第29讲---原子结构与性质(练)(新教材新高考)(解析版).docx

第29讲 原子结构与性质

1．下列叙述错误的是(　　)
A．所有的非金属元素都在p区
B．磷的价电子排布式为3s23p3
C．碱金属元素具有较小的电负性
D．当各原子轨道处于全充满、半充满、全空时原子较稳定
【答案】A
【解析】除氢元素外，所有的非金属元素都在p区，选项A错误；磷的最外层电子数为5，其价电子排布式为3s23p3，选项B正确；碱金属极易失去电子，元素的电负性很小，选项C正确；当各原子轨道处于全充满、半充满、全空时原子较稳定，选项D正确。
2.下列有关电子排布图的表述正确的是（　　）
A.可表示单核10电子粒子基态时电子排布
B.此图错误，违背了泡利原理
C.表示基态N原子的价电子排布
D.表示处于激发态的B的电子排布图
【答案】A
【解析】B项，此图违背了洪特规则，错误；C项，正确的价电子排布图为，错误；D项，2p轨道上所有电子能量相同，因此该电子排布图表示的是基态B原子，错误。
3.下列说法正确的是（　　）
A.Fe3＋的最外层电子排布式为3s23p63d5
B.高温时CuO比Cu2O稳定
C.基态碳原子价电子的轨道表示式：
D.元素周期表每一周期元素原子的最外层电子排布均是从ns1过渡到ns2np6
【答案】A
【解析】B项，Cu＋价电子排布式为3d10，全充满，更稳定，错误；C项，基态碳原子的价电子的轨道表示式为，错误；D项，第一周期为1s1到1s2，错误。
4．人们通常将在同一原子轨道上运动、自旋状态相反的2个电子，称为“电子对”，将在某一原子轨道上运动的单个电子，称为“未成对电子”。下列基态原子的电子排布式中，未成对电子数最多的是(　　)
A．1s22s22p63s23p6
B．1s22s22p63s23p63d54s2
C．1s22s22p63s23p63d54s1
D．1s22s22p63s23p63d104s1
【答案】C
【解析】1s22s22p63s23p6中每个轨道上都达到饱和，未成对电子数为0；1s22s22p63s23p63d54s2中3d轨道上有5个电子未成对，其他轨道上都达到饱和，未成对电子数为5；1s22s22p63s23p63d54s1中的3d、4s轨道上各有5、1个未成对电子，未成对电子数为6；1s22s22p63s23p63d104s1只有4s上有1个电子未成对，未成对电子数为1。故选C。
5.如图为元素周期表中短周期的一部分，下列说法不正确的是(　　)

A．离子半径：M－>Z2－>Y－
B．电负性：Y>M>Z
C．简单气态氢化物的稳定性：Y>M>Z
D．Y元素基态原子的简化电子排布式：[X]2s22p5
【答案】A
【解析】四种元素均为短周期元素，根据它们在周期表中的位置关系可知X为He、Y为F、Z为S、M为Cl。
6．短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。用表中信息判断下列说法正确的是(　　)

A.元素电负性：Z<W
B.简单离子半径：W<Y
C.元素第一电离能：Z<W
D.简单氢化物的沸点：X<Z
【答案】A
【解析】由题给信息可知，Z、W分别是磷、硫元素，结合X、Y的最高价氧化物水化物的0.1 mol·L－1溶液的pH，可知X、Y分别是氮、钠元素。电负性：P<S，A正确；离子半径：S2－>Na＋，B错误；磷的3p轨道为半满稳定状态，其第一电离能大于硫，C错误；NH3分子间存在氢键，导致其沸点高于PH3，D错误。
7．科学研究表明：核外电子的能量不仅与电子所处的电子层、能级有关，还与核外电子的数目及核电荷数有关。氩原子与硫离子的核外电子排布相同，都是1s22s22p63s23p6。下列说法正确的是(　　)
A．两粒子的1s能级上电子的能量相同
B．两粒子的3p能级上的电子离核的距离相同
C．两粒子的电子发生跃迁时，产生的光谱不同
D．两粒子最外层都达到8电子稳定结构，化学性质相同
【答案】C
【解析】虽然电子数相同，但是核电荷数不同，所以能量不同，故A错误；同是3p能级，氩原子中的核电荷数较大，对电子的引力大，所以电子离核较近，故B错误；电子的能量不同，则发生跃迁时，产生的光谱不同，故C正确；硫离子是得到电子之后变成这种结构，有较强的失电子能力，所以具有很强的还原性，二者化学性质不同，故D错误。
8.如图为元素周期表前三周期的一部分。

