部编版高中化学高二上册第3单元原子结构同步练习题及答案

部编版高中化学高二上册第3单元原子结构同步练习题及答案第1页共1页部编版高中化学高二上册第3单元原子结构同步练习题及答案一、单项选择题（共10小题，每题2分）（每小题只有一个选项符合题意，请把正确选项的字母填在题后括号内）1.某元素的原子核外电子排布为2、8、18、1，该元素位于元素周期表的哪个周期和族？A.第四周期第ⅠA族B.第四周期第ⅠB族C.第三周期第ⅠA族D.第三周期第ⅠB族参考答案：C2.下列关于原子核外电子排布的叙述中，正确的是？A.每个电子层最多容纳的电子数是2n²B.s能级的电子云形状是球形，p能级的电子云形状是哑铃形C.d能级的轨道有5个，f能级的轨道有7个D.原子最外层电子数为8的元素一定是稀有气体元素参考答案：B3.下列哪种方法可以增大化学反应速率？A.降低反应温度B.减小反应物浓度C.使用催化剂D.减小反应物表面积参考答案：C4.某元素的原子最外层电子数为1，次外层电子数为8，该元素形成的离子最外层电子数为8，该离子是？A.Na⁺B.Mg²⁺C.Al³⁺D.Cl⁻参考答案：A5.下列关于原子结构的说法中，正确的是？A.原子核内的质子数等于中子数B.原子核内的质子数等于电子数C.原子核内的中子数等于电子数D.原子核内的质子数和中子数都等于电子数参考答案：B6.下列哪种粒子半径最小？A.NaB.MgC.AlD.Si参考答案：D7.下列哪种粒子半径最大？A.FB.ClC.BrD.I参考答案：D8.下列哪种元素的第一电离能最高？A.LiB.BeC.BD.C参考答案：B9.下列哪种元素的第一电离能最低？A.NaB.KC.RbD.Cs参考答案：D10.下列关于原子结构的说法中，错误的是？A.原子核内的质子数决定了元素的种类B.原子核内的中子数决定了元素的种类C.原子核外的电子排布决定了元素的化学性质D.原子核内的质子数和电子数都决定了元素的化学性质参考答案：B二、填空题（共10小题，每题2分）（请把正确答案直接填写在题中横线上，填写不完整的不得分）1.某元素的原子核外电子排布为2、8、18、2，该元素位于元素周期表的______周期______族。参考答案：四ⅣA2.下列原子中，半径最小的是______（填元素符号），半径最大的是______（填元素符号）。参考答案：FAl3.硫原子（原子序数16）的基态电子排布式为______。参考答案：1s²2s²2p⁶3s²3p⁴4.下列粒子中，电子层数越多，半径越大的是______（填化学式）。参考答案：Na⁺5.氯原子（原子序数17）失去一个电子后形成的离子，其核外电子排布式为______。参考答案：1s²2s²2p⁶6.下列元素中，第一电离能最高的是______（填元素符号），第一电离能最低的是______（填元素符号）。参考答案：FAr7.氢原子从基态跃迁到激发态，需要吸收的能量为______（单位：电子伏特）。参考答案：13.68.下列分子中，中心原子的杂化方式为sp3的是______（填化学式）。参考答案：CH₄9.某元素的原子最外层电子数为4，次外层电子数为18，该元素位于元素周期表的______周期______族。参考答案：四IVA10.下列关于原子结构的说法中，正确的是______。参考答案：原子核外电子排布遵循能量最低原理三、判断题（共10小题，每题2分）（正确的打“√”，错误的打“×”，把判断符号填在题后括号内）1.原子核外电子的运动轨迹是固定的圆轨道。()参考答案：×2.所有原子的最外层电子数都等于其主量子数。()参考答案：×3.同一周期中，从左到右，元素的第一电离能一定逐渐增大。()参考答案：×4.氯原子（原子序数17）失去一个电子后形成的离子，其核外电子排布式与氩原子相同。()参考答案：√5.当氢原子吸收光子后，其核外电子将从较低能级跃迁到较高能级。()参考答案：√6.下列分子中，中心原子的杂化方式为sp2的是CO2。()参考答案：×7.某元素的原子最外层电子数为4，次外层电子数为18，该元素位于第四周期第IVA族。()参考答案：√8.