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1、 专题十一 原子结构与核外电子排布 课时训练 一、选择题 1.近 20 年来,同位素分析法在植物生理学、生态学和环境科学研究中获得广泛应用。如在陆地生态研究中,2H、13C、15N、18O、34S 等被视作环境分析指示原子。下列说法中正确的是(B)A.34S 原子核内的中子数为 16 B.1O 的摩尔质量为 20 g/mol C.13C 和15N 核内的质子数相差 2 D.2H+核外电子数为 2 解析:A项中S为16号元素,质量数为34,中子数为 34-16=18,错误;B项中1O 的摩尔质量=(12+18)g/mol=20 g/mol,正确;C 项中 C 为6 号元素,N 为 7 号元素,质
2、子数相差 1,错误;D 项中2H+核外电子数为0,错误。2.已知一般情况下原子核外最外层电子数相等的元素具有相似的化学性质。氟元素原子的核外电子排布示意图为。下列原子中,与氟元素原子的化学性质相似的是(D)解析:找出最外层有 7 个电子的原子,D 项正确。3.简单原子的原子结构可用如图的表示方法形象表示:其中 表示质子或电子,表示中子,则下列有关的叙述正确的是(A)A.互为同位素 B.互为同素异形体 C.是三种化学性质不同的粒子 D.具有相同的质量数 解析:由图示知三个原子中都只有 1 个质子、1 个电子,故均为氢元素的原子。中没有中子、中有 1 个中子、中有 2 个中子,所以这三者分别是1H
3、、2H、3H,三者互为同位素。4.有 5 种单核粒子,它们分别是 、(“”内元素符号未写出),则它们所属元素的种类有(B)A.2 种 B.3 种 C.4 种 D.5 种 解析:质子数决定元素种类,质子数有 19、18、20 共 3 种,所以 B 正确。5.从宏观方面看物质由元素组成,从微观方面看物质由粒子构成。下列说法不正确的是(A)A.质子数等于电子数的某粒子,可能是一种分子或一种离子 B.只由一种分子组成的物质一定为纯净物 C Cl 与 Cl 互为同位素 D.46 g NO2和 46 g N2O4含有的原子数相等 解析:分子所含的电子数与质子数相等,而离子所含的电子数与质子数不等。6.下列
4、关于指定粒子构成的几种描述中不正确的是(C)A.37Cl 与39K 具有相同的中子数 B.第 114 号元素的一种核素X 与82Pb 具有相同的最外层电子数 C.H3O+与 OH-具有相同的质子数和电子数 D.和 S2-具有相同的质子数和电子数 解析:37Cl 的中子数为20,39K的中子数为20;原子序数为114 的元素位于第 7 周期第A 族,与 Pb 处于同主族,最外层电子数相等;H3O+的质子数和电子数分别为 11、10,OH-的质子数和电子数分别为 9、10;的质子数为 16、电子数为 18,S2-的质子数为 16、电子数为 18。7.在 118 号元素中,原子最外层电子数与其电子层
5、数之比为 11、21、31 的元素共有(D)A.4 种 B.5 种 C.6 种 D.7 种 解析:原子最外层电子数与其电子层数之比为 11 的元素有 H、Be、Al 3 种;原子最外层电子数与其电子层数之比为 21 的元素有 He、C、S 3 种;原子最外层电子数与其电子层数之比为 31 的元素只有 O元素 1 种。8.金属钛可用于火箭发动机、宇宙飞船、人造卫星天线等的制造。下列有关Ti 和 Ti 的说法正确的是(B)A Ti 和 Ti 为同一核素 B Ti 和 Ti 在周期表中位置相同,都在第 4 纵行 C.分别由 Ti 和 Ti 组成的金属钛单质互为同分异构体 D Ti 和 Ti 原子中均
