高中化学选择性必修2第1章　第1节　第2课时

第一章第一节第2课时A组·基础达标1．以下表示氦原子结构的化学用语中，对电子运动状态描述最详尽的是()A．电子式为∶He B．原子结构示意图为C．电子排布式为1s2 D．轨道表示式为【答案】D【解析】A、B、C三项的表示方法只能说明氦原子核外第一能层有两个电子，但不能说明这两个电子的自旋状态，而D项可以说明两个电子均在1s能级的原子轨道中，且自旋相反。2．在1s、2px、2py、2pz原子轨道中，具有球对称性的原子轨道是()A．1s B．2pxC．2py D．2pz【答案】A【解析】1s原子轨道和2p原子轨道的图像分别为：由图像可看出，呈球对称性的为1s原子轨道。3．下列元素中，未成对电子最多的是()A．Ne B．PC．Fe D．Cr【答案】D【解析】首先分别写出四种元素原子核外电子排布的轨道表示式，然后进行判断。Ne没有未成对电子，P有3个未成对电子，Fe有4个未成对电子，而Cr的未成对电子最多，有6个。4．将nd能级中的电子排布成，而不排布成，其最直接的根据是()A．能量最低原理 B．泡利原理C．构造原理 D．洪特规则【答案】D【解析】洪特规则表明，基态原子中，填入简并轨道的电子总是先单独分占，且自旋平行。5．下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是()A．原子核外的电子像云雾一样笼罩在原子核周围，故称电子云B．s能级的原子轨道呈球形，处在该轨道上的电子只能在球壳内运动C．p能级的原子轨道呈哑铃状，随着能层的增加，p能级原子轨道也在增多D．与s电子原子轨道相同，p电子原子轨道的平均半径也随能层的增大而增大【答案】D【解析】A项中，应为“原子核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾”，而不是电子像云雾一样笼罩在原子核周围；B项中，处在s原子轨道上的电子，出现在球形内空间的概率为90%；C项中，无论是2p、3p、4p、5p，能级中原子轨道数目不变，只是能量增加。6．下面是第二周期部分元素基态原子的轨道表示式，据此判断下列说法错误的是()A．每个原子轨道里最多只能容纳2个电子B．电子排在同一能级时，总是优先单独占据一个轨道C．每个能层所具有的能级数等于能层的序数(n)D．若一个能级中有2个电子，则其自旋状态一定相反【答案】D【解析】由题给四种元素原子的轨道表示式可知，在一个原子轨道里，最多只能容纳自旋相反的2个电子，即符合泡利原理，A正确；当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道且自旋平行，即符合洪特规则，B正确；任一能层的能级总是从s能级开始，而且能级数等于该能层序数，C正确；若在同一个原子轨道里有2个电子，则它们的自旋状态相反，若在同一能级的不同轨道里有2个电子，则自旋平行，D错误。7．已知锰的核电荷数为25，以下是一些同学绘制的基态锰原子的轨道表示式，其中最能准确表示基态锰原子核外电子运动状态的是()A.B.C.D.【答案】D【解析】Mn原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，其中3d能级上排布了5个电子，为半充满状态，各电子分占不同的轨道，且自旋平行。8．下表列出了核电荷数为21～25的元素的最高正价，回答下列问题：元素名称钪钛钒铬锰元素符号ScTiVCrMn核电荷数2122232425最高正价＋3＋4＋5＋6＋7(1)写出下列元素基态原子的电子排布式：Sc：__________。Ti：__________。V：__________。(2)已知基态铬原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1，其并未严格按照基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序进行排布，为什么核外电子这样排布呢？____________________________________________。(3)对比上述五种元素原子的核外电子排布与元素的最高正价，你发现的规律是______________________________________________。