2023届新高考化学一轮课时跟踪练第14讲原子结构和核外电子排布

课时跟踪练14一、选择题1．(2021·绍兴一中月考)下列关于eq\o\al(75,33)As的说法错误的是()A．核外电子数为33B．位于元素周期表第四周期第ⅣA族C．最高价氧化物的水化物化学式为H3AsO4D．ageq\o\al(75,33)As含有的中子数目为eq\f(42a,75)NA解析：质子数为33，等于核外电子数，为33，故A项正确；位于元素周期表第四周期第ⅤA族，故B项错误；最高价为＋5价，最高价氧化物的水化物化学式为H3AsO4，故C项正确；eq\o\al(75,33)As中子数为75－33＝42，ageq\o\al(75,33)As含有的中子数目为eq\f(42a,75)NA，故D项正确。答案：B2．(2021·普洱第一中学月考)医学上用尿素[13C]呼气试验诊断幽门螺杆菌感染，该试验比14C呼气试验更安全。下列关于13C的说法不正确的是()A．13C和14C互为同位素B．用14C断代法可对文物进行年代测定C．13CO2的摩尔质量为44g·mol－1D.eq\o\al(13,6)C核素的中子数为7解析：13C和14C为碳元素的两种核素，同种元素的核素是同位素关系，故A项正确；14C断代法是根据碳14的衰变程度来计算出样品的大概年代的一种测量方法，可对文物进行年代测定，故B项正确；13CO2的摩尔质量为45g·mol－1，故C项错误；eq\o\al(13,6)C核素的质量数为13，质子数为6，则中子数为7，故D项正确。答案：C3．(2020·天津实验中学滨海学校月考)下列有关化学用语表示正确的是()A．氮气的电子式：N⋮⋮NB．CCl4分子的球棍模型：C．Cr的基态原子价电子排布式：3d54s1D．中子数为20的氯原子：eq\o\al(20,17)Cl解析：氮气的电子式为∶N⋮⋮N∶，故A项错误；Cl的原子半径比C的原子半径大，则CCl4分子的球棍模型是，故B项错误；Cr的基态原子价电子排布式为3d54s1，故C项正确；原子符号左上角的数字表示质量数，左下角的数字表示质子数，则中子数为20的氯原子为eq\o\al(37,17)Cl，故D项错误。答案：C4．(2021·成都七中月考)下列说法正确的是()A．1H、D、T与16O、17O、18O可形成18种不同的水分子B．等质量的1Heq\o\al(18,2)O与Teq\o\al(16,2)O所含分子数相同C．eq\o\al(56,27)Co、eq\o\al(57,27)Co、eq\o\al(58,27)Co、eq\o\al(59,27)Co是同素异形体，其物理性质有差异，化学性质相同D．同温同压下，体积相同的14N17O和13C18O，含有相同的分子数和中子数解析：1H、D、T可以相互结合形成六种组合：1H2、D2、T2、1HD、1HT、DT，分别与16O、＝20，Teq\o\al(16,2)O的相对分子质量为2×3＋1×16＝22，等质量的1Heq\o\al(18,2)O与Teq\o\al(16,2)O的物质的量不相同，所以所含分子数不相同，故B项错误；eq\o\al(56,27)Co、eq\o\al(57,27)Co、eq\o\al(58,27)Co、eq\o\al(59,27)Co互为同位素，不是同素异形体，其物理性质有差异，化学性质几乎相同，故C项错误；同温同压下，体积相同，则分子数＝16，1个13C18O中含有的中子数为13－6＋18－8＝17，所以相同分子数的14N17O和13C18O所含的中子数不同，故D项错误。答案：A5．(2021·徐州高级中学月考)下列各组元素的基态原子，一定属于同族元素且性质相似的是()A．核外电子排布为1s2与1s22s2的元素B．M层上有两个电子与N层上有两个电子的元素C．2p上有一个未成对电子与3p上有一个未成对电子的元素D．L层的p轨道上有一个空轨道和M层的p轨道上有一个空轨道的元素解析：核外电子排布为1s2是He，1s22s2的元素是Be，两者不是同族元素，故A项不符合题意；M层上有两个电子的元素是Mg，N层上有两个电子的元素可能为Ca、Sc、Ti、V等，两者不一定属于同族元素，故B项不符合题意；2p上有一个未成对电子的元素可能为B或F，3p上有一个未成对电子的元素可能为Al或Cl，两者不一定属于同族元素，故C项不符合题意；L层的p轨道上有一个空轨道的元素为C，M层的p轨道上有一个空轨道的元素为Si，两者属于同族元素且性质相似，故D项符合题意。