第四章化学反应与电能（答案）2022-2023上学期高二化学人教版（2019）选择性必修1

第四章 化学反应与电能
一、单选题
1．下列各组元素性质递变情况错误的是
A．Li、Be、B原子的半径依次减小
B．P、S、Cl的第一电离能依次升高
C．N、O、F的电负性依次增大
D．O2-、Na+、Al3+的半径依次减小
2．下列关于原子结构与元素周期表的说法正确的是
A．电负性最大的元素位于周期表的左下角
B．某基态原子的价电子排布式为4s24p1，该元素位于周期表第四周期IIIA族
C．2s 轨道在空间呈哑铃形
D．原子核外可能有两个电子的运动状态是相同的
3．在元素周期表中，R元素的方格中注明“3d54s2”，下列推断错误的是
A．R元素位于ds区
B．R的基态原子核外电子排布式可简写为
C．R元素的基态原子核外电子有15种空间运动状态
D．R元素的最高化合价为+7价
4．下列说法正确的是（ ）
A．原子的第一电离能越大，该元素的电负性就越大
B．原子的电子层数越多，原子半径越大
C．原子失去电子越多，说明其还原性越强
D．同一原子的能层越高，S电子云的半径越大
5．下列说法不正确的是
A．元素“氦、铷、铯”等是通过原子光谱发现的
B．锂原子的1s与2s轨道均为球形分布
C．的价电子排布式为
D．钠元素的第二电离能大于镁元素的第二电离能
6．下列各微粒的电子排布式或外围电子轨道表示式不符合能量最低原理的是
A．Fe2+　 B．S 　
C．F 　 D．Na+　
7．关于元素周期表中元素的分区，下列说法正确的是
A．元素周期表的s区全部是金属元素
B．元素周期表的d区包含所有的过渡元素
C．过渡元素包括d区、f区、ds区的元素
D．ds区元素不都是副族元素
8．如图所示为元素周期表的一部分，下列有关短周期元素X、Y、Z、W的说法中，正确的是
Y X
W Z
A．元素X的最低化合价的绝对值与其最高化合价之和为8
B．最高价氧化物对应的水化物的酸性：
C．气态氢化物的稳定性：
D．原子半径：
9．电子排布式为[Ar]3d54s2的元素是
A．稀有气体元素 B．过渡元素
C．主族元素 D．卤族元素
10．下表列出了某短周期元素的各级电离能数据（用、表示，单位为）。
……
R 740 1500 7700 10500 ……
下列关于元素的判断中一定正确的是A．R的最高正价为+3
B．R元素位于元素周期表中第IIA族
C．R元素的原子最外层共有4个电子
D．R元素基态原子的电子排布式为
11．某同学将P原子的核外电子排布式写成，他违背了
A．能量守恒原理 B．泡利不相容原理 C．能量最低原理 D．洪特规则
12．下列有关构造原理的说法错误的是
A．原子核外电子填充3p、3d、4s能级的顺序为3p→4s→3d
B．某基态原子部分核外电子的排布式为3d64s2
C．所有基态原子的核外电子排布都遵循构造原理
D．构造原理中的电子排布能级顺序，实质是各能级能量由低到高的顺序
13．如图为周期表的一小部分，A、B、C、D、E的位置关系如图所示。其中B元素最高化合价是最低化合价绝对值的3倍，它的最高价氧化物中含氧60%。下列说法正确的是
A
D B E
C
A．D、B、E三种元素的第一电离能逐渐减小
B．电负性：C>E
C．D、B、E三种元素形成的简单离子的半径逐渐增大
D．气态氢化物的稳定性顺序：D＜B＜E
14．短周期元素R、X、Y、Z的原子核外L层上的电子数之和为32，它们的最高价氧化物分别与水反应可得四种溶液，浓度均为的上述四种溶液的与对应元素原子半径的关系如图所示。(Y元素最高价氧化物对应的水化物的值为2)下列说法错误的是
A．X、Y形成的化合物均满足8电子结构
B．R元素与氢元素形成的化合物具有强还原性
C．Z、R组成的化合物中，含有离子键和非极性共价键
D．简单气态氢化物的热稳定性：Y>Z>X
