2024人教版高中化学选择性必修2同步练习题--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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| 名称 | 2024人教版高中化学选择性必修2同步练习题--第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.2MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-10-20 08:58:56 | ||
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文档简介
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2024人教版高中化学选择性必修2同步
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.(教材习题改编)下列各能层中包含f能级的是( )
A.N B.M C.L D.K
2.(2023河南项城一中等五校联考)下列能级符号正确且简并轨道数目最多的是( )
A.2d B.3f C.4d D.5s
3.(2023黑龙江佳木斯八中期末)下列说法中,正确的是( )
A.同一原子中,1s、2s、3s 电子的能量逐渐减小
B.3p2表示3p能级有两个轨道
C.处于最低能量状态的原子叫做基态原子
D.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.“原子”一词源自古希腊语“ATOM”,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层的电子数为( )
A.8 B.2 C.18 D.10
6.(2023北京顺义期末)下列说法正确的是( )
A.第三能层有s、p共两个能级
B.3d能级最多容纳5个电子
C.第四能层最多容纳18个电子
D.s能级最多容纳2个电子
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.下列各图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.(2023北京四中期末)下列说法不正确的是( )
A.霓虹灯光、LED灯光与原子核外电子跃迁释放能量有关
B.焰色试验是利用元素的特征可见原子光谱鉴别某些元素
C.许多元素是通过原子光谱发现的
D.原子中电子发生跃迁,是指电子从较低能量的轨道到较高能量的轨道
14.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
15.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
16.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
17.(2022河北邢台四校联考)如图所示,在物体内部原子核表面生成光子的过程称作原子核“长毛”,由于原子核与核外电子及周围粒子的相互作用,原子核表面的“毛发”易脱落而成为自由态光子,这就是我们通常观察到的运动光子。原子核表面生成的光子,通常和核外电子一样围绕原子核运动,称作束缚态光子。下列说法错误的是( )
A.电子跃迁后的状态为原子的激发态
B.光子的能量不同,获得的光谱图也不同
C.光子和电子一样,都只能绕原子核运动
D.由电子跃迁前的状态到电子跃迁后的状态得到的光谱为发射光谱
能力提升练
题组一 能层与能级
1.(原创题)由玻尔的理论发展而来的量子力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
2.(2023安徽淮北师大附属实验中学月考)下列叙述正确的是( )
A.钠元素的焰色试验呈现黄色,是电子由较高能级跃迁至较低能级时吸收能量产生的
B.能级能量:1s<2s<3s<4s
C.在基态多电子原子中,p能级电子能量一定高于s能级电子能量
D.同一原子中,2p、3p、4p能级的能量相同
3.(2023安徽合肥一中质检)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,还与核外电子数及核电荷数有关。氩原子与硫离子的核外电子排布相同。下列说法正确的是( )
A.两粒子1s能级上电子的能量相同
B.两粒子3p能级上的电子离核的距离相同
C.两粒子的3p能级电子发生跃迁至2s能级时,释放出的能量可能不同
D.两粒子都达到8电子稳定结构,化学性质相同
4.(2023吉林长春综合实验中学期末)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,其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,但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同的
D.多电子原子中,同一能层上电子的能量一定不同
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数比(n+1)层上最多容纳的电子数多10个,则第n层为( )
A.K层 B.L层
C.M层 D.N层
题组二 原子结构在元素推断中的应用
6.(经典题)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
