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跟蹤檢測(十四) 原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
1.(2019西安中學模擬)以下表示氧原子結(jié)構(gòu)的化學用語中,對電子運動狀態(tài)描述最詳盡的是( )
A. B.
C.1s22s22p4 D.
解析:選D A項,只能表示最外層電子數(shù);B項,只表示核外電子的分層排布情況;C項,具體到亞層的電子數(shù);D項,包含了能層、能級以及軌道內(nèi)電子的自旋方向。
2.在元素周期表的前18號元素中,最外層電子數(shù)是其電子層數(shù)的2倍的元素共有( )
A.1種 B.2種
C.3種 D.4種
解析:選C He、C、S符合題意。
3.某元素X,其原子的電子層數(shù)為(n-1),最外層電子數(shù)為(2n-1)。下列有關(guān)元素X的說法中正確的是( )
A.X可能是金屬元素
B.由X形成的含氧酸均為強酸
C.X不能形成化學式為KXO4的含氧酸鹽
D.元素X的氣態(tài)氫化物一定極易溶于水
解析:選D 由X原子的最外層電子數(shù)為(2n-1)可以推知n≤4,則X的電子層數(shù)≤3,X為短周期元素。當n=4時,X為Cl元素;當n=3時,X為N元素;當n=2時,不符合題意。HNO2和HClO均為弱酸,B錯誤;Cl元素能形成KClO4,C錯誤;NH3和HCl均極易溶于水,D正確。
4.下列電子排布式或電子排布圖正確的是( )
A.O的電子排布圖:
B.Ca的電子排布式:1s22s22p63s23p63d2
C.N的電子排布圖:
D.Br-的電子排布式:[Ar]3d104s24p6
解析:選D A項,O的電子排布圖違背洪特規(guī)則,錯誤;B項,Ca的電子排布式違背能量最低原理,錯誤;C項,N的電子排布圖違背泡利原理,錯誤。
5.某元素的原子核外有三個電子層,其3p能級上的電子數(shù)是3s能級上的一半,則此元素是( )
A.S B.Al
C.Si D.Cl
解析:選B 某元素的原子核外有三個電子層,其3p能級上的電子數(shù)是3s能級上的一半,該元素原子的價電子排布式為3s23p1,核電荷數(shù)為13,此元素是Al。
6.某潛艇上的核反應(yīng)堆內(nèi)使用了液體鋁鈉合金作載熱介質(zhì),下列關(guān)于Al、Na原子結(jié)構(gòu)的分析中正確的是( )
A.原子半徑:Al>Na
B.第一電離能:Al
Al
D.基態(tài)原子未成對電子數(shù):Na=Al
解析:選D 同周期自左向右原子半徑逐漸減小,原子半徑:AlNa,B錯誤;金屬Na的硬度小于Al,C錯誤;Na和Al的基態(tài)原子未成對電子數(shù)都為1,D正確。
7.某元素的第一電離能至第七電離能(kJmol-1)如表:
I1
I2
I3
I4
I5
I6
I7
578
1 817
2 745
11 575
14 830
18 376
23 293
該元素最有可能位于元素周期表的族是( )
A.ⅠA B.ⅡA C.ⅢA D.ⅣA
解析:選C 分析各級電離能,I3?I4,該元素的原子最外層有3個電子,該元素處于第ⅢA族。
8.五種元素的基態(tài)原子核外電子排布式如下:①1s22s22p63s23p63d54s2;②1s22s22p63s2;③1s22s22p6;④1s22s22p63s23p2;⑤[Ar]4s1。
下列說法中不正確的是( )
A.③為稀有氣體元素,①為金屬元素
B.原子半徑:⑤>②>④
C.電負性:②<④
D.第一電離能:②<⑤
解析:選D 由題意可知,①為Mn元素,②為Mg元素,③為Ne 元素,④為Si元素,⑤為K元素。Ne元素為稀有氣體元素,Mn為金屬元素,A正確;同周期主族元素,從左到右,原子半徑逐漸減小,同主族元素,從上到下,原子半徑逐漸增大,故原子半徑:K>Mg>Si,B正確;Mg為金屬元素,Si為非金屬元素,顯然Si的電負性大于Mg,C正確;Mg元素的第一電離能大于K元素,D錯誤。
9.如圖是第三周期11~17號元素某些性質(zhì)變化趨勢的柱形,下列有關(guān)說法正確的是( )