6、含有 22 个中子 解析:A 选项 Ti 和 Ti 的质量数不同,不属于同一核素,错误;B 选项Ti 与 Ti 互为同位素,位于第 4 周期B 族,在周期表的第 4 纵行,正确;C 项,同分异构体是指分子式相同而分子结构不同的化合物,错误;D项 Ti原子中含有26个中子Ti原子中则含有28个中子,错误。9.有aA、bB、cC、dD 四种短周期元素,d-c=c-b=b-a=5,A、B、C 三种原子的最外层电子数之和等于 D 原子最外层电子数,下列说法中正确的是(D)A.A、B、C、D 四种元素可能都是非金属元素 B.A、D 的原子序数之和大于 B、C 的原子序数之和 C.化合物 C2D 属于共价
7、化合物 D.A、B、C、D 均能与氧元素形成两种常见的化合物 解析:由于 A、B、C、D 都是短周期元素,d=c+5=10+b=15+a18,a3。当 a=1 时,A 为 H,B 为 C,C 为 Na,D 为 S,H、C、Na 的最外层电子数之和与S 最外层电子数相同,符合题意;当a=2 时,与题意不符;当a=3 时,与题意不符;Na 为金属,A 项不符;H、S 原子序数之和与 C、Na 原子序数之和相等,B 项不符;Na2S 为离子化合物,C 项不符;由 H2O、H2O2,CO、CO2,Na2O、Na2O2,SO2、SO3可知,A、B、C、D 都能与氧元素形成两种常见的氧化物,D 项正确。1
8、0.核电荷数小于 18 的某元素 X,其原子核外电子层数为 a,最外层电子数为(2a+1)。下列有关元素 X 的说法中,不正确的是(C)A.元素 X 的原子核内质子数为(2a2-1)B.元素 X 形成的单质既能作氧化剂,又能作还原剂 C.元素 X 形成的简单离子,各电子层的电子数均达到 2n2个(n 表示电子层数)D.由元素 X 形成的某些化合物,可能具有杀菌消毒的作用 解析:根据题意:a 不可能等于 1;当 a=2 时,最外层电子数为 5,则 X 为氮元素;当 a=3 时,最外层电子数为 7,则 X 为氯元素。当为 Cl-时,最外层电子数为 8,并不是 18,故 C 不正确。二、非选择题 1
9、1.A、B、C、D、E 五种短周期元素,它们的原子序数依次增大;A 元素的原子半径最小;B 元素的最高价氧化物对应水化物与其氢化物能生成盐;D与A 同主族,且与E 同周期;E 元素原子的最外层电子数是其次外层电子数的,A、B、D、E 这四种元素,每一种与 C 元素都能形成元素的原子个数比不相同的若干种化合物。请回答下列问题:(1)B 单质的电子式是 。(2)A、B、C、E 可形成两种酸式盐(均由四种元素组成),两种酸式盐相互反应的离子方程式为。(3)A、C、E 间可形成甲、乙两种微粒,它们均为负一价双原子阴离子,且甲有 18 个电子,乙有 10 个电子,则甲与乙反应的离子方程式为。解析:A 的
10、原子半径最小,所以 A 为 H;B 为 N、D 为 Na、E 为 S、C 为 O。(2)形成盐可知一定属于铵盐,酸式盐为 NH4HSO3、NH4HSO4。(3)由 18 电子和 10 电子可知甲、乙分别为 HS-、OH-。答案:(1N(2)HS+H+SO2+H2O(3)HS-+OH-S2-+H2O 12.现有部分短周期主族元素的性质或原子结构如下表所示:元素编号 元素性质或原子结构 X 周期序数=主族序数=原子序数 Y 原子最外层电子数为 a,次外层电子数为 b Z 原子 L 层电子数为 a+b,M 层电子数为 a-b M 单质在自然界中的硬度最大 N 位于第 3 周期,最外层电子数是电子层数
11、的 2 倍 (1)写出 X、Y、Z、N 四种元素的名称:X ,Y ,Z ,N 。(2)由 X、Y、Z、M、N 五种元素两两组成的分子中,许多分子含有的电子数相等,写出符合下列要求的分子式:含 10e-且呈正四面体结构的分子 ;含 14e-的双原子分子 ;含 16e-且能使溴水褪色的分子 ;含 18e-且常温下呈液态的分子 。解析:(1)根据周期序数=主族序数=原子序数,推知 X 为氢元素;根据电子数 L 层为a+b,M 层为 a-b,最外层为 a,次外层为b,得出 b=2,a=6,从而推得 Y、Z 分别为氧元素、硅元素;金刚石在自然界中的硬度最大,故 M 为碳元素,N 位于第 3 周期,最外层