增大反应物浓度一定能增大化学反应速率。()参考答案：×9.使用催化剂可以改变化学反应的平衡常数。()参考答案：×10.对于有气体参与的反应，增大压强一定能增大化学反应速率。()参考答案：×四、简答题（共8小题，每题2分）（请分点作答，语言简明、要点齐全，写在对应题目下方的横线上）1.简述原子核外电子排布的三大规则。参考答案：①泡利不相容原理：每个原子轨道最多容纳两个自旋状态相反的电子；②洪特规则：电子在填充简并轨道时，优先单独占据一个轨道且自旋方向相同；③能量最低原理：电子总是优先占据能量最低的原子轨道。2.说明原子序数为17的氯原子基态电子排布式。参考答案：1s²2s²2p⁶3s²3p⁵3.比较Na和Mg两种元素的第一电离能大小，并解释原因。参考答案：Mg的第一电离能大于Na的。原因：Mg失去电子时需要破坏3s轨道的满壳层结构，而Na失去电子时破坏的是相对较稳定的3p轨道，破坏满壳层需要更多能量。4.下列粒子中，半径最小的是哪个？请说明理由。A.Na⁺B.Mg²⁺C.Al³⁺D.Si⁴⁺参考答案：C.Al³⁺。理由：电子层数相同时，核电荷数越大，半径越小。Al³⁺和Na⁺、Mg²⁺、Si⁴⁺电子层数均为2，但Al³⁺核电荷数最大（13），核对电子的吸引力最强，半径最小。5.氢原子从n=1能级跃迁到n=2能级，需要吸收多少能量？请说明跃迁类型。参考答案：需要吸收能量。跃迁类型为吸收跃迁。氢原子从n=1跃迁到n=2需要吸收光子能量，根据ΔE=hν=h(c/λ)，能量大小等于能级差E₂-E₁。6.下列分子中，中心原子的杂化方式为sp³的是哪个？请说明理由。A.CH₄B.CO₂C.H₂OD.BF₃参考答案：C.H₂O。理由：H₂O中心原子O形成2个O-H键，孤对电子数为2，价层电子对总数为4，采用sp³杂化。7.某元素的原子最外层电子数为4，次外层电子数为18，该元素位于周期表中的哪个分区？参考答案：d区。理由：该元素原子最外层为4s电子，次外层为18个电子（3d¹⁰），属于过渡金属元素，位于周期表d区。8.解释为什么同一周期中，从左到右，元素的第一电离能并非单调递增。参考答案：并非单调递增。原因：第IIA族元素（如Mg）全充满的3s轨道稳定性高，电离能反常增大；第VA族元素（如N）半充满的3p轨道稳定性高，电离能也反常增大。五、应用题（共8小题，每题3分）（请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写最后结果不得分）1.某科研小组研究了温度对某化学反应速率的影响。在25℃时，该反应每分钟消耗反应物A0.2mol；在55℃时，该反应每分钟消耗反应物A0.8mol。请解释温度升高对该反应速率的影响，并计算55℃时反应速率是25℃时反应速率的多少倍？参考答案：温度升高，化学反应速率加快；55℃时反应速率是25℃时的4倍2.某元素X的原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s²。请回答：①元素X位于周期表中的哪个周期和哪个族？②元素X的原子最外层电子数是多少？③写出元素X的基态原子电子排布式。参考答案：①元素X位于周期表中的第四周期第VIB族；②元素X的原子最外层电子数是2；③元素X的基态原子电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s²3.某化学兴趣小组探究催化剂对化学反应速率的影响。实验数据如下表所示：实验编号|反应物|催化剂|反应时间(min)|产物生成量(mol)①|A+B|无|10|0.2②|A+B|催化剂|5|0.4请回答：①该实验中，自变量是什么？因变量是什么？②催化剂对该反应速率有何影响？③计算在有催化剂时，反应速率是无催化剂时的多少倍？参考答案：①自变量是催化剂，因变量是反应时间或产物生成量；②催化剂加快了反应速率；③在有催化剂时，反应速率是无催化剂时的8倍4.某元素的原子最外层电子数为5，次外层电子数为18，该元素位于周期表中的哪个周期和哪个族？请说明理由。参考答案：该元素位于周期表中的第四周期第VA族5.