15．X、Y、Z三种元素的原子，其价电子排布式分别为ns1、3s23p4和2s22p4，由这三种元素组成的化合物的化学式不可能是
A．X2Y2Z7 B．X2YZ4 C．X2YZ3 D．XYZ3
二、填空题
16．黄铜是人类最早使用的合金之一，主要由Zn和Cu组成。第一电离能_______(填“大于”或“小于”)。原因是_______。
17．能层
(1)含义：多电子原子核外电子的能量是不同的，核外电子按___________分成能层。
(2)原子核外电子的排布规律
①
电子层数 一 二 三 四 五 六 七
符号 __ __ __ __ __ __ __
每层最多容纳电子数 __ __ __ __ __ __ __
②能量规律：原子核外电子总是可能先排布在能量___________的电子层上，然后由内向外依次排布在能量___________的电子层。即：能层的高低顺序为___________。
③数量规律：每层容纳的电子数不超过___________。
最外层电子数不超过___________(K层为最外层时，电子数不超过___________)
次外层电子数不超过18
倒数第三层电子数不超过32
18．按要求填空：
(1)Si的价电子层的电子排布式为_____。
(2)基态硫原子价电子排布式为_____。
(3)在KH2PO4的四种组成元素各自所能形成的简单离子中，核外电子排布相同的是_____(填离子符号)。
(4)基态硅原子最外层的电子排布图为_____。
19．磷酸氯喹(结构如图所示)是由氢、碳、氮、氯、磷、氧元素组成的有机物，在细胞水平上能有效抑制新型冠状病毒的感染，我国印发的《新型冠状病毒肺炎诊疗方案(试行第七版)》中明确规定了其用量。
(1)碳、硅、储为同一主族元素，则基态硅原子核外有____种运动状态的电子，基态锗原子的最外层电子的轨道表示式为_____。
(2)氮原子价层电子的轨道表示式为_____。
(3)基态Cl原子中，核外电子占据最高能层的符号是____。
(4)氧元素基态原子核外K层电子的自旋状态_____(填“相同”或“相反”)。
20．(1)在KH2PO4的四种组成元素各自所能形成的简单离子中，核外电子排布相同的是___________（填离子符号）。
(2)原子中运动的电子有两种相反的自旋状态，若一种自旋状态用+表示，与之相反的用-表示，称为电子的自旋磁量子数。对于基态的磷原子，其价电子自旋磁量子数的代数和为___________。
21．指出下列元素在周期表中的位置：
(1)基态原子的电子排布式为[Ar]4s1的元素：第___周期、__族。
(2)基态原子的电子排布式为[Ar]3d34s2的元素：第__周期、__族。
(3)基态原子的电子排布式为[Ar]3d104s1的元素：第__周期、__族。
(4)基态原子的电子排布式为[Ne]3s23p5的元素：第__周期、__族。
22．有两种气态单质和，已知2.4g和2.1g所含的原子个数相等，而分子数之比为2：3。A和B的原子核内质子数都等于中子数，A原子L层电子数是K层的3倍。
(1)A、B的元素符号分别为__。
(2)中的m值为__。
(3)B的能层数目为___________。
(4)A、B形成的一种化合物与水反应能生成另一种由A、B形成的气态化合物。写出该反应的化学方程式：__。
23．按要求填空：
(1)基态Fe2+与Fe3+离子中未成对的电子数之比为_____。
(2)基态Ti原子的核外电子排布式为_____。
(3)Fe基态核外电子排布式为_____。
(4)氮原子价层电子的轨道表达式(电子排布图)为_____。
24．Li及其周期表中相邻元素的第一电离能(I1)如表所示。，原因是_______。，原因是_______。
Li 520 Be 900 B 801
Na 496 Mg 738 Al 578
25．回答下列问题：
