人教版 (2019)选择性必修2第一节 原子结构优秀课后练习题

第一章　高分进阶特训

(题目较难，选做)

一、选择题

1．某元素基态原子M层上有一个未成对的单电子，则该基态原子价层电子排布式不可能是(　　)

A．3d14s2 B．3d94s2

C．3s23p1 D．3s23p5

【答案】B

【解析】某元素基态原子M层上有一个未成对的单电子，可能的电子排布式为1s22s22p63s1、1s22s22p63s23p1、1s22s22p63s23p5、1s22s22p63s23p63d14s2，所以基态原子价层电子排布式不可能是3d94s2。

2．最新发现C3O2是金星大气的成分之一，化学性质与CO相似。C3O2分子中不含环状结构且每个原子均满足8电子稳定结构。下列叙述错误的是(　　)

A．元素的第一电离能：O＞C

B．3p轨道上有1对成对电子的基态X原子与基态O原子的性质相似

C．基态Cr3＋的核外电子排布式为3d3

D.为Si原子的一种激发态

【答案】C

【解析】同周期从左到右元素的第一电离能呈现增大的趋势，第一电离能：O＞C，A正确；3p轨道上有1对成对电子的基态X原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，是16号元素S，硫和氧位于同一主族，最外层电子数相同，都是6个，基态S原子与基态O原子的性质相似，B正确； Cr是第24号元素，其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，基态Cr3＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d3，C错误；Si原子的基态核外电子排布式为[Ne]3s23p2,3s轨道中一个电子跃迁至3p轨道中形成，处于激发态，D正确。

3．第四周期元素中基态原子未成对电子有一个单电子的元素种数为(　　)

A．3 B．4

C．5 D．6

【答案】C

【解析】第四周期元素中基态原子未成对电子有一个单电子的元素分别为K、Sc、Cu、Ga、Br共5种，C符合题意。

4．短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增加，K、L、M均是由这些元素组成的氧化物，甲、乙分别是元素Y、W的单质，甲是常见的固体，乙是常见的气体。K是红棕色气体，丙的浓溶液具有强氧化性，上述物质的转化关系如图所示。下列说法不正确的是(　　)

A．Y、Z、W三种元素电负性：W>Z>Y

B．Y、Z、W三种元素第一电离能：Z>W>Y

C．L的沸点一定比X、Y组成的化合物的沸点高

D．由X、Y、Z、W构成的化合物中可能只含有共价键

【答案】C

【解析】X、Y、Z、W是原子序数依次增加的短周期主族元素，K、L、M均是由这些元素组成的氧化物，甲、乙分别是元素Y、W的单质，乙是常见的气体，因为K是红棕色气体，丙的浓溶液具有强氧化性，可知K为NO2，丙为HNO3，NO2和H2O、O2反应最终生成HNO3，则乙为O2，L为H2O，甲是常见的固体，与浓硝酸反应生成NO2、H2O和CO2，即M为CO2，则X为H元素，Y为C元素，Z为N元素，W为O元素，据此分析解答。

5．下列关于原子结构及元素周期表的说法错误的是(　　)

A．第ⅡA族基态原子最外层电子排布均为ns2

B．第三、第四周期同主族元素的原子序数均相差8

C．第四周期第ⅡA族与第ⅢA族元素的原子序数相差11

D．基态原子3d轨道上有5个电子的元素位于第ⅥB族或第ⅦB族

【答案】B

【解析】第ⅡA族基态原子最外层电子排布均为ns2，A正确；第三、第四周期同主族元素的原子序数，第ⅠA、ⅡA族均相差8，第ⅢA～ⅦA族均相差18，B错误； 第四周期第ⅡA族与第ⅢA族元素的原子序数相差11，C正确；基态原子3d轨道上有5个电子的元素位于第ⅥB族或第ⅦB族，D正确。

6．一种新型漂白剂(如图)可用于漂白羊毛等，其中W、Y、Z为不同周期不同主族的短周期元素，Y的最外层p能级上只有一个单电子，X是地壳中含量最多的元素。W、Y、Z的最外层电子数之和等于X的最外层电子数，W、X对应的简单离子核外电子排布相同。下列叙述不正确的是(　　)

