原子结构同步练习- 高二上学期化学人教版（2019）选择性必修2

1.1原子结构——知识点强化选择题（共16题，每题3分，共48分）1．价电子排布满足4s半充满而3d为全充满的元素是A．Ca B．V C．Cr D．Cu2．下列基态原子中最高能级的电子的电子云轮廓图为球形的是A． B． C． D．3．下列Li原子电子排布图表示的状态中，能量最低为A． B．C． D．4．下列化学用语表述正确的是A．镁原子由1s22s22p63s13p1→1s22s22p63s2时，原子释放能量，由激发态转化成基态B．基态Se的价电子排布式：C．基态铍原子最外层电子的电子云图为：D．电子仅在激发态跃进到基态时才会产生原子光谱5．下列说法错误的是A．ns电子的能量不一定高于(n-1)p电子的能量B．基态C原子的电子排布式1s22s22p2C．电子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原理D．电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了泡利原理6．下列各表示式中轨道数最少的是A．3d B．4p C．4f D．7s7．下列对基态碳原子价电子的轨道表示式书写正确的是A．B．C．D．8．老师在黑板上写出“Cr：”，下列各同学的判断中正确的是A．甲同学认为是激发态Cr原子的核外电子排布式B．乙同学认为Cr元素位于第四周期第ⅥB族，处于d区，属过渡金属C．丙同学认为1s、2s、3s和4s的电子云形状相同，属同一种能级D．丁同学认为Cr原子的价层电子排布式为9．2021年6月17日，搭载神舟十二号载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭成功发射，并顺利完成与天和核心舱对接。火箭采用偏二甲肼/四氧化二氮发动机，核心舱电源系统由锂离子蓄电池组及太阳电池翼组成。飞船逃逸系统发动机喷管扩散段采用了酚醛树脂与增强体复合新工艺，氮化硼陶瓷基复合材料应用于核心舱电推进系统，碳化硅颗粒增强铝基复合材料应用于太阳电池翼伸展机构关键部件，表面处理后镁合金部件应用在核心舱医学样本分析与高微重力科学实验柜中。锂离子蓄电池放电时的反应如下：。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：D．放电时，Li+在电解质中由正极向负极迁移10．下列描述中正确的是A．价电子排布为4s24p3的元素位于第四周期第ⅤA族B．2p和3p轨道形状均为哑铃形，能量也相等C．所有非金属元素都分布在p区D．钠原子由1s22s22p63s1→1s22s22p63p1时，原子释放能量，由基态转化成激发态11．下列关于原子结构的说法不正确的是A．原子光谱上的特征谱线可用于元素鉴定

B．同一原子中，2p、3p、4p电子的能量依次增强C．电子排布式为1s22s22p5

的基态原子对应元素位于周期表第五周期D．日常生活中的焰火、LED灯都与原子核外电子跃迁释放能量有关12．下列说法正确的是A．只含有极性键的分子一定是极性分子B．卤素的氢化物中，HCl的沸点最低的原因是其分子间的范德华力最小C．电子云图是形象地描述电子在空间单位体积内出现概率大小的图形D．钠原子由1s22s22p63s11s22s22p63p1时，原子释放能量，由基态转化成激发态13．有5种元素X、Y、Z、Q、T。X原子M能层p能级上有2个未成对电子且无空轨道；Y原子的价电子构型为3d64s2；Z原子的L电子层的p能级上有一个空轨道；Q原子的L电子层的p能级上只有一对成对电子；T原子的M电子层上p轨道半充满。下列叙述不正确的是A．X和Q可形成平面三角形的化合物 B．T和Z分别可与Q形成两种化合物C．最高价含氧酸的酸性：Z<X D．X和Z形成的分子ZX2易溶于水14．以下能级符号不正确的是A．6s B．4d C．3f D．7p15．下列关于原子结构、原子轨道的说法正确的是A．