(1)已知短周期元素A、B，A元素原子的最外层电子数为a，次外层电子数为b；B元素原子的M层电子数为，L层电子数为，则A为___________(填元素符号，下同)，B为___________。
(2)已知X元素原子的L层比Y元素原子的L层少3个电子，Y元素原子的核外电子总数比X元素原子多5，则X、Y分别为___________、___________。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】A．Li、Be、B位于同周期，从左到右，原子半径依次减小，故A正确；
B．P原子的3p轨道电子处于半充满稳定状态，第一电离能大于相邻同周期元素，则S、P、Cl的第一电离能依次升高，故B错误；
C．同周期自左向右电负性逐渐增大，则N、O、F的电负性依次增大，故C正确；
D．O2-、Na+、Al3+的核外电子排布相同，离子半径随原子序数的增大而减小，则其离子半径依次减小，故D正确。
故选B。
2．B
【详解】A．电负性最大的元素为F元素，位于周期表的右上角，故A错误；
B．某基态原子的价电子排布式为4s24p1，为Ga元素，位于周期表中的第四周期第IIIA族，故B正确；
C．s电子云是球形对称的，在核外半径相同处任一方向上电子出现的几率相同，P轨道电子云图为哑铃型，故C错误；
D．根据泡利原理和洪特规则，原子核外不可能有两个电子的运动状态是完全相同的，故D错误；
故选：B。
3．A
【详解】A．已知R的价电子排布式为：3d54s2，故R元素位于d区，A错误；
B．已知R的价电子排布式为：3d54s2，故R的基态原子核外电子排布式可简写为，B正确；
C．由C项分析可知，R元素的基态原子核外电子有1s2s2p3s3p3d4s，s能级有一种空间状态，p能级有3种空间状态，d能级有5种空间状态，故共有1+1+3+1+3+5+1=15种空间运动状态，C正确；
D．已知R的价电子排布式为：3d54s2，则R为Mn，故其元素的最高化合价为+7价，D正确；
故答案为：A。
4．D
【详解】A．同一周期金属性从左到右逐渐减弱，同一周期第一电离能从左到右有增大趋势，但第IIIA族第一电离能小于第IIA，第VA族第一电离能大于第VIA，所以第一电离能递变规律与金属性递变规律不完全相同，故A错误；
B．原子半径由电子层数、核电荷数等因素共同决定，故B错误；
C．还原性的强弱与失电子的难易有关，与失电子多少无关，故C错误；
D．不同能层的s原子轨道的形状相同，但能层序数越大，电子距离原子核越远，半径越大，故D正确。
答案选D。
5．C
【详解】A．原子光谱是由原子中的电子在能量变化时所发射或吸收的一系列波长的光所组成的光谱，每一种原子的光谱都不同，用原子光谱可以研究原子结构发现元素，故A正确；
B． s轨道都是球形，因此锂原子的1s与2s轨道均为球形分布，故B正确；
C．Co是27号元素，Co原子的价层电子排布式为3d74s2， Co原子失去最外层电子形成，则的价电子排布式为，故C错误；
D．钠失去1个电子变为稳定结构，Mg的2s全满为稳定结构，则钠元素的第一电离能小于镁元素的第一电离能，钠元素的第二电离能大于镁元素的第二电离能，故D正确；
答案选C。
6．B
【详解】A．Fe是26号元素，Fe原子失去最外层的2个电子形成的Fe2+核外电子数为24，核外电子排布式为，符合能量最低原理，A正确；
B．S是16号元素，根据构造原理可知基态S的核外电子排布式应为，故不符合能量最低原理，B错误；
C．F是9号元素，原子核外电子排布是2、7，外围电子排布式为2s22p5，由于在一个轨道上最多可容纳2个自旋方向相反的电子存在，则外围电子轨道表示式为，符合能量最低原理，C正确；
D．Na是11号元素，Na原子失去最外层1个3s电子变为Na+，Na+最外电子层为第2层，有8个电子，外围电子排布式为2s22p6，Na+外围电子轨道表示式为，D符合能量最低原理，D正确；
故合理选项是B。
7．C