下列分子中，中心原子的杂化方式为sp³的是哪个？请说明理由。A.CH₄B.H₂OC.CO₂D.NH₃参考答案：D.NH₃6.氢原子从n=1能级跃迁到n=2能级，需要吸收光子能量。已知氢原子基态能级为-13.6eV，激发态能级为-3.4eV。请计算：①氢原子从n=1能级跃迁到n=2能级需要吸收多少能量？②吸收该能量对应的光子波长是多少？（普朗克常数h=6.626×10⁻³⁴J•s，光速c=3.00×10⁸m/s）参考答案：①氢原子从n=1能级跃迁到n=2能级需要吸收10.2eV的能量；②吸收该能量对应的光子波长为121.6nm7.某元素的原子最外层电子数为1，次外层电子数为8，该元素位于周期表中的哪个周期和哪个族？请说明理由。参考答案：该元素位于周期表中的第三周期第IA族8.某化学反应在室温下进行得很慢，但在加热后反应速率明显加快。请解释该现象，并说明温度对化学反应速率的影响机理。参考答案：温度升高，分子平均动能增大，活化分子百分数增加，有效碰撞频率增大，从而化学反应速率加快标准答案与解析一、单项选择题1.参考答案：C解析：本题考查原子结构与元素周期表。该元素的原子核外电子排布为2、8、18、1，说明其原子核外有4个电子层，最外层有1个电子，位于第四周期第ⅠA族。选项A、B错误，选项C正确，选项D错误。2.参考答案：B解析：本题考查原子核外电子排布。每个电子层最多容纳的电子数是2n²，故选项A正确；s能级的电子云形状是球形，p能级的电子云形状是哑铃形，故选项B正确；d能级的轨道有5个，f能级的轨道有7个，故选项C正确；原子最外层电子数为8的元素不一定是稀有气体元素，如氖气是稀有气体元素，但氩气不是，故选项D错误。3.参考答案：C解析：本题考查化学反应速率的影响因素。降低反应温度会减小化学反应速率，故选项A错误；减小反应物浓度会减小化学反应速率，故选项B错误；使用催化剂可以增大化学反应速率，故选项C正确；减小反应物表面积会减小化学反应速率，故选项D错误。4.参考答案：A解析：本题考查原子结构与离子形成。该元素的原子最外层电子数为1，次外层电子数为8，说明其原子核外电子排布为2、8、1。该元素形成的离子最外层电子数为8，说明其失去了1个电子，形成的离子核外电子排布为2、8，即Na⁺。选项B、C、D形成的离子最外层电子数均不为8，故选项A正确。5.参考答案：B解析：本题考查原子结构。原子核内的质子数决定了元素的种类，故选项A错误；原子核内的质子数等于电子数，故选项B正确；原子核内的中子数不一定等于电子数，故选项C错误；原子核内的质子数和中子数都不一定等于电子数，故选项D错误。6.参考答案：D解析：本题考查原子半径。原子半径随着原子序数的增大而减小，故Si的原子半径最小，选项D正确。7.参考答案：D解析：本题考查原子半径。原子半径随着原子序数的增大而减小，故I的原子半径最大，选项D正确。8.参考答案：B解析：本题考查第一电离能。第一电离能随着原子序数的增大而增大，但存在一些例外情况。Be的第一电离能高于B，故选项B正确。9.参考答案：D解析：本题考查第一电离能。第一电离能随着原子序数的增大而增大，但存在一些例外情况。Cs的第一电离能最低，故选项D正确。10.参考答案：B解析：本题考查原子结构。原子核内的质子数决定了元素的种类，故选项A正确；原子核内的中子数不影响元素的种类，故选项B错误；原子核外的电子排布决定了元素的化学性质，故选项C正确；原子核内的质子数和电子数都决定了元素的化学性质，故选项D正确。二、填空题1.参考答案：四ⅣA解析：本题考查原子结构与元素周期表。根据原子核外电子排布为2、8、18、2，可知该元素有4个电子层，最外层有4个电子，因此位于元素周期表的第四周期第ⅣA族。2.参考答案：FAl解析：本题考查原子半径。同周期自左向右原子半径逐渐减小，同主族自上向下原子半径逐渐增大。F和Al位于第三周期，F位于第VIIA族，Al位于第IIIA族，因此F原子半径最小，Al原子半径最大。3.参考答案：1s²2s²2p⁶3s²3p⁴解析：本题考查原子核外电子排布式。