2024人教版新教材高中化学选择性必修2同步练习--第1课时　能层与能级　基态与激发态　原子光谱（含解析）

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2024人教版新教材高中化学选择性必修2
第一章　原子结构与性质
第一节　原子结构
第1课时　能层与能级　基态与激发态　原子光谱
基础过关练
题组一　能层与能级
1.(2022四川蓬安中学月考)下列能层上电子的能量由低到高的顺序是(　　)
A.K、M、N、L　　　　　B.L、M、N、O
C.M、N、Q、P　　　　　D.M、N、P、O
2.下列关于能层与能级的说法中正确的是(　　)
A.同一原子中,字母代号相同的能级上电子能量不一定相同
B.任一能层的能级总是从s能级开始,而且能级数不一定等于该能层序数
C.同是s能级,在不同的能层中所能容纳的最多电子数是不相同的
D.多电子原子中,每个能层上电子的能量一定不同
3.(2022四川射洪中学月考)下列说法中正确的是(　　)
A.3p2表示3p能级有两个轨道
B.处于最低能量状态的原子叫做基态原子
C.同一原子中,1s、2s、3s电子的能量逐渐减小
D.同一原子中,2p、3p、4p能级的轨道数依次增多
4.下列能级表示正确(实际存在的)且最多容纳的电子数按照从少到多的顺序排列的是(　　)
A.1s、2p、3d　　　　　
B.1s、2s、3s
C.2s、2p、2d　　　　　
D.3p、3d、3f
5.(2021广东学业水平适应性测试)“原子”原意是“不可再分”的意思。20世纪初,人们才认识到原子不是最小的粒子。从电子层模型分析,Ca原子核外N能层的电子数为(　　)
A.8　　　　　B.2　　　　　C.18　　　　　D.10
6.某元素原子的核外有三个能层,最外能层有4个电子,该原子核内的质子数为(　　)
A.14　　　　　B.15　　　　　C.16　　　　　D.17
7.下列基态粒子中,各能层电子数均达到2n2的是(　　)
A.Ne、Ar　　　　　　B.F-、Mg2+　
C.Al、O2-　　　　　　D.Cl-、Ar
8.下列有关认识中正确的是(　　)
A.在同一能层不同能级上的电子,其能量肯定不同
B.各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束
C.各能层含有的能级数为n-1
D.各能层含有的电子数为2n2
9.(1)Cl原子核外能量最高的电子所在的能级是　　　　。
(2)基态Si原子中,核外电子占据的最高能层的符号为　　　　,该能层上有
　　　　个能级,电子数为　　　　。
10.(1)理论研究证明,多电子原子中,同一能层的电子,能量也可能不同,还可以把它们分成能级,第三能层有3个能级,分别为　　　　。
(2)在同一个原子中,离核越近的能层上的电子具有的能量　　　。在同一能层中,各能级的能量按s、p、d、f的次序　　　。原子核外电子的每个能层最多可容纳的电子数(m)与能层的序数(n)之间存在的关系是m=　　　　。
题组二　基态与激发态　原子光谱
11.下列图像中所发生的现象与电子的跃迁无关的是(　　)
12.对充有氖气的霓虹灯管通电,灯管发出红光,产生这一现象的主要原因是(　　)
A.电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放能量
B.电子由基态向激发态跃迁时吸收除红光外的光
C.氖原子获得电子后转变成发出红光的物质
D.通电后在电场作用下,氖原子与构成灯管的物质发生反应
13.(2021北京东城期末)下列有关原子光谱的说法中,不正确的是(　　)
A.电子由低能级跃迁至较高能级时,可通过光谱仪直接摄取原子的发射光谱
B.电子由低能级跃迁至较高能级时,没有发生化学变化
C.燃放的焰火在夜空中呈现五彩缤纷的礼花与原子核外电子的跃迁有关
