【高考备考】2023届化学第二轮备考复习化学反应原理一核外电子运动特征专题训练（含解析）

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【高考备考】2023届化学第二轮备考复习化学反应原理
一核外电子运动特征专题训练

一、单选题
1．“轨道”2Px与3Py相同的方面是
A．能量 B．呈纺锤形 C．占据空间的体积 D．在空间的伸展方向
2．一种元素原子的价电子构型为2s22p5，下列有关它的描述正确的有
A．在周期表中电负性最大 B．在周期表中第一电离能最大
C．在周期表中原子半径最小 D．核外电子只有7种运动状态
3．下列有关叙述中正确的是
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．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．电子云图上的每一个点都代表一个电子
4．下面关于多电子原子的核外电子的运动规律的叙述正确的是(　　)
①核外电子是分层运动的
②所有电子在同一区域里运动
③能量高的电子在离核近的区域内运动
④能量低的电子在离核近的区域内运动
A．①④ B．②③ C．①③ D．②④
5．对于钠原子的第二电子层的p轨道2px、2py、2pz间的差异，下列说法正确的是
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
6．下列关于价电子构型为3s23p4的粒子描述正确的是（    ）
A．它的原子核外有三种形状不同的电子云
B．它的原子核外电子共有16种不同的运动状态
C．它可与H2反应生成的化合物为非极性分子
D．核外电子轨道表示式为：
7．下列说法正确的是
A．4s能级有1个轨道
B．2p、3p的电子云轮廓图形状不同
C．p轨道呈哑铃形，因此p轨道上电子的运动轨迹呈哑铃形
D．同一能层的p轨道电子能量不一定高于s轨道电子能量
8．下列说法错误的是（    ）
A．金属铁原子核外电子运动状态有26种
B．金刚石晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率表达式为π×100%
C．从原子轨道重叠方式考虑，氮气分子中的共价键类型有σ键和π键
D．HCN分子的空间构型为直线形
9．下列各项叙述正确的是
A．钠的焰色反应是电子由基态转化成激发态释放能量产生的
B．价电子排布为5s25p1的元素位于第五周期第IA族，是s区元素
C．各能层的s电子云轮廓图都是球形，但球的半径大小不同
D．乙醇比甲醚的沸点高是因为乙醇分子中O-H键极性强
10．“原子”原意是“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，Sn(锡)原子核外最高能层有几种不同运动状态的电子
A．8 B．6 C．4 D．10
11．下列说法中正确的是（ ）
A．电子云通常是用小黑点来表示电子的多少
B．1s22s12p1表示原子的激发态
C．s－s σ键与s－p σ键的电子云形状相同
D．电子仅在激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱
12．下列关于核外电子的运动状态的说法错误的是（）
A．核外电子是分层运动的
B．只有电子层、能级、电子云的空间伸展方向以及电子的自旋状态都确定时，电子运动状态才能被确定
C．只有电子层、能级、电子云的空间伸展方向以及电子的自旋状态都确定时，才能确定每一个电子层的最多轨道数
D．电子云的空间伸展方向与电子的能量大小无关

二、填空题
13．Zn、V、Cu、In、S和Se等原子是生物医药、太阳能电池等领域的理想荧光材料。回答下列问题：
(1)49In的价层电子排布式为_______。
(2)Zn、O、S和Se的电负性由大到小的顺序为_______。制备荧光材料过程中会产生少量SO、VO，其中V原子采用_______杂化，VO空间结构为_______，SO的空间构型为_______。
(3)C、N、S分别与H形成的简单氢化物中键角最小的是_______，其原因是_______。
(4)H、C、N、S四种元素可形成硫氰酸()和异硫氰酸(H-N=C=S)，异硫氰酸分子中σ键与π键的数目比为_______，异硫氰酸沸点较高，原因是_______。
(5)原子中运动的电子有两种相反的自旋状态，若一种自旋状态用+表示，与之相反的用−表示，称为电子的自旋量子数。对于基态Cu原子，其价电子自旋磁量子数的代数和为_______。
14．黑火药是中国古代四大发明之一，它的爆炸反应为：
2KNO3+3C+SA+N2↑+3CO2↑(已配平)
(1)生成物A的电子式为：__________________，属于______________晶体。
(2)黑火药中位于短周期的元素有_________种。其中有一种元素的单质可制药，其氧化物可做防腐剂，该元素在周期表中的位置是_________，该元素的原子核外有_______种不同运动状态的电子。
(3)黑火药所含元素中原子半径从大到小的顺序是______________(用元素符号表示)；
(4)下列能说明黑火药中碳与硫两元素非金属性相对强弱的有___________________。
A．相同条件下水溶液的pH：Na2CO3＞Na2SO4    B．酸性：H2SO3＞H2CO3
C．CS2中碳元素为+4价，硫元素为-2价         D．加热分解温度：CH4＞H2S
15．研究含氮化合物对消除环境污染，能源结构的改变，食品添加剂的研究等有重要意义。
(1)甘氨酸锌常用于食品的添加剂，也可代替甘油作烟丝的加香、防冻。一水合甘氨酸锌结构简式如图所示。

