第1章《原子结构与性质》2023--2024学年下学期高二化学沪科版（2020）选择性必修2

第1章《原子结构与性质》 一、单选题 1．现有几种元素的基态离子(、、、)，其核外电子排布式均为，下列有关叙述正确的是 A．原子半径：Y＞Z＞X＞W B．最高正化合价：W＞X＞Z＞Y C．电负性：W＞X＞Y＞Z D．第一电离能：X＞W＞Z＞Y 2．下列比较错误的是 A．离子半径： B．稳定性： C．酸性： D．还原性： 3．下列说法正确的是 A．HClO的结构式：H—Cl—O B．第二周期第一电离能介于B和N之间的元素有3种 C．根据元素在周期表的位置，与的性质更相似 D．元素周期表每一周期元素原子的最外层电子排布均是从过渡到 4．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 B．第三、四周期同主族元素的原子序数均相差8 C．元素周期表有3个短周期4个长周期 D．除第一周期外，其余各周期的原子核外电子排布总是从开始，以结束 5．下列说法正确的是 A．表示能级上有两个轨道 B．层中的原子轨道数目为 C．是激发态原子的电子排布式 D．处于同一轨道上电子可以有多个，运动状态完全相同 6．短周期主族元素的原子序数依次增大，基态原子的电子总数是其最高能级电子数的2倍，可与形成淡黄色化合物，Y、W最外层电子数相同。下列说法正确的是 A．第一电离能： B．电负性： C．简单离子的半径： D．氢化物水溶液的酸性： 7．下列表示正确的是 A．过氧化氢的电子式： B．丙烯的键线式： C．水分子的球棍模型： D．基态价层电子的轨道表示式： 8．查德威克通过用α粒子轰击X原子的实验发现了中子，核反应为X+He→Y+n，已知X原子核内的质子数比中子数少一个。已知在元素周期表中，对角线上的元素化学性质相似，如氧和氯的化学性质相似。下列说法中正确的是 A．X的最高价氧化物对应的水化物能与NaOH溶液反应 B．X单质能与强酸溶液反应，但不能与强碱溶液反应 C．X元素的原子半径比Y的小 D．Y元素的最高价氧化物对应的水化物属于强酸 9．X、Y、Z、Q、W五种元素原子序数依次增大，分布在前四周期，Y、Z、Q是构成地壳的主要元素，Z、Q同周期并相邻，基态W原子的核外电子恰好填满10个原子轨道，由这五种元素构成的某天然结晶水合物的化学式为W[Z2Q3Y10]•3X2Y。下列叙述正确的是 A．第一电离能：Y＞Q＞Z＞W B．X与Y形成的粒子中一定不含配位键 C．Q、W单质的晶体类型相同 D．Z的最高价氧化物对应的水化物是强酸 10．短周期元素Z、W、X、Y的原子半径依次减小，W的最简单氢化物的水溶液呈碱性，Z的最外层电子数为其内层电子总数的两倍，Y与其他三种元素不在同一周期，这四种元素组成的某阴离子的结构如图所示，图中各原子最外层均满足稳定结构。下列叙述错误的是 A．四种元素中，X的非金属性最强 B．仅由W和X形成的化合物的水溶液呈碱性 C．原子序数：X>W>Z>Y D．最简单氢化物的沸点：X>W>Z 11．现有三种元素的基态原子的电子排布式如下：①；②；③，下列排序正确的是 A．第一电离能：③>①>② B．简单氢化物的稳定性：①>②>③ C．元素的非金属性：②>①>③ D．原子半径：①>③>② 12．X、Y两种元素是美国的火星探测器“勇气号”从火星采集回来的，科学研究发现，Xn＋和Ym-都具有1s22s22p63s23p6的电子层结构，请据此判断关于它们的说法中正确的是 A．X的原子序数比Y的小 B．X、Y处于同一周期 C．X的原子半径比Y的原子半径大 D．Xn＋的离子半径比Ym-的离子半径大 13．短周期主族元素W、X、Y、Z原子序数依次增大，Z的最外层每个能级上排布的电子数相同，W的最外层电子数比Y、Z最外层电子数之和少1，W和X的单质常温下均为无色气体。下列结论正确的是 A．