第1章 原子结构与性质 综合测试
2023-2024学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2
一、单选题
1．下列基态原子的电子排布式、价电子排布式或排布图不正确的是
A．Al 3s23p1 B．As [Ar]4s24p3
C．Ar 3s23p6 D．Ni
2．下列电子排布式中，表示的是激发态原子的是（ ）
A． B．
C． D．
3．图1和图2分别表示1s电子的概率分布和原子轨道，下列说法正确的是
A．图1中的每个小黑点表示1个电子
B．图2表示1s电子只能在球体内出现
C．图2表明1s轨道呈球形，有无数对称轴
D．图1中的小黑点表示某一时刻，电子在核外所处的具体位置
4．下列说法或有关化学用语的表达正确的是
A．在基态多电子原子中，p轨道电子能量一定高于s轨道电子能量
B．Fe2+的外围电子轨道表示式是：
C．第一电离能：Na
5．有关氮原子核外p亚层中的电子的说法错误的是（ ）
A．能量相同 B．电子云形状相同
C．电子云伸展方向相同 D．自旋方向相同
6．下列各组中，两种基态原子一定位于同一主族的是（ ）
A．核外L层仅有2个电子的原子与核外M层仅有2个电子的原子
B．核外电子排布为1s2的原子与核外电子排布为1s22s2的原子
C．2p轨道只有1个未成对电子的原子与3p轨道只有1个未成对电子的原子
D．最外层均只有1个电子的两种原子
7．下列原子的价电子排布中，对应元素第一电离能最大的是（ ）
A．3s23p1 B．3s23p2 C．3s23p3 D．3s23p4
8．现有三种元素的基态原子的电子排布式如下：①[Ne]3s23p4；②1s22s22p63s23p3；③1s22s22p5。则下列有关比较中正确的是（ ）
A．最高正化合价：③＞②＞① B．第一电离能：③＞②＞①
C．电负性：③＞②＞① D．原子半径： ③＞②＞①
9．玻尔理论、量子力学理论都是对核外电子运动的描述方法，根据对它们的理解，下列叙述中正确的是（ ）
A．因为s轨道的形状是球形的，所以s电子做的是圆周运动
B．、、的轨道相互垂直，能量相同
C．各原子能级之间的能量差完全一致，这是量子力学中原子光谱分析的理论基础
D．同一能层的p轨道电子能量不一定高于s轨道电子能量
10．气态中性基态原子的原子核外电子排布发生如下变化，吸收能量最多的是（ ）
A．1s22s22p63s23p2→1s22s22p63s23p1
B．1s22s22p63s23p3→1s22s22p63s23p2
C．1s22s22p63s23p4→1s22s22p63s23p3
D．1s22s22p63s23p63d104s24p2→1s22s22p63s23p63d104s24p1
11．X、Y、Z、Q、W是原子序数依次增大的前四周期元素，其中X是宇宙中含量最多的元素；在同周期元素中，第一电离能数值比Y大的元素有2种；Z元素原子的价层电子排布是 ；Q、W元素原子的最外层均只有1个电子，但Q元素原子中只有两种形状的电子云，W元素原子的次外层内的所有轨道的电子均成对。下列说法正确的是（ ）
A．电负性：X
12．由同周期元素原子W、X、Y、Z构成的一种阴离子(如图)，Y的最外层电子数等于X的核外电子总数，四种原子最外层电子数之和为20。下列说法正确的是（ ）
A．W、X、Y、Z第一电离能由大到小依次是：Z>Y>X>W
B．Y形成的简单离子的半径比Z形成的简单离子的半径小
C．W和X的最高价氧化物对应水化物的酸性：W>X
D．W、Z形成的化合物分子中各原子均满足8电子稳定结构
13．化合物(如图所示)由原子序数依次增大且分布在前三周期的元素X、Y、Z、M组成。其中Y和M同主族，下列说法正确的是（ ）
A．简单氢化物的键角：Y
C．该化合物的阳离子与是等电子体
D．除X原子外该化合物中其他原子均满足结构
14．下列说法或有关化学用语的表达正确的是（ ）
A．在基态多电子原子中，p轨道电子能量一定高于s轨道电子能量
B．基态Fe原子的价电子轨道表示式：
C．因氧元素电负性比氮元素大，故氧原子第一电离能比氮原子第一电离能大
D．根据原子核外电子排布的特点，Cu在周期表中属于s区元素
15．“嫦娥石”是中国首次在月球上发现的新矿物，其主要由Ca、Fe、P、O和Y（钇，原子序数比Fe大13）组成，下列说法正确的是（ ）
A．Y位于元素周期表的第ⅢB族
B．基态Ca原子的核外电子填充在6个轨道中
C．5种元素中，第一电离能最小的是Fe
D．5种元素中，电负性最大的是P
16．下列说法正确的是（ ）
A．M能层有3s、3p、3d三个原子轨道
B．同一原子中，2p、3p、4p能级的原子轨道数依次增多
