2023届新高考化学一轮分层练案(二十)原子结构原子核外电子排布

一轮分层练案（二十）原子结构原子核外电子排布（基础课）一、选择题(本题包括10小题，每小题只有1个选项符合题意)1.下列叙述正确的是()A.24g镁与27g铝中含有相同的质子数B.常温常压下，1.12L丙烷分子中所含非极性键数目为0.1NAC.1mol重水(D2O)与1mol水(H2O)中，中子数之比为5∶4D.1mol乙烷和1mol乙烯中，化学键数目相同【答案】C24g镁与27g铝中含有的质子数分别是12NA和13NA，A错误；丙烷中的C—C为非极性键，但常温常压下，无法用标准状况下气体摩尔体积计算丙烷的物质的量，B错误；每个重水(D2O)分子含有10个中子，每个水(H2O)分子含有8个中子，所以1mol重水(D2O)与1mol水(H2O)中的中子数之比为10∶8＝5∶4，C正确；乙烷结构简式为CH3CH3，每个分子中有7个共价键；乙烯结构简式为CH2=CH2，每个分子中有4个C—H和1个C=C，所以1mol乙烷和1mol乙烯中化学键数目不相同，D错误。2.某元素的一种核素X的原子质量数为A，含N个中子，它与1H原子组成HmX分子，agHmX中所含质子的物质的量是()A．eq\f(aA－N＋m,A＋m)mol B．eq\f(aA－N,m)molC．eq\f(aA－N,A＋m)mol D．eq\f(aA－N＋m,m)mol【答案】AHmX的相对分子质量为A＋m，agHmX分子的物质的量n＝eq\f(ag,A＋mg·mol－1)；X原子的质量数为A，含N个中子，则质子数为A－N，所以agHmX分子中含质子的物质的量为eq\f(a,A＋m)mol×(A－N＋m)＝eq\f(aA－N＋m,A＋m)mol，A正确。3.下列说法错误的是()A．2px所代表的含义是第二能层沿x轴方向伸展的p轨道B.节日里燃放的烟花焰火是金属原子受热从基态跃迁到激发态后，电子从高能级轨道跃迁回到低能级轨道时，将能量以光能的形式释放出来C．某原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，则该元素原子核外有4个能级D.在电子云示意图中，小黑点密表示电子在核外空间单位体积内出现的机会多【答案】Cp能级有三个轨道，沿着x、y、z三个不停方向延伸，因此2px所代表的含义是第二电子层沿x轴方向伸展的p轨道，故A正确；焰色试验是指金属原子受热从基态跃迁到激发态后，电子从高能级跃迁回到低能级轨道时，将能量以光能的形式释放出来，故B正确；核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2的原子，其原子核外有7个能级，故C错误；在电子云示意图中，小黑点密表示电子在核外空间单位体积内电子出现的机会多，故D正确。4.下列关于能层与能级的说法中正确的是()A．能层就是电子层，每个能层最多可容纳的电子数为n2B.同是p能级，在不同的能层中所能容纳的最多电子数是相同的C．任一能层的能级总是从s能级开始至f能级结束D.能级能量4s>3d【答案】B能层就是电子层，每个能层最多可容纳的电子数是2n2个，故A错误；p能级最多容纳6个电子，即p能级在不同的能层中所能容纳的最多电子数是相同的，故B正确；第一能层只有s能级，所以任一能层的能级总是从s能级开始，但不是到f能级结束，有的能层没有f能级，故C错误；根据构造原理可知，能量由低到高的顺序为：1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p…，则能级能量：3d＞4s，故D错误。5.如图是s能级和p能级的原子轨道图，下列说法正确的是()A．s能级和p能级的原子轨道形状相同B．每个p能级都有6个原子轨道C．钠原子的电子在11个原子轨道上高速运动D．s能级的原子轨道半径与能层序数有关【答案】Ds能级轨道为球形，p能级的原子轨道为哑铃型，轨道形状不相同，A说法错误；每个p能级都有3个原子轨道，B说法错误；钠原子的电子有1s、2s、2p、3s,4个能级，6个原子轨道，则11个电子在6个轨道上高速运动，C说法错误；能层序数越小，s能级的原子轨道半径越小，则s能级的原子轨道半径与能层序数有关，D说法正确。6.下列叙述正确的是()A．基态铝原子核外有三个单电子B．