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（每题3分，共45分）1.下列量子数组合中，合理的是（）A.n=2,l=2,m=0,ms=+1/2B.n=3,l=1,m=+2,ms=-1/2C.n=4,l=3,m=-2,ms=+1/2D.n=1,l=0,m=+1,ms=-1/22.某基态原子的电子排布式为[Ar]3d⁴4s²，该原子最可能是（）A.Cr（原子序数24）B.Mn（原子序数25）C.Fe（原子序数26）D.V（原子序数23）3.下列关于原子轨道的描述中，错误的是（）A.s轨道呈球形对称B.p轨道有3种空间取向，呈哑铃形C.d轨道有5种空间取向，呈花瓣形D.同一电子层中，s轨道能量高于p轨道4.下列元素第一电离能由大到小的顺序正确的是（）A.Na>Mg>AlB.N>O>FC.P>S>ClD.Be>B>C5.下列原子中，电负性最大的是（）A.ClB.OC.ND.F6.Fe²⁺的未成对电子数为（）A.2B.4C.5D.67.下列能级能量由低到高的顺序正确的是（）A.3d<4s<4pB.4s<3d<4pC.4p<3d<4sD.3d<4p<4s8.主量子数n=3时，原子轨道总数为（）A.3B.6C.9D.129.溴（Br，原子序数35）的价电子构型为（）A.4s²4p⁵B.3d¹⁰4s²4p⁵C.4s²3d¹⁰4p⁵D.3p⁵4s²10.下列原子半径由大到小的顺序正确的是（）A.K>Ca>NaB.S>Cl>OC.Li>Na>KD.Mg>Al>Si11.3s电子的径向分布函数图中，峰的个数为（）A.1B.2C.3D.412.基态氮原子（N）的2p轨道电子排布符合（）A.泡利不相容原理B.能量最低原理C.洪特规则D.构造原理13.某元素的前五级电离能（kJ/mol）分别为：I₁=502，I₂=4564，I₃=6912，I₄=9543，I₅=13353。该元素最可能位于（）A.IA族B.IIA族C.IIIA族D.IVA族14.用斯莱特规则计算钠原子（Na，Z=11）中3s电子的有效核电荷Z，结果为（）A.1.85B.2.2C.2.85D.3.215.某元素的价电子构型为3d⁷4s²，该元素位于（）A.第四周期VIIB族B.第四周期VIII族C.第三周期VIIB族D.第三周期VIII族二、填空题（每空2分，共30分）1.铁（Fe，原子序数26）的基态电子排布式为________，价电子构型为________，未成对电子数为________。2.溴（Br，原子序数35）的基态电子排布式为________，价电子构型为________，p轨道中的电子总数为________。3.主量子数n=4，角量子数l=2的轨道符号为________，该能级最多可容纳________个电子。4.比较第一电离能大小：Na________Mg（填“>”或“<”）；O________N（填“>”或“<”）。5.电负性最大的元素是________（填元素符号）；第三周期中电负性最小的元素是________（填元素符号）。6.比较原子半径大小：K________Ca（填“>”或“<”）；S________Se（填“>”或“<”）。7.某元素的电离能数据（kJ/mol）：I₁=738，I₂=1451，I₃=7733。该元素的常见化合价为________，位于周期表的________族。三、简答题（共20分）1.（6分）解释同一周期中，第一电离能Mg>Al、P>S的原因。2.（5分）比较K和Ca的原子半径大小，并说明理由。3.（5分）简述四个量子数的物理意义。4.（4分）说明核外电子排布的三个基本原则。四、计算题（共5分）1.（5分）用斯莱特规则计算氯原子（Cl，Z=17）中3p电子的有效核电荷Z（已知n=3层电子的屏蔽常数：同层p电子间σ=0.35，n=2层σ=0.85/电子，n=1层σ=1.00/电子）。答案一、选择题1.C2.A3.D4.D5.D6.B7.B8.C9.A10.D11.C12.C13.A14.B15.B二、填空题1.[Ar]3d⁶4s²；3d⁶4s²；42.[Ar]3d¹⁰4s²4p⁵；4s²4p⁵；53.4d；104.<；<5.F；Na6.>；<7.+2；IIA三、简答题1.Mg的价电子构型为3s²（全满），能量较低，失去电子较难；Al的价电子构型为3s²3p¹，p轨道能量较高，失去p电子较易，故I₁(Mg)>I₁(Al)。P的价电子构型为3p³（半满），稳定性高；S的价电子构型为3p⁴，失去1个电子可达到半满（3p³），故I₁(P)>I₁(S)。2.K的原子半径大于Ca。K（Z=19）与Ca（Z=20）同属第四周期，电子层数相同，但Ca的核电荷数更大，对核外电子的吸引力更强，电子云更靠近原子核，因此原子半径更小。3.主量子数n：决定电子层的能量和离核远近（n越大，能量越高，离核越远）；角量子数l：决定原子轨道的形状（l=0为s轨道，l=1为p轨道等），并影响能级能量（n相同，l越大，能量越高）；磁量子数m：决定原子轨道在空间中的取向（如p轨道有3种取向，对应m=-1,0,+1）；自旋量子数ms：表示电子的自旋方向（ms=+1/2或-1/2）。4.①泡利不相容原理：同一原子中，不存在四个量子数完全相同的电子（即同一轨道最多容纳2个自旋相反的电子）；②能量最低原理：电子优先填充能量最低的能级，使原子总能量最低；③洪特规则：等价轨道（相同n、l的轨道）中，电子优先以自旋平行的方式分占不同轨道；等价轨道全满（如p⁶）、半满（如p³）、全空（如p⁰）时能量更低，更稳定。四、计算题Cl的核电荷Z=17，3p电子的屏蔽常数σ计算如下：-同层（n=3）的