7.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个能级有电子
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
8.(2023安徽皖东县中联盟期末联考)X、Y、Z、W是原子半径依次增大的短周期主族元素,其中X元素与其他元素不在同一周期,Y的一种核素常用于测定文物年代,基态Z原子中s能级与p能级上的电子总数相等。下列说法错误的是( )
A.W单质可以与水反应生成气体
B.W元素的焰色试验是吸收光谱
C.X与Y组成的化合物沸点可能比水的高
D.X、Y、Z、W的单质均可以在空气中燃烧
9.(2022河北承德联考)某化合物(结构如图所示)由X、Y、Z、Q、W五种短周期元素组成,X、Q、Y为同周期且相邻的元素;Y的某种单质可用于饮用水的杀菌消毒;Z与W位于另外两个周期。下列说法正确的是( )
A.W的单质不溶于XW2
B.X、Q、Y的原子半径依次增大
C.Y、Z、Q三种元素能形成离子化合物
D.WY2易溶于水,且与水化合生成一种强酸
10.(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 、 。
11.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: 。
12.下表给出了四种元素的相关信息,A、B、C、D均为短周期元素。
元素 相关信息
A 在常温、常压下,其单质是气体,随着人类对环境的认识和要求的提高,它将成为备受青睐的清洁燃料
B 工业上通过分离液态空气获得其单质,其某种同素异形体是保护地球地表环境的重要屏障
C 植物生长三要素之一,它能形成多种氧化物,其中一种是早期医疗中使用的麻醉剂
D 室温下其单质呈粉末状固体,加热易熔化。该单质在氧气中燃烧,发出明亮的蓝紫色火焰
根据上述信息回答下列问题:
(1)B元素的基态原子含有 个能层,其中第二能层中含有的能级是 ;画出D的原子结构示意图: 。
(2)C的元素符号是 ,该元素的原子含有 个能层,其中能量最高的能级符号是 。
(3)C与A形成的某化合物能和C与B形成的某无色化合物(这两种化合物分子中原子个数比均为1∶2)一起用作火箭助推剂,写出两者发生反应生成无毒物质的化学方程式: 。
答案与分层梯度式解析
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
1.A 2.C 3.C 4.A 5.B 6.D 7.B 8.A
11.D 12.A 13.D 14.A 15.B 16.D 17.D
1.A 从第四能层开始出现f能级。
2.C 第二能层不存在2d能级,A项不符合题意;第三能层不存在3f能级,B项不符合题意;4d能级包括5个简并轨道,5s能级只有1个轨道,C项符合题意。
3.C 同一原子中,1s、2s、3s电子的能量逐渐增大,A错误;3p2表示3p能级上有两个电子,B错误;2p、3p、4p能级的轨道数相同,D错误。
4.A 不同能层中字母代号相同的能级,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个能层,由内到外分别对应符号K、L、M、N,其原子结构示意图为,第四层有2个电子,N层的电子数为2,B项正确。
6.D 第三能层有3s、3p、3d共3个能级,故A错误;3d能级最多容纳电子数为10,故B错误;第四能层最多容纳32个电子,故C错误。
7.B Ar、Al、Cl-的M层上电子数都小于18,均不符合题意,故选B。
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层只有2s、2p两个能级,M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层上分别有2、8、4个电子,所以电子占据的最高能层为M层,该层有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,A项正确。
13.D 原子中的电子在跃迁时可以是从较低能量的轨道到较高能量的轨道,也可以是从较高能量的轨道到较低能量的轨道,D错误。
14.A 氯化钠在灼烧过程中,发出黄色的光,是由于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。
15.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。
16.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。
17.D 电子跃迁后的状态能量较高,故为原子的激发态,A正确;光子的能量不同,则对应光的波长不同,故获得的光谱图也不同,B正确;由题干信息可知,束缚态光子和电子一样,只能绕原子核运动,C正确;由题图可知,由电子跃迁前的状态到电子跃迁后的状态得到的光谱为吸收光谱,D错误。
能力提升练
1.B 2.B 3.C 4.A 5.C 6.A 7.B 8.B
9.C
1.B 硫原子核外有3个能层,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个能层,电子所处的能量最高的能级为4p能级,故D正确。
2.B 钠元素的焰色试验是电子由较高能级跃迁至较低能级时释放能量产生的,A错误;能级能量:1s<2s<3s<4s,B正确;在基态多电子原子中,同能层的p能级电子的能量一定比s能级电子的能量高,但能层不同时不一定存在这种关系,C错误;同一原子中,2p、3p、4p能级的能量逐渐升高,D错误。