N能层中有4s、4p、4d、4f四个能级，共16个轨道，可容纳32种运动状态的电子B．在K能层中，有自旋相反的两条轨道C．s电子绕核运动，其轨道为球面，而p电子在哑铃形曲面上运动D．114号元素是位于p区的金属元素，价电子排布式为7s27p416．下列说法中正确的是A．1s、2px、2py、2pz轨道都具有球对称性B．因为p轨道是“8”字形的，所以p电子也是“8”字形C．氢原子中只有一个电子，故氢原子只有一个轨道D．原子轨道与电子云都是用来形象描述电子运动状态的二、多选题（共4题，每题3分，共12分）17．下列各原子或离子的电子排布式错误的是A．C1s22s22p2B．O2-1s22s22p6C．Cr1s22s22p63s23p63d44s2D．Al3+1s22s22p63s23p118．A、B、C三种元素原子的最外层电子排布分别为3s1、2s22p3和2s22p4，由这三种元素组成的化合物的化学式可能是A．ABC3 B．A2BC4 C．ABC2 D．A2BC319．X、Y两元素可形成型化合物，则X、Y原子最外层的电子排布可能是A．

B．

C．

Y:3S23P4 D．

20．下列关于说法中正确的是A．钠原子由1s22s22p63s1→1s22s22p63p1时，原子释放能量，由基态转化成激发态B．价电子排布为4s24p3的元素位于第四周期第ⅤA族，是p区元素C．p轨道电子能量一定高于s轨道电子能量D．PCl3各原子最外层均达到8电子稳定结构三、综合题（共4题，每题10分，共40分）21．氮化硅（Si3N4）是一种重要的陶瓷材料，可用石英与焦炭在1400~1450℃的氮气气氛下合成：3SiO2(s)+6C(s)+2N2(g)Si3N4(s)+6CO(g)-Q(Q>0)。在一定条件下，向10L密闭容器中加入反应物，10min后达到平衡。完成下列填空：（1）上述反应所涉及的元素，原子半径由大到小的顺序是_____。其中一种元素的原子核外s电子数与p电子数相等，写出它的核外电子排布式______。（2）上述反应混合物中的极性分子是______，写出非极性分子的电子式______。分析用氮化硅制造轴承和发动机中耐热部件的原因是：______。（3）下列措施可以提高二氧化硅转化率的是______（选填编号）。a.增加焦炭用量b.升高反应温度c.增大气体压强d.向反应容器中多充入氮气（4）下列描述中能说明反应已达平衡的是______（选填编号）。a.c(CO)=3c(N2)b.v(CO)=3v(N2)c.容器内气体的密度不变d.气体的压强保持不变（5）该反应的平衡常数为____，平衡后增加氮气浓度，平衡向______（填“正反应”或“逆反应”）方向移动，K值____（填“变大”“变小”或“不变”）。若测得平衡时气体质量增加了11.2g，则用氮气表示的平均反应速率为_____。22．铝是地壳中含量最高的金属元素，其单质及其化合物在生产生活中的应用十分广泛。（1）铝原子最外层电子排布式是________，铝原子核外有___种能量不同的电子。（2）1827年，德国化学家维勒用金属钾与无水氯化铝反应而制得了金属铝。不用钾与氯化铝溶液制铝的理由是_________；现代工业炼铝是以Al2O3为原料，与冰晶石(Na3A1F6)在熔融状态下进行电解，其阴极电极反应式为___________________________。（3）用铝和金属氧化物反应制备金属单质是工业上较常用的方法。如：2Al+4BaO3Ba↑+BaO·Al2O3，用化学平衡移动原理解释上述方法可制取金属Ba的原因是________。（4）LiAlH4由Li+、A1H4-构成，是有机合成中常用的试剂，LiAlH4在125℃分解为LiH、H2和Al。①比较Li+、H-、Al3+、H+离子半径大小____________。②写出LiAlH4分解的方程式（需配平）_______，若反应生成3.36L氢气（标准状况下），则有____g铝生成。③LiAlH4与乙醛反应可生成乙醇，推断LiAlH4是反应的_________剂。