第1章原子结构与元素的性质单元练习

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第1章原子结构与元素的性质单元练习 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．下列有关原子结构的说法中不正确的是 A．第五能层有5个能级，最多能容纳50个电子 B．同一原子中，不同能层均含有的能级是s能级 C．同一原子中，3d能级实际容纳的电子数一定为10个 D．能层和能级的划分，均以电子的能量高低为依据 2．下列有关电子排布式、原子结构示意图以及电子排布图正确的是 A．Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d44s2 B．As的价电子排布图： C．Fe的原子结构示意图： D．Mn2+的价电子排布图： 3．如图甲是氢原子的1s电子云图(即概率密度分布图)，图乙、丙分别表示s、p能级的电子云轮廓图。下列有关说法正确的是 A．电子云图(即概率密度分布图)就是原子轨道图 B．3p2表示3p能级中有两个原子轨道 C．由图乙可知，s能级的电子云轮廓图呈圆形，有无数条对称轴 D．由图丙可知，p能级的原子轨道图呈哑铃形，且有3个伸展方向 4．元素X、Y、Z和R在周期表中的位置如图所示。R位于第四周期，X、Y、Z原子的最外层电子数之和为17。下列说法正确的是 A．X基态原子的核外电子排布式为 B．电负性：R>Y C．简单阴离子的还原性：Y>Z D．0.033的溶液的pH约等于1 5．W、X、Y、Z为是四种原子序数依次增大的短周期元素，这四种元素组成的化学式为的物质在有机合成中具有较高的应用价值。X元素的族序数是周期数的两倍，Y元素的电离能如下表所示，Z原子得到一个电子后核外电子排布变为与稀有气体电子排布相同。下列说法正确的是 A．电负性： B．原子半径： C．在中，所有原子均满足八电子稳定结构 D．电解Y和Z组成的二元化合物的水溶液可得到Y和Z的单质 6．前四周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，基态X原子的电子层数、能级数目和轨道数目均相等，Z可与X形成、两种无色化合物，Y、W均满足最高能级的轨道处于半满状态，但Y的内层轨道全充满，W的成单电子数在前四周期元素中是最多的。下列说法正确的是 A．第一电离能： B．、均为只含有极性键的极性分子 C．由X、Y、Z三种元素组成的物质一定为共价化合物 D．W元素属于元素周期表ds区的金属元素 7．下列各原子或离子的电子排布式错误的是 A．： B．F： C．： D．： 8．下列各项叙述错误的是 A．若硫原子核外电子排布图为，则违反了泡利原理 B．若21号Sc元素的基态原子电子排布式为，则违反了构造原理 C．铍原子的核外电子排布图为，符合洪特规则和泡利原理 D．原子的电子排布式由能释放特定能量产生发射光谱 9．有反应。下列说法正确的是 A．第一电离能大小： B．电负性大小： C．热稳定性： D．离子半径： 10．某元素X的逐级电离能如图所示，下列说法正确的是 A．X元素可能为+4价 B．X的最高价氢氧化物一定为强碱 C．X为第五周期元素 D．X与氯气反应生成化合物为XCl3 11．下面是第二周期部分元素基态原子的电子排布图，据此下列说法错误的是 A．每个原子轨道里最多只能容纳2个电子 B．电子排在同一能级时，总是优先单独占据一个轨道 C．每个能层所具有的能级数等于能层的序数(n) D．N原子中有5种电子运动状态 12．五种短周期元素X、Y、Z、M、W的原子序数与其常见化合价的关系如图所示，下列关系不正确的是 A．元素X可能为锂 B．原子半径大小： C．中各原子均达8电子稳定结构 D．Y和M在同一族 13．现有四种元素基态原子的电子排布式如下。则下列有关比较中正确的是 A．第一电离能： B．原子半径： C．电负性： D．最高正化合价： 14．表中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．