广东省2021版高考化学一轮复习课时规范练35原子结构与性质含解析 人教版

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1 课时规范练 35　原子结构与性质 基础巩固 1.(2020 四川广安调研)第四周期有 14 种金属元素,其中 4 种为主族元素,10 种为过渡元素。 (1)锰元素在周期表中的位置为　　　　　;属于　　　　　区元素(填“s”“p”“d”“ds”或 “f”)。 (2)基态铬原子的电子排布式为　　　　　,与铬同周期的所有元素的基态原子中,最外层电子数与 铬原子相同的有　　　　　。 (3)基态 Fe 原子中,电子占据的最高能层的符号为　　　　　,该能层具有的原子轨道数 为　　　　　,电子数为　　　　　。 (4)As、Se、Br 元素的电负性由大到小的顺序为　　　　,第一电离能由大到小的顺序 为　　　　　。 (5)铜、锌两种元素的第一电离能、第二电离能如表所示: 电离能/( kJ·mol-1) I1 I2 铜 746 1 958 锌 906 1 733 铜的第一电离能(I1)小于锌的第一电离能,而铜的第二电离能(I2)却大于锌的第二电离能,其主要原 因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 2.(2020 湖北监利质检)右表为元素周期表前三周期的一部分: (1)X 的氢化物的稳定性与 W 的氢化物的稳定性比较　　　　　>　　　　　(填化学式),原因 是　　　　　。 (2)X 的基态原子的电子排布图(轨道表示式)是　　　　(填序号), 2 另一电子排布图不能作为基态原子的电子排布图是因为它不符合　　　　　(填选项字母)。 A.能量最低原理 B.泡利原理 C.洪特规则 (3)以上五种元素中,　　　　　(元素符号)元素第一电离能最大。 (4)由以上某种元素与氢元素组成的三角锥形分子 E 和由以上某种元素组成的直线形分子 G 反应, 生成两种直线形分子 L 和 M(组成 E、G、L、M 分子的元素原子序数均小于 10),反应过程如图所示, 该反应的化学方程式 为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 3.(1)C、N、O、Al、Si、Cu 是常见的六种元素。 ①Si 位于元素周期表第　　　　周期　　　　族。 ②N 的基态原子核外电子排布式为　　　　　;Cu 的基态原子最外层有　　　　　个电子。 ③用“>”或“<”填空: 原子半径 电负性 熔点 沸点 Al　　Si N　　O 金刚石　 晶体硅 CH4　 SiH4 (2)①N、Al、Si、Zn 四种元素中,有一种元素的电离能数据如下: 电离能 I1 I2 I3 I4 …… In/(kJ·mol-1) 578 1 817 2 745 11 578 …… 则该元素是　　　　　(填写元素符号)。 ②基态锗(Ge)原子的电子排布式是　　　　　。Ge 的最高价氯化物的分子式是　　　　　。 ③Ge 元素可能的性质或应用有　　　　　。 A.是一种活泼的金属元素 3 B.其电负性大于硫 C.其单质可作为半导体材料 D.其最高价氯化物的沸点低于其溴化物的沸点 4.铜、镓、硒、硅等元素的化合物是生产第三代太阳能电池的重要材料。请回答: (1)已知高温下 CuO Cu2O+O2,从铜原子价层电子结构(3d 和 4s 轨道上应填充的电子数)变化角度 来看,能生成 Cu2O 的原因是　。 (2)硒、硅均能与氢元素形成气态氢化物,若“Si—H”中共用电子对偏向氢元素,氢气与硒反应时 单质硒是氧化剂,则硒与硅的电负性相对大小为 Se　　　　　Si(填“>”或“<”)。与 Si 同周期 部分元素的电离能如图所示,其中 a、b 和 c 分别代表　　　　　(填字母)。 A.a 为 I1、b 为 I2、c 为 I3 B.a 为 I2、b 为 I3、c 为 I1 C.a 为 I3、b 为 I2、c 为 I1 D.a 为 I1、b 为 I3、c 为 I2 能力提升 5.