专题1《揭示物质结构的奥秘》测试卷
一、单选题
1．下列关于同位素和同种元素关系判断正确的是
A．质量数相同的原子，一定不是同位素关系
B．质子数相同的原子，一定是互为同位素
C．核外电子数相同的原子，可能属于不同种元素
D．中子数相同的原子，一定属于同种元素
2．我国对铜的认识年代久远，下列关于铜的几种表述正确的是
A．基态Cu原子的电子排布式：[As]4s1 B．基态Cu原子的最高能层符号为N
C．基态Cu原子的价电子排布图为 D．基态Cu2+的未成对电子数为2
3．据报道，上海某医院正在研究同位素碘治疗肿瘤的新技术。下列说法正确的是
A．读作碘53 B．的中子数为72
C．的电子数为52 D．与互称为同系物
4．一种以黑钨矿(主要成分是FeWO4和MnWO4，还含有Si、As等元素的杂质)为原料制备钨酸(H2WO4)的工业流程如图所示。
已知：“水浸”后滤液中主要阴离子为、、和
下列说法错误的是
A．滤渣的成分是H2SiO3
B．“焙烧”过程中，Fe、Mn元素被氧化
C．“氧化”过程发生反应的离子方程式是+ClO-=+Cl-
D．“沉钨”过程，用Ca(OH)2溶液代替CaCl2溶液效果更好
5．NA代表阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是
A．60g丙醇中存在的碳氢键总数为8NA
B．钠在空气中燃烧可生成多种氧化物，23g钠充分燃烧时转移电子数为1NA
C．1 L0.1mol·L-1的NaHCO3溶液中和的离子数之和为0.1 NA
D．235g 核素U发生裂变反应：U+n Sr+ Xe + 10n， 净产生的中子(n)数为10 NA
6．核内中子数为N的离子，质量数为A，则g它的氧化物()中所含质子的物质的量为
A． B．
C． D．
7．下列有关化学用语的表示错误的是
A．溴乙烷的分子结构模型：
B．次氯酸的电子式：
C．质子数、中子数分别为11、12的核素：
D．用电子式表示的形成过程：
8．某原子的轨道表示式如下,从中得到的信息错误的是（ ）
A．有2个电子层
B．有3种能量不同的电子
C．最外层有3个电子
D．有7种运动状态不同的电子
9．下列关于Na、Mg、Al元素及其化合物的说法正确的是
A．Mg在周期表中位于p区
B．原子半径：r(Na)＜r(Mg)＜r(Al)
C．第一电离能：I1(Na)＜I1(Al)＜I1(Mg)
D．最高价氧化物的水化物的碱性：NaOH＜Mg(OH)2＜Al(OH)3
10．下列有关化学用语表达正确的是
A．四氯化碳的球棍模型：
B．次氯酸的电子式：
C．质子数为35、中子数为45的溴原子：Br
D．S2-的结构示意图：
11．核废水中常含有一种对环境有害的放射性核素Sr，关于该核素说法错误是
A．与Sr的质量数不同 B．与Sr的化学性质几乎相同
C．与Sr互为同位素 D．中子数是38
12．2020年12月，嫦娥五号返回器携带月球土壤样品“月壤”在预定区域安全着陆，标志着我国探月工程取得圆满成功。下列有关说法正确的是
A．“月壤”中的He与地球上的He互为同素异形体
B．He和H互为同位素
C．He原子核外电子数为3
D．居里夫人用He原子核轰击Al原子核，得到核素Y：Al+He→Y+n，则Y为磷元素
13．“天问一号”着陆火星，“嫦娥五号”采回月壤。腾飞中国离不开化学，长征系列运载火箭使用的燃料有液氢和煤油等化学品。下列有关说法正确的是
A．煤油是可再生能源
B．燃烧过程中热能转化为化学能
C．火星陨石中的质量数为20
D．月壤中的与地球上的互为同位素
14．下列各组物质中,属于同素异形体的是
A．与 B．和 C．T2O与D2O D．O2和O3
15．、的半衰期很短，自然界中不能稳定存在。人工合成反应如下：；。下列说法正确的是
A．X的中子数为2
B．X、Y互为同位素
C．、可用作示踪原子研究化学反应历程
D．自然界不存在、分子是因其化学键不稳定