原子半径：Z>Y>X>W B．通常用电解X与Y形成的化合物的方法制得Y单质 C．较稳定，但Y单质能与W反应 D．最简单氢化物沸点：W>X 14．某元素原子外围电子构型为3d54s2，其位于周期表中 A．第4周期VIIB族 B．第4周期IIB族 C．第4周期VIIA族 D．第4周期IIA族 二、填空题 15．构造原理 ①含义 以 事实为基础，从氢开始，随核电荷数递增，新增电子填入 的顺序称为构造原理。 ②示意图： 16．氮元素在地球上含量丰富，氮及其化合物在工农业生产和生活中有着重要作用。 尿素的合成揭开了人工合成有机物的序幕。其中各组成元素(氢除外，下同)电负性最弱的是 (填元素名称)，第一电离能由小到大的顺序为 (填元素符号)，氮原子的价层电子排布图为 。 17．回答下列问题： (1)磷酸铁锂(LiFePO4)电极材料主要用于各种锂离子电池，回答下列问题。 ①Fe位于元素周期表中第 周期 族，其价电子排布式为 。 ②用“＞”“＜”成“=”填空：离子半径：Li+ H-；第一电离能：Li Be；电负性：O P。 (2)铝灰是炼铝厂的废渣，主要含有Al2O3、Al、AlN等物质，工业上常用酸溶铝灰来制取氯化铝及聚合氯化铝，从而变废为宝、保护环境。实验室取适量铝灰于反应容器中，恒温水浴预热，加入盐酸，磁力搅拌并控制搅拌速度，用氨气吸收装置吸收氨气。 ①AlN与盐酸充分反应的化学方程式为 。 ②铝灰中铝含量测定：取10.0g铝灰样品，置于反应容器中，恒温水浴预热，加入盐酸充分反应，冷却过滤，取滤液配成100mL溶液，取出20.00mL溶液，加入0.2000mol·L-1EDTA—(Na2H2Y)溶液30.00mL，调节溶液pH为3～4，煮沸，冷却后用0.1000mol·L-1ZnSO4标准溶液滴定过量的EDTA至终点，平行滴定3次，平均消耗ZnSO4标准溶液20.00mL(已知Al3+、Zn2+与EDTA反应的化学计量比均为1∶1)。计算铝灰样品中铝的质量 。 ③无水氯化铝常用熔融盐电镀铝工艺中，在熔融的AlCl3、NaCl、KCl盐中存在着AlCl、Al2O、Na+、K+和Cl-离子。 a.电镀时阴极的电极反应式为 。 b.已知Al2Cl6的结构式为，写出Al2O的结构式： 。 18．黑火药的爆炸反应原理为。请回答下列问题： (1)基态原子核外有 种空间运动状态的电子。 (2)原子中运动的电子有两种相反的自旋状态，若一种自旋状态用表示，与之相反的用表示称为电子的自旋磁量子数。对于基态的N原子，其价电子自旋磁量子数的代数和为 。 (3)K位于周期表的 区；基态钾离子的电子占据的最高能层符号是 。 (4)与具有相同的电子构型，小于，原因是 。 (5)下列曲线表示氧族元素性质随核电荷数的变化趋势，正确的是 。 a．    b．     c．     d． (6)元素的基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为第一电子亲和能。的Born-Haber循环如图所示。 由图可知，原子的第二电离能为 ；键的键能为 ；氧原子的第一电子亲和能为 ；的晶格能为 。 19．亚铁氰化钾()是一种常见的食盐抗结剂，其三水合物()是黄色晶体，俗称黄血盐，遇立即产生深蓝色沉淀()。回答下列问题。 (1)O元素位于 区，基态O原子核外电子的空间运动状态有 种。 (2)Fe在元素周期表中的位置 ，基态Fe原子的价电子轨道表示式为 。 (3)黄血盐()中四种非金属元素的第一电离能最大的是 ，该原子能量最高的电子所在能级符号为 。 (4)亚铁氰化钾()中四种元素的电负性由大到小的顺序为 。 (5)普鲁士蓝()中不同价态铁元素的简单微粒较稳定的是 ，其原因是 。 20．化学作为一门基础自然科学，在材料科学、生命科学、能源科学等诸多领域发挥着重要作用。 (1)高温超导材料钇钡铜氧的化学式为，其中的Cu以罕见的形式存在。按照核外电子排布，把元素周期表划分成5个区，则O在元素周期表中的 区，基态的核外电子排布式为 (2)下列状态的镁中，电离最外层一个电子所需能量最大的是_______。 A． B． C． D． (3)青蒿素的结构简式如图所示，其组成元素的电负性由大到小的顺序为 。 21．氨是生命物质的重要组成元素之一，研究氮及其化合物的用途、性质、制备是重要科研内容。通过衰变反应可获得。 (1)基态原子中，核外电子有 个空间运动状态，其电子在轨道上的排布遵循的原则是 。 (2)从原子结构解释，键合电子的能力小于的原因是 。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 1．A 【分析】其核外电子排布式均为，四种离子是10电子结构，则W为F，X为O，Y为Na，Z为Al； 【详解】根据分析可知：W为F，X为O，Y为Na，Z为Al； A．同一周期从左向右原子半径逐渐减小，同一主族从上到下原子半径逐渐增大，则原子半径：Na＞Al＞O＞F，故A正确； B．O、F都无最高正价，故B错误； C．非金属性越强电负性越强，元素越靠近右上角非金属性越强，非金属性F＞O＞Al＞Na，则元素电负性F＞O＞Al＞Na，故C错误； D．同周期自左而右第一电离能呈增大趋势，同主族自上而下第一电离能减小，故第一电离能：F＞O＞Al＞Na，故D错误； 故选：A。 2．A 【详解】A．核外电子数相同时，核电荷数越大半径越小，故，故A错误； B．非金属性越强，其气态氢化物的稳定性越强，故，故B正确； C．非金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性越强，故，故C正确； D．非金属性越强，其简单离子的还原性越弱，故，故D正确； 故选A。 3．B 【详解】A．HClO的结构式：H—O—Cl，故A错误； B．第二周期第一电离能介于B和N之间的元素有Be、C、O，共3种，故B正确； C．根据对角线规则，与的性质更相似，故C错误； D．元素周期表每一周期元素原子的最外层电子排布均是从过渡到，故D错误； 选B。 4．B 【详解】A．ⅡA族基态原子最外层电子排布均为ns2，故A正确； B．第三、第四周期同主族元素的原子序数ⅠA、ⅡA均相差8，ⅢA-0族同主族元素均相差18，故B错误； C．元素周期表有3个短周期4个长周期，故C正确； D．第一周期只有两种元素，以1s1开始，1s2结束，其余各周期的原子核外电子排布总是从ns开始，以np结束，故D正确； 故答案选：B。 5．C 【详解】A．能级有三个轨道，表示能级有两个电子，而不是两个轨道，故A错误； B．层有s、p、d能级，能级有个轨道、p能级有个轨道、d能级有个轨道，轨道数，故B错误； C．，根据能量最低原理，其基态应为，1个电子被激发到能级上为激发态，故C正确； D．同一轨道上最多排个电子，其自旋方向相反，所以它们的状态并不完全相同，故D错误。 故选C。 6．B 【分析】短周期主族元素的原子序数依次增大，基态原子的电子总数是其最高能级电子数的2倍，X是O元素；可与形成淡黄色化合物，Z是Na元素；Y、W最外层电子数相同，Y是F元素、W是Cl元素。 【详解】A．第一电离能：，故A错误； B．非金属性越强，电负性越大，电负性：，故B正确； C．电子层数越多半径越大，电子层数相同，质子数越多半径越小，简单离子的半径：，故C错误；     D．HCl溶液是强酸，HF溶液是弱酸，故D错误； 选B。 7．B 【详解】A．过氧化氢为共价化合物，电子式为，A错误； B．键线式：将碳、氢元素符号省略，只表示分子中键的连接情况，每个拐点或终点均表示有1个碳原子；丙烯的键线式：，B正确； C．水分子的球棍模型，C错误； D．