全国版2021高考化学一轮复习课时作业43原子结构与性质含解析 练习

课时作业(四十三)　原子结构与性质

1．(2019·山东青岛模拟)已知：A～F都是周期表中前四周期的元素，它们的原子序数依次增大。其中A、C原子的L层有2个未成对电子。D与E同主族，D的二价阳离子与C的阴离子具有相同的电子层结构。F3＋的M层3d轨道电子为半充满状态。请根据以上信息，回答下列问题：

(1)D元素的原子核外共有12种不同运动状态的电子、4种不同能级的电子。

(2)写出E的基态原子的电子排布式：1s22s22p63s23p64s2。

(3)A、B、C的电负性由小到大的顺序为C＜N＜O(用元素符号表示)。

(4)F和X(质子数为25)两元素的部分电离能数据列于下表：比较两元素的I2、I3可知，气态X2＋再失去一个电子比气态F2＋再失去一个电子难。对此，你的理解是Mn2＋的3d轨道电子排布为半充满状态，较稳定。

2．(2019·辽宁抚顺一模)现有属于前四周期的A、B、C、D、E、F、G七种元素，原子序数依次增大。A元素的价电子构型为nsnnpn＋1；C元素为最活泼的非金属元素；D元素核外有三个电子层，最外层电子数是核外电子总数的1/6；E元素正三价离子的3d轨道为半充满状态；F元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子；G元素与A元素位于同一主族，其某种氧化物有剧毒。

(1)A元素的第一电离能______(填“＜”“＞”或“＝”)B元素的第一电离能，A、B、C三种元素的电负性由小到大的顺序为________(用元素符号表示)。

(2)D元素原子的价电子排布式是________。

(3)C元素的电子排布图为_________________________________；

E3＋的离子符号为________。

(4)F元素位于元素周期表的________区，其基态原子的电子排布式为

________________________________________________________________________。

(5)G元素可能的性质________。

A．其单质可作为半导体材料　 B．其电负性大于磷

C．其原子半径大于锗　 D．其第一电离能小于硒

(6)活泼性：D____(填“＞”或“＜”，下同)Al，I1(Mg)____I1(Al)，其原因是

_______________________________________________________________________。

解析　A元素的价电子构型为nsnnpn＋1，则A是N；C元素为最活泼的非金属元素，则C是F，那么B是O；D元素核外有三个电子层，最外层电子数是核外电子总数的1/6，则D是Mg；E元素正三价离子的3d轨道为半充满状态，则E是Fe；F元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子，则F是Cu；G元素与A元素位于同一主族，其某种氧化物有剧毒，则G是As。

(1)由于N的最外层电子处于半充满的稳定状态，失去电子比O难，所以元素的第一电离能A＞B；一般情况下同一周期的主族元素，原子序数越大，元素的电负性越大，所以A、B、C三种元素的电负性由小到大的顺序为N＜O＜F。

(2)镁元素原子的价电子排布式是3s2。

(3)C元素是F，其电子排布图为；E是Fe，E3＋的离子符号为Fe3＋。

(4)F是Cu，Cu位于元素周期表的ds区，其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1。

(5)G为As，位于金属与非金属的分界线处，其单质为半导体，其电负性小于磷，原子半径小于锗，第一电离能大于硒。

(6)元素D为Mg，活泼性Mg＞Al，I1(Mg)＞I1(Al)，因为Mg的3s轨道处于全满状态，3p轨道处于全空状态，比较稳定，而Al的3p轨道只有一个电子，不稳定，故活泼性Mg＞Al，而第一电离能则是I1(Mg)＞I1(Al)。

答案　(1)＞　N＜O＜F　(2)3s2

(3) 　Fe3＋

(4)ds　1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)　(5)A

(6)＞　＞　镁原子的3s轨道处于全满状态，3p轨道处于全空状态，比较稳定，而铝原子3p轨道只有一个电子，不稳定

3．(2019·河南大学附中模拟)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式为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元素基态原子的核外电子排布式：________________。

(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　(1)A、B、C、D、E 5种元素的核电荷数都小于20，故都为主族元素。A、E属同一族且最外层电子排布式为ns1，故为第ⅠA族元素，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式为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；(5)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，故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

(2)KAl(SO4)2·12H2O　作净水剂

(3)1s22s22p63s23p1

(4)

