苏教版2019高二化学选择性必修第二册第一二章+揭示物质结构的奥秘+原子结构和元素性质（单元测试）

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第一 二章 揭示物质结构的奥秘 原子结构和元素性质（满分：100分 时间：75分）一、选择题(本题共14小题，每小题3分，共42分。每小题只有一个选项符合题意)1．俄罗斯科学家在利用回旋加速器进行的实验中，用含20个质子的钙元素的同位素反复轰击含95个质子的镅元素，结果成功制得4个第115号元素的原子。其与N元素同主族。这4个原子在生成数微秒后衰变成第113号元素。前者的一种核素为eq \o\al(288,115)X。下列有关叙述正确的是(　　)A．115号元素衰变成113号元素是化学变化B．115号元素X的近似相对原子质量为288C．113号元素的原子最外层有3个电子D．因115号元素与N元素同主族，所以是非金属元素【答案】C【解析】115号元素衰变成113号元素，为原子核之间的核变化，不是化学变化，A错误；核素eq \o\al(288,115)X的质量数与相对原子质量近似相等，即为288，元素的相对原子质量要根据核素原子质量与丰度进行计算得到，B错误；113号元素位于ⅢA族，则113号元素最外层有3个电子，C正确；115号元素与N元素位于同一主族，所以位于ⅤA族，从锑开始为金属元素，所以115号元素属于金属元素，D错误。2．下列说法中，正确的是(　　)①eq \o\al(16,8)O与eq \o\al(18,8)O是不同的核素，因此分别由这两种原子构成的eq \o\al(16,8)O2与eq \o\al(18,8)O2化学性质不同②eq \o\al(1,1)H2、eq \o\al(2,1)H2、eq \o\al(3,1)H2互为同位素③C60与12C、14C互为同位素④科学家已发现了H3分子，H2与H3互为同素异形体⑤稀土元素eq \o\al(144,62)Sm与eq \o\al(150,62)Sm的质量数不同，属于两种元素⑥H2O与D2O互称同素异形体⑦eq \o\al(48,22)Ti和eq \o\al(50,22)Ti质子数相同，互为同位素A．④⑥ B．③⑦ C．②⑤ D．④⑦【答案】D【解析】①eq \o\al(16,8)O与eq \o\al(18,8)O是不同的核素，原子核外电子数相同，最外层电子数相同，因此分别由这两种原子构成的eq \o\al(16,8)O2与eq \o\al(18,8)O2化学性质相同，①错误；②eq \o\al(1,1)H2、eq \o\al(2,1)H2、eq \o\al(3,1)H2不是原子，不能互为同位素，②错误；③C60是单质，12C、14C互为同位素，③错误；④科学家已发现了H3分子，H2与H3是氢元素的不同单质，互为同素异形体，④正确；⑤稀土元素eq \o\al(144,62)Sm与eq \o\al(150,62)Sm 的质量数不同，质子数相同属于同种元素，⑤错误；⑥H2O与D2O是化合物，不能互称同素异形体，⑥错误；⑦eq \o\al(48,22)Ti和eq \o\al(50,22)Ti质子数相同，中子数不同互为同位素，⑦正确。3．下列说法正确的是(　　)A．任何一个电子层最多只有s、p、d、f四个能级B．用n表示电子层数，则每一电子层最多可容纳的电子数为2n2C．核外电子运动的电子云图就是原子轨道的图形描述D．电子的运动状态可从电子层、能级、原子轨道3个方面进行描述【答案】B【解析】能级数等于电子层数，电子层除有s、p、d、f四个能级外，可能还有其他能级存在，A说法错误；用n表示电子层序数，则每一电子层最多可容纳的电子数为2n2，B说法正确；电子云的轮廓图是原子轨道的图形描述，即电子在核外空间出现概率为90%的空间轮廓，C说法错误；电子的运动状态可从电子层、能级、原子轨道在空间的伸展取向、电子的自旋状态4个方面进行描述，D说法错误。4．下列关于原子结构与元素周期表的说法正确的是(　　)A．电负性最大的元素位于周期表的左下角B．某基态原子的外围电子排布式为4s24p1，该元素位于周期表4周期第ⅢA族C．2s轨道在空间呈双球形分布D．基态原子3p能级电子半充满的原子第一电离能小于3p能级有两个未成对电子的原子【答案】B【解析】非金属性越强，则电负性越大，电负性最大的元素位于元素周期表的右上角，A说法错误；某基态原子的外围电子排布式为4s24p1，可知最外层为第四层，且含有3个电子，该元素位于元素周期表第4周期第ⅢA族，B说法正确；s能级的轨道为球形，则2s轨道在空间呈球形分布，C说法错误；核外电子半充满为稳定结构，则基态原子3p能级电子半充满的原子第一电离能大于3p能级有两个未成对电子的原子，D说法错误。5．下列说法中，正确的是(　　)A．s区元素全部是金属元素B．金属元素的最外层电子数一定小于4C．ns2np4属于p区主族元素D．