1.2原子结构与元素的性质--2024-2025学年高中化学人教版选择性必修二课时作业（含答案）

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原子结构与元素的性质--2024-2025学年高中化学人教版选择性必修二课时作业
注意事项：
1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3．非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4．考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。
可能用到的相对原子质量：H∶1 C∶12 N∶14 O∶16 Na∶23 S∶32
一、单选题（每题3分，共42分）
1．第n电子层作为原子的最外电子层时，最多容纳的电子数与层相同，当它作为原子的次外层时，其电子数比层最少能多10个，则此电子层是( )
A.K层 B.M层 C.L层 D.N层
2．下列说法正确的是( )
A.非金属元素的最高化合价不超过该元素的最外层电子数
B.非金属元素的最低负化合价的绝对值等于该元素原子的最外层电子数
C.最外层有2个电子的原子都是金属原子
D.氟原子最外层有7个电子，最高化合价为+7
3．下列说法正确的是( )
A.某单核微粒的核外电子排布如图所示，则该微粒一定是氩原子
B.最外层只有1个电子的元素一定是金属元素
C.与具有相同的质子数和电子数
D.最外层电子数是次外层电子数2倍的元素的原子容易失去电子成为阳离子
4．由原子序数依次增大的短周期主族元素X、Y、Z、W、R组成的一种离子液体的结构如图所示。已知W的简单氢化物易液化，可用作制冷剂；R的简单阴离子含10个电子。下列说法正确的是( )
A.原子半径： B.第一电离能：
C.X、W、R能形成离子晶体 D.最高价含氧酸的酸性：
5．有机物Ⅰ利用脱羧反应原理制备有机物Ⅲ的过程如图所示。下列说法正确的是( )
A.电负性：
B.的空间填充模型为
C.分子中有3个手性碳原子
D.分子中，C有3种杂化方式
6．下列各组元素中，第一电离能大小比较不正确的是( )
A. B. C. D.
7．已知短周期元素的离子都具有相同的电子层结构，则下列叙述中正确的是( )
A.原子半径： B.原子序数：
C.离子半径： D.元素的电负性：
8．“飞秒（）化学”使运用激光光谱技术观测化学反应时分子中原子的运动成为可能，你认为利用该技术不能观察到的是( )
A.原子中原子核的内部结构 B.化学反应中原子的运动
C.化学反应中生成物分子的形成 D.化学反应中反应物分子的分解
9．某离子液体结构如下图所示。W、X、Y、Z原子序数依次增大，W、X和Y的原子序数之和为14，X和Y基态原子的核外未成对电子数之和为5，Z是第四周期元素。下列说法错误的是( )
A.X、Z的简单氢化物均可溶于水
B.电负性：
C.第一电离能：
D.W、Y、Z可形成既含离子键又含共价键的化合物
10．下列各组元素，按原子半径依次减小、元素第一电离能逐渐升高的顺序排列正确的是( )。
A.K、Na、Li B.Al、Mg、Na C.N、O、C D.Cl、S、P
11．下列以甲苯为原料制备物质甲的路线如图所示。
下列说法不正确的是( )
A.元素第一电离能：N>O>C
B.甲苯分子中共面的原子数最多为13
C.反应[1]、[2]都是氧化反应
D.甲苯、邻硝基甲苯均不溶于水
12．铜氧化物常被用作高温超导基础材料，向其中掺杂一些特定元素可以改变材料的电子结构和能带结构。一种镧锶铜氧（LSCO）单胞结构如图所示，已知c轴方向上Cu-O之间距离大于a轴和b轴方向上Cu-O之间距离。下列说法正确的是( )
A.改变掺杂镧和锶的比例不会影响该材料的超导效果
B.LSCO的化学式可表示为
C.Cu的第一电离能大于Cu的第二电离能
D.由图可知Cu填充在由O形成的正八面体空隙中
13．化合物所含的5种元素均为短周期主族元素。和Z为同周期元素，原子序数依次增加。X的基态原子价层电子排布式为，Z的基态原子价层p轨道半充满，E是地壳中含量最多的元素，M是有机分子的骨架元素。下列说法正确的是( )
A.元素电负性：
B.简单氢化物沸点：
C.第一电离能：
D.和的空间结构均为直线形
14．砷化镓（GaAs）太阳能电池大量应用于我国超低轨通遥一体卫星星座。下列说法正确的是( )
A.原子半径： B.电子层数：
C.电负性： D.单质还原性：
二、解答题（共4题，58分）
15．氮和氧是构建化合物的常见元素。
已知：
请回答：
（1）某化合物的晶胞如图，其化学式是__________，晶体类型是____________________。
（2）下列说法正确的是__________。
A.电负性： B.离子半径：
C.第一电离能： D.基态的简化电子排布式：
（3）①，其中的N原子杂化方式为__________；比较键角中的_________中的（填“>”、“<”或“=”），请说明理由_______。
②将与按物质的量之比1:2发生化合反应生成A，测得A由2种微粒构成，其中之一是。比较氧化性强弱：________（填“>”、“<”或“=”）；写出A中阴离子的结构式__________。