(5)＞　＞

4．(2019·江西九江联考)现有七种元素，其中A、B、C、D、E为短周期主族元素，F、G为第四周期元素，它们的原子序数依次增大。请根据下列相关信息，回答问题。

(1)已知BA5为离子化合物，写出其电子式：____________。

(2)B基态原子中能量最高的电子，其电子云在空间有________个方向，原子轨道呈________形。

(3)某同学根据上述信息，推断C基态原子的核外电子排布图为。该同学所画的电子排布图违背了________。

(4)G位于__________族__________区，价电子排布式为__________。

解析　A、B、C、D、E为短周期主族元素，F、G为第四周期元素，它们的原子序数依次增大。A元素的核外电子数和电子层数相等，是宇宙中最丰富的元素，则A为H元素；B元素原子的核外p电子数比s电子数少1，B元素原子核外有2个电子层，为1s22s22p3，故B为N元素；由C原子的第一至第四电离能数据可知，第三电离能剧增，故C处于第ⅡA族，原子序数大于N元素，故C为Mg元素；D处于第三周期，D原子核外所有p轨道全满或半满，最外层电子排布式为3s23p3，故D为P元素；E应为第三周期，E元素的主族序数与周期数的差为4，应为第ⅦA族元素，故E为Cl元素；F是前四周期中电负性最小的元素，故F为K元素；G在周期表的第七列，G为Mn元素。

答案：(1) 　(2)3　哑铃

(3)泡利原理　(4)第ⅦB　d　3d54s2

5．(2019·安徽宿州模拟)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：

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)第三周期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)。

图1

(5)表2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)。

图2

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能级为半充满结构，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)第三周期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。

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

6．(2019·辽宁大连模拟)已知A、B、C、D为第三周期元素，其原子的第一至第四电离能如表格所示(单位：kJ·mol－1)。

回答下列各题：

(1)A是________，B是________，C是________，D是________。(填元素符号)

(2)B通常显________价，B的电负性________C的电负性(填“＞”“＜”或“＝”)。

(3)元素C的第一电离能比D高的原因是_________________________________

________________________________________________________________________。

(4)下列元素中，化学性质和物理性质最像A元素的______(填序号)。

A．氦(1s2)　 B．铍(1s22s2)

C．锂(1s22s1)　 D．氢(1s1)

(5)每种元素都出现相邻两个电离能的数据相差较大的情况，请你估计B的第2次电离能飞跃数据将是第________个电子。

答案：(1)Ar　Na　Mg　Al　(2)＋1　＜

(3)镁的价电子为3s2,3s轨道处于全满状态，能量较低，较稳定，所需第一电离能较大　(4)A　(5)10

7．(2019·四川绵阳诊断)开发新型储氢材料是氢能利用的重要研究方向。

(1)Ti(BH4)3是一种储氢材料，可由TiCl4和LiBH4反应制得。

①基态Ti3＋的未成对电子数有________个。

②LiBH4由Li＋和BH构成，BH的等电子体是________(写一种)。LiBH4中不存在的作用力有________(填序号)。

A．离子键　 B．共价键

C．金属键　 D．配位键

③Li、B、H元素的电负性由大到小排列顺序为________。

(2)金属氢化物是具有良好发展前景的储氢材料。

①LiH中，离子半径：Li＋________H－(填“＞”“＝”或“＜”)。

②某储氢材料是短周期金属元素M的氢化物，M的部分电离能如表格所示：

M是________(填元素符号)。

(3)某种新型储氢材料的理论结构模型如图所示，图中虚线框内碳原子的杂化轨道类型有________种。

(4)若已知氟元素电负性大于氧元素，试解释H2O沸点高于HF：

________________________________________________________________________；

分子X可以通过氢键形成“笼状结构”而成为潜在的储氢材料。X一定不是________(填序号)。

A．H2O B．CH4　

C．HF D．CO(NH2)2

解析　(1)①基态Ti3＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d1，其未成对电子数是1；②具有相同的价电子数和原子数的微粒互为等电子本，则BH的等电子体为NH或CH4等；Li＋和BH之间存在离子键，B原子和H原子之间存在共价键、配位键，所以该化合物中不含金属键；③元素非金属性越强其电负性越大，非金属性最强的是H元素，其次是B元素，最小的是Li元素，所以Li、B、H元素的电负性由大到小排列顺序为H＞B＞Li。

(2)①Li＋和H－的电子层结构相同，Li元素的原子序数大于H元素，所以离子半径：Li＋＜H－；②该元素的第三电离能剧增，则该元素属于第ⅡA族，为Mg元素。

(3)图中虚线框内碳原子之间的化学键有C—C、C===C、C≡C，其杂化类型分别为sp3杂化、sp2杂化、sp杂化，所以杂化轨道类型有3种。

(4)分子间氢键数目越多，则沸点越高，H2O分子间氢键数比HF多，所以H2O沸点高；CH4分子间没有氢键不能形成“笼状结构”，每个HF只能形成2个氢键，所以HF分子间只能形成链状结构。

答案：(1)①1　②NH或CH4等　C　③H＞B＞Li　(2)①＜　②Mg　(3)3　(4)H2O分子间氢键数比HF多，所以H2O沸点高　BC