选择性必修2 第一章 第一节 原子结构 测试题
一、选择题（本题共有15小题，每小题只有一个正确选项，每小题3分，共45分）
1． 自从1803年英国化学家、物理学家道尔顿提出了原子学说，人类对原子结构的认识就不断深入、发展，并通过实验事实不断完善对原子结构的认识。下列关于原子结构模型的说法中，正确的是( )
A．道尔顿的原子结构模型将原子看作实心球，故不能解释任何问题
B．汤姆孙“葡萄干布丁”原子结构模型成功解释了原子中的正负粒子是可以稳定共存的
C．卢瑟福核式原子结构模型指出了原子核和核外电子的质量关系、电性关系及占有体积的关系
D．玻尔电子分层排布原子结构模型引入了量子化的概念，能够成功解释所有的原子光谱
【答案】C
【解析】道尔顿的原子理论成功解释了质量守恒定律等规律，故A选项是错误的。汤姆孙“葡萄干布丁”原子结构模型提出了正负电荷的共存问题，但同时认为在这样微小的距离上有着极大的作用力，存在着电子会被拉进去并会碰撞在带正电的核心上这样的问题，故B选项是错误的。卢瑟福通过α粒子散射实验提出了核式原子结构模型，散射实验的结果能够分析出原子核和核外电子的质量关系、电性关系及占有体积的关系，故C选项是正确的。玻尔电子分层排布原子结构模型只引入了一个量子化的概念，只能够解释氢原子光谱，而不能解释比较复杂的原子光谱，故D选项是错误的。
2． 下列关于能层与能级的说法中正确的是( )
A．原子核外电子的每个能层最多可容纳的电子数为n2
B．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．同是s能级，在不同的能层中所能容纳的最多电子数是不相同的
D．能级能量：5s>4d
【答案】B
【解析】A项，每一能层最多可容纳的电子数为2n2；C项，只要是s能级，不论哪一能层，所容纳的电子数都为2；D项，由构造原理知能级能量：4d>5s。
3． 以下现象与核外电子的跃迁有关的是( )
①霓虹灯发出有色光 ②棱镜分光 ③激光器产生激光 ④石油蒸馏 ⑤凸透镜聚光
⑥燃放的焰火在夜空中呈现五彩缤纷的礼花 ⑦日光灯通电发光 ⑧冷却结晶
A．①③⑥⑦ B．②④⑤⑧
C．①③⑤⑥⑦ D．①②③⑤⑥⑦
【答案】A
【解析】核外电子发生跃迁时会吸收或释放能量，主要体现为光(辐射)，因此，许多可见光，如日光灯灯光、霓虹灯灯光、激光、焰火等均与电子跃迁有关。
下列有关认识正确的是( )
A．各能级s、p、d、f可容纳的电子数按顺序分别为1、3、5、7的二倍
B．各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束
C．各能层含有的能级数为n－1
D．各能层含有的电子数为2n2
【答案】A
【解析】根据构造原理，电子排布的能级顺序为1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s……各个能层的能级数等于能层的序数；能级s、p、d、f可容纳的电子数按顺序分别为1、3、5、7的二倍；各能层最多含有的电子数为2n2。
下列说法中正确的是( )
A．s能级的能量一定比p能级低
B．3p2表示第三电子层上有两个电子
C．同一原子中，1s、2p、4p电子的能量逐渐增大
D．同一原子中，2p、3p、4p能级最多容纳的电子数不同
【答案】C
【解析】高电子层的s能级比低电子层的p能级的能量高，A错误；3p2表示3p能级排了两个电子，B错误；同一原子中，1s、2p、4p电子的能量逐渐升高，C正确；p能级最多都容纳6个电子，D错误。
下列说法正确的是( )
A．同一个电子层中s能级的能量总是大于p能级的能量
B．2s原子轨道半径比1s原子轨道半径大，说明2s轨道比1s轨道离核远
C．第2电子层上的电子不论在哪一个原子轨道上，其能量都相等
D．N电子层的原子轨道类型数和原子轨道数分别为4和8
【答案】B
【解析】同一电子层中，s能级的能量小于p能级的能量，A不正确；由于2s轨道比1s轨道离原子核远，因此2s原子轨道半径比1s原子轨道半径大，B正确；当电子在同一电子层的不同能级上时，其能量不相同，因此C不正确；对于N电子层，n=4，其轨道类型数为4，轨道数为n2=42=16，D不正确。
7． 下列微粒中，未成对电子数最多的是( )
A．C：1s22s22p2 B．S：1s22s22p63s23p4
C．Cr：1s22s22p63s23p63d54s1 D．Fe：1s22s22p63s23p63d64s2
A．9 B．10 C．17 D．18
【答案】C
【解析】A.C有2个未成对电子。B.S有2个未成对电子。C.Cr有6个未成对电子。D.Fe有4个未成对电子。
