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第1节 原子结构和性质
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一、选择题
1．当镁原子由1s22s22p63s2 →1s22s22p63p2时，以下认识正确的是( )
A．镁原子由基态转化成激发态，这一过程中吸收能量
B．镁原子由激发态转化成基态，这一过程中释放能量
C．转化后位于p能级上的两个电子处于同一轨道，且自旋方向相同
D．转化后镁原子与硅原子电子层结构相同，化学性质相似
答案：A
2．如图是第三周期11～17号元素某些性质变化趋势的柱形图，下列有关说法中正确的是( )
A．y轴表示的可能是第一电离能
B．y轴表示的可能是电负性
C．y轴表示的可能是原子半径
D．y轴表示的可能是形成基态离子转移的电子数
解析：对于第三周期11～17号元素，随着原子序数的增大，第一电离能呈现增大的趋势，但Mg、P特殊，A项错误；原子半径逐渐减小，C项错误；形成基态离子转移的电子数依次为Na为1，Mg为2，Al为3，Si不易形成离子，P为3，S为2，Cl为1，D项错误。
答案：B
3．下列说法中正确的是( )
A．所有非金属元素都分布在p区
B．最外层电子数为2的元素都分布在s区
C．元素周期表中第ⅢB族到第ⅡB族10个纵行的元素都是金属元素
D．同一主族元素从上到下，金属性呈周期性变化
解析：非金属元素中氢在s区，其余非金属元素均分布在p区，A项错误；最外层电子数为2的元素可能在s区(如Mg)、p区(如He)或d区(如Ti、Fe)等，B项错误；同主族元素从上到下，金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱，属递变性质而不是周期性变化，D项错误。
答案： C
4．周期表中27号元素钴的方格中注明“3d74s2”，由此可以推断( )
A．它位于周期表的第四周期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
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。
答案：D
5．下列曲线表示卤族元素某种性质随核电荷数的变化趋势，正确的是( )
解析：同主族元素从上到下电负性依次减小，A正确；卤族元素中氟无正价，B错误；HF分子间存在氢键，使HF熔沸点最高，C错误；卤族元素从上到下单质分子间范德华力依次增大，熔点依次升高，D错误。
答案：A
6．已知X、Y元素同周期，且电负性X>Y，下列说法错误的是( )
A．第一电离能：Y小于X
B．气态氢化物的稳定性：HmY小于HnX
C．最高价含氧酸的酸性：X对应的酸性强于Y对应的
D．X和Y形成化合物时，X显负价，Y显正价
解析：A项，若Y为氮元素，X为氧元素，则第一电离能：Y>X；由于电负性：X>Y，则非金属性：X>Y，故气态氢化物稳定性：HmY<HnX，最高价含氧酸的酸性：X>Y，得电子能力：X>Y。
答案：A
7．下表中是A、B、C、D、E五种短周期元素的某些性质，下列判断正确的是( )
元素
A
B
C
D
E
最低化合价
－4
－2
－1
－2
－1
电负性
2.5
2.5
3.0
3.5
4.0
A.C、D、E的氢化物的稳定性：C>D>E
B．元素A的原子最外层轨道中无自旋状态相同的电子
C．元素B、C之间不可能形成化合物
D．与元素B同周期且第一电离能最小的元素的单质能与H2O发生置换反应
解析：根据电负性和最低化合价，推知A为C元素、B为S元素、C为Cl元素、D为O元素、E为F元素。A项，C、D、E的氢化物分别为HCl、H2O、HF，稳定性：HF>H2O>HCl；B项，元素A的原子最外层电子排布式为2s22p2，2p2上的两个电子分占两个原子轨道，且自旋状态相同；C项，S的最外层有6个电子，Cl的最外层有7个电子，它们之间可形成S2Cl2等化合物；D项，Na能与H2O发生置换反应生成NaOH和H2。
答案：D
8．(2018·潍坊模拟)X、Y、Z、W是短周期元素，X元素原子的最外层未达到8电子稳定结构，工业上通过分离液态空气获得其单质；Y元素原子最外电子层上s、p电子数相等；Z元素＋2价阳离子的核外电子排布与氖原子相同；W元素原子的M层有1个未成对的p电子。下列有关这些元素性质的说法一定正确的是( )
A．X元素的氢化物的水溶液显碱性
B．Z元素的离子半径大于W元素的离子半径
C．Z元素的单质在一定条件下能与X元素的单质反应
D．Y元素最高价氧化物的晶体具有很高的熔点和沸点
解析：根据题意，Z元素为Mg，Y元素原子最外层电子排布为ns2np2，是C或Si，X为N或O，W为Al或Cl。N的氢化物的水溶液显碱性，但O的氢化物的水溶液显中性或弱酸性，A错误，Al3＋的半径比Mg2＋小，B错误；氮气、氧气均能与镁反应，C正确；CO2形成的晶体熔、沸点低，D错误。
答案：C
二、非选择题
9．如图是s能级和p能级的原子轨道图，试回答下列问题：
(1)s电子的原子轨道呈________形，每个s能级有________个原子轨道；p电子的原子轨道呈________形，每个p能级有________个原子轨道。
(2)元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋1，原子中能量最高的是________电子，其电子云在空间有____________________方向；元素X的名称是________，它的氢化物的电子式是________。若元素X的原子最外层电子排布式为nsn－1npn＋1，那么X的元素符号为________，原子的电子排布图为___________________________
