章末综合测评(一) 原子结构与性质
(总分：100分 时间：90分钟)
一、选择题(本题共10小题，每题2分，共20分，每题只有一个选项符合题意。)
1．下列说法正确的是( )
A．自然界中的所有原子都处于基态
B．同一原子处于激发态时的能量一定高于基态时的能量
C．无论原子种类是否相同，基态原子的能量总是低于激发态原子的能量
D．激发态原子的能量较高，极易失去电子，表现出较强的还原性
B [处于最低能量状态的原子叫做基态原子。电子由较低能级向较高能级跃迁，叫激发。激发态原子的能量总是比原来基态原子的能量高。如果电子仅在内层激发，电子未获得足够的能量，不会失去。]
2．下列能层中，包含f能级的是( )
A．K能层
B．L能层
C．M能层
D．N能层
D [K能层是第一能层，只有1s能级；L能层是第二能层，有两个能级，即2s和2p；M能层是第三能层，有三个能级，即3s、3p、3d；N能层是第四能层，有四个能级，即4s、4p、4d、4f。根据能级数等于能层序数，只有能层序数≥4的能层才有f能级。]
3．下列说法正确的是( )
A．3p2表示3p能级上有两个轨道
B．M能层中的原子轨道数目为3
C．1s22s12p1是激发态原子的电子排布式
D．一个电子从3p能级跃迁到3s能级，产生的原子光谱为吸收光谱
C [3p2表示3p能级上填充了2个电子，A项错误；M能层中有3s、3p、3d三个能级，原子轨道数目为9，B项错误；在此电子排布式中1个2s电子被激发到2p能级上，表示的是激发态原子，C项正确；E3p>E3s，电子由高能级向低能级跃迁时释放能量，产生的原子光谱为发射光谱，D项错误。]
4．玻尔理论、量子力学理论都是对核外电子运动的描述方法，根据对它们的理解，下列叙述中正确的是( )
A．因为s轨道的形状是球形的，所以s电子做的是圆周运动
B．3px、3py、3pz的差异之处在于三者中电子(基态)的能量不同
C．钒原子核外有4种形状的原子轨道
D．原子轨道和电子云都是用来形象地描述电子运动状态的
D [s轨道是球形的，这是电子云的轮廓图，表示电子在单位体积内出现概率的大小，不是说电子在做圆周运动，A错误；p能级有三个原子轨道，同一能层上的p轨道能量相同，3px、3py、3pz能量相同，它们的差异是延伸方向不同，B错误；23号钒，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2，能级有s、p、d三种，对应的原子轨道形状有3种，C错误；电子云的轮廓图称为原子轨道，形象地描述电子运动的状态，D正确。]
5．某元素的最外层电子数为2，价电子数为5，并且是同族中原子序数最小的元素，关于该元素的判断错误的是( )
A．电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2
B．该元素为V
C．该元素为ⅡA族元素
D．该元素属于过渡元素
C [主族元素的最外层电子数＝价电子数，所以该元素在过渡元素区；因其是同族中原子序数最小的元素，所以在第四周期，其价电子排布式为3d34s2，为ⅤB族元素V。]
6．下列叙述正确的是( )
A．[Ar]3d64s2是基态原子的电子排布式
B．铬原子的电子排布式是1s22s22p63s23p64s13d5
C．铜原子的价电子排布式是3d94s2
D．氮原子的轨道表示式是
A [B项，在书写电子排布式时，能层低的能级要写在左边，不能按填充顺序写；C项，d轨道应是全充满时稳定；D项违反了洪特规则。]
7．关于元素周期表中元素的分区，下列说法正确的是( )
A．元素周期表的s区全部是金属元素
B．元素周期表的d区包含所有的过渡元素
C．过渡元素包括d区、f区、ds区的元素
D．ds区元素不都是副族元素
C [d区包括第ⅢB～ⅦB族(镧系和锕系除外)元素和第Ⅷ族元素，ds区包括第ⅠB族和ⅡB族元素，过渡元素包括了d区、f区、ds区的元素，故B项错误，C项正确。]
8．元素周期表中共有18纵列，从左到右排为18列，第1列为碱金属元素(氢元素除外)，第18列为稀有气体元素，则下列说法正确的是( )
A．第9列元素中没有非金属元素
B．第15列元素原子的最外层电子排布式是ns2np5
C．最外层电子排布式为ns2的元素一定在第2列
D．第11、12列为d区元素
A [A项，第9列为第Ⅷ族，全部为金属元素；B项，第15列为第ⅤA族，其元素原子的最外层电子排布式为ns2np3；C项，He的最外层电子排布式为1s2，却在第18列；D项，第11、12列元素原子的价电子排布式为(n－1)d10ns1～2，所以为ds区元素。]