【答案】(1)1s22s22p63s23p63d14s2(或[Ar]3d14s2)1s22s22p63s23p63d24s2(或[Ar]3d24s2)1s22s22p63s23p63d34s2(或[Ar]3d34s2)(2)能量相近的原子轨道中，当电子处于半充满状态时比较稳定(3)五种元素的最高正价数等于各元素基态原子最外层s能级中的电子和次外层d能级中的电子数目之和B组·能力提升9．具有下列电子层结构的原子，其对应元素一定属于同一周期的是()A．两种原子的电子层上全部都是s电子B．3p能级上只有一个空轨道的原子和3p能级上有一个未成对电子的原子C．最外层电子排布式为2s22p6的原子和最外层电子排布式为2s22p6的离子D．原子核外M能层上的s能级和p能级都填满了电子，而d能级尚未排有电子的两种原子【答案】B【解析】两原子的核外全部都是s电子，则原子具有1s能级或具有1s、2s能级，如果是氢原子与锂原子，二者并不处于同一周期，A错误；3p能级上只有一个空轨道的原子，其价层电子排布式为3s23p2；3p能级上只有一个未成对电子的原子，其价层电子排布式为3s23p1或3s23p5，三者都处于第三周期，B正确；最外层电子排布式为2s22p6的原子为氖原子，最外层电子排布式为2s22p6的离子可能是阴离子也可能是阳离子，如O2－、Na＋等，不一定处于同一周期，C错误；原子核外M层上的s、p能级都充满电子，而d能级中没有电子，符合条件的原子有氩原子、钾原子、钙原子，故不一定处于同一周期，D错误。10．下列关于多电子原子中电子运动规律的叙述正确的是()A．所有的电子在同一区域里运动B．在离原子核较近的区域内运动的电子能量较高，在离原子核较远的区域内运动的电子能量较低C．处于最低能量的原子叫基态原子D．同一原子中，4s、4p、4d、4f所能容纳的电子数越来越多，各能级能量大小相等【答案】C【解析】在含有多个电子的原子里，电子分别在能量不同的区域内运动，A错误；在多电子的原子中，电子的能量是不相同的，在离原子核较近的区域内运动的电子能量较低，在离原子核较远的区域内运动的电子能量较高，B错误；处于最低能量的原子叫基态原子，当基态原子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子，C正确；同一原子中，4s、4p、4d、4f能级所能容纳的电子数越来越多，但第四能层中，这四种能级的能量大小不同，其能量大小顺序为E(4s)<E(4p)<E(4d)<E(4f)，D错误。11．下列关于价层电子排布式为3s23p4的粒子的描述正确的是()A．它的元素符号为OB．它的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4C．可以与H2化合生成常温下呈液态的化合物D．其轨道表示式为【答案】B【解析】价层电子排布式为3s23p4的原子是S，O原子的价层电子排布式为2s22p4，A错误；S原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4，B正确；硫和氢气化合生成的硫化氢在常温下是气体而不是液体，C错误；当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，且自旋平行，所以D项中的轨道表示式违反洪特规则，D错误。12．下列各组原子中，彼此化学性质一定相似的是()A．电子排布式为1s2的X原子与电子排布式为1s22s2的Y原子B．原子核外M层上仅有两个电子的X原子与原子核外N层上仅有两个电子的Y原子C．2p能级中有一个空轨道的X原子与3p能级中有一个空轨道的Y原子D．最外层都只有1个电子的X、Y原子【答案】C【解析】电子排布式为1s2的原子为He，电子排布式为1s22s2的原子为Be，两者化学性质不相似，A错误；原子核外M层上仅有两个电子的X原子为Mg，原子核外N层上仅有两个电子的Y原子有多种，如第四周期中Ca、Fe、Zn等，化学性质不一定相似，B错误；2p能级中有一个空轨道的X原子为C,3p能级中有一个空轨道的Y原子为Si，均为ⅣA族元素，同主族的C和Si化学性质相似，C正确；原子最外层只有1个电子的元素有第ⅠA族元素及部分过渡元素(如Cr、Cu)，其化学性质不一定相似，D错误。