C．在一个基态多电子的原子中，不可能有两个能量完全相同的电子
D．在氢原子基态电子的概率分布图中，小黑点的疏密程度表示电子在该单位体积内出现概率的大小
17．下列说法错误的是（ ）
A．原子模型 是玻尔提出的
B．宇宙大爆炸后短时间内产生了氢、氦和大量的锂
C．原子半径、核电荷数、核外电子排布共同决定了元素的性质
D．电子云模型 中的小黑点表示电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述
18．下列各组元素，按原子半径依次减小，元素第一电离能逐渐升高的顺序排列的是（ ）
A．Al、Mg、Na B．N、O、C C．K、Na、Li D．Cl、S、P
19．在乙烯分子中有5个σ键和1个π键，它们分别是（ ）
A．sp2杂化轨道形成σ键，未杂化的2p轨道形成π键
B．sp2杂化轨道形成π键，未杂化的2p轨道形成σ键
C．C-H之间是sp2杂化轨道形成σ键，C-C之间是未杂化的2p轨道形成π键
D．C-C之间是sp2杂化轨道形成σ键，C-H之间是未杂化的2p轨道形成π键
20．已知元素X、Y同周期，且电负性X>Y，下列说法中一定错误的是（ ）
A．第一电离能：Y
C．最高价含氧酸的酸性：元素X对应酸的酸性强于Y
D．X和Y形成的化合物中，X显负价，Y显正价
二、综合题
21．铝及其化合物在生产、生活中存在广泛用途。
完成下列填空：
（1）铝原子的最外层电子排布式 ，该原子核外有 种能量不同的电子。铝片放入冷浓硫酸片刻后插入硫酸铜溶液中，发现铝片表面无明显变化，其原因是 。除去铁粉中含有少量铝，通常选 溶液。
（2）在一定条件下，氮化铝可通过如下反应制得：Al2O3(s)+ N2(g) + 3C(s) 2AlN(s) +3CO(g).请给反应中第二周期元素的原子半径由大到小排序 (用元素符号表示)。写出该反应的平衡常数表达式 。一定条件下，向充满氮气的2 L密闭容器中加入氧化铝和炭黑，2 min后固体质量减轻56 g，计算氮气的反应速率 。
（3）某工业废水Al3+超标，加入NaHCO3溶液可以除去Al3+，现象为产生白色沉淀和无色无味的气体。请从平衡移动角度解释这现象 。
22．近年来，我国航空航天事业成果显著，航空航天材料技术快速发展。
（1）“天宫二号”航天器使用了钛合金，质量轻，强度位于金属之首。钛在周期表中的位置为 ，基态钛原子的价层电子排布式为 。
（2）“北斗三号”导航卫星使用的太阳能电池材料砷化镓是优良的化合物半导体，砷的电负性略 镓(填“＞”“＜”)，基态镓原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为 形。
（3）“C919”飞机机身使用的复合材料——碳纤维和环氧树脂。
①下列电子排布图能表示碳原子的最低能量状态的是 。碳在成键时，能将一个2s电子激发进入2p能级而参与成键，写出该激发态原子的核外电子排布式 。
A． B．
C． D．
②氧原子的基态原子核外有 个未成对电子，有 种不同形状的电子云。
23． 、 、 、 、 五种元素的原子序数依次递增。已知：① 位于周期表中第四周期 族，其余的均为短周期主族元素：② 的氧化物是光导纤维的主要成分；③ 原子核外 层电子数为奇数；④ 是形成化合物种类最多的元素；⑤ 原子 轨道的电子数为4。请回答下列问题：
（1）写出一种 元素形成氢化物的化学式 。
（2）在1个由 与 形成的 晶胞中(结构如图所示)所包含的 原子数目为 个。
（3）在[F(NH3)4]2+离子中， 的空轨道接受 的氮原子提供的 形成配位键。
（4）常温下 、 和氢元素按原子数目1：1：2形成的气态常见物质 是 (写名称)， 物质分子中 原子轨道的杂化类型为 ， 分子中 键的数目为 。
（5） 、 、 三种元素的第一电离能数值由小到大的顺序为 (写元素符号)。
24．回答下列问题：
（1）下列原子或离子的电子排布式或轨道表示式正确的是 (填序号)
①K+：②F：
③P：
④Cu：
⑤Fe2+：
⑥Mg：
⑦O：
（2）基态原子的核外电子填充在6个轨道中的元素有 种；
（3）C、N、O第一电离能从大到小的顺序为： ；
（4）第四周期元素中，未成对电子数最多的元素是： (写元素符号)。
25．氟及其化合物用途非常广泛。回答下列问题：
（1）聚四氟乙烯商品名称为“特氟龙”，可做不粘锅涂层。它是一种准晶体，该晶体是一种无平移周期序、但有严格准周期位置序的独特晶体。可通过 方法区分晶体、准晶体和非晶体。
（2）基态锑（Sb）原子价电子排布的轨道式为 。[H2F]+[SbF6]—（氟酸锑）是一种超强酸，存在[H2F]+，该离子的空间构型为 ，依次写出一种与[H2F]+具有相同空间构型和键合形式的分子和阴离子分别是 、 。