3.C 虽然氩原子与硫离子电子数相同,但是核电荷数不同,所以能量不同,故A错误;同是3p能级,氩原子中的核电荷数较大,对电子的引力大,所以电子离核较近,故B错误;电子的能量不同,则发生跃迁时,释放出的能量可能不同,故C正确;硫离子是得到电子之后变成的8电子稳定结构,有较强的还原性,二者化学性质不同,故D错误。
4.A 同一原子中,字母代号相同的能级,能层越高其能量越高,A正确;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序数,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;同一能层中同一能级上的电子能量相同,D错误。
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.A
代入各项中数据验证,可知A符合题意。
7.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1s、2s、2p共3个能级有电子,Y(P)元素原子核外1s、2s、2p、3s、3p共5个能级有电子,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。
8.B Y的一种核素常用于测定文物年代,则Y为C元素,基态Z原子中s能级与p能级上的电子总数相等,原子半径比C大,则Z为Mg元素,X元素与其他元素不在同一周期,X、Y、Z、W是原子半径依次增大的短周期主族元素,则X为H元素、W为Na元素。钠与水反应生成H2,A正确;Na元素的焰色试验是发射光谱,B错误;C与H组成的某些有机化合物的沸点比水高,故C正确;H2、C、Mg、Na均可以在空气中燃烧,D正确。
9.C
硫单质易溶于CS2,A错误;同周期主族元素从左到右原子半径减小,则原子半径:X(C)>Q(N)>Y(O),B错误;O、H、N三种元素能形成离子化合物,如NH4NO3,C正确;WY2是SO2,易溶于水,与水化合生成的H2SO3是一种弱酸,D错误。
10.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M层电子数为a-b,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。
11.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。
12.答案 (1)2 2s、2p
(2)N 2 2p
(3)2N2H4+N2O4 3N2+4H2O
解析 氢气是一种清洁燃料,所以A为氢元素;臭氧是保护地球地表环境的重要屏障,所以B为氧元素;氮、磷、钾是植物生长三要素,N2O俗名“笑气”,是早期医疗中使用的麻醉剂,所以C为氮元素;单质硫在氧气中燃烧,发出明亮的蓝紫色火焰,所以D为硫元素。(1)B为氧元素,其基态原子含有K层与L层2个能层,L层为第二能层,有2s、2p两个能级。(2)C是氮元素,原子结构示意图为,氮原子有2个能层,能量最高的能级是2p。(3)氮和氢形成的原子个数比为1∶2的化合物为N2H4,氮和氧形成的原子个数比为1∶2的化合物有NO2和N2O4,其中N2O4为无色,NO2为红棕色,N2H4和N2O4反应生成无毒的N2和H2O。
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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.(教材习题改编)下列各能层中包含f能级的是( )
A.N B.M C.L D.K
2.(2023河南项城一中等五校联考)下列能级符号正确且简并轨道数目最多的是( )
A.2d B.3f C.4d D.5s
3.(2023黑龙江佳木斯八中期末)下列说法中,正确的是( )
A.同一原子中,1s、2s、3s 电子的能量逐渐减小
B.3p2表示3p能级有两个轨道
C.处于最低能量状态的原子叫做基态原子
D.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.“原子”一词源自古希腊语“ATOM”,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层的电子数为( )
A.8 B.2 C.18 D.10
6.(2023北京顺义期末)下列说法正确的是( )
A.第三能层有s、p共两个能级
B.3d能级最多容纳5个电子
C.第四能层最多容纳18个电子
D.s能级最多容纳2个电子
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.下列各图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.(2023北京四中期末)下列说法不正确的是( )
A.霓虹灯光、LED灯光与原子核外电子跃迁释放能量有关
B.焰色试验是利用元素的特征可见原子光谱鉴别某些元素
C.许多元素是通过原子光谱发现的
D.原子中电子发生跃迁,是指电子从较低能量的轨道到较高能量的轨道
14.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
15.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
16.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
17.(2022河北邢台四校联考)如图所示,在物体内部原子核表面生成光子的过程称作原子核“长毛”,由于原子核与核外电子及周围粒子的相互作用,原子核表面的“毛发”易脱落而成为自由态光子,这就是我们通常观察到的运动光子。原子核表面生成的光子,通常和核外电子一样围绕原子核运动,称作束缚态光子。下列说法错误的是( )