①在H、N、O、C、元素中，不属于P区元素的有：_______
②基态O原子最高能级的原子轨道形状是_______
(2)“中国制造2025”是中国政府实施制造强国战略第一个十年行动领。氮化铬在现代工业中发挥了重要的作用。
①基态N原子的价层电子的轨道表示式为_______。
②基态原子的价层电子排布式为_______。
(3)在空气中存在如下反应：，该反应分两步完成，其反应历程如图所示：则决定总反应的速率这一步的热化学方程式为：_______

(4)在汽车上安装三效催化转化器，可使汽车尾气中的主要污染物(、、碳氢化合物)进行相互反应，生成无毒物质，减少汽车尾气污染。发生以下反应：
Ⅰ.
II.  
若的燃烧热为283.5，则反应Ⅰ的_______
(5)已知1化学键断开吸收或生成时释放的能量如下：436，193，946。已知：  ，则生成1释放的能量是_______。
16．根据已学知识，请回答下列问题：
(1)基态N原子中，核外电子占据的最高能层的符号是_______，占据该能层电子的电子云轮廓图形状为_______。
(2)写出3p轨道上有2个未成对电子的元素的符号：_______。
(3)某元素被科学家称之为人体微量元素中的“防癌之王”，其原子的外围电子排布式为4s24p4，该元素的名称是_______。
(4)已知铁是26号元素，写出Fe的价层电子排布式_______；在元素周期表中，该元素在_______填“s”“p”“d”“f”或“ds”)区。
(5)Zn2+的核外电子排布式为_______。
17．氮元素可以形成多种分子和离子，如NH3、N2H4、N3－、NH4+、N2H62+等。回答以下问题：
(1)N的基态原子中，有________个运动状态不同的未成对电子。
(2)某元素原子与N3－含有相同的电子数，其基态原子的价电子排布式是___________。
(3)写出一种与N3－等电子体的微粒化学式___________
(4)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。
①N2H4分子中氮原子的杂化类型是__________________。
②肼可用作火箭燃料，燃烧时发生的反应是：N2O4(l)+2N2H4(l)===3N2(g)+4H2O(g)若该反应中有4 mol N—H键断裂，则形成的π键有____________ mol
18．如图是s能级和p能级的原子轨道图。

试回答下列问题：
(1)s电子的原子轨道呈________形，每个s能级有________个原子轨道；p电子的原子轨道呈________形，每个p能级有________个原子轨道。
(2)元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋1，原子中能量最高的是________电子，其电子云在空间有3个互相________(填“垂直”或“平行”)的伸展方向。元素X的名称是________，它的最低价氢化物的电子式是________。
(3)元素Y的原子最外层电子排布式为nsn－1npn＋1，Y的元素符号为________，原子的核外电子排布式为______________。

