专题2《原子结构与元素性质》单元测试卷
一、单选题
1．已知、、、是具有相同的电子层结构的短周期元素形成的简单离子，下列叙述正确的是
A．原子半径∶C＞D＞A＞B B．原子序数∶b＞a＞c＞d
C．离子半径∶＞＞＞ D．单质还原性∶A＞B＞C＞D
2．a~e为短周期元素，其原子序数与其某种化合价的关系如图所示。下列说法正确的是
A．气态氢化物的还原性：a>d
B．c与e形成的化合物为离子化合物
C．第一电离能：b>c
D．d和e都不存在同素异形体
3．磁性材料在生活和科学技术中应用广泛。研究表明，若某化合物中金属原子有未成对电子时，该化合物具有磁性。下列物质适合作磁性材料的是
A．V2O5 B．GeO2 C．ZnO D．CrO2
4．下列说法正确的是
A．基态原子的2s电子的能量较高，其一定在比1s电子离核更远的区域运动
B．已知某元素+3价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，该元素位于周期表中的d区
C．处于最低能量的原子叫做基态原子，→过程中形成的是吸收光谱
D．最外层电子数为ns2的元素都在元素周期表第2列或第12列
5．已知A、B、C是短周期元素，I为电离能。根据下图判断，不正确的是
A．元素A基态原子，破坏了一个新的能层
B．元素B基态原子中存在两个未成对的电子
C．元素C基态原子的p轨道上有一个电子
D．三种元素中，元素A的金属性最强
6．“鸟巢”使用钒氮合金钢，具有高强度、高性能的特点，钒原子的价层电子排布式为
A．3d5 B．3d34s2 C．3d44s1 D．3d54s2
7．元素K的焰色反应呈紫色，其中紫色对应的辐射波长为
A．404.4 nm B．553.5 nm C．589.2 nm D．670.8 nm
8．以下性质比较，不能用元素周期律解释的是
A．非金属性O>N B．碱性KOH>LiOH
C．热稳定性H2S>PH3 D．酸性H2SO3>H2SiO3
9．X、Y、Z、M是电负性逐渐减小的短周期非金属元素。X、Z、M位于三个不同周期，Y与Z的价电子数目之和为M价电子数的两倍；化合物的电子总数为18个。下列说法错误的是
A．原子半径：Z
C．Z与M形成的化合物具有较强的还原性 D．Y的含氧酸为弱酸
10．按F、Cl、Br、I顺序递增的是
A．价电子数 B．第一电离能 C．电负性 D．原子半径
11．下列说法中不正确的是
A．稳定性：HF>HCl>H2S>PH3 B．原子半径：Mg>Si>N>F
C．第一电离能：O>N>C>Si D．电负性：F>Cl>S>P
12．下列现象与电子的跃迁没有直接关联的是
A．氢原子发光 B．霓虹灯发光 C．燃放烟花 D．钠与水剧烈反应
A．A B．B C．C D．D
13．某种具有高效率电子传输性能的有机发光材料的结构简式如图所示。下列关于该材料组成元素的说法错误的是
A．五种组成元素中有四种元素位于p区且均位于同一周期
B．原子半径：A1＞C＞N＞O＞H
C．气态氢化物的稳定性：H2O＞NH3＞CH4
D．基态N原子核外有7种运动状态不同的电子
14．“化学多米诺实验”即只需控制第一个反应，利用反应中气体产生的压力和虹吸作用原理，使若干化学实验依次发生。如图是一个“化学多来诺实验”，已知：(该反应产物可作为H2O2分解的催化剂)。下列有关分析不正确的是
A．实验中不涉及化合反应
B．若硫酸浓度及锌片大小表面积等均相同，则B中产生氢气速率大于D中速率
C．C中现象为试管内液面下降
D．H中出现浅黄色浑浊，证明O非金属性强于S
15．第3周期元素的原子，其最外层p能级上仅有一个未成对电子，其余均成对，它最高价氧化物对应的水化物的酸根离子是
A． B． C． D．
二、填空题
16．X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的常见元素，其原子序数依次增大。X元素的一种核素的质量数为12，中子数为6；Y元素是动植物生长不可缺少的、组成蛋白质的重要元素；Z的基态原子核外9个原子轨道上填充了电子且有2个未成对电子，与X不同族；W是一种常见的元素，可以形成3种氧化物，其中一种氧化物是具有磁性的黑色晶体。