第ⅦA族元素从上到下，非金属性依次增强【答案】C【解析】s区元素不一定是金属元素，还有非金属氢元素，故A错误；Pb元素的最外层电子数为4，故B错误；ns2np4是第ⅥA族元素，属于p区主族元素，故C正确；同主族元素从上到下，原子半径递增，核对最外层电子吸引能力逐渐减弱，则金属性逐渐增强、非金属性逐渐减弱，故D错误。6．化学是一门从分子、原子的层次上来研究物质的组成、结构、性质、相互变化以及变化过程中能量关系的自然学科。关于化学研究的意义，下列说法正确的是(　　)①保证人类的生存：诸如在解决人类粮食、能源、合理使用自然资源以及保护环境方面所做的努力和贡献　②提高人类的生活质量：诸如合成新的材料，物质的净化和纯化等，均使人类衣、食、住、行的条件有大幅度的改善和提高　③延长人类的寿命：诸如探明生命过程中的化学奥秘，合成新的药物等A．①② B．①③ C．②③ D．①②③【答案】D【解析】①化学研究化肥、农药，使粮食增产，研究能源，减少人类对化石燃料的依赖，研究自然资源的合理利用和环境保护等，从而保证人类的生存，①正确；②化学研究新材料，合成防腐剂、添加剂，从而提高人类的生活质量，②正确；③化学研究、合成新药物，制造人体的某些器官，探明生命过程中的化学奥秘，从而延长人类的寿命，③正确。7．已知基态X原子的3p轨道上有3个未成对电子，基态Y原子的2p轨道上有2个未成对电子，Z元素可以形成负价离子，且三种元素的原子序数之和等于32。下列说法不正确的是(　 　)A．Y元素原子的轨道表示式为B．X位于元素周期表中第3周期第ⅤA族C．电负性：Z>Y>XD．第一电离能：XO>P，即Z>Y>X，故C正确；同周期自左至右第一电离能呈增大趋势，同主族元素自上而下第一电离能减小，所以第一电离能PGe>Zn【答案】D【解析】基态Zn原子的外围电子排布式为3d104s2，位于元素周期表的ds区，故A错误；Ge原子核外有32个电子，基态原子的电子排布式为[Ar]3d104s24p2，则外围电子排布式为4s24p2，故B错误；基态O原子轨道表示式为，成对电子数为6，未成对电子数为2，故C错误；非金属性越强，元素电负性越大，同周期主族元素从左到右非金属性依次增强，同主族元素从上到下非金属性依次减弱，所以三种元素电负性由大到小的顺序是O>Ge>Zn，故D正确。11．下表是元素周期表前五周期的一部分，X、Y、Z、R、W、J是6种元素的代号，其中J为0族元素。下列说法正确的是(　　)A．基态R原子的轨道表示式为B．Y2－与Na＋的半径大小关系为Y2－>Na＋C．Y的第一电离能大于X的第一电离能D．除J外电负性最大的元素为W【答案】B【解析】由J为0族元素及元素在周期表的位置可知，X、Y、Z位于第2周期，R位于第3周期，W位于第4周期，J为第5周期的Xe，则X为N、Y为O、Z为F、R为S、W为Br。基态R原子3p轨道上的电子轨道表示式应为，A错误；O2－与Na＋具有相同的电子层结构，原子序数越小离子半径越大，故O2－的半径大于Na＋的半径，B正确；N原子的2p能级处于半充满状态，N的第一电离能大于O的第一电离能，C错误；除J外电负性最大的元素为F，D错误。12．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>aB．最简单氢化物的稳定性：c>a>bC．最简单氢化物的相对分子质量：a>b>cD．I5：a>c>b【答案】D【解析】同主族元素自上而下第一电离能逐渐减小，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第一电离能，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为全充满稳定状态，不易失去电子，故与第三电离能相差较大，可知b为P、a为C。D项，C、Si失去4个电子为全充满状态，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。13．下表中是A、B、C、D、E五种短周期元素的某些性质，下列判断正确的是(　　)A．C、D、E的氢化物的稳定性：C>D>EB．元素A的原子最外层轨道中无自旋状态相同的电子C．元素B、C之间不可能形成化合物D．与元素B同周期且第一电离能最小的元素的单质能与H2O发生置换反应【答案】D【解析】根据表中信息可知：A为C元素，B为S元素，C为Cl元素，D为O元素，E为F元素。非金属性：F＞O＞Cl，元素的非金属性越强，对应的氢化物越稳定，A错误；A为C元素，外围电子排布式为2s22p2，p轨道有2个电子，自旋状态相同，B错误；元素B、C之间可形成化合物S2Cl2等，C错误；与元素B同周期且第一电离能最小的元素的单质为Na，为活泼金属，能与H2O发生置换反应生成氢气，D正确。14．前四周期元素X、Y、Z、W、T的原子序数依次增大，Y、Z、W位于同一周期，X的最简单氢化物分子的空间结构为正四面体，Y在同周期中电负性最小，二元化合物E中元素Y和W的质量比为23:16；同周期元素简单离子中，元素Z形成的离子半径最小；T元素的外围电子排布式为3d104s1。