23．I.人类能够有效利用氮气的主要途径是合成氨，生产化学肥料等。完成下列填空：（1）氮原子核外电子排布式为__________，其最外层有_______种运动状态不同的电子；氮气的电子式为______________；氨气分子的空间构型是______________。（2）工业上常用醋酸亚铜氨溶液来吸收含有大量N2的高炉气体系中的CO，从而实现CO和N2的分离，反应的化学方程式如下：CH3COOCu(NH3)2(aq)+CO(g)CH3COOCu(NH3)2·CO(aq)+Q(Q>0)，该反应的化学平衡常数表达式K=________；欲使K值变大，可采取的措施是_______。吸收CO后的溶液经过适当处理又可以重新生成醋酸亚铜氨，可采取的适当处理措施有_____________(选填序号)。a.适当升高温度b.适当降低温度c.增大压强d.减小压强（3）消除NH3对水体污染的重要方法是在一定条件下向水体中加入适量NaOH，这样能使NH3的脱除率增大，试用平衡移动原理解释其原因______________________________。II.为实现CO2减排，合成氨工厂采用苯菲尔法脱碳。该方法是用碳酸钾溶液为吸收剂捕集混合气中的CO2得到富液，再高温加热富液使之分解释放出CO2，正常情况下再生的二氧化碳气体体积分数可达98.5%以上。（4）某研究小组用200mL1.5mol/LK2CO3溶液吸收了3.36L的CO2（标准状况）形成富液，碳酸钾溶液吸收CO2的离子反应方程式为______________________________，该富液中的溶质是____________（填化学式），各离子的浓度关系正确的是_________。a．c(K+)+c(H+)=2c(CO32－)+c(HCO3－)+c(OH－)b．3c(K+)=4c(CO32－)+4c(HCO3－)+4c(H2CO3)c．c(K+)＞c(OH－)＞c(HCO3－)＞c(CO32－)＞c(H+)24．三草酸合铁酸钾的化学K3[Fe(C2O4)3]·3H2O可用于制作工程图中“晒制蓝图”时的感光剂。（1）钾离子最外层电子的轨道表示式_________。（2）已知草酸氢钾(KHC2O4)溶液中c（C2O42—）>c（H2C2O4），则该溶液呈性________（填酸、碱、中），并简述原因_________，写出HC2O4—水解的离子方程式_________________。为探究三草酸合铁酸钾受热分解的产物，按下图进行实验。（3）实验开始时，先要通一会氮气，其目的是__________。（4）实验中观察到装置B、F中澄清石灰水均变浑浊，装置E中固体变为红色，由此判断热分解产物中一定含有_________、_________。（5）样品完全分解后，装置A中的残留物含有FeO和Fe2O3，检验Fe2O3存在的方法是：________。答案解析部分1．D【详解】价电子排布4s半充满即为4s1，3d全充满为3d10，因此该元素原子的核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s1，是29号元素Cu；故D符合题意。综上所述，答案为D。2．A【详解】电子云轮廓图为球形的是s能级，最高能级为3s，最高能级为2p，最高能级为2p，最高能级为5p，故选A。3．D【详解】原子核外电子排布中，如果电子所占的轨道能级越高，该原子能量越高，电子排布能量低的是1s、2s能级，能量高的是2s、2p能级，所以A、D能量低于B、C；A中1s能级有1个电子，2s能级有2个电子，D中1s能级有2个电子，2s能级有1个电子，所以能量最低的是D，答案选D。4．A【详解】A．镁原子由1s22s22p63s13p1→1s22s22p63s2时，原子释放能量，由激发态转化成基态，A正确；B．基态Se的价电子排布式：，B错误；C．基态Be的价电子排布式：，则基态铍原子最外层电子的电子云图轮廓为球形，C错误；D．原子光谱有两种：吸收光谱和发射光谱，电子由基态跃迁到激发态，或由激发态跃迁到基态，都会产生原子光谱，D错误。