高中化学人教版 (2019)选择性必修2第一节 原子结构课堂检测

第一章　学业质量标准检测

 (时间：75分钟　满分：100分)

一、选择题(本题共14小题，每题3分，共42分。每小题只有一个选项符合题目要求)

1．下列说法不正确的是( C )

A．稀有气体氦的原意是“太阳元素”，是分析太阳光谱发现的

B．电负性是用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小

C．泡利提出在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，它们的自旋平行

D．道尔顿近代原子学说假设原子是化学元素的最小粒子，每一种元素有一种原子

解析：稀有气体氦的原意是“太阳元素”，是1868年分析太阳光谱时发现的，故A正确；电负性是用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小，故B正确；泡利提出在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，它们的自旋方向相反，故C错误；道尔顿原子论认为，物质世界的最小单位是原子，原子是单一的，独立的，不可被分割的，在化学变化中保持着稳定的状态，同类原子的属性也是一致的，故D正确。故选C。

2．以下表示氦原子结构的化学用语中，对电子运动状态描述最详尽的是( D )

A.He  B．

C．1s2  D．

解析：只能表示最外层电子数，故A错误；只表示核外电子的分层排布情况，故B错误；具体到亚层的电子数，故C错误；包含了电子层数、亚层数以及轨道内电子的自旋方向，故D正确。故选D。

3．下列说法正确的是( C )

A．错误，违反了泡利不相容原理

B．各能级最多容纳的电子数是该能级原子轨道数的二倍，支持这一结论的理论是构造原理

C．6C的电子排布式1s22s22p违反了洪特规则

D．电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p63d4违反了泡利不相容原理

解析：根据洪特规则：基态原子中，填入简并轨道的电子总是先单独分占，且自旋平行，因此 违反了洪特规则，故A错误；泡利原理是一个原子轨道中，最多只能容纳2个电子，它们自旋相反，因此各能级最多容纳的电子数是该能级原子轨道数的二倍，支持这一结论的理论是泡利原理，故B错误；根据洪特规则，6C的电子排布式为1s22s22p2p，题给电子排布式违反了洪特规则，故C正确；电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p63d4违反了能量最低原理，故D错误。故选C。

4．下列说法正确的是( A )

A．氢原子的电子云图中小黑点的疏密表示电子在核外单位体积内出现机会的多少

B．最外层电子数为ns2的元素都在元素周期表第2列

C．处于最低能量的原子叫做基态原子，1s22s22p→1s22s22p过程中形成的是发射光谱

D．已知某元素＋3价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，该元素位于周期表中的第四周期第Ⅷ族位置，属于ds区

解析：核外电子的运动没有确定的方向和轨迹，只能用电子云描述它在原子核外空间某处出现机会(几率)的多少，A正确；最外层电子数为ns2的主族元素都在元素周期表第2列，副族元素也有ns2的情况，比如Zn，其核外电子排布式为[Ar]3d104s2，B错误；2px和2py的轨道能量一样，电子在这两个轨道之间变迁，不属于电子跃迁，也不会放出能量，C错误；该元素为26号元素Fe，位于第Ⅷ族，属于d区，ds区仅包含ⅠB族、ⅡB族，D错误。故选A。

5．下列说法正确的是( C )

A．1s电子云呈球形，表示电子绕原子核做圆周运动

B．第四周期基态原子未成对电子数为1的元素有4种

C．元素周期表中ⅢB族到ⅡB族10个纵列的元素都是金属元素

D．ns能级的能量一定高于(n－1)d能级的能量

解析：1s电子云呈球形，表示电子围绕原子核运动时在原子核周围各处出现的几率相同，A错误；第四周期未成对电子数为1的基态原子有4s1、3d14s2、3d104s1、4s24p1、4s24p5，共5种不同元素，B错误；元素周期表中7个副族和第Ⅷ族元素全部为金属元素，由于第Ⅷ族包括3个纵行，故元素周期表中ⅢB族到ⅡB族10个纵列，C正确；根据能量最低原理，结合泡利原理和洪特规则，电子优先填充能量低的能级，从ⅢB到Ⅷ族元素在进行电子填充时优先填充4s轨道，可见ns能级不一定高于(n－1)d能级，D错误。故选C。

6．某锂盐的结构如图所示，其阴离子是由原子序数依次增大的短周期主族元素X、Y、Z、W形成，X、Y与Z同一周期，Y与W同族。下列说法正确的是( B )