A.y軸表示的可能是電離能
B.y軸表示的可能是電負性
C.y軸表示的可能是原子半徑
D.y軸表示的可能是形成基態(tài)離子轉(zhuǎn)移的電子數(shù)
解析:選B A項,同一周期內(nèi)元素的第一電離能在總體增大的趨勢中有些曲折。當外圍電子在能量相等的軌道上形成全空(p0,d0,f0)、半滿(p3,d5,f7)或全滿(p6,d10,f14)結(jié)構(gòu)時,原子的能量較低,元素的第一電離能較大,故第ⅢA族的第一電離能小于第ⅡA族的電離能,第ⅥA族的第一電離能小于第ⅤA族的電離能,錯誤;B項,同周期元素從左到右,電負性逐漸增大,正確;C項,同周期元素從左到右,原子序數(shù)逐漸增大,原子半徑逐漸減小,錯誤;D項,形成基態(tài)離子轉(zhuǎn)移的電子數(shù):鈉為1,鎂為2,鋁為3,硅不易形成離子,磷為3,硫為2,氯為1,錯誤。
10.圖甲和圖乙表示的是元素的某種性質(zhì)隨原子序數(shù)的變化。下列說法正確的是( )
A.圖乙不可能表示元素的電負性隨原子序數(shù)的變化關(guān)系
B.圖甲可能表示的是元素單質(zhì)的熔點隨原子序數(shù)的變化關(guān)系
C.圖乙可能表示的是元素原子的半徑隨原子序數(shù)的變化關(guān)系
D.圖甲可能表示的是元素原子的第一電離能隨原子序數(shù)的變化關(guān)系
解析:選D 電負性是元素的原子在化合物中吸引電子的能力,隨著核電荷數(shù)的增加呈周期性變化,故圖乙可能表示元素的電負性隨原子序數(shù)的變化,故A錯誤;同周期元素中,非金屬單質(zhì)的熔點較低,與圖像不符,故B錯誤;同周期元素從左到右,原子半徑逐漸減小,與圖像不符,故C錯誤;同周期元素第一電離能從左到右逐漸增大,其中第ⅡA、ⅤA族元素的第一電離能大于相鄰主族元素,與圖像基本符合,故D正確。
11.根據(jù)元素周期表中完整周期元素的性質(zhì),在下列空格中填上適當?shù)脑胤枴?
(1)在第三周期中,第一電離能最小的元素是________,第一電離能最大的元素是________。
(2)在元素周期表中,電負性最大的元素是________,電負性最小的元素是________。
(3)最活潑的金屬元素是________。
(4)最活潑的氣態(tài)非金屬原子是________。
(5)第二、三、四周期,原子最外電子層中p能級半充滿的元素是________。
(6)已知某原子的各級電離能如下:I1=577 kJmol-1,I2=1 817 kJmol-1,I3=2 745 kJmol-1,I4=11 578 kJmol-1,則該原子在化合物中表現(xiàn)的化合價為______(填標號)。
A.+1 B.+2 C.+3 D.+4
解析:(1)同周期中從左到右,元素的第一電離能(除第ⅡA族、第ⅤA族反常外)逐漸增大,同周期中第ⅠA族元素第一電離能最小,稀有氣體最大,故第三周期中第一電離能最小的為Na,最大的為Ar。(2)電負性的遞變規(guī)律:同周期從左到右逐漸增大,同主族從上到下逐漸減小。故元素周期表中,電負性最大的元素是氟,電負性最小的為銫。(3)金屬性的遞變規(guī)律:一般來說,同周期從左到右逐漸減小,同主族從上到下逐漸增大,故元素周期表中,金屬性最強的元素是銫。(4)非金屬性的遞變規(guī)律:一般來說,同周期從左到右逐漸增大,同主族從上到下逐漸減小,故元素周期表中,非金屬性最強的元素是氟。(5)第二、三、四周期原子中p層有三個軌道,p軌道半充滿時p層有3個電子,故第二、三、四周期原子中p軌道半充滿的元素是N、P、As。(6)由題可知,第三電離能到第四電離能發(fā)生突變,也就是在失去了3個電子后,原子達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu),再失去電子比較難,故該原子的最外層應(yīng)該有3個電子,所以顯示+3價。
答案:(1)Na Ar (2)F Cs (3)Cs (4)F (5)N、P、As (6)C
12.(1)鎂原子核外有________種不同運動狀態(tài)的電子,________種不同能量狀態(tài)的電子。
(2)A、B、C、D、E代表5種元素。請?zhí)羁眨?
