高中化学单元测试——第1章原子结构与元素性质（适中版02）

高中化学单元测试 —— 第1章 原子结构与元素性质 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（本题3分）下列有关原子光谱的说法错误的是 A．原子光谱包括发射光谱和吸收光谱两种类型 B．原子发射光谱的产生是由于原子的外层电子在不同能级间跃迁 C．每种元素都有其独特的原子光谱，这可以作为元素鉴定的重要依据 D．在焰色试验中，所有元素产生的光谱都是连续光谱，而非线状光谱 【答案】D 【详解】A．原子光谱分为电子跃迁吸收能量产生的吸收光谱、电子跃迁释放能量产生的发射光谱两种类型，A正确； B．原子发射光谱的产生原因是原子外层电子在不同能级间跃迁时以光子形式释放能量，对应不同波长的特征谱线，B正确； C．不同元素的原子能级结构存在差异，跃迁时的能量差不同，因此每种元素都有独特的原子光谱，可作为元素鉴定的依据，C正确； D．焰色试验的本质是原子外层电子跃迁产生的原子发射光谱，原子光谱均为线状光谱，并非连续光谱，D错误； 故答案为D。 2．（本题3分）图1和图2分别是1s电子的概率密度分布图和电子云轮廓图。下列有关说法正确的是    A．图1中的每个小黑点都表示1个电子 B．图1中的小黑点表示电子在核外所处的位置 C．图2表明1s轨道呈球形，有无数对称轴 D．图2表示1s电子只能在球体内出现 【答案】C 【详解】A．电子云用小黑点疏密程度表示电子在原子核外出现概率密的大小，每个小黑点并不表示1个电子，故A错误； B．小黑点疏密程度表示电子在原子核外出现概率密的大小，小黑点并不表示电子在核外所处的位置，故B错误； C．1s轨道呈球形，穿过球心的任意一条直线都是其对称轴，所以有无数对称轴，故C正确； D．图2表示电子云轮廓图，在界面内出现该电子的几率大于90%界面外出现该电子的几率不足10%，电子也可能在球外出现，故D错误； 故选C。 3．（本题3分）下列有关电子层和能级的叙述中正确的是 A．M电子层有s、p共2个能级，最多能容纳8个电子 B．3d能级最多容纳5个电子，3f能级最多容纳7个电子 C．无论哪一电子层的s能级最多容纳的电子数均为2 D．任一电子层都有s、p能级，但不一定有d能级 【答案】C 【详解】A．M电子层有3s、3p、3d共3个能级，最多能容纳18个电子，故A错误； B．3d能级最多容纳10个电子，3f能级是不存在的，故B错误； C．s能级容纳电子数最多为2，无论哪一电子层的s能级最多容纳的电子数均为2，故C正确； D．K电子层只有s能级，不含p能级，故D错误。 综上所述，答案为C。 4．（本题3分）下列说法正确的是 A．Ca2＋的结构示意图为 B．中子数为36的铜原子为Cu C．27Al原子中的中子数为14 D．基态C原子的轨道表示式为 【答案】C 【详解】 A．钙是20号元素，Ca原子失去2个电子得到Ca2＋，故Ca2＋核外电子数为18，而表示的是Ca原子的结构示意图，A错误； B．Cu是29号元素，中子数为36的铜原子质量数=质子数+中子数=29+36=65，表示为：，B错误； C．27Al原子的质量数为27，质子数为13，则中子数=质量数-质子数=27-13=14，C正确； D．基态C原子的2p轨道上两个电子应各自分占一个轨道，且自旋平行，违背了洪特规则，基态C原子的轨道表示式应为：，D错误； 故选C。 5．（本题3分）炼钢粉尘中主要含、和ZnO。下列说法正确的是 A．离子半径： B．元素最高正化合价： C．可用焰色试验来鉴别和 D．基态Zn原子的简化电子排布式为 【答案】A 【详解】A．同种元素的阳离子，核外电子数越少离子半径越小，比多1个核外电子，故离子半径，A正确； B．元素无最高正化合价，的最高正化合价为+6，高于的+2，B错误； C．元素的焰色试验无特征颜色，和均含元素，无法用焰色试验鉴别，C错误； D．