16．我国科学家发现一种钒配合物Ⅰ可以充当固氮反应的催化剂，反应过程中经历的中间体包括Ⅱ和Ⅲ。
（代表单键、双键或叁键）
回答问题：
（1）配合物Ⅰ中钒的配位原子有4种，它们是_______
（2）配合物Ⅰ中，R′代表芳基，空间结构呈角形，原因是_______。
（3）配合物Ⅱ中，第一电离能最大的配位原子是_______。
（4）配合物Ⅱ和Ⅲ中，钒的化合价分别为+4和+3，配合物Ⅱ、Ⅲ和三者中，两个氮原子间键长最长的是_______。
（5）近年来，研究人员发现含钒的锑化物在超导方面表现出潜在的应用前景。晶胞如图1所示，晶体中包含由V和Sb组成的二维平面（见图2）。
①晶胞中有4个面的面心由钒原子占据，这些钒原子各自周围紧邻的锑原子数为_______。锑和磷同族，锑原子基态的价层电子排布式为_______。
②晶体中少部分钒原子被其它元素（包括Ti、Nb、Cr、Sn）原子取代，可得到改性材料。下列有关替代原子说法正确的是_______。
a.有+4或+5价态形式 b.均属于第四周期元素
c.均属于过渡元素 d.替代原子与原离子的离子半径相近
17．硫代硫酸盐是一类具有应用前景的浸金试剂。硫代硫酸根可看作是中的一个O原子被S原子取代的产物。
（1）基态S原子价层电子排布式是__________。
（2）比较S原子和O原子的第一电离能大小，从原子结构的角度说明理由：_______。
（3）的空间结构是__________。
（4）同位素示踪实验可证实中两个S原子的化学环境不同，实验过程为。过程ⅱ中，断裂的只有硫硫键，若过程ⅰ所用试剂是和，过程ⅱ含硫产物是__________。
（5）的晶胞形状为长方体，边长分别为、，结构如图所示。
晶胞中的个数为__________。已知的摩尔质量是，阿伏加德罗常数为，该晶体的密度为__________。
（6）浸金时，作为配体可提供孤电子对与形成。分别判断中的中心S原子和端基S原子能否做配位原子并说明理由：_______。
18．磷酸铁锂（）电极材料主要用于各种锂离子电池。回答下列问题
（1）Fe位于元素周期表中第______周期第________族，其外围电子排布式为_________。
（2）离子半径：_____；第一电离能：Li________Be；电负性：O_____P。（填“>”“<”或“=”）
（3）下列Li的轨道表示式表示的状态中，能量最低和最高的分别为_______、________（填标号）。
A. B.
C. D.
（4）基态P中未成对的电子数为_________，其原子核外电子占据的最高能级的电子云轮廓为_______形。
（5）Mn与Fe两元素的部分电离能数据如下，由表中两元素的和可知，气态再失去一个电子比气态再失去一个电子更难，对此，你的解释是___________。
元素 Mn Fe
电离能 717 759
1509 1561
3248 2957
参考答案
1．答案：B
解析：当第n层作为最外层时，最多能容纳8个电子，又此时第n层最多容纳的电子数与第层相同，所以第层也最多容纳8个电子，为L层，则第n层为M层。当第n层（M层）作为次外层时，次外层电子数最多为18，第层（N层）为最外层时，最外层电子数最多为8，符合次外层电子数比层最少多10，进一步证明第n层为M层。
2．答案：A
