2020届一轮复习苏教版第35讲原子结构与元素性质学案

2020届一轮复习苏教版第35讲原子结构与元素性质学案

第 35 讲 原子结构与元素性质 考纲要求 1.认识原子核外电子的运动状态，了解电子云、电子层(能层)、原子轨道(能级) 的含义。2.了解多电子原子核外电子分层排布遵循的原理，能用电子排布式表示 1～36 号元 素的原子和离子的基态核外电子排布。3.了解主族元素第一电离能、电负性等性质的周期性 变化规律，能根据元素电负性说明元素的金属性和非金属性的周期性变化规律。 考点一 原子核外电子排布原理 1．电子层、原子轨道 (1)电子层(n)：在多电子原子中，核外电子的能量是不同的，按照电子的能量差异将其分成不 同电子层。通常用 K、L、M、N……表示，能量依次升高。 (2)原子轨道：①同一能层里电子的能量也可能不同，又将其分成不同的原子轨道，通常用 s、 p、d、f 等表示，同一电子层里，各能级的能量按 s、p、d、f 的顺序依次升高，即：E(s)＜ E(p)＜E(d)＜E(f)。 ②电子云轮廓图给出了电子在核外经常出现的区域。这种电子云轮廓图称为原子轨道。 原子轨道 轨道形状 轨道个数 s 球形 1 p 纺锤形 3 特别提醒 第一电子层(K)，只有 s 轨道；第二电子层(L)，有 s、p 两种原子轨道，p 轨道上 有三个原子轨道 px、py、pz，它们具有相同的能量；第三电子层(M)，有 s、p、d 三种轨道。 2．基态原子的核外电子排布 (1)能量最低原理：即电子尽可能地先占有能量低的轨道，然后进入能量高的轨道，使整个原 子的能量处于最低状态。 如图为构造原理示意图，即基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序图： 注意 所有电子排布规则都需要满足能量最低原理。 (2)泡利不相容原理 每个原子轨道里最多只能容纳 2 个电子，且自旋状态相反。 如 2s 轨道上的电子排布为 ，不能表示为 。 (3)洪特规则 当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，且自 旋 状 态 相 同 。 如 2p3 的 电 子 排 布 为 ， 不 能 表 示 为 或 。 洪特规则特例：当能量相同的原子轨道在全满(p6、d10、f14)、半满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0) 状态时，体系的能量最低，如：24Cr 的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d54s1 或[Ar]3d54s1。 3．基态、激发态及光谱示意图 (1)p 轨道的能量一定比 s 轨道的能量高(×) (2)同一原子中，2p、3p、4p 轨道的轨道数依次增多(×) (3)2p 和 3p 轨道形状均为纺锤形，能量也相等(×) (4)2px、2py、2pz 的能量相等(√) (5)铁元素基态原子的电子排布式为 1s22s22p63s23p64s23d6(×) (6)Cr 的基态原子的简化电子排布式为[Ar]3d44s2(×) (7)基态原子电子能量的高低顺序为 E(1s)＜E(2s)＜E(2px)＜E(2py)＜E(2pz)(×) (8)电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10 违反了能量最低原理(×) (9)磷元素基态原子的轨道表示式为 (×) 写出下列原子或离子的①电子排布式、②价电子轨道表示式、③电子占的原子轨道数、 ④未成对电子数。 (1)N：①________________②_________________________________③_____④______。 (2)Cl：①________________②_________________________________③_____④_____。 (3)Fe2＋：①______________②___________________________________③_____④_____。 (4)Cu：①________________②___________________________________③______④______。 (5)Se：①_________________②___________________________________③______④_______。 (6)Br－：①_________________②_________________________________③______④_______。 