高中化学鲁科版 (2019)选择性必修2第1章 原子结构与元素性质第1节 原子结构模型同步练习题

第1节　原子结构模型

课后篇素养形成

必备知识基础练

1.自从1803年英国化学家道尔顿提出原子论以来,人类对原子结构的认识不断深入、不断发展,通过实验事实不断地丰富、完善原子结构理论。请判断下列关于原子结构的说法正确的是(　　)

A.所有的原子都含有质子、中子和电子三种基本构成微粒

B.每一类原子中的质子、中子和电子三种基本构成微粒的个数都是相等的

C.原子核对电子的吸引作用的实质是原子核中的质子对核外电子的吸引

D.原子中的质子、中子和电子三种基本构成微粒不可能再进一步分成更小的微粒

答案C

解析普通氢原子没有中子,大多数原子都含有质子、中子和电子三种基本构成微粒,故A错误;原子中质子数等于电子数,但中子数与质子数或电子数不一定相等,故B错误;质子带正电,电子带负电,则原子核对电子的吸引作用的实质是原子核中的质子对核外电子的吸引,故C正确;随着科学的发展,可认识到质子等微粒还可以再分成更小的微粒,故D错误。

2.下列说法中正确的是(　　)

A.s轨道电子云呈球形,表示电子绕原子核做圆周运动

B.电子云图中的小黑点密度越大,说明该原子核外空间电子数目越多

C.ns能级的原子轨道图可表示为

D.3d表示d能级有3个轨道

答案C

解析s轨道电子云呈球形,表示电子在以原子核为中心的一定区域的圆球范围内运动,而不是做圆周运动,A项错误;电子云中的小黑点仅表示在此区域出现的概率,B项错误;s能级原子轨道为球形,C项正确;3d表示第三电子层上的d能级。

3.下列说法正确的是(　　)

A.1s轨道的电子云形状为圆形的面

B.2s的电子云半径比1s电子云半径大,说明2s能级的电子比1s的多

C.4f能级中有7个原子轨道

D.电子在1s轨道上运动像地球围绕太阳旋转

答案C

解析1s轨道为球形,所以1s轨道的电子云形状为球形,故A错误;2s的电子云比1s的电子云大,s电子云的大小与电子层有关,与电子数无关,故B错误;每个f能级都有7个原子轨道,故C正确;电子在原子核外做无规则的运动,不会像地球围绕太阳有规则的旋转,故D错误。

4.对于钠原子的第三层电子p能级的3px、3py、3pz间的差异,下列几种说法正确的是(　　)

A.电子云形状不同

B.原子轨道的对称类型不同

C.电子(基态)的能量不同

D.电子云空间伸展的方向不同

答案D

解析3px、3py、3pz所表示的是同一电子层上同一能级中的三个不同的原子轨道,其能量都相同。3px、3py、3pz的电子云形状、原子轨道类型都相同,都分别相对于x、y、z轴对称。在空间伸展方向上,3px电子云沿x轴方向伸展,3py电子云沿y轴方向伸展,3pz电子云沿z轴方向伸展。

5.下列说法正确的是(　　)

A.不同电子层的p能级的轨道数不同

B.3d能级有3个原子轨道

C.第三电子层最多容纳8个电子

D.第n电子层中含有n个能级

答案D

解析不同电子层的p能级都有3个原子轨道,A项错误;3d能级有5个原子轨道,故B项错误;每一电子层最多容纳的电子数为2n2(n为电子层序数),第三电子层最多容纳18个电子,故C项错误;各电子层的能级数等于其所处的电子层序数,即第n电子层中含有n个能级,D项正确。

6.下列叙述中正确的是(　　)

A.在一个基态多电子的原子中,所有s轨道的能量都比p轨道小

B.在一个基态多电子的原子中,不可能有两个能量完全相同的电子

C.在一个基态多电子的原子中,M层上的电子能量肯定比L层上的电子能量高

D.处于同一原子轨道上的电子自旋状态只能有一种

答案C

解析在一个基态多电子原子中,3s轨道比2p轨道能量高,A错误;在同一电子层同一能级上的电子能量相同,故B错误;L层只有2s、2p能级,2s、2p能级能量比3s、3p能级低,故M层上的电子能量肯定比L层上的电子能量高,故C正确;处于同一原子轨道上的电子自旋状态有两种,故D错误。

