2020版高考化学大一轮复习课时规范练《38原子结构与元素的性质》鲁科版(含解析)

考点规范练38　原子结构与元素的性质

非选择题(共8小题,共100分)

1.(10分)A、B、C、D、E、F代表6种元素。请填空:

(1)A元素基态原子的最外层有2个未成对电子,次外层有2个电子,其元素符号为　　　　　　。 

(2)B元素的负一价离子和C元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同,B的元素符号为　　　　　,C的元素符号为　　　　　。 

(3)D元素的正三价离子的3d能级为半充满,D的元素符号为　　　　　,其基态原子的电子排布式为　　　　　　　。 

(4)E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,E的元素符号为　　　　　,其基态原子的电子排布式为　　　　　　。 

(5)F元素的原子最外层电子排布式为nsnnpn+1,则n=　　　　;原子中能量最高的是　　　　　　　电子。 

2.(12分)(1)C、N、O、Al、Si、Cu是常见的六种元素。

①Si位于元素周期表第　　　　周期第　　　族。 

②N的基态原子核外电子排布式为　　　　;Cu的基态原子最外层有　　　个电子。 

③用“>”或“<”填空:

(2)①N、Al、Si、Zn四种元素中,有一种元素的电离能数据如下:

则该元素是　　　　(填写元素符号)。 

②基态锗(Ge)原子的电子排布式是　　　　　　　。Ge的最高价氯化物的分子式是　　　　　　　。 

③Ge元素可能的性质或应用有　　　。 

A.是一种活泼的金属元素

B.其电负性大于硫

C.其单质可作为半导体材料

D.其最高价氯化物的沸点低于其溴化物的沸点

3.(10分)铜、镓、硒、硅等元素的化合物是生产第三代太阳能电池的重要材料。请回答:

(1)已知高温下CuOCu2O+O2,从铜原子价层电子结构(3d和4s轨道上应填充的电子数)变化角度来看,能生成Cu2O的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)硒、硅均能与氢元素形成气态氢化物,若“Si—H”中共用电子对偏向氢元素,氢气与硒反应时单质硒是氧化剂,则硒与硅的电负性相对大小为Se　　　Si(填“>”或“<”)。与Si同周期部分元素的电离能如图所示,其中a、b和c分别代表　　　　(填字母)。 

A.a为I1、b为I2、c为I3

B.a为I2、b为I3、c为I1

C.a为I3、b为I2、c为I1

D.a为I1、b为I3、c为I2

4.(2018湖北八校高三联考)(12分)根据下列五种短周期元素的电离能数据(单位:kJ·mol-1),回答下面各题。

(1)在这五种元素中,最可能处于同一族的两种元素是　　　　(填元素符号),S元素最可能是　　　　　区元素。 

(2)基态Q元素原子的价电子排布式是　　　　　　　。Q和T同周期。化合物QT中T元素的化合价为　　　　;第一电离能介于Q、T之间的同周期元素有　　　　种。 

(3)化合物RT3中化学键类型为　　　　,RT3的阴离子的几何构型为　　　　　　　。 

(4)下列元素中,化学性质和物理性质最像U元素的是　　　　　　　　。 

A.硼　B.铍　C.锂　D.氦　E.碳

5.(12分)(1)周期表前四周期的元素a、b、c、d、e原子序数依次增大。a的核外电子总数与其周期数相同,b的价电子层中的未成对电子有3个,c的最外层电子数为其内层电子数的3倍,d与c同族,e的最外层只有1个电子,但次外层有18个电子。

请填写下列空白。

①e元素基态原子的核外电子排布式为　　　　　。 

②b、c、d三种元素的第一电离能数值由小到大的顺序为　　　　　　　(填元素符号),其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)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。 