【详解】A．元素周期表的s区不全部是金属元素，比如H，故A错误；
B．过渡元素包括d区、ds区和f区的元素，因此元素周期表的d区仅是过渡元素中一部分，故B错误；
C．过渡元素包括d区、ds区和f区的元素，故C正确；
D．ds区包括ⅠB族和ⅡB族元素，ds区元素都是副族元素，故D错误；
综上所述，答案为C。
8．D
【分析】根据元素周期表结构可得到X为F、Y为O、W为S、Z为Cl。
【详解】A．X(F)的最高化合价为0，最低化合价为-1，因此元素X的最低化合价的绝对值与其最高化合价之和等于1，故A错误；
B．同周期从左到右非金属性逐渐增强，其最高价氧化物对应水化物酸性逐渐增强，因此最高价氧化物对应的水化物的酸性：，故B错误；
C．同主族从上到下非金属性逐渐减弱，其氢化物稳定性逐渐减弱，因此气态氢化物的稳定性：，故C错误；
D．根据层多径大，同电子层结构核多径小原则得到原子半径：，故D正确；
综上所述，答案为D。
9．B
【详解】原子核外电子排布式为[Ar]3d54s2的元素，其质子数为25，为Mn元素，处于周期表中第四周期VIIB族，为过渡元素。故选B。
10．B
【分析】从表中原子的第一至第四电离能可以看出，元素的第一、第二电离能都较小，可失去2个电子，最高化合价为+2价，即最外层应有2个电子，应为第IIA族元素。
【详解】A．根据分析可知，R的最高正价为+2，故A错误；
B．根据分析可知，R元素位于元素周期表中第IIA族，故B正确；
C．根据分析可知，R元素的原子最外层共有2个电子，故C错误；
D．根据分析可知，短周期元素为第IIA族元素，可能是Mg或Be，即R元素基态原子的电子排布式可能为1s22s22p63s2，故D错误；
答案选B。
11．C
【详解】由能量最低原理可知，原子核外电子总是最先占据能量最低的轨道，使整个原子体系能量处于最低，则核外电子排布式1s22s22P63s13P4违背了能量最低原理，正确排布式为1s22s22P63s23P3，故选C。
12．C
【详解】A．根据构造原理ns＜(n 2)f＜(n 1)d＜np，可判断原子核外电子填充3p、3d、4s能级的顺序为3p→4s→3d，故A正确；
B．根据构造原理ns＜(n 2)f＜(n 1)d＜np，某基态原子部分核外电子的排布式为3d64s2，故B正确；
C．绝大多数基态原子的核外电子排布都遵循构造原理，但也有少数例外，如Cu，故C错误；
D．构造原理中电子填入能级的顺序即各能级能量由低到高的顺序，故D正确。
综上所述，答案为C。
13．D
【解析】B元素最高价是最低负价绝对值的3倍，则B元素最高正价为+6价，其最高价氧化物化学式表示为BO3，又最高氧化物中含氧60%，令B元素相对原子质量为b，则，解得b=32，故B为S元素，由元素在周期表中相对位置可知，A为O元素、C为Se、D为P元素、E为Cl，
【详解】由上述分析可知，A为O，B为S，C为Se，D为P，E为Cl，
A．非金属性越强，第一电离能越大，但P的3p电子半满为稳定结构，则D、E、B三种元素的第一电离能逐渐减小，故A错误；
B．同主族元素从上到下，元素的电负性减弱，同周期从左到右，电负性增大，则电负性E＞C，故B错误；
C．D、B、E三种元素形成的简单离子具有相同的核外电子排布，核电荷数越大离子半径越小，故C错误；
D．非金属性：D（P）＜B（S）＜E（Cl），故氢化物稳定性：D＜B＜E，故D正确；
故选：D。
14．A
【分析】短周期元素R、X、Y、Z的原子核外L层上的电子数之和为32，L层电子数最多不超过8个，推断这四种元素均在第三周期；结合图示它们的最高价氧化物分别与水反应可得四种溶液的与对应元素原子半径的关系，的R溶液是12，判断R是Na元素，对应溶液是NaOH溶液；的Y对应溶液是2，Y的半径最小，判断Y是Cl元素，对应溶液是HClO4溶液；相同物质的量浓度的Z对应溶液的酸性比HClO4溶液强，Z的半径比Cl大，判断Z是S元素，对应溶液是H2SO4溶液；X的半径比S大，的X对应溶液pH值大于2，说明其是弱酸，判断X是P元素，对应溶液是H3PO4溶液。
