第一章 原子结构与性质 测试题
一、选择题
1．下列物质性质的递变关系正确的是
A．原子半径： B．电负性：
C．热稳定性： D．第一电离能：
2．下列关于微粒半径大小说法错误的是
A．I-＜Cl-＜F- B．O＜S＜Na
C．Na＜K＜Rb D．Na+＜ F-
3．下列说法一定正确的是
A．最外层电子数为2的元素在周期表中的位置是第ⅡA族
B．第一电离能是指原子失去核外第一个电子需要的最低能量
C．3p能级含有3个相互垂直、能量不同的轨道
D．根据电负性可以判断元素金属性和非金属性强弱
4．某种长周期金属元素的核外次外层排满，该元素不可能是
A．主族元素 B．副族元素 C．s区元素 D．p区元素
5．下列说法中正确的是
A．s轨道电子云呈球形，表示电子绕原子核做圆周运动
B．电子云图中的小黑点密度越大，说明该原子核外空间电子数目越多
C．ns能级的原子轨道图可表示为
D．3d表示d能级有3个轨道
6．下列化学用语的表达正确的是
A．原子核内有10个中子的氧原子：O
B．氯原子的结构示意图：
C．Cr3+的最外层电子排布式：3s23p63d3
D．基态铜原子的价层电子排布图：
7．下列化学用语表示正确的是
A．中子数为143、质子数为92的铀(U)原子：
B．HClO的电子式：
C．的电子式：
D．在水溶液中的电离方程式：
8．下列有关化学用语描述正确的是
A．四氯化碳的比例模型： B．铍原子最外层原子轨道示意图：
C．锰原子的价电子排布式： D．违反了洪特规则
9．下列符号正确的是
A．2d B．3p C．3f D．1p
10．下列说法正确的是
A．第一电离能：B＞Be B．热稳定性：H2S＞H2O
C．熔点：金刚石＞晶体硅 D．酸性：CH3COOH＞CF3COOH
11．下列有关化学用语表述错误的是
A．的电子式为
B．的系统命名为2，2-二甲基丁烷
C．基态铍原子最外层电子的电子云轮廓图为
D．基态氮原子核外电子排布的轨道表示式为
12．下列四种元素中，其单质氧化性最强的是
A．基态原子最外层电子排布式为3s23p3的元素
B．位于周期表中第三周期第IIIA族的元素
C．基态原子最外层电子排布式为2s22p4的元素
D．基态原子含有未成对电子最多的第二周期元素
13．已知R、W、X、Y、Z是原子序数依次增大的前四周期元素。其中R元素原子的价电子排布为；非金属元素W的第一电离能小于同周期与其直接相邻的两种元素；X元素原子价电子的未成对电子数与成对电子数相等；Y元素原子中只含两种形状的电子云，最外层只有一种自旋方向的电子；Z元素原子的未成对电子数是该周期最多的。以上涉及的原子均处于基态，下列说法不正确的是
A．原子半径：Y>X>W>R
B．具有强氧化性
C．R元素的某种单质可以与NaOH溶液反应生成
D．X元素的原子半径较大，原子间不易形成双键
14．锂离子蓄电池放电时的反应如下：Li1 xCoO2 + LixC6LiCoO2 + C6 (x<1)。下列说法正确的是
A．Co3+的基态3d能级上有2个未成对电子
B．该电池比能量高，污染小，是理想的一次电池
C．充电时，阴极电极反应式为：xLi+ + C6 + xe－＝LixC6
D．放电时，Li+在电解质中由正极向负极迁移
15．符号“2p”没有给出的信息是
A．能级 B．电子层
C．电子云形状 D．电子云在空间的伸展方向
二、填空题
16．与相比，第二电离能与第一电离能差值更大的是_______，原因是_______。
17．(1)、按要求填空：
①、第三周期中有两个成单电子的元素符号是__________。
②、四核10电子的粒子的电子式(写一种)__________。
③、第四周期中，3d轨道半充满的元素符号是__________。
(2)、写出符合下列条件的元素原子的电子排布式：
①、自然界中含量居第二的金属元素__________。
②、第四周期0族元素__________。
③、能形成自然界中最硬的单质的元素__________。
18．电子排布式和电子排布图的书写。
(1)[2020·全国卷Ⅱ，35(1)]基态原子的核外电子排布式为_______。
(2)[2019·全国卷Ⅱ，35(2)]成为阳离子时首先失去_______轨道电子，的价层电子排布式，价层电子排布式为_______。