答案 (1)①1s22s22p3 ② ③5 ④3 (2)①1s22s22p63s23p5(或[Ne]3s23p5) ② ③9 ④1 (3)①1s22s22p63s23p63d6(或[Ar]3d6) ② ③14 ④4 (4)①1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1) ② ③15 ④1 (5)①1s22s22p63s23p63d104s24p4(或[Ar]3d104s24p4) ② ③18 ④2 (6)①1s22s22p63s23p63d104s24p6(或[Ar]3d104s24p6) ② ③18 ④0 核外电子排布常见错误 (1)在写基态原子的电子排布图时，常出现以下错误： ① (违反能量最低原理) ② (违反泡利不相容原理) ③ (违反洪特规则) ④ (违反洪特规则) (2)当出现 d 轨道时，虽然电子按 ns、(n－1)d、np 的顺序填充，但在书写电子排布式时，仍 把(n－1)d 放在 ns 前，如 Fe：1s22s22p63s23p63d64s2，而失电子时，却先失 4s 轨道上的电子， 如 Fe3＋：1s22s22p63s23p63d5。 (3)注意比较原子核外电子排布式、简化电子排布式、外围电子排布式的区别与联系。如 Cu 的电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1；简化电子排布式：[Ar]3d104s1；外围电子排布式：3d104s1。 1．第三代半导体材料的优异性能和对新兴产业的巨大推动作用，使得发达国家都把发展第三 代半导体材料及其相关器件等列为半导体重要新兴技术领域，投入巨资支持发展。第三代半 导体材料有氮化镓、碳化硅等。请回答下列问题： (1)硅原子占据电子的原子轨道符号有______________，其中占据电子的能量最高的原子轨道 符号为________，该电子层已经容纳了________个电子。 (2)N 原子中，有电子占据的最外电子层符号为_____，该电子层已经容纳的电子数为_____个。 (3)镓为元素周期表中第 31 号元素，位于元素周期表第 4 周期。镓原子具有________个电子 层，每个电子层已经容纳的电子数之比为_______。 答案 (1)1s、2s、2p、3s、3p 3p 2 (2)L 5 (3)4 2∶8∶18∶3 解析 (1)硅位于元素周期表第 3 周期，有 3 个电子层，分别为 K、L、M，每个电子层的轨 道数分别为 1、2、2，其轨道符号为 1s、2s、2p、3s、3p，其中占据电子的最高轨道为 3p，s 轨 道最多容纳 2 个电子，p 轨道最多容纳 6 个电子，故 3p 轨道容纳的电子数为 14－2－2－6－2 ＝2。(2)N 原子位于元素周期表第 2 周期，共 2 个电子层，符号分别为 K、L，L 为最外电子 层，该电子层包括 2s 轨道的 2 个电子和 2p 轨道的 3 个电子，共 5 个电子。(3)通过比较，可 以得出规律，电子层数与元素原子所在的周期数相等，故 Ga 有 4 个电子层，每层的电子数 为 2、8、18、3。 2．(1)A 元素基态原子的最外层有 3 个未成对电子，次外层有 2 个电子，其元素符号为 ________；其价电子轨道表示式为______________________________。 (2)B 元素的负一价离子和 C 元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同，B 的元素符号为 ________，C 离子的结构示意图为____________________________________。 (3)D 元素的正三价离子的 3d 轨道为半充满，D 的元素符号为________，其基态原子的电子 排布式为_________________________，其原子的结构示意图为_________________________。 (4)E 元素基态原子的 M 层全充满，N 层没有成对电子且只有一个未成对电子，E 的元素符号 为________，其基态原子的电子排布式为_____________________________________。 (5)F元素的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋2，则n＝________；原子中能量最高的是________ 电子，轨道表示式为______________________________________________。 答案 (1)N (2)Cl (3)Fe 1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2) (4)Cu 1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1) (5)2 2p 考点二 原子结构与周期表、元素性质的关系 1．