高中化学单元质量检测一含解析 人教版选修3
单元质量检测(一) 原子结构与性质
一、选择题(本题包括16小题,每小题3分,共48分)
1.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.3px、3py、3pz的差异之处在于三者中电子(基态)的能量不同
C.钒原子核外有4种形状的原子轨道
D.原子轨道和电子云都是用来形象地描述电子运动状态的
解析:s轨道是球形的,这是电子云轮廓图,表示电子在单位体积内出现概率的大小,不是说电子在做圆周运动,A错误;p能级有三个原子轨道,同一能层上的p轨道能量相同,3px、3py、3pz能量相同,它们的差异是伸展方向不同,B错误;23号钒,核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2,能级有s、p、d三种,对应的原子轨道形状有3种,C项错误;电子云的轮廓图称为原子轨道,形象地描述电子运动的状态,D项正确。
答案:D
2.下列电子排布图所示的原子中,不能产生发射光谱的是( )
解析:基态原子能量最低,只可能产生吸收光谱。而激发态的原子能量较高,跃迁到基态时会产生发射光谱。A、B、C三项表示原子处于激发态, 只有D处于基态,不能产生发射光谱,选D项。
答案:D
3.下列各原子或离子的电子排布式正确的是( )
A.Mg2+ 1s22s22p6
B.Br [Ar]4s24p5
- 14 -
C.Fe3+ 1s22s22p63s23p63d34s2
D.Cr 1s22s22p63s23p63d44s2
解析:Mg的电子排布式为1s22s22p63s2,所以Mg2+为1s22s22p6,A项正确;Br的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5,简化后为[Ar]3d104s24p5,B项错误;Fe为1s22s22p63s23p63d64s2,而原子失电子是从最外层开始,所以Fe3+为1s22s22p63s23p63d5,C项错误;Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,D项错误。
答案:A
4.下列说法正确的是( )
A.元素周期表每一周期元素原子的最外层电子排布均是从ns1 过渡到ns2np6
B.所有的非金属元素都分布在p区
C.原子核外电子排布式为1s1的原子与原子核外电子排布式为1s22s1的原子的化学性质相似
D.元素周期表中ⅢB到ⅡB的10个纵行的元素都是金属,所以统称过渡金属元素
解析:第一周期最外层电子排布是从ns1过渡到ns2,A项错误;H元素处于s区, B项错误;原子核外电子排布式为1s1的原子为H原子,原子核外电子排布式为1s22s1的原子为Li原子,H原子为非金属、Li原子为金属,二者性质不同, C项错误;过渡元素包括副族与第Ⅷ族,为元素周期表中的第3列到12列,即ⅢB到ⅡB的10个纵行,都是金属元素, D项正确。
答案:D
5.X、Y为两种元素的原子,X的阴离子与Y的阳离子具有相同的电子层结构,由此可知( )
A.X的原子半径大于Y的原子半径
B.X的电负性小于Y的电负性
C.X的氧化性强于Y的氧化性
D.X的第一电离能小于Y的第一电离能
解析:根据“X的阴离子与Y的阳离子具有相同的电子层结构”可知X元素和Y元素在周期表中的相对位置如Y元素位于X元素的下一个周期,且X为非金属元素,Y为金属元素。所以原子半径:X
Y;氧化性:X>Y;第一电离能:X>Y。
答案:C
6.已知某元素+3价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d3,该元素在周期表中的位置和区域是( )
A.第三周期第ⅥB族;p区
B.第三周期第ⅢB族;ds区
C.第四周期第ⅥB族;d区
D.第四周期第ⅢB族;f区
- 14 -
解析:根据该元素+3价离子的电子排布式可知,该元素的外围电子排布为3d54s1,位于d区、第四周期第ⅥB族。
答案:C
7.下列有关微粒性质的排列顺序正确的是( )
A.离子半径:O2->Na+>S2-
B.第一电离能:O>N>C
C.电负性:F>P>O
D.基态原子中未成对电子数:Mn>Si>Cl
解析:电子层数越多,半径越多;电子层数相同时,半径随着原子序数的递增而减小,因此离子半径大小顺序是:S2->O2->Na+,故A错误;同周期从左向右第一电离能呈增大趋势,但ⅡA>ⅢA,ⅤA>ⅥA,因此第一电离能大小顺序是N>O>C,故B错误;同周期从左向右电负性增大,同主族从上到下电负性减小,F的电负性大于O,N的电负性大于P,O的电负性大于N,因此电负性大小顺序是F>O>P,故C错误;Mn的价电子排布式为3d54s2,未成对电子数为5,Si的价电子排布式为3s23p2,未成对电子数为2,Cl的价电子排布式为3s23p5,未成对电子数为1,故D正确。
答案:D
8.短周期元素X、Y在周期表中的相对位置如图所示,且已知X基态原子的价电子排布为nsnnpn+1,下列说法不正确的是( )
