高中化学人教版选择性必修2考前专题特训卷 原子结构与性质（含解析）

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高中化学人教版选择性必修2考前专题特训卷 原子结构与性质
本试卷满分100分，考试时间75分钟。
注意事项:
1.请将符合题意的答案填入答题卷相应空格中.
可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 O 16 Na 23 S 32 Cl 35.5
一、单选题（每题3分，共45分）
1．基本概念和理论是化学思维的基石。下列叙述正确的是( )
A.若第八周期按照现有规则填满，则115号元素正下方将是147号元素
B.等离子体是由阴离子、阳离子和电中性微粒组成的一种特殊固体
C.原子轨道就是电子在原子核外的一个运动状态
D.化学反应总是向着自由能减小的方向进行，直到体系达到平衡
2．前四周期元素V、W、X、Y、Z原子序数依次增大，V的基态原子有2个未成对电子，X的族序数为周期数的3倍，X、Y、Z均不在同一周期，三者的最外层电子数之和为10，Z的价电子数是Y的3倍。下列说法不正确的是( )
A.第一电离能：W>X
B.Y与X形成的化合物中不可能含非极性共价键
C.简单氢化物的稳定性：
D.Y和Z两者对应的最高价氧化物的水化物可能会发生反应
3．下列说法正确的是( )
A.2p、3p、4p能级的轨道数依次增多
B.基态氮原子核外电子空间运动状态有5种
C.焰色试验中可用无锈铁丝的原因是铁灼烧时不会产生发射光谱
D.K和Cu元素的最外层电子数均为1，故均位于周期表中的s区
4．绿柱石的主要成分为，下列说法正确的是( )
A.第一电离能：BeB.四种元素均在p区
C.Be和Al的电负性相近，两种元素的性质相似
D.基态时，Si和O的单电子数不相同
5．已知某元素原子的价电子排布式为，则下列说法正确的( )
A.该元素是金属元素 B.该元素位于周期表中d区
C.该元素的族序数为a＋b D.该元素位于周期表中第四周期
6．在碱性溶液中，铜与缩二腿形成某种紫色配离子，其结构如图所示。下列说法不正确的是( )
A.元素的第一电离能：
B.该配离子中铜的化合价为+2价
C.该配离子中心离子的配体数和配位数相等
D.缩二脲的分子式为
7．由叠氮有机物和炔烃合成杂环化合物是“点击化学”的核心反应，在生物化学、超分子化学和材料化学研究领域得到了广泛的应用。使用一价铜作催化剂，基于同位素交叉等实验，Fokin等于2013年提出了双铜协同催化的机理，如图所示。下列说法不正确的是( )
A.Cu位于元素周期表中的ds区，价层电子排布式为
B.过程④中N原子存在杂化方式的变化
C.一价催化剂能有效降低总反应的焓变，加快反应速率
D.该过程的总反应属于加成反应，可表示为
8．科学家们合成了具有半导体特性的环状分子，其合成方法的示意图如下。下列说法错误的是( )
A.C与O同属第二周期元素，原子半径
B.非金属性，故中O显负价
C.分子中含有非极性共价键
D.与、金刚石互为同位素
9．如图所示是元素周期表前四周期的一部分，下列关于五种元素的叙述中正确的是( )
X
W Y R
Z
A.Z的基态原子最外层p轨道上有2个未成对电子
B.气态氢化物的稳定性
C.原子半径
D.第一电离能：
10．现有四种元素的基态原子的电子排布式如下：
①
②
③
④
则下列有关比较中正确的是( )
A.第一电离能：④>③>①>②
B.原子半径：②>①>③>④
C.电负性：④>③>②>①
D.最高正化合价：④>③=②>①
11．“律动世界”国际化学元素周期表主题年活动报告中提到了一种具有净水作用的物质，它由Q、W、X、Y、Z五种原子序数依次增大的元素组成，这五种元素的性质或结构信息如下表：
元素 信息
Q 基态原子只有一种形状的轨道填有电子，并容易形成共价键
W 基态原子有5个原子轨道填充有电子，有2个未成对电子
X 最高价氧化物对应的水化物与Y、Z最高价氧化物对应的水化物都能反应
Y 在元素周期表中位于第三周期、第ⅥA族
Z 焰色反应为紫色
下列说法正确的是( )
A.电负性：QB.第一电离能：WC.简单离子半径：XD.这种物质只含离子键
12．由构造原理可知，下列各项中，前面的轨道先填入电子的为( )
①3d和4s；②4p和5s；③5s和4d；④5p和4d