8． 中国研制的第四代隐形战机歼－20在成都首次公开试飞成功。隐形战机的核心材料是金属钛，我国探明储量世界第一。下列有关推断不正确的是( )
A．钛的原子序数为22
B．钛位于元素周期表第四周期
C．钛原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d4
D．钛属于过渡元素
【答案】C
【解析】依据元素周期表结构，钛是22号元素，位于第四周期第ⅣB族，它属于过渡元素。依据构造原理，4s能级能量低于3d能级，故应首先排满4s后再排3d，正确排布式为1s22s22p63s23p63d24s2。
9． X、Y、Z为短周期元素，X原子最外层电子排布式为ns1，Y原子最外层电子排布式为(n＋1)sn(n＋1)p2n，Z原子的特征电子排布式可以表示为csccp2c。X、Y、Z三种元素形成的化合物的化学式不正确的是( )
A．X2YZ3 B．X2YZ4
C．X2Y2Z3 D．XYZ3
【答案】D
【解析】根据原子核外电子的排布规律，内层的s轨道最多只能容纳2个电子，因此价电子排布可以表示为csccp2c的元素只能是氧，原子最外层电子排布为(n＋1)sn(n＋1)p2n的元素为S。Na2SO3、Na2SO4、Na2S2O3均正确。
10．下列各组原子中，彼此化学性质一定相似的是( )
A．原子核外L能层的未成对电子数与M能层的未成对电子数相等的原子
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能级只有1个空轨道的X原子和3p能级只有1个空轨道的Y原子
D．最外层都只有一个电子的X、Y原子
【答案】C
【解析】L层(M层)只有1个未成对电子的可能是Li或F(Na或Cl)，L层(M层)有2个未成对电子的可能是C或O(Si或S)，A项错；B项中X为Mg，Y可能为Ca、Sc、Ti、V、Mn、Fe、Co、Ni、Zn等；C项为C()和Si()。
11．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．最外层电子排布为2s22p6的原子和最外层电子排布为2s22p6的离子
D．原子核外的M层上的s能级和p能级都填满了电子，而d轨道上尚未排有电子的两种原子
【答案】B
【解析】第一周期的氢、氮和第二周期的锂、铍原子的电子层上全是s电子，显然它们分属于不同周期，故A错；3p能级只有一个空轨道的原子是硅，3p能级上有一个未成对电子的原子是铝和氯，同在第三周期，故B正确；最外层电子排布为2s22p6的原子是第二周期的氖，而最外层电子排布为2s22p6的离子可能是第二周期的氧、氟，也可能是第三周期的钠、镁、铝，故C错； 原子核外的M层上s能级和p能级都填满了电子，而d轨道上尚未排有电子的原子可能是第三周期的氩，也可能是第四周期的钾、钙，故D错。
12．下列各组表述中，两个粒子一定不属于同种元素原子的是( )
A．3p能级有一个空轨道的基态原子和核外电子排布式为1s22s22p63s23p2的原子
B．M层全充满而N层为4s2的原子和核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2的原子
C．最外层电子数是核外电子总数的的原子和价层电子排布式为4s24p5的原子
D．2p能级有一个未成对电子的基态原子和原子的价层电子排布式为2s22p5的原子
【答案】B
【解析】A项，3p能级有一个空轨道，说明3p能级有2个电子，3s能级肯定已填满，价层电子排布式为3s23p2，因此A中两粒子相同，不符合题意；B项，M层全充满而N层为4s2，M层上有d轨道，即价层电子排布式为3d104s2，应该是基态锌原子，3d64s2是基态铁原子的价层电子排布式，符合题意；C项，价层电子排布式为4s24p5，则3d能级已排满10个电子，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5，最外层电子数是核外电子总数的的原子，可按下述方法讨论：若最外层电子数为1，核外电子总数为5，不可能；最外层电子数为2，核外电子总数为10，不可能；同理，只有最外层电子数为7，核外电子总数为35时合理，其电子排布式也是1s22s22p63s23p63d104s24p5，二者是同种元素的原子，不符合题意；D项，2p能级有一个未成对电子，可以是2p1，也可以是2p5，因此二者不一定属于同种元素的原子，不符合题意。
13．某基态原子核外共有6个电子，分布在K与L能层上，在下列L层分布中正确的是( )
【答案】D