[Ar]3d24s2是基态钛原子的电子排布C．铜原子的价电子排布式是：3d94s2D．铬原子的电子排布式是：1s22s22p63s23p64s13d5【答案】B基态铝原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p1，有1个单电子，故A错误；钛为22号元素，基态电子排布式为[Ar]3d24s2，故B正确；铜原子的价电子排布式是3d104s1，而不是3d94s2，故C错误；Cr元素为24号元素，原子核外有24个电子，所以核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，故D错误。7.下列说法或有关化学用语的使用正确的是()A．在基态多电子原子中，p轨道电子的能量一定高于s轨道电子的能量B．Fe原子的价电子轨道表示式为C．氧的电负性比氮大，故氧元素的第一电离能比氮元素的第一电离能大D．铜原子的价电子排布式为3d94s2【答案】B同一能层的同一能级中的p轨道电子的能量一定比s轨道电子能量高，但外层s轨道电子能量则比内层p轨道电子能量高，A错误；基态铁原子外围电子排布式为3d64s2，价电子轨道表示式为，B正确；N原子的2p轨道处于半充满的稳定状态，其第一电离能大于同一周期相邻的氧原子，C错误；原子核外电子排布处于全满、半满或全空时是稳定结构，29号Cu元素原子的价电子排布式为3d104s1，D错误。8.以下列出的是一些基态原子的2p轨道和3d轨道中电子排布的情况，违反洪特规则的是()A．①②③ B．②④⑥C．④⑤⑥ D．③④⑥【答案】B洪特规则：当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，而且自旋状态相同。泡利原理：在一个原子轨道里，最多容纳2个电子，且自旋状态相反。据此分析：9.近日，温州大学王舜教授课题组与美国北得克萨斯大学ZhenhaiXia教授合作在杂原子掺杂碳的超级电容领域取得了新突破。下列碳原子轨道表示式表示的状态中能量关系正确的是()A．①＝②＝③＝④ B．③＞④＞①＞②C．④＞③＞①＝② D．②＞①＞④＞③【答案】D电子能量为1s＜2s＜2p，则2p轨道上电子越多、1s、2s轨道上电子越少，其能量越高，则能量由高到低的顺序是②＞①＞④＞③，故合理选项是D。10．下列各组原子中，彼此化学性质一定相似的是()A．最外层都只有1个电子的基态X、Y原子B．2p轨道上只有2个电子的X原子与3p轨道上只有2个电子的Y原子C．原子核外M层上仅有2个电子的基态X原子与原子核外N层上仅有2个电子的基态Y原子D．原子核外电子排布为1s2的X原子与原子核外电子排布为1s22s2的Y原子【答案】B最外层只有一个电子的可能是H或碱金属或某些过渡元素，不同族一般性质有较大差异，A不符合题意；2p、3p未排满，则下一能级不可能有电子，故X为C(2s22p2)、Y为Si(3s23p2)，两者最外层电子相同，性质相似，B符合题意；M层仅有2个电子，则第一层和第二层排满，故X为Mg；N层上仅有2个电子，则X可能为Ca或者某些过渡元素(如Fe)，不同族性质有差异，C不符合题意。二、非选择题11.如图为元素周期表前三周期的一部分。(1)X的基态原子的轨道表示式是________(填序号)；另一轨道表示式不能作为基态原子的轨道表示式是因为它不符合________(填字母)。A．能量最低原理 B．泡利原理C．洪特规则(2)以上五种元素中，________(填元素符号)元素第一电离能最大。(3)由以上某种元素与氢元素组成的三角锥形分子E和由以上某种元素组成的直线形分子G反应，生成两种直线形分子L和M(组成E、G、L、M分子的元素原子序数均小于10)，反应如图所示，该反应的化学方程式是____________________________________。解析：根据元素周期表的结构可知X为N，Z为F，R为Ne，W为P，Y为S。(1)当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，且自旋状态相同，因此氮元素的基态原子的轨道表示式为。(2)在所给五种元素中，氖元素最外层已达8电子的稳定结构，因此失去核外第一个电子需要的能量最多，即第一电离能最大。