A．Z原子中只有1个电子，故其核外只有1个原子轨道

B．原子序数：W＞X，对应的简单离子半径顺序：W＜X

C．基态Y原子中有3种能量不同的电子，这些电子的运动状态共5种

D．元素M是与Y同主族的短周期元素，则金属性：W＞M，第一电离能：W＞M

【答案】A

【解析】W、Y、Z为不同周期不同主族的短周期元素，说明有一种元素为H，根据图示结构可知，W形成＋2价阳离子，X形成2个共价键，Z形成1个共价键，则Z为H元素，W位于第ⅡA族，X位于ⅥA族；W、X对应的简单离子核外电子排布相同，则W为Mg，X为O；W、Y、Z的最外层电子数之和等于X的最外层电子数，Y的最外层电子数为6－2－1＝3，Y的最外层p能级上只有一个单电子，Y与H、Mg不同周期，则Y为B元素。由上述分析可知，W为Mg、Y为B、Z为H、X为O。Z原子中只有1个电子，占据核外1个原子轨道，其他原子轨道也有，只不过没有电子，A错误；镁离子和氧离子都含有2个电子层，核电荷数越大离子半径越小，则离子半径：W<X，B正确；Y原子是硼原子，基态原子核外电子排布式为1s22s22p1，则有3种能量不同的电子，这些电子的运动状态共5种，C正确；元素M是与Y同主族的短周期元素，Y为B元素，则M是Al元素，同一周期从左到右金属性逐渐减弱，第一电离能整体趋势递增，但镁元素第一电离能大于铝，故金属性：W＞M，第一电离能：W＞M，D正确。

7．我国科研人员发现了一种新型超导体Bi3O2S2Cl，由[Bi2O2]2＋和[BiS2Cl]2－交替堆叠构成。已知Bi位于第六周期第VA族，下列有关说法错误的是(　　)

A．Bi的价层电子排布式为5d106s26p3

B．有关元素的电负性：O>Cl>S

C．Bi3O2S2Cl属于含共价键的离子化合物

D．该新型超导体的组成元素全部位于元素周期表p区

【答案】A

【解析】Bi位于第六周期第VA族，Bi的价层电子排布式为6s26p3，A错误；同周期元素从左到右电负性依次增大，所以电负性：Cl＞S，同主族元素从上到下电负性依次减小，所以电负性：O＞S，而在ClO2中氧为负价，则电负性：O＞Cl，B正确；Bi3O2S2Cl由[Bi2O2]2＋和[BiS2Cl]2－交替堆叠构成，为离子化合物，在原子团内含共价键，属于含共价键的离子化合物，C正确；该新型超导体的组成元素位于第ⅢA～ⅦA族，全部位于元素周期表p区，D正确。

8．A、B、C、D四种元素，已知A元素是地壳中含量最多的元素；B元素为金属元素，它的原子核外K、L层上电子数之和等于M、N层电子数之和；C元素是第三周期第一电离能最小的元素；D元素在第三周期中第一电离能最大。下列有关叙述错误的是(　　)

A．四种元素A、B、C、D分别为O、Ca、Na、Ar

B．元素A、B、C两两组成的化合物可为CaO、CaO2、Na2O、Na2O2等

C．元素A、C简单离子的半径大小关系为A<C

D．元素B、C电负性大小关系为B>C

【答案】C

【解析】地壳中含量最高的元素是氧，A为氧元素；从B元素的电子排布可知，其为钙元素；第三周期第一电离能最小的元素是钠，故C为钠元素；0族元素是同周期第一电离能最大的元素，故D元素是Ar。A、C离子分别是O2－、Na＋，二者具有相同的电子层结构，钠的原子序数较大，故离子半径：O2－>Na＋，C错误。

9．下列说法正确的是(　　)

A．基态21Sc的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d3

B．基态氮原子的价层电子轨道表示式：

C．3px所代表的含义是：第三电子层沿x轴方向伸展的p轨道

D．价层电子构型为3s23p4的粒子其基态原子轨道表示式为

【答案】C

【解析】电子排布式应为1s22s22p63s23p63d14s2，违反了能量最低原理，A错误；根据洪特规则，电子分布到能量相同的原子轨道时，优先以自旋相同的方式分别占据不同的轨道，所以基态氮原子的价层电子轨道表示式为，B错误；p能级有3个轨道，沿x、y、z三个不同的方向延伸，3px所代表的含义是第三电子层沿x轴方向伸展的p轨道，C正确；根据洪特规则，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，所以价层电子构型为3s23p4的粒子的基态原子轨道表示式为，D错误。

二、非选择题

10．根据相关物质结构理论，回答下列问题：

(1)以下列出的是一些原子的2p能级和3d能级的电子排布图及基态Sc的电子排布式。试判断，违反了泡利原理的是________(填序号，下同)，违反了洪特规则的是___________，违反了能量最低原理的是________。

