的位置不相同，可以用核磁共振氢谱来鉴别，故D错误；
故选：C。
12．C
解析：A．基态氮原子的价电子排布式为，其价电子云轮廓图为球形和哑铃形，A错误；
B．HCN是共价化合物，B错误；
C．中有碳碳双键，且双键两边基团不一致，所以存在顺反异构，C正确；
D．基态氮原子的价电子不包括1s轨道的电子，且2p轨道的三个电子应在不同轨道，且自旋方向相同，D错误；
故答案为：C。
13．A
解析：A．潜水器的材料之一为合成橡胶发泡体，该物质体积大，密度小，不溶于水，具有防震、保温、不透水、不透气等特点，A正确；
B．歼一20发动机的航空燃油中含有多种烃，因此属于混合物，而不属于纯净物，B错误；
C．原子符号左下角为质子数，左上角为质量数，火星土壤中的质量数为57，质子数为26，C错误；
D．核聚变是核能转化为热能的过程，D错误；
故合理选项是A。
14．A
解析：A．K是第四周期元素，故A符合题意；
B．S是第三周期元素，故B不符合题意；
C．P是第三周期元素，故C不符合题意；
D．Cl是第三周期元素，故D不符合题意；
故选A。
15．C
解析：A．为F原子结构示意图，F原子得到1个电子变成F-，故最外层应为8个电子，A错误；
B．乙炔的分子应为4个原子共线结构，B错误；
C． N原子的核外电子排布式：1s22s22p3，根据洪特规则p轨道3个电子分布在不同轨道且自旋反向相同，C正确；
D．16S，电子排布式：1s22s22p63s23p4，D错误；
故答案为：C。
二、填空题
16．(1) N>H
(2) Al、O Mg>Ca 镁的第三电离能比第一、二电离能大很多，镁很难失去第三个电子，而易失去两个电子形成+2价镁离子
(3) 1s22s22p63s23p63d64s2 <
解析：（1）①基态氮原子的电子排布式为1s22s22p3，其轨道表示式为；
②NH3分子中，与N原子相连的H显正电性，则N、H电负性大小顺序为N＞H；
（2）①上述氧化物所涉及的元素中，处于元素周期表中p区的元素是Al、O；
②同一主族从上到下，第一电离能逐渐减小，则Mg、Ca第一电离能的大小为Mg＞Ca；
③镁的第三电离能比第一、二电离能大很多，镁很难失去第三个电子，而易失去两个电子形成＋2价镁离子，故Mg的常见化合价为＋2价；
（3）①Fe是26号元素，基态Fe原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2；
②Li＋与H-具有相同的电子层数，原子序数越小，离子半径越大，则离子半径：r(Li＋)＜r(H-)。
17．(1) 钠 因为金属钠的金属性比金属铝强，更易失电子，因此金属钠更容易与氟气反应
(2)最高正化合价=最外层电子数，但是氧元素无最高正价，氟元素无正价；最低负化合价=最外层电子数-8，H最低负价为-1，金属无负价
解析：（1）金属钠更容易与氟气反应，因为金属钠的金属性比金属铝强，更易失电子，因此金属钠更容易与氟气反应；
（2）核电荷数为1~20的元素的化合价分为正价和负价，最高正化合价=最外层电子数，但是氧元素无最高正价，氟元素无正价；最低负化合价=最外层电子数-8，另外H最低负价为-1，金属无负价。
18．16 18 三
ⅥA H2SO4
解析：S为第16号元素，其原子核中有16个质子；原子核中有32-16=16个中子；S2-的原子核外多两个电子，因此该粒子含有16+2=18个电子；S元素在元素周期表中的位置为第三周期第ⅥA族；S元素的最高正化合价为+6价，因此其最高价氧化物对应的水化物为H2SO4。
19．(1)4s24p3
(2)3
(3)N的原子半径小于As的，即Ga-N的键长比Ga-As的键长短，导致Ga-N的键能比Ga-As的键能大
(4)H3AsO3
(5)由题干图示信息可知，当As元素主要以形式存在时溶液的pH在11左右，溶液呈碱性，说明的电离程度小于水解程度
(6)H3AsO3+OH-=+H2O
(7)＞
解析：(1)已知As为33号元素，则砷原子核外最外层电子的电子排布式为：4s24p3，故答案为：4s24p3；
(2)由信息可知，砷(As)位于元素周期表的第四行与氮、磷同列，1个砷的氢化物分子即AsH3类似于NH3，故AsH3中含3个化学键，故答案为：3；