解析：A（√）非金属元素除氧元素和氟元素外，其余元素的最高化合价等于该元素的最外层电子数。
B（×）通常情况下，非金属元素的最低负化合价的绝对值等于8减去该元素原子的最外层电子数。
C（×）氦（He）的最外层电子数为2，不是金属元素原子。
D（×）氟元素无正化合价。
3．答案：C
解析：A（×）该微粒不一定是原子，如时为，时为。
B（×）H的最外层只有1个电子，但H是非金属元素。
C（√）与所含质子数均为11，电子数均为10。
D（×）最外层电子数是次外层电子数2倍的元素为C元素，C的最外层电子数为4，既不容易失去电子也不容易得电子。
4．答案：C
A.XA.X、Z、R分别为H、C、F。同周期主族元素，从左往右，原子半径逐渐减小，原子半径：B>C>F，A错误；
B.W为N，R为F，同周期从左往右第一电离能呈增大趋势，故F>N，B错误；
C.是离子晶体，C正确；
D.Z为C，Y为B，碳、硼位于同周期，且碳的非金属性强于硼，则最高价含氧酸的酸性：碳酸>硼酸，D错误；
故选C。
5．答案：D
解析：该物质中，部分C原子形成4条单键，采用杂化，羧基中的碳原子形成2条单键和1条双键，采用杂化，-CN中的碳原子形成1条单键和1条碳氮三键，采用sp杂化，因此C有3种杂化方式，D正确；
故答案选D。
6．答案：C
解析：Mg的3s轨道处于全充满状态，Mg的能量比Al的低，则第一电离能：Mg>Al，A项正确；P的3p轨道处于半充满状态，P的能量较低，则第一电离能：P>S，B项正确；K与Cs同主族，且K的原子半径比Cs的小，吸引电子的能力比Cs的强，所以第一电离能：K>Cs，C项错误；Br与Cl同主族，Cl的原子半径比Br的小，Cl吸引电子的能力比Br的强，则第一电离能：Cl>Br，D项正确。
7．答案：C
解析：4种离子都具有相同的电子层结构，则可判断对应元素在元素周期表中的相对位置为，又因均为短周期元素，则A为Mg、B为Na、C为N、D为F，所以原子半径：，A项错误；原子序数：，B项错误；离子半径：，C项正确；电负性：，D项错误。
8．答案：A
解析：
9．答案：A
解析：A.X、Z的简单氢化物均可溶于水。X的简单氢化物是，Z的简单氢化物可能是HCl，它们都可以溶于水，所以A选项正确。
B.电负性：Y>X>W。电负性是指元素吸引电子的能力，一般来说，非金属性越强，电负性越大。在H、C、N中，N的非金属性最强，C其次，H最弱，所以电负性：N>C>H，即Y>X>W，所以B选项正确。
C.第一电离能：Y>X。第一电离能是指原子失去一个电子所需的能量。一般来说，同一周期，从左到右，元素的第一电离能逐渐增大，但N的2p轨道半充满，比较稳定，所以N的第一电离能大于C，即Y>X，所以C选项正确。
D.W、Y、Z可形成既含离子键又含共价键的化合物。H，N，Cl，无法形成既含离子键又含共价键的物质所以D选项错误。
因此，答案是D。
10．答案：A
解析：K、Na、Li同主族，原子序数依次减小，同主族元素自上而下，原子半径逐渐增大，元素的第一电离能逐渐减小，则K、Na、Li的原子半径逐渐减小、元素第一电离能逐渐增大，故A正确；Al、Mg、Na同周期，原子序数逐渐减小，同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐减小，故Al、Mg、Na原子半径逐渐增大，同周期从左到右，元素的第一电离能总体上呈升高趋势，但Mg最外层3s能级有2个电子，为全充满状态，3p能级为全空状态，能量较低，较稳定，第一电离能大于同周期相邻元素，故第一电离能Na11．答案：C