A.电子跃迁后的状态为原子的激发态
B.光子的能量不同,获得的光谱图也不同
C.光子和电子一样,都只能绕原子核运动
D.由电子跃迁前的状态到电子跃迁后的状态得到的光谱为发射光谱
能力提升练
题组一 能层与能级
1.(原创题)由玻尔的理论发展而来的量子力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
2.(2023安徽淮北师大附属实验中学月考)下列叙述正确的是( )
A.钠元素的焰色试验呈现黄色,是电子由较高能级跃迁至较低能级时吸收能量产生的
B.能级能量:1s<2s<3s<4s
C.在基态多电子原子中,p能级电子能量一定高于s能级电子能量
D.同一原子中,2p、3p、4p能级的能量相同
3.(2023安徽合肥一中质检)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,还与核外电子数及核电荷数有关。氩原子与硫离子的核外电子排布相同。下列说法正确的是( )
A.两粒子1s能级上电子的能量相同
B.两粒子3p能级上的电子离核的距离相同
C.两粒子的3p能级电子发生跃迁至2s能级时,释放出的能量可能不同
D.两粒子都达到8电子稳定结构,化学性质相同
4.(2023吉林长春综合实验中学期末)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,其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,但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同的
D.多电子原子中,同一能层上电子的能量一定不同
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数比(n+1)层上最多容纳的电子数多10个,则第n层为( )
A.K层 B.L层
C.M层 D.N层
题组二 原子结构在元素推断中的应用
6.(经典题)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
7.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个能级有电子
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
8.(2023安徽皖东县中联盟期末联考)X、Y、Z、W是原子半径依次增大的短周期主族元素,其中X元素与其他元素不在同一周期,Y的一种核素常用于测定文物年代,基态Z原子中s能级与p能级上的电子总数相等。下列说法错误的是( )
A.W单质可以与水反应生成气体
B.W元素的焰色试验是吸收光谱
C.X与Y组成的化合物沸点可能比水的高
D.X、Y、Z、W的单质均可以在空气中燃烧
9.(2022河北承德联考)某化合物(结构如图所示)由X、Y、Z、Q、W五种短周期元素组成,X、Q、Y为同周期且相邻的元素;Y的某种单质可用于饮用水的杀菌消毒;Z与W位于另外两个周期。下列说法正确的是( )
A.W的单质不溶于XW2
B.X、Q、Y的原子半径依次增大
C.Y、Z、Q三种元素能形成离子化合物
D.WY2易溶于水,且与水化合生成一种强酸
10.(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 、 。
11.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: 。
12.下表给出了四种元素的相关信息,A、B、C、D均为短周期元素。
元素 相关信息
A 在常温、常压下,其单质是气体,随着人类对环境的认识和要求的提高,它将成为备受青睐的清洁燃料
B 工业上通过分离液态空气获得其单质,其某种同素异形体是保护地球地表环境的重要屏障
C 植物生长三要素之一,它能形成多种氧化物,其中一种是早期医疗中使用的麻醉剂
D 室温下其单质呈粉末状固体,加热易熔化。该单质在氧气中燃烧,发出明亮的蓝紫色火焰
根据上述信息回答下列问题:
(1)B元素的基态原子含有 个能层,其中第二能层中含有的能级是 ;画出D的原子结构示意图: 。
(2)C的元素符号是 ,该元素的原子含有 个能层,其中能量最高的能级符号是 。
(3)C与A形成的某化合物能和C与B形成的某无色化合物(这两种化合物分子中原子个数比均为1∶2)一起用作火箭助推剂,写出两者发生反应生成无毒物质的化学方程式: 。
答案与分层梯度式解析
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
1.A 2.C 3.C 4.A 5.B 6.D 7.B 8.A
11.D 12.A 13.D 14.A 15.B 16.D 17.D
1.A 从第四能层开始出现f能级。
2.C 第二能层不存在2d能级,A项不符合题意;第三能层不存在3f能级,B项不符合题意;4d能级包括5个简并轨道,5s能级只有1个轨道,C项符合题意。
3.C 同一原子中,1s、2s、3s电子的能量逐渐增大,A错误;3p2表示3p能级上有两个电子,B错误;2p、3p、4p能级的轨道数相同,D错误。
4.A 不同能层中字母代号相同的能级,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个能层,由内到外分别对应符号K、L、M、N,其原子结构示意图为,第四层有2个电子,N层的电子数为2,B项正确。