A.X元素的电负性大于Y
B.X元素的第一电离能大于Y
C.X在周期表中位于第二周期第ⅢA族
D.原子半径Mg>Y
解析:X基态原子的价电子层为nsnnpn+1,则n=2,可知n+1=3,即X的价电子层为2s22p3,X为N,结合元素在周期表的位置可知Y为Si。非金属性N>Si,则X元素的电负性大于Y的,故A正确;非金属性越强,第一电离能越大,则X元素的第一电离能大于Y的,故B正确;X为N,在周期表中位于第二周期第VA族,故C错误;同一周期,从左到右,原子半径减小,则原子半径:Mg>Y,故D正确。
答案:C
9.X、Y为同周期或同主族短周期元素,若X的原子半径大于Y的原子半径,则下列判断正确的是( )
A.第一电离能一定XZ>M
B.离子半径:M->Z2->Y-
C.ZM2分子中各原子的最外层均满足8电子稳定结构
D.Z元素基态原子最外层电子排布图为
解析:由图示关系可推知:X为氦元素,Y为氟元素,M为氯元素,Z为硫元素。元素的电负性关系为F>Cl>S,故A项不正确;离子半径关系为S2->Cl->F-,故B项不正确;SCl2的电子式为::::,故C项正确;S元素基态原子最外层电子排布图为,故D项不正确。
答案:C
- 14 -
14.同周期的三种元素X、Y、Z,已知其最高价氧化物对应水化物的酸性强弱为HXO4>H2YO4>H3ZO4,则下列判断错误的是( )
A.原子半径:Z>Y>X
B.气态氢化物的稳定性HX>H2Y>ZH3
C.电负性:X>Y>Z
D.第一电离能:X>Y>Z
解析:非金属性越强,最高价氧化物对应水化物的酸性越强,最高价氧化物对应水化物的酸性是:HXO4>H2YO4>H3ZO4,则非金属性X>Y>Z,原子序数X>Y>Z;同周期从左到右非金属性增强,原子半径逐渐减小,所以原子半径:Z>Y>X,故不选A项;非金属性越强,氢化物越稳定,由于非金属性X>Y>Z,所以气态氢化物的稳定性:HX>H2Y>ZH3,故不选B项;非金属性X>Y>Z,元素的非金属性越强,其电负性越强,则电负性:X>Y>Z,故不选C项;通常情况下,非金属性越强,第一电离能越大,但是也有特例;例如:X为Cl,Y为S,Z为P,由于P的最外层轨道处于半满状态,比较稳定,所以第一电离能Cl>P>S,故选D项.
答案:D
15.已知X和Y均为第三周期元素,其原子的第一至第四电离能如下表所示:下列说法正确的是( )
电离能/kJ·mol-1
I1
I2
I3
I4
X
578
1817
2745
11578
Y
738
1451
7733
10540
A.X通常显+3价,Y通常显+1价
B.X的第一电离能小于Y的第一电离能,所以X比Y金属性强
C.X、Y的最高价氧化物的水化物都不能与氢氧化钠反应
D.工业上制取X采用的是电解熔融的X的氧化物,制取Y采取的是电解熔融的Y的氯化物
解析:X的第四电离能突然增大,X最外层有3个电子,X是Al元素,铝通常显+3价;Y的第三电离能突然增大,Y最外层有2个电子,Y是Mg元素,镁通常显+2价,故A项错误;Al的第一电离能小于Mg的第一电离能,但Mg比Al的金属性强,故B项错误;氢氧化铝能与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠,故C项错误;工业上采用的是电解熔融的氧化铝冶炼金属铝,电解熔融的氯化镁冶炼金属镁,故D项正确。
答案:D
16.A、B、C、D四种元素,已知A元素是地壳中含量最多的元素;B元素为金属元素,它的原子核外K、L层上电子数之和等于M、N层电子数之和;C元素是第3周期第一电离能最小的元素;D元素在第3周期中第一电离能最大。下列有关叙述错误的是( )
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A.四种元素A、B、C、D分别为O、Ca、Na、Ar
B.元素A、B、C两两组成的化合物可为CaO、Na2O、Na2O2等
C.元素A、C简单离子的半径大小关系为AC
解析:A、B、C、D四种元素,A元素是地壳中含量最多的元素,则A是O;B元素为金属元素,它的原子核外K、L层上电子数之和等于M、N层电子数之和,则其原子核外电子数=2×(2+8)=20,则B是Ca;C元素是第3周期第一电离能最小的元素,则C是Na,D元素在第3周期中第一电离能最大,则D是Ar,故A正确;元素O、Ca、Na两两组成的化合物可为CaO、CaO2、Na2O、Na2O2等,故B正确;O2-、Na+离子电子层结构相同,核电荷数越大离子半径越小,故离子半径O2->Na+,故C错误;元素的非金属性越强,其电负性越大,故电负性O>Na,故D正确。
答案:C
二、非选择题(本题包括5小题,共52分)
17.(10分)Ti、Na、Mg、C、N、O、Fe等元素的研究一直在进行中,其单质及化合物在诸多领域都有广泛的应用。回答下列问题:
(1)钠在火焰上灼烧产生的黄光是一种________(填字母)
A.吸收光谱 B.发射光谱