解析：同周期元素的第一电离能从左至右吴增大的趋势，但是八原子的2p轨道处于半充满状态，较稳定，其第一电离能大于同周期相邻元素的，A正确。苯环中碳原子为杂化，故苯环和甲基碳原子一定是共面的，甲基为四面体结构，C-Hσ键可旋转，故甲基上的一个氢原子可旋转到苯环所在平面上，共面原子数最多为13，B正确。反应[1]是硝化反应，属于取代反应，反应[2]是氧化反应，C错误。甲苯属于烃类，不溶于水，邻硝基甲苯含有斥水基团甲基和硝基，也不溶于水，D正确。
12．答案：B
解析：掺杂镧和锶的比例不同，该材料的超导效果不同，A错误；根据均摊法，Cu位于8个顶角和体心，其个数为，O有16个在棱上，4个在面上，2个在体内，其个数为和Sr有8个在棱上，2个在体内，两者共有个，则LSCO的化学式可表示为，B正确；根据逐级电离能大小关系，Cu的第一电离能小于Cu的第二电离能，C错误；由体心Cu可看出Cu填充在由O形成的八面体空隙中，但c轴方向上之间距离大于a轴和b轴方向上之间距离，则由O形成的不是正八面体空隙，D错误。
13．答案：C
解析：同周期从左到右，主族元素电负性逐渐增大，因此电负性：，A错误；能形成分子间氢键，则的沸点高于和的沸点，B错误；同周期从左到右，主族元素的第一电离能呈增大趋势，第ⅡA，ⅤA族元素第一电离能大于同周期相邻元素的第一电离能，因此第一电离能：，C正确；的中心原子C的成键电子对数为2，孤电子对数为0，空间结构为直线形，的中心原子O成键电子对数为2，孤电子对数为，空间结构为V形，D错误。
14．答案：C
解析：As、Ga是同周期元素，同周期元素从左到右，原子半径依次减小，故原子半径：，A错误；都是第四周期元素，电子层数相同，B错误；同周期主族元素的电负性自左向右逐渐增大，则电负性：As>Ga，C正确；同周期元素从左到右金属性依次减弱，单质的还原性减弱，则单质还原性：As15．答案：（1）或；分子晶体
（2）CD
（3）①；<；—中N有孤电子对，对成键电子对的斥力大，键角小；②>；
解析：（1）由晶胞结构可知，晶胞顶点和面心处原子团是一样的，均含有1个Cr、2个Cl、4个，故该化合物的化学式为或，其晶体类型为分子晶体。
（2）同一周期主族元素，从左到右，电负性依次增大，故电负性顺序为O>N>B，A错误；核外电子排布相同的离子，核电荷数越大，半径越小，故离子半径顺序为，B错误；同一周期主族元素从左到右，第一电离能呈增大的趋势，但第ⅡA族和第ⅤA族元素例外，故第一电离能：Ge（3）①中N原子的价层电子对数为，故杂化方式为；的价层电子对数为4，有一对孤对电子，的价层电子对数为，无孤对电子，由孤电子对对成键电子对的斥力大于成键电子对对成键电子对的斥力知，键角。②由题给条件及原子守恒可知，该反应为，硝酸失去得到，则得电子能力更强，即氧化性更强，故氧化性：；A中阴离子为，根据题给已知信息可知其结构式为。
16．答案：（1）C、O、P、Cl
（2）根据VSEPR模型，氧原子的价层电子对数为4，其中孤电子对数为2，成键电子对之间呈角形
（3）N
（4）配合物Ⅱ