二、填空题
16．深入研究物质的组成、结构与其性质之间的相互关系有利于揭示物质的奥秘。
(1)下列有关物质结构与性质的说法中，正确的是___________(填标号)。
A．通常条件下很稳定的原因是氮分子中氮氮三键的键能大
B．根据石墨易传热、能导电的性质，可以推测出石墨属于金属单质
C．分子中具有碳碳双键的有机物与乙烯具有相似的化学性质
D．乙醇能与钠发生反应，故乙醇为电解质
(2)原子结构模型经历了五个主要阶段：1803年实心球模型→1904年“葡萄干面包”模型→1911年原子核式结构模型→1913年轨道模型→20世纪初量子力学的原子结构模型。对原子核式结构模型贡献最大的科学家是___________(填标号)。
A．玻尔 B．汤姆生 C．卢瑟福 D．道尔顿
(3)由元素周期律推测酸性强弱：，属于___________(填“归纳范式”或“演绎范式”，下同)的应用。由金属单质与盐溶液的置换反应获得金属活动性顺序，属于_______的应用。
(4)具有放射性，其α衰变方程为。半衰期是指由大量原子组成的放射性样品中，放射性元素原子核有50%发生衰变所需的时间，已知的半衰期为138天，物质的量为1mol的，经276天后，得到Pb的物质的量为____mol。
17．回答下列问题：
(1)下列几组物质中，互为同位素的是_____________，互为同素异形体的是_____________，互为同系物的是_____________，互为同分异构体的是_____________，属于同种物质的是_____________。(用序号填空)
①O2和O3②35Cl和37Cl ③CH3CH3和CH3CH2CH3④和⑤环丙烷()和丙烯 ⑥H2、D2、T2⑦乙烯与CH3—CH＝CH2⑧CH3(CH2)5CH3和 CH3CH2CH2CH(CH3)C2H5
(2)完全燃烧0.1 mol某烃，燃烧产物依次通过浓硫酸、浓碱溶液，实验结束后，称得浓硫酸质量增加9 g，浓碱溶液质量增加17.6 g。该烃的化学式为__________，并写出其所有可能的结构简式：__________。
18．Ⅰ．Fe、Co、Ni同属元素周期表第四周期V四族元素，其单质和化合物具有相似的性质。请回答下列问题：
(1)的衰变方程为：，其中为反中微子，它的电荷数为0，静止质量可认为是0。衰变产物Ni的质量数A为_______。
Ⅱ．近年来，科学家通过粒子加速器进行实验，获得了6个非常罕见的原子。接着，科学家又使用特制的测量仪器观测到这6个原子中有4个发生了衰变。
(2)的中子数为_______。
(3)下列关于的叙述正确的是_______(填标号)。
A．与是两种核素 B．科学家获得的是一种新元素
C．的衰变是化学变化 D．衰变放出两个质子后变成
(4)某同学认为给与一样，在一定条件下也可与反应，他的判断依据是_______。
三、计算题
19．用表示原子：
(1)中性原子的中子数N=___________。
(2)共有x个电子，则该阳离子的中子数N=___________。
(3)共有x个电子，则该阴离子的中子数N=___________。
20．电解普通水和重水（H2O）的混合物，通电一段时间后，两极共生成气体18.5g，体积为33.6L（标况下）。求所生成的气体中氕和氘的原子个数比是多少。
四、实验题
21．归纳与演绎是重要的科学方法，也是常用的化学学习方法，请用该方法解决下列问题。
(1)我们已经学过实验室制取、、三种气体的反应原理与收集方法。请你归纳出选择实验室制取气体反应的发生装置主要考虑的因素：_______(填序号)。
①反应物的状态 ②生成气体的溶解性 ③反应条件 ④原料为纯净物 ⑤气体的密度
(2)探究课上，小明同学为了探究氨气的某些性质，做了如图实验(从左向右依次是他所做实验及现象)。
通过实验，小明同学可得出氨气的三点性质，分别是
①_______；