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．X的第一电离能小于Y的第一电离能 D．表中电负性最大的元素为W 15．下列各组指定的元素，能形成型化合物的是 A．和 B．和 C．和 D．和 二、填空题 16．按要求回答下列问题： (1)研究发现，在低压合成甲醇反应()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基态原子核外电子排布式为_______。元素Mn与O中，第一电离能较大的是_______，基态原子核外未成对电子数较多的是_______。 (2)我国科学家成功合成了世界上首个五氮阴离子盐。 ①氮原子的价电子轨道表示式为_______。 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。第二周期部分元素的变化趋势如图所示。 其中除氨元素外，其他元素的自左而右依次增大的原因是_______；氮元素的呈现异常的原因是_______。 (3)已知As元素的相关信息如图所示，下列说法不正确的是_______。 A．推测As能形成多种氧化物 B．热稳定性：逐渐增强 C．As的一种核素表示为，中子数为40 D．原子半径由大到小的顺序：As、Cl、Si 17．下图是s能级和p能级的原子轨道图，试回答下列问题： (1)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)元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋1，原子中能量最高的是___________电子，其电子云在空间有___________方向。 三、结构与性质 18．已知钪(Sc)是17种稀土元素之一，钪单质及其化合物用途广泛。请回答下列问题： (1)与Sc同周期且其基态原子的未成对电子数与Sc原子相同的元素有_______种。 (2)元素呈气态时，从它的一个原子或阳离子中将一个电子移至无穷远处时所需做的功，称为该元素的电离势，单位为电子伏特(eV)。Sc的三种气态离子Sc+，Sc2+、Sc3+的电离势分别为、、，这三种气态离子的电离势依次增大的原因为_______。 (3)我国科学家首次合成并用晶体结构表征了稀土金属末端氮宾配合物——钪末端氮宾配合物，该配合物的分子结构如图所示。 该配合物中各元素第一电离能从大到小的顺序为_______。 19．科学家合成了一种新化合物(如图所示)。其中W、X、Y、Z为短周期元素，且位于同一周期，W是所在周期中第一电离能最小的元素，Y元素基态原子的未成对电子数等于其电子层数，Z元素的原子核外最外层电子数是X元素原子核外电子数的一半。 回答下列问题： (1)W、X、Y、Z原子半径由大到小的顺序为_______(用对应的元素符号表示)。 (2)Z的核外电子排布式为_______。 (3)基态X原子价电子轨道表示式为_______。 (4)W元素基态原子核外电子有_______种运动状态，其中电子占据能量最高的原子轨道符号为_______。 (5)X的电负性_______(填“大于”或“小于”)Y。 XYZRXYZRWJ参考答案： 1．C 【详解】第五能层含有5个能级，最多能容纳的电子数为2×52=50，A正确；同一原子中，由于K层只有s能级，故不同能层均含有的能级为s能级，B正确；3d能级最多可容纳10个电子，但实际容纳的电子数不一定为10个，C错误；核外电子分成不同能层和能级，其依据为电子的能量高低，D正确 2．D 【详解】根据洪特规则特例，Cr的电子排布式应为1s22s22p63s23p63d54s1，A错误；根据洪特规则，As的4p轨道的三个电子应该分占不同轨道，且自旋方向相同，B错误；根据铁的电子排布式1s22s22p63s23p63d64s2可知铁的原子结构示意图为，C错误；Mn的价电子排布式为3d54s2，由于原子失去电子时先失最外层电子，所以Mn2＋的价电子排布为3d5，价电子排布图为，D正确 3．