为30号元素，基态原子的简化电子排布式为，D错误； 故选A。 6．（本题3分）下列说法错误的是 A．电子排布式违反了泡利原理 B．基态原子电子排布式违反了能量最低原理 C．原子的核外电子排布式是： D．基态电子排布式为： 【答案】C 【详解】A．根据泡利原理，每个原子轨道最多容纳2个自旋相反的电子，4s轨道最多排2个电子，题给排布式中4s排了3个电子，违反泡利原理，A正确； B．根据能量最低原理，4s轨道能量低于3d轨道，电子应先填充4s轨道再填充3d轨道，题给排布式未填充4s就填充3d，违反能量最低原理，B正确； C．的核外电子排布满足洪特规则特例，d轨道半满结构更稳定，正确排布式应为，C错误； D．Ca原子核外有20个电子，失去最外层2个电子形成，基态电子排布式为，D正确； 故答案选C。 7．（本题3分）2023年诺贝尔化学奖授予了三位研究量子点的科学家。量子点是一种纳米级的半导体材料，在医疗、科技等多个领域有广泛的应用，常见的量子点有CdS、ZnS等。已知基态Zn原子的价层电子排布式为3d104s2.下列关于Zn在元素周期表中的位置的说法正确的是 A．位于第三周期 B．位于第ⅡA族 C．位于d区 D．排第30号 【答案】D 【详解】A．元素所在周期数等于核外电子最高能层序数，Zn的最高能层为第4层，位于第四周期，A错误； B．Zn为过渡元素，价层电子包含3d和4s电子，属于第ⅡB族，不属于第ⅡA族，B错误； C．d区元素价层电子排布为，而Zn价层电子为，属于ds区，C错误； D．Zn的核电荷数=核外电子数=30，是30号元素，D正确。 故选D 8．（本题3分）比较下列各组性质不正确的是 A．金属性：K>Na>Mg B．电负性：F>O>S C．热稳定性：H2O<NH3<CH4 D．酸性：HClO4>H2SO4>HClO 【答案】C 【详解】A．金属性同一主族从上到下增强，同周期从左到右减弱，则K>Na>Mg，A项正确； B．‌同周期元素从左到右电负性逐渐增大，同主族元素从上到下电负性逐渐减小‌，则电负性F>O>S，B项正确； C．非金属性O>N>C，对应氢化物热稳定性应为H2O>NH3>CH4，C项错误； D．非金属性：Cl>S，HClO4是Cl最高价含氧酸，H2SO4是S最高价含氧酸，则酸性HClO4强于H2SO4，HClO是弱酸，故酸性：HClO4>H2SO4>HClO，D项正确； 答案选C。 9．（本题3分）某储氢材料是短周期金属元素R的氢化物，R的部分电离能数据如表所示。下列说法正确的是 738 1451 7733 10540 13630 A．R的氯化物的化学式为RCl2 B．同周期金属元素中R的简单离子半径最小 C．R着火时必须及时用泡沫灭火器扑灭 D．R可与冷水发生剧烈反应 【答案】A 【分析】根据电离能数据判断元素：远大于，说明R最外层有2个电子，为短周期ⅡA族金属，结合电离能数值可知R为。 【详解】A．最外层2个电子，最高正价为+2价，氯化物化学式为，即，A正确； B．第三周期金属元素简单离子为、、，电子层结构相同时核电荷数越大离子半径越小，半径最小，B错误； C．可在中燃烧：，泡沫灭火器会释放，不能扑灭着火，C错误； D．金属性弱于，与冷水反应缓慢，不发生剧烈反应，D错误； 故答案选A。 10．（本题3分）元素a~h为短周期主族元素，其电负性与原子序数的关系如图所示。下列说法错误的是 A．元素a为H元素 B．最简单氢化物的沸点： C．原子半径： D．第一电离能： 【答案】B 【分析】题中图像的纵坐标为电负性变化，根据电负性随原子序数的变化趋势可知，a为H，b为Li，c为Be，d为B，e为C，f为N，g为O，h为F。由此解题。 【详解】A．a为H元素，A正确； B．由分析可知，f为N，g为O，其最简单氢化物分别是、，由于、中都能形成分子间氢键，其沸点都比同族的简单氢化物的都高，而形成的分子间氢键个数多于，故沸点：>，B错误； C．