(2020 江西南昌月考)下表列出前 20 号元素中的某些元素性质的一些数据: 元素 原子半径(10-10m) 最高价态(价) 最低价态(价) ① 1.02 +6 -2 ② 2.27 +1 - ③ 0.74 - -2 ④ 1.43 +3 - ⑤ 0.77 +4 -4 ⑥ 1.10 +5 -3 ⑦ 0.99 +7 -1 4 ⑧ 1.86 +1 - ⑨ 0.75 +5 -3 ⑩ 1.17 +4 -4 请回答下列问题: (1)以上 10 种元素中,第一电离能最小的是　　　　　(填序号)。 (2)上述⑤⑥⑦三种元素中的某两种元素形成的化合物中,每一个原子都满足 8 电子稳定结构的物 质可能是　　　　　(写分子式)。元素⑨和⑩形成的化合物的化学式 为　　　　　　　　　　　　　　　　　　,元素①的原子价电子排布式是　　　　　。 (3)①⑥⑦⑩四种元素的气态氢化物的稳定性,由强到弱的顺序是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (填化学式)。 (4)③和⑨两元素比较,非金属性较弱的是　　　　　(填名称),可以验证你的结论的是下列中的　　　　　 (双选;填选项字母)。 A.气态氢化物的挥发性和稳定性 B.单质中的键能 C.两元素的电负性 D.含氧酸的酸性 E.氢化物中 X—H 键的键长(X 代表③和⑨两元素) F.两单质在自然界的存在形式 6.根据下列五种短周期元素的电离能数据(单位:kJ·mol-1),回答下面各题。 元素代号 I1 I2 I3 I4 I5 Q 800.6 2 427.1 3 659.7 25 025.8 32 826.7 R 495.8 4 562 6 910.3 9 543 13 354 S 577.5 1 816.7 2 744.8 11 577 14 842 T 1 402.3 2 856 4 578.1 7 475.0 9 444.9 U 2 080.7 3 952.3 6 122 9 371 12 177 5 (1)在这五种元素中,最可能处于同一族的两种元素是　　　　(填元素符号),S 元素最可能是　　　　　 区元素 (2)基态 Q 元素原子的价电子排布式是　　　　　　　。Q 和 T 同周期。化合物 QT 中 T 元素的化合 价为　　　　　;第一电离能介于 Q、T 之间的同周期元素有　　　　种。 (3)化合物 RT3 中化学键类型为　　　　　,RT3 的阴离子的几何构型为　　　　　。 (4)下列元素中,化学性质和物理性质最像 U 元素的是　　　　　。 A.硼　B.铍　C.锂　D.氦　E.碳 7.下表是周期表的一部分,试回答下列问题。 　　族 周期　　 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 2 ① ② 3 ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ 4 ⑩ (1)表中元素中,第一电离能最小的元素是　　　　　　　　　(填元素符号,下同),电负性最大的 元素是　　　　　,单质中化学性质最不活泼的是　　　　　　　　　　　(填化学式)。 (2)表中元素的最高价氧化物对应的水化物中,酸性最强的是　　　　　　　(填化学式,下同),碱 性最强的是　　　　　　,呈两性的氢氧化物是　　　　　　。 (3)表中ⅦA 族元素中最不稳定的氢化物是　　　　　(填化学式)。 (4)为什么表中④的第一电离能比⑤大?　　　　　　　　　　。 8.有 A、B、C、D、E 5 种元素,它们的核电荷数依次增大,且都小于 20。其中 A 为非金属元素;A 和 E 属同一族,它们的原子最外层电子排布为 ns1,B 和 D 也属同一族,它们的原子最外层的 p 能级电子 数均是 s 能级电子数的两倍。C 原子最外层电子数等于 D 原子最外层电子数的一半。请回答下列问 题: (1)写出 5 种元素的元素符号:A 是　　　　　,B 是　　　　　,C 是　　　　　,D 是　　　　　,E 是　　　　　。 6 (2)由这五种元素组成的一种化合物是　　　　　　　　　　　　　　　　　(写化学式)。