(3)[2019·全国卷Ⅰ，35(1)]下列状态的镁中，电离最外层一个电子所需能量最大的是_______(填字母)。
A． B． C． D．
(4)[2018·全国卷Ⅱ，35(1)节选]基态原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为_______。
(5)[2021·天津，13(1)]基态原子的价层电子排布式为_______。
19．下列化学用语表达正确的是
A．基态As原子的简化电子排布式： B．丙炔的键线式：
C．KCl形成过程： D．质量数为2的氢核素：
20．根据信息回答下列问题：
(1)如图是部分元素原子的第一电离能I1随原子序数变化的曲线图(其中12号至17号元素的有关数据缺失)。
①认真分析图中同周期元素第一电离能的变化规律，推断Na～Ar元素中，Al的第一电离能的大小范围为___________＜Al＜___________(填元素符号)；
②图中Ge元素中未成对电子有___________个；
③图中的C和N可以形成分子(CN)2，该分子中键与键之间的夹角为180°，并有对称性，分子中每个原子最外层均满足8电子稳定结构，其结构式为___________，1个分子中含有___________个π键。
(2)已知元素的电负性和元素的化合价一样，也是元素的一种基本性质。下面给出部分元素的电负性：
元素 Al B Be C Cl F Li
电负性 2.0 1.5 2.5 3.0 4.0 1.0
元素 Mg N Na O P S Si
电负性 1.2 3.0 0.9 3.5 2.1 2.5 1.8
已知：两成键元素间电负性差值大于1.7时，形成离子键，两成键元素间电负性差值小于1.7时，形成共价键。
①通过分析电负性值变化规律，确定Al元素电负性值的最小范围____；
②判断下列物质是离子化合物还是共价化合物：
A．Li3N B．PCl3 C．MgCl2 D．SiC
I.属于离子化合物的是____；II．属于共价化合物的是____；
21．原子半径递变规律
同周期主族元素，从左到右，核电荷数________，核对电子的吸引作用也就_______，使原子的半径_________。
同主族元素，电子的能层________，电子之间的排除作用________，将使原子的半径__________。
22．(1)Goodenough等人因在锂离子电池及钴酸锂、磷酸铁锂等正极材料研究方面的卓越贡献而获得2019年诺贝尔化学奖。基态Fe2+与Fe3+离子中未成对的电子数之比为______。
(2)钙钛矿(CaTiO3)型化合物是一类可用于生产太阳能电池、传感器、固体电阻器等的功能材料，基态Ti原子的核外电子排布式为____________。
(3)以铁、硫酸、柠檬酸、双氧水、氨水等为原料可制备柠檬酸铁铵((NH4)3Fe(C6H5O7)2)。Fe基态核外电子排布式为___________；
(4)钙和铜合金可用作电解制钙的阴极电极材料，基态铜原子的价电子排布式为________。
(5)基态Sn原子价层电子的空间运动状态有___种，基态氧原子的价层电子排布式不能表示为，因为这违背了____原理(规则)。
三、元素或物质推断题
23．如表是元素周期表的一部分，请用规范的化学用语回答有关问题：
族 周期 IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA 0
二 ① ② ③ ④ ⑤
三 ⑥ ⑦ ⑧ ⑨
(1)元素⑨在周期表中所处位置______。
(2)表中化学性质最不活泼的元素，其原子结构示意图为______。
(3)④⑦⑨元素形成的化合物中含有的化学键类型为______。
(4)④、⑧、⑨三种元素的常见离子的半径由小到大的顺序为______。
(5)①、⑥、⑦三种元素的最高价氧化物的水化物中碱性最强的是______。
(6)写出⑥、⑧元素的最高价氧化物的水化物发生反应的离子方程式_______。
(7)②、③、④的简单氢化物中最稳定的是______。
(8)用电子式表示⑥与⑨形成的化合物的形成过程______。