硫原子（原子序数16）的核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁴。4.参考答案：Na⁺解析：本题考查离子半径。电子层数越多，半径越大。Na⁺和Mg²⁺具有相同的电子层数（2层），但Na⁺的核电荷数较小，因此Na⁺半径较大。5.参考答案：1s²2s²2p⁶解析：本题考查离子核外电子排布式。氯原子（原子序数17）失去一个电子后形成氯离子（Cl⁻），其核外电子排布式为1s²2s²2p⁶。6.参考答案：FAr解析：本题考查第一电离能。同周期自左向右第一电离能逐渐增大，同主族自上向下第一电离能逐渐减小。F和Ar位于第二周期和第三周期，F位于第VIIA族，Ar位于第0族，因此F的第一电离能最高，Ar的第一电离能最低。7.参考答案：13.6解析：本题考查氢原子能级。氢原子从基态跃迁到激发态，需要吸收的能量为13.6电子伏特。8.参考答案：CH₄解析：本题考查分子杂化方式。CH₄分子中，碳原子形成4个单键，价层电子对数为4，因此中心原子的杂化方式为sp3。9.参考答案：四IVA解析：本题考查原子结构与元素周期表。某元素的原子最外层电子数为4，次外层电子数为18，可知该元素有4个电子层，最外层有4个电子，因此位于元素周期表的第四周期第IVA族。10.参考答案：原子核外电子排布遵循能量最低原理解析：本题考查原子结构。原子核外电子排布遵循能量最低原理，即电子优先占据能量最低的电子层和电子亚层。三、判断题1.参考答案：×解析：本题考查原子核外电子运动特征。原子核外电子的运动状态是概率性的，没有固定的轨迹，而是以概率云的形式存在，因此说电子的运动轨迹是固定的圆轨道是错误的。2.参考答案：×解析：本题考查原子核外电子排布规律。原子的核外电子排布遵循构造原理，最外层电子数不一定等于主量子数，例如氖原子（Ne）的主量子数为2，但最外层电子数为8，因此该说法错误。3.参考答案：×解析：本题考查元素周期律。同一周期中，从左到右，元素的第一电离能一般逐渐增大，但存在例外情况，如第IIA族大于第IIIA族，第VA族大于第VIA族，因此该说法错误。4.参考答案：√解析：本题考查离子核外电子排布。氯原子（原子序数17）失去一个电子后形成氯离子（Cl-），其核外电子总数为18，电子排布式为1s²2s²2p⁶，与氩原子（Ar）的核外电子排布相同，因此该说法正确。5.参考答案：√解析：本题考查氢原子能级跃迁。当氢原子吸收光子后，能量增加，核外电子将从较低能级跃迁到较高能级，因此该说法正确。6.参考答案：×解析：本题考查分子杂化方式。CO2分子中，中心碳原子的价层电子对数为2，杂化方式为sp，而不是sp2，因此该说法错误。7.参考答案：√解析：本题考查元素周期表。某元素的原子最外层电子数为4，次外层电子数为18，说明该元素位于第四周期第IVA族，因此该说法正确。8.参考答案：×解析：本题考查化学反应速率影响因素。增大反应物浓度通常能增大化学反应速率，但并非绝对，例如固体反应物的浓度不适用浓度概念，因此该说法错误。9.参考答案：×解析：本题考查催化剂作用。催化剂可以改变化学反应的速率，但不会改变化学反应的平衡常数，因此该说法错误。10.参考答案：×解析：本题考查化学反应速率影响因素。对于有气体参与的反应，增大压强通常能增大化学反应速率，但并非绝对，例如反应前后气体分子数不变时，压强变化对速率无影响，因此该说法错误。四、简答题1.参考答案：①泡利不相容原理：每个原子轨道最多容纳两个自旋状态相反的电子；②洪特规则：电子在填充简并轨道时，优先单独占据一个轨道且自旋方向相同；③能量最低原理：电子总是优先占据能量最低的原子轨道。解析：本题考查原子核外电子排布规则。解析需分述三大规则的内容，①泡利不相容原理强调电子自旋状态，②洪特规则强调简并轨道的电子排布方式，③能量最低原理强调电子填充顺序。答案需包含所有三个规则的核心内容。2.参考答案：1s²2s²2p⁶3s²3p⁵解析：本题考查氯原子的基态电子排布。解析需根据氯原子原子序数为17，按照能量最低原理和三大规则依次填充电子，得到完整排布式。