【详解】A．据分析，X、Y形成的化合物PCl3满足8电子结构，PCl5的P则不是8电子结构，A错误；
B．据分析，R元素与氢元素形成的化合物NaH具有强还原性，B正确；
C．据分析，Z、R组成的化合物，即中，Na+与存在离子键，中S原子间存在非极性共价键，C正确；
D．据分析，X、Y、Z简单气态氢化物分别是PH3、HCl、H2S，原子半径：，键能：，故气态氢化物热稳定性：HCl > H2S > PH3，D正确；
故选A。
15．D
【分析】X价电子排布式分别为ns1，则X为ⅠA族元素，化合价为+1价，Y的排布式为3s23p4，则Y为S元素，Z的价电子排布式为2s22p4，则Z为O元素，化合价为-2价。
【详解】A．X2Y2Z7中Y的化合价为+6价，S元素有+6价，故A不符合题意；
B．X2YZ4中Y的化合价为+6价，S元素有+6价，故B不符合题意；
C．X2YZ3中Y的化合价为+4价，S元素有+4价，故C不符合题意；
D．XYZ3中Y的化合价为+5价，S元素不存在+5价，故D符合题意；
答案选D。
16． 大于 Zn核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子
【详解】由于Zn的核外电子排布式为，Cu的核外电子排布式为，核外电子排布处于全满稳定状态，第一电离能更大，所以。
17．(1)能量不同
(2) K L M N O P Q 2 8 18 32 50 72 98 较低 较高 E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q) 2n2 8 2
【解析】略
18．(1)3s23p2
(2)3s23p4
(3)K+、P3-
(4)
【解析】（1）
硅是14号元素，价电子排布式为；
（2）
基态S原子的核外电子排布式为，故价电子排布式为；
（3）
和的结构示意图分别为和；
（4）
基态硅原子的电子排布图为，故其最外层电子排布图为。
19．(1) 14
(2)
(3)M
(4)相反
【解析】（1）
把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道，因而空间运动状态个数等于轨道数；而在同一原子轨道下最多可以有两个自旋方向不同的电子，自旋方向不同，运动状态也就不相同，即运动状态个数等于电子数；故基态硅原子核外有14种运动状态的电子；锗为第四周期ⅣA族元素，基态锗原子的最外层电子的轨道表示式为。
（2）
氮为第二周期ⅤA族元素，氮原子价层电子的轨道表示式为。
（3）
能量最低原理：原子核外的电子应优先排布在能量最低的能级里，然后由里到外，依次排布在能量逐渐升高的能级里；基态Cl原子中最外层电子层为M层，核外电子占据最高能层的符号是M。
（4）
泡利原理：在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，而且它们的自旋状态相反；氧元素基态原子的K层有2个电子，根据泡利原理，K层电子的自旋状态相反。
20． K+和P3- 或
【详解】(1)在KH2PO4的四种组成元素各自所能形成的简单离子分别为H+(或H-)、O2-、K+和P3-，其中核外电子排布相同的是K+和P3-。答案为：K+和P3-；
(2)对于基态的磷原子，其价电子排布式为3s23p3，其中3s轨道的2个电子自旋状态相反，自旋磁量子数的代数和为0；根据洪特规则可知，其3p轨道的3个电子的自旋状态相同，因此，基态磷原子的价电子的自旋磁量子数的代数和为或。答案为：或。
21． 4 ⅠA 4 ⅤB 4 ⅠB 3 ⅦA
【详解】(1)K原子核外电子排布式为，基态原子的电子排布式为[Ar]4s1的元素为钾，位于第4周期、ⅠA族；