9．如图表示X元素的基态原子失去电子数与对应电离能的对数值的关系，试推测X可能位于( )
A．第ⅠA族
B．第ⅡA族
C．第ⅢA族
D．第ⅣA族
B [图中纵坐标表示X元素的各级电离能的对数值，由图可知X元素的第二和第三电离能之间有突变，说明它容易失去两个电子，所以它可能是第ⅡA族元素。]
10．以下有关元素性质的说法不正确的是( )
A．具有下列电子排布式的原子：
①1s22s22p63s23p2、②1s22s22p3、③1s22s22p2、④1s22s22p63s23p4，原子半径最大的是①
B．具有下列价电子排布式的原子：
①3s23p1、②3s23p2、③3s23p3、④3s23p4，第一电离能最大的是③
C．①Na、K、Rb；②N、P、Si；③Na、P、Cl，元素的电负性随原子序数增大而递增的是③
D．某主族元素气态基态原子的逐级电离能(单位为kJ·mol－1)分别为738、1
451、7
733、10
540、13
630、17
995、21
703……，当它与氯气反应时可能生成的阳离子是X3＋
D [A正确，①～④分别是Si、N、C、S；B正确，①～④分别是Al、Si、P、S；C正确，因为非金属性越强，电负性越大；根据电离能可知，D中元素的最高价是＋2价，属于第ⅡA族元素，D不正确。]
二、选择题(本题共5小题，每题4分，共20分，每小题有一个或两个选项符合题意，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。)
11．下列说法或有关化学用语的使用正确的是( )
A．在基态多电子原子中，p轨道电子的能量不一定高于s轨道电子的能量
B．Fe原子的外围轨道表示式为
C．氧的电负性比氮大，故氧元素的第一电离能比氮元素的第一电离能大
D．铜原子的外围电子排布式为3d94s2
AB [A项，在基态多电子原子中，(n－1)p轨道上电子的能量低于ns轨道上电子的能量，正确；C项，氧的电负性比氮大，但由于第ⅤA族元素的第一电离能出现反常，故氧元素的第一电离能比氮元素的第一电离能小，错误；D项，d轨道全充满时原子更稳定，铜原子的外围电子排布式为3d104s1，错误。]
12．下列说法错误的是( )
A．焰色实验与电子跃迁有关
B．14C和14N的质量数相等，它们互为同位素
C．元素电负性越大的原子，吸引电子的能力越强
D．根据对角线规则，H3BO3是弱酸
B [金属原子在接受火焰提供的能量时，其外层电子将会被激发到能量较高的轨道，此时外层电子不稳定，又要跃迁到能量较低的轨道，所以焰色实验与电子跃迁有关，A项正确；14C和14N不属于同一种元素，B项错误；电负性表示原子吸引电子的能力，元素电负性越大的原子，吸引电子的能力越强，C项正确；根据对角线规则，B与Si处于对角线位置，H2SiO3是弱酸，则H3BO3也是弱酸，D项正确。]
13．胃舒平的主要成分是氢氧化铝，同时含有三硅酸镁(Mg2Si3O8·H2O)等化合物。下列叙述中错误的是( )
A．镁元素基态原子的核外电子排布式是1s22s22p63s2
B．铝元素原子核外共有5种不同运动状态的电子
C．钠离子半径比铝离子半径大
D．金属铝与钠的最高价氧化物的水化物溶液发生反应的离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
B [B项，铝元素原子的核外电子轨道表示式为，观察可知：原子中共有5种不同能级(分别为1s、2s、2p、3s、3p)，13种不同运动状态(指电子能层、电子能级、轨道方向和自旋状态各不相同)的电子。]
14．如图三条曲线表示C、Si和P元素的前四级电离能变化趋势。下列说法正确的是( )
A．电负性：c>b>a
B．最简单氢化物的稳定性：c>a>b
C．最简单氢化物的相对分子质量：a>b>c
D．I5：a>c>b
D [同主族自上而下第一电离能减小，P元素3p能级为半充满稳定状态，第一电离能高于同周期相邻元素的，故Si的第一电离能最小，由图中第一电离能可知，c为Si，P原子第四电离能为失去3s2中1个电子，3s2为全满稳定状态，与第三电离能相差较大，可知b为P、a为C。A项，同周期自左而右电负性增大，同主族自上而下电负性减小，故Si的电负性最小，错误；B项，Si的非金属性最弱，非金属性越强，氢化物越稳定，故SiH4稳定性最差，错误；C项，最简单氢化物的相对分子质量分别为16、34、32，b的最大，错误；D项，C、Si失去