6.D 第三能层有3s、3p、3d共3个能级,故A错误;3d能级最多容纳电子数为10,故B错误;第四能层最多容纳32个电子,故C错误。
7.B Ar、Al、Cl-的M层上电子数都小于18,均不符合题意,故选B。
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层只有2s、2p两个能级,M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层上分别有2、8、4个电子,所以电子占据的最高能层为M层,该层有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,A项正确。
13.D 原子中的电子在跃迁时可以是从较低能量的轨道到较高能量的轨道,也可以是从较高能量的轨道到较低能量的轨道,D错误。
14.A 氯化钠在灼烧过程中,发出黄色的光,是由于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。
15.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。
16.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。
17.D 电子跃迁后的状态能量较高,故为原子的激发态,A正确;光子的能量不同,则对应光的波长不同,故获得的光谱图也不同,B正确;由题干信息可知,束缚态光子和电子一样,只能绕原子核运动,C正确;由题图可知,由电子跃迁前的状态到电子跃迁后的状态得到的光谱为吸收光谱,D错误。
能力提升练
1.B 2.B 3.C 4.A 5.C 6.A 7.B 8.B
9.C
1.B 硫原子核外有3个能层,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个能层,电子所处的能量最高的能级为4p能级,故D正确。
2.B 钠元素的焰色试验是电子由较高能级跃迁至较低能级时释放能量产生的,A错误;能级能量:1s<2s<3s<4s,B正确;在基态多电子原子中,同能层的p能级电子的能量一定比s能级电子的能量高,但能层不同时不一定存在这种关系,C错误;同一原子中,2p、3p、4p能级的能量逐渐升高,D错误。
3.C 虽然氩原子与硫离子电子数相同,但是核电荷数不同,所以能量不同,故A错误;同是3p能级,氩原子中的核电荷数较大,对电子的引力大,所以电子离核较近,故B错误;电子的能量不同,则发生跃迁时,释放出的能量可能不同,故C正确;硫离子是得到电子之后变成的8电子稳定结构,有较强的还原性,二者化学性质不同,故D错误。
4.A 同一原子中,字母代号相同的能级,能层越高其能量越高,A正确;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序数,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;同一能层中同一能级上的电子能量相同,D错误。
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.A
代入各项中数据验证,可知A符合题意。
7.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1s、2s、2p共3个能级有电子,Y(P)元素原子核外1s、2s、2p、3s、3p共5个能级有电子,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。
8.B Y的一种核素常用于测定文物年代,则Y为C元素,基态Z原子中s能级与p能级上的电子总数相等,原子半径比C大,则Z为Mg元素,X元素与其他元素不在同一周期,X、Y、Z、W是原子半径依次增大的短周期主族元素,则X为H元素、W为Na元素。钠与水反应生成H2,A正确;Na元素的焰色试验是发射光谱,B错误;C与H组成的某些有机化合物的沸点比水高,故C正确;H2、C、Mg、Na均可以在空气中燃烧,D正确。
9.C
硫单质易溶于CS2,A错误;同周期主族元素从左到右原子半径减小,则原子半径:X(C)>Q(N)>Y(O),B错误;O、H、N三种元素能形成离子化合物,如NH4NO3,C正确;WY2是SO2,易溶于水,与水化合生成的H2SO3是一种弱酸,D错误。
10.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M层电子数为a-b,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。
11.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。
12.答案 (1)2 2s、2p
(2)N 2 2p
(3)2N2H4+N2O4 3N2+4H2O
解析 氢气是一种清洁燃料,所以A为氢元素;臭氧是保护地球地表环境的重要屏障,所以B为氧元素;氮、磷、钾是植物生长三要素,N2O俗名“笑气”,是早期医疗中使用的麻醉剂,所以C为氮元素;单质硫在氧气中燃烧,发出明亮的蓝紫色火焰,所以D为硫元素。(1)B为氧元素,其基态原子含有K层与L层2个能层,L层为第二能层,有2s、2p两个能级。(2)C是氮元素,原子结构示意图为,氮原子有2个能层,能量最高的能级是2p。(3)氮和氢形成的原子个数比为1∶2的化合物为N2H4,氮和氧形成的原子个数比为1∶2的化合物有NO2和N2O4,其中N2O4为无色,NO2为红棕色,N2H4和N2O4反应生成无毒的N2和H2O。
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