2021版高考化学一轮复习课时跟踪检测（三十六）原子结构与性质（含解析）新人教版

课时跟踪检测（三十六）原子结构与性质

1．下列说法中正确的是(　　)

 A．电子云中小黑点密度越大，说明该原子核外空间电子数目越多

 B．某基态原子外围电子排布中最高能级的符号为3f

 C．Na的简化电子排布式：[Na]3s1

 D．ns能级的电子云轮廓图可表示为

 解析：选D　本题考查电子出现概率密度分布图、原子轨道图。电子云中的小黑点密度越大，说明电子在原子核外出现的概率密度越大，A错误；第三能层中能级只有s、p、d三种，B错误；Na原子的简化电子排布式为[Ne]3s1，C错误；ns能级的电子云轮廓图为球形，D正确。

2．下列各项叙述中，正确的是(　　)

 A．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

 B．镁原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2时，原子释放能量，由基态转化成激发态

 C．24Cr原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d44s2

 D．价电子排布为5s25p1的元素位于第五周期第ⅠA族，是s区元素

 解析：选A　所有原子任一能层的s电子云轮廓图都是球形，能层越大，球的半径越大，故A正确；基态Mg的电子排布式为1s22s22p63s2，能量处于最低状态，当变为1s22s22p63p2时，电子发生跃迁，需要吸收能量，变为激发态，故B错误；24Cr原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1，半充满轨道能量较低，故C错误；价电子排布为5s25p1的元素最外层电子数为3，电子层数是5，最后一个电子排在p轨道，所以该元素位于第五周期第ⅢA族，是p区元素，故D错误。

3．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：选D　“7＋2＝9”，说明它位于周期表的第9列，应为过渡元素，A项错误、D项正确；“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；失电子时，应失去最外层的电子，即先失去4s上的电子，Co2＋的价电子排布式为3d7，C项错误。

4．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一定小于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对应的酸性

 D．X和Y形成化合物时，X显负价，Y显正价

 解析：选A　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，X和Y形成化合物时，X显负价，Y显正价。

5．现有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．最高正化合价：④>③＝②>①

 B．电负性：④>③>②>①

 C．原子半径：④>③>②>①

 D．第一电离能：④>③>②>①

 解析：选D　由四种元素基态原子的电子排布式可知，①是S元素、②是P元素、③是N元素、④是F元素。最高正化合价等于最外层电子数，但F元素没有正化合价，所以最高正化合价：①＞②＝③，故A错误；同周期元素从左到右电负性增大，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F＞N＞S＞P，即④＞③＞①＞②，故B错误；同周期元素从左到右原子半径减小，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，故C错误；同周期元素从左到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，同主族从上到下第一电离能降低，所以第一电离能N＞P，所以第一电离能F＞N＞P＞S，即④＞③＞②＞①，故D正确。

6．已知X、Y是主族元素，I为电离能，单位是kJ·mol－1。请根据下表所列数据判断，错误的是(　　)

 A．元素X为金属元素，常见化合价是＋1价

 B．元素Y是ⅢA族元素

 C．元素X与氯形成化合物时，化学式可能是XCl

 D．若元素Y处于第三周期，它可与冷水剧烈反应

 解析：选D　由表知X的电离能I1远小于I2，所以X常见化合价为＋1价，A正确；同理，Y的电离能I3远小于I4，Y为第ⅢA族元素，B正确；元素X与氯形成化合物时，X的电负性小于Cl元素，所以在二者形成的化合物中X显＋1价、Cl元素显－1价，则化学式可能是XCl，C正确；若元素Y处于第3周期，则为Al元素，它不能与冷水剧烈反应，但能溶于酸和强碱溶液，D错误。

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(　　)

 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：选D　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和Cl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。

8．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元素的离子半径小于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：选C　根据题意，Z元素为Mg，Y元素原子最外电子层电子排布为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。

9．月球上的主要矿物有辉石(CaMgSi2O6)、斜长石(KAlSi3O8)和橄榄石{可分为铁橄榄石(Fe2SiO4)、镁橄榄石(Mg2SiO4)、铁镁橄榄石[(Mg·Fe)2SiO4]}等。