故选A。5．A【详解】A．电子能量与能层和能级都有关，ns电子的能量一定高于电子的能量，故A错误；B．根据洪特规则知，2p轨道上的两个电子应排在不同轨道上，故B正确；C．根据能量最低原理知，电子先排能量低的轨道后排能量高的轨道，故C正确；D．根据泡利不相容原理知，3p轨道最多排6个电子，故D正确；答案选A。6．D【详解】A．3d的轨道数为5；B．4p的轨道数为3；C．4f的轨道数为7；D．7s的轨道数为1；轨道数最少的是7s，故选D。7．D【详解】A．基态碳原子价电子层为第二层，即L层，违反了能量最低原理，故A错误；

B．在2p轨道上的两个电子自旋方向应该相同，违反了洪特规则，故B错误；C．2s轨道上应该排布2个电子，违反了能量最低原理，此排布式为激发态碳原子的价电子轨道表示式，故C错误；D．符合能量最低原理、泡利原理和洪特规则，故D正确；故答案为D。8．B【详解】A．Cr：基态Cr原子的核外电子排布式，故A错误；B．Cr元素位于第四周期第ⅥB族，最后一个电子进入3d轨道，处于d区，属过渡金属，故B正确；C．1s、2s、3s和4s的电子云形状相同，但能量不同，属不同能级，故C错误；D．Cr原子的价层电子排布式为3d5，故D错误；故选B。9．C【详解】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，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；故合理选项是C。10．A【详解】A．第四周期第ⅤA族元素价电子排布为4s24p3，故A正确；B．2p和3p轨道形状均为哑铃形，2p能量小于3p，故B错误；C．H元素位于元素周期表s区，非金属元素不都分布在p区，故C错误；D．钠原子由1s22s22p63s1→1s22s22p63p1时，原子吸收能量，由基态转化成激发态，故D错误；选A。11．C【详解】A．不同元素原子的吸收光谱或发射光谱不同，所以可以利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，故A正确；B．同一原子中，2p、3p、4p电子的能量依次增强，C．电子排布式为1s22s22p5

的基态原子对应元素位于周期表第二周期，D．电子在激发态跃迁到基态时会产生原子发射光谱。日常生活中的许多可见光，如焰火、LED灯等，都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关，D说法正确。故选C。12．C【详解】A．只含有极性键的分子可能是极性分子，也可能是非极性分子，如HCl是极性分子，而CH4、CO2属于非极性分子，A项错误；B．HX随核电荷数增大，分子间的范德华力增大，氢化物的沸点逐渐增大，但是氟化氢分子间还存在氢键，沸点较高，因此HCl的沸点低是HF分子间还存在氢键的缘故，B项错误；C．电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述，电子云图是形象地描述电子在空间单位体积内出现概率大小的图形，C项正确；D．基态Na原子的电子排布式为1s22s22p63s1，由基态转化为激发态1s22s22p63p1时，电子能量增大，需要吸收能量，D项错误；答案选C。13．D【详解】A．S和O形成的化合物为SO2和SO3，SO2价层电子对数为3，含一对孤电子对，所以空间构型为V形；SO3价层电子对数为3，不含孤电子对，为平面三角形，故A正确；B．P元素可以和O元素形成P2O5和P2O3两种化合物，C元素可以和O元素形成CO和CO2，故B正确；C．S最高价含氧酸为硫酸，C最高价含氧酸为碳酸，则两者的酸性：H2CO3<H2SO4，故C正确；D．S和C可以形成化合物CS2，该分子为直线形，正负电荷中心重合，为非极性分子，难溶于水，故D错误；选D。14．C【详解】电子层分不同的能级，各层都有s能级，从第二层开始有p能级，从第三层开始有d能级，从第四层有f能级，所以C错误。