②_______；
③_______。
(3)在获得氨气的主要性质后，小明决定自己来制取氨气，他先查阅了有关资料，知道可通过多种反应得到他准备分别用以下两种化学反应来制备氨气，请结合所学知识帮助他完成氨气的实验制备方案。
①
②
若选择反应①作为实验室制取的反应原理，需要用图中装置的_______作为发生装置，若用D装置来收集氨气，气体由_______端进入。若选择反应②作为实验室制取的反应原理，需要用图中装置的_______作为发生装置。
22．（本题共14分）按要求完成下列各题14分
（1）下列各组物质 ① O2和O3②12C和14C
互为同位素的是______ 互为同素异形体的是_____，互为同分异构体的是_____________
（2）如下图所示，把试管放入盛有25℃的饱和石灰水溶液的烧杯中，试管中开始放入几小片镁片，再用滴管滴入5 mL盐酸于试管中。回答下列问题：
①实验中观察到的现象是_____________________。
②产生上述现象的原因是___________________。
③写出有关反应的离子方程式__________________。
④由实验推知，所得MgCl2溶液和H2的总能量___________（填“大于”“小于”“等于”）原来镁片和盐酸的总能量。
参考答案：
1．A
【详解】A．质量数相同，质子数相同的原子，是同一种核素；质量数相同，质子数不同的是不同元素，故质量数相同的原子，一定不是同位素关系，A正确；
B．质子数相同且中子数不同的原子互为同位素，B错误；
C．核外电子数相同的原子，质子数一定相同，属于同种元素，C错误；
D．质子数相同的原子一定属于同种元素，D错误；
故选A。
2．B
【详解】A．基态Cu原子的电子排布式为[Ar]3d104s1，A错误；
B．基态Cu原子的最高能层为第四层，其符号为N，B正确；
C．基态Cu原子的价电子为3d104s1，仅仅表示出4s1上的电子，没有表示出3d10上的电子，C错误；
D．基态Cu2+的核外电子排布式是[Ar]3d9，未成对电数为1，D错误；
故合理选项是B。
3．B
【详解】A．同位素命名时由元素名称+质量数组成，故读作碘125，A错误；
B．质量数=质子数+中子数，因此的中子数为125-53=72，B正确；
C．得到一个电子形成，故的电子数为54，C错误；
D．同系物是指结构相似，分子组成上相差n个“CH2”的有机物，而与质子数相同，中子数不同，应互称为同位素，D错误；
答案选B。
4．D
【详解】A．“水浸”后滤液中含有，加入盐酸调节pH时会产生滤渣H2SiO3，选项A正确；
B．根据后续中Fe、Mn的化合价，“焙烧”过程中，Fe、Mn元素由+2价升高为+3、+,被氧化，选项B正确；
C．“氧化”过程次氯酸钠将氧化为，发生反应的离子方程式是+ClO-=+Cl-，选项C正确；
D．“沉钨”过程，若用Ca(OH)2溶液代替CaCl2溶液则后续酸解时会消耗更多的盐酸，效果不好，选项D错误；
答案选D。
5．B
【详解】A. 60g丙醇的物质的量为1mol，存在的碳氢键总数为（3+2+2）NA =7NA，A错误；
B. 钠在空气中燃烧可生成多种氧化物，23g钠的物质的量为1mol，充分燃烧时生成+1价的钠离子，转移电子数为1NA，B正确；
C. 1 L0.1mol·L-1的NaHCO3溶液中、、H2CO3的个数之和为0.1 NA，C错误；
D. 235g 核素U的物质的量为1mol，发生裂变反应：U+n Sr+ Xe + 10n， 净产生的中子(n)数为9 NA，D错误；
故选B。
6．B
【详解】核内中子数为N的R2＋离子，质量数为A，则R原子的质子数是A-N；R氧化物的化学式是R18O，R18O的质子数为A-N+8；ng氧化物的物质的量是mol，则所含质子的物质的量为，故答案选B。
7．D
【详解】A．溴乙烷可看做1个溴原子取代乙烷中1个氢原子形成的，分子结构模型： ，A正确；
