高中化学第一章 原子结构与性质综合与测试免费课时练习

本章达标检测

一、选择题(本题包括16小题,每题3分,共48分,每题只有一个选项符合题意)

1.下列说法正确的是(　　)

A.1s电子云的形状为圆形的面

B.2s电子云半径比1s电子云半径大,说明2s能级的电子比1s能级的多

C.4f能级中最多可容纳14个电子

D.电子在1s轨道上运动像地球围绕太阳旋转

2.(2019山东济南外国语学校三箭分校高二下期中)下列肯定属于同族元素且化学性质相似的是(　　)

A.A原子基态时2p轨道上有一对成对电子,B原子基态时3p轨道上有一对成对电子

B.结构示意图:A为,B为

C.A原子基态时2p轨道有1个未成对电子,B原子基态时3p轨道有1个未成对电子

D.原子核外电子排布式:A为1s22s2,B为1s2

3.门捷列夫在制作元素周期表时,许多元素尚未发现,但他为第四周期的三种元素留下了空位,并对它们的一些性质做了预测,X是其中的一种“类硅”元素,后来被德国化学家文克勒发现,并证实了门捷列夫当时的预测是正确的。根据元素周期律,下列有关X性质的描述中错误的是(　　)

A.X单质不与水反应

B.XO2可被C或H2还原为X

C.其价电子排布式为4s24p2

D.XH4的稳定性比SiH4的高

4.下列各项表述中,两个原子不属于同种元素的原子的是(　　)

A.3p能级有一个空轨道的基态原子和核外电子排布式为1s22s22p63s23p2的原子

B.2p能级无空轨道且有一个未成对电子的基态原子和最外层电子排布式为2s22p5的原子

C.M层全充满而N层为4s2的原子和核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2的原子

D.最外层电子数是核外电子总数的的原子和最外层电子排布式为4s24p5的原子

5.(2019山东潍坊一中高二下开学考试)下列关于第一电离能的说法不正确的是(　　)

A.钾元素的第一电离能小于钠元素的第一电离能,故钾的活泼性强于钠

B.因同周期元素的原子半径从左到右逐渐减小,故第一电离能必依次增大

C.最外层电子排布为ns2np6(当只有K层时为1s2)的原子,第一电离能较大

D.对于同一元素而言,原子的电离能I1<I2<I3<……

6.(2019黑龙江牡丹江第三高级中学高二期末)下列说法错误的是(　　)

A.1s22s22p63s23p64s3违反了泡利原理

B.基态原子电子排布式1s22s22p63s23p63d5违反了能量最低原理

C.根据构造原理,原子核外电子填充顺序为1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p……

D.某主族元素气态电中性基态原子的逐级电离能(单位:kJ·mol-1)分别为738、1 451、7 733、10 540、13 630……当它与氯气反应时最可能生成的阳离子是X2+

7.(2020黑龙江牡丹江三中高二第一学期期末)周期表中有如图所示的元素,下列叙述正确的是(　　)

A.钛元素原子的M层上共有10个电子

B.钛元素是ds区的过渡元素

C.钛元素原子最外层上有4个电子

D.47.87是钛原子的近似相对原子质量

8.(2020黑龙江哈尔滨六中高二上期末)下列各组原子中,彼此化学性质一定相似的是(　　)

A.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

B.原子核外M层上仅有两个电子的X原子与原子核外N层上仅有两个电子的Y原子

C.最外层都只有一个电子的X、Y原子

D.2p轨道上有三个未成对电子的X原子与3p轨道上有三个未成对电子的Y原子

9.下列说法中正确的是(　　)

A.任一能层都有s、p、d、f四个能级

B.用n表示能层序数,则每一能层最多容纳的电子数为n2

C.电子的运动状态可从能层、能级、原子轨道、自旋状态4个方面进行描述

D.在同一能级上运动的电子,其运动状态可能相同

10.已知锰的核电荷数为25,以下是一些同学绘制的基态锰原子核外电子的电子排布图,其中最能准确表示基态锰原子核外电子运动状态的是(　　)