故选C。15．A【详解】A．N能层中有4s、4p、4d、4f四个能级，共16个轨道，可容纳32种运动状态的电子，故A正确；B．K能层含有s能级有1个轨道，最多容纳自旋相反的两个电子，故B错误；C．s电子的原子轨道都是球形的，p电子的原子轨道都是哑铃形，故C错误；D．114号元素位于第七周期第IVA族，属于p区，价电子数为4，价电子排布式为7s27p2，故D错误；故选：A。16．D【详解】A．s轨道是球形对称的；p轨道呈哑铃形，故A错误；B．p轨道呈哑铃形，px、py、pz分别相对于x、y、z轴对称，p电子无形状，故B错误；C．氢原子中只有一个电子，填充在1s轨道上，但也存在其他空轨道，使电子跃迁，产生光谱，故C错误；D．电子运动无规律，只能利用概率方式来描述，则原子轨道与电子云都是用来形象描述电子运动状态的图形，故D正确。综上所述，答案为D。17．CD【详解】A．C是6号元素，根据能级构造原理故其电子排布式为1s22s22p2，A正确；B．O是8号元素，故O2-核外有10个电子，根据能级构造原理故其电子排布式为1s22s22p6，B正确；C．Cr是24号元素，根据能级构造原理结合洪特规则，故其电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，C错误；D．Al是13号元素，故Al3+核外有10个电子，根据能级构造原理故其电子排布式为1s22s22p6，D错误；故答案为：CD。18．AC【详解】A．NaNO3中N元素的化合价为+5，符合N元素常见价态，故A项选；B．Na2NO4中N元素的化合价+6，不符合N元素常见价态，故B项不选；C．NaNO2中N元素化合价为+3，符合N元素常见价态，故C项选；D．Na2NO3中N元素化合价为+4，不符合N元素常见价态，故D项不选；综上所述，答案为AC。19．BC【详解】A．为Al，为Cl，两者能形成AlCl3，A不符合题意；B．为N，为O，两者能形成N2O3，B符合题意；C．为Al，为S，两者能形成Al2S3，C符合题意；D．为Mg，为N，两者能形成Mg3N2，D不符合题意。答案选BC。20．BD【详解】A．基态Na的电子排布式为1s22s22p63s1，由基态转化成激发态1s22s22p63p1时，电子能量增大，需要吸收能量，A错误；B．价电子排布为4s24p3的元素有4个电子层，最外层电子数为5，位于第四周期第VA族，最后填充p电子，是p区元素，B正确；C．同一能层中的p轨道电子的能量一定比s轨道电子能量高，但外层s轨道电子能量比内层p轨道电子能量高，C错误；D．PCl3中P的最外层电子为5+3=8个，Cl的最外层电子为7+1=8个，均达到8电子稳定结构，D正确；故选BD。21．Si＞C＞N＞O1s22s22p4CO氮化硅是原子晶体，熔点高bdcd正反应不变0.002mol•L-1•min-1【详解】(1)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：Si>C>N>O；上述元素中的一种元素的原子核外s电子数与p电子数相等，核外电子数排布为1s22s22p4；(2)CO属于极性分子；氮气为非金属性分子，氮气分子中N原子之间形成3对共用电子对,电子式为；氮化硅是原子晶体、熔点高，可以制造发动机中耐热部件；(3)a．焦炭为固体，增加焦炭用量，平衡不移动，a错误；b．正反应为吸热反应，升高反应温度平衡正向移动，二氧化硅转化率增大，b正确；c．正反应为气体体积增大的反应，增大气体压强，平衡逆向移动，二氧化硅转化率减小，c错误；d．向反应容器中多充入反应物氮气，平衡正向移动，二氧化硅转化率增大，d正确；答案为：bd；(4)a．平衡时CO、氮气的浓度之比不一定等于化学计量数之比，a错误；b．，未指明正逆速率，若均为正反应速率，反应始终按该比例关系进行，不能判断平衡状态，但分别表示正逆速率时，可判断反应到达平衡，b错误；c．