下列说法正确的是(　　)A．简单离子的半径Y＞Z＞WB．最高价氧化物对应水化物的酸性W＞Z＞XC．W和T的单质混合加热可得化合物T2WD．W的单质在足量的氧气中燃烧，所得产物溶于水可得强酸【答案】C【解析】X的最简单氢化物分子的空间结构为正四面体，该氢化物为甲烷，即X为C，Y、Z、W位于同一周期，原子序数依次增大，即Y、Z、W位于第3周期，Y的电负性最小，推出Y为Na，二元化合物E中元素Y和W的质量比为23:16，推出该二元化合物为Na2S，即W为S，同周期元素简单离子中，元素Z形成的离子半径最小，即Z为Al，T元素的外围电子排布式3d104s1，推出T元素为Cu。Y、Z、W简单离子分别是Na＋、Al3＋、S2－，因此简单离子半径大小顺序是r(S2－)>r(Na＋)>r(Al3＋)，故A错误；三种元素最高价氧化物对应水化物分别是H2CO3、Al(OH)3、H2SO4，硫酸酸性最强，氢氧化铝为两性，因此酸性强弱顺序是H2SO4>H2CO3>Al(OH)3，故B错误；Cu与S在加热条件下发生反应，因为S的氧化性较弱，因此将Cu氧化成较低价态，得到产物是Cu2S，化学反应方程式：2Cu＋Seq \o(=====,\s\up7(△))Cu2S，故C正确；S在足量的氧气中燃烧生成SO2，SO2溶于水后生成H2SO3，亚硫酸为中强酸，故D错误。二、非选择题(本题共4小题，共58分)15．（14分）原子结构与元素周期表存在着内在联系。根据已学知识，请你回答下列问题：(1)指出31号元素镓(Ga)在元素周期表中的位置：第________周期________族。(2)X原子在第二电子层上只有一个空轨道，则X的轨道表示式为________。(3)被誉为“21世纪的金属”的钛(Ti)元素原子的外围电子排布式：________。(4)写出原子序数最小的ⅠB族元素原子的核外电子排布式：________。(5)写出3p轨道上有2个未成对电子的元素符号： ________。(6)日常生活中广泛应用的不锈钢，在其生产过程中添加了某种元素，该元素的价电子排布式为3d54s1，该元素的名称为________。[答案]　(1)4　ⅢA　(2)(3) 3d24s2　(4)1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1(5)Si或S　(6)铬[解析]　(1)由31－2－8－8＝13，所以31号元素镓(Ga)位于元素周期表中第4周期ⅢA族。(2)X原子在第二电子层上只有一个空轨道，则外围电子排布式为2s22p2，则X是C元素，轨道表示式为。(3)钛为22号元素，则其电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2，所以其外围电子排布式为3d24s2。(4)原子序数最小的ⅠB族元素为29号Cu元素，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1。(5)3p轨道上有2个未成对电子，则其外围电子排布式为3s23p2或3s23p4，若外围电子排布为3s23p2，是Si元素；若外围电子排布为3s23p4，是S元素。(6)该元素的外围电子排布式为3d54s1，则电子排布为[Ar]3d54s1，可知原子序数为24，该元素的名称为铬。16．（16分）(1)以下列出的是一些原子的2p能级和3d能级中电子排布的情况。试判断，违反了泡利不相容原理的是________，违反了洪特规则的是_____________________。(2)用符号“＞”“＜”或“＝”表示下列各项关系。①第一电离能：Na________Mg，Mg________Ca。②电负性：O________F，F________Cl。③能量高低：ns________(n＋1)s，ns________np。[答案]　(1)②　③⑤ (2)①＜　＞　② ＜　＞　③＜　＜[解析]　(1)泡利不相容原理：每个原子轨道上最多只能容纳2个自旋状态相反的电子；洪特规则是指在同一个电子层中排布的电子，总是尽可能先占据不同的轨道，且自旋方向相同；所以违反泡利不相容原理的有②，违反洪特规则的有③⑤。(2)①同一周期中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但ⅡA族元素大于相邻元素，同一主族元素中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而减小，所以第一电离能：Na＜Mg，Mg＞Ca。②同一周期中，元素的电负性随着原子序数的增大而增大，同一主族中，元素的电负性随着原子序数的增大而减小，所以电负性：O＜F，F＞Cl。③电子的能层越大其能量越高，同一能层的电子，按s、p、d能量逐渐增大所以能量高低为ns＜(n＋1)s，ns＜np。17．(12分)第4周期有14种金属元素，其中4种为主族元素，10种为过渡元素。