(1)写出下列元素名称：X___，Y___，Z___。
(2)写出X的单质与Z的最高价氧化物对应水化物的浓溶液反应的化学方程式：___。
(3)W的基态原子的价电子排布式为___。
(4)Y元素基态原子的核外电子轨道表示式为___。
(5)已知一种Y4分子的结构如图所示：
断裂1molY—Y键吸收167kJ能量，生成1molYY键放出942kJ能量。则由1molY4气态分子变成2molY2气态分子___(填“吸收”或“放出”)___kJ能量。
17．金属、、有广泛的应用。针对金属、、的金属性，进行了如下实验：
实验1：各取1.0g金属钠和镁，分别加入5水中，钠与水反应剧烈，镁与水反应缓慢。
实验2：各取1.0g的镁条和铝条，分别加入51.0盐酸中，镁与盐酸反应剧烈，铝与盐酸反应较剧烈。
(1)实验1和实验2得出的结论是______；
(2)用原子结构理论解释：同周期元素从左到右，______。
三、实验题
18．某研究性学习小组设计了一组实验来探究元素周期律。甲同学根据元素非金属性与对应最高价含氧酸之间的关系，设计了如图1装置来一次性完成N、C、Si三种非金属元素的非金属性强弱比较的实验研究；乙同学设计了如图2装置来验证卤族元素性质的递变规律。A、B、C三处分别是沾有NaBr溶液的棉花、湿润的淀粉KI试纸、湿润红纸.已知常温下浓盐酸与高锰酸钾能反应生成氯气。
(1)甲同学设计实验的依据是__；写出选用物质的名称：A___，B__，C__；C中的现象为__。
(2)乙同学的实验原理是__，写出B处的离子方程式：___。
(3)根据甲乙同学的实验，最终得到的结论为：__。
19．I、Ⅱ、Ⅲ三个小组各自设计一个实验比较非金属性强弱，请回答：
I.Cl元素与S元素非金属性比较 装置中现象：_______结论：_______
Ⅱ.Cl元素与I元素非金属性比较 装置中现象：_______有关离子方程式：_______ 结论：_______
Ⅲ.S、C、Si元素非金属性比较 烧杯中现象：_______烧杯中有关离子方程式：_______ 结论：_______
四、计算题
20．下表是元素周期表的一部分，针对表中的①～⑧种元素，请按要求填写下列空白：
主族周期 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA
2 ① ② ③ ④
3 ⑤ ⑥ ⑦ ⑧
(1)在元素①②⑤⑥⑦⑧对应的最高价氧化物的水化物中，碱性最强的化合物的电子式是：_____；
(2)写出元素②的最简单氢化物的结构式________；
(3)④⑤⑥⑦四种元素的简单离子半径从大到小排序________________(用离子符号表示)；
(4)写出元素⑥的最高价氧化物与元素⑤的最高价氧化物的水化物反应的离子方程式_________；
(5)写出元素③的常见氢化物和它的最高价氧化物的水化物反应的化学方程式_____________；
(6)用电子式表示⑤与⑦组成化合物的形成过程_________________________________。
21．现有原子序数小于20的A、B、C、D、E、F六种元素，它们的原子序数依次增大，已知B元素是地壳中含量最高的元素；A和C的价电子数相同，B和D的价电子数也相同，且A和C两元素原子核外电子数之和是B、D两元素原子核内质子数之和的；C、D、E三种元素的基态原子具有相同的电子层数，且E原子的p轨道上电子比D原子的p轨道上电子多1个；六种元素的基态原子中，F原子的电子层数最多且和A处于同一主族。
回答下列问题：
(1)用电子式表示C和E形成化合物的过程：______。
(2)写出基态F原子的核外电子排布式：______。