A．元素的电负性：W<Y<X<Z

B．第一电离能：W<Y<X<Z

C．简单气态氢化物的热稳定性：W<Y<X<Z

D．简单离子的半径：W<Y<X<Z

解析：锂盐阴离子是由原子序数依次增大的短周期主族元素X、Y、Z、W形成，Y形成两个共价键，W形成六个共价键，Y与W同族，因此它们位于第ⅥA族，则W为S，Y为O；X、Y、Z位于第二周期，Z形成一个共价键，则Z为F；X形成两个共价键且使形成的阴离子带一个单位负电荷，则X为N。主族元素同周期从左向右电负性逐渐增强，同主族从上到下电负性逐渐减弱，N原子半径小于S原子半径，N原子对键合电子吸引力大于S原子，因此电负性N>S，总的来说电负性W<X<Y<Z，A项错误；主族元素同主族从上到下第一电离能逐渐减弱，同周期从左向右第一电离能呈增强趋势，但第ⅤA族第一电离能大于第ⅥA族，因此第一电离能：W<Y<X<Z，B项正确；非金属性越强，简单氢化物的稳定性越强，主族元素同周期从左向右非金属性逐渐增强，同主族从上到下非金属性逐渐减弱，因此非金属性大小：W<X<Y<Z，C项错误；简单离子半径的比较原则：电子层越多半径越大，因此S2－半径大于其他离子半径，电子层结构相同时，核电荷数越大半径越小，因此F－<O2－<N3－，因此简单离子的半径：Z<Y<X<W，D项错误。故选B。

7．下列各组原子中，彼此化学性质一定相似的是( C )

A．最外层都只有一个电子的X、Y原子

B．原子核外L层上有8个电子的X原子与M层上有8个电子的Y原子

C．2p轨道上有3个未成对电子的X原子与3p轨道上有3个未成对电子的Y原子

D．原子核外电子排布式为1s2的X原子与原子核外电子排布式为1s22s2的Y原子

解析：最外层只有一个电子可能是H原子、碱金属元素原子或者ⅠB族元素原子，H原子、碱金属元素原子性质有相似的地方，都具有还原性，但与ⅠB族元素原子性质不同，故A错误；原子核外L层上有8个电子的X原子，没有指明有没有M层，M层上有8个电子的Y原子，没有指明有没有N层，无法判断它们是什么原子，无法判断它们的化学性质是否相似，故B错误；2p轨道上有3个未成对电子的X原子为N原子，3p轨道上有3个未成对电子的Y原子为P原子，N和P位于同一主族，最外层电子数相同，性质相似，故C正确；原子核外电子排布式为1s2的X原子为He原子，原子核外电子排布式为1s22s2的Y原子为Be，二者性质不同，故D错误。故选C。

8．已知下列元素的电负性数据，下列判断错误的是( D )

A．表中X为非金属元素

B．Ge既具有金属性，又具有非金属性

C．Mg元素电负性的范围为0.9～1.6

D．O和Cl形成的二元化合物中O显正价

解析：非金属的电负性一般大于1.8，表中X电负性为2.5，为非金属元素，故A正确；Ge的电负性为1.8，在周期表中位于金属和非金属交界的地方，既具有金属性，又具有非金属性，故B正确；同周期从左到右电负性增大，Mg元素电负性介于钠和铝之间，范围为0.9～1.6，故C正确；O和Cl形成的二元化合物中氧电负性大显负价，氯电负性小，氯显正价，故D错误。故选D。

9．X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期不同主族元素，X的最外层电子数是其电子层数的3倍，Y元素原子半径在同周期中最大，Z的3p轨道有3个未成对电子，X与Y的最外层电子数之和与W的最外层电子数相等。下列说法中错误的是( D )

A．X在元素周期表中位于p区

B．元素的第一电离能：W>Z>Y

C．X、Y、W形成的简单离子半径r(W)>r(X)>r(Y)

D．Z的最高价含氧酸的钠盐溶液中有三种含Z元素的微粒

解析：X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期不同主族元素，X的最外层电子数是其电子层数的3倍，则X为O；Y元素原子半径在同周期中最大，则Y为Na；Z的3p轨道有3个未成对电子，则Z为P；X与Y的最外层电子数之和与W的最外层电子数相等，则W为Cl，综上，X为O，Y为Na，Z为P，W为Cl。X为O，在元素周期表中位于p区，故A正确；主族元素同周期从左向右第一电离能呈增大趋势，P的3p能级处于半满稳定状态，其第一电离能大于同周期相邻元素，则第一电离能：Cl>P>Na，故B正确；X为O，Y为Na，W为Cl，形成的简单离子为O2－、Na＋、Cl－，半径r(Cl－)>r(O2－)>r(Na＋)，故C正确；P的最高价含氧酸钠盐为Na3PO4，Na3PO4溶液中含P微粒PO、HPO、H2PO、H3PO4，故D错误。故选D。