写出该 物质的一种主要用途:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)写出 C 元素基态原子的电子排布式:　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)用电子排布图表示 D 元素原子的价电子排布 为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (5)元素 B 与 D 的电负性的大小关系是 B　　　　　D(填“>”“<”或“=”,下同),C 与 E 的第一 电离能的大小关系是 C　　　　　E。 拓展深化 9.现有七种元素,其中 A、B、C、D、E 为短周期主族元素,F、G 为第四周期元素,它们的原子序数依 次增大。请根据下列相关信息,回答问题。 A 元素的核外电子数和电子层数相等 B 元素原子的核外 p 电子数比 s 电子数少 1 C 原子的第一至第四电离能依次为 I1=738 kJ·mol-1,I2=1 451 kJ·mol-1,I3=7 733 kJ·mol-1,I4=10 540 kJ·mol-1 D 原子核外所有 p 轨道全满或半满 E 元素的主族序数与周期数的差为 4 F 是前四周期中电负性最小的元素 G 在元素周期表的第七列 (1)已知 BA5 为离子化合物,写出其电子式:　　　　　　　　。 (2)B 元素基态原子中能量最高的电子,其电子云在空间有　　　　　个方向,原子轨道呈　　　　　　 形。 (3)某同学根据上述信息,推断 C 的基态原子的核外电子排布图如下: 该同学所画的电子排布图违背了　。 (4)G 位于　　　　　　　族　　　　　　　区,该元素的价电子排布式为　　　　　　　　。 7 (5)检验 F 元素的方法是　　　　　　　　　　　,请用原子结构的知识解释产生此现象的原 因:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。 课时规范练 35　原子结构与性质 1.答案:(1)第四周期第ⅦB 族　d (2)1s22s22p63s23p63d54s1 或[Ar]3d54s1　K、Cu (3)N　16　2 (4)Br>Se>As　Br>As>Se (5)Cu 失去一个电子变成电子排布为[Ar]3d10 的 Cu+,能量较低,结构稳定,所以 Cu 的第二电离 能相对较大(或 Zn 失去一个电子变成电子排布为[Ar]3d104s1 的 Zn+,易再失去一个电子,所以 Zn 的 第二电离能相对较小。或 Cu 原子失去一个电子后,核外电子排布式为[Ar]3d10,而锌原子失去 1 个 电子后的核外电子排布式变为[Ar]3d104s1,铜达到了较稳定状态,所以 Cu 的第二电离能相对较大) 解析:(1)Mn 的原子序数为 25,Mn 原子的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d54s2,位于第四周期ⅦB 族, 属于 d 区元素。(2)基态铬原子核外有 24 个电子,电子排布式为 1s22s22p63s23p63d54s1 或[Ar]3d54s1, 第四周期最外层电子数为 1 的原子还有 K、Cu。(3)基态 Fe 原子核外有 4 个电子层,电子占据的最 高能层为第四层,符号为 N。该能层有 s、p、d、f 四个能级,原子轨道数为 1+3+5+7=16。其价层电 子排布式为 3d64s2,故 N 层的电子数为 2。(4)同周期元素从左到右(稀有气体除外)电负性逐渐增大, 故电负性为 Br>Se>As。同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势,但由于 As 的 4p 能级半充满, 为稳定结构,其第一电离能大于 Se,故第一电离能为 Br>As>Se。(5)根据 Cu、Zn 失去一个电子后的 结构,分析再失去一个电子的难易,从而比较 Cu、Zn 的第二电离能。 2.答案:(1)NH3　PH3　氮元素的非金属性(或电负性)比磷强(或者是 N—H 键的键长比 P—H 键的短) (2)②　C　(3)Ne (4)2NH3+3F2 6HF+N2 解析:根据元素周期表的结构可知 X 为 N,Z 为 F,R 为 Ne,W 为 P,Y 为 S。 (1)X、W 的氢化物分别为 NH3 和 PH3,非金属性越强气态氢化物越稳定。 8 (2)当电子排布在同一能级的不同轨道时,总是优先单独占据一个轨道,且自旋状态相同,因此 氮元素的基态原子的电子排布图为 。 (3)原子失电子所需能量不仅与原子核对核外电子的吸引力有关,还与形成稳定结构的倾向有 关。结构越稳定,失去电子所需能量越高,在所给五种元素中,氖元素最外层已达 8 电子的稳定结构, 因此失去核外第一个电子需要的能量最多,即第一电离能最大。 (4)根据题给图示可知 E 为 NH3,G 为 F2,L 为 HF,M 为 N2,反应的化学方程式为 2NH3+3F2 6HF+N2。 3.答案:(1)①三　ⅣA　②1s22s22p3　1　③>　<　>　< (2)①Al　②1s22s22p63s23p63d104s24p2　GeCl4　③CD 解析:(1)①Si 是 14 号元素,位于元素周期表中第三周期ⅣA 族。②N 是 7 号元素,其基态原子核外 电子排布式为 1s22s22p3;Cu 是 29 号元素,其基态原子核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s1,故 最外层有 1 个电子。③同周期元素,原子序数越大,原子半径越小,故原子半径:Al>Si;同周期元素, 原子序数越大(稀有气体除外),电负性越大,故电负性:NSi—Si 键,故熔点:金刚石>晶体硅;CH4 和 SiH4 都是分子晶体,且两者结构相似,SiH4 的 相对分子质量大,故沸点:CH4　B 解析:(1)CuO 中铜的价层电子排布为 3d9,Cu2O 中铜的价层电子排布为 3d10,3d10 为稳定结构,所以在 高温时能生成 Cu2O。 (2)若“Si—H”中共用电子对偏向氢原子,说明硅显正价,氢气与硒反应时单质硒是氧化剂,硒 的氢化物中硒显负价,所以电负性为 Se>Si;在第三周期元素中,钠原子失去 1 个电子后,就已经达到 稳定结构,所以钠的第二电离能较大;镁原子最外层为 2 个电子,失去 2 个电子后为稳定结构,所以 9 镁的第二电离能较小;铝原子最外层有 3 个电子,失去 2 个电子后还未达稳定结构,而铝的金属性比 镁弱,所以第二电离能比镁略高;硅原子最外层的 3p 轨道有 2 个电子,全部失去后,留下的 3s 轨道 上有 2 个电子,相对较稳定,所以硅的第二电离能比铝要低;磷、硫非金属性逐渐增强,第二电离能 也增大,由于硫失去 1 个电子后,3p 轨道上是 3 个电子,是较稳定结构,所以硫的第二电离能要高于 氯;综上分析,a 代表第二电离能 I2、b 代表第三电离能 I3、c 代表第一电离能 I1。 5.答案:(1)②　(2)PCl3、CCl4　Si3N4　3s23p4 (3)HCl>H2S>PH3>SiH4　(4)氮元素　CE 解析:由题意可知,10 种元素是前 20 号元素,根据表中数据可推出,①~⑩分别为 S、K、O、Al、C、 P、Cl、Na、N、Si。(1)在同一周期中,从第ⅠA 族到第ⅦA 族,元素的第一电离能呈增大趋势;同一 主族中,从上向下,元素的第一电离能逐渐减小,故在 10 种元素中,第一电离能最小的是 K。(2)C、P、 Cl 中的某两种元素形成的化合物中,PCl3、CCl4 分子中的每一个原子都满足 8 电子稳定结构;根据 化合价知氮和硅形成氮化硅(Si3N4);硫元素原子的价电子排布式是 3s23p4。(3)元素的非金属性越 强,形成的气态氢化物越稳定,非金属性强弱为 Cl>S>P>Si,故其氢化物稳定性为 HCl>H 2S>PH3>SiH4。 (4)氧元素和氮元素相比,非金属性较弱的是氮元素,可通过 C、E 验证。 6.答案:(1)B 和 Al　p　(2)2s22p1　-3 价　3 (3)离子键、共价键　直线形　(4)D 解析:Q 元素的 I4≫I3,Q 元素的原子最外层有 3 个电子,Q 处于ⅢA 族;R 元素的 I2≫I1,R 元素的原子 最外层有 1 个电子,R 处于ⅠA 族;S 元素的 I4≫I3,S 元素的原子最外层有 3 个电子,S 处于ⅢA 族;T、U 元素的 I1~I5 没有突变,T、U 的最外层电子数至少 5 个。 (1)根据上述分析,这五种元素中,最可能处于同一族的两种元素是 Q 和 S,Q 和 S 都处于ⅢA 族,Q 的 I1 大于 S 的 I1,Q 为 B 元素,S 为 Al 元素。最可能处于同一族的两种元素是 B 和 Al。