(3)A2D的电子式为______，其分子中______(填“含”或“不含”，下同)键，______π键。
(4)A、B、C共同形成的化合物中化学键的类型有______。
参考答案：
1．B
【分析】，，，，是具有相同电子层结构的短周期元素形成的简单离子，则a-n=b-(n+1)=c+n=d+(n+1)，所以b＞a＞c＞d，且A、B位于C、D的下一周期。
【详解】A．A、B位于C、D的下一周期，所以A、B的原子半径大于C、D，同周期主族元素自左至右原子半径依次减小，所以原子半径A＞B＞D＞C，故A错误；
B．根据分析可知原子序数b＞a＞c＞d，故B正确；
C．四种离子的电子层数相同，则原子序数越小半径越大，所以离子半径D(n+1)-＞Cn-＞An+＞B(n+1)+，故C错误；
D．A、B应为金属元素，还原性强于C、D，同周期主族元素自左至右金属减弱，单质的还原性减弱，所以单质的还原性A＞B＞D＞C，故D错误；
答案选B。
2．C
【分析】根据图象可以推断abcde原子序数依次增大，根据原子序数和化合价推断a是氮元素，b是镁元素，c是铝元素，d是磷元素，e是氯元素。
【详解】A．根据元素周期律，同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱，气态氢化物的还原性a
C．同周期元素，从左到右，第一电离能逐渐增大趋势，但Mg为3s2，处于全满状态，第一电离能大于Al的3s2sp1，C项正确；
D．d是磷元素，存在同素异形体，D项错误；
故答案为C。
3．D
【详解】A.V2O5中V5+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p6，无未成对电子，无磁性，A错误；
B.GeO2中Ge处于IVA族，失去s能级2个电子和p能级2个电子形成Ge4+，无未成对电子，无磁性，B错误；
C.ZnO 中Zn2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10，无未成对电子，无磁性，C错误；
D.CrO2中Cr4+的核外电子排布式式为1s22s22p63s23p63d2，有未成对电子，有磁性，D正确；
答案选D。
4．B
【详解】A．能级和能层只是表示电子在该处出现的概率大小，并不代表电子运动的位置，故基态原子的2s电子的能量较高，不一定在比1s电子离核更远的区域运动，A错误；
B．某元素+3价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，离子的核外电子数是23，所以原子序数是26，即是铁元素，位于第四周期第Ⅷ族，属于d区，B 正确；
C．1s22s22px1→1s22s22py1，2P轨道上的能量一样，两者之间没有能量变化，也就没有光谱，C错误；
D．最外层电子数为ns2的元素在元素周期表第2列或第12列，还有第18列的He，还有一些过渡元素最外层电子数也为ns2，D错误；
故选B。
5．B
【分析】A的第一二两电离能差距较大，A最外层只有1个电子，B的第二三两电离能差距较大，说明B最外层有2个电子，C的第三四两电离能差距较大，说明C最外层有3个电子。
【详解】A． A的第一二两电离能差距较大，元素A基态原子，破坏了一个新的能层，故A正确；
B． B的第二三两电离能差距较大，说明B最外层有2个电子，这两个电子在s轨道中，元素B基态原子中不存在未成对的电子，故B错误；
C． C的第三四两电离能差距较大，说明C最外层有3个电子，其中两个电子在s轨道中，p轨道上有一个电子，故C正确；
D． 三种元素中，元素A最外层只有1个电子，A的金属性最强，故D正确；
故选B。
6．B
【详解】V是23号元素，根据构造原理可知V原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d34s2，故V原子的价层电子排布式是3d34s2，故合理选项是B。
7．A