(1)X的基态原子的电子排布图是________(填序号)；

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________(填字母)。
A．能量最低原理　　　　　 B．泡利原理 C．洪特规则
(2)以上五种元素中，________(填元素符号)元素第一电离能最大。
(3)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)，反应如图所示，该反应的化学方程式是____________________________________。

【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)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 (2)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。(3)根据题给图示可知E为NH3，G为F2，L为HF，M为N2，故该反应的化学方程式为2NH3＋3F2===6HF＋N2。
【答案】(1)②　C　(2)Ne　(3)2NH3＋3F2===6HF＋N2

1．以下有关元素性质的说法不正确的是(　　)
A．具有下列价电子排布式的原子中，①3s23p1　②3s23p2　③3s23p3　④3s23p4，电负性最大的是③
B．某元素气态基态原子的逐级电离能(kJ·mol－1)分别为738、1 451、7 733、10 540、13 630、17 995、21 703，当它与氯气反应时可能生成的阳离子是X2＋
C．①Na、K、Rb　②N、P、As　③O、S、Se　④Na、P、Cl，元素的第一电离能随原子序数增大而递增的是④
D．具有下列电子排布式的原子中，①1s22s22p63s23p2　②1s22s22p3　③1s22s22p2　④1s22s22p63s23p4，原子半径最大的是①
【答案】A
【解析】①3s23p1符合该价电子排布的为铝元素，②3s23p2符合该排布的为硅元素，③3s23p3符合该排布的为磷元素，④3s23p4符合该排布的为硫元素；同一周期，从左到右，元素的电负性逐渐增大，因此电负性最大的是④；A错误；第三电离能远大于第二电离能，所以是第ⅡA族元素，形成的阳离子是X2＋，B正确；同一主族，从上到下，元素的第一电离能逐渐减弱，①Na、K、Rb，②N、P、As，③O、S、Se均符合此规律，同一周期从左到右，元素的第一电离能呈逐渐增大的趋势，④Na、P、Cl符合此规律，C正确；①1s22s22p63s23p2符合该排布的为硅元素，②1s22s22p3符合该排布的为氮元素，③1s22s22p2符合该排布的为碳元素，④1s22s22p63s23p4符合该排布的为硫元素，同一周期从左到右，原子半径逐渐减小，同一主族，从上到下原子半径逐渐增大，因此原子半径最大的为①，D正确。
2．下列四种元素的基态原子的电子排布式如下：
①1s22s22p63s23p4　②1s22s22p63s23p3　③1s22s22p3　④1s22s22p5
则下列有关比较中正确的是(　　)
A．第一电离能：④>③>②>①
B．原子半径：②>①>④>③
C．电负性：④>③>②>①
D．最高正化合价：④>③＝②>①
【答案】A
