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原子结构与元素的性质
(时间:45分钟 满分:100分)
一、选择题(本题共5个小题,每题6分,共30分,每小题只有一个选项符合题意)
1.美国“海狼”号潜艇上的核反应堆内使用了液体铝钠合金作载热介质,下列关于Al、Na原子结构的分析中正确的是( )
A.原子半径:Al>Na
B.第一电离能:Al>Na
C.电负性:Na>Al
D.基态原子未成对电子数:Na>Al
答案:B
解析:根据元素周期律,原子半径:Na>Al,电负性:Na<Al,Al基态原子为[Ne]3s23p1,Na基态原子为[Ne]3s1,故未成对电子数相等。
2.在基态原子中,关于核外电子能量的叙述错误的是( )
A.最易失去的电子能量最高
B.电离能最小的电子能量最高
C.p轨道电子能量一定高于s轨道电子能量
D.在离核最近区域内运动的电子能量最低
答案:C
解析:原子在反应中失去的电子应是离核最远的外层电子,其能量最高,A项正确;电离能最小的电子离原子核最远,受原子核的吸引力最小,能量最高,B项正确;处于高能层中的s轨道电子的能量要比处于较低能层中p轨道电子的能量高,C项错误;能量越低的电子尽量排布在离原子核越近的轨道上,D项正确。
3.下列表示钠原子的式子中能反映电子自旋状态的是( )
A.○+11
BNa
C.1s22s22p63s1
D.
答案:D
4.下列关于元素电负性大小的比较中,不正确的是( )
A.O<S<Se<Te
B.C<N<O<F
C.P<S<O<F
D.K<Na<Mg<Al
答案:A
5.下列各项叙述中,正确的是( )
A.镁原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2时,原子释放能量,由基态转化成激发态
B.价电子排布为5s25p1的元素位于第5周期第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:A项镁原子由基态转化为激发态,要吸收能量;价电子排布为5s25p1的元素位于第5周期ⅢA族,是p区元素;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。
二、非选择题(本题共6个小题,共70分)
6.(10分)原子序数依次增大的四种元素A、B、C、D分别处于第1至第4周期,其中,A原子核是一个质子;B原子核外电子有6种不同的运动状态,B与C可形成正四面体形分子,D原子外围电子排布为3d104s1。
请回答下列问题:
(1)这四种元素中电负性最大的是 (填元素符号),第一电离能最小的是 (填元素符号);
(2)C的外围电子排布式为 ,B核外未成对电子数为 ;
(3)D元素能形成+1、+2两种价态的离子,从其核外电子排布情况分析,较稳定的离子是 。
答案:(1)Cl Cu
(2)3s23p5 2
(3)Cu+
解析:由已知得A是氢元素(第1周期),B是碳元素(第2周期),C应是第3周期的氯元素,D是铜元素(第4周期)。
(1)非金属性越强,电负性越大;金属性越强,第一电离能越小。
(2)C为氯元素,外围电子排布为3s23p5,B为碳元素,最外层电子排布为2s22p2,未成对电子数为2。
(3)Cu+核外3d轨道全充满,较稳定。
7.(2015山东泰安模拟)(10分)有A、B、C、D、E、F、G 7种前4周期元素,G的原子序数最大。已知:A、B、C 3种元素的原子次外层电子排布都是(n-1)s2(n-1)p6;D、E、F 3种元素的原子序数分别等于A、B、C的最外层电子数;G元素原子的最外层电子数和A相同,内层电子排布均符合2n2;C的气态单质在标准状况下每升的质量为3.17 g;A与C能形成离子化合物AC,A离子比C离子少一个能级;E原子的最外电子层中p能级的电子数等于前一能级的电子总数。回答下列问题:
(1)上述元素的基态原子中,含有2个未成对电子的元素是 (填元素符号);它们位于元素周期表的 区。
(2)A与D能形成离子化合物AD,则AD的电子式是 。
(3)C元素基态原子的价电子排布式为 。
F元素基态原子最外层电子的轨道表示式为
。〚导学号95380286〛
答案:(1)C、S p
(2)Na+[∶H]-
(3)3s23p5
解析:由于A、B、C 3种元素的原子次外层电子排布都是(n-1)s2(n-1)p6,说明A、B、C都在第3周期。由C的气态单质在标准状况下每升的质量为3.17 g,可求得单质C的摩尔质量为71 g·mol-1,即C是氯,F为氮。根据A与C能形成离子化合物AC,A离子比C离子少一个能级,说明A是钠,D为氢。根据G元素原子的最外层电子数和A相同,内层电子排布均符合2n2,且G的原子序数最大,说明G是铜。根据E原子的最外电子层中p能级的电子数等于前一能级的电子总数,说明E是碳,B为硫。
8.(2015安徽马鞍山质检)(18分)A、B、C、D、E、F、G、H是元素周期表前4周期常见元素,且原子序数依次增大,其相关信息如下表:
元素
相关信息
A
原子核外有6种不同运动状态的电子
C
基态原子中s电子总数与p电子总数相等
续表
元素
相关信息
D
原子半径在同周期元素中最大
E
基态原子最外层电子排布式为3s23p1
F
基态原子的最外层p轨道有两个电子的自旋方向与其他电子的自旋方向相反
G
基态原子核外有7个能级且能量最高的能级上有6个电子