答案：
1．B
【详解】A．“轨道”2Px与3Py分别属于第二电子层和第三电子层，不同电子层的电子具有不同的能量，所以二者的能量不同，A选项错误；
B．所有的p轨道均为纺锤形，所以“轨道”2Px与3Py均呈纺锤形，B选项正确；
C．不同电子层上的电子，其占据空间的体积不一定相同，C选项错误；
D．在三维坐标中，“轨道”2Px在x轴方向伸展，3Py在y轴方向伸展，则在空间的伸展方向不同，D选项错误；
答案选B。
2．A
【分析】元素原子的价电子构型为2s22p5，则其核外电子数为9，其为氟元素。
【详解】A．氟的非金属性最强，在周期表中电负性最大，A正确；
B．虽然氟的非金属性最强，但周期表中第一电离能并不是最大的，因为有些稀有气体的第一电离能可能更大，B不正确；
C．氟的原子半径比氢大，所以氟在周期表中原子半径并不是最小的，C不正确；
D．氟的核外电子数为9，其核外电子有9种运动状态，D不正确；
故选A。
3．C
【详解】A．电子的运动是无规则的，无固定的轨道，故A错误；
B．同是3p轨道，能量相同，方向不同，故B错误；
C．原子轨道和电子云都是用来形象地描述电子运动状态的，故C正确；
D．电子云表示电子出现的概率，每个点表示某时刻电子出现的位置，故D错误；
故选C。
4．A
【详解】①多电子的原子，其核外电子在原子核外按照能量的高低不同在原子核外分层运动，故①正确；
②因核外电子的能量不同，则按照能量的高低在原子核外分层运动，故②错误；
③多电子原子中，核外电子的能量是不同的，能量低的通常在离核较近的区域运动，能量高的电子在离核远的区域运动，故③错误；
④多电子原子中，核外电子的能量是不同的，能量低的通常在离核较近的区域运动，能量高的电子在离核远的区域运动，故④正确；
由上分析①④正确；答案为A。
5．D
【详解】、、所表示的是同一能级中的三个不同的原子轨道，其能量相同。、、的电子云轮廓图形状、原子轨道都是纺锤形的，都是轴对称图形。在空间伸展方向上，电子云沿x轴方向伸展，电子云沿y轴方向伸展，电子云沿z轴方向伸展。综上A、B、C错误，D正确；
答案选D。
6．B
【详解】A．价电子构型为的元素是16号元素S，具有s和p两种能级，因此该原子的电子云形状有两种，故A错误；
B．S原子具有16个核外电子，处于不同能层、能级上的电子具有的能量不同，同一能级上的电子自旋方向相反，故有16种不同的运动状态，故B正确；
C．硫和氢气化合生成的硫化氢，分子构型V型，为极性分子，故C错误；
D．电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，且自旋方向相同，所以3p能级上电子排布图违反洪特规则，故D错误；
故答案为B。
7．A
【详解】A．s能级都是只有1个轨道，所以4s能级有1个轨道，A正确；
B．2p、3p的电子云轮廓图都是哑铃型，B错误；
C．p轨道呈哑铃形，因此p轨道上电子云密度呈哑铃型，不是电子实际运动轨道，C错误；
D．同一能层的p轨道电子能量一定高于s轨道电子能量，D错误；
故选A。
8．B
【详解】A．基态Fe原子核外有26个电子，则有26种运动状态，故A正确；
B．碳原子与周围4个相邻的碳原子形成正四面体，顶点碳原子与正四面体中心碳原子连线处于体对角线上，且二者距离等于体对角线长度的，而体对角线长度等于晶胞棱长的倍，若晶胞参数为a pm，则碳原子半径=a pm××=pm，晶胞中碳原子数目=4+8×+6×=8，晶胞中碳原子总体积=8×π()3，晶胞体积为a3，碳原子在晶胞中的空间占有率=×100%=×100%，故B错误；
C．N2分子中存在氮氮叁键，其中含有1个σ键和2个π键，故C正确；
D．HCN分子中C原子的杂化轨道形式是sp杂化，则HCN的空间构型为直线形，故D正确；
故答案为B。
9．C
【详解】A． 钠的焰色反应是电子由激发态跃迁至基态时，释放能量产生的，故A错误；
B． 价电子排布为5s25p1的元素位于第五周期第ⅢA族，是p区元素，故B错误；
C． 各能层的s电子云轮廓图都是球形，但球的半径大小不同，能级越高，半径越大，故C正确；
D． 乙醇比甲醚的沸点高是因为乙醇分子间可形成氢键，故D错误；
故选C。
10．C
【详解】Sn(锡)元素位于第五周期ⅣA族，原子核外有5个电子层，最高能层为O层，最外层有4个电子，且每个电子的运动状态均不相同，则Sn(锡)原子核外最高能层有4种不同运动状态的电子，故C正确；
故选C。
11．B
【详解】A．电子云图中的小黑点表示电子在核外空间出现机会的多少，而不表示具体的原子、原子的个数及电子的运动轨迹，故A错误；
B．1s22s12p1不符合能量最低原理，表示原子的激发态，故B正确；
C．s能级电子云是球形，p能级电子云是哑铃型，所以s-sσ键与s-p σ键的电子云形状不同，故C错误；
D．电子无论从激发态跃迁到基态，还是从基态跃迁到激发态时都会产生原子光谱，故D错误；
故选B。
12．C
【详解】A.电子亚层（能级）是电子在核外空间出现概率密度分布的形象化描述即电子运动的电子云状态，是分层运动的，故A正确；
B.电子的运动状态由电子层、电子亚层、电子云的伸展方向以及电子的自旋状态决定，所以在电子层、电子亚层、电子云的伸展方向、以及电子的自旋状态确定时，电子的运动状态才能确定下来，故B正确；
C.第一能层只有s能级1个原子轨道，第二能层有s和p能级共有4个原子轨道，第三能层有s、p和d能级共有9个原子轨道，与电子层、电子亚层、电子云的伸展方向及电子的自旋无关，故C错误；
D、离原子核越远的电子，其能量越大，则p原子轨道电子的平均能量随能层的增大而增加，所以电子云伸展方向与能量大小无关，故D正确；
故选：C。
13．(1)5s25p1
(2)     O>S>Se>Zn     sp3     正四面体     三角锥
(3)     H2S     三种氢化物中心原子均采取sp3杂化，H2S中心原子S上孤对电子多，对成键电子对排斥力大
(4)     3:2     异硫氰酸分子间形成氢键
(5)+(或−)