答案：D＋H2O2，下列说法正确的是()A．Na＋的结构示意图：B．基态O原子的轨道表示式：C．Na2O2晶体中阴、阳离子个数比为1∶2D．H2O2极易溶于水，故为非极性分子解析：Na＋的核内质子数为11，核外电子数为10，其结构示意图为，A项错误；根据洪特规则，核外电子排布时优先以相同的自旋方向占据空轨道，基态O原子电子的轨道表示式为，B项错误；Na2O2由Na＋和过氧根构成，阴、阳离子个数比为1∶2，C项正确；H2O2分子中O原子有孤电子对，分子空间构型为折页形，正负电荷中心不重合，为极性分子，D项错误。答案：C7．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()解析：A项，2s能级的能量比2p能量低，电子尽可能占据能量最低的轨道，不符合能量最低原理，原子处于能量较高的激发态，错误；B项，2p能级的3个轨道能量相同，能级相同的轨道中电子优先单独占据不同轨道，不符合能量最低原理，原子处于能量较高的激发态，错误；C项，电子处于2s能级的能量比2p能量低，电子尽可能占据能量最低的轨道，符合能量最低原理，正确；D项，能级能量由低到高的顺序为1s、2s、2p，每个轨道最多只能容纳2个电子，且自旋相反，错误。答案：C8．(2021·泊头第一中学月考)下列关于原子结构的说法正确的是()A．前四周期的元素中，未成对电子数等于其电子层数的元素共有6种B．NHeq\o\al(＋,4)与H3O＋均为10电子粒子微粒，化学性质完全相同C．同一周期主族元素从左到右，原子半径由大到小非金属性由弱到强，第一电离能由小到大递增D．由能量最低原理可知：同一能层上，电子总是先排布在s能级上，然后再排p能级解析：前四周期的元素中，未成对电子数等于其电子层数的元素有H、C、O、P、Fe共5种，故A项错误；NHeq\o\al(＋,4)含有10个电子，H3O＋含有10电子，电子数相等，结构和组成不同，化学性质不同，故B项错误；同一周期主族元素从左到右，第一电离能整体规律是由小到大，但存在反常现象，如N＞O，故C项错误；由能量最低原理可知：同一能层上，电子总是先排布在能量较低的能级上，即先排布在s能级上，然后再排p能级，故D项正确。答案：D9．(2021·天津南开中学月考)下列科学家所对应的理论或贡献正确的是()①汤姆生：在研究阴极射线时发现原子中存在电子②徐光宪：在稀土金属串级萃取领域做出突出贡献③鲍林：在一个原子轨道里最多容纳2个电子且自旋相反④洪特：电子排布同一能级不同轨道时，基态原子总优先单独分占不同轨道且自旋相同⑤侯德榜：侯氏制碱法，制取NaOH⑥勒夏特列：提出工业合成氨的方法A．①②③④⑤⑥ B．①②④C．②③④⑤ D．①②⑤⑥解析：①汤姆生：在研究阴极射线时发现原子中存在电子，故①正确；②徐光宪：在稀土金属串级萃取领域做出突出贡献，故②正确；③鲍林提出了杂化轨道理论，而“在一个原子轨道里最多容纳2个电子且自旋相反”是泡利提出的，故③错误；④洪特：电子排布在相同能量的轨道时，基态原子总优先单独分占不同轨道且自旋相同，故④正确；⑤侯德榜：侯氏制碱法，制取的是纯碱(Na2CO3)不是NaOH，故⑤错误；⑥提出工业合成氨的方法的不是勒夏特列而是哈伯，故⑥错误；故答案选B。答案：B10．(2021·吕梁孝义中学月考)下列说法错误的是()A．ns电子的能量可能低于(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(22Ti)1s22s22p63s23p63d4违反了能量最低原理D．电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了泡利不相容原理解析：电子的能量与能层、能级有关，ns电子的能量一定高于(n－1)p电子的能量，A选项错误；根据洪特规则知，2p能级上的2个电子应排在2个不同轨道上，B选项正确；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，3p轨道最多容纳6个电子，排完3p轨道后再排4s轨道，最后2个电子排在3d轨道上，即电子排布式应为1s22s22p63s23p63d24s2，C选项正确；p能级有3个轨道，每个轨道最多容纳2个电子，且自旋方向相反，3p能级最多填充6个电子，而填充10个电子违反了泡利原理，D选项正确。