S 为 Al 元素,基态 Al 原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p1,最后一个电子填入 3p 能级,Al 是 p 区元素。 (2)Q 为 B 元素,B 原子核外有 5 个电子,基态 B 原子核外电子排布式为 1s22s22p1,基态 B 原子的 价电子排布式为 2s22p1。Q 的化合价为+3 价,根据化合物中元素的正负化合价代数和为 0,QT 中 T 元 素的化合价为-3 价。Q 属于第二周期,Q 和 T 同周期,T 也属于第二周期,T 为 N 元素,第一电离能介 于 B 和 N 之间的有 Be、C、O,共 3 种元素。 10 (3)R 为ⅠA 族元素,R 原子核外电子数大于 5,R 为 Na 元素;T 为 N 元素,RT3 为 NaN3,其中含有离 子键和共价键。NaN3 中阴离子为N-3,N-3与 CO2 互为等电子体,CO2 为直线形,则N-3也为直线形。 (4)U 的最外层电子数至少 5 个,U 不可能是ⅠA~ⅣA 族元素,U 的第一电离能较大,U 可能是 0 族 元素,化学性质和物理性质最像 U 元素的是氦,D 项正确。 7.答案:(1)K　F　Ar　(2)HClO4　KOH　Al(OH)3 (3)HBr (4)镁的外围电子为 3s2,处于全满状态,是相对稳定结构 解析:由元素在周期表中的位置可知,①是 N、②是 F、③是 Na、④是 Mg、⑤是 Al、⑥是 Si、⑦是 S、⑧是 Cl、⑨是 Ar、⑩是 K、 是 Ca、 是 Br。 (1)同周期自左向右第一电离能呈增大趋势,同主族自上而下第一电离能降低,故第一电离能最 小的是 K;同周期自左向右电负性增大,同主族自上而下电负性减小,故电负性最大的是 F;最不活泼 的元素是零族元素单质 Ar。 (2)F 没有正化合价,没有含氧酸,除 F 外 Cl 元素的非金属性最强,HClO4 的酸性最强;K 元素金 属性最强,故 KOH 的碱性最强;Al(OH)3 是两性氢氧化物。 (3)表中ⅦA 族元素中非金属性 F>Cl>Br,故最不稳定的氢化物是 HBr。 (4)镁的外围电子排布式为 3s2,处于全满状态,是相对稳定的结构,第一电离能高于同周期相邻 元素。 8.答案:(1)H　O　Al　S　K (2)KAl(SO4)2·12H2O　作净水剂 (3)1s22s22p63s23p1　(4) 　(5)>　> 解析:A、B、C、D、E5 种元素核电荷数都小于 20,A、E 属同一族且最外层电子排布为 ns1,故为ⅠA 族元素,而 A 为非金属元素,则 A 为氢元素;B、D 为同一族其原子最外层的 p 能级电子数是 s 能级电 子数的两倍,故其原子最外层电子排布为 ns2np4,为第ⅥA 族元素,B 的核电荷数小于 D 的,则 B 为氧 元素,D 为硫元素,E 为钾元素;C 原子最外层电子数为硫原子最外层电子数的一半,则 C 为铝元素。 11 同主族元素自上而下电负性、第一电离能逐渐减小,故 B(氧)的电负性大于 D(硫)的,E(钾)的第一 电离能小于钠的,故钠的第一电离能小于 C(铝)的,即第一电离能 Al>K。 9.答案:(1)[H H ·· ··N·· ·· H H]+[··H]-　(2)3　哑铃 (3)泡利原理　(4)第ⅦB　d　3d54s2 (5)焰色反应　当基态原子的电子吸收能量后,电子会跃迁到较高能级,变成激发态原子;电子 从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时,将以光的形式释放能量 解析:由题给信息可知元素 A、B、C、D、E、F、G 分别为 H、N、Mg、P、Cl、K、Mn。 (1)NH5 为离子化合物,由 NH+4和 H-两种离子组成,故其电子式为[H H ·· ··N·· ·· H H]+[··H]-。 (2)N 原子的核外电子排布式为 1s22s22p3,能量最高的电子位于 2p 能级,共有 3 个,其电子云在 空间有 3 个方向,原子轨道呈哑铃形。 (3)该同学所画电子排布图中的 3s 能级的两个电子自旋状态相同,违背了泡利原理。 (4)G 为 Mn,是 25 号元素,位于第四周期第ⅦB 族,最后填充的是 d 电子,为 d 区元素,价电子排 布式为 3d54s2。