13．已知X、Y、Z、W、Q、R、E七种元素中，原子序数：X<Y<Z<W<Q<R<E，其结构或性质信息如下表。元素结构或性质信息X原子的L层上s电子数等于p电子数Y元素原子最外层电子排布式为nsnnpn＋1Z单质在常温、常压下是气体，原子的M层上有1个未成对的p电子W元素的正一价离子的电子层结构与氩相同Q元素的核电荷数为Y和Z之和R元素的正三价离子的3d能级为半充满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请根据表中信息回答有关问题：(1)元素X的原子核外共有______种不同运动状态的电子，有______种不同能级的电子。(2)Q的基态原子电子排布式为________________________________，R的元素符号为________，E元素基态原子的价层电子排布式为__________。(3)含有元素W的盐的焰色反应为______色，许多金属元素形成的盐都可以发生焰色反应，其原因是__________。【答案】(1)63(2)1s22s22p63s23p63d54s1Fe3d104s1(3)紫激发态的电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以一定波长(可见光区域)的光的形式释放能量，发出不同颜色的光【解析】(1)X元素原子的L层上s电子数等于p电子数，即其电子排布式为1s22s22p2，故X为碳元素，其原子核外共有6种不同运动状态的电子，有3种不同能级的电子。(2)Z元素原子的M层上有1个未成对的p电子，可能为Al或Cl，单质在常温、常压下是气体的是Cl2，故Z为Cl元素；Q为Cr元素，基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1；R元素原子失去2个4s电子和1个3d电子后变成＋3价离子，其原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，即R为26号元素Fe；根据题给信息，E元素原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，该元素为29号元素Cu，其原子的价层电子排布式为3d104s1。14．有四种短周期元素，与其相关的结构、性质等信息如下表所述：元素结构、性质等信息A是短周期中(除稀有气体外)原子半径最大的元素，该元素的某种合金是原子反应堆的导热剂BB与A同周期，其最高价氧化物对应水化物具有两性C元素的气态氢化物极易溶于水，可用作制冷剂D是海水中除氢、氧元素外含量最高的元素，其单质或化合物也是自来水生产过程中常用的消毒杀菌剂请根据表中信息回答下列问题：(1)A元素基态原子的电子排布式为__________________________。(2)B元素在元素周期表中的位置为__________________________。(3)C基态原子的轨道表示式是________________，其原子核外有__________个未成对电子，能量最高的电子为________轨道上的电子，其原子轨道呈__________形。(4)D原子的电子排布式为__________，D－的结构示意图是________________。(5)B的最高价氧化物对应的水化物与A的最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式为____________________，B的最高价氧化物对应的水化物与D的氢化物的水溶液反应的化学方程式为______________________________________。【答案】(1)1s22s22p63s1(2)第三周期第ⅢA族(3)32p哑铃(4)1s22s22p63s23p5(或[Ne]3s23p5)(5)NaOH＋Al(OH)3=NaAlO2＋2H2O3HCl＋Al(OH)3=AlCl3＋3H2O【解析】根据同周期和同主族元素原子半径的变化规律可知，短周期元素中(除稀有气体外)原子半径最大的元素是Na，且钠与钾的合金是原子反应堆的导热剂；与钠元素同周期、且最高价氧化物对应水化物具有两性的元素是Al；NH3极易溶于水，且可用作制冷剂，故C元素是N；海水中除氢、氧元素外含量最高的元素D是Cl，其单质(Cl2)或化合物(ClO2等)可用作自来水生产过程中常用的消毒杀菌剂。