11.(2018辽宁六校协作体高二下期中)金属钛(22Ti)因具有密度小、强度大、无磁性等优良的机械性能,被广泛应用于军事、医学等领域,号称“崛起的第三金属”。已知钛有48Ti、49Ti、50Ti等同位素,下列关于金属钛的叙述中不正确的是(　　)

A.上述钛原子中,中子数不可能为22

B.钛元素在周期表中处于第四周期

C.钛的不同同位素在周期表中处于不同的位置

D.钛元素是d区的过渡元素

12.下列有关元素周期表和元素周期律的说法,错误的是(　　)

①元素周期表中s区、d区和ds区的元素都是金属元素

②d区元素原子核外最后一个电子一定填充在s能级上

③原子半径只受能层数的影响

④同一周期从左至右,主族元素的第一电离能依次增大

A.①②③ B.②③

C.③④ D.①②③④

13.(2019河北衡水武邑中学高二上第一次月考)下列有关“核外电子的运动状态”的说法,错误的是(　　)

A.各原子轨道的伸展方向种数按p、d、f的顺序分别为3、5、7

B.在电子层、原子轨道、原子轨道伸展方向都确定时,就能准确表示电子的运动状态

C.同一个原子的原子核外任何一个电子的运动状态都是不相同的

D.基态原子变为激发态原子会吸收能量,得到吸收光谱

14.(2018福建福州三中高二上期末)下列关于Na、Mg和Al的有关性质的叙述正确的是(　　)

A.电负性:Na>Mg>Al

B.第一电离能:Na<Mg<Al

C.还原性:Na>Mg>Al

D.碱性:NaOH<Mg(OH)2<Al(OH)3

15.根据下列五种元素的电离能数据(单位:kJ·mol-1),判断下列说法不正确的是(　　)

A.Q元素可能是稀有气体元素

B.R和S均可能与U在同一主族

C.U元素可能在元素周期表的s区

D.原子的价电子排布为ns2np1的可能是T元素

16.图甲和图乙表示的是元素的某种性质随原子序数的变化关系。下列说法正确的是(　　)

图甲

图乙

A.图甲可能表示的是元素原子的第一电离能随原子序数的变化关系

B.图甲可能表示的是元素单质的熔点随原子序数的变化关系

C.图乙可能表示的是元素原子的半径随原子序数的变化关系

D.图乙不可能表示同族元素的电负性随原子序数的变化关系

二、非选择题(本题包括5小题,共52分)

17.(12分)(2018黑龙江省实验中学高二下期末)X、Y、Z、W、J是元素周期表前四周期中的五种常见元素。其相关信息如下表:

(1)元素X的一种同位素可测定文物年代,这种同位素的符号是　　　　　　。 

(2)元素Y位于元素周期表第　　　　周期第　　　　族。 

(3)元素Z的原子最外层共有　　　种不同运动状态的电子。 

(4)W的基态原子核外价电子排布图是　。 

(5)J的气态氢化物与J的最高价氧化物对应的水化物可反应生成一种盐,该盐的化学式为　。 

18.(8分)(2019四川绵阳南山中学高二月考)根据原子核外电子排布规律,回答下列问题:

(1)写出基态S原子的核外电子排布式:　　　　　　　　　;写出基态24Cr原子的价电子排布式:　　　　　　　　　。 

(2)写出基态N原子的核外电子排布图:　　　　　　　　　　　　。 

(3)若将基态14Si的电子排布式写成1s22s22p63s33p1,则违背了　　　　　　　　　。 

(4)Fe3+比Fe2+的稳定性　　　　(填“强”或“弱”),从结构上分析原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

19.(8分)A、B、C代表3种元素。请填空:

