第12讲 原子结构与核素（巩固练习）（原卷版+解析版）（人教版）-【初升高】2023年初高中化学衔接先学课程

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1．同一个原子的下列电子层中，能量最低的是( )
A．K层 B．L层 C．M层 D．N层
【答案】A
【解析】各电子层能量按1、2、3、4、5、6、7，即K、L、M、N、O、P、Q顺序递增。
2．某元素M的原子最外层电子数与电子层数相同，则M元素是( )
A．O B．Si C．Al D．Cl
【答案】C
【解析】1～18号元素的原子，最外层电子数与电子层数相同的原子是H、Be、Al。
3．关于的描述，下列正确的是( )
A．该微粒核外有Z个电子B．该微粒核外有A个电子
C．该微粒核外有Z+n个电子D．该微粒核外有Z-n个电子
【答案】D
【解析】原子符号左上角数字表示质量数，左下角数字表示质子数，所以该元素的原子核内有Z个质子，原子核外有Z个电子，但该微粒为阳离子，带n个正电荷，所以核外有Z-n个电子；故选D。
4．下列关于微粒eq \\al(A,Z)Rn－ 的叙述不正确的是( )
A．所含质子数＝A－nB．所含中子数＝A－Z
C．所含电子数＝Z＋nD．所带电荷数＝n
【答案】A
【解析】eq \\al(A,Z)Rn－的质子数＝Z，中子数＝A－Z，电子数＝Z＋n，电荷数＝n，A不正确。
5．某元素的一个原子形成的离子可表示为eq \\al(b,a)Xn－，下列说法正确的是( )
A．eq \\al(b,a)Xn－含有的中子数为a＋b B．eq \\al(b,a)Xn－含有的电子数为a－n
C．X原子的质量数为a＋b＋n D．1个X原子的质量约为eq \f(b,6.02×1023) g
【答案】D
【解析】A项，中子数为b－a；B项，电子数为a＋n；C项，质量数为b。
6．某原子核外有6个电子，核内含8个中子，则该原子可以表示为( )
A．14Si B．14Si C．14C D．14C
【答案】C
【解析】由题意知，核外有6个电子，即质子数为6；核内有8个中子，即质量数为14，所以该原子可表示为14C，C项正确。
7．已知R2＋有b个中子，核外有a个电子，表示R原子符号正确的是( )
A．eq \\al(b,a)R B．eq \\al(a＋b＋2, a－2)R C．eq \\al(a＋b＋2, a＋2)R D．eq \\al(a＋b,a－2)R
【答案】C
【解析】依据阳离子核外电子数＝质子数－所带电荷数，可知质子数＝阳离子核外电子数＋所带电荷数，R2＋核外有a个电子，所以其质子数为a＋2；依据质量数＝质子数＋中子数，R2＋有b个中子，所以其质量数为a＋2＋b，所以R原子符号为eq \\al(a＋b＋2, a＋2)R，答案选C。
8．H、D、T、H＋可以用来表示( )
A．同一种原子 B．化学性质不同的氢原子 C．氢元素 D．氢的四种核素
【答案】C
【解析】H、D和T是氢原子，H＋是氢离子，它们都是氢元素，其中H＋是离子态的氢元素。
9．4019X、4018Z、4019Q、4020R+、4120M 5种微粒，所属元素的种类有( )
A．2种B．3种C．4种D．5种
【答案】B
【解析】4019X、4019Q的质子数相同，所以是同一元素；4020R2+、4120M的质子数相同，所以是同一元素， 4120M是原子， 4020R2+是离子；4018Z是质子数为18的元素；所以共有3种元素，质子数分别为18、19、20，故选B。
10．氟元素与硅元素最本质的区别是 ( )
A．相对原子质量不同 B．中子数不同
C．中子数与核外电子数之和不同 D．质子数不同
【答案】D
【解析】元素是具有相同的核电荷数的一类原子的总称，元素不同，核电荷数就不同，即质子数不同，D项正确。
11．某原子核外的M电子层和L电子层的电子数的关系是( )
A．大于B．小于 C．等于 D．不能确定
【答案】D
【解析】当M层为最外层时，电子数最多不超过8个；当M层不是最外层时，电子数最多不超过18个。L层电子数一定为8个，所以它们实际容纳的电子数的大小关系不能确定。
12．同一个原子的下列电子层中，能量最低的是( )
A．K层 B．L层 C．M层 D．N层