A.①② B.②③ C.②④ D.③④
13．下列有关化学用语使用正确的是( )
A.钾的原子结构示意图为
B.的电子式：
C.N的电子排布图：
D.的电子排布式：
14．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.某种激发态碳原子的核外电子排布式为而不是
C.基态铬原子的核外电子排布式为而不是
D.磷元素的第一电离能大于硫元素的第一电离能
近日，中国科学技术大学闫立峰教授带领研究团队设计出新型的二酸-超碱离子液体()，可以高效溶解纤维素并同时制备多功能纤维素材料，下图是新型二酸-超碱离子液体溶解纤维素的机理。请据此回答下列问题。
15．下列有关说法错误的是( )
A.纤维素难以在普通溶剂中溶解，是因为其结构中具有丰富的分子内氢键作用
B.电负性：
C.配合物的形成中，是一种常见的配体，其中配位原子是碳原子
D.同周期元素中，第一电离能比N大的元素有3种
16．根据二酸-超碱离子液体()的结构，作出分析和预测，下列说法错误的是( )
A.该离子液体溶解纤维素的原因是，其结构中的阴阳离子破坏了纤维素分子中的氢键网络
B.相比传统分子溶剂，该离子液体具有难挥发的优势
C.甲中两个N原子的杂化类型相同
D.离子液体具有良好的导电性，可被开发作为原电池的电解质
二、填空题（共4题，55分）
17．某柔性屏手机的柔性电池以碳纳米管作电极材料，以吸收溶液的有机高聚物(结构片段如图所示)作固态电解质，其电池总反应为，电池结构如图所示。
回答下列问题：
(1)如图所示的几种含碳物质中，不与碳纳米管互为同素异形体的是__________(填名称，下同)，存在分子间作用力的是__________；属于共价晶体的是__________。
(2)中的化合价是__________，有机高聚物中C的杂化方式为__________。
(3)键中离子键成分的百分数小于键，原因是__________。O的第二电离能__________(填“大于”或“小于”)N。
(4)一种新型稀磁半导体的立方晶胞结构如图所示。
①m=__________，n=__________。
②已知为阿伏加德罗常数的值，的摩尔质量为，晶体密度为。该晶体中原子与原子之间的最短距离为__________nm(列出计算式)。
18．按要求填空：
（1）基态B原子的电子排布式为__________。
（2）基态N原子的价电子排布式为__________。
（3）基态Se原子的核外M层电子的排布式为__________。
（4）晶体中氮以形式存在，基态的电子排布式为__________。
（5）写出基态镓（Ga）原子的电子排布式：__________。
19．废钼催化剂中钼、钴、镍等有价金属作为二次资源可加以回收利用，一种从废钼催化剂（主要成分为、，含少量CoO、CoS、NiO、等）中回收有价金属的工艺流程如图：
回答下列问题：
（1）基态Mo原子的价层电子排布式为，则Mo在元素周期表中的位置为_________。
（2）“焙烧”时先将废钼催化剂磨成粉末，然后采取如图所示的“多层逆流焙烧”，这样做的优点是_________；“焙烧”时生成的气体A的主要成分为_________。
（3）“焙烧”时转化为，写出“碱浸”时参与反应的离子方程式：_________。
（4）已知和不易被稀硝酸氧化，但“酸浸”过程中仍不能用稀硝酸替换稀盐酸，可能的原因是_________。
（5）已知：，“除铁”后所得滤液中，“沉镍”后所得滤液中，则沉镍率=_________[沉镍率=，计算过程中不考虑溶液体积变化]。
（6）在加热过程中会生成，已知中钴显+2价和+3价，晶体的晶胞结构如图所示，则顶点上的离子为_________（用离子符号表示）。
三、实验题
20．三氯化硼可用于制造高纯硼、氮化硼及硼烷化合物，也可用作半导体硅的掺杂源或有机合成催化剂等，是一种重要的化工原料。实验室采用三氟化硼与氯化铝加热的方法制备三氯化硼，装置如图所示(夹持装置及加热装置略)。
已知:
Ⅰ.易与水反应，易水解，沸点低、易升华；
Ⅱ.部分物质的沸点如表所示:
物质
沸点/℃ -101 12.5 180
（1）形成分子时，基态B原子价电子层上的电子先进行激发，再进行杂化，激发时B原子的价电子轨道表示式为_______(填序号)。
A.B.