D.原子中的电子在跃迁时能量的表现形式之一是光,这也是原子光谱产生的原因
14.(2021安徽铜陵一中月考)激发态原子和基态原子可以通过电子跃迁的方式相互转换,跃迁过程中可得到原子光谱,下列说法正确的是(　　)
A.焰色试验是化学变化
B.以上实验装置测得的是氢原子的吸收光谱
C.电子仅从激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱
D.原子光谱可以用于定性鉴定元素
15.(2021河北沧州一中月考)氯化钠在灼烧过程中,发出黄色的光,下列对此现象的描述正确的是(　　)
A.发射光谱,物理变化
B.发射光谱,化学变化
C.吸收光谱,物理变化
D.吸收光谱,化学变化
16.下列有关光谱的说法中不正确的是(　　)
A.原子中的电子在跃迁时会发生能量的变化,能量的表现形式之一是光(辐射),这也是原子光谱产生的原因
B.原子光谱只有发射光谱
C.通过原子光谱可以发现新的元素
D.通过光谱分析可以鉴定某些元素
17.下列有关原子光谱的说法中,不正确的是(　　)
A.霓虹灯能发出五颜六色的光,发光机理与氢原子光谱形成机理基本相同
B.铯和铷光谱图中有特征的蓝光和红光
C.夜空中五彩缤纷的烟花与原子核外电子的跃迁有关
D.利用光谱仪只能测得原子的发射光谱
能力提升练
题组一　能层与能级的综合判断
1.科学研究证明:核外电子的能量不仅与电子所处的能层、能级有关,还与核外电子的数目及核电荷数有关。氩原子与硫离子的电子层结构相同。下列说法正确的是(　　)
A.两粒子最外层都达8电子稳定结构,化学性质相同
B.两粒子的电子发生跃迁时,产生的光谱不同
C.两粒子的1s能级上电子的能量相同
D.两粒子的3p能级上的电子离核的距离相同
2.(2020宁夏大学附属中学月考)下列关于能层与能级的说法中正确的是(　　)
A.原子核外每一个能层最多可容纳的电子数为n2
B.任一能层的能级总是从s能级开始,而且能级数等于该能层的序数
C.不同能层中s能级上电子的能量相同
D.不同能层中p能级上电子与原子核的距离相同
3.(2020江苏徐州第一中学月考)下列说法正确的是(　　)
A.同一原子中,1s、2s、3s电子的能量逐渐减小
B.各能层可容纳的最多电子数为n2(n为能层序数)
C.能量高的电子在离核近的区域运动,能量低的电子在离核远的区域运动
D.同一原子中,L、M、N能层的能级数依次增多
4.在基态多电子原子中,关于核外电子能量的叙述错误的是(　　)
A.最易失去的电子能量最高
B.离核最远的电子能量最高
C.p能级电子能量一定高于s能级电子能量
D.在离核最近的区域内运动的电子能量最低
5.对于第n能层,若它是原子的最外层,则其最多容纳的电子数与(n-1)层相同,若它是次外层,则其最多容纳的电子比(n+1)层上最多容纳的电子多10个,则第n层为(　　)
A.K层　　　　　B.L层　　　　　C.M层　　　　　D.N层
6.由玻尔的理论发展而来的现代量子物理学认为原子核外电子的可能状态是不连续的,因此各状态对应能量也是不连续的,这些能量值就是能级。下列说法中不正确的是　(　　)
A.硫原子的L能层上有两个能级,分别为2s、2p
B.钠原子3s能级的电子跃迁至低能级时,最多出现5条谱线
C.灼烧含钾元素的物质时出现特征紫色是由电子的跃迁引起的
D.基态砷原子中电子所处的最高能级为4p
7.(2022湖南新高考联考协作体期末)下列说法正确的是(　　)
A.p能级能量一定比s能级的能量高
B.原子的核外电子只有从激发态跃迁到基态才能产生原子光谱
C.2p、3p、4p能级最多可容纳的电子数依次增多
D.电子从1s跃迁到2s,将吸收能量
题组二　原子结构在元素推断中的应用
8.A原子的结构示意图为,则X、Y不可能的组合是　(　　)
A.18、8　　　　　B.20、8 C.25、13　　　　　D.30、18