【参考答案】
一、选择题
1．B
解析：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：，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；，B正确；
C．原子半径溴大于氯大于氟，则氢溴键长大于氢氯键大于氢氟键，键能：氢溴键大于氢氯键大于氢氟键，导致热稳定性：，C错误；
D．同一周期随着原子序数变大，第一电离能变大，但是镁原子价电子为3s2全满稳定状态，电离能大于相邻元素，故Al的第一电离能比Mg小，D错误；
故选B。
2．A
解析：A．电子层数越多，离子半径越大，故I-> Cl-> F-，A错误；
B．同一周期从左到右，原子半径逐渐减小，同一主族从上到下原子半径逐渐增大，故O＜S＜Na，B正确；
C．同一主族从上到下原子半径逐渐增大，故Na＜K＜Rb，C正确；
D．核外电子排布相同的离子，原子序数越大，半径越小，故Na+＜ F-，D正确；
故选A。
3．D
解析：A．最外层电子数为2的元素也可能是过渡元素、稀有气体He，故A错误；
B．第一电离能是指气态电中性基态原子失去第一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量，故B错误；
C．3p能级的3个轨道能量相同，故C错误；
D．电负性与元素金属性和非金属性强弱相关，所以根据电负性可以判断元素金属性和非金属性强弱，故D正确；
故答案选D。
4．D
解析：A．长周期元素中ⅠA和ⅡA元素的次外层没有排满，如K元素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s1，次外层为第3层，还有3d能级上没有填充电子，A不符合题意；
B．副族元素的d区它们的价电子构型是(n－1)d1～9ns1～2，次外层的(n-1)d能级层上填充满电子，B不符合题意；
C．s区元素包括了ⅠA和ⅡA元素，它们的次外层没有排满，如Ca元素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2，次外层为第3层，还有3d能级上没有填充电子，C不符合题意；
D．p区元素的价电子构型是ns2np1~6，长周期的p区元素的最后一个电子填充到np能级，说明次外层的(n-1)d已经排满，因此长周期次外层排满的元素不可能p区元素，D符合题意；
答案选D。
5．C
解析：A．电子云表示电子在核外空间某处出现的机会，不代表电子的运动轨迹，A错误；
B．小黑点的疏密表示电子出现机会的多少，密则机会大，疏则机会小，不表示电子数目的多少，B错误；
C．ns能级的电子云呈球形，所以可以用表示该能级的原子轨道，C正确；
D．3d表示3d能级，而3d能级有5个轨道，D错误；
故答案为：C。
6．C
解析：A．原子核内有10个中子的氧原子：，A错误；
B．B.氯原子的结构示意图：，B错误；
C．Cr3+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d3，则Cr3+的最外层电子排布式为3s23p63d3，C正确；
D．D.基态铜原子的价层电子排布图为，D错误；
答案选C。
7．C
解析：A．铀原子的质量数=143+92=235，可表示为，A错误；
B．HClO的电子式为，B错误；
C．的电子式可表示为，C正确；
D．在水溶液中的电离方程式为，D错误；
故选C。
8．C
解析：A．Cl原子半径大于C原子半径，则白球应大于黑球，A错误；
B．铍原子最外层电子排布式为2s2，原子轨道为s轨道，s轨道呈球形对称，B错误；
C．Mn是25号元素，其最外层电子和次外层电子的d轨道电子为其价电子，故价电子排布式为3d54s2，C正确；
D．违反的是泡利不相容原理，D错误；
故答案选C。
9．B
解析：任一能层的能级总是从s能级开始，且能级数等于能层数；第二能层只有2s和2p两个能级，不会出现d能级；第三能层有3s、3p和3d三个能级，不会出现f能级；第一能层只有1s能级，不会出现p能级，故A，C，D错误；B正确。
10．C