B．次氯酸中氧、氯均达到8电子结构、氢达到2电子结构，电子式：，B正确；
C．核素的表示方法为：元素符号左下角为质子数，左上角为质量数；质量数等于质子数加中子数，则质子数、中子数分别为11、12的核素为11号钠元素，表示为：，C正确；
D．的形成是钙原子失去电子形成钙离子、氯原子得到电子形成氯离子，为，D错误；
故选D。
8．C
【分析】从该原子的轨道式上，可以知道该原子核外电子数为7，该原子为氮原子。
【详解】A．该原子有两个电子层分别为K、L层，A正确；
B．核外电子的能级为1s、2s、2p能级，同一能级上的电子能量相同，电子在各能级的能量关系：1s<2s<2p，故有3种能量不同的电子，B正确；
C．该原子最外层有5个电子，C错误；
D．该原子核外有7个电子，故有7种不同运动状态的电子，D正确；
答案选C。
9．C
【详解】A．p区是最后一个电子填充到p能级上，Mg的电子排布式为1s22s22p63s2，Mg在周期表中位于s区，故A错误；
B．同周期从左向右，原子半径依次减小，即原子半径：r(Na)＞r(Mg)＞r(Al)，故B错误；
C．同周期从左向右第一电离能逐渐增大，但ⅡA＞ⅢA，ⅤA＞ⅥA，因此有第一电离能：I1(Na)＜I1(Al)＜I1(Mg)，故C正确；
D．金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的碱性越强，同周期从左向右金属性减弱，因此有最高价氧化物的水化物的碱性：NaOH＞Mg(OH)2＞Al(OH)3，故D错误；
答案为C。
10．C
【详解】A．四氯化碳分子中，Cl原子的半径大于C原子，其球棍模型为，A错误；
B．次氯酸分子中O为中心原子，其电子式为：，B错误；
C．质量数=质子数+中子数，因此质子数为35、中子数为45的溴原子可表示为：Br，C正确；
D．S原子核外有16个电子，得到2个电子得到S2-，S2-的离子结构示意图为：，D错误；
答案选C。
11．D
【详解】A．的质量数是90，的质量数是84，质量数不同，A不符合题意；
B．与为同位素原子，核外电子数相同，故化学性质几乎相同，B不符合题意；
C．同位素是指质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子，故与互为同位素，C不符合题意；
D．的中子数是90-38=52，说法错误，D符合题意；
故选D。
12．D
【详解】A．“月壤”中的He与地球上的He具有相同的质子数和不同的中子数，互为同位素，A错误；
B．He和H的质子数不同，是两种不同的元素，不能互为同位素，B错误；
C．He原子核外电子数等于质子数，为2，3表示质量数，C错误；
D．居里夫人用He原子核轰击Al原子核，得到核素Y：Al+He→Y+n，则Y的质子数＝13+2－0＝15，因此为磷元素，D正确；
答案选D。
13．C
【详解】A．煤油来源于石油，属于不可再生能源，故A错误；
B．氢气的燃烧过程放出热量，将化学能变为热能，故B错误；
C．元素符号左上角数字为质量数，所以火星陨石中的20Ne 质量数为20，故C正确；
D．同位素须为同种元素，3He 和 3H的质子数不同，不可能为同位素关系，故D错误；
故选C。
14．D
【分析】同素异形体是指同种元素形成的不同单质，这些单质之间互称为同素异形体。
【详解】A．与是两种核素，它们不是同素异形体，故A不符合题意；
B．和是H元素的两种核素，它们是同位素关系，故B不符合题意；
C．T2O与D2O是指两种水分子，是化合物，故C不符合题意；
D．O2和O3是氧元素组成的不同单质，它们是同素异形体，故D符合题意；
本题答案D。
15．B
【详解】根据质量守恒可知，X微粒为，Y微粒为，据此分析解题。
A. 由分析可知，X微粒为，根据质量数等于质子数加中子数可知，该微粒的中子数为4，A错误；