①　②　③　④　⑤(21Sc)1s22s22p63s23p63d3

(2)某种原子的结构示意图为。则该原子的核电荷数x的取值范围为________。

(3)铁元素常见的离子有Fe2＋和Fe3＋，稳定性Fe2＋________Fe3＋(填“大于”或“小于”)，原因是__________

__________。

【答案】(1)②　③　⑤　(2)20≤x≤30

(3)小于　Fe2＋的价层电子排布式为3d6，Fe3＋的价层电子排布式为3d5，Fe3＋的3d能级为半充满状态，较稳定

【解析】(1)①，电子排布正确；②，违反了两电子在一个轨道内自旋状态相反，违反了泡利原理；③，违反了电子要优先单独占据一个轨道，即违反了洪特规则；④，书写正确；⑤(21Sc)1s22s22p63s23p63d3，电子排布3p能级排布完后应先排4s能级，未遵循能量最低原理。(2)某种原子的结构示意图为。若该原子的第三层为8个电子，则x＝20，若第三层排满18个电子，则x＝30，故答案为20≤x≤30。(3)铁元素常见的离子有Fe2＋和Fe3＋，Fe失去两个电子，3d能级有6个电子，Fe失去3个电子，3d能级半充满，更稳定，故稳定性：Fe2＋＜Fe3＋。

11．(1)钇(39Y)是一种重要的稀土金属，基态Y原子的价层电子排布式为________。下列科学家中，在稀土化学领域做出重要贡献的是________(填字母)。

a．侯德榜　　　　　　b．屠呦呦　　　　　　c．徐光宪

(2)BaCO3可用于制备高温超导体，其3种组成元素中，第一电离能最大的是________(填元素符号)

(3)写出Ni基态原子的价层电子排布式图(轨道表示式)：______________________。

(4)C、N、O、Cs、Pb元素第一电离能由大到小的顺序是________________。

(5)Fe成为阳离子时首先失去________轨道的电子，Sm的价层电子排布式为4f66s2，Sm3＋的价层电子排布式为________________。

(6)比较离子半径：F－________O2－(填“大于”“等于”或“小于”)。

【答案】(1)4d15s2　c

(2)O

(3)

(4)N、O、C、Pb、Cs

(5)4s　4f5

(6)小于

【解析】(1)钇(39Y)为39号元素，基态Y原子的价层电子排布式为4d15s2。(2)同周期，从左到右，第一电离能增大；同主族，从上到下，第一电离能减小，Ba、C、O中，第一电离能最大的是O元素。(3)Ni基态原子的价层电子排布式为3d84s2，所以价层电子排布式图为。(4)N的第一电离能反常，其他原子的非金属性越强，第一电离能越大，金属性越强，第一电离能越小，所以C、N、O、Cs、Pb元素第一电离能由大到小的顺序是N、O、C、Pb、Cs。(5)Fe为26号元素，Fe原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，由于3d电子的存在，削弱了原子核对4s电子的吸引，故首先失去4s轨道的电子；Sm的价层电子排布式为4f66s2，失去3个电子变成Sm3＋成为稳定状态，则应先失去能量较高的6s电子，所以Sm3＋的价层电子排布式为4f5。(6)F－和O2－的核外电子排布相同，核电荷数越大，则半径越小，故半径：F－<O2－。

12．Li是最轻的固体金属，采用Li作为负极材料的电池具有小而轻、能量密度大等优良性能，得到广泛应用。回答下列问题：

(1)下列Li原子电子排布图表示的状态中，能量最低和最高的分别为______、________(填字母)。

A．   B．

C．   D．

(2)Li＋与H－具有相同的电子构型，r(Li＋)小于r(H－)，原因是___________________。

(3)基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表示式)为______________，基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为________形。

(4)黄铜是人类最早使用的合金之一，主要由Zn和Cu组成。第一电离能：I1(Zn)_______ I1(Cu)(填“大于”或“小于”)。原因是____________________。

【答案】(1)D　C

(2)Li＋的核电荷数较大

(3)　哑铃

(4)大于　Zn核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子

【解析】(1)根据核外电子排布规律，可知Li的基态核外电子排布式为1s22s1，则D中能量最低；C中有2个电子处于2p能级上，能量最高。(2)由于锂的核电荷数较大，原子核对最外层电子的吸引力较大，因此Li＋半径小于H－。(3)基态Fe原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，则其价层电子的电子排布图(轨道表示式)为；基态S原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，则电子占据最高的能级是3p，其电子云轮廓图为哑铃形。(4)Zn的第一电离能应该高于Cu的第一电离能，原因是Zn的核外电子排布已经达到了每个能级都是全满的稳定结构，所以失电子比较困难。也可以考虑Zn最外层是一对电子，而Cu的最外层是一个电子，Zn电离最外层一个电子还要拆开电子对，额外吸收能量。