(1)锰元素在属于________区元素(填“s”“p”“d”“ds”或“f”)。(2)与铬同周期的所有元素的基态原子中，最外层电子数与铬原子相同的有________。(3)基态Fe原子中，电子占据的最高能层的符号为__________，该能层具有的原子轨道数为__________________________________________，电子数为____________。(4)铜、锌两种元素的第一电离能、第二电离能如表所示：铜的第一电离能(I1)小于锌的第一电离能，而铜的第二电离能(I2)却大于锌的第二电离能，其主要原因是____________________________________________________。[答案]　(1)d　(2)K、Cu　 (3) N　16　2　(4)Cu原子失去一个电子后，核外电子排布式为[Ar]3d10，而锌原子失去1个电子后的核外电子排布式变为[Ar]3d104s1，铜达到了较稳定状态，所以Cu的第二电离能相对较大[解析]　(1)Mn的原子序数为25，价电子排布式为3d54s2，属于d区元素。(2)基态铬原子最外层电子数为1，其他的原子还有K、Cu。(3)基态Fe原子核外有4个电子层，电子占据的最高能层为第四层，符号为N；该能层有s、p、d、f四个能级，原子轨道数为1＋3＋5＋7＝16，其外围电子排布式为3d64s2，故N层的电子数为2。(4)见答案。18．(16分)现有六种元素A、B、C、D、E、F，其中A、B、C、D、E为短周期主族元素，F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。(1)某同学根据上述信息，推断A基态原子的轨道表示式为，该同学所画的轨道表示式违背了 。(2)B元素的电负性 (填“大于”“小于”或“等于”)C元素的电负性。(3)C与D形成的化合物所含有的化学键类型为 。(4)E基态原子中能量最高的电子，其电子云在空间有 个伸展方向。(5)下列关于F原子的外围电子轨道表示式正确的是 (填字母)。(6)基态Fe3＋核外电子排布式为 。过量单质F与B的最高价氧化物对应的水化物的稀溶液完全反应，生成BC气体，该反应的离子方程式为 。【答案】(1)洪特规则 (2) 小于 （3）离子键 (4) 3 (5) c[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5 3Fe＋8H＋＋2NOeq \o\al(－,3)===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O 【解析】根据题目所给信息，A是C元素，C元素能形成大量有机物，碳单质之一金刚石常用作工业切割工具；B是N元素，N元素基态原子电子排布式是1s22s22p3，p轨道3个电子，s轨道上共4个电子；C是O元素，O元素基态原子电子排布式是1s22s22p4，p轨道上2个电子成对，2个电子各自未成对；D元素是Mg元素，其原子的第二电离能与第三电离能差异很大，说明该原子易失去两个电子，说明最外层有两个电子；E是P元素，P元素基态原子电子排布式是1s22s22p63s23p3，3p轨道半满，其余原子轨道均是全充满；元素周期表中第4周期第8列元素是Fe元素，所以F是Fe元素。(1)可知A为C元素，其基态原子的轨道表示式应为，该同学所画的轨道表示式违背了“洪特规则”。(2)B是N元素，C是O元素，N元素的电负性小于O元素的。(3)两元素形成的化合物是MgO是典型的离子化合物，所含化学键是离子键。(4)E为P元素，其原子中能量最高的电子在3p轨道上，p能级三个轨道在空间中有3个伸展方向。(5)F是Fe元素，该元素基态原子外围电子排布式为3d64s2，根据泡利不相容原理和洪特规则，所以其外围电子轨道表示式应选填c。(6)Fe原子基态电子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2，失去3个电子形成Fe3＋，所以Fe3＋的电子排布式是1s22s22p63s23p63d5；过量单质铁与稀硝酸反应，Fe先被氧化为Fe3＋，过量的Fe再在溶液中将Fe3＋还原为Fe2＋，所以总反应的离子方程式是3Fe＋8H＋＋2NOeq \o\al(－,3)===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O。元素ABCDE最低负化合价－4－2－1－2－1电负性2.52.53.03.54.0电离能/(kJ· mol－1)I1I2铜7461 958锌9061 733A元素形成的物质种类繁多，其形成的一种固体单质工业上常用作切割工具B元素原子的核外p电子数比s电子数少1C元素基态原子p轨道有两个未成对电子D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－1E原子核外所有p轨道全满或半满F在周期表的第8纵列