B. 由分析可知，X微粒为，Y微粒为，二者具有相同的质子数而不同的中子数的原子，故互为同位素，B正确；
C.由题干信息可知，与的半衰期很短，故不适宜用作示踪原子研究化学反应历程，C错误；
D.自然界中不存在与并不是其化学键不稳定，而是由于与的半衰期很短，很容易发生核变化，转化为气体其他原子，O=O的键能与形成该键的核素无关，D错误；
故答案为：B。
16．(1)AC
(2)C
(3) 演绎范式 归纳范式
(4)0.75
【解析】(1)
A．通常条件下很稳定的原因是氮分子中氮氮三键的键能大，故A项确；
B．石墨易传热、能导电，但是石墨属于非金属单质，故B错误；
C．分子中具有碳碳双键的物质与乙烯具有相似的化学性质，故C正确；
D．乙醇和钠反应，但乙醇是非电解质，故D错误；
答案AC。
(2)
对原子核式结构模型贡献最大的科学家是卢瑟福，故答案C。
(3)
由元素周期律推测酸性强弱：，是“从一般到个别”的过程，属于演绎范式的应用。由金属单质与盐溶液的置换反应获得金属活动性顺序，是“从个别到一般”的过程，属于归纳范式的应用。
(4)
经过第一个半衰期生成的Pb的物质的量为1×50%mol，剩余的Po的物质的量为1×50%mol；再经过第二个半衰期生成的Pb的物质的量为1×50%×50%mol，所以经过276天所得Pb的物质的量为(1×50%＋1×50%×50%)mol=0.75mol。
17．(1) ② ① ③⑦ ⑤⑧ ④⑥
(2) C4H10 CH3—CH2—CH2—CH3、
【分析】（1）理解基本概念即可判断。同素异形体为同种元素形成的不同单质。同位素是指质子数相同中子数不同的同种元素的原子。同系物指结构相似在分子组成上相差一个或若个个CH2原子团的物质。同分异构体是指分子式相同，但结构不同的物质。
（2）根据浓硫酸增重为水的质量，碱石灰增重为二氧化碳的质量分别计算氢和碳原子的物质的量，与烃的物质的量相比即可得烃的分子式。根据烃的结构特点书写结构简式。
（1）
①O2和O3为同素异形体； ②35Cl和37Cl 为同位素； ③CH3CH3和CH3CH2CH3为同系物； ④和是同一种物质；⑤环丙烷()和丙烯是同分异构体； ⑥H2、D2、T2都是氢气的单质； ⑦乙烯与CH3—CH＝CH2是同系物； ⑧CH3(CH2)5CH3和 CH3CH2CH2CH(CH3)C2H5是同系物。
（2）
完全燃烧0.1 mol某烃，燃烧产物依次通过浓硫酸、浓碱溶液，实验结束后，称得浓硫酸质量增加9 g，为水的质量，其物质的量为0.5mol，含有1mol氢原子，浓碱溶液质量增加17.6 g为二氧化碳的质量，物质的量为0.4mol，含有0.4mol碳，则说明该烃的化学式为C4H10，所有可能的结构简式CH3—CH2—CH2—CH3、。
18．(1)60
(2)19
(3)A
(4)二者核外电子排布相同
【详解】（1）衰变前后各个粒子的总质量数守恒则60=A+0+0，则A=60，故答案为：60；
（2）原子的中子数=质量数-质子数=45 -26= 19，故答案为：19；
（3）A． 与的质子数相同，属于同一种元素，但中子数不同，是两种不同的核素，故A正确；
B． 是铁元素的一种核素，不是新元素，故B错误；
C．化学的范畴是在原子分子水平上研究物质，衰变时原子核发生了变化，但不是化学变化，故C错误；
D． 衰变放出两个质子后变成，故D错误；
答案选A，故答案为：A；
（4）与的核外电子数相同，化学性质几乎相同，因此，在一定条件下也可与反应，故答案为：二者核外电子排布相同。
19． A-Z A-x-n A-x+n
【详解】(1)在表示原子组成时元素符号的左下角表示质子数，左上角表示质量数，又因为中子数＋质子数=质量数，据此可知中性原子的中子数N=A-Z；
(2)中性原子的核外电子数=质子数，所以如果AXn+共有x个电子，则质子数=X＋n，因此该阳离子的中子数N=A-x-n；