C.D.
（2）将氟硼酸钾和硼 一起研磨均匀加入A中的圆底烧瓶，滴入浓硫酸并加热，除产生气体外，还生成一种酸式盐，反应的化学方程式为______________________________________。
（3）装置C中仪器是将规格为的圆底烧瓶与的蒸馏烧瓶的底部熔接在一起，再将玻璃管插到圆底烧瓶的底部，这样做的目的是______________________________________。
（4）该套装置设计上有一处明显缺陷，改进方法是___________________________（用文字描述）。
（5）产品中氯元素含量的测定:
称取a g产品置于蒸馏水中完全水解，并配成溶液，准确量取溶液于锥形瓶中。向其中加入过量的溶液，然后加入硝基苯(常温常压下，密度为1.205振荡，静置后向锥形瓶中滴加3滴溶液，然后逐滴加入标准溶液进行滴定，到达滴定终点时消耗标准溶液的体积为。[已知：常温下，
①步骤中加入硝基苯的目的是______________________________________。
②该产品中氯元素的质量分数为_______；若到达滴定终点时仰视读数，则测得产品中氯元素的质量分数_________(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
参考答案
1．答案：D
解析：A.按照现有规则，第八周期的元素种类数应为50种，115号下方应为115+50=165号，而非147号，A错误；
B.等离子体是由电离的气态粒子（阳离子、电子）和中性微粒组成的混合物，属于气态而非固体，B错误；
C.原子轨道是电子在核外空间可能出现的区域，同一个轨道上的两个电子因有两种不同的自族状态而具有不同的运动状态，因此，原子轨道并非单一电子的运动状态，C错误；
D.在恒温恒压且无非体积功条件下，化学反应自发向吉布斯自由能（）减小的方向进行，直至（平衡），D正确；
故选D。
2．答案：B
A.NA.N的价层电子排布式为，p轨道半充满，不易失电子，第一电离能比O大，故A正确；
B.Na与C能形成乙炔钠，中C和C原子共用三对电子对，含非极性共价键，故B错误；
C.V为C，W为N，X为O，同周期主族元素从左到右非金属性增强，非金属性：CD.类似于的两性，和NaOH有可能发生反应，故D正确；
故选：B。
3．答案：B
解析：A.2p、3p、4p能级的轨道数相同，能量不相同，故A错误；
B.一个轨道就是一种空间运动状态，基态氮原子核外电子有5个轨道，因此空间运动状态有5种，故B正确；
C.铁灼烧时会产生发射光谱，其波长知识不在可见光范围内，焰色试验中可用无锈铁丝的原因是看不到铁的焰色，故C错误；
D.K和Cu元素的最外层电子数均为1，氮K位于周期表中的s区，Cu为ds区，故D错误。
综上所述，答案为B。
4．答案：C
解析：A.同周期主族元素第一电离能从左往右呈增大趋势，但第ⅡA族和第ⅤA族元素第一电离能大于同周期相邻元素，所以第一电离能Be>B，同主族元素第一电离能从上往下逐渐减小，则第一电离能B>Al，所以第一电离能Be>Al，A错误；
B.基态Be原子的价电子排布式为，Be元素在s区，其余三种元素在p区，B错误；
C.Be和Al在元素周期表中位于对角线位置，根据对角线规则，Be和Al两种元素的性质相似，C正确；
D.基态时，Si原子的价电子排布式为，O原子的价电子排布式为，两者单电子数均为2，D错误；
答案选C。
5．答案：A
解析：A.由原子的价电子排布式为可知该元素应为过渡元素，都是金属元素，A正确；
B.该元素可能位于周期表的d区或ds区，B错误；
C.若该元素位于d区，其族序数是(a+b)，若该元素位于ds区，其族序数是b，C错误；
D.该元素为过渡元素，不一定位于周期表中的第四、五、六或七周期，D错误；
故选A。
6．答案：C
解析：元素的第一电离能：N>O>C>Cu，故A正确；与铜形成配合物的配体分别是2个和2个，配离子整体呈现-2价，故铜显+2价，故B正确：每个中心离子的配体数为3，配位数为4，故C错误；根据配离子的结构可知，缩二脲的结构简式为，分子式为，故D正确。