H
是我国使用最早的合金中的最主要元素
请用化学用语填空:
(1)A元素位于元素周期表第 周期 族;B元素和C元素的第一电离能比较,较大的是 ;C元素和F元素的电负性比较,较小的是 。
(2)B元素与宇宙中含量最丰富的元素形成的最简单化合物的分子构型为 ,B元素所形成的单质分子中σ键与π键数目之比为 。
(3)G元素的低价阳离子的离子结构示意图是 ,
F元素原子的价电子的轨道表示式是 ,
H元素的基态原子核外电子排布式是
。
(4)G的高价阳离子的溶液与H单质反应的离子方程式为 ;与E元素成对角线关系的某元素的最高价氧化物的水化物具有两性,写出该两性物质与D元素的最高价氧化物的水化物反应的化学方程式:
。
〚导学号95380287〛
答案:(1)2 ⅣA N Cl
(2)三角锥形 1∶2
(3)○+26 1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1
(4)2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+ Be(OH)2+2NaOHNa2BeO2+2H2O
解析:A的原子核外有6种不同运动状态的电子,即核外共有6个电子,A为碳元素。C的基态原子中s电子总数与p电子总数相等,则核外电子排布式为1s22s22p4,C是氧元素。由于A、B、C原子序数依次增大,故B是氮元素。E的基态原子最外层电子排布式为3s23p1,是铝元素。D的原子半径在同周期元素中最大,且D的原子序数比C大比E小,故D是钠元素。F的基态原子的最外层p轨道有两个电子的自旋方向与其他电子的自旋方向相反,说明p轨道上有5个电子,是氯元素。G的基态原子核外有7个能级且能量最高的能级上有6个电子,则其电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,是铁元素。H是我国使用最早的合金中的最主要元素,是铜元素。
9.(2015太原模拟)(12分)有四种短周期元素,它们的结构、性质等信息如下表所述:
元素
结构、性质等信息
A
是短周期中(除稀有气体外)原子半径最大的元素,该元素的某种合金是原子反应堆的导热剂
B
B与A同周期,其最高价氧化物的水化物呈两性
续表
元素
结构、性质等信息
C
元素的气态氢化物极易溶于水,可用作制冷剂
D
是海水中除氢、氧元素外含量最多的元素,其单质或化合物也是自来水生产过程中常用的消毒杀菌剂
请根据表中信息填写:
(1)A原子的核外电子排布式为 。
(2)B元素在周期表中的位置为 ;离子半径:B (填“大于”或“小于”)A。
(3)C原子的核外电子轨道表示式是
,其原子核外有 个未成对电子,能量最高的电子为 轨道上的电子,其轨道呈 形。
(4)D原子的电子排布式为
,D-的结构示意图是 。
答案:(1)1s22s22p63s1
(2)第3周期ⅢA族 小于
(3) 3 p 纺锤
(4)1s22s22p63s23p5或[Ne]3s23p5 ○+17
解析:根据题中信息可推出A为Na,B为Al,C为N,D为Cl。
(1)A为Na,其核外电子排布式为1s22s22p63s1。
(2)B为Al,其在元素周期表中的位置为第3周期ⅢA族,Na+与Al3+核外电子排布相同,核电荷数Al3+大于Na+,故r(Al3+)<r(Na+)。
(3)C为N,其轨道表示式为,其中有3个未成对电子,能量最高的为p轨道上的电子,其轨道呈纺锤形。
(4)D为Cl,其核外电子排布式为1s22s22p63s23p5,简化电子排布式为[Ne]3s23p5,Cl-的结构示意图为○+17。
10.(10分)A、B、C、D是四种短周期元素,E是过渡元素,A、B、C同周期,C、D同主族,A的原子结构示意图为○+7x,B是同周期第一电离能最小的元素,C的最外层有三个成单电子,E的外围电子排布式为3d64s2。回答下列问题:
(1)写出下列元素的符号:
A ,B ,C ,D 。
(2)用化学式表示上述五种元素中最高价氧化物对应水化物酸性最强的是 ,碱性最强的是 。
(3)用元素符号表示D所在周期第一电离能最大的元素是 ,电负性最大的元素是 。
(4)画出D的核外电子排布图 ,
这样排布遵循了 原理和 规则。
答案:(1)Si Na P N
(2)HNO3 NaOH
(3)Ne F
(4) 泡利 洪特
解析:由A的原子结构示意图可知,x=2,原子序数为14,A是硅元素,则B是钠元素,C的最外层电子的排布式为3s23p3,是磷元素,则短周期D元素是氮元素;E的电子排布式为[Ar]3d64s2,核电荷数为18+8=26,是铁元素,位于d区的第4周期第Ⅷ族。非金属性最强的是氮元素,对应的HNO3酸性最强,金属性最强的是钠元素,对应的NaOH碱性最强。D所在周期第一电离能最大的元素是稀有气体氖,电负性最大的元素是非金属最强的氟。
11.(2015四川广安模拟)(10分)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
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
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。
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