(3)同(2)分析可知，如果AXn-共有x个电子，则质子数=X-n，因此该阴离子的中子数N=A-x+n。
20．3:1
【详解】电解水的方程式为2H2O2H2↑+O2↑，由方程式知，氢气和氧气的体积之比为2:1，33.6L混合气体气体的物质的量是n=33.6L÷22.4L/mol=1.5mol，其中氢气的体积为22.4L，氢气的物质的量为1mol；氧气的体积为11.2L，氧气的物质的量是0.5mol，氧气的质量m(O2)=（11.2L÷22.4L/mol）×32g/mol=16g；氢气的质量为2.5g，所以氢气的平均摩尔质量=2.5g÷1mol=2.5g/mol，普通氢和重氢的物质的量之比为：(4-2.5):(2.5-2)=1.5：0.5=3:1，普通氢和重氢都是双原子分子，所以普通氢和重氢的原子个数之比为3:1。
21．(1)①③
(2) 相同条件下，氨气的密度比空气小 氨气极易溶于水 氨气能跟水发生化学反应，反应后的溶液显碱性
(3) A e B或C
【解析】（1）
实验室制取气体反应的发生装置的选择主要考虑反应物的状态是固体还是液体以及反应条件，如加热等；
（2）
根据实验可知，气体是由上到下充满试管的，充满氨气的试管能形成喷泉且形成的溶液使酚酞显红色，从而得出氨气的三点性质：相同条件下，氨气的密度比空气小、氨气极易溶于水、氨气能跟水发生化学反应，反应后的溶液显碱性；
（3）
反应①需要用固固加热型发生装置，则选取A作为发生装置；氨气的密度比空气小，则用D装置收集时，气体由e端进入；若选择反应②作为实验室制取的反应原理，则应选择固液不加热型发生装置，即B或C。
22． ② ① ③ 烧杯中出现白色浑浊 镁与盐酸反应为放热反应, Ca（OH）2在水中的溶解度随温度升高而减小,故析出Ca（OH）2晶体 Mg+2H+=Mg2++H2↑ 小于
【分析】(1) 同一元素的不同核素之间互为同位素；由同种元素组成的不同单质互称同素异形体；同分异构体是分子式相同结构式不同的化合物；据以上概念进行判断；
(2)①Mg位于氢之前,能和稀盐酸反应生成氢气,该反应是放热反应,放出的热量使烧杯中溶液温度升高,氢氧化钙溶解度随着温度升高而减小；
②金属与酸的反应为放热反应，氢氧化钙溶解度随着温度升高而减小；
③单质、气体、沉淀等写化学式,可溶性强电解质写离子；
④当反应物的总能量高于生成物的总能量，则反应是放热反应，反之是吸热反应。
【详解】（1）① O2和O3，是由氧元素组成的不同单质，互称同素异形体；
②12C和14C，是碳元素的不同核素，互为同位素；
其分子式都是C5H12，但结构不同，为同分异构体；
所以互为同位素的是②；互为同素异形体的是①；互为同分异构体的是③；
综上所述，本题正确选项：②；①；③；
(2)①Mg位于氢之前,能和稀盐酸反应生成氢气,该反应是放热反应,放出的热量使烧杯中溶液温度升高,氢氧化钙溶解度随着温度升高而减小；镁和稀盐酸反应生成氯化镁和氢气，所以试管中镁片逐渐溶解，生成氢气，所以试管中产生无色气泡，金属和酸的反应是放热反应，氢氧化钙溶解度随着温度升高而减小，升高温度，氢氧化钙饱和溶液变为过饱和溶液,所以烧杯底部析出少量白色固体；
因此，本题正确答案是:烧杯中出现白色浑浊；
②镁与盐酸反应产生氢气,该反应为放热反应,Ca（OH）2在水中的溶解度随温度升高而减小,故析出Ca（OH）2晶体；
因此，本题正确答案是:镁与盐酸反应为放热反应, Ca（OH）2在水中的溶解度随温度升高而减小,故析出Ca（OH）2晶体；
③单质、气体、沉淀等写化学式，可溶性强电解质写离子,镁与盐酸反应的离子方程式为Mg+2H+=Mg2++H2↑；
因此，本题正确答案是: Mg+2H+=Mg2++H2↑；
④根据能量守恒定律可知，镁片的能量加上稀盐酸的总能量等于氯化镁溶液的能量、氢气的能量和释放出来的热量之和，所以氯化镁溶液与氢气的总能量小于镁片和盐酸的总能量；
因此，本题正确答案是:小于。