10．元素周期表的形式多种多样，如下图是扇形元素周期表的一部分(1～36号元素)，对比中学常见元素周期表，思考扇形元素周期表的填充规律，下列说法正确的是( D )

A．②、⑧、⑨对应简单离子半径依次减小

B．⑤的三种核素化学性质不同

C．元素⑩处于常见周期表第四周期第ⅧB族

D．④的最高价氧化物对应的水化物能与其氢化物反应，生成离子化合物

解析：由元素在周期表中的位置可知，①为H、②为Na、③为C、④为N、⑤为O、⑥为Mg、⑦为Al、⑧为S、⑨为Cl、⑩为Fe。电子层结构相同核电荷数越大离子半径越小，电子层越多离子半径越大，故离子半径S2－＞Cl－＞Na＋，A错误；决定化学性质的是原子最外层电子数，最外层电子数相同，元素的三种核素的化学性质相同，B错误；元素⑩处于常见周期表第四周期第Ⅷ族，不是第ⅧB族，C错误；N的最高价氧化物的水化物是HNO3可以与NH3发生反应形成NH4NO3，该物质是离子化合物，D正确。

11．下列说法正确的是( D )

A．电子排布为[Ar]3d44s2的中性原子是基态原子

B．基态铜原子的轨道表示式：

C．Fe3＋的离子结构示意图为

D．某原子核外电子排布式为ns2np7，它违背了泡利原理

解析：原子核外电子数为24，其中3d能级达到半满更稳定，电子排布为1s22s22p63s23p63d54s1，不存在[Ar]3d44s2的排布，故A错误；Cu元素为29号元素，原子核外有29个电子，所以核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，价层电子排布式为3d104s1，轨道表示式为，故B错误；Fe3＋离子核内质子数为26，核外各层上电子数分别为2、8、13，结构示意图为，故C错误；泡利原理是指每个轨道最多只能容纳两个自旋相反的电子，而ns2np7的np能级排布了7个电子，故违背了泡利原理，故D正确。故选D。

12．X、Y为第三周期元素、Y最高正价与最低负价的代数和为6，二者形成的一种化合物能以[XY4]＋[XY6]－的形式存在。下列说法错误的是( D )

A．原子半径：X>Y

B．简单氢化物的还原性：X>Y

C．同周期元素形成的单质中Y氧化性最强

D．同周期中第一电离能小于X的元素有4种

解析：Y位于第三周期，且最高正价与最低负价的代数和为6，则Y是Cl元素，由X、Y形成的阴离子和阳离子知，X与Y容易形成共价键，根据化合物的形式知X是P元素。P与Cl在同一周期，则P半径大，即X>Y，A项不符合题意；两者对应的简单氢化物分别是PH3和HCl，半径是P3－>Cl－，所以PH3的失电子能力强，还原性强，即X>Y，B项不符合题意；同周期元素从左往右，金属性减弱，非金属性增强，各元素对应的金属单质还原性减弱，非金属单质的氧化性增强，所以Cl2的氧化性最强，C项不符合题意；同一周期，从左到右，第一电离能呈现增大的趋势，第ⅤA族元素的第一电离能大于相邻元素的第一电离能；所以第三周期第一电离能从小到大依次为Na、Al、Mg、Si、S、P、Cl，所以同周期中第一电离能小于P的元素有5种，D项符合题意。故选D。

13．已知X和Y均为第三周期元素，其原子的第一至第四电离能如表所示。下列说法正确的是( D )

A．X通常显＋3价，Y通常显＋1价

B．X的第一电离能小于Y的第一电离能，所以X比Y金属性强

C．X、Y的最高价氧化物的水化物都不能与氢氧化钠反应

D．工业上制取X采用的是电解熔融的X的氧化物，制取Y采取的是电解熔融的Y的氯化物

解析：X的第四电离能突然增大，X最外层有3个电子，X是Al元素，铝通常显＋3价；Y的第三电离能突然增大，Y最外层有2个电子，Y是Mg元素，镁通常显＋2价，故A错误；Al的第一电离能小于Mg的第一电离能，但Mg比Al的金属性强，故B错误；氢氧化铝能与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，故C错误；工业上采用的是电解熔融的氧化铝冶炼金属铝，电解熔融的氯化镁冶炼金属镁，故D正确。故选D。