【解析】根据四种元素基态原子电子排布式可知，①是S元素，②是P元素，③是N元素，④是F元素。A项，同周期自左而右，第一电离能呈增大趋势，故第一电离能N<F，但P元素原子3p能级为半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，所以第一电离能S<P，同主族自上而下第一电离能降低，所以第一电离能N>P，所以第一电离能S<P<N<F，即④>③>②>①，正确；B项，同周期自左而右，主族元素原子半径逐渐减小，所以原子半径P>S，N>F，电子层越多原子半径越大，故原子半径P>S>N>F，即②>①>③>④，错误；C项，同周期自左而右，元素电负性逐渐增大，所以电负性P<S，N<F，N元素非金属性比S元素强，所以电负性S<N，故电负性P<S<N<F，即②<①<③<④，错误；D项，F元素没有正化合价，元素的最高正化合价等于最外层电子数，S最外层6个电子，P、N最外层都是5个电子，所以最高正化合价：①>②＝③，错误。
3.X、Y是同周期的两种主族元素，它们的逐级电离能（I）数据如下表所示：
电离能
（kJ/mol）
I1
I2
I3
I4
I5
……
X
496
4562
6912
9543
13353
……
Y
738
1451
7733
10540
13630
……
下列有关说法正确的是（　　）
A.电负性：X＞Y
B.与水反应剧烈程度：X＜Y
C.X的最外层电子数为1
D.Y的最高化合价为＋3
【答案】C
【解析】X、Y是同周期的两种主族元素，根据逐级电离能（I）数据，X元素I2≫I1，可知X是ⅠA族元素，Y元素I3≫I2，Y是ⅡA族元素。同周期元素从左到右，电负性增大，所以电负性：X＜Y，故A错误；同周期元素从左到右，金属性减弱，所以金属性：X>Y，金属性越强，越易与水反应，与水反应剧烈程度：X>Y，故B错误；根据逐级电离能（I）数据，可知Y是ⅡA族元素，Y的最高化合价为＋2，故D错误。
4．下列说法正确的是(　　)
A．HF、HCl、H2S、PH3的稳定性依次增强
B．在①P、S，②Mg、Ca，③Al、Si三组元素中，每组中第一电离能较大的元素的原子序数之和为41
C．某主族元素的电离能I1～I7数据如表所示(单位：kJ·mol－1)，可推测该元素位于元素周期表第ⅤA族
I1
I2
I3
I4
I5
I6
I7
578
1 817
2 745
11 575
14 830
18 376
23 293
D.原子半径由小到大的顺序：Mg、Si、N、F
【答案】B
【解析】非金属性越强，简单氢化物越稳定，非金属性F>Cl>S>P，所以HF、HCl、H2S、PH3的稳定性依次减弱，故A错误；①P、S中由于P原子3p能级半充满，所以第一电离能较大；②同主族元素自上而下第一电离能逐渐减小，所以Mg、Ca中Mg的第一电离能较大；③同周期元素自左至右，第一电离能呈增大趋势，所以Al、Si中Si的第一电离能较大，P、Mg、Si的原子序数之和为15＋12＋14＝41，故B正确；根据表格数据可知该元素的第三电离能和第四电离能相差较大，所以应为第ⅢA族元素，故C错误；电子层数越多原子半径越大，电子层数相同核电荷数越小半径越大，所以按Mg、Si、N、F的顺序，原子半径由大到小，故D错误。
5.短周期元素X、Y、Z、M原子序数依次增大，Z的基态原子2p轨道半充满，M的最高正价与最低负价绝对值之差为4，它们组成的一种分子结构如图。下列说法正确的是（　　）