9.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
10.(2020辽宁锦州联合校期末)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X和W同主族且W的单质是重要的半导体材料,Y原子的最外层电子数是其内层电子数的3倍,Z2+与Y2-核外电子排布相同。下列说法正确的是(　　)
A.X的氢化物中仅含有极性键
B.X与Y形成的三原子分子的电子式是····X····
C.原子半径Z>Y,离子半径Z2+D.X、Y的非金属性强弱可根据其最高价氧化物的水化物的酸性强弱来推断
11.(1)已知短周期元素A、B,A元素原子的最外层电子数为a,次外层电子数为b;B元素原子的M层电子数为a-b,L层电子数为a+b,则A为　　　　(填元素符号,下同),B为　　　　。
(2)已知X元素原子的L层比Y元素原子的L层少3个电子,Y元素原子的核外电子总数比X元素原子多5,则X、Y分别为　　　　、　　　　。
12.有两种气态单质Am和Bn,已知2.4 g Am和2.1 g Bn所含的原子个数相等,而分子数之比为2∶3。A和B的原子核内质子数都等于中子数,A原子L层电子数是K层的3倍。
(1)A、B的元素符号分别为　　　　。
(2)Am中的m值为　　　　。
(3)B的能层数为　　　　。
(4)A、B形成的一种化合物与水反应能生成另一种由A、B形成的气态化合物。写出该反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
13.下表为部分短周期元素的原子结构。
元素编号 原子结构
T L能层比K能层多5个电子
X K层电子数是核外电子总数的
Y 第三周期元素的简单离子中半径最小
Z 原子序数小于X,最高正化合价与最低负化合价的代数和为2
(1)元素X的离子结构示意图为　　　　,元素Z的简单气态氢化物的电子式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)写出Y元素最高价氧化物对应的水化物与氢氧化钠溶液反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)元素T与氯元素相比,非金属性较强的是　　　　(用元素符号表示),下列表述中能证明这一事实的是　　　(填字母)。
A.常温下氯气的颜色比T单质的颜色深
B.T的氢化物比氯的氢化物稳定
C.Cl与T形成的化合物中氯元素呈正价态
D.最高价氧化物对应水化物的酸性:T>氯
(4)T、X、Y、Z四种元素的单质中有一种单质的化学性质明显不同于其他三种单质,该单质是　　　　(填化学式)。
答案全解全析
基础过关练
1.B　能层上电子的能量由低到高的顺序是K、L、M、N、O、P、Q,故B项符合题意。
2.A　能层含有的能级数等于能层序数,每一能层总是从s能级开始,B错误;同是s能级,在不同的能层中所能容纳的最多电子数都是2,C错误;多电子原子中,同一能层的同一能级上电子的能量相同,D错误。
3.B　3p2表示3p能级有两个电子,故A错误;同一原子中,1s、2s、3s电子的能量逐渐增大,故C错误;2p、3p、4p能级的轨道数都是3,故D错误。
4.A　不同能层中英文字母相同的能级,最多容纳的电子数相同,故B项错误;从M层开始有d能级,不存在2d能级,故C项错误;从N层开始有f能级,不存在3f能级,故D项错误。
5.B　Ca原子核外有4个电子层,分别对应符号K、L、M、N,其原子结构示意图为,第四层有2个电子,N能层的电子数为2,B项正确。
6.A　原子核外共有三个能层,最内能层只有1s能级,可容纳2个电子,第二能层有2s、2p两个能级,可容纳8个电子,最外能层有4个电子,所以该原子核外有14个电子,又因在原子中核外电子数等于核内质子数,故该原子核内质子数为14,A正确。