(3)砷化镓(GaAs)和氮化镓(GaN)都是原子间以共价键结合而成的晶体，GaAs熔点为1238°C、GaN熔点为1500°C，GaAs熔点低于GaN的原因是由于N的原子半径小于As的，即Ga-N的键长比Ga-As的键长短，导致Ga-N的键能比Ga-As的键能大，故答案为：N的原子半径小于As的，即Ga-N的键长比Ga-As的键长短，导致Ga-N的键能比Ga-As的键能大；
(4)由题干图示信息可知，人体血液的pH在7.35~7.45，患者用药后人体中含砷元素的主要微粒是H3AsO3，故答案为：H3AsO3；
(5)由题干图示信息可知，当As元素主要以形式存在时溶液的pH在11左右，溶液呈碱性，说明的水解程度大于电离程度，故答案为：由题干图示信息可知，当As元素主要以形式存在时溶液的pH在11左右，溶液呈碱性，说明的电离程度小于水解程度；
(6)已知酚酞的变色范围是8~10，此pH值范围内，溶液中H3AsO3的物质的量分数减小，H2AsO的物质的量分数增大，则以酚酞为指示剂，将KOH溶液滴入H3AsO3溶液中，滴定终点的离子方程式是H3AsO3+OH-=+H2O，故答案为：H3AsO3+OH-=+H2O；
(7)由题干图示信息可知，b点溶液中c()=c(AsO)，由电荷守恒可知，c(K+)+c(H+)=c(OH-)+c()+2c(HAsO)+3c(AsO)，即c(K+)+c(H+)=c(OH-) +2c(HAsO)+4c(AsO)，又知b点溶液呈碱性即c(H+)＜c(OH-)，故c(K+)＞2c(HAsO)+4c(AsO)，故答案为：＞。
20．相反 电子
解析：略
21． 光谱分析 或 K、 4 VⅢ d
解析：(1)不同的元素往往具有不同的发射光谱或吸收光谱，可根据元素的光谱信息确定元素的种类，此法被称为光谱分析，故答案为：光谱分析；
(2)Cu为29号元素，铜的基态原子的电子排布式：或，故答案为：或；
(3)铜的核外电子排布为，其最外层电子数为1，与其同周期且最外层电子数相同的核外电子排布为、， 分别为K、Cr，故答案为：K、；
(4)Fe的原子序数为26，位于周期表中第四周期第VIII族，其价电子排布图为，属于d区元素，故答案为：4；VⅢ；d；；
22．(1)
(2)
(3)
(4)
解析：（1）O原子核外电子数为8，根据能量最低原理可知O原子的核外电子排布式为1s22s22p4，根据洪特规则和泡利原理可知核外电子轨道表达式为。
（2）Al原子核外电子数为13，根据能量最低原理可知Al原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p1，根据洪特规则和泡利原理可知核外电子轨道表达式为。
（3）P 原子核外电子数为15，根据能量最低原理可知P原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p3，根据洪特规则和泡利原理可知核外电子轨道表达式为。
（4）C原子核外电子数为6，根据能量最低原理可知C原子的核外电子排布式为1s22s22p2，根据洪特规则和泡利原理可知核外电子轨道表达式为。
三、元素或物质推断题
23．(1)第二周期VA族
(2)
(3) NO
(4)
【分析】A、B、C、D、E、F、G均为常见短周期元素，原子序数依次递增，E是短周期中金属性最强的元素，则E为Na，故F、G处于第三周期，F与G位置相邻，G是同周期元素中原子半径最小的主族元素，则F为硫元素、G为Cl。甲是常见的固体单质，甲与丙的浓溶液反应得到K、M、L，化合物M是产生光化学烟雾的主要气体之一，可推知甲为碳、丙为HNO3、M为NO2，而K与M、气体单质乙又得到硝酸，故乙为O2、M为NO2、L为CO2，则A为氢元素、B为碳元素、C为氮元素、D为氧元素。
解析：（1）C为氮元素，在元素周期表中的位置为：第二周期ⅤA族，故答案为：第二周期ⅤA族。
（2）C和浓硝酸在加热条件下反应生成二氧化氮和二氧化碳，化学方程式为：，故答案为：。
（3）化合物L为CO2，电子式为： ；M为NO2，NO2和水反应生成硝酸和NO，化学方程式为：，该反应N元素化合价既上升又下降，还原产物是NO。
（4）E、F、G形成的简单离子分别为Na+、S2 、Cl ，电子层结构相同核电荷数越大离子半径越小，电子层越多离子半径越大,故半径由大到小顺序是：S2 >Cl >Na+，由于酸性：高氯酸>硫酸>碳酸，故B、F、G元素的非金属性由强到弱的顺序：Cl>S>C