(1)A的原子的3p轨道上只有1个电子的自旋方向与其他电子的自旋方向相反,写出该原子的价电子排布图:　　　　　　　　　　　　,核外电子的运动状态有　　　　种。 

(2)B是原子序数为35的元素,其原子中电子占据的最高能层是　　　　,B有　　　　种能量不同的电子。 

(3)C元素基态原子的M层全充满,N层只有一个未成对电子,C元素基态原子的电子排布式为　　　　　　　　,其单质在一定条件下能与浓硫酸反应,试写出该反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　。 

20.(12分)(2019甘肃张掖高二上期末联考)(1)下图是s能级和p能级的原子轨道图,试回答下列问题:

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)有X、Y、Z、Q、E、M、G原子序数依次递增的七种元素,除G元素外其余均为短周期主族元素。X的原子中没有成对电子,Y元素基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道且每种轨道中的电子数相同,Z元素原子的外围电子排布式为nsnn,Q的基态原子核外成对电子数是成单电子数的3倍,E与Q同周期,M元素的第一电离能在同周期主族元素中从大到小排第三位,G原子最外电子层只有未成对电子,其内层所有轨道全部充满,但并不是第ⅠA族元素。回答下列问题:

①基态G原子的价电子排布式为　　　　　　,第三周期基态原子未成对电子数与G相同且电负性最大的元素是　　　　　(填元素名称)。GQ受热分解生成G2Q和Q2,请从原子结构角度来说明GQ受热易分解的原因:　                             。 

②Z、Q、M三种元素的第一电离能从大到小的顺序为　　　　　　　　　　　　(用元素符号表示)。 

③X与Q形成原子个数比为1∶1的化合物的化学式为　　　　　　　　。 

④Z、M、E所形成的简单离子的半径由大到小的顺序为　　　　　　　　　　　　(用离子符号表示)。 

⑤X、Y、Z、Q的电负性由大到小的顺序为　　　　　　　　　　(用元素符号表示)。 

21.(12分)(2019黑龙江牡丹江第三高级中学高二上期末)有四种短周期元素,它们的结构、性质等信息如下表所述:

请根据表中信息填写:

(1)A基态原子的核外电子排布式为　　　　　　。 

(2)离子半径:B　　　　A(填“大于”或“小于”)。 

(3)C基态原子的电子排布图是　　　　　　,其原子核外有　　　　个未成对电子,能量最高的电子为　　　轨道上的电子,该轨道呈　　　　形。 

(4)D原子的电子所占原子轨道数为　　　　个,D-的结构示意图是　　　　　。 

(5)BD3的水溶液显　　　　性,原因是　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　(用离子方程式表示)。 

答案全解全析

一、选择题

1.C　1s电子云的形状为球形,故A错误;2s电子云比1s电子云半径大,与电子数多少无关,ns能级上最多容纳2个电子,故B错误;f能级有7个轨道,每个轨道最多容纳2个电子且自旋状态相反,所以4f能级中最多可容纳14个电子,故C正确;电子在原子核外做无规则的运动,故D错误。

2.A　A为O元素,B为S元素,位于同主族,化学性质相似,故A正确; A为Ne原子,B为Na+,不是同族元素,化学性质不同,故B错误;A可能为B或F元素,B可能为Al元素或Cl元素,不一定在相同主族,化学性质不一定相似,故C错误;A为Be元素,B为He元素,二者不在同一族,化学性质不同,故D错误。

3.D　X和Si的性质相似,和水不反应,A正确;X位于周期表第四周期,非金属性比Si弱,XO2可被C或H2还原为X,B正确;X是其中的一种“类硅”元素,可判断X位于周期表第四周期ⅣA族,其价电子排布式为4s24p2,C正确;X位于周期表第四周期,非金属性比Si弱,则XH4的稳定性比SiH4的低,D错误。