【答案】A
【解析】各电子层能量按1、2、3、4、5、6、7，即K、L、M、N、O、P、Q顺序递增。
13．某元素M的原子最外层电子数与电子层数相同，则M元素是( )
A．O B．Si C．Al D．Cl
【答案】C
【解析】1～18号元素的原子，最外层电子数与电子层数相同的原子是H、Be、Al。
14．下列粒子结构示意图中，属于阴离子的是( )
A． B． C． D．
【答案】C
【解析】A项，质子数=13，核外电子数=10，质子数大于核外电子数，为阳离子，A错误；B项，质子数=核外电子数=10，为原子，B错误；C项，质子数=9，核外电子数=10，质子数＜核外电子数，为阴离子，C正确；D项，质子数=核外电子数=11，为原子，D错误。
15．以下是某同学画的eq \\al(18, 8)X的原子结构示意图，其中正确的是( )
A． B． C． D．
【答案】D
【解析】原子结构示意图中的圆圈是原子核，里面的数字是该原子的质子数，故应为8，依据核外电子排布规律知，第一层最多有2个电子，第二层最多有8个电子，故D项正确。
16．某元素的一个原子形成的离子可表示为 eq \\al(b,a)Xn－，下列说法正确的是 ( )
A．eq \\al(b,a)Xn－含有的中子数为a＋b B．eq \\al(b,a)Xn－含有的电子数为a－n
C．X原子的质量数为a＋b＋n D．1个X原子的质量约为 eq \f(b,6.02×1023) g
【答案】D
【解析】eq \\al(b,a)Xn－中a表示质子数，b表示质量数，“n－”表示X得到n个电子，则其含有的中子数为(b－a)，电子数为(a＋n)；1 ml eq \\al(b,a)Xn－的质量约为b g，则1个X原子的质量约为 eq \f(b,6.02×1023) g。
17．考古学上常利用146C测定一些文物年代，下列关于碳元素说法不正确的( )
A．碳元素有126C、136C和146C等核素
B．126C、136C和146C互为同位素
C．126C、136C和146C含有不同的电子数
D．金刚石、石墨和C60都是碳元素的同素异形体
【解析】C
【解析】A项，因 126C、136C和146C等质子数均为6，为碳元素的不同核素，A正确；B项，126C、136C和146C质子数相同，质量数不同即中子数不同，互为同位素，B正确；C项，126C、136C和146C等质子数均为6，故原子核外电子数均为6，C错误；D项，金刚石、石墨和C60为C元素形成的不同单质，互为同素异形体，D正确；故选C。
18．I是常规核裂变产物之一，可以通过测定大气或水中eq \\al(131, 53)I的含量变化来监测核电站是否发生放射性物质泄漏。下列有关eq \\al(131, 53)I的叙述中错误的是 ( )
A．eq \\al(131, 53)I的化学性质与eq \\al(127, 53)I相同 B．eq \\al(131, 53)I的原子序数为53
C．eq \\al(131, 53)I的原子核外电子数为78 D．eq \\al(131, 53)I的原子核内中子数多于质子数
【答案】C
【解析】eq \\al(131, 53)I与eq \\al(127, 53)I互为同位素，化学性质相同，故A对；eq \\al(131, 53)I的质子数(Z)为53，质量数(A)为131，中子数(N)＝131－53＝78，故B对、D对；核外电子数应为53，故C错。
19．嫦娥五号返回舱携带月壤成功着陆，月壤中富含。下列有关说法错误的是( )
A．、互为同位素B．属于化学反应
C．原子中电子数与中子数之差为 D．和的核外电子排布相同
【答案】B
【解析】A项，、均是氦元素的不同核素，互为同位素，A正确；B项，该过程没有新物质生成，不属于化学反应，是核反应，故B错误；C项，的电子数等于质子数等于2，中子数为3-2=1，故电子数与中子数之差为，故C正确；D项，和的核外电子都是2，故电子排布式相同，故D正确；故选B。
20．钛(Ti)金属常被称为未来钢铁，Ti和Ti是钛的两种同位素。下列有关Ti的说法正确的是( )
A．Ti比Ti少1个质子B．Ti和Ti的化学性质相同
C．Ti的相对原子质量是46D．Ti的原子序数为47
【答案】B