【详解】（1）铟元素核外电子数为49，位于第五周期第A族，根据构造原理，核外电子排布为[Kr] ，其价层电子排布式为，；
（2）同一周期从左到右，元素的电负性依次增大，同一主族从上到下，元素的电负性依次减小，四种元素的电负性由大到小的顺序为：O>S>Se> Zn。中钒硫原子形了4个σ键，孤电子对数为，价层电子对数为4，因此钒原子的杂化方式为，的空间构型为正四面体形。中硫原子形成了3个σ键，孤电子对数为，价层电子对数为4，硫原子的杂化类型为，的空间构型为三角锥形； O>S>Se>Zn；；正四面体；三角锥；
（3）CH4的价层电子对数为，NH3的价层电子对数为，H2S的价层电子对数为，中心原子均采取杂化，碳原子没有孤电子对，氮原子有一对孤电子，硫原子有两对孤电子对，因此硫原子的孤电子对σ键电子对的排斥力大，H2S的键角最小，H2S；三种氢化物中心原子均采取sp3杂化，H2S中心原子S上孤对电子多，对成键电子对排斥力大；
（4）一个异硫氰酸分子中含有一个单键和两个双键，单键为σ键，双键中有一个o键和一个π键，因此异硫氰酸中σ键与π键数之比为；硫氰酸分子中的氢原子连在硫原子上，分子间不能形成氢键，异硫氰酸分子的氢原子与氮原子相连，由于N元素电负性大，分子间能形成氢键，因此异硫氰酸的沸点较高；3：2；异硫氰酸分子间形成氢键；
（5）基态铜原子的价电子排布式为 ，3d轨道价电子自旋磁量子数的代数和为0，4s价电子自旋磁量子数的代数和为或；+(或−)。
14．          离子     四     第三周期第VIA族     16     K＞S＞C＞N＞O     AC
【分析】(1)由原子守恒可知，A为K2S，为离子化合物；
(2)C、N、O、S、K中，氧化物可用于漂白织物和防腐剂，为S的氧化物，S的原子核外电子数为16；
(3)电子层越多，半径越大；同周期原子序数大的半径小；
(4)A．元素最高价氧化物对应水化物的酸性越强，则元素的非金属性越强；
B．亚硫酸不是硫元素的最高价氧化物对应的水化物；
C．非金属性强的元素显示负价，非金属性弱的则显示正价；
D．一般来说，元素的气态氢化物越稳定，则元素的非金属性越强。
【详解】(1)由原子守恒可知，A为K2S，只含离子键，为离子晶体，其电子式为；
(2)黑火药中位于短周期的元素有C、N、O、S，氧化物可用于漂白织物和防腐剂，为S的氧化物，S位于第三周期第VIA族，S的原子核外电子数为16，则有16种不同运动状态的电子；
(3)电子层越多，半径越大；同周期原子序数大的半径小，则原子半径由大到小为K＞S＞C＞N＞O；
(4)A．Na2CO3水解呈碱性，说明H2CO3是弱酸，Na2SO4不水解，H2SO4是强酸，所以H2SO4的酸性强于H2CO3的，则能说明碳与硫两元素非金属性为S＞C，故A选；
B．亚硫酸强于碳酸，说明亚硫酸电离出氢离子的能力强于硫酸，不能说明碳与硫两元素非金属性相对强弱，故B不选；
C．直接说明S的非金属性强于C，所以S才显负价，碳元素显示正价，故C选；
D．氢化物的稳定性顺序是CH4＞H2S，但S的非金属性强于碳元素，故D不选；
故AC。
元素非金属性强弱的判断依据：①非金属单质跟氢气化合的难易程度(或生成的氢化物的稳定性)，非金属单质跟氢气化合越容易(或生成的氢化物越稳定)，元素的非金属性越强，反之越弱；②最高价氧化物对应的水化物(即最高价含氧酸)的酸性强弱．最高价含氧酸的酸性越强，对应的非金属元素的非金属性越强，反之越弱；③氧化性越强的非金属元素单质，对应的非金属元素的非金属性越强，反之越弱，(非金属相互置换)。
15．(1)     H、     哑铃形
(2)         
(3)  
(4)+180
(5)391

