第19讲原子结构核外电子排布原理（分层练习）-2024年高考化学一轮复习讲义分层练习

第19讲原子结构核外电子排布原理1．YBa2Cu8Ox(Y为元素钇)是磁悬浮列车中的重要超导材料，关于eq\o\al(89,39)Y的说法中正确的是()A.eq\o\al(89,39)Y的质子数与中子数之差为50B.eq\o\al(89,39)Y和eq\o\al(90,39)Y互为同位素C.eq\o\al(89,39)Y和eq\o\al(90,39)Y的核外电子数不相等D.eq\o\al(89,39)Y和eq\o\al(90,39)Y是钇元素的两种不同的核素，具有不同的化学性质【答案】B【解析】中子数＝89－39＝50，中子数与质子数之差＝50－39＝11，故A错误；eq\o\al(89,39)Y和eq\o\al(90,39)Y是质子数相同、中子数不同的同种元素的不同核素，互为同位素，故B正确；eq\o\al(89,39)Y和eq\o\al(90,39)Y质子数相同，核外电子数相同，故C错误；eq\o\al(89,39)Y和eq\o\al(90,39)Y具有相同的化学性质，故D错误。2．某元素的一种核素X的质量数为A，含N个中子，它与1H原子组成HmX分子，在agHmX中所含质子的物质的量是()A.eq\f(a,A＋m)(A－N＋m)mol B．eq\f(a,A)(A－N)molC.eq\f(a,A＋M)(A－N)mol D．eq\f(a,A)(A－N＋m)mol【答案】A【解析】X原子的质子数为(A－N)，一个HmX分子中所含的质子数为(A－N＋m)，HmX的摩尔质量为(A＋m)g·mol－1，所以agHmX中所含质子的物质的量为eq\f(a,A＋m)(A－N＋m)mol。3．某种元素原子的质量是ag，12C原子的质量是bg，NA是阿伏加德罗常数的值，下列说法不正确的是（）A．由已知信息可得NA=B．Wg该原子中含有个该原子C．Wg该原子的物质的量一定是molD．该原子的摩尔质量是aNAg【答案】D【解析】A．一个原子的质量为bg，个原子的质量为12g，可得，故A正确；B．一个该原子的质量是ag，则Wg该原子的原子数目为，故B正确；C．该原子的摩尔质量为，Wg该原子的物质的量为，故C正确；D．摩尔质量的单位是'，故D错误；综上所述，答案为D。4．对如图示信息的分析正确的是（）A．图①②对应元素形成的化合物只有一种B．图③④对应元素的离子核外电子排布相同C．图①③对应元素的化学性质不相似D．图①②④对应的三种元素形成的化合物水溶液pH>7【答案】C【解析】A．①对应元素是H元素、②对应的元素是O元素，H、O形成的化合物有H2O、H2O2，故A错误；B．③对应元素的离子是Na+，核外有10个电子；④对应元素的离子是S2，核外有18个电子，故B错误；C．H是非金属元素，Na是金属元素，化学性质不相似，故C正确；D．H、O、S三种元素形成的化合物是H2SO3、H2SO4，水溶液pH<7，故D错误；5．已知硒酸钠中各元素的质量分数为Na—a、Se—b，其余为氧；硫酸钠中各元素的质量分数为Na—c、S—d，其余为氧。用以上数据测定Se元素的相对原子质量时，还需要用到的数据是()A．Na元素的相对原子质量B．S元素的相对原子质量C．O元素的相对原子质量D．Se元素各同位素的丰度【答案】B【解析】M(Na2SeO4)＝eq\f(MSe,b)，M(Na2SO4)＝eq\f(MS,d)，eq\f(MSe,b)－eq\f(MS,d)＝M(Se)－M(S)，所以M(Se)＝eq\f(MSe,b)－eq\f(MS,d)＋M(S)，只要知道S元素的相对原子质量，就可以求得Se元素的相对原子质量。6．两种元素原子X和Y，X原子的M层比Y原子的M层少3个电子，Y原子的L层电子数恰好是X原子L层电子数的两倍，则X、Y分别是()A．硅原子和钠原子 B．硼原子和氮原子C．氮原子和碳原子 D．