4.C　A项,3p能级有一个空轨道的基态原子,根据洪特规则可知其3p能级上只有两个电子,由此可知两个原子是同种元素的原子;B项,2p能级无空轨道且有一个未成对电子的基态原子,其2p能级上有5个电子,由此可知两个原子是同种元素的原子;C项,M层全充满而N层为4s2的原子,其M层有18个电子,而后者的M层上只有8个电子,所以两个原子不是同种元素的原子;D项,最外层电子数是核外电子总数的的原子,其最外层电子数不能多于8且电子总数为5的整数倍,根据核外电子排布规律知其只能是35号元素原子,该元素原子的最外层电子排布式为4s24p5,所以两个原子是同种元素的原子。

5.B　钾元素的第一电离能小于钠元素的第一电离能,说明钾失电子能力比钠强,所以钾的活泼性强于钠,A正确;同一周期元素原子半径随着原子序数的增大而减小,第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势,但第ⅡA族元素第一电离能大于第ⅢA族元素,第ⅤA族元素第一电离能大于第ⅥA族元素,B错误;最外层电子排布为ns2np6(当只有K层时为1s2)的原子达到稳定结构,失去电子较难,所以其第一电离能较大,C正确;对于同一元素来说,原子失去电子个数越多,其失电子能力越弱,所以原子的电离能随着原子失去电子个数的增多而增大,D正确。

6.C　根据泡利原理知,4s轨道最多容纳2个电子,故A正确;因为4s能级能量比3d能级能量低,所以基态原子电子排布式1s22s22p63s23p63d5违反了能量最低原理,应该为1s22s22p63s23p63d34s2,故B正确;根据构造原理,原子核外电子填充顺序为1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p……故C错误;该元素第三电离能剧增,最外层应有2个电子,它与氯气反应时最可能生成的阳离子是X2+,故D正确。

7.A　钛元素原子的M层为第三层,电子排布为3s23p63d2,共有10个电子,A正确;钛元素是d区的过渡元素,B错误;钛元素原子最外层有2个电子,C错误;47.87是钛原子的平均相对原子质量,D错误。

8.D　X为He,Y为Be,二者性质不同,A错误;原子核外M层上仅有两个电子的X为Mg元素,原子核外N层上仅有两个电子的Y可能为Sc、Ti、V、Fe、Co、Ni、Zn等元素,价电子数不同,性质不相同,B错误;最外层都只有一个电子的X、Y原子,可能为H与碱金属元素,一个为金属,一个为非金属,性质不相似,C错误;2p轨道上有三个未成对电子的X原子是N原子,3p轨道上有三个未成对电子的Y原子是P原子,二者位于周期表同一主族,最外层电子数相同,性质相似,D正确。

9.C　K层只有s能级,L层有s和p两个能级,A错误;用n表示能层序数,则每一能层最多容纳的电子数为2n2,B错误;电子的运动状态可从能层、能级、原子轨道、自旋状态4个方面进行描述,C正确;没有两个电子的运动状态是完全相同的,D错误。

10.D　本题考查电子排布图,基态原子的电子排布应该使原子的能量最低。A项,根据构造原理可知,E3d>E4s,且题图中3d能级电子排布不符合洪特规则,错误;B项,根据构造原理知,E3d>E4s,且题图中4s能级电子排布不符合泡利原理,错误;C项,3d5电子排布不符合洪特规则,错误。

11.C　根据原子的质量数和质子数可以求出其中子数,根据其核外电子的排布可以确定其在元素周期表中的位置。题述钛原子中,Ti、50Ti的中子数分别为26、27、28,故其中子数不可能为22,A正确;钛原子的价电子排布式为3d24s2,故其在周期表中处于第四周期,B正确;钛的不同同位素的质子数和核外电子排布相同,故在元素周期表中处于相同的位置,C不正确;钛元素的原子核外价电子排布式为3d24s2,故Ti是d区的过渡元素,D正确。