14．聚合物前驱体转化法在陶瓷材料制备领域有重要应用价值，一种聚合物前驱体结构如图所示(R1、R2表示烃基)。W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素，X、Z同主族，W的核外电子总数等于Y的最外层电子数。下列说法不正确的是( B )

A．原子半径：Z>W>X

B．氢化物沸点：Y>X

C．最高价含氧酸的酸性：Z＜X

D．Z的氧化物ZO2难溶于水

解析：W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素，X、Z同主族，均成四根键，X为C，Z为Si，W的核外电子总数等于Y的最外层电子数，W为B，Y为N。同周期从左往右原子半径减小，同主族从上往下原子半径逐渐增大，故原子半径：Si>C>N，A正确；碳的氢化物随碳原子数的增多，沸点升高，B错误；同主族从上往下非金属减弱，故最高价含氧酸的酸性：H2CO3>H2SiO3，C正确；SiO2难溶于水，D正确。故选B。

二、非选择题(本题共4小题，共58分)

15．(15分)如图是s能级和p能级的原子轨道图，试回答下列问题：

(1)若元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋1，元素X的名称是 氮　，该元素p电子云轮廓图的形状是 哑铃形(或纺锤形)　，其基态X原子的核外电子有 5　种空间运动状态。

(2)若元素X的原子最外层电子排布式为nsn－1npn＋1，那么X在元素周期表中的位置 第三周期第ⅥA族　，X原子的轨道表示式为

  　。

(3)第四周期元素Y基态＋1价离子的3d轨道为全充满，Y的元素符号为 Cu　，其基态原子的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)　。

(4)短周期元素M和N的基态原子都含有2个未成对电子，它们相互作用可生成常见的无色无味气体。该无色气体的化学式为 CO2　。

解析：(1)若元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋1，则n＝2，所以该元素的原子序数为7，是氮元素；该元素p电子云轮廓图的形状是哑铃形或纺锤形；N原子的核外电子排布式为1s22s22p3，占据5个轨道，则基态X原子的核外电子有5种空间运动状态。

(2)若元素X的原子最外层电子排布式为nsn－1npn＋1，则n＝3，故元素X的基态原子最外层电子排布式为3s23p4，所以该元素的原子序数为16，在元素周期表中的位置为第三周期第ⅥA族；X原子的电子排布图为。

(3)原子首先失去最外层电子，使电子层数减小，而使离子稳定，所以失去的为4s上的一个电子，推出元素Y基态原子价电子构型为3d104s1，为29号，则Y的元素符号为Cu，其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1。

(4)短周期元素M和N的基态原子都含有2个未成对电子，推出M、N分别为C、O，它们相互作用可生成常见的无色无味气体，该无色气体的化学式为CO2。

16．(12分)按要求回答下列问题：

(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。Co是第 27　号元素。元素Mn与O中，基态原子核外未成对电子数较多的是 Mn　。

(2)我国科学家成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl。

①氮原子的价电子排布式为 2s22p3　。

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 同周期主族元素随核电荷数的增大，原子半径逐渐变小，得电子能力增强，故结合一个电子释放出的能量依次增大　；氮元素的E1呈现异常的原因是 基态N原子的2p轨道为半充满状态，相对稳定，不易结合一个电子　。

(3)已知As元素的相关信息如图所示，下列说法不正确的是 BD　。

A．推测As能形成多种氧化物

B．热稳定性：AsH3、H2S、HCl逐渐减弱

C．As的一种核素表示为As，中子数为40

D．原子半径由大到小的顺序：As、Cl、Si

解析：(1)Co是27号元素，在元素周期表中位于第四周期第Ⅷ族，O基态原子的价电子排布式为2s22p4，所以其核外未成对电子数是2，而Mn基态原子的价电子排布式为3d54s2，其核外未成对电子数是5，故核外未成对电子数较多的是Mn。

(2)①N为7号元素，基态N原子的价电子排布式为2s22p3；

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，同周期主族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。

(3)N和As是第ⅤA族元素，As性质与N有相似之处，N能形成NO、NO2、N2O3、N2O5等多种氧化物，据此推测As也能形成As2O3、As2O5等多种氧化物，A正确；非金属性越强，对应的简单氢化物越稳定，则AsH3、H2S、HCl的稳定性逐渐增强，B错误；中子数＝质量数－质子数，则As的中子数为73－33＝40，C正确；一般电子层数越多，原子半径越大，同周期主族元素从左往右原子半径减小，则原子半径由大到小的顺序为As、Si、Cl，D错误。故选BD。