(2)V原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2，基态原子的电子排布式为[Ar]3d34s2的元素为钒，位于第4周期ⅤB族；
(3)的核外电子数是29，则其核外电子排布式是，所以基态原子的电子排布式为[Ar]3d104s1的元素为铜，位于第4周期、ⅠB族；
(4)Cl原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p5，基态原子的电子排布式为[Ne]3s23p5的元素为氯，位于第3周期、ⅦA族。
22．(1)O、N
(2)3
(3)2
(4)
【分析】由A原子L层电子数是K层的3倍，可知A为O。根据题意，设A、B原子的摩尔质量分别为x、y，则，解得，，已知y=16，则x=14，由此可知B为N，m、n均为正整数，则m=3，n=2，则为，为。
（1）
据分析可知，A、B的元素符号分别为O、N；
故答案为：O、N；
（2）
据分析可知，中的m值为3；
故答案为：3；
（3）
B为N元素，N有2个能层，分别为K、L能层；
故答案为：2；
（4）
A、B形成的一种化合物NO2与水反应能生成另一种由A、B形成的气态化合物NO，该反应的化学方程式为3NO2+H2O=2HNO3+NO；
故答案为：3NO2+H2O=2HNO3+NO。
23．(1)4:5
(2)1s22s22p63s23p63d24s2
(3)1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2
(4)
【解析】（1）
基态的层价电子排布式为，价层电子排布图为 ，未成对电子数为4；基态的价层电子排布式为，价层电子排布图为 ，未成对电子数为5，故基态与中未成对的电子数之比为4:5，故答案为：4:5；
（2）
Ti是22号元素，所以基态Ti原子的核外电子排布式为，故答案为：1s22s22p63s23p63d24s2；
（3）
Fe是第26号元素，基态核外电子排布式为或，故答案为：1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2；
（4）
氮原子价层电子排布式为，价层电子的轨道表达式为，故答案为： 。
24． Na与Li同族，Na电子层数多，原子半径大，易失电子 Li、Be、B同周期，核电荷数依次增加。Be为全满稳定结构，第一电离能最大。与Li相比，B核电荷数大，原子半径小，较难失去电子，第一电离能较大
【详解】从电子层数、原子半径方面解释：Na与Li同族，Na电子层数多，原子半径大，易失电子；从原子半径、核电荷数、电子排布方面解释I1(Be)>I1(B)>I1(Li) ：Li、Be、B同周期，核电荷数依次增加，Be为1s22s2全满稳定结构，第一电离能最大，与Li相比，B核电荷数大，原子半径小，较难失去电子，第一电离能较大。
25．(1) O Si
(2) N Mg
【解析】（1）
短周期元素的原子最多有三个电子层(K、L、M)，则A元素原子的次外层只可能为K层或L层，b只可能是2或8，又因为B元素原子的L层电子数为，而L层最多容纳8个电子，所以b只可能等于2，由，得。故A元素原子的核外电子排布情况为K层2个电子，L层6个电子，则A为O；B元素原子的核外电子排布情况为K层2个电子，L层8个电子，M层4个电子，则B为Si。
（2）
根据题意，Y元素原子的核外电子总数比X元素原子多5，而Y元素原子的L层电子只比X元素原子的L层电子多3个，故Y元素原子的最外层不是L层，而是M层。根据核外电子排布规律可知，L层为次外层时只能排8个电子，则X元素原子的L层为5个电子，其原子核外电子数为，故X为N；Y元素原子核外电子数为，故Y为Mg。
答案第1页，共2页
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