基态Cu原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s1；失去2个电子得到铜离子，基态价层电子的轨道表示式：，D错误； 故选B。 8．A 【分析】根据核反应为：X+He→Y+n，N+4=12+1，N=9已知X原子核内的质子数比中子数少一个，则Z+(Z+1)=9，Z=4,可知X为Be元素，4+2=p+0，则p=6，因此Y为C元素； 【详解】A．X为Be元素，Be与Al属于对角线关系，依此推断元素周期表中，对角线上元素的化学性质相似，因此Be的最高价氧化物对应的水化物具有两性，可与NaOH溶液反应生成盐和水，A正确； B．Be性质与Al相似，既可与强酸反应，又可与强碱反应，B错误； C．Y是C，X为Be，同周期从左至右原子半径减小，C错误； D．Y是C，最高价氧化物对应的水化物为H2CO3属于弱酸，D错误； 故选A。 9．A 【详解】元素X、Y、Z、Q、W原子序数依次增大，地壳的主要元素O、Si、Al、Fe、Ca，Z、Q同周期并相邻，则Z为Al，Q为Si，Y为O元素；基态W原子的核外电子恰好填满10个原子轨道，原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2，则W为Ca；根据天然结晶水合物的化学式推出，X为H；由以上分析可知，X为H、Y为O、Z为Al、Q为Si、W为Ca； 【分析】A．同周期元素，随着电子数增大，电离能增大，则Si＞Al，W为金属元素，易失电子，电离能小，O的电负性强易得电子，则电离能大，则电离能：O＞Si＞Al＞Ca，A正确； B．在H3O+中H可以提供空轨道，O提供孤电子对，故H3O+中含有配位键，B错误； C．Si为原子晶体，Ca为金属晶体，C错误； D．Al的最高价氧化物对应的水化物为Al(OH)3，为中性化合物，D错误； 故答案为：A。 10．B 【分析】短周期元素Z、W、X、Y的原子半径逐渐减小，W 的最简单氢化物的水溶液呈碱性，W是氮； Z的最外层电子数为内层电子总数的两倍，Z是碳；Y与其他元素不在同一周期，这四种元素组成的某阴离子的结构如图所示，图中各原子最外层均满足稳定结构，Y只形成一条键，Y是氢，X形成双键，X是氧；故Z、W、X、Y分别为C、N、O、H； 【详解】A．四种元素中非金属性最强的为O，故X的非金属性最强，叙述正确，A项错误； B．仅由W和X形成的化合物为氮的氧化物，溶于水后水溶液呈酸性，说法错误，B项正确； C．原子序数：O> N> C> H，叙述正确，C项错误； D．最简单氢化物的沸点： H2O > NH3 > CH4，叙述正确，D项错误； 答案选B。 11．A 【分析】①；②；③分别为O、Si、N。 【详解】A．元素周期表中，同一主族元素的第一电离能从上到下逐渐降低，同一周期从左到右有增大的趋势，由于第ⅤA族的原子最外层的p轨道处于较稳定的半充满状态，所以其第一电离能比第ⅥA的高，则第一电离能：，A正确； B．元素的非金属性越强，简单氢化物的稳定性越强，非金属性：，所以简单氢化物的稳定性：，B错误； C．元素周期表中，同一主族元素的非金属性从上到下逐渐减弱，同一周期从左到右逐渐增强，元素的非金属性：，C错误； D．元素周期表中，元素的原子半径从上到下逐渐增大，从左到右逐渐减小，原子半径：，D错误； 故选A。 12．C 【详解】Xn+和Ym-都具有1s22s22p63s23p6的电子层结构，则X为第四周期元素，Y为第三周期元素； A．X为第四周期元素，Y为第三周期元素，X的原子序数大于Y，选项A错误； B．X为第四周期元素，Y为第三周期元素，选项B错误； C．X为第四周期元素，Y为第三周期元素，X的原子半径比Y的原子半径大，选项C正确； D．Xn+和Ym-具有相同的电子层结构，但X的核电荷数大于Y，所以Xn+的离子半径比Ym-的离子半径小，选项D错误。 