（3）硼酸（H3BO3）和四氟硼酸铵（NH4BF4）都有着重要的化工用途。
①H3BO3和NH4BF4涉及的四种元素中第二周期元素的第一电离能由大到小的顺序 （填元素符号）。
②H3BO3本身不能电离出H+，在水中易结合一个OH﹣生成[B(OH)4]﹣，而体现弱酸性。[B(OH)4]﹣中B原子的杂化类型为 。
③NH4BF4（四氟硼酸铵）可用作铝或铜焊接助熔剂、能腐蚀玻璃等。四氟硼酸铵中存在 （填序号）：
A 离子键 B σ键 C π键 D 氢键 E 范德华力
（4）SF6被广泛用作高压电气设备绝缘介质。SF6是一种共价化合物，可通过类似于Born-Haber循环能量构建能量图（见图a）计算相联系的键能。则S—F的键能为 kJ·mol-1。
（5）CuCl的熔点为426℃，熔化时几乎不导电；CuF的熔点为908℃，密度为7.1g·cm-3。
①CuF比CuCl熔点高的原因是 ；
② 已知NA为阿伏加德罗常数。CuF的晶胞结构如上“图b”。则CuF的晶胞参数a= nm （列出计算式）。
答案解析部分
1．【答案】B
【解析】【解答】A. Al 是第IIIA族的元素，最外层3个电子，A选项是正确的；
B.Aｓ是33号元素，核外有33个电子，正确的电子排布式为：[Aｒ]3ｄ104ｓ24ｐ3，B选项是错误的；
C. Ar 是18号元素，最外层8电子， 价电子排布式 为 3s23p6 ；
D. Ni 是28号元素，价电子排布式是3ｄ104ｓ2.
故答案为：B。
【分析】原子的电子在排布时，按照构造原理排布，一般来说是排内层电子，再排布外层电子。
2．【答案】C
【解析】【解答】A．为9号元素F的基态原子电子排布式，A项不符合题意；
B．为20号元素Ca的基态原子电子排布式，B项不符合题意；
C．该元素为O，其基态电子排布式为，为激发态电子排布式，C项符合题意；
D．为24号元素Cr的基态原子电子排布式，D项不符合题意；
故答案为：C。
【分析】原子的核外电子排布符合基态原子核外电子填充的能级顺序和能量最低原理、泡利不相容原理及洪特规则，原子处于基态。
3．【答案】C
【解析】【解答】A．图1表示1s电子的概率分布图，则图中每个小黑点表示出现的概率，故A不符合题意；
B．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%，故B不符合题意；
C.1s为球形，为中心对称，则有无数条对称轴，故C符合题意；
D．图1中的小黑点表示空间各电子出现的概率，即某一时刻电子在核外所处的位置，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】图1为概率密度分布，图2为将电子出现概率大于90%的区域用球形圈出，即为原子轨道，1s为球形。
4．【答案】B
【解析】【解答】A．在基态多电子原子中，p轨道电子能量不一定高于s轨道电子能量，如2p轨道的能量低于4s轨道的能量，故A不符合题意；
B．铁原子的外围电子排布为3d64s2，Fe2+的外围电子排布为3d6，选项中的Fe2+的外围电子轨道表示式符合泡利原理和洪特规则，故B符合题意；
C．Al的第一电离能失去的电子是3p能级上的，该能级的能量比左边的位于3s能级的能量高，容易失去，所以Al的第一电离能比Mg小，故C不符合题意；
D．Zn的核电荷数为30，其价电子排布式为3d104s2，在周期表中属于ds区元素，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】A.同一能层，不同能级能量不同，其能量大小顺序为：s＜p＜d＜f，但不同能层，能层越大，能量越高，如4s＞3p；
C.同一周期元素的第一电离能随着原子序数增大而增大，但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素；
D. Zn的外围电子排布式为3d104s2，位于元素周期表的ds区。
5．【答案】C
【解析】【解答】氮原子核外电子排布为：1s22s22p3，2px1、2py1 和2pz1 上的电子能量相同、电子云形状相同、自旋方向相同，但电子云伸展方向不相同，
故答案为：C。
【分析】氮原子核外电子排布为：1s22s22p3，2px1、2py1 和2pz1 上的电子能量相同、电子云形状相同、自旋方向相同，但电子云伸展方向不相同。
6．【答案】A
【解析】【解答】A.核外 L层仅有2个电子的原子为Be，核外M层仅有2个电子的原子为Mg，Be与Mg均为第ⅡA族元素，A符合题意；