e为C元素，h为F元素，都是第二周期的元素，同周期元素从左到右，原子半径依次减小，则原子半径：C>F，C正确； D．c为Be元素，d为B元素。同周期，从左到右随着原子序数递增，第一电离能呈增大趋势，但Be的价层电子为2s2，2s轨道全充满，B的价层电子为2s22p1，B比Be容易失去第一个电子，故第一电离能：Be>B，D正确； 故答案选B。 11．（本题3分）元素周期表中，某些主族元素与其右下方的主族元素(如图所示)的有些性质是相似的，这种相似性被称为“对角线规则”。则下列叙述错误的是 A．Li在N2中燃烧生成Li3N B．Li在空气中燃烧生成Li2O2 C．Be(OH)2既能溶于强酸溶液又能溶于强碱溶液 D．硼酸钠溶液呈碱性 【答案】B 【详解】A．Mg可在中燃烧生成，类比得Li也可在中燃烧生成，A正确； B．Mg在空气中燃烧只能生成，类比得Li在空气中燃烧只能生成普通氧化物，B错误； C．是两性氢氧化物，既能溶于强酸又能溶于强碱，类比得也为两性氢氧化物，C正确； D．硅酸是弱酸，硅酸钠（强碱弱酸盐）溶液呈碱性；类比得硼酸为弱酸，硼酸钠属于强碱弱酸盐，水解使溶液呈碱性，D正确； 故选B。 12．（本题3分）元素X、Y、Z、Q、R的原子序数依次增大且小于20，其原子半径和最外层电子数之间的关系如图所示。下列判断正确的是 A．X的电负性比Q的大 B．Y和R同主族 C．Z的简单气态氢化物的热稳定性比Q的强 D．Q的简单离子半径比R的小 【答案】B 【分析】X最外层电子数为4、原子半径较小，为；Y、R最外层电子数均为1，原子半径、原子序数依次增大，故Y为、R为；Z最外层电子数为6、Q最外层电子数为7，原子序数介于和之间，故Z为、Q为。 【详解】A．X为，Q为，的电负性小于，A错误； B．Y为，R为，二者最外层电子数均为1，都属于第ⅠA族，二者同主族，B正确； C．非金属性，元素非金属性越强，简单气态氢化物热稳定性越强，故的稳定性弱于，C错误； D．和核外电子排布相同，核电荷数越大离子半径越小，故半径大于，即Q的简单离子半径比R的大，D错误； 故选B。 13．（本题3分）如图是元素周期表中短周期的一部分，A、B、C三种元素的原子核外电子数之和等于B的质量数，且B元素的原子核内质子数等于中子数，下列叙述正确的是 A C B A．B为第2周期的元素，也是p区元素 B．C的氢化物在同族中酸性最强 C．三种元素都处于s区 D．C的价电子排布式为 【答案】D 【分析】A、C 在第二周期，B 在第三周期。 设 A 原子序数为x，则 C 为，B 为。 由题干条件可知A、C核外电子数之和=B的质量数，B 质子数 = 中子数，。 列式可得，则，即 A 为，C 为，B 为。 【详解】A．B是，位于第三周期，p 区，A错误； B．C为，氢化物；同主族氢化物酸性：，是弱酸，同族酸性最弱，B错误； C．、、均属于 p 区元素，不是 s 区，C错误； D．C是，9 号元素，价电子排布，D正确； 故选D。 14．（本题3分）草甘膦，是一种有机膦类除草剂，其结构式如图。其中X、Y、Z、W、E为原子序数依次增大的短周期主族元素。其中X只有s能级上有电子，E原子的电子总数为价层电子数三倍，w的电子排布式中有三对成对电子。下列说法正确的是 A．X、Y、Z三种元素中原子半径最大的是Z B．Z、W的第一电离能Z>W C．X、Y、Z、W、E最外层均达到8电子稳定结构 D．电负性Z>E，则其简单氢化物的还原性Z>E 【答案】B 【分析】X、Y、Z、W、E为原子序数依次增大的短周期主族元素，其中X只有s能级上有电子，X为H元素；E原子的电子总数为价层电子数三倍，E为P元素；W的电子排布式中有三对成对电子，W为O元素；根据草甘膦的结构式可知，Y形成4对共用电子对、Z形成3对共用电子对，则Y为C元素，Z为N元素。 【详解】A．同周期从左到右主族元素的原子半径逐渐减小，X（H）、Y（C）、Z（N）三种元素中原子半径最大的是Y（C），A项错误； B．