(3)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、硒的第一电离能大小排序为　。 

6.(12分)下表是周期表的一部分,试回答下列问题。

(1)表中元素中,第一电离能最小的元素是　　　　　　(填元素符号,下同),电负性最大的元素是　　　　,单质中化学性质最不活泼的是　　　　　　　　(填化学式)。 

(2)表中元素的最高价氧化物对应水化物中,酸性最强的是　　　　　　　(填化学式,下同),碱性最强的是　　　　　,呈两性的氢氧化物是　　　　　　　　。 

(3)表中ⅦA族元素中最不稳定的氢化物是　　　　　　　　　　(填化学式)。 

(4)为什么表中的④第一电离能比⑤大?　　　　　　。 

7.(16分)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元素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的基态原子的核外轨道表示式如下:

该同学所画的轨道表示式违背了　。 

(4)G位于　　　　　　　族　　　　　　　区,该元素的价电子排布式为　　　　　　　　。 

(5)检验F元素的方法是　　　　　　　　　　　,请用原子结构的知识解释产生此现象的原因:　　　　　　　　　　　　　　　　。 

8.(16分)Ⅰ.Na、Cu、O、Si、S、Cl是常见的六种元素。

(1)Na位于元素周期表第　　　　周期第　　　　族;S的基态原子核外有　　　　个未成对电子;Si的基态原子核外电子排布式为　。 

(2)用“>”或“<”填空:

Ⅱ.下表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:

(3)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: 　。 

(4)o、p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  　。 

(5)第三周期8种元素,其单质熔点高低的顺序如图甲所示,其中电负性最大的是　　　　　　　　　(填图中的序号)。 

(6)表中所列的某主族元素的电离能情况如图乙所示,则该元素是　　　　(填元素符号)。 

课时规范练38　原子结构与元素的性质

1.答案 (1)C或O　(2)Cl　K

(3)Fe　1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2

(4)Cu　1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1

(5)2　2p

解析 (1)A元素基态原子次外层有2个电子,故次外层为K层,A元素有2个电子层,由题意可写出其轨道表示式为,则该元素核外有6个电子,为碳元素,其元素符号为C,另外氧原子同样也符合要求,其轨道表示式为。(2)B-、C+的电子层结构都与Ar相同,即核外都有18个电子,则B为17号元素Cl,C为19号元素K。(3)D元素原子失去2个4s电子和1个3d电子后变成+3价离子,其原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,即为26号元素铁。(4)根据题意要求,首先写出电子排布式:1s22s22p63s23p63d104s1,该元素为29号元素Cu。(5)s能级只有1个原子轨道,故最多只能容纳2个电子,即n=2,所以元素F的原子最外层电子排布式为2s22p3,由此可知F是N元素;根据核外电子排布的能量最低原理,可知氮原子的核外电子中的2p能级能量最高。

2.答案 (1)①3　ⅣA　②1s22s22p3　1　③>　<　>　<

(2)①Al　②1s22s22p63s23p63d104s24p2　GeCl4　③CD

解析 (1)①Si是14号元素,位于元素周期表中第三周期第ⅣA族。②N是7号元素,其基态原子核外电子排布式为1s22s22p3;Cu是29号元素,其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,故最外层有1个电子。③同周期元素,原子序数越大,原子半径越小,故原子半径:Al>Si;同周期元素,原子序数越大,电负性越强,故电负性:N<O;金刚石和晶体硅都是原子晶体,但键能:C—C>Si—Si,故熔点:金刚石>晶体硅;CH4和SiH4都是分子晶体,且两者结构相似,SiH4的相对分子质量大,故沸点:CH4<SiH4。(2)①由电离能数据可知,该元素呈+3价。②Ge的最高正价为+4价。③Ge位于金属和非金属的分界线上,故其可作半导体材料,其氯化物和溴化物固态时均为分子晶体,相对分子质量越大,其沸点越高。