碳原子和铝原子【答案】D【解析】由于Y原子的M层电子比X原子的M层电子多3个电子，说明Y的M层电子数至少有3个，那么Y的L层必定有8个电子，则X的L层只有4个电子，M层无电子。由此推出Y的核外电子总数为13，X的核外电子总数为13，X的核外电子总数为6。所以X、Y的核电荷数分别是6和13，即为碳原子和铝原子，D项正确。7．下列各组中两种微粒所含电子数不相等的是()A．H3O＋和OH－ B．CO和N2C．HNO2和NOeq\o\al(－,2) D．CHeq\o\al(＋,3)和NHeq\o\al(＋,4)【答案】D【解析】H3O＋的电子数为11－1＝10，OH－的电子数为9＋1＝10，故A不符合题意；CO的电子数为14，N2的电子数为14，故B不符合题意；HNO2的电子数为24，NOeq\o\al(－,2)的电子数为14，故B不符合题意；HNO2的电子数为24，NOeq\o\al(－,2)的电子数为23＋1＝24，故C不符合题意；CHeq\o\al(＋,3)的电子数为9－1＝8，NHeq\o\al(＋,4)的电子数为11－1＝10，电子数不同，故D符合题意。8．下列有关电子排布图的表述正确的是()A.基态氧原子的轨道表示式：B.违背了洪特规则C.表示基态N原子的价电子排布D.表示处于激发态的B的电子排布图【答案】B【解析】基态氧原子的轨道表示式为，A项错误；此图违背了洪特规则，B项正确；N原子的价电子排布图为，C项错误；该电子排布图中的电子没有跃迁到能量更高的轨道上，D项错误。9．工业上通常利用反应2Ar2O3(熔融)eq\o(=,\s\up7(电解))4Ar＋3O2↑来获得单质铝，该反应还需要添加Na3[ArF6](冰晶石)以降低氧化铝的熔化温度。下列表示相关微粒的化学用语错误的是()A．质子数与中子数相等的氟原子：eq\o\ar(18,9)FB．[ArF6]－的中心离子的结构示意图：C．基态钠原子的价电子排布式：3s1D．基态氧原子的轨道表示式：【答案】D【解析】氟原子质子数为9，则质子数与中子数相等的氟原子质量数为18，原子符号表示为eq\o\ar(18,9)F，故A项正确；铝离子的核外电子数为10，有2个电子层，各层电子数分别为2、8，铝离子的结构示意图为，故B项正确；基态钠原子的电子排布式为1s22s22p63s1，其价电子排布式为3s1，故C项正确；基态氧原子的轨道表示式为，故D项错误。10．A、B、C、D、E代表前四周期的五种元素，请填空：(1)A元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有两个电子，A元素原子的轨道表示式是____________________。(2)B元素的负一价离子和C元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同，B的元素符号为________，C的元素符号为____________。(3)D元素的正三价离子的3d轨道为半充满，D的元素符号为__________，其基态原子的价层电子排布式为____________________。(4)E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子，其基态原子的简化电子排布式为________________，在元素周期表中的位置是__________。【答案】(1)(2)ClK(3)Fe3d64s2(4)[Ar]3d104s1第四周期第ⅠB族【解析】(1)基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子的元素符号为N，其电子排布式为1s22s22p3，所以轨道表示式为。(2)B元素的负一价离子和C元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同，离子核外都有18个电子，阴离子为Cl－，B的元素符号为Cl，阳离子为K＋，C的元素符号为K。