【详解】可见光的波长在400nm~780nm之间，其中紫色波长介于400nm～455nm之间，只有A符合，故选A。
8．D
【详解】A．同周期元素从左到右非金属性逐渐增强，非金属性O>N ，A正确；
B．同主族金属性从上到下逐渐增强，对应碱的碱性逐渐增强，碱性KOH>LiOH，B正确；
C．同周期元素从左到右非金属性逐渐增强，元素的非金属性越强，形成的气态氢化物就越稳定，热稳定性H2S>PH3，C正确；
D．同周期元素从左到右非金属性逐渐增强，元素的非金属性越强，最高价氧化物对应的水化合物酸性越强，亚硫酸不是最高价氧化物对应的水化合物，不能比较，D错误；
答案选D。
9．D
【分析】X、Y、Z、M是电负性逐渐减小的短周期非金属元素，化合物的电子总数为18个，则Z为氢、X为氧；X、Z、M位于三个不同周期，则M为硅；Y与Z的价电子数目之和为M价电子数的两倍，则Y价电子为7，是氯；
【详解】A．电子层数越多半径越大，电子层数相同时，核电荷数越大，半径越小；原子半径：Z
C．Z与M形成的化合物为SiH4，硅化合价为负价，容易失去电子，具有较强的还原性，C正确；
D．HClO4为强酸，D错误。
故选D。
10．D
【详解】F、、、I的价电子数相同；F~I第一电离能依次减小，电负性依次减小，原子半径依次增大，故选：D。
11．C
【详解】A．元素非金属性越强，其简单氢化物越稳定，非金属性：F>Cl>S>P，氢化物稳定性：HF>HCl>H2S>PH3，A正确；
B．同一周期主族元素从左向右原子半径逐渐减小，原子半径：Mg>Si，N>F，电子层数越多，原子半径越大，原子半径：Mg>Si>N>F，B正确；
C．同一主族元素从上向下第一电离能逐渐减小，同一周期主族元素从左向右第一电离能呈增大趋势，第IIA族和第VA族最外层处于全满、半满状态，第一电离能比同周期相邻元素第一电离能大，因此第一电离能：N>O>C>Si，C错误；
D．同一周期主族元素从左向右电负性逐渐增大，同一主族元素从上向下电负性逐渐减小，因此电负性：F>Cl>S>P，D正确；
答案选C。
12．D
【详解】电子由能量较高的能级跃迁到能量较低能级时，以光的形式释放能量，氢原子发光、霓虹灯发光、燃放烟花等现象都是电子发生跃迁释放能量形成的，钠与水反应与电子的跃迁没有直接关联，故选D；
答案选D。
13．A
【详解】A．由可知，组成该物质的元素有H、C、N、O和Al，H元素的电子排布式为1s1，C元素的电子排布式为1s22s22p2，N元素的电子排布式为1s22s22p3，O元素的电子排布式为1s22s22p4，Al元素的电子排布式为1s22s22p63s23p1，则由各元素的电子排布式可知，H位于第一周期，属于s区，而C、N、O均位于第二周期，均属于p区，Al位于第三周期，属于p区，故A错误；
B．根据原子半径递变规律，电子层数越多，半径越大，同周期元素，从左往右，原子半径依次减小，H只有一个电子层，Al有三个电子层，C、N、O均只有二个电子层，原子序数C＜N＜O，原子半径C＞N＞O，则原子半径A1＞C＞N＞O＞H，故B正确；
C．非金属性越强，气态氢化物越稳定，由元素周期律可知，同周期元素从左往右，非金属性依次增强，C、N、O均属于第二周期元素，原子序数C＜N＜O，则非金属性O＞N＞C，气态氢化物的稳定性H2O＞NH3＞CH4，故C正确；
D．N的原子序数为7，核外有7个电子，每一个电子运动状态不同，即基态N原子核外有7种运动状态不同的电子，故D正确；
答案为A。
14．B
【分析】装置B中稀硫酸与Zn反应生成氢气，生成的氢气将C中液体压入D中，硫酸铜和Zn发生置换反应生成Cu单质后形成原电池，加快Zn与稀硫酸的反应速率，生成的氢气进入E中，将E中液体压入过量氨水中，发生Cu2++4NH3 H2O=4H2O +[Cu(NH3)4]2+，然后进入G中，催化双氧水的分解生成氧气，生成的氧气进入过量硫化氢溶液中发生氧化还原反应生成硫单质，装置I吸收尾气。