7．答案：C
解析：Cu位于元素周期表中的ds区，价层电子排布式为，A正确；过程④中存在键断裂生成键，N的杂化方式由sp转化为，B正确；催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，不能改变反应的焓变，C错误；该反应中键断裂发生加成反应，D正确。
8．答案：D
解析：同周期元素从左到右，原子半径逐渐减小，故原子半径，A正确；元素的非金属性越强，则原子得电子能力越强，在形成化合物时显负价，故由于非金属性，故中O显负价，B正确；根据的结构可知，其结构中含碳碳键和碳氧键，含有非极性共价键，C正确；和金刚石互为同素异形体，D错误。
9．答案：C
解析：A.Br的基态原子的电子排布式为，最外层p轨道上有1个未成对电子，A项错误；
B.非金属性越强，气态氢化物稳定性越强，非金属性：，则气态氢化物的稳定性：(即)，B项错误；
C.同一周期从左到右，原子半径逐渐减小，同一主族从上到下，原子半径逐渐增大，则原子半径：(即)，C项正确；
D.P的价层电子排布式为，p轨道处于半充满状态，其第一电离能大于S的第一电离能，D项错误；
答案选C。
10．答案：B
A.PA.P的3p轨道为半充满状态，所以第一电离能P>S，第一电离能④>③>②>①，A选项错误；
B.电子层数越多半径越大，电子层数相同时，质子数越多半径越小，所以原子半径：②>①>③>④，B选项正确；
C.非金属性越强，电负性越大，非金属性：F>N>S>P，则电负性：④>③>①>②，C选项错误；
D.最高正化合价等于最外层电子数，F元素没有正价，所以最高正化合价：①>③＝②，D选项错误；
答案选B。
11．答案：C
解析：电负性H12．答案：B
解析：B（√）由构造原理可知，电子填入能级顺序即为能级的能量高低顺序，根据公式：能量级别=电子层序数+能级序数，则3d和4s的能量级别分别为3+3=6,4+1=5，6>5，故4s优先填入电子，①不符合题意。同理可判断②③符合题意，④不符合题意。
13．答案：D
解析：A.最外层电子数不能超过8个，钾的原子结构示意图应为，故A错误；
B.的电子式应为：，故B错误；
C.N的电子排布图违背了泡利原理，正确的N的电子排布图应为：，故C错误；
D.的电子排布式：，故D正确；
答案选D。
14．答案：B
解析：A.铍原子的核外电子排布式为，而硼原子的核外电子排布式为，前者具有比较稳定的全充满结构，因而其第一电离能大于硼，故A项能用洪特规则特例来解释；
B.某种激发态碳原子的核外电子排布式为而不是，是因为其基态原子获得了能量，能级上的一个电子跃迁到能级上，故B不能用洪特规则特例来解释；
C.基态铬原子的核外电子排布式为，符合轨道半充满、轨道半充满的条件，更加稳定，故C能用洪特规则特例来解释；
D.磷原子的核外电子排布式为，而硫原子的核外电子排布式为，前者的轨道为半充满状态，较稳定，因此其第一电离能大于硫元素的第一电离能，故D能用洪特规则特例来解释；
答案选B。
15．答案：D
解析：A.结合图示可知，纤维素结构中含有较多的分子内氢键，则纤维素难以在普通溶剂中溶解，是因为其结构中具有丰富的分子内氢键作用，A正确；
B.同周期越靠右，则元素的电负性越大，故电负性：，B正确；
C.一氧化碳和氮气是等电子体，在一氧化碳分子中，碳原子和氧原子都具有孤对电子，但在形成配位键时，电负性较小的原子更容易提供电子对，故其中配位原子是碳原子，C正确；
D.第二周期中，比N元素的第一电离能大的元素有F、Ne，共2种，D错误；
故选D；
16．答案：C
解析：A.纤维素难以在普通溶剂中溶解，是因为其结构中具有丰富的分子内氢键作用，而该离子液体结构中的阴阳离子破坏了纤维素分子中的氢键网络，从而使纤维素溶解，A正确；
B.相比传统分子溶剂，由于离子液体内离子对之间的吸引力较强，相比传统分子溶剂，具有难挥发的优势，B正确；
C.甲中两个N原子的杂化类型不相同，不含双键的是杂化，含双键的是杂化，C错误；
D.离子液体中含有可以自由移动的阴、阳离子，具有良好的导电性，可被开发作为原电池的电解质，D正确；
故选C。