答案：A11．(2021·仙桃汉江高级中学月考)某元素的原子最外层电子排布是6s26p4，该元素或其化合物不可能具有的性质是()A．该元素单质可能是导体B．该元素的最高化合价呈＋6价C．该元素能与氢气反应生成气态氢化物D．基态该原子的价电子排布图为解析：原子最外层电子排布是6s26p4，为Po元素，为金属单质，具有导电性，故A项正确；最外层电子数为6，最高化合价为＋6价，故B项正确；该元素位于周期表中第六周期第ⅥA族，金属性较强，在化学反应中易失去电子，难以得到电子，不能形成氢化物，故C项错误；Po元素的原子最外层电子排布是6s26p4，基态该原子的价电子排布图为，故D项正确。答案：C12．(2021·淄博第三次模拟)短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大。基态X原子核外电子仅占据5个原子轨道且有3个未成对电子，Y在周期表中位于第ⅢA族，Z与X属于同一主族，基态W原子的核外有1个未成对电子。下列说法错误的是()A．原子半径：Y＞Z＞WB．最高价含氧酸的酸性：W＞X＞ZC．简单氢化物的还原性：X＞ZD．X、Y、Z均可与W形成共价化合物解析：基态X原子核外电子仅占据5个原子轨道且有3个未成对电子，则其核外电子排布式为1s22s22p3，为N元素；Z与X属于同一主族，则Z为P元素；Y在周期表中位于第ⅢA族，且原子序数大于N，则Y为Al元素；基态W原子的核外有1个未成对电子，且原子序数大于P，则W为Cl元素。据此分析解答。同周期主族元素自左至右原子半径依次减小，所以半径Al＞P＞Cl，即Y＞Z＞W，A项正确；非金属性越强最高价含氧酸的酸性越强，非金属性Cl(W)＞N(X)＞P(Z)，所以最高价含氧酸的酸性W＞X＞Z，B项正确；非金属性越强单质的氧化性越强，简单氢化物的还原性越弱，非金属性N(X)＞P(Z)，则简单氢化物的还原性Z＞X，C项错误；N可以和Cl形成共价化合物NCl3，Al可以和Cl形成共价化合物AlCl3，P可以和Cl形成共价化合物PCl3、PCl5，D项正确。答案：C二、非选择题13．(2021·赤峰二中月考)2020年12月17日“嫦娥五号”返回器带回月球土壤样品。研究发现，月球土壤样品中存在铁、金、银、铅、锌、铜等矿物颗粒。请回答下列问题：(1)基态Fe原子的价电子排布式为____________________________________________，其核外填充有电子的原子轨道数目为______________，基态Fe2＋与Fe3＋中未成对电子数之比为____________。邻二氮菲()中N原子可与Fe2＋通过配位键形成橙红色邻二氮菲亚铁离子，利用该反应可测定Fe2＋浓度，该反应的适宜pH范围为2～9。试解释若pH＜2会产生什么影响：____________。(2)Zn元素在元素周期表中的位置为______________，它的基态原子的M电子层中电子占据的最高能级是____________，该能级有____________对成对电子。(3)我国科学家研究发现，十八胺在较高温度下具有一定的还原性，由于从十八胺中获得电子的能力不同，不同的金属盐在十八胺体系中反应可以得到不同的产物：单一金属盐Zn2＋Ag＋在十八胺体系中的产物ZnOAg已知元素的电负性数据：元素ZnAgAu电负性(鲍林标度)1.61.92.4据此推测单一的金属(Au3＋)盐在十八胺体系中反应的产物为____________(写化学式)。