B.核外电子排布为1s2的原子为He，核外电子排布为1s22s2的原子为Be，He与Be不是同主族元素，B不符合题意；
C.2p轨道只有1个未成对电子的原子为B或F，3p轨道只有1个未成对电子的原子为Al或Cl，不能判断是否为同一主族元素，C不符合题意；
D.K、Cu等最外层均只有1个电子，该条件不能判断是否为同一主族元素，D不符合题意。
【分析】A.核外L层仅有2个电子的原子只有2个电子层，第二周期，核外M层仅有2个电子的原子只有三个电子层位于第三周期，结合原子结构特点推出元素；
B.核外电子排布为1s2的原子为He，位于0族，核外电子排布为1s22s2的原子为Be位于ⅡA族；
C. 根据洪特规则可知，2p轨道只有1个未成对电子的原子为B或F，3p轨道只有1个未成对电子的原子为Al或Cl；
D.根据核外电子的排布规律可知最外层均只有1个电子的原子可能位于第ⅠA族、第Ⅴ、ⅥB族、第ⅠB族；
7．【答案】C
【解析】【解答】四个选项中C属于半充满状态，第一电离能最大。
故答案为：C
【分析】本题主要考查第一电离能的相关知识。元素最外层电子处于全满、半满状态时，第一电离能增大，据此分析。
8．【答案】B
【解析】【解答】A. S元素最高正化合价为+6，P元素最高正化合价为+5，F没有正化合价，故最高正化合价：①>②，故A不符合题意；
B. 同周期自左而右，第一电离能增大，但P元素原子3p能级为半满稳定状态，第一电离能高于同周期相邻元素，所以第一电离能Cl>P>S；同主族自上而下第一电离能减弱，故F>Cl，故第一电离能F>P>S，即③>②>①，故B符合题意；
C. 同周期自左而右，电负性增大，同主族自上而下降低，故电负性F>S>P，即③>①>②，故C不符合题意；
D. 同周期自左而右，原子半径减小，同主族自上而下原子半径增大，故原子半径P>S>F，即②>①>③，故D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】由核外电子排布式可知，①[Ne]3s23p4为S元素，②1s22s22p63s23p3为P元素，③1s22s22p5为F元素。
9．【答案】B
【解析】【解答】A．球形表示电子在核外运动概率轮廓图，不是电子运动轨迹，A不符合题意；
B．p能级在空间有三种取向，相互垂直，能量相同，B符合题意；
C．电子填充情况不同，能量不同，不同元素原子发生跃迁时吸收或释放不同的光 ，C不符合题意；
D． 同一能层的p轨道电子能量高于s轨道电子能量 ，D不符合题意；
故答案为：B
【分析】A．球形表示电子在核外运动概率轮廓图；
B．p能级在空间有三种取向，相互垂直，能量相同；
C．不同元素原子发生跃迁时吸收或释放不同的光 ；
D． 同一能层的p轨道电子能量高于s轨道电子能量 。
10．【答案】B
【解析】【解答】能级上电子处于半满、全满、全空，这样的原子相对稳定，不易失去电子，p能级上最多容纳6个电子，s能级上最多容纳2个电子，选项B中3p能级上有3个电子处于半满，相对稳定，不易失去电子，即失去电子消耗的能量多，B符合题意；
故答案为：B
【分析】能级上电子处于半满、全满、全空，这样的原子相对稳定，不易失去电子，据此结合选项分析。
11．【答案】B
【解析】【解答】A．同一周期，从左到右元素电负性递增，电负性：N＜O，A项不符合题意；
B．O的原子半径小于N，所以H—O的键长小于H—N的键长，故键能H—N＜H—O，B项符合题意；
C．Na2O2由钠离子和过氧根离子构成，则其阴阳离子比为1∶2，C项不符合题意；
D．Cu在周期表位于第四周期ⅠB族，所以属于ds区，D项不符合题意；
故答案为：B。
【分析】 X是宇宙中含量最多的元素，X为H元素， Z元素原子的价层电子排布是 ，则Z为O元素，Y的原子序数小于氧，在同周期元素中，第一电离能数值比Y大的元素有2种，则Y为N，Q、W元素原子的最外层均只有1个电子，但Q元素原子中只有两种形状的电子云，核外电子排布式为1s22s22p63s1或1s22s22p63s23p64s1，则Q为Na或K，W元素原子的次外层内的所有轨道的电子均成对，则其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，则W为Cu元素，据此解答。
12．【答案】A
【解析】【解答】A．同周期元素从左到右，第一电离能有增大趋势，第一电离能由大到小依次是：F>O>C>B，故A符合题意；
B．O2-、F-电子层数相同，质子数越多半径越小，简单离子的半径：O2->F-，故B不符合题意；
C．元素非金属性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越强，酸性 H2CO3>H3BO3，故C不符合题意；
