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跟蹤檢測（四十六） 認識層面——原子結構、核外電子排布
1．12C和13C原子之間，相等的是( )
A．原子質量 B．中子數(shù)
C．質量數(shù) D. 電子數(shù)
解析：選D 12C和13C原子之間，質量數(shù)分別為12和13，不相等，選項C錯誤；故原子質量不相等，選項A錯誤；中子數(shù)分別為6和7，不相等，選項B錯誤；質子數(shù)均為6，原子核內(nèi)質子數(shù)等于核外電子數(shù)，也均為6，選項D正確。
2．YBa2Cu8Ox(Y為元素釔)是磁懸浮列車中的重要超導材料，下列關于Y的說法不正確的是( )
A．屬于金屬元素
B．質子數(shù)與中子數(shù)之差為50
C．原子的核外電子數(shù)是39
D.Y和Y是兩種不同的核素
解析：選B Y的質子數(shù)為39，中子數(shù)為89－39＝50，質子數(shù)與中子數(shù)之差為11。
3．下列各原子或離子的電子排布式或電子排布圖錯誤的是( )
A．Na＋ 1s22s22p6
B．S [Ne]3s23p4
解析：選C N的電子排布圖為 。
4．構造原理揭示的電子排布能級順序，實質是各能級能量高低順序。若以E表示某能級的能量，下列能量大小順序中正確的是( )
A．E(3s)＞E(3p)＞E(3d) B．E(3s)＞E(2s)＞E(1s)
C．E(2f)＞E(3d)＞E(4s) D．E(5s)＞E(4s)＞E(4f)
解析：選B 同一能層，s、p、d能級能量遞增，即E(3s)
E(2s)>E(1s)，B正確；不存在2f能級，C錯誤；根據(jù)能級交錯原理，E(4f) >E(5s)>E(4s)，D錯誤。
5．某主族元素的原子，M層上有一個半充滿的亞層(即該亞層的每個軌道只有1個電子)，這種原子的質子數(shù)( )
A．只能是7 B．只能是15
C．是11或15 D．是11或13
解析：選C 主族元素，M層上有一個半充滿的亞層，電子排布式可能是1s22s22p63s1，也有可能是1s22s22p63s23p3，即原子序數(shù)可能是11或15。
6．我國限制稀有金屬對外出口，此舉對我國戰(zhàn)略安全具有重要意義，稀土元素釹(Nd)是制造導彈合金材料的重要元素。下列說法中正確的是( )
A.Nd和Nd是同一核素
B．一個Nd原子的質量約為 g(NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值)
C.Nd原子的中子數(shù)與質子數(shù)之差為80
D．14 g釹元素含有6 mol電子
解析：選B Nd和Nd是不同核素，A項錯誤；1 mol Nd原子的質量約為140 g，一個原子的質量約為 g，B項正確；Nd原子的中子數(shù)為80、質子數(shù)為60，二者之差為20，C項錯誤；元素的相對原子質量是該元素的各種天然同位素的相對原子質量和所占的物質的量分數(shù)算出的平均值，因此14 g釹元素對應的釹原子的物質的量并非0.1 mol，含有的電子也不是6 mol，D項錯誤。
7．(2018全國卷Ⅲ)下列敘述正確的是( )
A．24 g鎂與27 g鋁中，含有相同的質子數(shù)
B．同等質量的氧氣和臭氧中，電子數(shù)相同
C．1 mol重水與1 mol水中，中子數(shù)比為2∶1
D．1 mol乙烷和1 mol乙烯中，化學鍵數(shù)相同
解析：選B 24 g Mg、27 g Al的物質的量均為1 mol,1個Mg原子和1個Al原子所含的質子數(shù)分別為12、13，故24 g鎂與27 g鋁中含有的質子數(shù)分別為12 mol和13 mol，A項錯誤；等質量的氧氣和臭氧，所含氧原子數(shù)相等，故電子數(shù)相同，B項正確；1個D2O分子含有10個中子，1個H2O分子含有8個中子，1 mol重水與1 mol水中含有的中子數(shù)之比為10∶8(5∶4)，C項錯誤；1個乙烷分子中含有7個共價鍵，而1個乙烯分子中含有6個共價鍵，故1 mol乙烷與1 mol乙烯中，含有的化學鍵數(shù)之比為7∶6，D項錯誤。
8．下列說法正確的是( )
A．基態(tài)原子的能量一定比激發(fā)態(tài)原子的能量高
B．1s22s12p1表示的是基態(tài)原子的電子排布
C．日常生活中我們看到的許多可見光，如霓虹燈光、節(jié)日焰火，都與原子核外電子發(fā)生躍遷釋放能量有關
D．電子僅在激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時才會產(chǎn)生原子光譜