(3)根据题给图示可知E为NH3，G为F2，L为HF，M为N2，故该反应的化学方程式为2NH3＋3F2=6HF＋N2。【答案】(1)②C(2)Ne(3)2NH3＋3F2=6HF＋N212．化学作为一门基础自然科学，在材料科学、生命科学、能源科学等诸多领域发挥着重要作用。(1)高温超导材料钇钡铜氧的化学式为YBaCu3O7，其中eq\f(1,3)的Cu以罕见的Cu3＋形式存在。Cu在元素周期表中的位置为____________，基态Cu3＋的核外电子排布式为________________________。(2)磁性材料在生活和科学技术中应用广泛。研究表明，若构成化合物的阳离子有未成对电子时，则该化合物具有磁性。下列物质适合作录音磁带磁粉原料的为________(填字母)。A．V2O5 B．CrO2C．PbO D．ZnO(3)屠呦呦因在抗疟药青蒿素研究中的杰出贡献，成为我国首获科学类诺贝尔奖的人。青蒿素的结构简式如图所示，其组成元素的电负性由大到小的顺序为________________。解析：(1)Cu原子核外有29个电子，基态Cu原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，故Cu元素在周期表中处于第四周期第ⅠB族，基态Cu原子失去3个电子得到Cu3＋，故基态Cu3＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d8或[Ar]3d8。(2)构成化合物的阳离子有未成对电子时，则该化合物具有磁性，V5＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p6，不含未成对电子；Cr4＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d2，含2个未成对电子；Pb和C元素同主族；Pb2＋的6s能级处于最外层，有2个电子，故Pb2＋不含未成对电子；Zn2＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10，不含未成对电子，故具有磁性的为CrO2。(3)青蒿素中含有C、H、O三种元素，其电负性由大到小的顺序为O>C>H。【答案】(1)第四周期第ⅠB族1s22s22p63s23p63d8(或[Ar]3d8)(2)B(3)O>C>H13．现有四种短周期元素，它们的结构、性质等信息如下表所述：元素结构、性质等信息A是短周期中(除稀有气体外)原子半径最大的元素，该元素的某种合金是原子反应堆的导热剂B与A同周期，其最高价氧化物的水化物呈两性C在空气中含量第二，在地壳中含量第一D海水中除氢、氧元素外含量最多的元素，其单质或化合物也是自来水生产过程中常用的消毒杀菌剂请根据表中信息填写：(1)A原子的核外电子排布式为________________。(2)B元素在周期表中的位置是________；离子半径：B________A(填“大于”或“小于”)。(3)C原子的轨道表示式是________________，其原子核外有________个未成对电子，能量最高的电子为____________轨道上的电子，其轨道呈________形。(4)D原子的电子排布式为________________，D－的结构示意图是____________。(5)B的最高价氧化物对应的水化物与A的最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式为____________________________；B的最高价氧化物对应的水化物与D的氢化物的水溶液反应的化学方程式为__________________________________________________。解析：根据题中信息可推出：A为Na，B为Al，C为O，D为Cl。(1)A为Na，其核外电子排布式为1s22s22p63s1或[Ne]3s1。(2)B为Al，其在元素周期表中的位置为第三周期第ⅢA族，Na＋与Al3＋的核外电子排布相同，核电荷数Al3＋大于Na＋，故r(Al3＋)<r(Na＋)。(3)C为O，其轨道表示式为，其中有2个未成对电子，能量最高的为2p轨道上的电子，其轨道呈哑铃形。(4)D为Cl，其核