(3)D元素的正三价离子的3d轨道为半充满，电子数为5，则基态原子的价层电子排布式为3d64s2，应为Fe。(4)E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子，基态原子的简化电子排布式为[Ar]3d104s1，应为Cu，在元素周期表中的位置是第四周期第ⅠB族。1．最近医学界通过用放射性14C标记C60，发现一种C60的羧酸衍生物在特定条件下可通过断裂DNA杀死细胞，从而抑制艾滋病(AIDS)。下列有关14C的叙述正确的是()A．14C与C60中普通碳原子的化学性质不同B．14C与14N含的中子数相同C．14C是C60的同素异形体D．14C与12C互为同位素【答案】D【解析】14C与C60中普通碳原子，为同种元素的原子，其化学性质相同，A错误；14C的中子数为14－6＝8,14N的中子数为14－7＝7，B错误；14C是原子，不是单质，与C60不是同素异形体，C错误；14C与12C的质子数均为6，中子数分别为8、6，二者互为同位素，D正确。2．在第n电子层中，当它作为原子的最外层时，容纳电子数最多与(n－1)层相同；当它作为原子的次外层时，其电子数比(n－1)层多10个，则此电子层是()A．K层 B．L层C．M层 D．N层【答案】C【解析】原子最外层(第n电子层)最多容纳电子数是8个，即第(n－1)层容纳8个电子，那么第(n－1)层为L层，第n电子层为M层；再对照M层作为次外层时最多可容纳18个电子，比L层多10个电子。3．设X、Y、Z代表元素周期表中前四周期的三种元素，已知X＋和Y－具有相同的电子层结构；Z元素的原子核内质子数比Y元素的原子核内质子数少9；Y和Z两种元素可形成含4个原子核、42个电子的负一价阴离子。下列说法不正确的是()A．元素Z的简单氢化物分子中含有10个电子B．元素Y的气态氢化物分子中含有18个电子C．元素Z与元素X形成的化合物X2Z中离子都达到稳定结构D．元素Y、Z组成的化合物属于离子化合物【答案】D【解析】由X＋和Y－具有相同的电子层结构知X＋和Y－的最外层都有8个电子，推知X为ⅠA族元素，Y为ⅦA族元素；又因Z元素的原子核内质子数比Y元素的原子核内质子数少9，故Y为氯、Z为氧、X为钾。水分子中含有10个电子，氯化氢分子中含有18个电子，K2O中的钾离子、氧离子均达到最外层8电子稳定结构，氯、氧元素组成的化合物为共价化合物，故选D。4．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．6C的电子排布式1s22s22peq\o\al(2,x)违反了洪特规则C．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【答案】A【解析】各能级能量的大小顺序为1s2s2p3s3p4s3d4p5s……，ns电子的能量一定高于(n－1)p电子的能量，A项错误，对于C原子来说，2p能级有3个能量相同的原子轨道，最后2个电子应以自旋状态相同的方式分布在两个不同的2p轨道上，违反了洪特规，则B正确，根据轨道能量高低顺序可知E4s<E3d，对于21Sc原子来说，最后3个电子应先排满4s轨道，再排3d轨道，电子排布式应为1s22s22p63s23p63d14s2，故违反了能量最低原理，C正确，对于22Ti原子来说，3p能级共有3个轨道，最多可以排6个电子，如果排10个电子，则违反了泡利原理，D正确。5．下列有关化学用语正确的是()A．O原子的轨道表示式为B．氯化钠的分子式：NaClC．S2－的结构示意图：D．Ca原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d2【答案】C【解析】O原子的2s能级的2个电子应自旋相反，A错误；氯化钠是离子化合物，NaCl只是化学式，不是分子式，B错误；Ca的核电荷数为20，电子排布式应是1s22s22p63s23p64s2，D错误。