 (1)铁橄榄石中铁元素的化合价为________，硅元素原子核外电子排布式为________________。

 (2)硅元素的原子核外共有________种不同能级的电子，其原子最外层共有________种不同运动状态的电子。

 (3)月球上的上述主要矿物中，属于短周期元素的原子半径由大到小的顺序为________________(填元素符号)。

 (4)某元素与氧元素同周期，且与氧元素组成的化合物中氧元素显＋2价，两者电负性关系是________(填元素符号)。

 解析：(1)根据氧元素为－2价、硅元素为＋4价，铁橄榄石Fe2SiO4中铁元素化合价为＋2价，硅元素原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p2。(2)硅元素原子核外有5种不同能级的电子，最外层有4种不同运动状态的电子。(3)属于短周期元素的是Mg、Al、Si、O。(4)与氧元素组成的化合物中氧元素显＋2价，说明电负性比氧元素更强，只有F元素。

 答案：(1)＋2　1s22s22p63s23p2　(2)5　4

 (3)Mg>Al>Si>O　(4)F>O

10．如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)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值总体上呈现________趋势。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。

 (2)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．金属与非金属分界线附近

 (3)下列关于元素该性质的说法中正确的是________(填字母)。

 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)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值总体上呈现增大趋势。

 (2)X值较小的元素集中在元素周期表左下角。

 (3)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)从上到下，X值逐渐减小　增大　周期性

 (2)a　(3)bc

11．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)A、B、C的电负性由小到大的顺序为_________________________________________

 (用元素符号表示)。

 (2)D元素的原子核外共有________种不同运动状态的电子、________种不同能级的电子。

 (3)写出E的基态原子的电子排布式：____________________________________________。

(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，你的解释是______________

 __________________________________________________________。

解析：据题意可知A原子电子排布式为1s22s22p2，故为碳元素；C原子电子排布式为1s22s22p4，故为氧元素，则B为氮元素；由D2＋与C2－核外电子排布相同，可知D为Mg，则E为Ca；由F3＋的3d轨道电子半充满可知为3d5，则F为Fe。

答案：(1)C<N<O　(2)12　4

(3)1s22s22p63s23p64s2(或[Ar]4s2)

(4)Mn2＋的3d轨道电子排布为半充满状态，较稳定

12．下列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：

 (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)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)。

 (4)表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)。

 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)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、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。(4)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)2　(4)Al

13．(1)(2017·全国卷Ⅰ·节选)钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。

 ①元素K的焰色反应呈紫红色，其中紫色对应的辐射波长为________ nm(填标号)。

 A．404.4　　　　　　　　 B．553.5

 C．589.2   D．670.8

 E．766.5

 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________。

(2)(2017·全国卷Ⅱ·节选)我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表)。

①氮原子价层电子的轨道表达式(电子排布图)为______________________。

②元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量称作第一电子亲和能(E1)。第二周期部分元素的E1变化趋势如图所示，其中除氮元素外，其他元素的E1自左而右依次增大的原因是____________________________；氮元素的E1呈现异常的原因是________________________________________________

 ________________________________________________________________________。

 (3)(2017·全国卷Ⅲ·节选)研究发现，在CO2低压合成甲醇反应(CO2＋3H2===CH3OH＋H2O)中，Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。

 Co基态原子核外电子排布式为________________。元素Mn与O中，第一电离能较大的是________，基态原子核外未成对电子数较多的是________。

 解析：(1)①当对金属钾或其化合物进行灼烧时，焰色反应显紫红色，紫色光的辐射波长范围为400 nm～430 nm。②基态K原子核外有4个能层：K、L、M、N，能量依次增高，处于N层上的1个电子位于s轨道，s电子的电子云轮廓图形状为球形。

 (2)①根据构造原理可知氮原子价电子排布式为2s22p3，根据洪特规则和泡利原理可写出其价电子的轨道表达式 。②从题图可以看出：除N外，同周期元素随核电荷数依次增大，E1逐渐增大，这是因为随原子半径逐渐减小，结合一个电子需要释放出更多的能量；N原子的2p轨道处于半充满状态，不易再结合一个电子，故E1呈现异常。

 (3)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。O是非金属元素，而Mn是金属元素，前者易得电子而不易失电子，后者则反之，所以O的第一电离能大于Mn的。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：(1)①A　②N　球形

 (2)①

 ②同周期元素随核电荷数依次增大，原子半径逐渐变小，故结合一个电子释放出的能量依次增大　N原子的2p轨道为半充满状态，具有额外稳定性，故不易结合一个电子(3)1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2　O　Mn