【详解】A．化合反应为多变一的反应，实验中不涉及化合反应，故A正确；
B．B与D两容器中比较，D中形成原电池后可以加快反应速率，故B错误；
C．C中压强变大，液体压入D中，试管内液面下降，故C正确；
D．H中出现浅黄色浑浊说明氧气将硫化氢氧化成硫单质，说明氧化性O2>S，证明O非金属性强于S，故D正确；
故选B。
15．B
【详解】第三周期元素的原子，其最外层p能级上仅有一个未成对电子，价层电子排布为3s23p1或3s23p5，为Al元素或Cl元素，它最高价氧化物对应的水化物的酸根离子是AlO或ClO，题中符合要求的是，故选B。
16． 碳 氮 硫 C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O 3d64s2 放出 882
【详解】X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的常见元素，其原子序数依次增大。X元素的一种核素的质量数为12，中子数为6，则其质子数，故X为碳元素；Y元素是动植物生长不可缺少的、组成蛋白质的重要元素，则Y为氮元素；Z的基态原子核外9个原子轨道上填充了电子，且核外有2个未成对电子，则乙原子核外电子排布或为，则乙为硫元素；W是一种常见的元素，可以形成3种氧化物，其中一种氧化物是具有磁性的黑色晶体，则W为铁元素。
(1)根据以上分析可知，X是碳元素；Y是氮元素，Z是硫元素。
(2)C与浓硫酸反应生成二氧化碳、二氧化硫和水，反应的化学方程式是。
(3)W为铁元素，原子核外有26个电子，其基态原子的价电子排布式是。
(4)Y为氮元素，核外电子轨道表示式为。
(5)气态分子，含有键，断裂键需要吸收的能量，生成气态分子放出的能量，所以由气态分子变成气态分子放出的能量。
17． 金属性 核电荷数增大，原子半径减小，原子核对核外电子吸引能力增强，原子失电子能力减弱
【详解】(1)、、原子核外均有3个电子层，均处于第三周期，金属与水、酸反应越剧烈，金属性越强，实验1和实验2得出的结论是金属性；
(2)用原子结构理论解释，同周期元素从左到右，核电荷数增大，原子半径减小，原子核对核外电子吸引能力增强，原子失电子能力减弱，元素金属性减弱。
18． 强酸制弱酸 硝酸 碳酸钙 硅酸钠溶液 有白色胶状物质生成 活泼的非金属单质置换较不活泼的非金属单质 Cl2+2I-=2Cl-+I2 同周期从左至右，元素非金属性逐渐增强；同主族从上至下，元素非金属性逐渐减弱
【分析】(1)根据信息知道：甲同学根据元素非金属性与对应最高价含氧酸之间的关系如图1装置来一次性完成N、C、Si三种非金属元素的非金属性强弱比较，
(3)氮比碳的非金属性强，碳比硅的非金属性强，所以同周期从左至右，元素非金属性逐渐增强；同主族从上至下，元素非金属性逐渐减弱．
【详解】(1)根据题干信息：甲同学根据元素非金属性与对应最高价含氧酸之间的关系，设计了如图1装置来一次性完成同主族元素非金属性强弱比较的实验研究，硫酸的酸性强于碳酸，碳酸酸性强于硅酸，最高价氧化物对应水化物酸性越强，则原子的非金属性越强，依据强酸制弱酸来设计反应，所以A为硝酸，B为碳酸钙，C为硅酸钠溶液，故答案为：强酸制弱酸；硝酸；碳酸钙；硅酸钠溶液；
(2)根据题干信息：乙同学设计了如图2装置来验证卤族元素性质的递变规律，所以乙同学的实验原理是活泼的非金属单质置换较不活泼的非金属单质，高锰酸钾和浓盐酸反应会产生氯气，氯气具有氧化性，能将溴离子，碘离子氧化为对应的单质，即A处：Cl2+2Br-=2Cl-+Br2，B：Cl2+2I-=2Cl-+I2，故答案为：活泼的非金属单质置换较不活泼的非金属单质；Cl2+2I-=2Cl-+I2；
(3)氮比碳的非金属性强，碳比硅的非金属性强，所以同周期从左至右，元素非金属性逐渐增强；同主族从上至下，元素非金属性逐渐减弱，故答案为：同周期从左至右，元素非金属性逐渐增强；同主族从上至下，元素非金属性逐渐减弱。