（5）①6；；②ad
解析：（1）根据题干配合物Ⅰ的结构图，中心原子钒的配位原子有C、O、P、Cl；
（2）根据VSEPR模型，中心原子氧原子的价层电子对数为4，其中孤电子对数为2，空间结构呈角形；
（3）配合物Ⅱ中，第一电离能最大的配位原子是N；
（4）结合题干所给配合物Ⅱ和Ⅲ的结构，钒的化合价分别为+4和+3，配合物Ⅱ中氮原子间是氮氮单键，配合物Ⅲ中为氮氮双键，中为氮氮三键，故配合物Ⅱ中两个氮原子间键长最长；
（5）①晶胞中有4个面的面心由钒原子占据，这些钒原子填充在锑原子构成的八面体空隙中，周围紧邻的锑原子数为6；锑和磷同族，锑原子位于第五周期ⅤA，其基态的价层电子排布式；
②中Ⅴ带的总的正电荷为+9，当替代原子为Sn时，化合价可能为+4或+5价态形式，a正确；Ti、Cr、Sn属于第四周期元素，Nb属于第五周期，b错误；Sn是ⅣA族元素，不属于过渡元素，c错误；钒原子填充在锑原子形成的八面体空隙中，替代原子与原离子的离子半径相近，才能填充进去，d正确。
17．答案：（1）
（2），氧原子半径小，原子核对最外层电子的吸引力大，不易失去一个电子
（3）四面体形
（4）和
（5）4；
（6）中的中心原子S的价层电子对数为4，无孤电子对，不能作配位原子；端基S原子含有孤电子对，能作配位原子
解析：（1）S是16号元素，位于第三周期ⅥA族，基态S原子价层电子排布式为。
（2）S和O位于同一主族，O原子核外有2个电子层，S原子核外有3个电子层，O原子半径小，原子核对最外层电子的吸引力大，不易失去1个电子，所以O的第一电离能大于S的第一电离能。
（3）的中心原子S的价层电子对数为4，无孤电子对，的空间构型为四面体形，可看成是中1个O原子被S原子取代的产物，则的空间构型也为四面体形。
（4）过程ⅱ中断裂的只有硫硫键，根据反应机理可知，反应过程中最终转化为，S最终转化为，因此若过程ⅰ所用的试剂为和，则过程ⅱ含硫产物是和。
（5）由晶胞结构可知，位于晶胞的顶点、棱上、面心和体心，所以晶胞中的个数为，位于体内，个数为4，则晶胞中含有4个，所以晶体密度为。
（6）具有孤电子对的原子可以给中心原子提供电子配位，中的中心原子S的价层电子对数为4，无孤电子对，不能做配位原子，端基S原子含有孤电子对，能做配位原子。
18．答案：（1）四；Ⅷ；
（2）<；<；>
（3）D；C
（4）3；纺锤
（5）的外围电子排布式为，3d轨道为半充满状态，比较稳定，的外围电子排布式为，再失去一个电子则为半充满稳定状态，气态再失去1个电子比气态再失去1个电子难
解析：（1）Fe是26号元素，其基态原子外围电子排布式为，Fe位于元素周期表中第四周期第Ⅷ族。
（2）与具有相同的核外电子排布，且原子序数Li>H，则离子半径：；同周期主族元素的第一电离能从左到右呈增大趋势，第ⅡA族、第VA族的第一电离能大于同周期相邻元素，因此第一电离能：LiP。
（3）D是基态Li的轨道表示式，此时能量最低，A、B、C都是激发态，但C中1s上的两个电子都跃迁到2p轨道上，能量最高，因此能量最低和最高的分别为D、C。
（4）基态P外围电子排布式为，未成对电子数为3，其原子核外电子占据的最高能级为3p能级，其电子云轮廓为纺锤形。
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