4个电子为ns2全满状态，能量更低，再失去1个电子时，第五电离能与第四电离能相差较大，P失去4个电子为3s1状态，第四电离能与第五电离能均失去3s能级电子，二者能量相差不大，故第五电离能C>Si>P，正确。]
15．如图为周期表的一小部分，A、B、C、D、E的位置关系如图所示。其中B元素最高化合价是最低化合价绝对值的3倍，它的最高价氧化物中含氧60%。下列说法正确的是( )
A
D
B
E
C
A.D、B、E三种元素的第一电离能逐渐减小
B．电负性：E>C
C．D、B、E三种元素形成的简单离子的半径逐渐增大
D．气态氢化物的稳定性顺序：D＜B＜E
BD [B元素的最高正化合价是最低负化合价绝对值的3倍，则最高正化合价为＋6价，它的最高价氧化物为BO3，其中含氧60%，设B的相对原子质量为M，则有×100%＝60%，解得M＝32，则B为S元素，可推知A为O元素，D为P元素，E为Cl元素，C为Se元素。同一周期从左到右，元素的第一电离能呈增大趋势，但D为P元素，P元素的3p轨道为半充满状态，较稳定，其第一电离能大于S元素，故A错误；同主族元素电负性随原子序数的增大而减小
，则电负性：B>C，而同周期自左向右，电负性增大，E>B，故电负性E>C，故B正确；P、S、Cl三种元素形成的简单离子，电子层结构相同，离子半径逐渐减小，故C错误；元素的非金属性越强，对应的氢化物越稳定，则气态氢化物的稳定顺序：D三、非选择题(本题共5小题，共60分。)
16．(12分)根据原子结构、元素周期表和元素周期律的知识回答下列问题：
(1)A元素次外层电子数是最外层电子数的，其外围轨道表示式是
_________________________________________________________。
(2)B是1～36号元素原子核外电子排布中未成对电子数最多的元素，B元素的名称是________，在元素周期表中的位置是_________________________。
(3)C元素基态原子的轨道表示式是下图中的________(填序号)，另一轨道表示式不能作为基态原子的轨道表示式是因为它不符合________(填字母)。
A．能量最低原理
B．泡利原理
C．洪特规则
(4)第三周期元素的气态电中性基态原子失去最外层一个电子转化为气态基态正离子所需的最低能量叫做第一电离能(设为E)。如图所示：
①同周期内，随着原子序数的增大，E值变化的总趋势是________；
②根据图中提供的信息，可推断出E氧________E氟(填“>”“<”或“＝”，下同)；
③根据第一电离能的含义和元素周期律，可推断出E镁________E钙。
[解析]
(1)次外层电子数是最外层电子数的的元素是氖。(2)1～36号元素中，原子核外电子排布中未成对电子数最多的元素是铬，共有6个未成对电子。(3)由该基态原子的轨道表示式中的电子数可知，C元素是硅，根据洪特规则，当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独分占，且自旋平行，故硅元素基态原子的轨道表示式为②。(4)同周期内，随着原子序数的增大，第一电离能变化的总趋势是增大；同主族内，随着电子层数的增多，第一电离能变化的总趋势是减小。
[答案] (2)铬 第四周期第ⅥB族 (3)② C (4)①增大 ②< ③>
17．(10分)下图所示为元素周期表的大致框架：
(1)在上图所示元素周期表中画出金属元素与非金属元素的分界线。
(2)鉴于NaH的存在，有人建议可把氢元素归到第ⅦA族。根据氢元素最高正化合价与最低负化合价的绝对值相等，也可把氢元素归到元素周期表中的________族。
(3)现有甲、乙两种元素，甲元素原子核外3p能级上有5个电子，乙元素的焰色实验呈黄色。
①在上图所示的元素周期表中，将甲、乙两元素的元素符号填在元素周期表中的相应位置。
②甲元素与硫元素相比，非金属性较强的是________(填元素名称)，写出可以验证该结论的一个化学方程式：____________________________________。
(4)近年来“铊中毒”事件屡屡发生，铊再次成为公众关注的焦点。铊元素的相关信息如下图所示。下列叙述不正确的是________(填字母)。
A．铊元素在元素周期表中的位置是第六周期第ⅡA族
B．铊原子的中子数为204－81＝123
C．6s26p1表示铊原子有6个电子层，最外电子层上有3个电子
D．铊元素的金属性比铝元素的强
E．铊元素是p区元素