重点突破练一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。1．已知某基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2，该元素在周期表中的位置和区分别是()A．第四周期ⅡB族；s区B．第四周期ⅧB族；d区C．第四周期Ⅷ族；d区D．第四周期Ⅷ族；ds区答案C解析某原子的电子排布式为：1s22s22p63s23p63d84s2，可知共4个电子层，为第四周期元素，价电子排布为3d84s2，为Ni，最后填充d电子，为d区元素，位于第四周期Ⅷ族。2．(牡丹江市第三高级中学高二期末)周期表中有如图所示的元素，下列叙述正确的是()A．钛元素原子的M层上共有10个电子B．钛元素是ds区的过渡元素C．钛元素原子最外层上有4个电子D．47.87是钛原子的近似相对原子质量答案A解析钛元素原子的M层为第三层，电子排布为3s23p63d2，共有10个电子，A正确；钛元素是d区的过渡元素，B错误；钛元素原子最外层为4s2，有2个电子，C错误；47.87是钛原子的平均相对原子质量，D错误。3．(河南省林州市林虑中学高二月考)已知1～18号元素的离子aW3＋、bX＋、cY2－、dZ－都具有相同的电子层结构，下列关系正确的是()A．质子数：c＞d，离子的还原性：Y2－＞Z－B．氢化物的稳定性：H2Y＞HZC．原子半径：X＜W，第一电离能X＜WD．电负性：Z＞Y＞W＞X答案D解析离子aW3＋、bX＋、cY2－、dZ－都具有相同的电子层结构，则有a－3＝b－1＝c＋2＝d＋1，可知原子序数a＞b＞d＞c，Y、Z为非金属元素，处于第二周期，Y为O元素，Z为F元素，W、X为金属元素，处于第三周期，W为Al元素，X为Na元素。4．W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素，且原子核外L层的电子数分别为0、5、8、8，其最外层电子数之和为18。下列说法正确的是()A．电负性：Y＜ZB．第一电离能：Y>XC．化合物WZ难溶于水D．由Y与Z形成的化合物YZ3和YZ5均满足8电子稳定结构答案A解析W、X、Y、Z均为短周期主族元素，原子序数依次增加，且原子核外L电子层的电子数分别为0、5、8、8，则W是H元素，X是N元素，Y、Z为第三周期元素；它们的最外层电子数之和为18，W最外层电子数是1，X最外层电子数是5，Y、Z最外层电子数之和是12，且二者都是主族元素，Y原子序数小于Z，则Y是P元素、Z是Cl元素。5．(成都高二期末)X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的常见元素。其相关信息如下表：元素相关信息XX的基态原子L层电子数是K层的2倍YY的基态原子最外层电子排布式为nsnnpn＋2ZZ存在质量数为23，中子数为12的核素WW有多种化合价，其白色氢氧化物在空气中会迅速变成灰绿色，最后变成红褐色下列说法不正确的是()A．W是Fe元素B．X的电负性比Y的大C．Z2Y2中阴离子和阳离子个数比为1∶2D．XY2是一种直线形分子答案B解析X的基态原子L层电子数是K层的2倍，X是C；Y的基态原子最外层电子排布式为nsnnpn＋2，n＝2即2s22p4，为O；Z存在质量数为23，中子数为12的核素，质子数为11，为Na；W有多种化合价，其白色氢氧化物在空气中会迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，为Fe。6．(济南高二期末)m、n、p、q、w五种元素，其核电荷数依次增大。m元素基态原子核外只有三个能级，且各能级电子数相等，p、q元素位于同一族，且两者核电荷数之和为24，w元素原子核外有4个电子层，最外层只有1个电子，其余各层均排满电子。下列说法错误的是()A．m、n、p元素的第一电离能依次增大B．基态n元素原子的轨道表示式为：C．