D．B、F形成的化合物BF3分子中，B原子不满足8电子稳定结构，故D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】由图可知，X可形成4个共价键，说明X最外层有4个电子；Y能形成2个共价键，且Y的最外层电子数等于X的核外电子数，说明X位于第二周期，即X是碳元素，则Y是氧元素。Z能形成个共价键，且Z位于第二周期，则Z是氟元素。根据这四种原子位于同一周期，且最外层单子数之和为20可推出W是硼元素。据此进行分析解答。
13．【答案】C
【解析】【解答】A．由分析可知Y为N，Z为O，其氢化物分别为：NH3，H2O，其中H2O中O含有2个孤电子对，键角较小，A不符合题意；
B．由图可知M有4个σ键，没有孤电子对，故其杂化方式为：，B不符合题意；
C．由图可知阳离子为NH，NH和的原子数多都为5，价电子都为8，它们是等电子体，C符合题意；
D．由图可知该化合物中P原子最外层是10个电子，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】由图可知，X能形成1个共价键，Z能形成2个共价键，M能形成5个共价键，结合 X、Y、Z、M位于前三周期，且原子序数依次增大，Y和M是同主族，可推出Y是氮元素，M是磷元素，Z是氧元素，X是氢元素，据此分析。
14．【答案】B
【解析】【解答】A.2p轨道电子的能量就低于3s轨道电子的能量，A不符合题意；
B．基态Fe原子的价电子排布式为3d64s2，其轨道表示式为 ，B符合题意；
C．氮原子第一电离能比氧原子第一电离能大，C不符合题意；
D．Cu在周期表中属于ds区元素，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】A.在相同能层中，p轨道电子的能量一定比s轨道电子的能量高，但不同能层中p轨道电子能量不一定高于s轨道电子能量
B.根据铁原子的核外电子数结合电子排布规律即可写出轨道排布式
C.虽然氧元素电负性比氮元素大，但由于氮原子的2p轨道电子半充满，电子的能量低，原子稳定，所以第一电离能出现反常
D.根据原子核外电子排布的特点，Cu的价电子先进入4s轨道，后进入3d轨道
15．【答案】A
16．【答案】D
【解析】【解答】A．M能层是原子核外第三层，有3s、3p、3d三个能层，共有1+3+5=9个原子轨道，A不符合题意；
B．同一原子中不同能层的相同能级的轨道数目相同，2p、3p、4p能级的原子轨道数都是3个，B不符合题意；
C．在一个基态多电子的原子中，不可能有运动状态完全相同的电子，但若两个电子处于同一能级，这两个电子的能量就完全相同的电子，C不符合题意；
D．在氢原子核外只有1个电子，电子在离核近的区域出现的机会多些，在离核远的区域出现的机会少一些，因此在氢元素基态电子的概率分布图中，小黑点的疏密程度表示电子在该单位体积内出现概率的大小，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】A.注意能层与原子轨道的区别，s、p、d能层分别含有的原子轨道个数是1、3、5。M能层有三个能级（3s、3p、3d），共有9个原子轨道。
B.相同能级的轨道数相同，p能级有3个原子轨道数，p之前的数字表示能层，与原子轨道数无关。
C.每个原子轨道中最多填充的两个电子自旋方向相反，但能量完全相同，还有等价轨道中的电子能量也完全相同。
D.氢原子核外只有一个电子，电子在离核近的区域出现的机会多些，在离核远的区域出现的机会少一些
17．【答案】B
【解析】【解答】A．波尔在卢瑟福核式模型基础上，提出了核外电子分层排布的原子结构模型，A不符合题意；
B．宇宙大爆炸产生了氢元素和氦元素，以及很少的锂元素，B符合题意；
C．原子半径、核电荷数、核外电子排布共同决定了元素的电离能、电负性等性质，C不符合题意；
D．电子云图中的小黑点表示电子在核外空间出现机会的多少，即概率密度分布的形象化描述，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】宇宙大爆炸产生的氢元素和氦元素，以及少量的锂元素，不是大量的锂元素，其他均正确
18．【答案】C
【解析】【解答】A.Al、Mg、Na均为第三周期元素，原子半径大小顺序为： Al＜Mg＜Na，元素第一电离能大小顺序为：Na＜Al＜Mg，A不符合题意；
B.N、O、C均为第二周期元素，原子半径大小顺序为：O＜N＜C，元素第一电离能大小顺序为：C＜O＜N，B不符合题意；