D 【详解】电子云轮廓图与电子云图不是同一个概念，而是我们常说的原子轨道图，A项错误；3p2表示3p能级中容纳了两个电子，B项错误；s能级的电子云轮廓图呈球形而不是圆形，C项错误；p能级的原子轨道图呈哑铃形，有px、py、pz三个伸展方向，并且互相垂直，D项正确。 4．C 【分析】元素X、Y、Z和R在周期表中的位置如图所示，R位于第四周期，X、Y、Z原子的最外层电子数之和为17，设X最外层电子数为a，则a+（a+2）+（a+3）=3a+5=17，a=4，则X、Y、Z、R分别为碳、硫、氯、砷； 【详解】A．X为6号碳元素，基态原子的核外电子排布式为 1s22s22p2 ，故A错误； B．同周期从左到右，金属性减弱，非金属性变强，元素的电负性变强；同主族由上而下，金属性增强，非金属性逐渐减弱，元素电负性减弱；电负性：RZ，故C正确； D．根据非金属性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越强，酸性 H3AsO4H>Mg，故A错误； B．原子半径：Mg>Cl>H，故B正确； C．H原子不满足八电子稳定结构，故C错误； D．电解氯化镁溶液时，阴极是氢离子放电生成氢气，得不到Mg，故D错误； 故选：B。 6．A 【分析】由基态X原子的电子层数、能级数目和轨道数目均相等，推出X为H元素；Z可与X形成X2Z2、X2Z两种无色化合物，则Z为O元素，Y内层轨道全充满且最高级轨道半充满，且原子序数H Ⅰ1(ⅢA), Ⅰ1(ⅤA)> Ⅰ1(ⅥA)），同一主族从上到下第一电离能逐渐减小，故Ⅰ1满足N>O>H>Cr，即Y>Z>X>W，A正确； B．X2Z2为H2O2，含有非极性键，B错误； C．由X、Y、Z三种元素组成的物质可以是硝酸铵，为离子化合物，C错误； D．W元素为Cr，其价层电子排布式为3d54s1，属于d区元素(ds区元素d轨道全充满)，D错误； 答案选A。 7．C 【详解】A．K原子核外电子排布式为，K原子失去最外层1个电子变为，因此核外电子排布式为，故A项正确； B．F原子核外有9个电子，根据能量最低原理可知F原子核外电子排布式为，故B项正确； C．S原子核外有16个电子，得到2个电子后变为，根据能量最低原理可知核外电子排布式为，故C项错误； D．Ar原子核外有18个电子，根据能量最低原理可知原子核外电子排布式为，故D项正确； 综上所述，错误的是C项。 8．A 【详解】A．根据洪特规则，填入简并轨道的电子总是先单独分占且自旋平行，该排布图违反了洪特规则，A错误； B．根据构造原理，最后两个能级的电子应先填入4s轨道再填入3d轨道，该排布式违反了构造原理，B正确； C．铍元素原子序数为4，1s、2s能级均只有一个原子轨道，该排布图符合洪特规则与泡利原理，C正确； D．该变化表示电子从较高能量的激发态跃迁到基态，释放出能量，故会产生发射光谱，D正确； 故选A。 9．C 【详解】A．氮原子的价电子排布式是2s22p5，p电子处于半充满状态，较稳定，氧原子的价电子排布式是2s22p6，所以第一电离能大小：，A项错误； B．同一周期，从左到右，元素电负性逐渐增大，所以碳的电负性小于氧元素，B项错误； C．非金属性越强，其元素形成的简单氢化物越稳定，所以非金属性：O＞N，热稳定性，C项正确； D．微粒半径大小比较的方法如下：电子层越多，半径越大，电子层数一样，核电荷数越大，半径越小。钠离子和氧离子的电子层数一样多，钠离子的核电荷数大，半径小，D项错误； 故答案选C。 10．D 【分析】根据电离能图知，第三电离能和第四电离能之间的差距最大，所以该原子最外层有3个电子，属于第ⅢA族元素。 【详解】A．X元素最外层有3个电子，可能为 +3价，故A错误； B．X元素最外层有3个电子，属于第ⅢA族元素，则X的最高价氢氧化物如氢氧化铝为两性，不一定为强碱，故B错误； C．周期数=核外电子层数，图象中没有显示X原子有多少电子层，因此无法确定该元素位于第几周期，故C错误； D．该主族元素最外层有3个电子，在反应中容易失去3个电子形成X3+，所以X与氯气反应时可能生成XCl3，故D正确； 故答案选D。 11．D 【分析】观察题中四种元素的电子排布图，对原子轨道容纳的电子数做出判断，根据洪特规则，可知电子在同一能级的不同轨道时，优先占据一个轨道，任一能级总是从s轨道开始，能层数目即为轨道能级数。 