解析：選C 基態(tài)原子吸收能量變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)原子，所以激發(fā)態(tài)原子能量大于基態(tài)原子能量，A錯誤；處于最低能量狀態(tài)的原子叫做基態(tài)原子，所以基態(tài)Be原子的電子排布式是1s22s2，B錯誤；電子由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)需要吸收光子，獲得能量，由激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)輻射光子，放出能量，因此日常生活中我們看到的許多可見光，如霓虹燈光、節(jié)日焰火，都與原子核外電子發(fā)生躍遷釋放能量有關，C正確；電子在基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)時也會產(chǎn)生原子光譜，D錯誤。
9．下列化學用語的書寫正確的是( )
A．羥基的電子式：
B．過氧化氫的電子式：
C．As原子的電子排布式：[Ar]4s24p3
D．Mg原子的核外電子排布圖：
解析：選D 氧氫間形成共價鍵，它為中性基團，羥基的電子式為，A錯誤；過氧化氫是共價化合物，氧氫、氧氧間均為共價鍵，其電子式為，B錯誤；As原子核電荷數(shù)為33，As原子的簡化電子排布式為[Ar]3d104s24p3，C錯誤；根據(jù)泡利原理，同一軌道上兩個電子的自旋方向相反，基態(tài)Mg原子的核外電子排布圖為，D正確。
10．下列關于價電子構型為3s23p4的粒子描述正確的是( )
A．它的元素符號為O
B．它的核外電子排布式為1s22s22p63s23p4
C．可以與H2化合生成液態(tài)化合物
D．其電子排布圖為
解析：選B 價電子構型為3s23p4的元素是16號元素S，氧元素的價電子構型為2s22p4，A錯誤；S元素的核外電子排布式為1s22s22p63s23p4，B正確；硫和氫氣化合生成的硫化氫是氣體而不是液體，C錯誤；當電子排布在同一能級的不同軌道時，總是優(yōu)先單獨占據(jù)一個軌道，且自旋方向相同，所以3p能級上電子排布圖違反洪特規(guī)則，D錯誤。
11．當鎂原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2時，以下認識正確的是( )
A．鎂原子由基態(tài)轉化成激發(fā)態(tài)，這一過程中吸收能量
B．鎂原子由激發(fā)態(tài)轉化成基態(tài)，這一過程中釋放能量
C．轉化后位于p能級上的兩個電子處于同一軌道，且自旋方向相同
D．轉化后鎂原子與硅原子電子層結構相同，化學性質相似
解析：選A 1s22s22p63s2為基態(tài)電子排布，1s22s22p63p2為激發(fā)態(tài)電子排布。由基態(tài)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)是需要吸收能量的，因此A正確，B錯誤；根據(jù)洪特規(guī)則電子優(yōu)先占據(jù)一個軌道，且自旋方向相同，C錯誤；鎂原子由基態(tài)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)，電子層結構與硅原子不同，D錯誤。
12．短周期Y元素的p軌道上有3個未成對電子，則該元素的最高價氧化物的水化物的化學式可能是( )
A．H3YO4 B．H4YO4
C．HYO2 D．H2YO4
解析：選A 從電子排布可知Y元素為第ⅤA族元素，其最高化合價為＋5價。A、B、C、D四個選項中Y的化合價分別為＋5、＋4、＋3和＋6價。
13．下列離子中，外層d軌道達半充滿狀態(tài)的是( )
A．Fe3＋ B．Cr3＋
C．Co3＋ D．Cu＋
解析：選A Fe3＋的價電子排布式為3d5，d軌道達半充滿狀態(tài)，A正確；Cr3＋的價電子排布式為3d3，d軌道不是半充滿狀態(tài)，B錯誤；Co3＋的價電子排布式為3d6，d軌道不是半充滿狀態(tài)，C錯誤；Cu＋的價電子排布式為3d10，d軌道處于全滿狀態(tài)，D錯誤。
14．已知短周期元素的離子aW3＋、bX＋、cY2－、dZ－具有相同的電子層結構，下列關系正確的是( )
A．氫化物的穩(wěn)定性H2Y＞HZ
B．離子半徑W3＋＜Z－，第一電離能X＜W
C．W、X、Y、Z最高正價與族序數(shù)相等
D．電負性Z＜Y＜W＜X