注意不能遗漏任何电子层。3.参考答案：Mg的第一电离能大于Na的。原因：Mg失去电子时需要破坏3s轨道的满壳层结构，而Na失去电子时破坏的是相对较稳定的3p轨道，破坏满壳层需要更多能量。解析：本题考查第一电离能的比较。解析需结合电子排布和壳层结构解释，说明Mg的3s轨道为全充满状态，稳定性高，失去电子更难，因此电离能更大。4.参考答案：C.Al³⁺。理由：电子层数相同时，核电荷数越大，半径越小。Al³⁺和Na⁺、Mg²⁺、Si⁴⁺电子层数均为2，但Al³⁺核电荷数最大（13），核对电子的吸引力最强，半径最小。解析：本题考查离子半径的比较。解析需明确比较原则：电子层数相同时，核电荷数越大，半径越小。需逐项分析各离子的电子层数和核电荷数，得出Al³⁺半径最小的结论。5.参考答案：需要吸收能量。跃迁类型为吸收跃迁。氢原子从n=1跃迁到n=2需要吸收光子能量，根据ΔE=hν=h(c/λ)，能量大小等于能级差E₂-E₁。解析：本题考查氢原子能级跃迁。解析需说明跃迁类型（吸收跃迁），并给出能量计算公式ΔE=hν，同时指出能级差E₂-E₁是关键计算依据。6.参考答案：C.H₂O。理由：H₂O中心原子O形成2个O-H键，孤对电子数为2，价层电子对总数为4，采用sp³杂化。解析：本题考查中心原子杂化方式的判断。解析需根据价层电子对互斥理论（VSEPR），计算中心原子的价层电子对数（σ键+孤对电子/2），确定杂化方式。H₂O为sp³杂化，而CO₂为sp杂化，BF₃为sp²杂化。7.参考答案：d区。理由：该元素原子最外层为4s电子，次外层为18个电子（3d¹⁰），属于过渡金属元素，位于周期表d区。解析：本题考查元素在周期表中的位置。解析需根据电子排布判断元素类别，4s电子为主量子数4的价电子，3d¹⁰为副量子数3的d轨道电子，符合过渡金属特征，位于d区。8.参考答案：并非单调递增。原因：第IIA族元素（如Mg）全充满的3s轨道稳定性高，电离能反常增大；第VA族元素（如N）半充满的3p轨道稳定性高，电离能也反常增大。解析：本题考查第一电离能的周期性变化规律。解析需结合电子排布的稳定性解释反常现象，指出第IIA族和第VA族由于d或p轨道的半充满或全充满状态，导致电离能出现峰值。五、应用题1.参考答案：温度升高，化学反应速率加快；55℃时反应速率是25℃时的4倍解析：本题考查温度对化学反应速率的影响。温度升高，分子平均动能增大，活化分子百分数增加，有效碰撞频率增大，从而化学反应速率加快。55℃时反应速率是25℃时的倍数计算如下：倍数=(55℃时每分钟消耗量)/(25℃时每分钟消耗量)=0.8mol/min/0.2mol/min=4①温度升高，分子平均动能增大，活化分子百分数增加，有效碰撞频率增大，化学反应速率加快。②55℃时反应速率是25℃时反应速率的4倍。2.参考答案：①元素X位于周期表中的第四周期第VIB族；②元素X的原子最外层电子数是2；③元素X的基态原子电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s²解析：本题考查原子核外电子排布。元素X的原子核外电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s²，其原子序数为24，位于周期表中的第四周期第VIB族。①元素X位于周期表中的第四周期第VIB族。②元素X的原子最外层电子数为4s²中的2个电子。③元素X的基态原子电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s²。3.参考答案：①自变量是催化剂，因变量是反应时间或产物生成量；②催化剂加快了反应速率；③在有催化剂时，反应速率是无催化剂时的8倍解析：本题考查催化剂对化学反应速率的影响。实验数据表明，加入催化剂后，反应时间缩短，产物生成量增加，说明催化剂加快了反应速率。①自变量是催化剂，因变量是反应时间或产物生成量。②催化剂降低了反应所需的活化能，增加了活化分子百分数，从而加快了反应速率。③在有催化剂时，反应时间为5mi