【解析】A项错误，2s轨道应排满2个电子，且自旋方向相反；B项错误，2p轨道的2个电子自旋方向要相同；C项错误，2p轨道的2个电子应分占2个轨道，且自旋方向相同；D项正确，2p的3个轨道能量是相同的。
14．如图甲是氢原子的1s电子云图(即概率密度分布图)，图乙、丙分别表示s、p能级的电子云轮廓图。下列有关说法正确的是( )
A．电子云图(即概率密度分布图)就是原子轨道图
B．3p2表示3p能级中有两个原子轨道
C．由图乙可知，s能级的电子云轮廓图呈圆形，有无数条对称轴
D．由图丙可知，p能级的原子轨道图呈哑铃形，且有3个伸展方向
【答案】D
【解析】电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述，图甲就是电子云图(即概率密度分布图)。由于电子云图难以绘制，所以通常把电子出现概率约为90%的空间圈出来，称为电子云轮廓图，实际上这种电子云轮廓图就是我们常说的原子轨道图，故A错误；3p2表示3p能级中容纳了两个电子，故B错误；s能级的电子云轮廓图呈球形而不是圆形，故C错误；p能级的原子轨道图呈哑铃形，有px(沿x轴方向)、py(沿y轴方向)、pz(沿z轴方向)三个伸展方向，并且互相垂直，D正确。
15．下列有关电子排布图的表述不正确的是( )
【答案】D
【解析】A项，单核10电子粒子基态时的电子排布式为1s22s22p6，每个轨道内排布2个电子，且自旋状态相反，正确；B项，违背了洪特规则，正确；C项，N原子的价层电子排布图为，正确；D项，该电子排布图中的电子没有激发跃迁到能量更高的轨道上，错误。
二、填空题（本题包括4个小题，共55分）
16．(10分) (1)X元素是非金属元素，其原子中有3个未成对电子，核外电子层数为3，则该原子的核外电子排布式为 。
(2)某元素的原子基态时有6个电子处于3d轨道上，则该元素的原子序数为__________，该元素原子的d轨道上的未成对电子有__________个。
(3)某元素的基态原子失去3个电子后，它的3d轨道上的电子恰好半满，则该元素的原子序数为__________，其＋3价离子的电子排布式为__________。
【答案】 (1)1s22s22p63s23p3 (2)26 4 (3)26 1s22s22p63s23p63d5
【解析】本题应从原子核外电子排布的轨道能量顺序和能级交错两个方面考虑，同时注意当原子失电子时总是先失去最外层上的电子。
(1)根据题意：原子中有3个未成对电子，核外电子层数为3，所以该原子的外围电子排布式为3s23p3，则该原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p3。(2)根据能级交错现象，既然3d轨道上有6个电子，那么4s轨道应处于全满状态，有2个电子，则该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，可见，该元素的原子序数为26。d轨道有5个等价轨道，它上面有6个电子，根据泡利不相容原理和洪特规则，d轨道上的未成对电子应为4个。(3)当基态原子失去3个电子后，3d轨道处于半满状态，即为5个电子，所以该原子的外围电子排布式应为3d64s2，该基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，原子序数为26，其＋3价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5。
17．(16分)有A、B、C、D、E、F六种短周期主族元素，它们的原子序数依次增大，其中A元素原子核外电子仅有一个原子轨道，也是宇宙中最丰富的元素；B元素原子核外p电子数比s电子数少1；C元素原子的最外层电子排布可表示为asaap2a；D为金属元素且M层上有一个未成对的p电子；E元素的原子核外最外层p轨道半充满；F元素原子的价电子排布式为3s23p5。
(1)写出A、C、F元素的元素符号：A________、C________、F________。
(2)写出基态D原子的电子排布式 。写出基态E原子的核外电子轨道表示式_________________________________。
(3)D元素原子核外电子云有________种不同的伸展方向，共有________种不同运动状态的电子，_________个不同能级的电子。
(4)B元素单质和氢化物的电子式：单质________，氢化物________。
【答案】(1)H O Cl (2)1s22s22p63s23p1
(3)4 13 5 (4N H