6．下列叙述正确的是()A．两种粒子，若核外电子排布完全相同，则其化学性质一定相同B．凡单原子形成的离子，一定具有稀有气体元素原子的核外电子排布C．两原子，如果核外电子排布相同，则一定属于同种元素D．阴离子的核外电子排布一定与比它原子序数小的稀有气体元素原子的核外电子排布相同【答案】C【解析】两种粒子，若核外电子排布完全相同，则其化学性质不一定相同，如钠离子和氟离子，A项错误；凡单原子形成的离子，不一定具有稀有气体元素原子的核外电子排布，如H＋，B项错误；两原子，如果核外电子排布相同，那么质子数相同，则一定属于同种元素，C项正确；阴离子是原子得电子后的离子，则阴离子的核外电子排布与同周期的稀有气体元素原子的核外电子排布相同，D项错误。7.eq\o\ar(13,8)O、eq\o\ar(15,8)O的半衰期很短，自然界中不能稳定存在。人工合成反应如下：eq\o\ar(16,8)O＋eq\o\ar(3,2)He→eq\o\ar(13,8)O＋eq\o\ar(a,b)X；eq\o\ar(16,8)O＋eq\o\ar(3,2)He→eq\o\ar(15,8)O＋eq\o\ar(m,n)Y。下列说法正确的是()A.X的中子数为2B.X、Y互为同位素C.eq\o\ar(13,8)O、eq\o\ar(15,8)O可用作示踪原子研究化学反应历程D.自然界不存在eq\o\ar(13,8)O2、eq\o\ar(15,8)O2分子是因其化学键不稳定【答案】B【解析】根据质量守恒可知，X微粒为eq\o\ar(6,2)He，Y微粒为eq\o\ar(4,2)He，据此分析解题。X微粒为eq\o\ar(6,2)He，根据质量数等于质子数加中子数可知，该微粒的中子数为4，A错误；X微粒为eq\o\ar(6,2)He，Y微粒为eq\o\ar(4,2)He，二者为具有相同的质子数和不同的中子数的原子，故互为同位素，B正确；由题干信息可知，eq\o\ar(13,8)O与eq\o\ar(15,8)O的半衰期很短，故不适宜用作示踪原子研究化学反应历程，C错误；自然界中不存在eq\o\ar(13,8)O2与eq\o\ar(15,8)O2分子并不是因其化学键不稳定，而是由于eq\o\ar(13,8)O与eq\o\ar(15,8)O的半衰期很短，很容易发生核变化，转化为其他原子，D错误。8.下列轨道表示式所表示的元素原子中，其能量处于最低状态的是()A.B.C.D.【答案】D【解析】原子处于基态时能量最低，A项，Be原子的2s轨道未排满电子，2p轨道排布1个电子，应为激发态，错误；B项，N原子核外电子排布不符合洪特规则，错误；C项，B原子的2s轨道未排满电子，2p轨道排布2个电子，应为激发态，错误；D项，碳原子的1s和2s轨道全部排满电子后，2p轨道排布2个电子，核外电子排布符合能量最低原理，应是基态碳原子，正确。9．在短周期元素中，元素的基态原子核外未成对电子数等于能层序数的元素有a种，元素的基态原子最外层电子数是未成对电子数2倍的元素有b种，则eq\f(a,b)的值为()A．1B．2C．3D．4【答案】B【解析】第一周期中原子核外未成对电子数为1的元素有H，第二周期中原子核外未成对电子数为2的元素有C和O，第三周期中原子核外未成对电子数为3的元素有P，符合条件的元素共有4种，即a＝4。符合基态原子最外层电子数是未成对电子数2倍的元素，其基态原子的最外层电子数是2、4、6或8，若最外层电子数为2，则是He、Be或Mg，但这三种元素无未成对电子，不符合题意；若最外层电子数为4，则是C、Si，符合题意；若最外层电子数为6，则是O、S，最外层有2个未成对电子，最外层电子数是未成对电子数的3倍，不符合题意；若最外层电子数为8，则是Ne、Ar，但这两种元素均无未成对电子，不符合题意，则符合题意的元素共有2种，即b＝2。10.按要求填空：(1)基态Ti3＋中