[解析] (2)分析元素周期表中各族化合价特点知，第ⅣA族中元素最高正化合价等于最低负化合价的绝对值，故根据氢元素最高正化合价与最低负化合价的绝对值相等，也可把氢元素归到周期表中的第ⅣA族。(3)甲元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p5，为Cl元素；乙元素的焰色实验呈黄色，则乙为Na元素。(4)铊元素位于第六周期第ⅢA族，与Al同主族，在周期表中位于Al的下方，金属性比Al强，属于p区元素，A错误，D、E正确。204.4是铊元素的相对原子质量，铊原子的质量数不一定是204，B错误。
[答案] (1)如下图所示
(2)第ⅣA (3)①如图上所示 ②氯 H2S＋Cl2===2HCl＋S↓
(4)AB
18．(12分)按照下列元素基态原子的电子排布特征回答问题：
A元素的原子中只有一个能层且只含1个电子；B元素的原子3p轨道上得到1个电子后不能再容纳外来电子；C元素的原子2p轨道上有1个电子的自旋方向与其他电子的自旋方向相反；D元素的原子第三能层上有8个电子，第四能层上只有1个电子；E元素的原子最外层电子排布式为3s23p6；F为金属元素且原子核外p电子数和s电子数相等。
(1)B元素在元素周期表中的位置：________。
(2)上述元素中位于s区的有________(填元素符号)。
(3)写出C元素基态原子价轨道表示式：____________________________。
(4)检验某溶液中是否含有D＋，可通过________实验来实现；检验某溶液中是否含有B－，通常所用的试剂是________和________。
(5)写出E的元素符号：________，要证明太阳上是否含有E元素，可采用的方法是____________________________________________________。
[解析] A元素的原子只有一个电子层且只含1个电子，故A为H；B元素的原子3p轨道上得到1个电子后不能再容纳外来电子，所以B为Cl；C元素的原子2p轨道上有1个电子的自旋方向与其他电子的自旋方向相反，所以C为O；D元素的原子第三能层上有8个电子，第四能层上只有1个电子，所以D为K；E元素的原子价层电子排布式为3s23p6，所以E为Ar；F为金属元素且原子核外p电子数和s电子数相等，则F为Mg。(4)检验某溶液中是否含有K＋，可以通过焰色实验来实现，检验某溶液是否含有氯离子，通常使用的试剂是AgNO3溶液和稀硝酸。
[答案] (1)第三周期第ⅦA族 (2)H、Mg、K(3)
(4)焰色 AgNO3溶液 稀硝酸 (5)Ar 对太阳光进行光谱分析
19．(14分)现有七种元素，其中A、B、C、D、E为短周期主族元素，F、G为第四周期元素，它们的原子序数依次增大。请根据下列相关信息，回答问题：
A元素的核外电子数和电子层数相等，也是宇宙中最丰富的元素
B元素原子的核外p电子数比s电子数少1个
C元素原子的第一至第四电离能分别是I1＝738
kJ·mol－1；I2＝1
451
kJ·mol－1；I3＝7
733
kJ·mol－1；I4＝10
540
kJ·mol－1
D原子核外所有p轨道全满或半满
E元素的主族序数与周期数的差为4
F是前四周期中电负性最小的元素
G在周期表的第七列
(1)B基态原子中能量最高的电子，其电子云在空间有________个方向，原子轨道呈________形。
(2)某同学根据上述信息，推断C基态原子的核外轨道表示式为
该同学所画的轨道表示式违背了__________________________________。
(3)G位于________族________区，价电子排布式为________。
(4)检验F元素的方法是________，请用原子结构的知识解释产生此现象的原因是____________________________________________________。
[解析]
(1)氮元素的最高能量电子为2p轨道上的电子，相应电子云有三种方向，呈哑铃形。(2)3s轨道的两个电子自旋方向相同，违反了泡利原理。(3)Mn原子的价电子排布式为3d54s2，最后填充的电子为3d轨道，故属于d区元素，处于第四周期第ⅦB族。
[答案] (1)3 哑铃 (2)泡利原理 (3)ⅦB d 3d54s2 (4)焰色反应 当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，以光(辐射)的形式释放能量
20．(12分)按要求完成下列问题：