【解析】A项，Ti和Ti的质子数都是22，故A错误；B项，Ti和Ti是同种元素的不同原子，因为最外层电子数相同，所以化学性质相同，故B正确；C项，46是Ti的质量数，不是其相对原子质量质量，故C错误；D项，Ti的原子序数为22，故D错误；故选B。
21．海洋中蕴含着极为丰富的氘和氚元素，以重水和超重水的形式存在。氘和氚元素发生热核聚变时放出巨大的能量，是正在重点攻克的能源难题。下列说法错误的是( )
A．和属于同位素B．X为中子
C．核聚变的产物对环境更友好D．与的沸点相同
【答案】D
【解析】A项，和均为氢元素，质子数相同，中子数不同，属于同位素，A正确；B项，根据守恒关系，X为中子，B正确； C项，相比于核裂变产物，核聚变的产物为，无放射性，对环境更友好，C正确；D项，与的相对分子质量不同，分子间的范德华力更大，沸点更高，D错误。故选D。
22．用eq \\al(A,Z)X表示原子：
(1)中性原子的中子数N＝__________。
(2)AXn＋共有x个电子，则该阳离子的中子数N＝______。
(3)AXn－共有x个电子，则该阴离子的中子数 N＝______。
(4)12C16O2分子中的中子数N＝________。
(5)A2－原子核内有x个中子，其质量数为m，则n g A2－所含电子的物质的量为________。
【答案】(1)A－Z (2)A－x－n (3)A－x＋n (4)22 (5)eq \f(n（m－x＋2）,m) ml
【解析】根据“质子数＋中子数＝质量数”的关系，(1)N＝A－Z；(2)AXn＋共有x个电子，中性原子X的电子数为x＋n，则N＝A－x－n；(3)AXn－共有x个电子，中性原子X的电子数为x－n，则N＝A－x＋n；(4)12C16O2分子中的中子数为6＋8＋8＝22；(5)A2－所含电子数为m－x＋2，则n g A2－所含电子的物质的量为eq \f(n（m－x＋2）,m) ml。
23．下图中A、B、C、D是四种粒子的结构示意图。
A B C D
请回答下列问题：
(1)图中A、B、C、D _______属于原子；_______属于阳离子，易失电子的是___________。
(2)A、B、C、D四种粒子中，不具备稳定结构的是_________(填序号)；
(3)D中x＝________；
【答案】(1)B、D A B (2)B (3)8
【解析】(1)A、核内质子数＞核外电子数，属于阳离子；B、核内质子数=核外电子数，属于原子，最外层电子数小于4，在化学反应中易失去电子；C、核内质子数＜核外电子数，属于阴离子；D、核内质子数为18，是稀有气体氩元素，氩原子最外层电子8个，已达到稳定结构，不宜失去或得到电子，故x=8，D属于原子。故图中A、B、C、D中B、D属于原子；A属于阳离子，易失电子的是B。(2)B最外层2个电子，易失去；A、C、D最外层电子都为8个，属于稳定结构，故A、B、C、D四种粒子中，不具备稳定结构的是B。(3)核内质子数为18的是氩元素，原子本身已达到稳定结构，故D中x=8。
24．回答下列问题：
(1)有下列6种原子：16O、17O、18O、11H、21H、31H。
①元素种类有___________种。
②有___________种核素。
③其中互为同位素的是___________。
④这些原子可以构成水分子，其种类有___________种。
(2)某元素的核素X，1.11 g该核素的氯化物XCl2配成的溶液需用20 mL 1 ml·L-1的AgNO3溶液才能把Cl-完全沉淀下来，已知此核素中质子数与中子数相等，则：
①X的质量数A是___________。
②37 g XCl2中所含质子数的物质的量为___________。
【答案】(1)①2 ②6
③16O、17O、18O互为同位素，11H、21H、31H互为同位素 ④18
(2)①40 ②18 ml