原子结构与周期表的关系 (1)原子结构与周期表的关系(完成下列表格) 周期 电子 层数 每周期第一个元素 每周期最后一个元素 原子 序数 基态原子的简 化电子排布式 原子 序数 基态原子的电子排布式 2 2 3 [He]2s1 10 1s22s22p6 3 3 11 [Ne]3s1 18 1s22s22p63s23p6 4 4 19 [Ar]4s1 36 1s22s22p63s23p63d104s24p6 5 5 37 [Kr]5s1 54 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6 6 6 55 [Xe]6s1 86 1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d10 6s26p6 (2)每族元素的外围电子排布特点 ①主族 主族 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA 排布特点 ns1 ns2 ns2np1 ns2np2 主族 ⅤA ⅥA ⅦA 排布特点 ns2np3 ns2np4 ns2np5 ②0 族：He：1s2；其他 ns2np6。 ③过渡元素(副族和第Ⅷ族)：(n－1)d1～10ns1～2。 (3)元素周期表的分区与外围电子排布的关系 ①周期表的分区 ②各区外围电子排布特点 分区 外围电子排布 s 区 ns1～2 p 区 ns2np1～6(除 He 外) d 区 (n－1)d1～9ns1～2(除钯外) ds 区 (n－1)d10ns1～2 f 区 (n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2 2.原子半径 (1)影响因素 电子层数：电子层数越多，原子半径越大 核电荷数：电子层数相同，核电荷数越大， 原子半径越小 (2)变化规律 元素周期表中的同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐减小；同主族元素从上到下，原子 半径逐渐增大。 3．电离能 (1)第一电离能：气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能 量，符号：I1，单位：kJ·mol－1。 (2)规律 ①同周期：第一种元素的第一电离能最小，最后一种元素的第一电离能最大，总体呈现从左 至右逐渐增大的变化趋势。 ②同族元素：从上至下第一电离能逐渐减小。 ③同种原子：逐级电离能越来越大(即 I1＜I2＜I3…)。 4．电负性 (1)含义：元素的原子在化合物中吸引键合电子能力的标度。元素的电负性越大，表示其原子 在化合物中吸引键合电子的能力越强。 (2)标准：以最活泼的非金属氟的电负性为 4.0 作为相对标准，计算得出其他元素的电负性(稀 有气体未计)。 (3)变化规律 金属元素的电负性一般小于 1.8，非金属元素的电负性一般大于 1.8，而位于非金属三角区边 界的“类金属”(如锗、锑等)的电负性则在 1.8 左右。 在元素周期表中，同周期从左至右，元素的电负性逐渐增大，同主族从上至下，元素的电负 性逐渐减小。 5．对角线规则 在 元 素 周 期 表 中 ， 某 些 主 族 元 素 与 右 下 方 的 主 族 元 素 的 有 些 性 质 是 相 似 的 ， 如 。 (1)钠元素的第一、第二电离能分别小于镁元素的第一、第二电离能(×) (2)第 2 周期主族元素的原子半径随核电荷数的增大依次减小(√) (3)C、N、O、F 四种元素第一电离能从大到小的顺序是 N>O>F>C(×) (4)正三价阳离子的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d5 的元素在周期表中位于Ⅷ族(√) (5)外围电子排布式为 4s24p3 的元素位于第 4 周期ⅤA 族，是 p 区元素(√) (6)元素的电负性越大，非金属性越强，第一电离能也越大(×) (1)第 3 周期所有元素的第一电离能(I1)大小顺序为________________________________(用元 素符号表示)。 (2)Na 的逐级电离能中有________次突跃。分别是哪级电离能发生突跃？________、________。 (3)F、Cl、Br、I 的第一电离能由大到小的顺序为____________________________________， 电负性由大到小的顺序为________________。 