(1)研究发现，在CO2低压合成甲醇反应(CO2＋3H2===CH3OH＋H2O)中，Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。
回答下列问题：
Co基态原子核外电子排布式为____________________。元素Mn与O中，第一电离能较大的是________，基态原子核外未成对电子数较多的是________。
(2)我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表)。
回答下列问题：
①氮原子的价轨道表示式为_____________________________________。
②元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量称作第一电子亲和能(E1)。第二周期部分元素的E1变化趋势如图所示，其中除氮元素外，其他元素的E1自左而右依次增大的原因是_______________________
________________________________________________________________；
氮元素的E1呈现异常的原因是_____________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________。
[解析] (1)Co是27号元素，位于元素周期表中第四周期第Ⅷ族，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2。同周期元素从左到右，元素的第一电离能呈增大趋势，故Mn的第一电离能小于Se，同主族元素从上到下，元素的第一电离能逐渐减小，故Se的第一电离能小于O，则第一电离能：Mn(2)①N为7号元素，基态N原子的价电子排布式为2s22p3，故氮原子的价轨道表示式为。
②由题意可知，元素的基态气态原子越容易得到一个电子，所放出的能量越大，即第一电子亲和能(E1)越大，同周期元素随核电荷数的增大，原子的电负性增大，得电子的能力增强，故结合一个电子释放的能量逐渐增大；基态N原子的核外电子排布式为1s22s22p3，则N原子的2p轨道为半充满状态，相对稳定，不易得电子。
[答案] (1)[Ar]3d74s2 O Mn
(2)
②同周期元素随核电荷数依次增大，原子半径逐渐变小，故结合一个电子释放出的能量依次增大 N原子的2p轨道为半充满状态，具有额外稳定性，故不易结合一个电子
10/12利用电负性分析与预测物质性质
【项目情境】
素养解读
当室内空气中甲醛含量超过0.1
mg·m－3时，会引起人的不适感，甚至导致免疫功能异常；食用含有甲醛的食品也会损害人体健康。那么，甲醛为何会危害人体健康，家居内的甲醛如果超标又该如何去除呢？借助电负性，人们可以简便而有效地预测化学键的性质，进而预测物质的性质及其在化学反应中的变化。在本项目中，你将使用电负性这一工具，分析和解决与甲醛危害健康有关的问题。甲醛之所以有毒，是因为甲醛进入人体后，分子中的羰基与蛋白质分子中的氨基发生反应，使蛋白质失去原有的活性。甲醛能够防腐也是基于这个原因。
1.核心素养：宏观辨识与微观探析借助电负性分析化学键中电荷的分布，能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。2．素养目标：通过该项目的探究，激发学生的科学探究精神，认识化学对创造物质世界的巨大贡献，增强社会责任感。
【探究过程】
素养评价
【探究】借助原子的电负性分析甲醛反应的规律分析甲醛与蛋白质反应的示意图，你能借助的电负性判断化学键中电荷的分布，从而发现反应有什么规律吗？提示：甲醛碳氧双键中电荷分布不均衡，双键上的不饱和碳原子带部分正电荷，氧原子带部分负电荷；蛋白质中N—H键中电荷分布也不均衡，氮原子带有部分负电荷，氢原子带有部分正电荷。发生加成反应时，碳原子与带部分负电荷的氮结合，氧原子与带有部分正电荷的氢结合。类似的，在甲醛发生加成反应后，生成的—CH2OH与N—H键可以继续发生取代反应，脱去水，同样遵循“正找负”“负找正”的规律。【项目总结】
1.微观探析——水平4：能依据物质的微观结构，描述或预测物质的性质和在一定条件下可能发生的化学变化。2．证据推理与模型认知——水平4：能对复杂的化学问题情境中的关键要素进行分析以构建相应的模型，能选择不同模型综合解释或解决复杂的化学问题。
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