解析：(1)Fe是26号元素，根据构造原理可知基态Fe原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2，则其价电子排布式为3d64s2；由于s亚层有1个轨道，p亚层有3个轨道，d亚层有5个轨道，则基态Fe原子核外填充有电子的原子轨道数目为15个；基态Fe2＋是Fe原子失去最外层的2个4s电子形成的，则Fe2＋核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d6，其未成对电子数是4；基态Fe3＋是Fe2＋再失去1个3d电子形成的，Fe3＋的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d5，未成对电子数是5，故基态Fe2＋与Fe3＋离子中未成对电子数之比为4∶5；邻二氮菲中N原子可与Fe2＋通过配位键形成橙红色邻二氮菲亚铁离子，利用该反应可测定Fe2＋浓度，pH＜2时，H＋浓度高，邻二氮菲中的N优先与H＋形成配位键，导致与Fe2＋配位能力减弱。(2)Zn是30号元素，在元素周期表中位于第四周期第ⅡB族。根据构造原理可知基态Zn原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s2，可知基态Zn原子的M电子层中电子占据的最高能级是3d能级；该能级有5对电子对。(3)元素的电负性越大，得到电子的能力就越强。根据元素电负性可知：得到电子能力Au3＋＞Ag＋＞Zn2＋，由于Ag＋得到电子变为Ag单质，则据此推测单一的金属(Au3＋)盐在十八胺体系中反应的产物为Au。答案：(1)3d64s2154∶5当H＋浓度高时，邻二氮菲中的N优先与H＋形成配位键，导致与Fe2＋配位能力减弱(2)第四周期第ⅡB族3d5(3)Au14．(2021·河北定兴第三中学月考)X、Y、Z、W为元素周期表前四周期的元素，原子序数依次增大。X原子核外有6种不同运动状态的电子；Y原子的基态时2p原子轨道上有3个未成对的电子；Z有多种氧化物，其中一种红棕色氧化物可作涂料；W位于第四周期，其原子最外层只有1个电子，且内层都处于全充满状态。回答下列问题。(1)X在元素周期表中的位置是____________；Y的最高价氧化物对应水化物与Y的最简单气态氢化物反应的化学方程式为_________________________________________________。(2)X、Y最简单气态氢化物的稳定性：X____________Y(填“大于”或“小于”)。(3)Z原子核外电子排布式为______________________________________________________。(4)W位于元素周期表的____________区，与W处于同一周期且最外层电子数相同的元素的基态原子共有____________种，这些元素分别为____________(填元素符号)。(5)当W的4s电子跃迁到4p轨道时，写出此激发态W原子的价层电子排布式：____________。(6)与钛位于同一周期且含有相同未成对电子数的过渡元素为____________(填元素符号)。(7)基态砷原子N电子层中的成对电子与单电子的数量比为____________。解析：X原子核外有6种不同运动状态的电子，则是碳元素，Y原子的基态时2p原子轨道上有3个未成对的电子，是氮元素；Z有多种氧化物，其中一种红棕色氧化物可作涂料是氧化铁，则Z是铁元素；W位于第四周期，其原子最外层只有1个电子，且内层都处于全充满状态，符合条件的是铜元素。据此分析解答。(1)X是碳元素，其在元素周期表中的位置是第二周期第ⅣA族；Y的最高价氧化物对应水化物是硝酸，Y的最简单气态氢化物是氨，两者反应的化学方程式为HNO3＋NH3=NH4NO3。(2)X、Y最简单气态氢化物分别是甲烷、氨，非金属性越强气态氢化物越稳定，氮元素的非金属性大于碳元素，则它们的稳定性：X小于Y。(3)Z是铁元素，其原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2。(4)W是铜元素，位于元素周期表的ds区，与W处于同一周期且最外层电子数相同的元素的基态原子共有2种，这些元素分别为K、Cr。(5)W的4s电子跃迁到4p轨道时，此激发态W原子的价层电子排布式：3d104p1。(6)与钛位于同一周期即是第四周期，钛元素含有的未成对电子数是2，则同周期且含有相同未成对电子数的过渡元素为Ni。(7)基态砷原子价电子排布式是4s24p3，则N电子层中的成对电子与单电子的数量比为2∶3。答案：(1)第二周期第ⅣA族HNO3＋NH3=NH4NO3(2)小于(3)1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)(4)ds2K、Cr(5)3d104p1(6)Ni(7)2∶315．