3.答案 (1)CuO中铜的价层电子排布为3d9,Cu2O中铜的价层电子排布为3d10,后者3d轨道处于稳定的全充满状态而前者不是

(2)>　B

解析 (1)CuO中铜的价层电子排布为3d9,Cu2O中铜的价层电子排布为3d10,3d10为稳定结构,所以在高温时能生成Cu2O。

(2)若“Si—H”中共用电子对偏向氢原子,说明硅显正价,氢气与硒反应时单质硒是氧化剂,硒的氢化物中硒显负价,所以硒与硅的电负性相对大小为Se>Si;在第三周期元素中,钠原子失去1个电子后,就已经达到稳定结构,所以钠的第二电离能最大;镁原子最外层为2个电子,失去2个电子后为稳定结构,所以镁的第二电离能较小;铝原子最外层有3个电子,失去2个电子后还未达稳定结构,而铝的金属性比镁弱,所以第二电离能比镁略高;硅原子最外层的3p轨道有2个电子,全部失去后,留下的3s轨道上有2个电子,相对较稳定,所以硅的第二电离能比铝要低;磷、硫非金属性逐渐增大,第二电离能也增大,由于硫失去1个电子后,3p轨道上是3个电子,是较稳定结构,所以硫的第二电离能要高于氯;综上分析,a代表第二电离能I2、b代表第三电离能I3、c代表第一电离能I1。

4.答案 (1)B和Al　p　(2)2s22p1　-3　3

(3)离子键、共价键　直线形　(4)D

解析 Q元素的I4≫I3,Q元素的原子最外层有3个电子,Q处于ⅢA族;R元素的I2≫I1,R元素的原子最外层有1个电子,R处于ⅠA族;S元素的I4≫I3,S元素的原子最外层有3个电子,S处于ⅢA族;T、U元素的I1~I5没有突变,T、U的最外层电子数至少5个。

(1)根据上述分析,这五种元素中,最可能处于同一族的两种元素是Q和S,Q和S都处于ⅢA族,Q的I1大于S的I1,Q为B元素,S为Al元素。最可能处于同一族的两种元素是B和Al。S元素为Al元素,基态Al原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p1,最后一个电子填入3p能级,Al是p区元素。(2)Q为B元素,B原子核外有5个电子,基态B原子核外电子排布式为1s22s22p1,基态B原子的价电子排布式为2s22p1。Q的化合价为+3价,根据化合物中元素的正负化合价代数和为0,QT中T元素的化合价为-3价。Q属于第2周期,Q和T同周期,T也属于第2周期,T为N元素,第一电离能介于B和N之间的有Be、C、O,共3种元素。(3)R为ⅠA族元素,R原子核外电子数大于5,R为Na元素;T为N元素,RT3为NaN3,其中含有离子键和共价键。NaN3中阴离子为与CO2互为等电子体,CO2为直线形,则也为直线形。(4)U的最外层电子数至少5个,U不可能是ⅠA族~ⅣA族元素,U的第一电离能较大,U可能是0族元素,化学性质和物理性质最像U元素的是氦,答案选D。

5.答案 (1)①1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1

②S<O<N　同一周期元素,随着原子序数的增加,元素的第一电离能呈增大趋势,但氮元素的2p轨道达到半充满的稳定结构,其第一电离能大于氧元素;同主族元素自上而下,电子层数越多,原子半径越大,元素第一电离能越小,氧元素的第一电离能大于硫元素

(2)C　3d64s2　Cl　(3)①4s24p4　②As>Se>Ge

解析 (1)根据已知信息,可以推出a为H,b为N,c为O,d为S,e为Cu。①Cu元素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1。②b、c、d三种元素的第一电离能数值由小到大的顺序为S<O<N。因为同一周期,随着原子序数的增加,元素的第一电离能呈增大趋势,但氮元素的2p轨道达到半充满的稳定结构,其第一电离能大于氧元素;同主族元素自上而下,电子层数越多,原子半径越大,元素第一电离能越小,氧元素的第一电离能大于硫元素。(2)原子占有9个原子轨道时,3p能级上的3个轨道均被占据,有1个成单电子的只能是3p5,故L是氯元素。(3)①硒为34号元素,有6个价电子,所以硒的价层电子排布式为4s24p4;②同一周期中,元素的第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势,但第ⅤA族元素第一电离能大于相邻元素,所以Ge、As、Se三种元素的第一电离能的大小顺序是As>Se>Ge。