C.K、Na、Li均为ⅠA族元素，原子半径大小顺序为：Li＜Na＜K，元素第一电离能大小顺序为：K＜Na＜Li，C符合题意；
D.Cl、S、P均为第三周期元素，原子半径大小顺序为：Cl＜S＜P，元素第一电离能大小顺序为：S＜P＜Cl，D不符合题意；
故答案为：C
【分析】根据元素周期表中原子半径的递变规律和第一电离能的递变规律分析。
19．【答案】A
【解析】【解答】在乙烯分子中，每个碳原子的2s轨道与2个2p轨道杂化形成3个sp2杂化轨道，其中2个sp2杂化轨道分别与2个氢原子的1s轨道形成C—H σ键，另外1个sp2杂化轨道与另一个碳原子的sp2杂化轨道形成 σ键；2个碳原子中未参与杂化的2p轨道形成1个π键；对照各选项，
故答案为：A。
【分析】乙烯分子中的碳原子是以sp2的杂化方式进行杂化，两个碳原子中4个sp2杂化轨道与氢原子的s轨道形成4个C-H键，两个碳原子的各1个sp2轨道形成1个C-C键，碳原子的未参与杂化的轨道通过头对头的方式形成Π键
20．【答案】B
【解析】【解答】A、同周期从左到右各元素电负性递增，因为电负性X>Y，所以同周期Y在前X在后，X的非金属性更强。而同一周期，各元素原子的第一电离能从左到右总体递增，但是如果原子最外层处于处于全满或者半满时是一种亚稳定状态，对应原子的第一电离能比相邻的原子高，所以出现诸如N元素第一电离能比O元素大情况，既A不符合要求。
B、X的非金属性更强，所以X的氢化物更稳定，B符合要求。
C、X的非金属性更强，一般其最高价含氧酸酸性更强，但是X可能不存在最高价含氧酸，如X为O元素或F元素，所以C不符合要求。
D、由于X的电负性更强，所以X和Y如果形成共价化合物，共用电子对偏向X，X显负价；如果形成离子化合物，X形成的是阴离子显负价，因此D不符合要求。
故答案为：B。
【分析】 已知元素X、Y同周期，且电负性X>Y， 即可判断X在Y的右侧，元素的非金属性是X大于Y，结合选项进行判断即可
21．【答案】（1）3s23p1；5；铝表面形成了致密氧化膜，与硫酸铜溶液不反应，所以无明显现象；NaOH
（2）C>N>O；；0.25mol·L－1·min－1
（3）酸氢根离子水解呈碱性，铝离子水解呈酸性，两者相互促进，均正向移动，从而生成二氧化碳气体和氢氧化铝沉淀。
【解析】【解答】(1)Al为13号元素，核外电子排布式为1s
22s
22p
63s
23p
1，最外层的排布为3s
23p
1，有5个不同的轨道，所以有5种能量不同的电子。常温下Al、Fe遇到浓硫酸、浓硝酸会钝化，表面生成一层致密的氧化膜，不能与硫酸铜接触，因此表面没有明显现象。Fe不能与强碱溶液反应，而Al可以，所以可以利用强碱区分Fe和Al。答案是3s
23p
1 5 铝表面形成了致密氧化膜，与硫酸铜溶液不反应，所以无明显现象 NaOH；(2)方程式中第二周期的元素包括C、N、O，同周期元素，原子序数越大，原子半径越小；排序为C>N>O。方程式的平衡常数表达式，注意由于固体的浓度为常数，不带入平衡常数的表达式，则
；反应前后固体质量的变化
Al2O3(s)+ N2(g) + 3C(s) 2AlN(s) +3CO(g)
反应的固体质量 27×2+16×3+12×3=138 2×（27+14）=82
反应前后的质量差为 △m=82-138=56
按照化学方程式反应，固体质量减少56，则氮气反应了1mol；
；答案是C>N>O，
， 0.25mol·L－1·min－1；（3）泡沫灭火器原理、水解的应用。答案是酸氢根离子水解呈碱性，铝离子水解呈酸性，两者相互促进，均正向移动，从而形成二氧化碳气体和氢氧化铝沉淀。
【分析】（1）同一能级上的电子能量相同，但运动状态不同。铁、铝遇冷的浓硫酸、浓硝酸发生钝化。由于铝与氢氧化钠溶液反应，而铁不会，所以除去 铁粉中含有少量铝可以用氢氧化钠溶液。
（2）由于氧化铝、碳、氮化铝为固态，不能用固态来表示平衡常数。
（3） Al3+ 和 HCO3-都为弱离子，会发生双水解。 Al3+ + 3(HCO3)- = Al(OH)3↓ + 3CO2↑
22．【答案】（1）第四周期第IVB族；3d24s2
（2）＞；哑铃(或纺锤)
（3）A；1s22s12p3；2；2
【解析】【解答】（1）Ti是22号元素，钛在周期表中的位置为第四周期第IVB族元素；根据构造原理可知：基态Ti原子价电子排布式为3d24s2。
（2）非金属元素的电负性大于金属元素。砷是非金属元素，镓是金属元素，所以砷的电负性大于镓。基态镓原子电子占据的最高能级为4p，其电子云轮廓图为哑铃形。