根据，在反应得过程中气体质量不断增加，体积不变，所以密度不断增大，但是当平衡时，气体质量不变，密度也不变，所以可判断平衡状态，c正确；d．随反应进行气体物质的量增大，恒温恒容下压强增大，气体的压强保持不变，说明反应到达平衡，d正确；答案为：cd；(5)平衡常数表达式：；增大反应物氮气浓度时，平衡向正向移动；但是由于温度没有变化，所以平衡常数大小不变；利用差量法，设参加反应的N2质量为x：解得，则，可算：。22．3s23p15钾先与水反应生成KOH，KOH再与氯化铝反应生成氢氧化铝，无法得到单质铝Al3++3e-=Al利用Ba的沸点比Al的低，Ba以气体逸出，使平衡右移Al3+＞H-＞Li+＞H+2LiAlH42LiH＋2Al＋3H2↑2.7g还原剂【详解】（1）Al原子核外有13个电子，基态Al原子的电子排布式为1s22s22p63s23p1，铝原子最外层电子排布式是3s23p1；铝原子核外有1s、2s、2p、3s、3p五种能量不同的电子，即铝原子核外有5种能量不同的电子。（2）钾跟氯化铝溶液反应时，K先与水反应生成KOH，KOH与氯化铝反应得到氢氧化铝沉淀，不能制得铝；电解熔融Al2O3生成铝和氧气，阴极电极反应式为Al3++3e-=Al。（3）Ba的沸点比Al的低，在2Al+4BaO3Ba↑+BaO·Al2O3反应中Ba以气体逸出，使平衡右移，从而可制取金属Ba。（4）①Al3+有2个电子层，Li+、H-具有相同的电子层结构且只有1个电子层，H+核外没有电子，根据“层多径大，序大径小”，离子半径由大到小的顺序为Al3+＞H-＞Li+＞H+

；②根据题意，LiAlH4分解的方程式为2LiAlH42LiH＋2Al＋3H2↑；标准状况下3.36L氢气物质的量为0.15mol，根据方程式，有0.1mol铝生成，生成Al的质量为2.7g。③乙醛反应生成乙醇，乙醛发生了加氢的还原反应，说明LiAlH4是反应的还原剂。23．1s22s22p35三角锥型[c(CH3COOCu(NH3)2·CO)]/[c(CO)]·[c(CH3COOCu(NH3)2)]降低温度ad氨气在水中存在如下平衡：NH3+H2ONH3•H2ONH4++OH﹣，当加入NaOH后，c（OH﹣）浓度增大，平衡逆向移动，故有利于氨的脱除CO32－+CO2+H2O→2HCO3－KHCO3和K2CO3ab【详解】(1)氮原子核外电子数为7，基态原子核外电子排布为1s22s22p3；其最外层有5种运动状态不同的电子；氮气的电子式为；氨气分子中N原子成3个σ键，有一对未成键的孤对电子，杂化轨道数为4，采取sp3杂化，其空间构型是三角锥型；（2）反应CH3COOCu(NH3)2(aq)+CO(g)CH3COOCu(NH3)2·CO(aq)+Q(Q>0)，的化学平衡常数表达式K=[c(CH3COOCu(NH3)2·CO)]/[c(CO)]·[c(CH3COOCu(NH3)2)]；该反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，K值变小，故欲使K值变大，可采取的措施是降低温度；反应CH3COOCu(NH3)2(aq)+CO(g)CH3COOCu(NH3)2·CO(aq)+Q(Q>0)是气体体积缩小的放热反应，a.适当升高温度平衡向吸热反应方向进行，则升温平衡逆向进行，可以重新生成醋酸亚铜氨，故正确；b.适当降低温度平衡向放热反应方向进行，不能重新生成醋酸亚铜氨，故错误；c.增大压强平衡向气体体积减小的方向进行，不能重新生成醋酸亚铜氨，故错误；d.减小压强平衡向气体体积增大的方向进行，可以重新生成醋酸亚铜氨，故正确。答案选ad；（3）消除NH3对水体污染的重要方法是在一定条件下向水体中加入适量NaOH，氨气在水中存在如下平衡：NH3+H2ONH3•H2ONH4++OH﹣，当加入NaOH后，c（OH﹣）浓度增大，平衡逆向移动，故有利于氨的脱除，使NH3的脱除率增大；（4）碳酸钾溶液吸收CO2生成碳酸氢钾，反应的离子反应方程式为CO32－+CO2