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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(zhì)量 B．中子數(shù)
C．質(zhì)量數(shù) D. 電子數(shù)
解析：選D 12C和13C原子之間，質(zhì)量數(shù)分別為12和13，不相等，選項C錯誤；故原子質(zhì)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(zhì)子數(shù)均為6，原子核內(nèi)質(zhì)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(zhì)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(zhì)子數(shù)為39，中子數(shù)為89－39＝50，質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)量約為140 g，一個原子的質(zhì)量約為 g，B項正確；Nd原子的中子數(shù)為80、質(zhì)子數(shù)為60，二者之差為20，C項錯誤；元素的相對原子質(zhì)量是該元素的各種天然同位素的相對原子質(zhì)量和所占的物質(zhì)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(zhì)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(zhì)子數(shù)
B．同等質(zhì)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(zhì)的量均為1 mol,1個Mg原子和1個Al原子所含的質(zhì)子數(shù)分別為12、13，故24 g鎂與27 g鋁中含有的質(zhì)子數(shù)分別為12 mol和13 mol，A項錯誤；等質(zhì)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(zhì)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(zhì)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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