答案 (1)Na＜Al＜Mg＜Si＜S＜P＜Cl＜Ar (2)2 I2≫I1 I10≫I9 (3)F＞Cl＞Br＞I F＞Cl＞Br＞I 1．表 1 是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别代表一种化学元素。试回答下列问题： 表 1 (1)元素 p 为 26 号元素，请写出其基态原子电子排布式__________________________________ ________________________。 (2)h 的单质在空气中燃烧发出耀眼的白光，请用原子结构的知识解释发光的原因：__________ _____________________________________________________。 (3)o、p 两元素的部分电离能数据如表 2： 元素 电离能/kJ·mol－1 o p I1 717 759 I2 1 509 1 561 I3 3 248 2 957 表 2 比较两元素的 I2、I3 可知，气态 o2＋再失去一个电子比气态 p2＋再失去一个电子难。对此，你 的解释是__________________________________________________________________。 (4)第 3 周期 8 种元素单质熔点高低的顺序如图 1 所示，其中电负性最大的是________(填图 1 中的序号)。 (5)表 1 中所列的某主族元素的电离能情况如图 2 所示，则该元素是__________(填元素符号)。 答案 (1)1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2) (2)电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以光(子)的形式释放能量 (3)Mn2＋的 3d 轨道电子排布为半充满状态，比较稳定 (4)2 (5)Al 解析 (2)h 为 Mg 元素，Mg 单质在空气中燃烧发出耀眼的白光，电子从能量较高的轨道跃迁 到能量较低的轨道时以光(子)的形式释放能量。(3)o 元素为 Mn，其基态原子电子排布式为 1s22s22p63s23p63d54s2，Mn2＋的基态电子排布式为 1s22s22p63s23p63d5，其 3d 能级为半充满状态， 相 对 比 较 稳 定 ， 当 其 失 去 第 3 个 电 子 时 比 较 困 难 ， 而 Fe2 ＋ 的 基 态 电 子 排 布 式 为 1s22s22p63s23p63d6，其 3d 能级再失去一个电子即为半充满状态，故其失去第 3 个电子比较容 易。(4)第 3 周期 8 种元素分别为钠、镁、铝、硅、磷、硫、氯、氩，其单质中钠、镁、铝形 成金属晶体，熔点依次升高；硅形成原子晶体；磷、硫、氯、氩形成分子晶体，且常温下磷、 硫为固体，氯气、氩为气体，8 种元素熔点最低的为氩，其次为氯，其中电负性最大的为氯。 (5)由图可知，该元素的电离能 I4 远大于 I3，故为第ⅢA 族元素，应为 Al。 2．根据信息回答下列问题： 不同元素的原子在分子内吸引电子的能力大小可用数值表示，该数值称为电负性。一般认为： 如果两个成键原子间的电负性差值大于 1.7，原子之间通常形成离子键；如果两个成键原子间 的电负性差值小于 1.7，通常形成共价键。下表是某些元素的电负性值： 元素符号 Li Be B C O F Na Al Si P S Cl 电负性值 1.0 1.5 2.0 2.5 3.5 4.0 0.9 1.5 1.8 2.1 2.5 3.0 (1)根据对角线规则，Be、Al 元素最高价氧化物对应水化物的性质相似，它们都具有________ 性，其中 Be(OH)2 显示这种性质的离子方程式是______________________________________、 ______________________________________。 (2)通过分析电负性值的变化规律，确定 Mg 元素的电负性值的最小范围________________。 (3)请归纳元素的电负性和金属性、非金属性的关系是__________________________________ ____________________________________。 (4)推测 AlF3、AlCl3、AlBr3 是离子化合物还是共价化合物： AlF3__________________，AlCl3____________________，AlBr3________________。 答案 (1)两 Be(OH)2＋2H＋===Be2＋＋2H2O Be(OH)2＋2OH－===BeO2－ 2 ＋2H2O (2)0.9～1.5 (3)非金属性越强，电负性越大；金属性越强，电负性越小 (4)离子化合物 共价化合物 共价化合物 3．