解析：A．Be核外最外层电子达到全充满结构，较稳定，第一电离能大于同周期相邻元素，则第一电离能：Be＞B，选项A错误；
B．元素的非金属性越强，其简单氢化物的稳定性就越强，由于元素的非金属性O>S，所以热稳定性： H2O > H2S，选项B错误；
C．原子半径C＜Si，键长C-C＜Si-Si，键能C-C＞Si-Si，熔点：金刚石＞晶体硅，选项C正确；
D．电负性：F＞H，吸引电子能力：-CF3＞-CH3，CF3COOH中H-O极性更强，更易电离出H+，因此酸性：CF3COOH>CH3COOH，选项D错误；
答案选C。
11．C
解析：A．氧化钠为离子化合物，电子式正确，A正确；
B．该有机物为烷烃，主链4个碳原子，第2个碳原子上有连有两个甲基，系统命名正确，B正确；
C．铍原子的核外电子排布为1s22s2，最外层电子的电子云轮廓图应为球形，C错误；
D．基态氮原子核外电子排布式为1s22s22p3，轨道表示式正确，D正确；
故选C。
12．C
解析：A．基态原子最外层电子排布式为的元素是P元素；
B．位于周期表中第三周期第ⅢA族的元素是Al元素；
C．基态原子最外层电子排布式为的元素是O元素；
D．基态原子含未成对电子最多的第二周期元素是N元素；
非金属性O>N>P>Al，O2的氧化性最强，C项符合题意；
答案选C。
13．A
【分析】R、W、X、Y、Z是原子序数依次增大的前四周期元素，R元素原子的价电子排布式为nsnnpn-1，R为B，O的第一电离能小于N和F，则W为O，X元素原子价电子的未成对电子数与成对电子数相等，则X为Si，Y元素原子只含有两种形状的电子云，最外层只有一种自旋方向的电子，Y为K，Z元素原子的未成对电子数是同周期最多的元素，则Z为Cr。
解析：A．原子电子层数越多，原子半径越大，电子层数相同，核电荷数越大，原子半径越小，则原子半径K>Si>B>O，A错误；
B．CrO5中存在过氧键，具有强氧化性，B正确；
C．B可与NaOH反应生成NaBO2和氢气，C正确；
D．硅原子半径较大，要形成双键较为困难，D正确；
故答案选A。
14．C
【分析】根据总方程式可知，LixC6是负极，电极反应为：LixC6-xe－＝xLi++C6，另一极为正极，电极反应为：Li1 xCoO2 + xe－+ xLi+＝LiCoO2，以此解题。
解析：A．Co是27号元素，根据构造原理可知基态Co原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d74s2，Co原子失去最外层的2个4s电子后，再失去1个3d电子，就得到Co3+，则基态Co3+核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6，由于d有5个轨道，根据原子核外电子排布规律可知其3d轨道上有4个未成对电子，A错误；
B．锂离子电池是可充电电池，属于二次电池，B错误；
C．锂离子蓄电池在充电时，Li+在阴极得到电子被还原，电极反应式为xLi++C6+xe－＝LixC6，C正确；
D．锂离子电池在放电时，阳离子向正极移动，则Li+在电解质中由负极向正极迁移，D错误；
故选C。
15．D
解析：2p表示原子核外第2能层(电子层)中的p能级，电子云形状为哑铃形，其中p能级应有3个不同伸展方向的原子轨道，可分别表示为px、py、pz，“2p”符号没有表示出电子云在空间的伸展方向，故D项正确。
二、填空题
16． 的第二电离能失去的是电子，第一电离能失去的是电子，的第二电离能失去的是电子，第一电离能失去的是电子，电子处于全充满状态，较稳定，失去1个电子时所需能量与失去电子所需能量的差值更大
解析：Cu原子的价电子层结构是3d104s1；的第二电离能失去的是电子，第一电离能失去的是电子；原子的价电子层结构是4s2；的第二电离能失去的是电子，第一电离能失去的是电子，电子处于全充满状态，较稳定，失去1个电子时所需能量与失去电子所需能量的差值更大；故答案为；的第二电离能失去的是电子，第一电离能失去的是电子，的第二电离能失去的是电子，第一电离能失去的是电子，电子处于全充满状态，较稳定，失去1个电子时所需能量与失去电子所需能量的差值更大。