【解析】(1)①在上述原子中，涉及的元素有H、O两种元素，因此涉及的元素种类有2种。②具有一定质子数和一定中子数的原子就是核素，上述6种微粒就是6种核素；③质子数相同，中子数不同的原子互为同位素，则上述微粒中16O、17O、18O互为同位素，11H、21H、31H互为同位素；④水分子式是H2O，水分子中含有2个H原子，1个O原子。2个H原子可以是同一种H原子，也可以是不同种H原子。它们分别与这三种O原子都可以形成水分子，若是2个相同的H原子与3种不同的O原子形成H2O有3×3=9种；若是两个不同种H原子形成H2O，H原子的组合与3种不同的O原子形成H2O种类有3×3=9种，因此形成的H2O分子种类共有9种；(2)①据Cl-～Ag＋～AgCl可知，1.11 g XCl2中所含Cl-的物质的量n(Cl-)=2×10-2 L×1 ml·L-1=2.0×10-2 ml，根据Cl原子守恒可知n(XCl2)=n(Cl-)=1.0×10-2 ml，则M(XCl2)=，由于物质的摩尔质量是以g/ml为单位，数值上等于其相对分子质量，则X的质量数A为111-71=40，+2价的元素X为钙元素。②37 g CaCl2的物质的量n(CaCl2)=，在1个CaCl2中含有20+17×2=54个质子，因此在CaCl2中所含质子的物质的量为×54=18 ml。
【能力提升】
25．两种元素原子X和Y，X原子的M层比Y原子的M层少3个电子，Y原子的L层电子数恰好是X原子L层电子数的两倍，则X、Y分别是( )
A．硅原子和钠原子B．硼原子和氮原子
C．氮原子和碳原子D．碳原子和铝原子
【答案】D
【解析】由于Y原子的M层电子比X原子的M层电子多3个电子，说明Y的M层电子数至少有3个，那么Y的L层必定有8个电子；Y原子的L层电子数恰好是X原子L层电子数的两倍，则X的L层只有4个电子，M层无电子。由此推出Y的核外电子总数为13，X的核外电子总数为6；所以X、Y的核电荷数分别是6和13，即为碳原子和铝原子；故选D。
26．不具有放射性的同位素称为稳定同位素，稳定同位素分析法近20年来在植物生理学、生态学和环境科学研究中获得广泛应用。如在陆地生态系统研究中，2H、13C、15N、18O、34S等常用作环境分析指示物。下列有关说法正确的是( )
A． 34S原子核内中子数为16 B． 1H216O和1H218O的相对分子质量不同
C． 13C和15N原子核内的质子数相差2 D． 2H＋结合OH－的能力比1H＋的更强
【答案】B
【解析】A项，34S的中子数为18，A不正确；B项，H2O的相对分子质量由H和O的质量数决定，两个分子中O的质量数不同，则两种分子的相对分子质量也不同，B项正确；C项，两种原子的质子数相差1，C项不正确；D项，2H＋和1H＋的化学性质相同，D项不正确。
27．元素X的原子，其M层与K层电子数相同；元素Y的原子，其L层上有5个电子。X和Y所形成的稳定化合物的摩尔质量为( )
A．148 g·ml－1 B．100 g·ml－1 C．90 g·ml－1 D．38 g·ml－1
【答案】B
【解析】K层是最里层，有2个电子，M层与K层电子数相同，所以M层有2个电子，所以K、L、M层电子数分别是2、8、2，所以X是Mg(镁)；Y的L层上有5个电子，说明没有全充满，所以K、L层电子数分别是2、5，所以Y是N(氮)，所以Mg和N化合成：Mg3N2，摩尔质量：(3×24＋2×14)g·ml－1＝100 g·ml－1。
28．X、Y、Z三种元素，已知X和Y元素的原子核外电子层数相同，Y和Z元素的原子最外层电子数相同。三种元素原子最外层电子数总和为14，而质子数总和为28，则这三种元素为( )
A．N、P、O B．N、C、Si C．B、Mg、Al D．C、N、P
【答案】D
【解析】 X和Y原子核外电子层数相同，则二者同周期。Y和Z原子最外层电子数相同，则二者同主族。X、Y、Z三种元素最外层电子数之和为14，讨论推知：可以为6、4、4(即C、Si、O)或4、5、5(即C、N、P)，结合质子数总和为28，可得D选项正确。
29．核电荷数小于18的某元素X，其原子核外电子层数为a，最外层电子数为(2a＋1)。下列有关元素X的说法中不正确的是( )
A．元素X的原子核内质子数为(2a2－1)
B．元素X的原子半径一定小于钠的原子半径
C．由元素X形成的某些化合物，可能具有杀菌消毒的作用
D．元素X形成的简单离子，各电子层的电子数均达到2n2个(n表示电子层数)
【答案】D
【解析】若a＝2，则X为N，若a＝3，则X为Cl。由原子结构、相关元素及化合物的性质推知A、B、C项正确；D项氯离子最外层电子数未达到2n2个。