7.B　A中Ar,C中Al,D中Cl-、Ar的M层上电子数都小于18,均不符合题意。
8.A　在多电子原子中,同一能层不同能级上的电子具有的能量不同,A项正确;各能层的能级都是从s能级开始,但不都是至f能级结束,如L能层只有2s、2p两个能级,M能层只有3s、3p、3d三个能级,B项错误;各能层含有的能级数与能层序数相同,C项错误;各能层最多容纳电子数为2n2,D项错误。
9.答案　(1)3p　(2)M　3　4
解析　(1)Cl原子核外有17个电子,排布在1s、2s、2p、3s、3p 5个能级上,能量最高的在3p能级。
(2)Si原子核外有14个电子,K、L、M能层上分别有2、8、4个电子,所以电子占据的最高能层为M能层,该能层有3s、3p、3d三个能级,排有4个电子。
10.答案　(1)3s、3p、3d　(2)越低　递增　2n2
解析　(1)多电子原子中,每个能层含有的能级数与能层序数相同,第三能层有3个能级,分别为3s、3p、3d。(2)在同一个原子中,离核越近的能层上的电子具有的能量越低;同一能层上,各能级的能量按s、p、d、f的次序递增;每个能层所能容纳的最多电子数为2n2。
11.D　平面镜成像是光反射的结果,与电子跃迁无关;霓虹灯、蜡烛燃烧、燃放烟花都与原子核外电子发生跃迁有关,故选D。
12.A　通电后在电场作用下,放电管里氖原子中的电子吸收能量后跃迁到较高能级,但处在能量较高能级上的电子会很快以光的形式辐射能量而跃迁回能量较低的能级,所发出的光的波长恰好位于可见光区域中的红色波段,从而产生红光,综上所述,A项正确。
13.A　电子由低能级跃迁至较高能级时要吸收能量,摄取到的是吸收光谱,A说法错误。
14.D　焰色试验是物理变化,A项错误;该实验装置测得的是氢原子的发射光谱,B项错误;原子光谱包括吸收光谱和发射光谱,电子由激发态跃迁到基态时产生的原子光谱属于发射光谱,电子由基态跃迁到激发态时产生的原子光谱属于吸收光谱,C项错误。
15.A　氯化钠在灼烧过程中,发出黄色的光,是由于处于激发态的电子从能量较高的激发态跃迁到能量较低的激发态或基态时,会以光的形式释放能量,故为发射光谱,该过程没有新物质生成,属于物理变化,A正确。
16.B　电子在基态和激发态之间的跃迁会引起能量的变化,能量的表现形式之一是光(辐射)。电子从基态跃迁到激发态时,会吸收能量,形成吸收光谱;电子从激发态跃迁到基态时,会放出能量,形成发射光谱,故B项错误。
17.D　利用光谱仪可测得各种元素原子的吸收光谱和发射光谱,D项错误。
能力提升练
1.B　氩原子性质稳定,硫离子具有较强的还原性,二者化学性质不同,A错误;电子的能量不同,则发生跃迁时,产生的光谱不同,B正确;虽然电子数相同,但核电荷数不同,所以两粒子1s能级上电子的能量不同,C错误;两粒子的3p能级上的电子离核的距离不同,D错误。
2.B　原子核外每一个能层最多可容纳的电子数为2n2,故A错误;任一能层的能级总是从s能级开始,而且能级数等于该能层的序数,故B正确;能层序数越大,s能级上电子的能量越高,故C错误;能层序数越大,p能级上的电子在离核更远的区域出现的概率越大,故D错误。
3.D　字母代号相同的不同能级,能层越高,能级上的电子的能量越高,故A错误;各能层可容纳的最多电子数为2n2,故B错误;能量高的电子在离核远的区域运动,能量低的电子在离核近的区域运动,故C错误;L能层有1个能级,M能层有3个能级,N能层有4个能级,故D正确。
归纳总结各能级的能量关系
(1)不同能层之间,符号相同的能级的能量随着能层序数的递增而升高。例如:1s<2s<3s<4s……
(2)在相同能层,各能级能量的高低顺序是ns4.C　原子在反应中最易失去的电子应是离核最远的最外层电子,其能量最高,A、B项正确;处于高能层中的s能级电子的能量要比处于较低能层中p能级电子的能量高,C项错误;在离原子核最近的区域内运动的电子能量最低,D项正确。