19． 有浅黄色沉淀生成 非金属性： 上层液体变为紫红色 非金属性： 有白色沉淀生成 非金属性：
【详解】I．由实验装置可知，原理为置换反应，Cl2置换出了S，说明Cl元素的非金属性比S强，现象为有浅黄色沉淀生成；故答案为：有浅黄色沉淀生成；非金属性：；
II．Cl2通入KI溶液中置换出I2，说明Cl元素的非金属性比I强，离子方程式为：，置换出的I2溶解在苯中，使上层溶液变为紫红色；故答案为：上层液体变为紫红色；；非金属性：；
III．比较的原理为利用最高价含氧酸的酸性强弱比较元素的非金属性；硫酸滴入到圆底烧瓶中与碳酸氢钠反应生成CO2，CO2再通入到硅酸钠溶液中生成硅酸，产生白色沉淀，离子方程式为：；说明酸性：H2SO4>H2CO3>H2SiO3，得出非金属性：；故答案为：有白色沉淀生成；；非金属性：。
20． r(S2-)＞r(O2－)＞r(Na+)＞r(Al3+ ) Al2O3+2OH-=2+ H2O NH3+HNO3=NH4NO3
【分析】由元素在周期表中的位置，可推断出：①为Li②为C③为N④为O⑤为Na⑥为Al⑦为S⑧为Cl，再根据元素的性质及元素周期表中元素性质变化的规律进行解答。
【详解】(1) Na的金属性最强，所以NaOH的碱性最强，由钠离子和氢氧根离子构成，电子式为：，答案为：；
(2) 元素②是C，C的最简单氢化物是CH4，甲烷的结构式为，答案为：；
(3) ④⑤⑥⑦四种元素是：O、Na、Al、S，它们的离子为：O2-、Na+、Al3+、S2-，离子电子层数越多半径越大，电子层数相同的离子核电荷数越大半径越小，所以这四种离子半径由大到小的顺序为：r(S2-)> r(O2)-> r(Na+)> r(Al3+ )，故答案为：r(S2-)＞r(O2－)＞r(Na+)＞r(Al3+ )；
(4) 元素⑥的最高价氧化物为Al2O3，元素⑤的最高价氧化物的水化物为NaOH，二者反应生成偏铝酸钠和水，离子方程式为：Al2O3+2OH-==2AlO2-+ H2O，答案为：Al2O3+2OH-==2AlO2-+ H2O；
(5) 元素③的常见氢化物为NH3，它的最高价氧化物的水化物为HNO3，二者反应生成NH4NO3，方程式为：NH3+HNO3=NH4NO3，答案为：NH3+HNO3=NH4NO3；
(6) Na失去电子，S得到电子，以离子键结合，则形成过程可表示为：，故答案为：。
21． 1s22s22p63s23p64s1 含 不含 离子键、极性共价键
【分析】现有原子序数小于20的A、B、C、D、E、F六种元素，它们的原子序数依次增大，已知B元素是地壳中含量最高的元素，则B是O元素；A和C的价电子数相同，B和D的价电子数也相同，且A和C两元素原子核外电子数之和是B、D两元素原子核内质子数之和的；则A是H，C是Na，D是S；C、D、E三种元素的基态原子具有相同的电子层数，且E原子的p轨道上电子比D原子的p轨道上电子多1个，则E是Cl元素；六种元素的基态原子中，F原子的电子层数最多且和A处于同一主族，则F是K元素；然后根据元素周期律及元素、化合物的性质分析解答。
【详解】根据上述分析可知：A是H，B是O，C是Na，D是S，E是Cl，F是K元素。
(1)C是Na，E是Cl，二者形成的化合物NaCl是离子化合物，用电子式表示其形成过程为：；
(2)F是K元素，根据构造原理，可知基态K原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p64s1；
(3)A是H，D是S，S原子最外层有6个电子，与2个H原子的电子形成2个共价键，使分子中每个原子都达到稳定结构，其电子式为：；H2S结构式为：H-S-H，在分子，S、H原子形成的是共价单键，共价单键属于σ键，而不含π键；
(4)A是H，B是O，C是Na，这三种元素形成的化合物是NaOH，为离子化合物，Na+与OH-之间以离子键结合，在阳离子OH-中H、O原子之间以共价键结合，因此NaOH中含有离子键和极性共价键。