Z（N）的2p能级有3个电子，处于半充满、较稳定，故Z（N）的第一电离能大于W（O）的第一电离能，B项正确； C．由草甘膦的结构知，H、P最外层不是8电子的稳定结构，C项错误； D．同主族从上到下元素的电负性逐渐减小，简单氢化物的还原性逐渐增强，故电负性：Z（N）＞E（P），简单氢化物的还原性NH3＜PH3，D项错误； 答案选B。 二、填空题 15．（本题14分）Ti、Na、Mg、C、N、O、Fe等元素的研究一直在进行中，其单质及化合物在诸多领域都有广泛的应用。回答下列问题。 (1)钠在火焰上灼烧的黄光是一种_______(填字母)。 A．吸收光谱    B．发射光谱 (2)下列Mg原子的核外电子排布式中，能量最高的是____，能量最低的是____(填序号)。 A．  B．  C．  D． (3)Ti原子位于元素周期表中的_______区，最高能层电子的电子云轮廓形状为_______，其价电子排布式为_______。与Ti同周期的过渡元素中，未成对电子数最多的基态原子的价电子的轨道表示式_______。 (4)Fe3+与Fe2+的离子半径大小关系为Fe3+_______Fe2+(填“大于”或“小于”)。 (5)下列各组多电子原子的能级能量比较不正确的是_______。 ①2p=3p    ②4s>2s    ③4p>4f    ④4d>3d A．①④ B．①③ C．③④ D．②③ (6)C，N，O三种元素电负性由强到弱的顺序是_______，第一电离能依次增大的顺序是_______。(填元素符号) 【答案】(1)B (2) B D (3) d 球形 (4)小于 (5)B (6) 【详解】（1）激发态的电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道，以光的形式释放出能量，属于发射光谱； 故答案为：B； （2）A．即2个2p上的电子跃迁到3p上，1个3s的电子跃迁到3p上； B．是2p上的3个电子跃迁到3p上； C．为3s上的1个电子跃迁到3p上； D．为基态原子； 故能量最高的为B，最低为D； 故答案为：B；D； （3） 已知Ti是22号元素，故其核外电子排布式为：，电子最后进入3d能级，故Ti原子位于元素周期表中的d区，最高能层为第4层，即4s电子，s能级的电子云轮廓形状为球形，其价电子排布式为，与Ti同周期的过渡元素中，未成对电子数最多的即Cr，其基态原子的价电子的轨道表示式：； 故答案为：d；球形；；； （4）当原子核外电子排布的电子层数相同时，核外电子数越多则有效核电荷数越少，对应的微粒半径越大，故Fe3+的核外电子数比Fe2+少，故离子半径大小关系为Fe3+小于Fe2+； 故答案为：小于； （5）根据能级构造原理可知：不同能层的相同能级的能量大小为：（n-1）s＜ns＜(n+1)s，（n-1）p＜np＜(n+1)p，（n-1）d＜nd＜(n+1)d，故2p＜3p，故①不正确；4s>2s，故②正确；4d>3d，故④正确；相同电子层上原子轨道能量的高低：ns＜np＜nd＜nf，所以4p＜4f，故③不正确；故①③不正确； 答案为B； （6）同一周期从左到右电负性依次增强，电负性由强到弱的顺序是；同一周期从左到右第一电离能增大，但ⅡA、ⅢA相反，ⅤA、ⅥA相反，第一电离能依次增大的顺序是； 故答案为：；。 16．（本题14分）Ⅰ． Na3PS4是固态电解质(SSE)，具有与液体电解质相当高的离子电导率。回答下列问题： (1)基态硫原子核外电子占据最高能层的符号是___________。 (2)在中，S元素显___________(填“正”或“负”)价，理由是___________。 (3)P的第一电离能___________(填“>”或“<”)As的第一电离能，其原因为___________。 Ⅱ． 镓广泛应用于光电及微电子领域，目前80%的镓被用于生产砷化镓(GaAs)。