【详解】A． 由题给的四种元素原子的电子排布图可知，在一个原子轨道里，最多能容纳2个电子，符合泡利原理，故A正确； B． 电子排在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，符合洪特规则，故B正确； C． 任意能层的能级总是从s能级开始，而且能级数等于该能层序数，故C正确； D． 原子核外电子运动的能层、能级、轨道都代表电子的运动状态，即使在一个原子轨道的2个电子，其自旋状态相反，故N原子中有7种电子运动状态，故D错误； 答案为D。 12．C 【分析】X化合价为+1，其原子序数小于其它四种元素，则元素X可能为H或Li；Z的化合价为+4，Y的化合价为+5，原子序数Z＞Y，则Y为N、Z为Si元素；M的化合价为-3，则M为P元素；W的化合价为-2，其原子序数最大，则W为S元素，据此解答。 【详解】A．X化合价为+1，其原子序数小于其它四种元素，则元素X可能为H或Li，故A正确； B．同一周期原子序数越小原子半径越大，则原子半径大小：，故B正确； C．元素X可能为H或Li，X2W中X原子不是8电子稳定结构，故C错误； D．根据分析可知，Y为N、M为P元素，都位于第VA族，故D正确。 故答案为C。 13．B 【分析】由四种元素基态原子电子排布式可知，①是元素，②是元素，③是元素，④是元素。 【详解】A．同周期自左而右第一电离能增大，由于P为半充满状态，较稳定，所以第一电离能，，同主族自上而下第一电离能降低，所以第一电离能，因此第一电离能：F>N>P>S，即④>③>②>①，故A错误； B．同一周期从左往右主族元素原子半径依次减小，同一主族从上往下元素原子半径依次增大，故原子半径：P>S>N>F，即②>①>③>④，故B正确； C．同一周期从左往右元素电负性依次增大，同一主族从上往下元素电负性依次减小，故电负性：F>N>S>P，即④>③>①>②，故C错误； D．最高正化合价等于最外层电子数，但F元素没有正化合价，所以最高正化合价，即①>②=③，故D错误； 故选B。 14．B 【分析】由J为0族元素，以及元素在周期表的位置可知，X、Y、Z位于第二周期，R位于第三周期，W位于第四周期，J为第五周期的Xe，则X为N、Y为O、Z为F、R为S、W为Br。 【详解】A． 根据洪特规则知，基态S原子3p轨道上的电子轨道表示式应为，选项A错误； B．O2−与Na+相比，核外电子排布相同，核电荷数越大半径越小，故O2-＞Na+，选项B正确； C．N原子的2p能级处于半充满状态，所以N的第一电离能大于O的第一电离能，选项C错误； D．非金属性强的，电负性大，则电负性最大的元素为F元素，即Z，选项D错误； 答案选B。 15．D 【详解】A．和，前者为C，后者为O，不能形成C2O2，故A不符合题意； B．和，前者为S，后者为O，不能形成S2O2，故B不符合题意； C．和，前者为Mg，后者为F，不能形成Mg2F2，只能形成MgF2，故C不符合题意； D．和，前者为Na，后者为O，能形成Na2O2，故D符合题意。 综上所述，答案为D。 16．(1) 或 O Mn (2) 同周期主族元素随核电荷数的增大，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 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)D 【详解】（1）是27号元素，在元素周期表中位于第四周期第Ⅷ族，其基态原子核外电子排布式为或。同周期元素从左到右，第一电离能呈增大趋势，故的第一电离能小于，同主族元素从上到下，元素的第一电离能逐渐减小，故的第一电离能小于O，则第一电离能：。O基态原子的价电子排布式为，所以其核外未成对电子数是2，而基态原子的价电子排布式为，其核外未成对电子数是5，故核外未成对电子数较多的是。 （2）①N为7号元素，基态N原子的价电子排布式为，故氮原子的价电子轨道表示式为； 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，则N原子的轨道为半充满状态，相对稳定，不易得电子。 （3）A．N和是第ⅤA族元素，性质与N有相似之处，N能形成等多种氧化物，据此推测也能形成、等多种氧化物，A正确； B．非金属性越强，对应的简单氢化物越稳定，则的稳定性逐渐增强，B正确； C．中子数=质量数-质子数，则的中子数为，C正确； D．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，D错误； 故答案选D。 17．(1) 球 1 哑铃 3 (2) 2p 三个互相垂直的伸展 【详解】(1)ns能级各有1个轨道，np能级各有3个轨道，s电子的原子轨道都是球形的，p电子的原子轨道都是哑铃形的，每个p能级有3个原子轨道，它们相互垂直，分别以px、py、pz表示。 (2)因为元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋1，np轨道已排上电子，说明ns轨道已排满电子，即n=2，则元素X的原子核外电子排布式为1s22s22p3，则原子中能量最高的是2p电子，其电子云在空间有三个互相垂直的伸展方向。 18．(1)4 (2)随着气态离子所带正电荷数的增多，核外电子距离原子核的距离减小，原子核对核外电子的引力增大 (3) 【解析】（1） 基态Sc原子的核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d14s2，其未成对电子数为1，同周期元素中，基态原子未成对电子数与钪原子相同的还有：K，Cu，Ga，Br，共4种，故答案为：4； （2） 随着气态离子所带正电荷数的增多，核外电子距离原子核的距离减小，原子核对核外电子的引力增大，因此Sc的三种气态离子Sc+，Sc2+、Sc3+的电离势依次增大，故答案为：随着气态离子所带正电荷数的增多，核外电子距离原子核的距离减小，原子核对核外电子的引力增大； （3） 该配合物中涉及的元素为H、C、N、Sc，非金属元素的第一电离能大于金属元素，同一周期元素的第一电离能随着原子序数增大而增大，但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素，则第一电离能：N>C，由于H的电子层数少、原子半径最小，原子核对外层电子的引力较强，则第一电离能：H>C，因此第一电离能从大到小的顺序为：N>H>C>Sc，故答案为：N>H>C>Sc。 19．(1)Na＞Si＞P＞Cl (2)1s22s22p63s23p5或[Ne]3s23p5 (3) (4) 11 3s (5)小于 【分析】W、X、Y、Z为短周期元素，且位于同一周期，据题图可知X能形成4个共价键，则X应为第ⅣA族元素，X为C或Si。Z原子核外最外层电子数是X原子核外电子数的一半，若X为C，则Z为B，不符合题图成键规律，所以X为Si，Z为Cl，四种元素位于第三周期；Y元素基态原子的未成对电子数等于其电子层数，则核外电子排布式为，即Y为P元素；根据题图可知，W元素的阳离子带一个单位正电荷，且W是所在周期中第一电离能最小的元素，则W为Na元素，然后根据物质的性质及结构分析解答。 （1） 根据上述分析可知：W是Na，X是Si，Y是P，Z是Cl元素。同一周期主族元素从左向右原子半径逐渐减小，则W、X、Y、Z原子半径由大到小的顺序为Na＞Si＞P＞Cl； （2） Z是Cl元素，根据构造原理可知基态Cl原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p5或简写为[Ne]3s23p5； （3） X是Si元素，原子核外电子是2、8、4，原子核外最外层有4个电子，基态的价电子排布式为3s23p2，则基态硅原子价电子的轨道表示式是； （4） W是Na元素，Na是11号元素，原子核外电子数为11，每个电子的运动状态都不同，则Na原子核外有11种不同的运动状态的电子；Na元素的基态原子中能量最高的电子所占据的原子轨道为3s轨道； （5） 同周期主族元素原子序数越大，元素的非金属性越强，其电负性就越大，由于原子P比Si吸引电子能力强，所以Si的电负性小于P。