(2)下列Mg原子的核外电子排布式中,能量最高的是________,能量最低的是________(填序号)
a.1s22s22p43s13p3p3p
b.1s22s22p33s23p3p3p
c.1s22s22p63s13p
d.1s22s22p63s2
(3)Ti原子核外共有________种运动状态不同的电子,最高能层电子的电子云轮廓形状为________,其价电子排布图为________。与Ti同周期的所有过渡元素的基态原子中,写出任意一种最外层电子数与钛不同的元素外围电子排布式________。
(4)N、O、Mg元素的前3级电离能如下表所示:
元素
I1/kJ·mol-1
I2/kJ·mol-1
I3/kJ·mol-1
X
737.7
1 450.7
7 732.7
Y
1 313.9
3 388.3
5 300.5
Z
1 402.3
2 856.0
4 578.1
X、Y、Z中为N元素的是________,判断理由是________。
(5)
- 14 -
琥珀酸亚铁片是用于缺铁性贫血的预防和治疗的常见药物,临床建议服用维生素C促进“亚铁”的吸收,避免生成Fe3+,从结构角度来看,Fe2+易被氧化成Fe3+的原因是________。Fe3+与Fe2+的离子半径大小关系为:Fe3+________Fe2+(填“大于”或“小于”),原因为:________。
解析:
(1)钠在火焰上灼烧时,原子中的电子吸收了能量,从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道,但处于能量较高轨道上的电子是不稳定的,很快跃迁回能量较低的轨道,这时就将多余的能量以黄光的形式放出,属于发射光谱。
(2)基态原子具有的能量最低,得到能量后,电子发生跃迁,从低轨道跃迁到高能级的轨道,能量最高的是b,能量最低的是d。
(3)Ti元素原子核外有22个电子,所以原子中运动状态不同的电子共有22种;其电子排布式为:1s22s22p63s23p63d23s2;最高能层为4s能级,电子云轮廓形状为球形;价电子排布为3d23s2,价电子排布图为:
与Ti同周期的所有过渡元素的基态原子中,最外层电子数与钛不同,结合构造原理与洪特规则,符合条件的元素原子的价电子排布为3d54s1、3d104s1。
(4)金属元素第一电离能I1小于非金属元素,则第一电离能I1最小的X为Mg元素;N原子外围电子排布式为2s22p3,N与O相比,2p轨道处于半充满的稳定结构,故失去第一个电子较难,I1较大,则I1较大的Z为N元素,故答案为:Z。
(5)Fe2+价电子为3d6,失去1个电子形成更稳定的3d5半满状态的Fe3+,导致Fe2+ 易被氧化成Fe3+;因为Fe3+与Fe2+核电荷数相同,但是核外电子小,所以核对电子吸引能力大,半径小。
答案:
(1)B (2)b d
(3)22 球形 3d54s1或3d104s1
(4)Z N原子外围电子排布式为2s22p3,N与O相比,2p轨道处于半充满的稳定结构,故失去第一个电子较难,I1较大
(5)Fe3+的3d5半满状态更稳定 小于 核电荷数相同,但是Fe3+核外电子数少。
18.(10分)现有五种元素,其中A、B、C为短周期主族元素,F、G为第四周期元素,它们的原子序数依次增大。请根据下列相关信息,回答问题。
A元素的核外电子数和电子层数相等
B元素原子的核外p电子数比s电子数少1
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C原子第一至第四电离能如下:
I1=738 kJ·mol-1,I2=1451 kJ·mol-1,I3=7733 kJ·mol-1,I4=10540 kJ·mol-1
F是前四周期中电负性最小的元素
G在周期表的第八列
(1)已知BA5为离子化合物,写出其电子式:________。
(2)B元素基态原子中能量最高的电子,其电子云在空间有________个方向,原子轨道呈________形。
(3)某同学根据上述信息,推断C基态原子的核外电子排布图为
该同学所画的电子排布图违背了________。
(4)G位于第________族________区,该元素的核外电子排布式为________。 与G的三价离子有相同电子数的原子的价电子排布图为:________。
(5)检验F元素的方法是________,请用原子结构的知识解释产生此现象的原因:________。
解析:A、B、C、D、E为短周期主族元素,F、G为第四周期元素,它们的原子序数依次增大,A元素的核外电子数和电子层数相等,A为H元素;B元素原子的核外p电子数比s电子数少1,B有2个电子层,为1s22s22p3,故B为N元素;由C原子的第一至第四电离能数据可以知道,第三电离能剧增,故C表现+2价,处于ⅡA族,原子序数大于N元素,故C为Mg元素;F是前四周期中电负性最小的元素,F为第四周期元素,故F为K元素;G在第四周期且位于周期表的第8列,G为Fe元素,据此解答。
(1)NH5为离子化合物,是由NH与H-两种离子构成,电子式为;