已知镓与砷在元素周期表中位置如图所示。 (4)镓的基态原子核外有___________种能量不同的电子。与镓同周期的元素中，基态原子核外未成对电子数最多的元素价层电子轨道表示式为___________ (5)关于表中元素及其化合物相关比较正确的是___________。 A．电负性：Al>Ga B．第一电离能：Ge>As C．热稳定性： D．半径：P>Al (6)第四电离能的原因是___________。 【答案】(1)M (2) 负 S的电负性大于P，S对键合电子的吸引能力强 (3) > P和As都属于VA族元素，原子半径 P < As，P原子核对最外层电子的吸引力更大 (4) 8 (5)C (6)Fe3+的价电子排布式为3d5，d轨道半充满状态，更稳定，因此第四电离能大于Co 【详解】（1）S是16号元素，核外电子排布为，电子能层为K、L、M，最高能层符号为。 （2）电负性：，成键时共用电子对偏向电负性更大的S原子，因此S显负价。 （3）P和As同主族，从上到下原子半径逐渐增大，原子核对外层电子吸引力减弱，第一电离能逐渐减小，因此P的第一电离能大于As。 （4）Ga是31号元素，核外电子排布式为，不同能级的电子能量不同，共有8个不同能级，因此有8种能量不同的电子；第四周期中，基态未成对电子最多的元素是Cr，价电子排布为3d54s1，据此可写出价层电子轨道表示式。 （5）A．实际中Ga因3d电子屏蔽效应弱，电负性略大于Al，A错误； B．As价电子排布为，4p轨道为半充满稳定结构，第一电离能，B错误； C．非金属性，非金属性越强，氢化物热稳定性越强，因此热稳定性，C正确； D．同周期主族元素从左到右原子半径减小，原子序数Al<P，因此半径Al>P，D错误； 故选C。 （6）第四电离能是原子失去第4个电子所需的能量：Fe失去3个电子后得到半充满稳定结构，更难失去第四个电子；Co失去3个电子后为，失去第四个电子后得到半充满稳定结构，更易失电子，因此第四电离能。 三、解答题 17．（本题15分）某些元素在周期表中的位置如图 (1)A位于元素周期表的位置为________________；B的基态原子核外有______个未成对电子； (2)C基态原子价层电子排布式为______； (3)D基态原子，最外层电子的电子云轮廓图形状为______；E基态原子中，电子占据的最高能层符号为______，该能层具有的原子轨道数为______； (4)G的正二价阳离子的价层电子排布图为______________________； (5)下列说法中正确的是______。 A．元素H和I在元素周期表中位于同一个区 B．元素A的基态原子中，能量不同的电子有6种 C．与元素D具有相同最外层电子数的元素只可能处于s区 D．原子半径：D>E>C 【答案】(1) 第二周期ⅣA族 3 (2) (3) 球形 M 9 (4)    (5)D 【分析】根据元素周期表得到A～I的元素分别为C、N、O、Na、Al、Cl、Fe、Ni、Cu。 【详解】（1）碳的原子序数为6，核外电子层排布为2、4，电子层数为2，最外层电子数为4，因此位于第二周期第ⅣA族，N的核外电子排布式为，根据洪特规则，2p能级的3个电子会分别占据3个相互独立的2p轨道，且自旋方向相同，因此共有3个未成对电子。 （2）C是氧元素，价层电子为最外层电子，即L层的2s和2p轨道电子，排布式为。 （3）Na的核外电子排布为，最外层电子为3s能级的1个电子：s轨道的电子云轮廓图为球形，因此最外层电子的电子云轮廓图形状为球形。Al的核外电子排布式为，电子占据的能层依次为K、L、M，因此最高能层符号为M。 M能层包含的能级为3s、3p、3d：1个3s轨道 + 3个3p轨道 + 5个3d轨道，总计9个原子轨道。 （4）Fe的核外电子排布式为，失去2个4s电子形成后，价层电子为：根据洪特规则和泡利不相容原理，3d的5个轨道中，1个轨道填充自旋相反的成对电子，剩余4个轨道各填充1个自旋平行的电子，排布图为： 。 （5）A．H是Ni，属于d区；I是Cu，属于ds区，不在同一区，A错误； B．A是C，基态电子排布为，电子能级：1s、2s、2p，只有3 种能量不同的电子，不是 6 种，B错误； C．D是Na，最外层电子数为1，除s区的碱金属、H外，ds区的Cu、Ag等元素最外层也只有1个电子，C错误； D．电子层数越多原子半径越大，同周期主族元素从左到右半径减小，故原子半径Na>Al>O，即D>E>C，D正确； 故选D。 18．（本题15分）短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，基态W原子的核外s电子总数与p电子总数相同且存在未成对电子。这四种元素组成的某化合物具有类似苯环的平面结构(如图1所示)，回答下列问题： (1)基态Z原子中，电子占据最高能级的符号是___________，核外存在___________对自旋相反的电子。基态Y原子中，核外电子有___________种运动状态。 (2)题中涉及的元素电负性从大到小的顺序为___________(填元素符号)，基态W原子核外电子的轨道表示式为___________。 (3)Y、Z、W三种元素第一电离能从大到小的顺序为___________(填元素符号)。 (4)元素的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()。第二周期非金属主族元素的变化趋势如图2所示。能够表示Y原子第一电子亲和能的是___________(填字母)。c处对应元素的异常的原因是___________。 【答案】(1) 2p 2 6 (2) (3) (4) b 氮原子的2p轨道为半充满状态，原子相对稳定，故不易结合电子 【分析】推断元素W：W为短周期元素，若W在第二周期，其核外共有4个s电子（1s22s2），p电子总数也为4个（2p4），核外电子排布为1s22s22p4，为O（氧，8号元素），未成对电子数为2，符合题意；若W在第三周期，s电子数为6个，p电子数为6个，则为Mg，无未成对电子，不符合题意，故W为O；推断元素X、Y、Z：四种短周期主族元素的原子序数依次递增，故X<Y<Z<O，结合图1的类似苯环六元环平面结构：六元环由3个Y和3个Z构成，每个Y与W形成双键（C=O，C显+4价），每个Z与X形成单键（N-H，N显+3价），该分子为三聚异氰酸，故X为H，Y为C，Z为N，W为O，据此分析进行解答。 【详解】（1）基态Z（N）的电子排布式为1s22s22p3，能量最高的能级为2p；1s2轨道有1对自旋相反电子，2s2轨道有1对自旋相反电子；根据洪特规则，2p3的3个电子分别单占1个轨道且自旋平行（同向）。因此核外共有2对自旋相反的电子；基态Y（C）核外有6个电子，根据泡利不相容原理，原子核外每一个电子的运动状态都不同，因此核外有几个电子就有几种运动状态，即6种； （2） 同周期元素自左向右电负性依次增大，O>N>C，非金属性C>H,故电负性由大到小顺序为O>N>C>H；W为O，轨道表示式为：； （3）同周期元素第一电离能总体呈增大趋势，但第ⅤA族的N原子2p能级处于半充满稳定状态（2p3），较难失去电子，第一电离能反常高于相邻的第ⅥA族元素O，故第一电离能由大到小的顺序为； （4）第二周期的5种非金属主族元素按原子序数从小到大依次为：B、C、N、O、F，分别对应图2中的a、b、c、d、e，Y（C）对应b；c处对应的元素是N，基态N原子的2p能级为半充满稳定结构（2s22p3），不易再结合一个电子（若再获得一个电子会破坏稳定的半满结构，且电子间排斥力较大），因此形成气态负一价离子时放出的能量极少，E1出现异常偏低。 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