12.D　s区中氢元素是非金属元素,①错误;d区元素原子核外最后一个电子应填充在d能级上,②错误;原子半径受能层数和核电荷数的共同影响,③错误;同一周期从左至右,主族元素第一电离能呈增大趋势,但有反常,④错误。

13.B　各原子轨道的伸展方向种数按p、d、f的顺序分别为3、5、7,s轨道是球形的,A正确;原子核外电子的运动状态由电子层、原子轨道、原子轨道伸展方向及电子的自旋状态4个方面来确定,B错误;同一个原子的原子核外不可能有两个电子的运动状态是完全相同的,C正确;基态原子变为激发态原子会吸收能量,得到吸收光谱,D正确。

14.C　一般来说,同周期元素从左到右电负性逐渐增大,电负性:Na<Mg<Al,A错误;Mg原子3s轨道为全充满状态,第一电离能大于Al,所以第一电离能:Na<Al<Mg,B错误;同周期元素从左到右金属性逐渐减弱,所以还原性:Na>Mg>Al,C正确;同周期元素从左到右金属性逐渐减弱,最高价氧化物对应的水化物碱性逐渐减弱,碱性:NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3,D错误。

15.B　由表中数据可知,A项正确;根据电离能数据可知,R的最外电子层应有1个电子,S的最外电子层应该有2个电子,不属于同一主族元素,B项错误;C项,U的最外电子层有1个电子,可能属于s区元素,C项正确;T元素最外层有3个电子,价电子排布是ns2np1,D项正确。

16.A　气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量叫做第一电离能。同周期元素随着核电荷数的递增,原子半径减小,失去电子的能力降低,第一电离能呈增大趋势,但第二周期中Be和N元素、第三周期中Mg和P元素第一电离能大于相邻元素,故A正确。

二、非选择题

17.答案　(1)C　(2)三　ⅥA　(3)7　

(4)

(5)NH4NO3

解析　X的基态原子核外3个能级上有电子,且每个能级上的电子数相等,根据构造原理,X的基态原子核外电子排布式为1s22s22p2,X为C元素;Y的M层上有2对成对电子,Y的基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4,Y为S元素;Z和Y同周期,Z的电负性大于Y,Z为Cl元素;W的一种核素的质量数为63,中子数为34,质子数为63-34=29,W为Cu元素;J的气态氢化物与J的最高价氧化物对应的水化物反应生成一种盐,J为N元素。(1)X为C元素,C的同位素中用于测定文物年代的是C。(2)Y为S元素,S的原子结构示意图为,S元素位于元素周期表第三周期第ⅥA族。(3)Z为Cl元素,Cl原子核外有17个电子,最外层有7个电子,Cl原子最外层有7种不同运动状态的电子。(4)W为Cu元素,基态Cu原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,价电子排布式为3d104s1,价电子排布图为

。(5)J为N元素,J的气态氢化物为NH3,J的最高价氧化物对应的水化物为HNO3,NH3与HNO3反应的化学方程式为NH3+HNO3NH4NO3,NH3与HNO3反应生成的盐的化学式为NH4NO3。

18.答案　(1)1s22s22p63s23p4或[Ne]3s23p4　3d54s1

(2) 　(3)泡利原理　(4)强　Fe3+的价电子排布式为3d5,3d能级处于半满状态,故更稳定

解析　(1)基态S原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4或[Ne]3s23p4;Cr的价电子排布式为3d54s1。(2)N位于元素周期表第二周期第ⅤA族,根据泡利原理和洪特规则,其核外电子排布图为

。(3)s能级上只有一个原子轨道,每个原子轨道最多容纳2个电子,而题目所给的电子排布式中的3s能级上有3个电子,违背了泡利原理。(4)Fe2+的价电子排布式为3d6,Fe3+的价电子排布式为3d5,3d能级处于半满状态,因此Fe3+比Fe2+稳定。

19.答案　(1) 　16　(2)N　8　(3)[Ar]3d104s1　Cu + 2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O