(2)B为N元素,核外电子排布式为1s22s22p3,基态原子中能量最高的电子,处于2p能级,有3个电子,其电子云在空间有3个方向,原子轨道呈哑铃(或纺锤)形;
(3)
中3s能级,2个电子自旋方向相同,违背了泡利原理;
(4)G为Fe元素,是26号元素,位于第四周期第Ⅷ族,最后填充的为d电子,为d区元素,核外电子排布式为:1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar] 3d64s2;Fe3+
- 14 -
核外电子数目为23,所以与其电子数相同的元素为23号元素钒,其电子排布为1s22s22p63s23p63d34s2,其价电子排布图为:
(5)F为K元素,检验F元素的方法是焰色反应,产生此现象的原因是当基态原子的电子吸收能量后,电子会跃迁到较高能级,变成激发态原子。电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时,将以光的形式释放能量。
答案:
(1)
(2)3 哑铃(或纺锤)
(3)泡利原理
(4)Ⅷ d 1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar] 3d64s2
(5)焰色反应 当基态原子的电子吸收能量后,电子会跃迁到较高能级,变成激发态原子。电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时,将以光的形式释放能量
19.(10分)我国科学家通过测量SiO2中的26Al和10Be两种元素的比例确定“北京人”年龄,这种测量方法叫“铝铍测年法”。完成下列填空:
(1)写出Be的核外电子排布式________。Be所在的周期中,最外层有2个未成对电子的元素的符号是________、________。
(2)写出Al的最外层电子排布图________。铝原子核外有________种运动状态不同的电子;铝原子核外有________种能量不同的电子。有一种与26Al中子数相同的硅的核素,写出该核素符号________,硅的电负性________(填“大于”或“小于”)Al 。
(3)比较Al3+、S2-和Cl-半径由大到小的顺序________________;这3种元素最高价氧化物对应的水化物中酸性最强的是________(写化学式)。
解析:
(1)Be的原子序数为4,位于第二周期第ⅡA,核外电子排布式为1s22s2;与Be所在的周期中元素C:1s22s22p2,O:1s22s22p4,2p轨道均有2个未成对电子。
(2)Al的最外层有3个电子,电子排布式为3s23p1,则最外层电子轨道表示式为
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铝原子核外有13个电子则有13种运动状态不同的电子;铝原子核外电子排布为1s22s22p63s23p1,五种轨道,五种能量;26Al中中子数为13,而硅的质子数为14,所以该核素为Si;硅与铝同周期,同周期元素,原子序数越大,电负性也越大,所以硅的电负性大于铝。
(3)比较半径①电子层越多,半径越大②当电子层数相同时,核电荷数越大,吸电子能力越强,半径越小,因此离子半径 S2->Cl->Al3+;元素非金属性越强,最高价氧化物水化物酸性越强,氯元素的非金属性最强,则 HClO4酸性最强。
答案:
(1)1s22s2 C O
(2) 13 5 Si 大于
(3)S2->Cl->Al3+ HClO4
20.(10分)下表是元素周期表的一部分,表中所列的字母分别代表一种化学元素。
试回答下列问题:
(1)写出基态J原子的电子排布式:____________________,L的原子序数为________,M的简化电子排布式:________。
(2)下列关于元素在元素周期表中的位置的叙述正确的是________(填字母代号)。
A.K位于元素周期表中第四周期第ⅡB族,属于ds区元素
B.J位于元素周期表中第四周期第ⅣB族,属于d区元素
C.F位于元素周期表中第三周期第ⅡA族,属于s区元素
D.I位于元素周期表中第三周期第ⅦA族,属于ds区元素
(3)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。
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①认真分析图中同周期元素第一电离能的变化规律,将Na~Ar之间的元素用短线连接起来,构成完整的图像。
②从图像分析可知,同一主族元素原子的第一电离能I1变化规律是________。
Zn的第一电离能大于Ga的原因是________。
③上图中5号元素在周期表中的位置是________。
解析:(1)J是Cr元素,电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1;L是Ba元素,原子序数是56;M是Br元素,是第四周期第ⅦA族元素,所以简化的电子排布式为[Ar]3d104s24p5。