①A元素基態(tài)原子的最外層有3個未成對電子,次外層有2個電子,其元素符號為________。
②B元素的負一價離子的電子層結(jié)構(gòu)與氬相同,B的原子結(jié)構(gòu)示意圖為________。
③C元素是第三周期中無未成對電子的主族元素,它的電子排布圖為________________。
④D元素基態(tài)原子的M層全充滿,N層有一個電子,D基態(tài)原子的電子排布式為________________。
⑤E原子共有3個價電子,其中一個價電子位于第三能層d軌道,指出該元素在周期表中所處的周期數(shù)和族序數(shù)________________。
(3)用符號“>”“<”或“=”連接下列各項關(guān)系。
①第一電離能:N________O,Mg________Ca。
②電負性:O________F,N________P。
③能量高低:ns________np,4s________3d。
解析:(1)Mg的原子序數(shù)是12,核外電子排布式為1s22s22p63s2,則Mg原子核外有12種不同運動狀態(tài)的電子和4種不同能量狀態(tài)的電子。(2)①A為N元素。②B-的電子層結(jié)構(gòu)與氬相同,B為Cl元素,其原子結(jié)構(gòu)示意圖為。③C是Mg,Mg含有的核外電子數(shù)為12個,核外電子排布式為1s22s22p63s2,電子排布圖為。④D為Cu元素,其電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1。⑤E元素原子共有3個價電子,其中一個價電子位于第三能層d軌道,價電子排布式為3d14s2,補齊前面的電子得到核外電子排布式:1s22s22p63s23p63d14s2,最大能層數(shù)為4,說明位于第四周期,價電子排布式為3d14s2,說明位于第ⅢB族。(3)①非金屬性越強,第一電離能越大,但處于半充滿、全充滿的狀態(tài)第一電離能大于相鄰元素,則第一電離能:N>O,Mg>Ca。②非金屬性越強,電負性越大,則電負性:OP。③根據(jù)構(gòu)造原理可知能量高低:ns > ②< >
③< <
13.(2019黑龍江實驗中學模擬)A、B、C、D、E、F、G、H是元素周期表前四周期常見元素,且原子序數(shù)依次增大,其相關(guān)信息如表所示:
元素
相關(guān)信息
A
原子核外有6種不同運動狀態(tài)的電子
C
基態(tài)原子中s電子總數(shù)與p電子總數(shù)相等
D
原子半徑在同周期元素中最大
E
基態(tài)原子最外層電子排布式為3s23p1
F
基態(tài)原子的最外層p軌道有兩個電子的自旋方向與其他電子的自旋方向相反
G
基態(tài)原子核外有7個能級且能量最高的能級上有6個電子
H
是我國使用最早的合金中的最主要元素
請用化學用語填空:
(1)A元素位于元素周期表第______周期第______族;C元素和F元素的電負性比較,較小的是________。
(2)D的單質(zhì)在空氣中燃燒時火焰的顏色是______________________________________,
請用原子結(jié)構(gòu)的知識解釋發(fā)光的原因:_______________________________________。
(3)H元素位于元素周期表的________區(qū)。基態(tài)E原子的L層電子排布圖為__________________。
(4)B元素與宇宙中含量最豐富的元素形成的最簡單化合物的VSEPR模型為________,B元素與同周期相鄰兩元素的電離能大小關(guān)系為__________________,請解釋原因________________________________________________________________________。
(5)G元素的低價陽離子的離子結(jié)構(gòu)示意圖是_________,F(xiàn)元素原子的價電子的電子排布圖是______________________。
(6)在基態(tài)G中,電子占據(jù)的最高能層符號為__________,該能層具有的原子軌道數(shù)為__________。