A.电负性：X>Y>Z
B.原子半径：Y>Z>X
C.分子中Z原子的杂化方式均为sp2
D.Y、Z、M的最高价氧化物的水化物均为强酸
【答案】B
【解析】Z的基态原子2p轨道半充满，则Z为N元素，M的最高正价与最低负价绝对值之差为4，则M位于ⅥA族，且原子序数大于Z，M为S元素，X可形成一个共价键，则X为H，Y可形成四个共价键，Y为C。
6．以下有关元素性质的说法不正确的是(　　)
A．具有下列价电子排布式的原子中，①3s23p1　②3s23p2　③3s23p3　④3s23p4，电负性最大的是③
B．某元素气态基态原子的逐级电离能(kJ·mol－1)分别为738、1 451、7 733、10 540、13 630、17 995、21 703，当它与氯气反应时可能生成的阳离子是X2＋
C．①Na、K、Rb　②N、P、As　③O、S、Se　④Na、P、Cl，元素的第一电离能随原子序数增大而递增的是④
D．具有下列电子排布式的原子中，①1s22s22p63s23p2　②1s22s22p3　③1s22s22p2　④1s22s22p63s23p4，原子半径最大的是①
【答案】A
【解析】①3s23p1符合该价电子排布的为铝元素，②3s23p2符合该排布的为硅元素，③3s23p3符合该排布的为磷元素，④3s23p4符合该排布的为硫元素；同一周期，从左到右，元素的电负性逐渐增大，因此电负性最大的是④；A错误；第三电离能远大于第二电离能，所以是第ⅡA族元素，形成的阳离子是X2＋，B正确；同一主族，从上到下，元素的第一电离能逐渐减弱，①Na、K、Rb，②N、P、As，③O、S、Se均符合此规律，同一周期从左到右，元素的第一电离能呈逐渐增大的趋势，④Na、P、Cl符合此规律，C正确；①1s22s22p63s23p2符合该排布的为硅元素，②1s22s22p3符合该排布的为氮元素，③1s22s22p2符合该排布的为碳元素，④1s22s22p63s23p4符合该排布的为硫元素，同一周期从左到右，原子半径逐渐减小，同一主族，从上到下原子半径逐渐增大，因此原子半径最大的为①，D正确。
7．下列说法正确的是(　　)
A．HF、HCl、H2S、PH3的稳定性依次增强
B．在①P、S，②Mg、Ca，③Al、Si三组元素中，每组中第一电离能较大的元素的原子序数之和为41
C．某主族元素的电离能I1～I7数据如表所示(单位：kJ·mol－1)，可推测该元素位于元素周期表第ⅤA族
I1
I2
I3
I4
I5
I6
I7
578
1 817
2 745
11 575
14 830
18 376
23 293
D.原子半径由小到大的顺序：Mg、Si、N、F
【答案】B
【解析】非金属性越强，简单氢化物越稳定，非金属性F>Cl>S>P，所以HF、HCl、H2S、PH3的稳定性依次减弱，故A错误；①P、S中由于P原子3p能级半充满，所以第一电离能较大；②同主族元素自上而下第一电离能逐渐减小，所以Mg、Ca中Mg的第一电离能较大；③同周期元素自左至右，第一电离能呈增大趋势，所以Al、Si中Si的第一电离能较大，P、Mg、Si的原子序数之和为15＋12＋14＝41，故B正确；根据表格数据可知该元素的第三电离能和第四电离能相差较大，所以应为第ⅢA族元素，故C错误；电子层数越多原子半径越大，电子层数相同核电荷数越小半径越大，所以按Mg、Si、N、F的顺序，原子半径由大到小，故D错误。
8.（1）Ni是元素周期表中第28号元素，第二周期基态原子未成对电子数与Ni相同且电负性小的元素是　　　　；26号元素价层电子排布式为　　　　；L原子核外电子占有9个轨道，而且有一个未成对电子，L是　　　　元素。
（2）硒（Se）是一种有抗癌、抗氧化作用的元素，可以形成多种化合物。
①基态硒原子的价层电子排布式为　　　　。
②锗、砷、硒三种元素的第一电离能大小排序为　　　　　　。
③下列说法正确的是　　　　（填字母）。
A.第一电离能：As>Ga
B.电负性：As>Ga
C.原子半径：As>Ga
④锗（Ge）是用途很广的半导体材料，基态锗原子的价层电子排布式为　　　　。在第二周期中，第一电离能位于硼元素与氮元素之间的元素有　　　　种。
⑤硼（B）及其化合物在化学中有重要的地位。Ga与B同主族，Ga的基态原子的核外电子排布式为　　　　　　　　　　　　　　　　，B、C、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序是　　　　　。
（3）已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42。X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。X与Y可形成化合物X2Y3，Z元素可以形成负一价离子。
①X元素基态原子的电子排布式为　　　　　　　　　　　，该元素的化学符号是　　　　。
②Y元素原子的价层电子排布图为　　　　　　　　　　　，该元素的名称是　　　　。
③已知化合物X2Y3在稀硫酸中可被金属锌还原为XZ3，产物还有ZnSO4和H2O，该反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
【答案】（1）C　3d64s2　Cl
（2）①4s24p4　②As>Se>Ge　③AB
④4s24p2　3　⑤1s22s22p63s23p63d104s24p1（或[Ar]3d104s24p1）　O>C>B
（3）①1s22s22p63s23p63d104s24p3（或[Ar]3d104s24p3）　As　②　氧　③As2O3＋6Zn＋6H2SO4===2AsH3↑＋6ZnSO4＋3H2O
【解析】（1）基态Ni原子的核外电子排布式为[Ar]3d84s2，Ni有2个未成对电子，第二周期基态原子中有2个未成对电子的是C和O，电负性小的元素是C；26号元素为Fe，Fe原子的价层电子排布式为3d64s2；L原子核外电子占有9个原子轨道时，3p能级上的3个轨道均被占据，有1个未成对电子的只能是3p5，故L是氯元素。
（2）④由第一电离能的变化规律可知，在第二周期中，第一电离能位于硼元素与氮元素之间的元素有Be、C、O三种。
（3）X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，X为As；Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子，X与Y可形成化合物X2Y3，Y为O；X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42，Z元素可以形成负一价离子，Z为H。