答案选C。 13．C 【分析】短周期主族元素W、X、Y、Z原子序数依次增大；W和X的单质常温下均为无色气体，则W、X分别可能为H、N或O；这四种元素中，Z的原子序数最大，且其最外层每个能级上排布的电子数相同，则其最外层电子的排布式为3s23p2，故Z是Si；则W、X分别是N、O；N、Si的最外层电子数分别是5、4，则Y的最外层电子数是2，故Y是Mg；综上所述，W是N，X是O，Y是Mg，Z是Si。 【详解】A．根据层多径大、核大径小原则，原子半径大小顺序为，A项错误； B．通常用电解熔融的方法制取Mg，B项错误； C．Mg可以在氮气中燃烧生成，C项正确； D．常温下水为液体，氨为气体，故水的沸点大于氨的，D项错误； 故选C。 14．A 【详解】某元素原子外围电子构型为3d54s2，其3d轨道半充满，属于副族元素，价电子数为7，位于元素周期表的第4周期VIIB族，故选A。 15． 光谱学 能级 【解析】略 16． 碳 【详解】同周期元素，从左到右电负性增强，电负性为小的为碳；第一电离能增大，第一电离能ⅡA元素＞ⅢA元素，ⅤA元素＞ⅥA元素，三者第一电离能由小到大的顺序为C＜O＜N；氮元素的原子序号为7，电子排布1s22s22p3；故答案为：碳；C＜O＜N； 。 17．(1) 四 VIII 3d64s2 ＜ ＜ ＞ (2) AlN+4HCl=AlCl3+NH4Cl(或AlN+3HCl=AlCl3+NH3↑) 0.54g 4Al2Cl+3e-=Al+7AlCl(或Al2Cl+3e-=Al+AlCl+3Cl-) 【解析】(1) ①Fe的原子结构示意图为，位于元素周期表中第四周期第VIII族，其价电子排布式为3d64s2；②Li+和H-具有相同的核外电子排布，核电荷数越大离子半径越小，故离子半径：Li+<H-；同周期从左到右第一电离能呈增大趋势，所以第一电离能：Li <Be；一般来说，同周期从左到右元素的电负性逐渐增大，所以S>P，同主族从上到下元素的电负性逐渐减小，O>S，所以电负性：O>P，故答案为：四；VIII；3d64s2；＜；＜；＞； (2) ①AlN与盐酸充分反应生成氯化铝和氯化铵或氨气，其化学方程式为AlN＋4HCl=AlCl3＋NH4Cl(或AlN＋3HCl=AlCl3＋NH3↑)；故答案为：AlN＋4HCl=AlCl3＋NH4Cl(或AlN＋3HCl=AlCl3＋NH3↑)。 ②根据题意得到溶液中n(Al3+)＝(0.03L×0.2000 mol∙L−1−0.02L×0.1000 mol∙L−1) ×5＝0.02mol，则铝灰样品中铝的质量0.02mol×27g∙mol−1＝0.54g；故答案为：n(Al3+)＝(0.03L×0.2000 mol∙L−1−0.02L×0.1000 mol∙L−1) ×5＝0.02mol，则铝灰样品中铝的质量0.02mol×27g∙mol−1＝0.54g。故答案为：0.54g； ③电镀时阴极得到电子，即Al2Cl得到电子变为Al和AlCl，其电极反应为4Al2Cl＋3e－=Al＋7AlCl(或Al2Cl＋3e－=Al＋AlCl＋Cl－)；已知Al2Cl6的结构式为，Al2Cl是每个铝连接三个氯，还有一个氯的两个铝都连接，其结构式：；故答案为： 4Al2Cl＋3e－=Al＋7AlCl(或Al2Cl＋3e－=Al＋AlCl＋Cl－)；。 18．(1)5 (2)或 (3) s M (4)核电荷数较大，对外层电子的吸引力较强 (5)ad (6) 1450.6 498.4 141.8 3943 【详解】（1）O的原子序数为8，则基态O原子的核外电子排布式为1s22s22p4；空间运动状态数与电子的轨道数相同，则基态18O原子核外有5种空间运动状态的电子； （2）基态的N原子价电子排布式2s22p3，2s中是两个自旋状态相反的电子，2p中3个自旋状态相同的电子占据3个p轨道，所以价电子自旋磁量子数的代数和为或； （3）K位于第四周期IA族，所以位于周期表的s区；基态钾离子是钾原子失去最外层1个电子得到的阳离子，其电子占据的最高能层符号是M； （4）电子层数相同时，核电荷数越大，简单离子半径越小；K+核电荷数较大，对外层电子的吸引力较强，所以r(K+)小于r(S2-)； （5）a．