解析：選B 短周期元素離子aW3＋、bX＋、cY2－、dZ－具有相同的電子層結構，則有a－3＝b－1＝c＋2＝d＋1，可知原子序數(shù)a＞b＞d＞c，Y、Z為非金屬，處于第二周期，故Y為O元素，Z為F元素，W、X為金屬處于第三周期，W為Al元素，X為Na元素，非金屬性越強氫化物越穩(wěn)定，則氫化物的穩(wěn)定性H2Y＜HZ，故A錯誤；電子層結構相同時，原子序數(shù)越大，離子半徑越小，所以離子半徑W3＋＜Z－，同周期元素，第一電離能從左到右呈增大趨勢，所以第一電離能X＜W，故B正確；O、F沒有最高正價，故C錯誤；元素的非金屬性越強，電負性越強，所以電負性X＜W＜Y＜Z，故D錯誤。
15．根據(jù)已學知識，請你回答下列問題：
(1)基態(tài)N原子中，核外電子占據(jù)的最高能層的符號是______________，占據(jù)該能層電子的電子云輪廓圖形狀為_________________。
(2)寫出3p軌道上有2個未成對電子的元素的符號：______________。
(3)某元素被科學家稱之為人體微量元素中的“防癌之王”，其原子的外圍電子排布式為4s24p4，該元素的名稱是____________。
(4)已知鐵是26號元素，寫出Fe的價層電子排布式________；在元素周期表中，該元素在________(填“s”“p”“d”“f”或“ds”)區(qū)。
(5)寫出與N同主族的As的基態(tài)原子的核外電子排布式：__________________。從原子結構的角度分析B、N和O的第一電離能由大到小的順序為______________________。
(6)寫出Fe2＋的核外電子排布式：___________________________________________。
(7)Zn2＋的核外電子排布式為_____________________________________________。
解析：(1)基態(tài)N原子的電子排布式為1s22s22p3，核外電子占據(jù)的最高能層的符號是L，L能層中s能級電子云輪廓圖形狀為球形、p能級電子云輪廓圖形狀為啞鈴形；(2)3p軌道上有2個未成對電子時有兩種情況，一種是另一個3p軌道上沒有電子，一種是另一個3p軌道上充滿電子，所以該原子是Si或S；(5)與N同主族的As的基態(tài)原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3。非金屬性越強，第一電離能越大，氮元素的2p軌道電子處于半充滿狀態(tài)，穩(wěn)定性強，所以第一電離能大于相鄰元素的，因此B、N和O的第一電離能由大到小的順序為N>O>B。
答案：(1)L 球形和啞鈴形 (2)Si或S (3)硒
(4)3d64s2 d
(5)1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3 N>O>B
(6)1s22s22p63s23p63d6
(7)1s22s22p63s23p63d10
16．已知：A～F都是周期表中前四周期的元素，它們的原子序數(shù)依次增大。其中A、C原子的L層有2個未成對電子。D與E同主族，D的二價陽離子與C的陰離子具有相同的電子層結構。F3＋的M層3d軌道電子為半充滿狀態(tài)。請根據(jù)以上信息，回答下列問題：
(1)A、B、C的電負性由小到大的順序為________________(用元素符號表示)。
(2)D元素的原子核外共有________種不同運動狀態(tài)的電子、________種不同能級的電子。
(3)寫出E的基態(tài)原子的電子排布式：___________________________________________。
(4)F和X(質子數(shù)為25)兩元素的部分電離能數(shù)據(jù)列于下表，比較兩元素的I2、I3可知，氣態(tài)X2＋再失去一個電子比氣態(tài)F2＋再失去一個電子難。對此，你的解釋是_____________
________________________________________________________________________。
元素
X
F
電離能/(kJmol－1)
I1
717
759
I2
1 509
1 561
I3
3 248
2 957
解析：據(jù)題意可知A原子電子排布式為1s22s22p2，故為碳元素；C原子電子排布式為1s22s22p4，故為氧元素，則B為氮元素；由D2＋與C2－核外電子排布相同，可知D為Mg，則E為Ca；由F3＋的3d軌道電子半充滿可知為3d5，則F為Fe。
答案：(1)C
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