17．(14分)下图是元素周期表的一部分，所列的字母分别代表一种化学元素。试回答下列问题：

(1)基态n原子中，核外电子占据最高能层的符号是 N　，占据该能层的电子云轮廓图形状为 球形　。

(2)h的单质在空气中燃烧发出耀眼的白光，从原子结构角度解释是涉及电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以光(子)的形式释放能量，以下现象与该原理一样的是 AC　。

A．燃放焰火  

B．棱镜分出的光

C．霓虹灯射出五颜六色的光

(3)o、p(序号)两元素的部分电离能数据列于下表：

①o元素价电子的轨道表示式为 　。

②比较两元素的I2、I3可知，气态o2＋再失去一个电子比气态p2＋再失去一个电子难。对此，你认为原因可能是 Mn2＋的3d轨道电子排布为半满状态，比较稳定　。

(4)元素的基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，c、d、e三元素中，电子亲和能从大到小的顺序为 O>C>N　(填元素符号)。

(5)表中所列的某主族元素的电离能情况如图所示，写出该元素的最高价氧化物对应的水化物与g的最高价氧化物对应的水化物反应的离子方程式

 Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O(或Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－)　。

解析：由元素在周期表的位置可知，a～p各元素分别是H，Li，C，N，O，F，Na，Mg，Al，Si，S，Cl，Ar，K，Mn，Fe。

(1)基态n原子为K原子，核外电子占据最高能层的符号是N层，占据该能层的电子轨道为4s，电子云轮廓图形状为球形。

(2)燃放焰火即金属的焰色是由于激发态电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低轨道时，能量以可见光的形式释放，故A正确；棱镜分出的光是折射造成的，与电子跃迁无关，故B错误；霓虹灯射出五颜六色的光是由于电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道，以光的形式释放能量，故C正确。故选AC。

(3)Mn元素价电子的轨道表示式为 ，由Mn2＋转化为Mn3＋时，3d能级由较稳定的3d5半充满状态转为不稳定的3d4状态，需要的能量较多，而Fe2＋到Fe3＋时，3d能级由不稳定的3d6到稳定的3d5半充满状态，需要的能量相对要少，气态Mn2＋再失去一个电子比气态Fe2＋再失去一个电子难。

(4)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，具有稳定性，故不易再结合一个电子，所以电子亲和能从大到小的顺序为O>C>N。

(5)该元素第四电离能剧增，说明该元素原子最外层电子数为3，所以该元素为Al元素，氢氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠与水，反应离子方程式为Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O或Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－。

18．(17分)合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大成就，在很大程度上解决了地球上因粮食不足而导致的饥饿问题，是化学和技术对社会发展与进步的巨大贡献。

(1)自然界中的氮元素主要以分子的形式存在于空气中，是人工固氮的主要来源。

①基态氮原子的轨道表示式为 　。

②NH3分子中，与N原子相连的H显正电性。N、H电负性大小顺序为 N>H　。

(2)铁触媒是普遍使用的以铁为主体的多成分催化剂，通常还含有Al2O3、K2O、CaO、MgO、Cr2O3等氧化物中的几种。

①上述氧化物所涉及的元素中，处于元素周期表中p区的元素是 Al、O　。

②比较Mg、Ca第一电离能的大小： Mg>Ca　。

③图表的数据从上到下是钠、镁、铝逐级失去电子的电离能。

结合数据说明Mg的常见化合价为＋2价的原因：

 镁的第三电离能比第一、二电离能大很多，镁很难失去第三个电子，而易失去两个电子形成＋2价镁离子　。

(3)我国科研人员研制出了“Fe－LiH”催化剂，温度、压强分别降到了350 ℃、1 MPa，这是近年来合成氨反应研究中的重要突破。

①基态Fe原子的核外电子排布式为

 1s22s22p63s23p63d64s2　。

②比较Li＋与H－的半径大小关系：r(Li＋) <　r(H－)(填“>”或“<”)。

解析：(1)①基态氮原子的电子排布式为1s22s22p3，其轨道表示式为；

②NH3分子中，与N原子相连的H显正电性，则N、H电负性大小顺序为N＞H。

(2)①上述氧化物所涉及的元素中，处于元素周期表中p区的元素是Al、O；②同一主族从上到下，第一电离能逐渐减小，则Mg、Ca第一电离能的大小为Mg＞Ca；③镁的第三电离能比第一、二电离能大很多，镁很难失去第三个电子，而易失去两个电子形成＋2价镁离子，故Mg的常见化合价为＋2价。

(3)①Fe是26号元素，基态Fe原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2；②Li＋与H－具有相同的电子层数，原子序数越小，离子半径越大，则离子半径：r(Li＋)＜r(H－)。