明代宋应星所著《天工开物》中已经记载了我国古代用炉甘石(主要成分为 ZnCO3)和煤冶 锌工艺，锌的主要用途是制造锌合金和作为其他金属的保护层。回答下列问题： (1)Zn 基态原子核外电子排布式为_________________________________________________。 (2)硫酸锌溶于氨水形成[Zn(NH3)4]SO4 溶液。 ①与 SO 2－ 4 互为等电子体的阴离子化学式为________(写出一种)。 ②氨的热稳定性强于膦(PH3)，原因是______________________________________。 (3)黄铜是由铜和锌所组成的合金，元素铜与锌的第一电离能分别为 ICu＝746 kJ·mol－1，IZn＝ 906 kJ·mol－1，ICuC>Zn 解析 (1)Zn 是 30 号元素。位于元素周期表第 4 周期ⅡB 族，故其基态原子核外电子排布式 为 1s22s22p63s23p63d104s2(或[Ar]3d104s2)。(2)①SO 2－ 4 为 5 原子 32 个价电子微粒，故与其互为 等电子体的阴离子有 PO3－ 4 、ClO － 4 等。②氮元素的非金属性强于磷元素，故氨的热稳定性比 膦强。(3)Cu 与 Zn 的第一电离能分别为 ICu＝746 kJ·mol－1，IZn＝906 kJ·mol－1，ICuC>Zn。 (一)江苏试题组合 1．[2018·江苏，21(2)]Fe2＋基态核外电子排布式为________。 答案 [Ar]3d6(或 1s22s22p63s23p63d6) 2．[2017·江苏，21(A)－(1)]Fe3＋基态核外电子排布式为________________。 答案 [Ar]3d5(或 1s22s22p63s23p63d5) 3．[2016·江苏，21(A)－(1)]Zn2＋基态核外电子排布式为________________。 答案 1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10) 4．[2015·江苏，21(A)－(1)]Cr3＋基态核外电子排布式为________________。 答案 1s22s22p63s23p63d3(或[Ar]3d3) 5．[2017·江苏，21(A)－(3)]C、H、O 三种元素的电负性由小到大的顺序为____________。 答案 HINi 的原因是_________________________________________________。 (4)[2016·全国卷Ⅲ，37(2)节选]根据元素周期律，第一电离能 Ga________As(填“大于”或 “小于”)。 答案 (1)大于 Zn 核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子 (2)O (3)铜失去的是全充 满的 3d10 电子，镍失去的是 4s1 电子 (4)小于 5．电负性 (1)[2016·全国卷Ⅰ，37(4)]光催化还原 CO2 制备 CH4 反应中，带状纳米 Zn2GeO4 是该反应的 良好催化剂。Zn、Ge、O 电负性由大至小的顺序是______________。 (2)[2015·全国卷Ⅱ，37(1)改编]O、Na、P、Cl 四种元素中电负性最大的是______(填元素符号)。 答案 (1)O＞Ge＞Zn (2)O 6．原子半径或离子半径 (1)[2018·全国卷Ⅰ，35(2)]Li＋与 H－具有相同的电子构型，r(Li＋)小于 r(H－)，原因是__________ ________________。 (2)[2016·全国卷Ⅲ，37(2)节选]根据元素周期律，原子半径 Ga____As。(填“大于”或“小于”) 答案 (1)Li＋核电荷数较大 (2)大于 一、单项选择题 1．元素“氦、铷、铯”等是用下列哪种科学方法发现的( ) A．红外光谱 B．质谱 C．原子光谱 D．核磁共振谱 答案 C 2．下列有关原子轨道的叙述中正确的( ) A．氢原子的 2s 轨道能量较 3p 轨道高 B．锂原子的 2s 与 5s 轨道皆为球形分布 C．p 轨道的原子轨道呈纺锤形，随着电子层序数的增加，p 轨道原子轨道也在增多 D．电子层 n＝4 的原子轨道最多可容纳 16 个电子 答案 B 解析 A 项，距离原子核越远的能层，其能量越高，所以氢原子的 2s 轨道能量较 3p 轨道低， 错误；B 项，s 轨道为球形，所以锂原子的 2s 与 5s 轨道皆为球形分布，正确；C 项，p 轨道 的原子轨道呈纺锤形，p 轨道含有 3 个原子轨道，随着电子层序数的增加，p 轨道原子轨道数 目不变，错误；D 项，各电子层最多容纳电子数 2n2，则电子层 n＝4 的原子轨道最多可容纳 32 个电子，错误。 