7.下列关于氢原子电子云图的说法正确的是(　　)

A.通常用小黑点来表示电子的多少,黑点密度大,电子数目大

B.黑点密度大,单位体积内电子出现的概念大

C.通常用小黑点来表示电子绕核做高速圆周运动

D.电子云图是对电子运动轨迹无规律性的描述

答案B

解析小黑点表示电子在核外空间某处出现的轨迹,不表示电子数目,故A错误;小黑点密度大表示电子在原子核外此处单位体积内出现的概率大,故B正确;电子在核外的运动不是圆周运动,故C错误;电子云图表示电子在核外无规则运动时在某处出现的概率,不是运动轨迹的描述,故D错误。

8.与氯元素同族的短周期元素的原子,其最外电子层原子轨道数是　　　　　;碘元素在元素周期表中的位置是　　　　　　;液溴的保存通常采取的方法是　　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案4　第5周期ⅦA族　用水封在棕色瓶中,密闭保存

解析与氯元素同族的短周期元素原子为氟原子,氟原子核外有2个电子层,最外电子层是第二电子层,原子轨道数为4;碘元素在元素周期表中的位置是第5周期ⅦA族;液溴容易挥发,温度越高,挥发性越强,所以液溴通常用水形成水封并存放在棕色瓶中,以密闭保存。

关键能力提升练

9.(双选)以下对核外电子运动状态的描述正确的是 (　　)

A.电子的运动与行星相似,围绕原子核在固定的轨道上高速旋转

B.能量低的电子只能在s轨道上运动,能量高的电子总是在f轨道上运动

C.电子层序数越大,s轨道的半径越大

D.在同一原子轨道上运动的电子,其自旋状态有两种

答案CD

解析电子运动不是围绕原子核在固定的轨道上高速旋转,只是在某个区域出现的概率大些,故A错误;能量高的电子也可以在s轨道上运动,如7s轨道上的电子能量也很高,比4f轨道能量还高,故B错误;电子层序数越大,电子离原子核越远,所以电子层序数越大,s轨道上的电子距离原子核越远,则相应s原子轨道的半径越大,故C正确;在同一原子轨道上运动的电子,其自旋状态有两种,故D正确。

10.下列说法正确的是(　　)

A.s电子云是在空间各个方向上伸展程度相同的对称形状

B.p电子云是平面“8”字形的

C.2p能级有2个原子轨道

D.2d能级包含5个原子轨道

答案A

解析p电子云具有一定的空间取向,分别沿x、y、z轴方向分布,B项错;2p能级有3个原子轨道,C项错;第二电子层没有d能级,D项错。

11.下列对核外电子运动状态的描述正确的是(　　)

A.人们可以同时准确地测定电子在核外运动的位置和速率

B.第三电子层有3s、3p、3d、3f四个能级

C.氢原子中只有一个电子,故氢原子只有一个轨道

D.在不同能级上运动的电子,其运动状态肯定不同

答案D

解析人们不可能同时准确地测定电子运动的位置和速率,A项错误。第三电子层只有3s、3p、3d三个能级,B项错误。氢原子中只有1个电子,只填充在1s轨道,但还存在其他空轨道,C项错误。电子的运动状态与能层、能级、原子轨道和自旋状态有关,在不同能级上的电子运动状态不同,D项正确。

12.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个原子轨道

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

答案D

解析s轨道是球形的,s轨道电子云图表示电子在核外空间某处单位体积内出现概率的大小,不能说明电子在做圆周运动,A错误;p能级有三个原子轨道,同一电子层上的p轨道能量相同,3px、3py、3pz能量相同,它们的差异是在空间延伸方向不同,B错误;钒元素位于第4周期,其原子核外原子轨道多于4个,C错误;电子云和原子轨道都能形象地描述电子的运动状态,D正确。