12、电子数是电子层数的 2 倍,则推得 N 为硫元素。(2)CH4为正四面体分子,CO 为双原子 14e-分子,乙烯能和溴水发生加成反应,使溴水褪色,H2O2在常温下为 18e-的液态分子。答案:(1)氢 氧 硅 硫(2)CH4 CO C2H4 H2O2 13.现有下列 9 种微粒 HHCCN、Fe2+、Fe3+O2、O3。按要求完成以下各题:(1 HH 分别是氢元素的一种 ,它们互称为 。(2)互为同素异形体的微粒是 。(3)对于,按下列要求各举一例(要求:每小题分别写出符合题意的两种粒子,且从以上所给微粒中选择):Z、n、b 相同而 A 不同:;A、n、b 相同而 Z 不同:;A、Z、b 相同
13、而 n 不同:;Z、n、A 相同而 b 不同:。解析:第(1)题,考查核素、同位素的区别。第(2)题,同种元素的不同单质互为同素异形体,只有 O2和 O3符合要求。第(3)题,要求 Z、n、b 相同而 A 不同,应该是同位素原子;要求 Z 不同而 A、n、b 相同,应该是质量数相同的不同元素的原子;n 是微粒的电荷数,要求 A、Z、b 相同而 n 不同,应该是同一元素的不同价态的离子;b 是原子个数,要求 Z、n、A 相同而 b 不同,应该是同素异形体。答案:(1)核素 同位素(2O2和 O3(3)HH(或 CC)CN Fe2+Fe3+O2O3 14.A、B、C、D、E、F、G、L、I 九种主
14、族元素分别位于三个不同的短周期,它们的原子序数依次增大,其中 B、C、D 位于同一周期,A 与 E、B 与 G、D 与 L 分别位于同一主族,C、D、F 三种元素的原子序数之和为 28,F 的质子数比 D 多 5,D 的最外层电子数是 F 最外层电子数的 2倍,C 和 D 的最外层电子数之和为 11。请回答下列问题:(1)以上元素中非金属所形成的最简单气态氢化物稳定性最弱的是 (填化学式)。(2)L、I 两元素可按原子个数比 11 组成化合物 X,化合物 X 中各原子均满足 8 电子的稳定结构,则 X 的电子式为 。(3)固体化合物 E2D2投入化合物 E2L 的水溶液中,只观察到有沉淀产生,
15、写出该反应的离子方程式:。(4)由 A、B、C、D 按原子个数比 4112 形成一种化合物 Y,则 Y的化学式为 ,向 Y 中加足量稀硫酸后,再加高锰酸钾溶液,高锰酸钾溶液褪色。写出使高锰酸钾溶液褪色的反应的离子方程式:。解析:由于九种主族元素位于三个不同的短周期,而 B、C、D 位于同一周期,可以知道 A 为氢元素,B、C、D 位于第 2 周期,E、F、G、L、I 则位于第 3 周期;由 A 与 E 为同一主族元素,可确定 E 为钠元素;由 F 的质子数比 D 多 5,D 的最外层电子数是 F 最外层电子数的 2 倍,可推知D、F 为氧元素和铝元素;由 C、D、F 三种元素的原子序数之和为
16、28,可推知 C 元素为氮元素;由 D 与 L 位于同一主族,可推知 L 为硫元素;由其原子序数关系和 B 与 G 位于同一主族可知,I 只能是氯元素,B、G分别为碳元素和硅元素。即 A、B、C、D、E、F、G、L、I 分别对应 H、C、N、O、Na、Al、Si、S、Cl。(1)非金属元素除 H 外,C、N、O、Si、S、Cl 中硅元素的非金属性最弱,故形成的最简单的气态氢化物中 SiH4的稳定性最弱。(2)符合要求的化合物应该是 S2Cl2,其中硫原子和硫原子之间、硫原子和氯原子之间均以共价单键的形式结合。(3)Na2O2和 Na2S 的水溶液发生氧化还原反应,生成 NaOH,同时有 S 沉淀析出。(4)由 A、B、C、D 按原子个数比 4112 形成的化合物为(NH4)2C2O4。C2具有还原性,能够被酸性 KMnO4溶液氧化,反应的离子方程式为2Mn+5H2C2O4+6H+2Mn2+10CO2+8H2O。答案:(1)SiH4(2(3)Na2O2+S2-+2H2OS+2Na+4OH-(4)(NH4)2C2O4 2Mn+5H2C2O4+6H+2Mn2+10CO2+8H2O