17．答案：(1)碳化硅；石墨炔、；金刚石、碳化硅
(2)+3；、
(3)N的电性小于O；大于
(4)0.75；0.25；
解析：（1）同素异形体是指同种元素形成的结构不同的单质、碳纳米管、石墨炔、金刚石、互为同素异形体；石墨炔、是分子晶体，存在分子间作用力；金刚石、碳化硅是共价晶体，作用力是共价键。
（2）MnOOH中，O为-2价，H为+1价，根据化合物中各元素化合价代数和为0可知，Mn的化合价是+3价；有机高聚物中含有碳氧双键和碳碳单键，C的杂化方式包括、。
（3）N的电负性小于O，故键中离子键成分的百分数小于键。基态O原子的价电子排布式为，失去1个电子后轨道处于半充满状态，较稳定，不易再失去一个电子、而基态N原子的价电子排布式为，失去1个电子后轨道有两个电子，相对容易再失去一个电子，故O的第二电离能大于N。
（4）①根据均摊法，每个晶胞中含有的原子数为，原子数为，原子数为，原子数为4，化简即可得中，。
②原子与原子之间的最短距离为晶胞体对角线长的，为晶胞棱长的。设晶胞棱长为a，一个晶胞中含有4个“”，所以，。原子与原子之间的最短距离为。
18．答案：（1）（或）
（2）
（3）
（4）
（5）（或）
解析：
Sepl填入顺序：按照构造原理写出电子填入能级的顺序 Step2根据各能级所能容纳的电子数填充电子 Step3书写顺序：按电子层顺序书写（同一电子层的放一块，且电子层低的能级写在左边）
B的原子序数为5 1s2s2p3s3p4s3d
N的原子序数为7 1s2s2p3s3p4s3d
Se（34号元素），原子序数为34 1s2s2p3s3p4s3d
镓（Ga）（31号元素），原子序数为31 1s2s2p3s3p4s3d
（1）由上述步骤知，基态B原子的电子排布式为。
（2）基态氮原子的电子排布式为，主族元素原子的价电子排有式即为最外层电子排布式，则基态N原子的价电子排布式为。
（3）M层即第三电子层，基态Se原子第三电子层的电子排布式为。
（4）基态N原子的电子排布式为，是N原子得到三个电子形成的，基态的电子排布式为。
（5）由上述步骤知，基态镓（Ga）原子的电子排布式为或。
19．答案：（1）第五周期第ⅥB族
（2）增大接触面积，提高反应速率；
（3）
（4）“酸浸”时产生的遇电离的会形成，氧化，影响和的生成
（5）91%
（6）
解析：（1）基态Mo原子的价层电子排布式为，则Mo在元素周期表中的位置为：第五周期第ⅥB族；
（2）“焙烧”时先将废钼催化剂磨成粉末，然后采取“多层逆流焙烧”，这样做的优点是：增大接触面积，提高反应速率；“焙烧”时生成的气体A的主要成分为：；
（3）“焙烧”时转化为，“碱浸”时参与反应的离子方程式为：；
（4）和不易被稀硝酸氧化，但“酸浸”过程中仍不能用稀硝酸替换稀盐酸，可能的原因是：“酸浸”时产生的遇电离的会形成，氧化，影响和的生成；
（5），“除铁”后所得滤液中，“沉镍”后所得滤液中，溶液中，则沉镍率为。
20．答案：（1）C
（2）(浓)
（3）避免大量升华，起到冷凝作用
（4）D、E之间增加一个气体干燥装置
（5）①覆盖，防止部分转化成
②；偏低
解析：（1）基态B原子的核外价电子排布式为，形成分子时，基态B的价电子先激发为，轨道表示式为，C正确；
（2）装置A中发生的反应为非氧化还原反应，且产生一种酸式盐，可判断酸式盐为，气体为，B元素与元素的比例为1:3，故每个需要6个F原子，每个除本身B结合3个F外，还能给出1个F，故所需为6个，可写出化学方程式为:，故答案为:；
（3）将的圆底烧瓶与的蒸馏烧瓶的底熔接在一起，增加整个装置的高度，起到冷凝的作用，可避免大量升华，进入U形管中，故答案为:避免大量升华，起到冷凝器作用：
（4）因易水解，所以之间增加一个气体干燥装置：
（5）步骤中加入硝基苯的目的是包住沉淀，若不加硝基苯，则沉淀部分转化为，滴定时消耗标准溶液的体积可能偏大：根据离子反应可知:溶液中含，则产品中的质量分数为
；到达滴定终点时仰视读数，变大，氯的质量分数偏低。
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