解析　(1)A的原子的3p轨道上只有1个电子的自旋方向与其他电子的自旋方向相反,则基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4,为硫元素,硫原子价电子排布图为,硫原子核外电子的运动状态有16种。

(2)B是原子序数为35的元素,为溴元素,原子结构示意图为,其原子中有4个能层,电子占据的最高能层为N,基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5,有8个能级即有8种能量不同的电子。

(3)C元素的基态原子的M层全充满,N层只有一个未成对电子,其基态原子的电子排布式为[Ar]3d104s1,C为Cu,铜在一定条件下能与浓硫酸反应,该反应的化学方程式为Cu + 2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O。

20.答案　(1)球　1　哑铃　3　(2)①3d104s1　氯　Cu2+的价电子排布为3d9,Cu+的价电子排布为3d10,因3d能级电子排布达到全满时稳定,所以固态Cu2O稳定性强于CuO　②N>O>S　③H2O2　④S2->N3->F-

⑤O>N>C>H

解析　(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。(2)由X的原子中没有成对电子可判断X为H元素,由Y元素基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道且每种轨道中的电子数相同知Y为C元素,由Z元素原子的外围电子排布式为nsnnpn+1可判断Z为N元素,再根据Q的基态原子核外成对电子数是成单电子数的3倍知Q为O元素,由E与Q同周期,Q为O元素,E的原子序数比Q的原子序数大可判断E为F元素,再根据G原子最外电子层只有未成对电子,其内层所有轨道全部充满,但并不是第ⅠA族元素知G为Cu元素,根据M元素的第一电离能在同周期主族元素中从大到小排第三位且X、Y、Z、Q、E、M、G原子序数依次递增最后确定M为S元素。①基态G原子的价电子排布式为3d104s1;第三周期基态原子未成对电子数与G相同且电负性最大的元素是氯;Cu2+的价电子排布为3d9,Cu+的价电子排布为3d10,因3d能级电子排布达到全满时稳定,所以固态Cu2O稳定性强于CuO。②N元素价电子排布为半满状态,第一电离能大于O,同主族元素随原子序数递增,第一电离能逐渐减小,则Z、Q、M三种元素的第一电离能从大到小的顺序为N>O>S。③X与Q形成原子个数比为1∶1的化合物的化学式为H2O2。④电子层数越多,离子半径越大,核外电子排布相同时,原子序数越大,离子半径越小,则Z、M、E所形成的简单离子的半径由大到小的顺序为S2->N3->F-。⑤非金属性越强,元素的电负性越大,则X、Y、Z、Q的电负性由大到小的顺序为O>N>C>H。

21.答案　(1)1s22s22p63s1　(2)小于　(3) 哑铃　(4)9　　(5)酸　Al3++3H2O3H++Al(OH)3

解析　A是短周期元素中(除稀有气体外)原子半径最大的元素,该元素的某种合金是原子反应堆的导热剂,所以A为Na元素;B与A同周期,其最高价氧化物对应的水化物呈两性,则B为Al元素;C元素的气态氢化物极易溶于水,可用作制冷剂,则C为N元素;D是海水中除氢、氧元素外含量最多的元素,其单质或化合物是自来水生产过程中常用的消毒杀菌剂,则D为Cl元素。(1)A为钠元素,A基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s1。(2)A为钠元素,B为铝元素,核外电子排布相同的离子,核电荷数越大,半径越小,所以铝离子半径小于钠离子半径。(3)C为氮元素,N基态原子的电子排布图是,其原子核外有3个未成对电子,能量最高的电子为2p轨道上的电子,该轨道呈哑铃形。(4)D为氯元素,氯原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p5,电子所占原子轨道数为9;Cl-的结构示意图为。(5)B为铝元素,D为氯元素,BD3为AlCl3,AlCl3在溶液中水解,使溶液显酸性,水解的离子方程式为Al3++3H2O3H++Al(OH)3。