w元素原子的价电子排布式为3d104s1D．w单质分别与p、q单质反应，产物中w的化合价不同答案A解析m、n、p、q、w五种元素，其核电荷数依次增大。m元素基态原子核外只有三个能级，且各能级电子数相等，原子核外电子排布式为1s22s22p2，故m为C元素；w元素原子核外有4个电子层，最外层只有1个电子，其余各层均排满电子，原子核外电子数为2＋8＋18＋1＝29，故w为Cu；p、q元素位于同一族，它们的原子序数大于碳而小于Cu，只能处于第二、三周期、第三、四或第二、四周期，且两者核电荷数之和为24，可推知p为O元素、q为S元素；n的原子序数介于C、O之间，故n为N元素。二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。7．X、Y、Z、M、W为原子序数依次增大的5种短周期元素。X的质子总数与电子层数相同，Y、Z、M同周期且相邻，W原子核外电子数是M原子最外层电子数的2倍。Z与其同主族的短周期元素可形成常见气体甲。X、Y、Z3种元素可形成化合物乙。下列说法不正确的是()A．原子半径：W＞Y＞Z＞M＞XB．化合物乙是一种酸C．电负性：M＞Z＞Y＞WD．X分别与Y、Z、M、W形成的常见化合物中，稳定性最好的是XM答案B解析X、Y、Z、M、W为原子序数依次增大的5种短周期元素，其中X的质子总数与电子层数相同，说明X为H,Z与其同主族的短周期元素可形成常见的气体甲，可知Z为O，Y、Z、M同周期且相邻，因此Y为N，M为F，W原子核外电子数是M原子最外层电子数的2倍，所以W为Si，综上X为H，Y为N，Z为O，M为F，W为Si，甲为SO2，X、Y、Z3种元素形成化合物乙，乙为HNO3、NH4NO3等，据此判断。8．(河南省林州市林虑中学高二月考)下图为元素周期表前四周期的一部分，下列有关R、W、X、Y、Z五种元素的叙述中，正确的是()A．W元素的第一电离能大于Y元素的第一电离能B．Y、Z的阴离子电子层结构都与R原子的相同C．p能级未成对电子最多的是Z元素D．X元素是电负性最大的元素答案AD解析根据元素在周期表中的相对位置可知，X是F，Y是S，Z是Br，W是P，R是Ar。P元素的3p轨道电子处于半充满状态，稳定性强，第一电离能大于S元素的第一电离能，A正确；Z的阴离子含有36个电子，其电子层结构与R原子的不相同，B错误；p轨道未成对电子最多的是P元素，C错误；F是最活泼的非金属元素，电负性最大，D正确。9．X、Y、Z、W均为短周期主族元素，它们在周期表中的相对位置如图所示，下列说法中正确的是()A．Y的价层电子排布式是ns2np5B．四种元素所形成的最简单氢化物中，沸点最高的可能是Y的氢化物C．Y、Z之间可形成离子化合物D．X、Z、W的最高价氧化物所对应的水化物可能均是强酸答案BD解析根据X、Y、Z、W在周期表中的相对位置可知，Y可能为C、N、O，当Y为N时，形成的最简单氢化物为氨气，分子间能够形成氢键，沸点最高，当Y为O时，X为N，Z为S，W为Cl，水常温下为液体，水的沸点最高，故B正确；根据X、Y、Z、W在周期表中的相对位置可知，Y可能为C、N、O，Y、Z同主族，且为短周期元素，二者不可能形成离子化合物，故C错误；当X、Z、W分别为N、S、Cl时，对应最高价含氧酸分别为硝酸、硫酸和高氯酸，都是强酸，故D正确。10．某化合物的结构如图所示，分子中所有原子都达到了8电子稳定结构，X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期主族元素，原子半径：r(X)>r(Y)>r(Z)，W的单质可用来制取漂白剂和自来水消毒。下列说法正确的是()A．YZ2属于酸性氧化物B．X的氧化物的水化物酸性弱于W的氧化物的水化物酸性C．第一电离能：Z>Y>XD．Z分别与W、X、Y形成的二元化合物均不止一种答案D解析化合物分子中所有原子都达到了8电子稳定结构。X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期主族元素，W的单质可用来制取漂白剂和自来水消毒，则W是Cl元素；原子半径r(X)>r(Y)>r(Z)，同一周期原子序数越大原子半径越小，Z能够形成1个双键，X形成4个共价键，Y形成3个共价键，W形成1个共价键，W位于第三周期，X、Y、Z位于第二周期，X为C，Y为N，Z为O，W为Cl元素，据此解答。