氧族元素性质随核电荷数的增大，核外电子层数越来越大，基态原子越易失去电子，其第一电离能随原子序数的增大成减小趋势，a正确； b．O族元素中，O无最高正价，S和Se最高正价为+6价，b错误； c．O族元素从上到下随着核电荷数的依次增大，非金属性依次减弱，c错误； d．O族元素从上到下随着核电荷数的依次增大，非金属性依次减弱，电负性依次减小，d正确； 故选ad； （6）Mg原子的第二电离能是指Mg+再失去一个电子转化为Mg2+所放出的能量，由图可知，其第二电离能为1450.6 kJ/mol；拆开0.5molO2生成1mol O需要吸收249.2 kJ的热量，则O=O键的键能为498.4kJ·mol-1；由图可知1mol基态气态氯原子得到一个电子形成气态O-时所放出的能量是141.8kJ，则根据第一亲和能的定义，氯元素的第一电子亲和能为141.8 kJ/mol。1mol镁离子、1mol氧离子生成MgO固体放热3943kJ，的晶格能为3943。 19．(1) p 5 (2) 第四周期第Ⅷ族 (3) N 2p (4)N>C>Fe>K (5) 的价电子排布式为，的价电子排布式为，前者为半充满状态故较稳定 【详解】（1）由元素周期表结构知氧元素位于P区；基态氧原子的核外电子排布式为1s22s22p4，又空间运动状态指电子占据的轨道数，即基态氧原子核外电子的空间运动状态有5种； （2）由元素周期表结构知，铁元素位于第8列，即所在位置为第四周期第Ⅷ族；基态Fe原子的价电子排布式为3d64s2，所以其轨道表示式； （3）同主族随原子序数递增，第一电离能递减，又同周期随原子序数递增，第一电离能递增，但第IIA族大于第IIIA族、第VA族大于VIA族，所以H、C、N、O四种元素第一电离能最大的是N；基态氮原子核外电子排布式为1s22s22p3，所以能量最高的电子所在能级符号为2p； （4）电负性是描述原子对键合电子吸引能力，同主族从上到下电负性递减，同周期从左向右电负性递增，所以电负性顺序为N>C>Fe>K； （5）普鲁士蓝()中存在三价铁离子和二价亚铁离子，又的价电子排布式为半充满状态，的价电子排布式为，且半充满状态较稳定，所以较稳定。 20．(1) p (2)A (3)O>C>H 【详解】（1）O为8号元素，价电子排布为，属于p区元素；Cu为29号元素，基态的核外电子排布式为，故答案为：p；； （2）A. 为基态Mg+；     B. 为基态Mg原子； C. 为激发态镁原子； D. 为激发态Mg+； 电离最外层一个电子所需能量最大的是基态Mg+，故答案为：A； （3）青蒿素中含C、H、O三种元素，电负性由大到小的顺序为O>C>H，故答案为：O>C>H； 21．(1) 5 洪特规则 (2)C、N原子电子层数相同，N的原子半径小于C，原子核对核外电子的引力N大于C 【详解】（1）基态原子的核外电子排布式为，核外电子占据个不同的原子轨道，则核外电子有5个空间运动状态；基态原子的轨道有3个电子，由洪特规则可知，核外电子排布在同一能级的不同轨道时，优先以自旋相同的方式分别占据不同的轨道，故电子在轨道上排布遵循的原则是洪特规则。 （2）碳、氮元素均为第二周期元素，同周期从左到右，主族元素的原子半径依次减小，原子核对核外电子的引力依次增大，键合电子的能力依次增强，所以键合电子的能力小于。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$