14．(1)(2019·全国卷Ⅰ·节选)下列状态的镁中，电离最外层一个电子所需能量最大的是________。

 (2)(2019·全国卷Ⅱ·节选)近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料，其中一类为Fe­Sm­As­F­O组成的化合物。

 ①Fe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________。

 ②比较离子半径：F－______O2－(填“大于”“等于”或“小于”)。

 (3)(2019·全国卷Ⅲ·节选)磷酸亚铁锂(LiFePO4)可用作锂离子电池正极材料，具有热稳定性好、循环性能优良、安全性高等特点，文献报道可采用FeCl3、NH4H2PO4、LiCl和苯胺等作为原料制备。

 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”)。

 ②NH4H2PO4中，电负性最高的元素是____________。

 解析：(1)根据影响电离能大小的因素(有效核电荷数、微粒半径和电子层结构)可知，A中电离最外层一个电子所需能量最大。

 (2)①Fe的价层电子排布式为3d64s2，成为阳离子时首先失去的是4s轨道的电子。Sm3＋是Sm原子失去3个电子形成的，Sm的价层电子排布式为4f66s2，失去3个电子时，首先失去6s轨道上的2个电子，再失去4f轨道上的1个电子，因此Sm3＋的价层电子排布式为4f5。

 ②O2－和F－的核外电子层结构相同，F－的核电荷数大，因此F－的半径小。

 (3)①在周期表中存在“对角线”关系的元素化学性质相似，如Li和Mg、Be和Al、B和Si等，所以与Li的化学性质最相似的邻族元素是Mg。Mg元素基态原子核外M层上只有3s轨道上2个自旋状态相反的电子。

 ②元素的非金属性越强，电负性越高，非金属性：H<P<N<O，故在N、H、P、O四种元素中电负性最高的是O。

 答案：(1)A

 (2)①4s　4f5　②小于

 (3)①Mg　相反　②O

15．根据信息回答下列问题：

 (1)如图是部分元素原子的第一电离能I1随原子序数变化的曲线图(其中12号至17号元素的有关数据缺失)。

①认真分析图中同周期元素第一电离能的变化规律，推断Na～Ar元素中，Al的第一电离能的大小范围为________＜Al＜________(填元素符号)；

②图中第一电离能最小的元素在周期表中的位置是第______周期________族。

(2)已知元素的电负性和元素的化合价一样，也是元素的一种基本性质。下面给出元素的电负性：

 已知：两成键元素间电负性差值大于1.7时，形成离子键，两成键元素间电负性差值小于1.7时，形成共价键。

 ①根据表中给出的数据，可推知元素的电负性具有的变化规律是________________________________________________________________________；

 ②通过分析电负性值变化规律，确定Mg元素电负性值的最小范围________；

 ③判断下列物质是离子化合物还是共价化合物：

 A．Li3N　　 B．BeCl2　　　C．AlCl3　　　D．SiC

 Ⅰ.属于离子化合物的是________；

 Ⅱ.属于共价化合物的是________；

 请设计一个实验方案证明上述所得到的结论______________________________________

 ____________________________________________________________________________。

 解析：(1)①由图可以看出，同周期的第ⅠA族元素的第一电离能最小，而第ⅢA族元素的第一电离能小于第ⅡA族元素的第一电离能，故Al的第一电离能：Na＜Al＜Mg。②图中电离能最小的应是碱金属元素Rb，在元素周期表中位于第五周期ⅠA族。(2)①将表中数据按照元素周期表的顺序重排，可以看出电负性随着原子序数的递增呈周期性变化。②由同周期从左到右电负性逐渐增大，同主族从上到下电负性逐渐减小可知，在同周期中电负性Na＜Mg＜Al，同主族Be＞Mg＞Ca，最小范围应为0.9～1.5。③Li3N中电负性差值为2.0，大于1.7，形成离子键，为离子化合物；BeCl2、AlCl3、SiC中电负性差值分别为1.5、1.5、0.7，均小于1.7，形成共价键，为共价化合物。离子化合物在熔融状态下可以导电，但共价化合物在熔融状态下不能导电。

 答案：(1)①Na　Mg　②五　ⅠA

 (2)①随着原子序数的递增，元素的电负性呈周期性变化

 ②0.9～1.5

 ③A　BCD　测定各物质在熔融状态下能否导电，若导电则为离子化合物，反之则为共价化合物