三、非选择题11．(河南省林州市林虑中学高二月考)有A、B、C、D、E、F六种主族元素，有关信息如下：①短周期元素C原子的价电子排布式为：ns2np2，E的单质可在空气中燃烧；②如图是元素周期表中主族元素的一部分：③A、B同周期，其电离能数据如下(单位：kJ·mol－1)：I1I2I3I4A7381451773310540B5781817274511575试回答下列问题：(1)F原子的核外电子排布式为__________________________________________。(2)C、D、E元素的电负性相对大小为______________________(用元素符号表示)。(3)C的最高价氧化物与烧碱溶液反应的离子方程式为_________________________________。(4)化合价是元素的一种性质，由A、B的电离能数据判断下列说法正确的是________(填字母)。a．A通常显＋1价，B通常显＋4价b．B元素的第一电离能较小，其活泼性比A强c．A、B的单质分别与盐酸反应放出等量氢气时，消耗单质的物质的量之比为3∶2答案(1)1s22s22p63s23p63d104s24p4(2)S>P>Si(3)SiO2＋2OH－=SiOeq\o\al(2－,3)＋H2O(4)c解析根据题意，满足价电子排布式为ns2np2的元素为碳、硅；元素C、D、E在同一周期，假设C为碳，则E为氧，氧气不能在空气中燃烧，所以C为硅，则D为磷，E为硫，单质硫能在空气中燃烧生成SO2，所以F为硒，根据电离能数据可知，A的第三电离能远远大于第二电离能，则A是第ⅡA族元素，通常显＋2价；B元素的第四电离能远远大于第三电离能，则B是第ⅢA族元素，通常显＋3价，根据以上分析进行解答。(4)根据表中数据，A的第三电离能远远大于第二电离能，则A是第ⅡA族元素，通常显＋2价；B元素的第四电离能远远大于第三电离能，则B是第ⅢA族元素，通常显＋3价，a错误；B元素的第一电离能小，但它在反应时需要失去3个电子，判断其活泼性不能只看第一电离能，根据同周期元素的性质递变规律可知，b错误；产生等量的H2，A、B失去电子数相等，即可得出消耗A、B的单质的物质的量之比为3∶2，c正确。12．电离能是衡量元素失电子能力的重要依据，随着元素核电荷数的递增，电离能的值呈现周期性变化规律。根据所学知识，回答下列问题。(1)第一电离能指的是__________________________________________。(2)下图是部分元素原子的第一电离能I1随原子序数变化关系(其中12号至17号元素的有关数据缺失)。①根据图示变化规律，可推测S的第一电离能的大小(最小)范围为________＜S＜________(填元素符号)。②据图可知，第二周期元素原子第一电离能I1出现反常的元素是________。③图中第四周期第一电离能最小的元素在周期表中的位置________。④根据对角线规则铍元素最高价氧化物的水化物应该具有________。(3)用In表示元素的第n电离能，则图中的a、b、c分别代表________(填字母)。A．a为I1、b为I2、c为I3B．a为I3、b为I2、c为I1C．a为I2、b为I3、c为I1D．a为I1、b为I3、c为I2(4)铜、锌两种元素的第一电离能、第二电离能如表所示：电离能/(kJ·mol－1)I1I2Cu7461958Zn9061733铜的第一电离能(I1)小于锌的第一电离能，而铜的第二电离能(I2)却大于锌的第二电离能，其主要原因是_______________________________________________________________。(5)与电离能的定义相类似，元素的气态基态原子得到一个电子形成气态负一价阴离子时所放出的能量称作第一电子亲和能(E1)，负一价阴离子再获得一个电子的能量变化叫做第二电子亲和能(E2)，部分元素或离子的电子亲和能数据如下表所示：元素ClBrIOO－电子亲和能/(kJ·mol－1)349343295141－780①下列说法中错误的是________。A．元素的电子亲和能越大，越容易得到电子B．一个基态的气态氧原子