______________________________________________________。
解析：(1)s电子的原子轨道都是球形的，每个s能级有1个原子轨道；p电子的原子轨道都是哑铃形的，每个p能级有3个原子轨道，它们相互垂直，分别以px、py、pz表示。
(2)因为元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋1，np轨道已排上电子，说明ns轨道已排满电子，即n＝2，则元素X的原子核外电子排布式为1s22s22p3，是氮元素，其中原子中能量最高的是2p电子，其电子云在空间有三个互相垂直的伸展方向；氮元素的氢化物是氨气，含有极性键，其电子式是H∶ H∶H；当元素X的原子最外层电子排布式为nsn－1npn＋1时，根据上述分析，有n－1＝2，则n＝3，所以X元素的原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，是硫元素；硫元素的元素符号为S，其原子的电子排布图为 。
答案：(1)球 1 哑铃 3
(2)2p 三个互相垂直的伸展 氮 H∶ H∶H S
10．(1)(2017·全国卷Ⅲ)元素Mn与O中，第一电离能较大的是________。
(2)(2016·全国卷Ⅰ)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电负性由大到小的顺序是________。
(3)(2016·全国卷Ⅲ)根据元素周期律，原子半径Ga________As，第一电离能Ga________As(填“大于”或“小于”)。
(4)(2016·全国卷Ⅱ)元素铜与镍的第二电离能分别为ICu＝1 958 kJ·mol－1、INi＝1 753 kJ·mol－1，ICu>INi的原因是
______________________________________________________。
(5)在N、O、S中第一电离能最大的是________。
(6)前四周期原子序数依次增大的元素A、B、C、D中，A和B的价电子层中未成对电子均只有1个，并且A－和B＋的电子数相差为8；与B位于同一周期的C和D，它们价电子层中的未成对电子数分别为4和2，且原子序数相差为2。四种元素中第一电离能最小的是__________，电负性最大的是__________(填元素符号)。
答案：(1)Mn (2)O＞Ge＞Zn (3)大于 小于
(4)铜失去的是全充满的3d10电子，镍失去的是4s1电子
(5)N (6)K F
11．下图为周期表中部分元素的某种性质(X值)随原子序数变化的关系。
(1)短周期中原子核外p轨道上电子数与s轨道上电子总数相等的元素是________(写元素符号)。
(2)同主族内不同元素的X值变化的特点是_______________
_____________________________________________________，
同周期内，随着原子序数的增大，X值变化的总趋势是________________。
周期表中X值的这种变化特点体现了元素性质的________变化规律。
(3)X值较小的元素集中在元素周期表的________。
a．左下角 b．右上角 c．分界线附近
(4)下列关于元素该性质的说法中正确的是________(选填代号)。
a．X值可反映元素最高正化合价的变化规律
b．X值可反映原子在分子中吸引电子的能力
c．X值大小可用来衡量元素金属性和非金属性的强弱
解析：(1)由于p轨道最多容纳6个电子，s轨道最多容纳2个电子，因此短周期中原子核外p轨道上电子数与s轨道上电子总数相等的元素其电子排布可能为1s22s22p4或1s22s22p63s2，即分别为O和Mg。
(2)根据图示，同主族元素从上到下，X值逐渐减小，同周期元素从左到右，X值逐渐增大。
(3)X值较小的元素集中在元素周期表的左下角。
(4)X值为元素的电负性，能够反映原子在分子中吸引电子的能力，能衡量元素金属性和非金属性的强弱。
答案：(1)O、Mg (2)同一主族，从上到下，X值逐渐减小 逐渐增大 周期性 (3)a (4)b、c
12．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，它们原子最外层电子排布为ns1，B和D也属同一族，它们原子最外层的p能级电子数是s能级电子数的两倍。C原子最外层上电子数等于D原子最外层上电子数的一半。请回答下列问题：
(1)A是________，B是________，C是________，D是________，E是________。
(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，C与E的第一电离能的大小关系是C________E(填“>”“<”或“＝”)。
解析：A、B、C、D、E 5种元素核电荷数都小于20，故都为主族元素，A、E同一族且最外层电子排布为ns1，故为第ⅠA族，而A为非金属元素，则A为氢；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，故其最外层电子排布为ns2np4，为第ⅥA族元素，B核电荷数小于D，则B为氧，D为硫，E为钾；C原子最外层上的电子数为硫原子最外层上电子数的一半，则C为铝，同主族元素自上而下电负性逐渐减小，故B(氧)的电负性大于D(硫)，E(钾)的第一电离能小于钠，钠的第一电离能小于C(铝)，故第一电离能Al>K。
答案：(1)H O Al S K(写元素名称也可)
(2)KAl(SO4)2·12H2O 净水剂 (3)1s22s22p63s23p1 (4) (5)> >
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