（3）①基态C原子核外电子排布式为1s22s22p2，2p有3个能量等同的轨道，原子核外电子总是尽可能成单排列，而且自旋方向相同，这种排布使原子的能量最低，基态C原子核外电子排布图中，的能量最低，故合理选项是A。碳在成键时，能将一个2s电子激发进入2p能级而参与成键，该激发态C原子的核外电子排布式1s22s12p3；
②基态O原子电子排布式为1s22s22p4，2p有3个轨道，其核外电子排布图为：，可见基态O原子核外未成对电子有2个，O原子核外有1s、2s轨道电子云为球形；2p电子的电子云为纺锤形，故基态O原子核外电子的电子云的形状有2种。
【分析】本题考查原子结构与元素周期律，为高频考点，把握原子结构推断元素、电子排布规律、第一电离能变化规律、价层电子对互斥理论为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，注意规律性知识的应用。
23．【答案】（1）CH4
（2）4
（3）孤电子对
（4）甲醛；sp2杂化；3
（5）Si＜C＜N
【解析】【解答】(1)X为C， 元素形成的氢化物有很多，有烷烃、烯烃、炔烃等，其中的一种的化学式为CH4；(2) 为Cu2O，根据化学式中原子个数比Cu：O=2：1，然后算出图中该晶胞的黑球个数为：1×4=4，白球个数为：8×1/8+1=2，所以黑球代表的是Cu原子，白球代表的是O原子，所以该晶胞中所包含的Cu原子数目为4个；
；(3)在[Cu(NH3)4]2+离子中， 的空轨道接受 的氮原子提供的孤电子对形成配位键；(4)常温下C、O和氢元素按原子数目1：1：2形成的气态常见物质 是甲醛，甲醛分子中C原子可以形成四个化学键，因为碳的价电子数是4，其中，有两个单电子一起与氧的两个电子形成C=O，C剩余的两个单电子各与两个H形成两个C-H键，双键中含有一条σ键和一条π键，两条C-H单键都是σ键，所以σ键数=2+1=3，杂化轨道数=σ键数+孤对电子数(C无孤对电子，所以孤对电子数为0)，所以杂化轨道数=3，为sp2杂化，1mol HCHO分子中σ键的数目为3 ；(5) 、 、 三种元素分别为C、N、Si，根据每周期第一种元素电离能最小，最后一种元素的电离能最大，呈逐渐增大的趋势；同族元素从上到下第一电离能变小来进行判断，C、N、Si的第一电离能数值由小到大的顺序为：Si＜C＜N。
【分析】 、 、 、 、 五种元素的原子序数依次递增。根据①F位于周期表中第四周期 族可判断其为Cu；根据②E的氧化物是光导纤维的主要成分可判断E为Si；根据④X是形成化合物种类最多的元素可判断X为C；根据③Y原子核外L层电子数为奇数且原子序数比X的大可判断其属于第二周期的元素，可能为N或F；根据⑤Z的原子P轨道的电子数为4推测出Z可能为O或S，但E的原子序数大于Z，E为Si，所以Z只能为O，处于C和O之间的Y只能为N，所以 、 、 、 、 分别为C、N、O、Si、Cu，据此解题。
24．【答案】（1）①⑤⑥
（2）2
（3）N＞O＞C
（4）Cr
【解析】【解答】(1)①K是19号元素，原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p64s1，K+是K原子失去最外层的1个4s电子形成的，故K+核外电子排布式是1s22s22p63s23p6，①正确；
②F是9还元素，根据构造原理可知基态F原子核外电子排布式是1s22s22p5，②不正确；
③P是15号元素，根据构造原理可知基态原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p3，原子核外电子总是尽可能成单排列，而且自旋方向相同，这种排布使原子能量最低，处于稳定状态，则其轨道表达式是，③不正确；
④Cu是29号元素，根据构造原理可知基态Cu原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s1，④不正确；
⑤Fe2+是Fe原子失去最外层的2个电子形成的，根据构造原理可知基态Fe2+原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d6，⑤正确；
⑥Mg是12号元素，根据构造原理可知基态Mg原子核外电子排布式是1s22s22p63s2，⑥正确；
⑦O是8号元素，根据构造原理可知基态O原子核外电子排布式是1s22s22p4，原子核外电子总是尽可能成单排列，而且自旋方向相同，在同一轨道上最多排布2个自旋方向相反的电子，则基态O原子的轨道表达式是，⑦不正确；
故原子或离子的电子排布式或轨道表示式正确的是①⑤⑥；
(2)基态原子的核外电子填充在6个轨道中的元素有1s22s22p63s1、1s22s22p63s2两种元素，这两种元素的名称分别是Na、Mg；