【详解】（1）①在H电子排布式为：1s1,N电子排布式为：1s22s22p3;O电子排布式为：1s22s22p4,C电子排布式为：1s22s22p2、电子排布式为：1s22s22p63s23p63d104s2元素中，不属于P区元素的有：H、，H、；
②基态O原子最高能级的原子轨道是p，形状是哑铃形，哑铃形；
（2）①基态N原子的价层电子的轨道表示式为；
②基态原子的价层电子排布式为；
（3）决定总反应的速率这一步是反应Ⅱ，热化学方程式为：  ；
（4）由盖斯定律Ⅰ+Ⅱ得到，所以，则反应Ⅰ的+180，+180；
（5）焓变=断键吸收能量-成键释放能量，设生成1释放的能量是x kJ能量，则有946+2×436-4x-193=61，解得x=391，即断开1mol N≡N键吸收391kJ能量，391。
16．(1)     L     球形和纺锤形(或哑铃形)
(2)Si或S
(3)硒
(4)     3d64s2     d
(5)1s22s22p63s23p63d10

(1)
N是7号元素，根据构造原理，可知基态N原子核外电子排布式是1s22s22p3，价层电子排布式是2s22p3，则其核外电子占据的最高能层的符号是L；占据该能层电子为s电子和p电子，s能级电子云轮廓图为球形，占据p能级电子的电子云轮廓图形状为纺锤形(或哑铃形)；
(2)
3p轨道上有2个未成对电子的核外电子排布式可能是1s22s22p63s23p2或1s22s22p63s23p4，前者是14号Si元素，后者是16号S元素；
(3)
某元素被科学家称之为人体微量元素中的“防癌之王”，其原子的外围电子排布式为4s24p4，基态原子核外电子数是2+8+18+6=34，该元素是第四周期第ⅥA族元素，该元素是硒元素；
(4)
已知铁是26号元素，根据构造原理，可知基态Fe原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2简写为[Ar]3d64s2，则Fe的价层电子排布式为3d64s2，位于元素周期表的d区；
(5)
Zn是30号元素，根据构造原理可知基态Zn原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s2。Zn2+是Zn原子失去最外层的2个4s电子形成的离子，则Zn2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10。
17．     3     3d24s2     N2O、CNO－、CO2等合理答案     sp3     3
【分析】核外电子排布、晶体中存在的化学键、杂化轨道理论、电负性等知识点。
【详解】（1）氮原子的电子排布式1s22s22p3 ，其中最外层有3个未成对电子，且运动状态不同，故答案为3个运动状态不同的未成对电子；
（2）1个N含有7个电子，故N3-有22个电子，故该元素为钛。其价电子排布式为3d24s2；
（3）具有相同价电子数和相同原子数的分子或离子具有相同的结构特征，这一原理称为等电子原理，满足等电子原理的分子、离子或原子团称为等电子体。与N3－等电子体的微粒有N2O、CNO－、CO2等；
（4）①N2H4分子中氮原子含有3个共价单键，且不含孤电子对，所以N原子轨道的杂化类型sp3，故为sp3 杂化；
②根据N2O4(l)+2N2H4(l)=3N2(g)+4H2O(g)可知，反应中有4 mol N—H键断裂表明有1molN2H4参与反应，故有1.5molN2生成，N2为三键，其中含有1个σ键2个π键。故形成π键有3mol。
18．     球     1     哑铃     3     2p轨道     垂直     氮
          S     [Ne]3s23p4
【分析】根据图中信息得到s电子、p电子的原子轨道形状和轨道数目；根据元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn+1，得出n值，再进行分析。
【详解】(1)s电子的原子轨道呈球形，每个s能级有1个原子轨道；p电子的原子轨道呈哑铃形，每个p能级有3个原子轨道；故球；1；哑铃；3。
(2)元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn+1，则n =2，因此原子中能量最高的是2p轨道电子，其电子云在空间有3个互相垂直的伸展方向。元素X价电子为2s22p3，其元素名称是氮，它的最低价氢化物为NH3，其电子式是；故2p轨道；垂直；氮；。
(3)s轨道最多2个电子，因此元素Y的原子最外层电子排布式为3s23p4，则Y为16号元素，其元素符号为S，原子的核外电子排布式为[Ne]3s23p4；故S；[Ne]3s23p4。