5.C　若M层是原子的最外层,容纳的电子数最多为8个,与L层电子数相同,若M层是次外层,其容纳的电子数最多为18个,比最外层最多容纳的电子数多10个,故选C。
6.B　硫原子核外有3个电子层,其中L层为第二层,该能层上有两个能级,分别为2s、2p,故A正确;钠原子3s能级的电子跃迁至低能级,可以是3s到2p、3s到2s、3s到1s、2p到2s、2p到1s以及2s到1s,因此最多会出现6条谱线,故B错误;灼烧含钾元素的物质时,钾元素原子的核外电子吸收能量后激发到能量较高的能级,但处在能量较高的能级上的电子能以光的形式辐射能量而跃迁回能量较低的能级,所发出的光的波长恰好位于可见光区域中的紫色波段,故C正确;基态砷原子核外有4个电子层,电子所处的能量最高的能级为4p能级,故D正确。
7.D　p能级能量与s能级的能量比较还要考虑能层的影响,故A错误;原子光谱有吸收光谱和发射光谱两种,故B错误;2p、3p、4p能级最多可容纳的电子数都为6,故C项错误。
8.A　
9.B　由题给信息可知,W、X、Y、Z元素分别为H、N、P、Cl元素。A项,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,错误。B项,W(H)元素原子核外只有1个电子,正确。C项,Z(Cl)元素原子的M层有3s、3p、3d共3个能级,有7个电子,错误。D项,X(N)、Y(P)、Z(Cl)元素形成的简单离子分别为N3-、P3-和Cl-,其中P3-和Cl-具有相同的电子层结构,错误。
10.C　短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X和W同主族且W的单质是重要的半导体材料,故W是Si,X是C;Y原子的最外层电子数是其内层电子数的3倍,故Y是O;Z2+与Y2-核外电子排布相同,故Z是Mg。C的氢化物中可能只含有极性键,例如甲烷,也可能含有极性键和非极性键,例如乙烯,A错误;X与Y形成的三原子分子是CO2,电子式是,B错误;原子半径Mg>O,核外电子排布相同时离子半径随原子序数的增大而减小,离子半径Mg2+11.答案　(1)O　Si　(2)N　Mg
解析　(1)短周期元素的原子最多有三个电子层(K、L、M),则A元素原子的次外层可能为K层或L层,b可能是2或8,又因为B元素原子的L层电子数为a+b,而L层最多容纳8个电子,所以b等于2,由a+b=8,得a=6。故A元素原子的核外电子排布情况为K层有2个电子,L层有6个电子,则A为O;B元素原子的核外电子排布情况为K层有2个电子,L层有8个电子,M层有4个电子,则B为Si。(2)根据题意,Y元素原子的核外电子总数比X元素原子多5,而Y元素原子的L层电子比X元素原子的L层电子多3个,故Y元素原子的最外层是M层。L层为次外层时只能排8个电子,则X元素原子的L层有5个电子,其原子核外电子数为2+5=7,故X为N;Y元素原子核外电子数为7+5=12,故Y为Mg。
12.答案　(1)O、N　(2)3　(3)2　(4)3NO2+H2O 2HNO3+NO
解析　由A原子L层电子数是K层的3倍,可知A为O。设B的相对原子质量为y,则,y=14,故B为N。根据题意,可知=2∶3,则m∶n=3∶2,故Am为O3,Bn为N2。
13.答案　(1)　 　(2)Al(OH)3+OH-Al+2H2O　(3)F　BC　(4)Al
解析　T的L能层比K能层多5个电子,可知T是F;K层电子数是核外电子总数的,可知核外电子总数是8,X是O;第三周期元素的简单离子中,半径最小的是Al3+,Y是Al,其最高价氧化物对应的水化物是Al(OH)3;Z元素的最高正化合价与最低负化合价的代数和为2,且原子序数小于O,是N。
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