3．(2018·无锡高三模拟)在核电荷数为 26 的元素 Fe 的原子核外 3d、4s 轨道内，下列轨道表 示式正确的是( ) A. B. C. D. 答案 C 解析 核电荷数为 26 的 Fe 基态原子核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d64s2，3d 有 5 个轨道， 只有 1 个轨道排满两个电子，且自旋方向相反，其他 4 个轨道各排 1 个电子，4s 轨道排满 2 个电子，且自旋方向相反，即 C 项正确。 4．下列说法中正确的是( ) A．随原子序数的递增，第 3 周期元素的电负性逐渐减小 B．铝的第一电离能比镁的第一电离能大 C．在所有的元素中，氟的第一电离能最大 D．在所有的元素中，氟的电负性最大 答案 D 5．(2018·南京调研)下列图示中横坐标是表示元素的电负性数值，纵坐标表示同一主族的五种 元素的序数的是( ) 答案 B 6．(2018·苏州高三模拟)周期表中 27 号元素钴的方格中注明“3d74s2”，由此可以推断( ) A．它位于周期表的第 4 周期ⅡA 族 B．它的基态核外电子排布式可简写为[Ar]4s2 C．Co2＋的核外价电子排布式为 3d54s2 D．Co 位于周期表中第 9 列 答案 D 解析 “3d74s2”为 Co 的价电子排布，其简写式中，也要注明 3d 轨道，B 项错误；“7＋2 ＝9”，说明它位于周期表的第 9 列，D 项正确；从左向右数，应为过渡元素，A 项错误；失 电子时，应失去最外层的电子，即先失 4s 上的电子，Co2＋的价电子排布为 3d7，C 项错误。 7．某元素基态原子的外围电子排布式为 3d54s2，则下列说法不正确的是( ) A．该元素为 Mn 元素 B．该元素原子核外有 4 个能层 C．该元素原子最外层共有 7 个电子 D．该元素属于 d 区元素 答案 C 8．下列原子的电子跃迁能释放光能形成发射光谱的是( ) A．1s22s22p63s2―→1s22s22p63p2 B．1s22s22p33s1―→1s22s22p4 C．1s22s2―→1s22s12p1 D．1s22s22p1x―→1s22s22p1y 答案 B 解析 A 项，吸收光能，形成吸收光谱；B 项，由激发态→基态，释放光能，形成发射光谱； C 项，形成吸收光谱；D 项，2px 与 2py 能量相同，不属于电子跃迁。 二、不定项选择题 9．(2019·扬州高三上学期期初)以下有关元素性质的说法不正确的是( ) A．①Na，K，Rb；②N，P，As；③O，S，Se；④Na，P，Cl 元素的电负性随原子序数增大 而递增的是④ B．下列原子中，①1s22s22p63s23p1，②1s22s22p63s23p2，③1s22s22p63s23p3，④1s22s22p63s23p4 对应的第一电离能最大的是④ C．某短周期元素的逐级电离能分别为 738、1 451、7 733、10 540、13 630、17 995、21 703 等，该元素在第 3 周期ⅢA 族 D．以下原子中，①1s22s22p63s23p2，②1s22s22p3，③1s22s22p2，④1s22s22p63s23p4 半径最大的 是① 答案 BC 解析 A 项，同周期自左而右电负性逐渐增大，同主族自上而下电负性逐渐减小；B 项，同 周期随原子序数增大第一电离能呈增大趋势，ⅤA 族 3p 轨道为半充满稳定状态，能量较低， 第一电离能高于同周期相邻元素；C 项，该元素第三电离能剧增，最外层应有 2 个电子，表 现＋2 价；D 项，同周期自左而右原子半径逐渐减小，同主族自上而下原子半径逐渐增大。 10．下列各组原子中，化学性质一定相似的是( ) A．原子核外电子排布式为 1s2 的 X 原子与原子核外电子排布式为 1s22s2 的 Y 原子 B．原子核外 M 层上仅有两个电子的 X 原子与原子核外 N 层上仅有两个电子的 Y 原子 C．2p 轨道上只有 2 个电子的 X 原子与 3p 轨道上只有 2 个电子的 Y 原子 D．最外层都只有一个电子的 X、Y 原子 答案 C 11．下列各项叙述中，正确的是( ) A．N、P、As 的电负性随原子序数的增大而增大 B．外围电子排布为 4s24p3 的元素位于第 4 周期ⅤA 族，是 p 区元素 C．2p 和 3p 轨道形状均为纺锤形，能量也相等 D．氮原子的最外层电子轨道表示式： 答案 BD 解析 同主族元素从上到下，电负性逐渐减小；2p 轨道能量低于 3p 轨道；利用洪特规则可 知 D 项正确。 12．下列各项叙述中，正确的是( ) A．