2025年《原子结构与性质》测试题及答案

2025年《原子结构与性质》测试题及答案一、选择题（每小题3分，共30分）1.下列关于量子数的描述中，正确的是（）A.主量子数n=3时，角量子数l可取0、1、2、3B.角量子数l=2时，磁量子数m可取-2、-1、0、1、2C.自旋量子数ms只能取+1/2D.当n=4、l=3时，该能级为4f能级2.某基态原子的电子排布式为[Ar]3d⁶4s²，该原子的未成对电子数为（）A.2B.4C.6D.83.下列原子半径由大到小排列正确的是（）A.Na>Mg>Al>SiB.O>N>C>BC.K>Na>Li>HD.Cl>S>P>Si4.下列元素中，第一电离能最大的是（）A.BeB.BC.ND.O5.关于电子云的描述，错误的是（）A.电子云是电子在核外空间出现概率密度的形象化描述B.电子云的黑点密度表示电子出现的概率大小C.1s电子云呈球形对称D.3p电子云有3个相互垂直的伸展方向6.下列能级中，能量最高的是（）A.4sB.3dC.4pD.5s7.某原子的价电子排布为5s²5p³，该原子位于周期表的（）A.第五周期ⅡA族B.第五周期ⅤA族C.第四周期ⅤA族D.第五周期ⅤB族8.下列元素电负性由大到小排列正确的是（）A.F>O>N>CB.Cl>S>P>SiC.Na>Mg>Al>SiD.O>S>Se>Te9.基态铬原子的电子排布式正确的是（）A.[Ar]3d⁴4s²B.[Ar]3d⁵4s¹C.[Ar]3d⁶4s⁰D.[Ar]3d³4s³10.下列关于电离能的说法中，错误的是（）A.同一周期主族元素，从左到右第一电离能呈增大趋势B.同一主族元素，从上到下第一电离能逐渐减小C.原子的逐级电离能中，I₁<I₂<I₃<…D.镁的第一电离能小于铝的第一电离能二、填空题（每空2分，共30分）1.主量子数n=4时，包含的能级有______（填符号）。2.写出基态铁原子的电子排布式：______。3.比较锂和钠的原子半径：Li______Na（填“>”“<”或“=”），原因是______。4.电负性最大的元素是______（填元素符号），其原子的价电子排布式为______。5.3p轨道的主量子数n=______，角量子数l=______，磁量子数m的可能取值为______。6.氢原子中，4s轨道与3d轨道的能量关系为：E(4s)______E(3d)（填“>”“<”或“=”）。7.基态氯原子的未成对电子数为______，其价电子排布式为______。三、简答题（共20分）1.（8分）解释第三周期主族元素（Na到Cl）第一电离能的变化趋势，并指出其中的异常点及原因。2.（6分）比较K和Ca的原子半径大小，并从原子结构角度分析原因。3.（6分）电子云与原子轨道的区别和联系是什么？四、计算题（共20分）1.（10分）已知氢原子光谱中某条谱线对应电子从n=5跃迁到n=2的能级，利用里德伯公式计算该谱线的波长（R=1.097×10⁷m⁻¹，h=6.626×10⁻³⁴J·s，c=3×10⁸m/s）。2.（10分）某元素原子的逐级电离能（kJ/mol）为：I₁=578，I₂=1817，I₃=2745，I₄=11575。推断该元素的周期表位置（周期、族），并说明理由。答案一、选择题1.B（解析：n=3时l最大为2；ms可取±1/2；n=4、l=3为4f能级，正确选项为B）2.B（解析：3d⁶轨道有4个未成对电子，4s²无未成对电子，共4个）3.A（解析：同周期从左到右原子半径减小，A正确；B应为B>C>N>O；C中H半径最小；D应为P>S>Cl）4.C（解析：N的2p轨道半满，稳定性高，第一电离能大于O）5.B（解析：电子云黑点密度表示概率密度，非概率大小）6.C（解析：能级能量顺序为5s>4p>3d>4s）7.B（解析：价电子5s²5p³对应第五周期ⅤA族）8.A（解析：同周期从左到右电负性增大，A正确；B应为Cl>S>P>Si；C电负性递增；D同主族从上到下电负性减小）9.B（解析：铬的电子排布为半满稳定结构，3d⁵4s¹）10.D（解析：Mg的3s²全满，第一电离能大于Al的3s²3p¹）二、填空题1.4s、4p、4d、4f2.[Ar]3d⁶4s²3.<；Na的电子层数比Li多一层，原子半径更大4.F；2s²2p⁵5.3；1；-1、0、+16.>（氢原子能级仅由n决定，n=4>n=3，故E(4s)>E(3d)）7.1；3s²3p⁵三、简答题1.第三周期主族元素（Na到Cl）的第一电离能总体呈增大趋势（Na<Mg<Al<Si<P<S<Cl）。但存在两个异常点：Mg的第一电离能大于Al，P的第一电离能大于S。原因：Mg的3s²轨道全满，能量较低，失去电子较难；Al的3p¹轨道能量较高，易失电子。P的3p³轨道半满，稳定性高；S的3p⁴轨道有一对成对电子，电子间排斥作用大，易失电子。2.K的原子半径大于Ca。K的原子序数为19，电子排布为[Ar]4s¹；Ca的原子序数为20，电子排布为[Ar]4s²。两者电子层数相同（第四周期），但Ca的核电荷数比K大1，对核外电子的吸引力更强，原子半径更小。3.区别：电子云是电子在核外空间出现概率密度的形象化描述（黑点图），表示概率密度大小；原子轨道是描述电子运动状态的波函数ψ，由n、l、m三个量子数决定。联系：原子轨道的轮廓图与电子云的形状相似，电子云是|ψ|²的直观表现，两者均用于描述电子在核外的运动规律。四、计算题1.里德伯公式：1/λ=R(1/n₁²-1/n₂²)，其中n₁=2，n₂=5。代入数据：1/λ=1.097×10⁷×(1/2²-1/5²)=1.097×10⁷×(1/4-1/25)=1.097×10⁷×(21/100)≈2.3037×10⁶m⁻¹则λ=1/(2.3037×10⁶)≈4.34×10⁻⁷m=434nm2.该元