(3)一般情况下同一周期元素的原子序数越大，元素的第一电离能就越大，但当元素处于第IIA、第VA时，由于原子核外电子处于轨道的全充满、半充满的稳定状态，失去电子消耗的能量大于同一周期相邻元素，所以元素的第一电离能从大到小的顺序是：N＞O＞C；
(4)在第四周期元素中未成对电子数最多的元素是24号Cr元素，其核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1，有6个未成对电子，是该周期元素中未成对电子数最多的元素。
【分析】(1)根据构造原理分析；
(2)根据构造原理判断；
(3)同一周期的主族元素中，从左至右，元素的第一电离能呈“锯齿状”增大，其中II A族和V A族的第一电离能高于相邻的元素；
(4)根据构造原理判断。
25．【答案】（1）X—射线衍射
（2）；V型；H2O；NH2-
（3）F＞N＞O＞B；sp3；AB
（4）327
（5）由两者的熔点可知，CuCl是分子晶体，而CuF为离子晶体，CuF离子晶体的晶格能大于CuCl分子间范德华力； ×107
【解析】【解答】（1）从外观无法区分三者，区分晶体、非晶体、准晶体最可靠的方法是X—射线衍射法。本小题答案为：X-射线衍射。（2）锑为51号元素，Sb位于第五周期VA族，则基态锑（Sb）原子价电子排布的轨道式为 ；[H2F]+[SbF6]—（氟酸锑）是一种超强酸，存在[H2F]+，[H2F]+中中心原子F的价层电子对数为2+ =4，σ键电子对数为2，该离子的空间构型为V型，与[H2F]+具有相同空间构型和键合形式的分子为H2O、阴离子为NH2- 。本小题答案为： ； V型 ；H2O ； NH2-。（3）①H3BO3和NH4BF4涉及的四种元素中第二周期元素是B、N、O、F四种元素，同周期元素从左向右第一电离能呈增大趋势，N的2p能级半充满较稳定，N的第一电离能大于O，则这四种元素第一电离能由大到小的顺序为F＞N＞O＞B。本小题答案为：F＞N＞O＞B。②[B(OH)4]﹣中B的价层电子对=4+1/2（3+1-4×1）=4，所以B采取sp3杂化。本小题答案为：sp3。③NH4BF4（四氟硼酸铵）中含铵根离子和氟硼酸根离子，铵根离子中含3个σ键和1个配位键，氟硼酸根离子中含3个σ键和1个配位键，铵根离子和氟硼酸根离子以离子键相结合，则四氟硼酸铵中存在离子键、σ键、配位键。本小题答案为：AB。（4）键能指气态基态原子形成1mol化学键释放的最大能量。由图a可知，气态基态S（g）和6F（g）原子形成SF6（g）释放的能量为1962kJ，即形成6molS—F键释放的能量为1962kJ，则形成1molS—F键释放的能量为1962kJ÷6=327kJ，则S—F的键能为327kJ·mol-1。本小题答案为：327。（5）①CuCl的熔点为426℃，熔化时几乎不导电，CuCl是分子晶体，而CuF的熔点为908℃，CuF为离子晶体，CuF离子晶体的晶格能大于CuCl分子间范德华力，故CuF比CuCl熔点高。本小题答案为：由两者的熔点可知，CuCl是分子晶体，而CuF为离子晶体，CuF离子晶体的晶格能大于CuCl分子间范德华力。②晶胞中Cu+数目为8×1/8+6×1/2=4，F-数目为4，故晶胞质量=（4×64+4×19）g÷NA =（4×83）/NA g，根据 =7.1g/cm3×(a ×10-7cm)3，a= ×107nm。本小题答案为： ×107。
【分析】（1）通过X—射线衍射区分晶体、非晶体、准晶体；（2）根据锑元素原子核外电子排布写出基态锑（Sb）原子价电子排布的轨道式；用价层电子对互斥理论判断[H2F]+的空间构型；用替代法书写与[H2F]+具有相同空间构型和键合形式的分子和阴离子；（3）①同周期主族元素自左而右原子半径减小，第一电离能呈增大趋势；②[B(OH)4]﹣中B的价层电子对=4+1/2（3+1-4×1）=4，所以采取sp3杂化；③NH4BF4（四氟硼酸铵）中含铵根离子和氟硼酸根离子，二者以离子键相结合；铵根离子中含3个σ键和1个配位键，氟硼酸根离子中含3个σ键和1个配位键；（4）键能指气态基态原子形成1mol化学键释放的最大能量。由图a可知，气态基态S（g）和6F（g）原子形成SF6（g）释放的能量为1962kJ，即形成6molS—F键释放的能量为1962kJ，则形成1molS—F键释放的能量为1962kJ÷6=327kJ，则S—F的键能为327kJ·mol-1；（5）①CuCl是分子晶体，而CuF为离子晶体，CuF离子晶体的晶格能大于CuCl分子间范德华力，故CuF比CuCl熔点高；②均摊法计算晶胞中Cu+、F-离子数，计算晶胞质量，晶胞质量=晶体密度×晶胞体积；