1.[2019·高考全国卷Ⅲ，35(1)]在周期表中，与Li的化学性质最相似的邻族元素是________，该元素基态原子核外M层电子的自旋状态________(填“相同”或“相反”)。
【解析】(1)由元素周期表中的“对角线规则”可知，与Li的化学性质最相似的邻族元素是Mg；Mg为12号元素，M层只有2个电子，排布在3s轨道上，故M层的2个电子自旋状态相反。
【答案】(1)Mg　相反
2.[2019·高考全国卷Ⅱ，35(2)]Fe成为阳离子时首先失去________轨道电子，Sm的价层电子排布式为4f66s2，Sm3＋价层电子排布式为________。
【解析】(1)Fe的价层电子排布式为3d64s2，其阳离子Fe2＋、
Fe3＋的价层电子排布式分别是3d6、3d5，二者均首先失去4s轨道上的电子；Sm失去3个电子成为Sm3＋时首先失去6s轨道上的电子，然后失去1个4f轨道上的电子，故Sm3＋的价层电子排布式为4f5。
【答案】(1)4s　4f5
3.[2018·高考全国卷Ⅰ，35(1)]下列Li原子电子排布图表示的状态中，能量最低和最高的分别为______、______(填标号)。
A. B.
C. D.
(3)[2018·高考全国卷Ⅱ，35(1)]基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为____________________________，基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为________形。
(4)[2017·高考全国卷Ⅰ，35(2)]基态K原子中，核外电子占据最高能层的符号是____________，占据该能层电子的电子云轮廓图形状为________。
(5)[2017·高考全国卷Ⅲ，35(1)]Co基态原子核外电子排布式为______________________。元素Mn与O中，基态原子核外未成对电子数较多的是____________。
【解析】
(2)根据能级能量E(1s)<E(2s)<E(2p)判断，能量最低的为D，能量最高的为C。
(3)基态Fe原子核外有26个电子，按照构造原理，其核外电子排布式为[Ar]3d64s2，按照洪特规则，价层电子3d上6个电子优先占据5个不同轨道，故价层电子的电子排布图为。基态S原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，电子占据最高能级为3p，p能级的电子云轮廓图为哑铃(纺锤)形。
(4)基态钾原子核外有4个能层：K、L、M、N，能量依次增大，处于N层的1个电子位于s轨道，s电子云轮廓图形状为球形。
(5)根据构造原理可写出Co基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2。Mn和O的基态原子核外电子排布式分别为1s22s22p63s23p63d54s2、1s22s22p4，前者的3d轨道中5个电子均未成对，后者的2p轨道中有2个电子未成对，所以Mn的基态原子核外未成对电子数较多。
【答案】(2)D　C
(3)　哑铃(纺锤)
(4)N　球形
(5)1s22s22p63s23p63d74s2(或[Ar]3d74s2)　Mn
4.(2018·全国Ⅰ卷，35节选)Li2O是离子晶体，其晶格能可通过下图的Born－Haber循环计算得到。

可知，Li原子的第一电离能为________kJ·mol－1，O===O键键能为________kJ·mol－1。
【解析】锂原子的第一电离能是指1 mol气态锂原子失去1 mol电子变成1 mol气态锂离子所吸收的能量，即为＝520 kJ·mol－1。O===O键键能是指1 mol氧气分子断键生成气态氧原子所吸收的能量，即为249 kJ·mol－1×2＝498 kJ·mol－1。
【答案】520　498