(7)G的高價陽離子的溶液與H單質(zhì)反應(yīng)的離子方程式為________________________。
(8)與E元素成對角線關(guān)系的某元素的最高價氧化物的水化物具有兩性,寫出該兩性物質(zhì)與D元素的最高價氧化物的水化物反應(yīng)的離子方程式:_____________________________。
解析:A的原子核外共有6個電子,A為碳元素;C的核外電子排布式為1s22s22p4,C是氧元素;由于A、B、C原子序數(shù)依次遞增,故B是氮元素;D是鈉元素;E是鋁元素;F的p軌道上有5個電子,是氯元素;G的電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2,是鐵元素;H是銅元素;所以A、B、C、D、E、F、G、H分別是C、N、O、Na、Al、Cl、Fe、Cu。(1)A為碳元素,原子序數(shù)是6,位于元素周期表第二周期第ⅣA族;O與Cl形成的化合物中O元素表現(xiàn)負價,對電子的吸引能力更強,故Cl的電負性較小。(2)鈉在空氣中燃燒時火焰的顏色是黃色的,鈉原子中的電子吸收了能量,從能量較低的軌道躍遷到能量較高的軌道,處于激發(fā)態(tài),處于激發(fā)態(tài)的電子是不穩(wěn)定的,很快躍遷回能量較低的軌道(低能量的激發(fā)態(tài)或基態(tài)),這時就將多余的能量以光的形式放出。(3)Cu是29號元素,價電子排布式為3d104s1,所以Cu元素位于元素周期表的ds區(qū),Al原子的電子排布式是1s22s22p63s23p1,L層是第二層,電子排布圖為。(4)N元素與宇宙中含量最豐富的元素形成的最簡單化合物為NH3,分子構(gòu)型為三角錐形;C、N、O三種元素的第一電離能大小順序是N>O>C;C、N、O元素是同一周期,在同周期中,隨原子序數(shù)遞增,第一電離能逐漸增大,但N元素的2p軌道處于半充滿狀態(tài),比較穩(wěn)定,較難失去電子,所以比相鄰的氧元素要大。(5)G為Fe元素,其低價陽離子的離子結(jié)構(gòu)示意圖是;F為Cl元素,其原子的價電子構(gòu)型的電子排布圖(軌道表示式)是。(6)G為Fe元素,其基態(tài)原子核外電子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2,電子占據(jù)的最高能層是4s,所以最高能層符號為N;N層有s、p、d、f 4個能級,s能級有1個軌道,p能級有3個軌道,d能級有5個軌道,f能級有7個軌道,所以共有軌道數(shù):1+3+5+7=16。(7)G是Fe,H是Cu,F(xiàn)e3+與Cu反應(yīng)生成Fe2+與Cu2+,反應(yīng)的離子方程式為2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+。(8)E元素是Al,與Al元素成對角線關(guān)系的某元素的最高價氧化物的水化物具有兩性,該元素為Be,其最高價氧化物的水化物為Be(OH)2,與NaOH反應(yīng)的離子方程式:Be(OH)2+2OH-===BeO+2H2O。
答案:(1)二?、鬉 Cl
(2)黃色 電子由高能量的激發(fā)態(tài)躍遷到低能量的激發(fā)態(tài)或基態(tài)釋放能量,以光輻射的形式表現(xiàn)出來
(3)ds (4)四面體 CO>C,原因是非金屬性越強,第一電離能越大,但由于N原子2p軌道電子半充滿為穩(wěn)定結(jié)構(gòu),比O原子更難失去電子,N原子的第一電離能最大。
答案:(1)6 2p 3
(2)銅元素 1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)
(3)O3 SO2 (4)N 非金屬性越強,第一電離能越大,但由于N原子2p軌道電子半充滿為穩(wěn)定結(jié)構(gòu),比O原子更難失去電子,N原子的第一電離能最大
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