17． Si、S Cr、Mn 1s22s22p63s23p63d64s2 1s22s22p63s23p63d104s24p6 1s22s22p2
【分析】（1）①第三周期中，有两个成单电子，外围电子排布为3s23p2或3s23p4；②四核10电子粒子中含4个原子、电子数为10；③第四周期元素中，4p轨道半充满说明4p轨道中含有3个电子，3d轨道半充满说明3d轨道中含有5个电子；(2)处于最低能量的原子叫做基态原子，基态电子排布遵循能量最低原理、保里不相容原理和洪特规则，根据元素符号，判断元素原子的核外电子数，再根据核外电子排布规律来写，以此解答该题。
解析：（1）①第三周期中，有两个成单电子，外围电子排布为3s23p2或3s23p4，所以为Si、S；②四核10电子粒子中含4个原子、电子数为10，符合条件的有NH3、H3O+，氨气的电子式为：；③3d轨道半充满说明3d轨道中含有5个电子，根据电子排布规则知，该原子的4s能级上电子全满或半充满，所以该基态原子的核外电子排布式为：[Ar]3d54s1或[Ar]3d54s2，所以为Cr和Mn；（2）①自然界中含量居第二的金属元素为铁，电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2；②第四周期0族元素为Kr，电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p6；③能形成自然界中最硬的单质的元素为碳，电子排布式为1s22s22p2。
【点睛】本题考查原子结构与性质，基态原子的核外电子排布式，根据核外电子排布规律来写，注意电子处于全满、半满、全空时最稳定，把握短周期元素的性质、原子结构为解答的关键，注重基础知识的考查，题目难度不大。
18．(1)(或)
(2) 4s 4f5
(3)A
(4)
(5)
解析：（1）Ti为22号元素，其基态原子的核外电子排布式为(或)；故答案为：(或)。
（2）成为阳离子时首先失去最外层上的电子即4s轨道电子，的价层电子排布式，先失去6s上2个电子，再失去4f上1个电子，则价层电子排布式为4f5；故答案为：4s；4f5。
（3）A．即Mg＋，再失去一个电子即为镁的第二电离能，电离最外层一个电子所需能量最大，故A符合题意；B．，3s轨道全满，电离最外层一个电子即镁的第一电离能，失去最外层一个电子所需能量比A选项低；故B不符合题意；C．，该镁原子的电子处于激发态，容易失去3p上的电子，失去一个电子所需能量低，故C不符合题意；D．，即Mg＋，再失去一个电子即为镁的第二电离能，最外层的电子处于激发态，失去最外层一个电子所需能量比A选项低，故D不符合题意；综上所述，答案为：A。
（4）基态原子价层电子排布式为3d64s2，价层电子的电子排布图(轨道表达式)为；故答案为：。
（5）Fe为22号元素，则基态原子价层电子排布式为3d64s2；故答案为：3d64s2。
19．D
解析：A．As为33号元素，基态As原子的简化电子排布式：[Ar]3d104s24p3，故A错误；
B．丙炔中三个碳原子共线，所以键线式为：或，故B错误；
C．KCl是离子化合物，形成过程应表示为故C错误；
D．质量数写在元素符号左上角，质子数在左下角，质量数为2的氢核素，故D正确；
故答案为：D。
20．(1) Na Mg 2 N≡C-C≡N 4
(2) 1.2～1.8 AC BD
解析：（1）①由图可知，同一周期元素中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大的趋势，但第ⅡA元素第一电离能大于第ⅢA元素，第ⅤA族的第一电离能大于第ⅥA族元素，则铝元素的第一电离能大于钠、小于Mg，大小范围为Na＜Al＜Mg。
②Ge元素的原子序数为32，位于元素周期表第四周期第IVA族，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2，4s能级上2个电子为成对电子，4p轨道中2个电子分别处于不同的轨道内，有2个未成对电子。
③图中的C和N可以形成分子(CN)2，该分子中键与键之间的夹角为180°，为直线型分子，有对称性，分子中每个原子最外层均满足8电子稳定结构，则其结构式为N≡C-C≡N，单键为σ键，三键为1个σ键、2个π键，因此1个分子中含有4个π键。