6.答案 (1)K　F　Ar　(2)HClO4　KOH　Al(OH)3

(3)HBr　(4)镁的外围电子为3s2,处于全满状态,是相对稳定结构

解析 由元素在周期表中的位置可知,①是N、②是F、③是Na、④是Mg、⑤是Al、⑥是Si、⑦是S、⑧是Cl、⑨是Ar、⑩是K、是Ca、是Br。(1)同周期自左而右第一电离能增大,同主族自上而下第一电离能降低,故第一电离能最小的是K;同周期自左而右电负性增大,同主族自上而下电负性降低,故电负性最大的是F;最不活泼的元素是0族元素单质Ar。(2)F没有正化合价,没有含氧酸,除F外Cl元素的非金属性最强,HClO4的酸性最强;K元素金属性最强,故KOH的碱性最强;Al(OH)3是两性氢氧化物。(3)表中ⅦA族元素中非金属性F>Cl>Br,故最不稳定的氢化物是HBr。(4)镁的外围电子为3s2,处于全满状态,是相对稳定结构,第一电离能高于同周期相邻元素。

7.答案 (1)[HH]+H]-　(2)3　哑铃

(3)泡利原理　(4)第ⅦB　d　3d54s2

(5)焰色反应　当基态原子的电子吸收能量后,电子会跃迁到较高能级,变成激发态原子;电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时,将以光的形式释放能量

解析 由题给信息可知元素A、B、C、D、E、F、G分别为H、N、Mg、P、Cl、K、Mn。(1)NH5为离子化合物,由N和H-两种离子组成,故其电子式为[HH]+H]-。(2)N原子的核外电子排布式为1s22s22p3,能量最高的电子位于2p能级,共有3个,其电子云在空间有3个方向,原子轨道呈哑铃形。(3)该同学所画电子排布图中的3s能级的两个电子自旋方向相同,违背了泡利原理。(4)G为Mn,是25号元素,位于第4周期第ⅦB族,最后填充的是d电子,为d区元素,价电子排布式为3d54s2。

8.答案 (1)三　ⅠA　2　1s22s22p63s23p2或[Ne]3s23p2

(2)<　>　<　<

(3)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

(4)Mn2+的3d能级有5个电子,为半充满状态,比较稳定

(5)2　(6)Al

解析 (1)Na元素位于元素周期表第3周期第ⅠA族;S的基态原子核外未成对电子处于3p能级,共有2个未成对电子;基态Si原子电子排布式为1s22s22p63s23p2或[Ne]3s23p2。(2)同一周期元素,随着原子序数的增加,原子核对电子的吸引力增强,第一电离能增大,所以第一电离能:S>Si;核外电子排布相同的离子,核电荷数越大,离子半径越小,所以离子半径:O2->Na+;原子晶体(Si)的熔点高于离子晶体(NaCl)的熔点,故熔点:Si>NaCl;元素的非金属性越强,元素最高价氧化物对应水化物的酸性越强,因为非金属性Cl>S,所以酸性:HClO4>H2SO4。(3)h为Mg元素,Mg单质在空气中燃烧发出耀眼的白光,原因是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。(4)o元素为Mn,其基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2,基态Mn2+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5,其3d能级为半充满结构,相对比较稳定,当失去第三个电子时比较困难,而基态Fe2+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d6,其3d能级再失去一个电子,形成相对比较稳定的半充满结构,故Fe2+失去第三个电子比较容易。(5)第3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,常温下磷、硫为固体,氯气、氩为气体,故8种元素按单质熔点由高到低的顺序为硅、铝、镁、硫、磷、钠、氯、氩,其中电负性最大的为氯。(6)由题图可知,该元素的电离能I4远大于I3,故为第ⅢA族元素,周期表中所列的第ⅢA族元素i属于第3周期的Al。