镁原子由 1s22s22p63s2 转变为 1s22s22p63p2 时，原子释放能量，由基态转化成激发态 B．外围电子排布为 5s25p1 的元素位于第 5 周期ⅠA 族，是 s 区元素 C．所有原子任一能层的 s 电子云轮廓图都是球形，但球的半径大小不同 D．24Cr 原子的电子排布式是 1s22s22p63s23p63d44s2 答案 C 解析 镁原子由基态转化为激发态，要吸收能量；原子轨道处于全空、全满或半充满状态时， 能量最低，故 24Cr 原子的电子排布式应是 1s22s22p63s23p63d54s1。 三、非选择题 13．开发新型储氢材料是氢能源利用的重要研究方向之一。请回答以下问题： (1)Ti(BH4)3 是一种储氢材料，可由 TiCl4 和 LiBH4 反应制得。 基态 Ti3＋的电子排布式为____________________；LiBH4 中 Li、B、H 元素的电负性由大到小 的排列顺序为________。 (2)氨硼烷(NH3BH3)是优良的储氢材料，少量氨硼烷可以由硼烷(B2H6)和 NH3 合成。 ①B、C、N、O 的第一电离能由大到小的顺序为________________。 ②氨硼烷在高温下释放氢后生成的立方氮化硼晶体，具有类似金刚石的结构，硬度略小于金 刚石。则立方氮化硼晶体可用作________(填字母)。 a．切削工具 b．钻探钻头 c．导电材料 d．耐磨材料 (3)一种有储氢功能的铜合金晶体具有面心立方最密堆积结构，该晶体储氢后的化学式为 Cu3AuH8。铜与其他许多金属及其化合物都可以发生焰色反应，其原因是__________________ ________________________________________________________________________。 (4)金属氢化物也是具有良好发展前景的储氢材料。某储氢材料是短周期金属元素 R 的氢化 物。R 的部分电离能数据如表所示： I1/ kJ·mol－1 I2/ kJ·mol－1 I3/ kJ·mol－1 I4/ kJ·mol－1 I5/ kJ·mol－1 738 1 451 7 733 10 540 13 630 该金属元素是________(填元素符号)。 答案 (1)[Ar]3d1 H＞B＞Li (2)①N＞O＞C＞B ②abd (3)激发态的电子从能量较高的 轨道跃迁到能量较低的轨道时，以一定波长的光的形式释放能量 (4)Mg 14．下表为长式周期表的一部分，其中的编号代表对应的元素。 请回答下列问题： (1)元素⑨的基态原子的外围电子排布式为________。 (2)这 10 种元素，其中电负性最大的是________(填元素符号)。 (3)下表为原子序数依次增大的短周期元素 A～F 的第一到第五电离能数据。 电离能 I(eV) A B C D E F I1 11.3 14.5 13.6 5.2 7.6 6.0 I2 24.4 29.6 35.1 49.3 15.0 18.8 I3 47.9 47.4 54.9 71.6 80.1 28.4 I4 64.5 77.5 77.4 98.9 109.2 112.0 I5 392.1 97.9 113.9 138.3 141.3 153.7 请回答：表中的 D、E、F 可能是哪三种元素：________(填元素符号)；若 A、B、C 为原子 序数依次增大的同周期相邻元素，表中显示 B 比 A 和 C 的第一电离能都略大，其原因是______ ______________________________________________________________________。 答案 (1)3d84s2 (2)O (3)Na、Mg、Al B 的 np 轨道上的电子半充满，能量比 A 和 C 低， 自身更稳定，所以第一电离能比 A 和 C 大 解析 由元素在周期表中的位置可知，①为 H，②为 C，③为 O，④为 Mg，⑤为 Al，⑥为 S， ⑦为 Cl，⑧为 Ca，⑨为 Ni，⑩为 Cu。 (1)元素⑨为 Ni，为 28 号元素，基态原子的外围电子排布式为 3d84s2。 (2)元素非金属性越强，电负性越大，这 10 种元素中非金属性最强的为 O 元素，则电负性最 大的是 O。 (3)原子越容易失电子，则其电离能越小，金属元素的第一电离能比较小，第一个电子容易失 去，表中 A、B、C 第一电离能较大，应该是非金属元素，D、E、F 第一电离能较小，因此 D、E、F 应该是金属元素，可能是 Na、Mg、Al 三种元素。同周期元素从左向右第一电离能 呈增大趋势，但ⅡA>ⅢA，ⅤA>ⅥA，B 的 np 轨道上的电子半充满，能量比 A 和 C 低，自 身更稳定，所以第一电离能比 A 和 C 大。