（2）①由表格数据可知，同周期元素，从左到右电负性依次增大，同主族元素，从上到下电负性依次减弱，则同周期元素中电负性Mg＜Al＜Si，同主族元素中电负性Ga＜Al＜B，Al的电负性值最小范围为1.2～1.8。
②A．Li3N中氮元素和锂元素的电负性差值为2.0，大于1.7，两成键元素间电负性差值大于1.7，形成离子键，可知Li3N为离子化合物；
B．PCl3中氯元素和磷元素的电负性差值为0.9，小于1.7，两成键元素间电负性差值小于1.7，形成共价键，可知PCl3为共价化合物；
C．MgCl2中氯元素和镁元素的电负性差值为1.8，大于1.7，两成键元素间电负性差值大于1.7，形成离子键，可知MgCl2为离子化合物；
D．SiC中碳元素和硅元素的电负性差值为0.7，小于1.7，两成键元素间电负性差值小于1.7，形成共价键，可知SiC为共价化合物；
综上分析，属于离子化合物的是AC，属于共价化合物的是BD。
21． 越大 越大 减小 越多 越大 增大
解析：由图可知，同周期主族元素，从左到右，原子具有的电子的能层数相同，核电荷数越大，核对电子的引力越大，从而使原子半径逐渐减小；同主族元素，从上到下，原子具有的电子的能层数越多，电子之间的排除作用越大，使原子半径逐渐增大；虽然自上到下核电荷数也增多，可使原子半径逐渐减小，但前者是主要因素，故最终原子半径逐渐增大。
22． 4:5 1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2 1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2 3d104s1 3 洪特
解析：(1)基态铁原子的价电子排布式为，失去外层电子转化为Fe2+和Fe3+，这两种基态离子的价电子排布式分别为和，根据Hund规则可知，基态Fe2+有4个未成对电子，基态Fe3+有5个未成对电子，所以未成对电子个数比为4:5；
(2)钛元素是22号元素，故其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2；
(3)Fe核外有26个电子，其基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2；
(4)基态Cu原子的外围电子排布为：3d104s1，则基态Cu原子的价电子排布式为3d104s1；
(5)Sn元素与C元素为同主族元素，位于第五周期，所以其价层电子为5s25p2，5s能级的s轨道为一种空间运动状态，5p能级占据两个p轨道有两种空间运动状态，共有3种空间运动状态；根据洪特规则，同一能级电子要优先以自旋相同的方式分别占据不同的轨道，所以该排布式违反了洪特规则。
三、元素或物质推断题
23．(1)第三周期第VIA族
(2)
(3)离子键、共价键
(4)Al3+
(6)OH-+Al(OH)3=AlO+2H2O
(7)H2O
(8)
【分析】根据元素在周期表中的位置，①是Li元素；②是C元素；③是N元素；④是O元素；⑤是Ne元素；⑥是Na元素；⑦是Mg元素；⑧是Al元素；⑨是S元素；
解析：（1）⑨是S元素，在周期表中所处位置是第三周期第VIA族；
（2）Ne最外层有8个电子，结构稳定，表中化学性质最不活泼的元素是Ne，其原子结构示意图为；
（3）O、Mg、S元素可以形成的化合物MgSO4，含有的化学键类型为离子键、共价键；
（4）电子层数越多半径越大，电子层数相同时，质子数越多半径越小，O2-、Al3+、S2-半径由小到大的顺序为Al3+< O2-< S2-；
（5）元素的金属性越强，最高价氧化物的水化物碱性越强，Li、Na、Mg三种元素中Na的金属性最强，最高价氧化物的水化物中碱性最强的是NaOH；
（6）NaOH、Al(OH)3反应生成偏铝酸钠和水，发生反应的离子方程式为OH-+Al(OH)3=AlO+2H2O；
（7）元素非金属性越强，气态氢化物越稳定，C、N、O中O元素的非金属性最强，简单氢化物中最稳定的是H2O；
（8）Na2S是离子化合物，用电子式表示Na与S形成的化合物Na2S的过程为。