13.(1)K层有　　　个能级,用符号表示为　　　　;L层有　　个能级,用符号分别表示为　　　　;M层有　　　个能级,用符号分别表示为　　　　。由此可推知第n电子层有　　　　个能级。每个电子层中一定含有的能级符号为　　　,其对应的原子轨道电子云形状为　　　　。 

(2)比较下列多电子的原子轨道的能量高低(填“>”“<”或“=”)。

2s　　　3s　2s　　　3d 

2px　　　2py　4f　　　　6f 

答案(1)1　1s　2　2s、2p　3　3s、3p、3d　n　s

球形

(2)<　<　=　<

解析(1)第n个电子层有n个能级;每个电子层中都含有s能级,s能级对应的原子轨道电子云形状为球形。

(2)相同电子层上原子轨道能量由低到高的顺序是ns<np<nd<nf;相同形状的原子轨道能量由低到高的顺序是1s<2s<3s<4s……同一电子层上形状相同的原子轨道的能量相等。

14.元素单质及其化合物有广泛用途,请回答下列问题:

(1)基态钙原子电子占据的能量最高电子层符号是　　　　,其核外共有　　　　个电子。 

(2)第3周期元素原子核外能量最高的电子层符号为　　　　;由钠和氯两种元素组成的化合物的电子式为　　　　　　。 

(3)请用一个实验事实说明钠比镁的金属性强:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)KClO3可用于实验室制O2,若不加催化剂,400 ℃时可分解生成两种盐,化学方程式为:KClO3KCl+KClO4(未配平),则氧化产物与还原产物的物质的量之比为　　　　。 

(5)已知:

工业上通过电解熔融MgCl2制单质镁,而不通过电解熔融MgO制单质镁的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案(1)N　20　(2)M　Na+]-

(3)NaOH的碱性强于氢氧化镁(或者钠与水反应更剧烈等)

(4)3∶1　(5)MgO的熔点高,熔融时消耗能源多,生产成本高

解析(1)钙元素的原子序数为20,钙元素原子核外有20个电子,共有4个电子层,能量最高的电子层符号为N。

(2)第3周期元素原子核外都有3个电子层,能量最高的电子层符号为M。由钠和氯两种元素组成的化合物是氯化钠,其电子式为Na+]-。

(3)NaOH的碱性强于氢氧化镁(或者钠与水反应更剧烈),可说明钠的金属性比镁强。

(4)由题意可知KClO4是氧化产物,KCl是还原产物,结合得失电子守恒可得氧化产物与还原产物的物质的量之比为3∶1。

(5)工业上通过电解熔融MgCl2制单质镁,而不通过电解熔融MgO制单质镁,原因是MgO的熔点高,熔融时消耗能源多,生产成本高。

学科素养拔高练

15.下表给出了五种元素的相关信息,其中A、B、C、D均为短周期元素,E是长周期元素。

根据上述信息填空:

(1)B元素的基态原子含有　　　　个电子层,其中第二电子层中含有的能级为　　　　　　;画出D元素的原子结构示意图:　　　　　　　　。 

(2)C与A形成的某一化合物能和C与B形成的另一无色化合物(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,写出两者在催化剂条件下发生反应生成无毒物质的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)某矿藏主要含D、E两种元素组成的化合物,它是我国生产某强酸的主要原料。试写出该生产过程中第一阶段主要反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案(1)2　2s、2p　

(2)2N2H4+N2O43N2+4H2O

(3)4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2

解析氢气是一种清洁燃料,所以A为氢元素;臭氧层对紫外线有吸收作用,是保护地球地表环境的重要屏障,所以B为氧元素。氮、磷、钾是植物生长的三要素,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时发出明亮的蓝紫色火焰,所以D为硫元素;日常生产和生活中最常用的金属是铁和铝,又由于E是长周期元素,所以E为铁元素。

(1)氧元素基态原子含有K层与L层两个电子层,L层为第二电子层,L层有s、p两个能级;D元素原子结构示意图为。

(2)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是无色气体,NO2是红棕色气体,N2H4和N2O4反应可生成无毒的N2和H2O。

(3)我国主要以黄铁矿(主要成分是FeS2)为原料制备硫酸,其第一阶段的主要反应是煅烧黄铁矿制备SO2。