【解析】A原子只有一个原子轨道，可能是H或He，又因A是宇宙中最丰富的元素，则A为氢；B元素原子的核外电子排布为1s22s22p3，为氮；C的价电子排布为2s22p4，为氧；D元素原子的核外电子排布为1s22s22p63s23p1，为铝；E元素原子的核外电子排布为1s22s22p63s23p3，为磷，F为氯。s轨道只有1种伸展方向、p轨道有3种伸展方向，Al核外电子排布为1s22s22p63s23p1，涉及s轨道和p轨道，因此其核外电子云(轨道)的伸展方向有4种；核外13个电子的运动状态各不相同，故核外有13种不同运动状态的电子，有1s、2s、2p、3s、3p共5个能级。
18．(14分) A、B、C、D、E、F代表6种元素。请填空：
(1)A元素基态原子的最外层有2个未成对电子，次外层有2个电子，其元素符号为________。
(2)B元素的负一价离子和C元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同，B的元素符号为________，C的元素符号为________。
(3)D元素的正三价离子的3d能级为半充满，D的元素符号为________，其基态原子的电子排布式为_______________。
(4)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，E的元素符号为________，其基态原子的电子排布式为________________________。
(5)F元素的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋1，则n＝________；原子中能量最高的是________电子。
【答案】(1)C或O (2)Cl K
(3)Fe 1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)
(4)Cu 1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)
(5)2 2p
【解析】(1)A元素基态原子次外层有2个电子，故次外层为K层，A元素有2个电子层，由题意可写出其电子排布图为或，则该元素核外有6或8个电子，为碳元素或氧元素。(2)B－、C＋的电子层结构都与Ar相同，即核外都有18个电子，则B为17号元素Cl，C为19号元素K。(3)D元素原子失去2个4s电子和1个3d电子后变成＋3价离子，其原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，即为26号元素Fe。(4)根据题意要求，首先写出电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1，该元素为29号元素Cu。(5)s能级只有1个原子轨道，故最多只能容纳2个电子，即n＝2，所以元素F的原子的最外层电子排布式为2s22p3，由此可知F是N元素；根据核外电子排布的能量最低原理，可知氮原子的核外电子中的2p能级能量最高。
19．(15分)有四种短周期元素，它们的结构、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
B B与A同周期，其最高价氧化物对应的水化物呈两性
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、氧元素外含量最多的元素，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
请根据表中信息填写：
(1)A原子的核外电子排布式是_________________。
(2)B元素在周期表中的位置是_____________，离子半径：B______(填“大于”或“小于”)A。
(3)C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，其轨道呈____形。
(4)D原子的核外电子排布式为___________________，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______________________________，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 小于
(3) 3 2p 哑铃
(4)1s22s22p63s23p5(或[Ne]3s23p5)
(5)NaOH＋Al(OH)3===NaArO2＋2H2O 3HCl＋Als(OH)3===ArCl3＋3H2O