(2021·银川贺兰景博中学月考)元素周期表前四周期A、B、C、D、E五种元素，A元素的原子最外层电子排布式为ns1；B元素的原子价电子排布式为ns2np2；C元素位于第二周期且原子中p能级与s能级电子总数相等；D元素原子的M能层的p能级中有3个未成对电子；E元素原子有5个未成对电子。(1)写出元素名称：C______________；D_______________________________________；E____________。(2)C基态原子的电子排布图为_______________________________________________。(3)当n＝2时，B的最简单气态氢化物的电子式为____________，BC2分子的结构式是____________；当n＝3时，B与C形成的化合物与氢氧化钠溶液反应的离子方程式是________________________________________________________________________。(4)若A元素的原子最外层电子排布式为2s1，B元素的原子价电子排布式为3s23p2，A、B、C、D四种元素的第一电离能由大到小的顺序是____________(用元素符号表示)。(5)E元素原子的价电子排布式是________________，在元素周期表中的位置是____________，其最高价氧化物的化学式为____________。解析：元素周期表前四周期A、B、C、D、E五种元素，A元素的原子最外层电子排布式为ns1，可知A为第ⅠA族；B元素的原子价电子排布式为ns2np2，B位于第ⅣA族；C元素位于第二周期且原子中p能级与s能级电子总数相等，电子排布为1s22s22p4，C为O元素；D元素原子的M能层的p能级中有3个未成对电子，电子排布为1s22s22p63s23p3，D为P元素；E元素原子有5个未成对电子，电子排布应为1s22s22p63s23p63d54s2，E为Mn元素。据此分析解答。(1)由上述分析可知，C、D、E的名称分别为氧、磷、锰。(2)C为O元素，基态O原子的核外电子总数为8，其电子排布图为。(3)当n＝2时，B是C元素，其最简单气态氢化物甲烷的电子式为，BC2分子的结构式是O=C=O；n＝3时，B为Si元素，O、Si形成的化合物为二氧化硅，二氧化硅与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和水，该反应的离子方程式为2SiO2＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2O。(4)若A元素的原子最外层电子排布为2s1，A为Li，B元素的原子价电子排布为3s23p2，B为Si元素，C为O元素、D为P元素，非金属性越强，第一电离能越大，P的3p电子半满为稳定结构，但第一电离能仍小于O，则A、B、C、D四种元素的第一电离能由大到小的顺序是O＞P＞Si＞Li。(5)E元素原子的价电子排布式是3d54s2，在元素周期表中的位置是第四周期第ⅦB族，最高价为＋7价，其最高价氧化物的化学式为Mn2O7。答案：(1)氧磷锰(2)(3)O=C=O2SiO2＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2O(4)O＞P＞Si＞Li(5)3d54s2第四周期第ⅦB族Mn2O716．(2021·山西汾阳中学月考)现有六种元素，其中A、B、C、D为短周期主族元素，E、F为第四周期元素，它们的原子序数依次增大。A元素原子的核外p电子数比s电子数少3B元素形成的物质种类繁多，其形成的一种固体单质工业上常用作切割工具C元素基态原子p轨道有3个未成对电子D原子核外所有p轨道全充满或半充满E在该周期中未成对电子数最多F能形成红色(或砖红色)的F2O和黑色的FO两种氧化物根据上述信息，完成下列各题。(1)画出A基态原子的核外电子轨道表示式：______。(2)某同学画出B基态原子的核外电子轨道表示式为，该同学所画的轨道表示式违背了________。(3)D基态原子中能量