(2)K是第四周期第ⅠB族元素,属于ds区元素,A错误;J是第四周期第ⅥB族元素,属于d区元素,B错误;F是第三周期第ⅡA族元素,属于s区元素,C正确;I是第三周期第ⅦA族元素,属于p区元素,D错误。
(3)①在第三周期元素中,由于Mg的3s能级是全充满结构,P的3p能级是半充满结构,所以第一电离能比同周期相邻的元素高。②从图像分析可知,同一主族元素原子的第一电离能I1变化规律是从上到下逐渐减小。Zn的第一电离能大于Ga的原因是Zn的外围电子排布式为3d104s2,4s轨道全充满,所以Zn的第一电离能更高。③5号是P元素,位于元素周期表中的第三周期第ⅤA族。
答案:
(1)1s22s22p63s23p63d54s1 56 [Ar]3d104s24p5
(2)C (3)①
②从上到下依次减小 Zn的外围电子排布式为3d104s2,是全充满结构,所以Zn的第一电离能更高
③第三周期第ⅤA族
21.(12分)在元素周期表前四周期中,有A、B、C、D四种元素,它们的原子序数依次增大,A原子有3个未成对电子;B元素原子次外层有8个电子,1 mol B单质与足量盐酸反应可生成1 mol H2,B单质不易与冷水反应;C元素的+3价离子的d轨道是半充满的;D元素易形成-1价离子。
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(1)填写下表:
元素
A
B
C
D
名称、符号
电子排布式
电子排布图
属于哪个区
(2)A元素位于第________周期________族,A的最高价氧化物分子式为________,对应水化物分子式为________,A的气态氢化物分子式为________。
(3)B元素位于第________周期________族,B单质在A单质中燃烧的化学方程式为__________________________________________,燃烧产物与水反应的化学方程式为________。
(4)C元素位于第________周期________族,C2+的电子排布式为________,在含C2+的水溶液中,滴入氯水后再滴入数滴KSCN溶液,现象是________,上述反应的离子方程式为________,________。在含C3+的水溶液中加足量铁粉充分振荡后,滴入KSCN溶液,现象是__________________________________________,上述反应的离子方程式为____________________________。
(5)D元素位于第________周期________族,在C2+与D-形成的化合物的水溶液中,滴入足量氯水,反应的化学方程式为
________________________________________________________________________。
(6)四种元素中电负性最大的元素是________(用元素符号表示,下同),第一电离能最小的元素是______________。A、B两种元素的原子半径大小关系是________,单核离子的离子半径大小是________。
解析:A原子有3个未成对电子,其价电子排布为2s22p3或3s23p3;1 mol B与盐酸反应产生1 mol H2,B为ⅡA族元素Mg或Ca,又由于B比A的原子序数大且不易与冷水反应,则B为Mg元素,那么A为氮元素。C元素的+3价离子的d轨道是半充满的即3d5,那么它的原子的价电子排布式为3d64s2,C为铁元素;D元素在第四周期(原子序数比C大)且易形成-1价阴离子,它是溴元素。推出了A、B、C、D四种元素,则(1)~(6)小题可依次推理作答。
答案:(1)
元素
A
B
C
D
名称、符号
氮N
镁Mg
铁Fe
溴Br
电子排布式
1s22s22p3
1s22s2
2p63s2
1s22s22p63s2
3p63d64s2
1s22s22p63s2
3p63d104s24p5
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电子排布图
属于哪个区
p区
s区
d区
p区
(2)二 ⅤA N2O5 HNO3 NH3
(3)三 ⅡA 3Mg+N2Mg3N2
Mg3N2+6H2O===3Mg(OH)2↓+2NH3↑
(4)四 Ⅷ 1s22s22p63s23p63d6 溶液变红色
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl- Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3 溶液不变红色 2Fe3++Fe===3Fe2+(5)四 ⅦA 2FeBr2+3Cl2===2FeCl3+2Br2
(6)N Mg Mg>N Mg2+
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