30．某微粒A的结构示意图为：
(1)若X=8，则此阴离子与图中带一个正电荷的阳离子形成一种常见化合物的化学式是_______。
(2)1ml微粒A含有10ml电子，下列微粒各1ml，也含有10ml电子的有：_______(填序号)
①CH4 ②H2O2 ③HF ④Al3+ ⑤Cl- ⑥NH4+
(3)若A的阳离子为An+且质量数为a，则其质子数为_______，中子数为_______(用含有a，n的代数式表达)
【答案】(1)Na2O (2)①③④⑥ (3)10+n a-(10+n)
【解析】(1)当x=8时，核内质子数小于核外电子数，该粒子是氧离子，与钠离子形成一种常见化合物的化学式是Na2O；(2)①C原子含有6个电子，H原子中含有1个电子，CH4共含有10个电子；②H原子中含有1个电子，O原子中含有8个电子，H2O2共含有18个电子；③H原子中含有1个电子，F原子含有9个电子，HF共含有10个电子；④Al原子含有13个电子，Al失去3个电子形成Al3+，Al3+含有10个电子；⑤Cl原子含有17个电子，Cl得到1个电子形成Cl-，Cl-含有18个电子；⑥N原子含有7个电子，H原子中含有1个电子，NH4+带有1个正电荷，所以NH4+含有10个电子；故选①③④⑥；(3)A失去n个电子形成An+，An+含有10个电子，则A中含有10+n个电子，核外电子数等于质子数，所以质子数为10+n；中子数+质子数=质量数，所以中子数为a-(10+n)。
31．的衰变方程式为，其中是反中微子，它的电荷为零，静止质量可以为零。
(1)下列关于的叙述中，错误的是___________(填字母)。
A．质子数是27 B．电子数是27 C．质量数是27 D．中子数是60
(2)在上述衰变方程式中，衰变产物的质量数A为___________，核电荷数Z为___________。
(3)元素的化学性质主要取决于___________(填字母)。
A．最外层电子数 B．核内中子数 C．核内质子数 D．质量数
(4)不同种元素的本质区别是___________(填字母)。
A．质子数不同 B．中子数不同 C．电子数不同 D．质量数不同
【答案】(1)CD (2) 60 28 (3)A (4)A
【解析】(1)中质子数为27，电子数为27，质量数为60，中子数为60-27=33；(2)在衰变过程中，衰变出的电子和反中微子质量数都为0，使得衰变产物质量数没变化，但质子数变为27+1=28，核电荷数与质子数相同；(3)元素的化学性质主要由最外层电子数决定，故选A；(4)元素是指具有相同质子数(核电荷数)的一类原子的总称，故不同种元素的本质区别是质子数不同，故选A。
32．如图为六种粒子的结构示意图。请回答下列问题：
(1)图中不同种元素之间的本质区别是__________；
(2)A元素在与其他元素形成化合物时的化合价通常是___________(填化学用语)；C元素的原子形成的离子是_______________(填离子符号)；
(3)从原子结构上分析，图中_________(填元素符号)两种元素具有相似的化学性质；
(4)在上述碘的原子结构示意图中，x=__________；
(5)由B、D两种元素组成的化合物的化学式是_______________。
【答案】(1)质子数不同(或核电荷数不同) (2) Mg2+
(3)Cl和I (4)18 (5)Na2S
【解析】(1)元素是具有相同质子数的同类原子总称，所以不同种元素之间的本质区别是质子数不同或核电荷数不同；(2)A元素(8号元素是氧元素)的原子最外层有6个电子，在化学反应中易得到2个电子而显-2价，化合价表示为在元素符号的正上方标注化合价的正负与数值，符号表示为：；C元素的原子最外层有2个电子，在化学反应中易失去2个电子形成带有2个单位正电荷的镁离子--Mg2+；(3)从原子结构上分析，氯与碘原子的最外层的电子数相同，元素具有相似的化学性质，元素符号分别为：Cl和I；(4)在原子中，质子数=核外电子数，所以53=2+8+18+X+7，X=18；(5)B是11号元素--钠元素，在化合物中显+1价，D是16号元素--硫元素，在化合物中显-2价，所以二者组成的化合物的化学式为Na2S。