课时跟踪检测(五十五)　原子结构与性质(基础课)

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1.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
2．下表是元素周期表的一部分。表中所列的字母分别代表某一化学元素。
(1)下列________(填序号)组元素的单质可能都是电的良导体。
①a、c、h ②b、g、k
③c、h、l ④d、e、f
(2)如给核外电子足够的能量，这些电子便会摆脱原子核的束缚而离去。核外电子离开该原子或离子所需要的能量主要受两大因素的影响：a.原子核对核外电子的吸引力，b.形成稳定结构的倾向。下表是一些气态电中性基态，原子失去核外不同电子所需的能量(kJ·ml－1)：
①通过上述信息和表中的数据分析为什么锂原子失去核外第二个电子时所需的能量要远远大于失去第一个电子所需的能量：_____________________________________________
________________________________________________________________________。
②表中X可能为以上13种元素中的________(填字母)元素，则该元素属于________区。用元素符号表示X和j所能形成的化合物的化学式是______________________________。
③Y是周期表中第________族元素。
④以上13种元素中，________(填字母)元素原子失去核外第一个电子需要的能量最多。
解析：根据位置可以判断b为H，a为Na，c为Mg，d为Sr，e为Ti，f为Al，g为Ge，h为C，i为P，j为O，k为Te，l为Cl，m为Ar。(1)金属以及石墨为电的良导体，所以①④都符合。(2)①由于Li原子失去一个电子后，达到稳定结构，所以再失去一个电子所需能量远远大于失去第一个电子所需的能量。②表中所给数据即电离能，根据X的逐级电离能数据，X原子最外层应有1个电子，应为Na元素，即a，Na在s区，Na与j(O)可形成Na2O、Na2O2两种化合物。③根据Y的逐级电离能数据分析，Y原子最外层应有3个电子，对应的应为Al(f)，在周期表中位于第三周期第ⅢA族。④稀有气体元素原子最稳定，失去第一个电子需要的能量最多。
答案：(1)①④ (2)①锂原子失去核外第一个电子后即达到稳定结构，所以锂原子失去核外第二个电子时所需的能量要远远大于失去第一个电子所需的能量 ②a s
Na2O和Na2O2 ③ⅢA ④m
3．(2021·永安模拟)回答下列问题：
(1)基态Cr原子的价电子排布式为________，占据最高能层的电子的电子云轮廓图形状为________。
(2)Mn、Fe均为第四周期过渡金属元素，两元素的部分电离能数据如表：
锰元素位于第四周期第ⅦB族。请写出基态Mn2＋的价电子排布式________，比较两元素的I2、I3可知，气态Mn2＋再失去1个电子比气态Fe2＋再失去1个电子难，对此你的解释是________________________________
________________________________________________________________________。
(3)如表是第三周期部分元素的电离能[单位：eV(电子伏特)]数据。
下列说法正确的是________(填字母)。
A．甲的金属性比乙强
B．乙有＋1价
C．丙不可能为非金属元素
D．丁一定为金属元素
(4)已知元素M的气态原子逐个失去第1至第4个电子所需能量(即电离能，用符号I1至I4表示)如表所示：
元素M的常见化合价是________。
A．＋1 B．＋2
C．＋3 D．＋4
解析：(1)基态铬原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，价电子排布式为3d54s1,4s能级上的电子能量最高，4s能级电子云是球形。(2)Mn是25号元素，价电子为3d、4s能级上的电子，价电子排布式为3d54s2，则基态Mn2＋的价电子排布式为3d5；由Mn2＋转化为Mn3＋时，3d能级由较稳定的3d5半充满状态转变为不稳定的3d4状态需要的能量较多；而Fe2＋转化为Fe3＋时，3d能级由不稳定的3d6状态转变为较稳定的3d5半充满状态需要的能量相对较少。(3)甲、乙、丙、丁为第三周期元素，甲元素的第一电离能远远小于第二电离能，说明甲元素最外层有1个电子，失去1个电子时达到稳定结构，所以甲为Na元素；乙元素的第二电离能远远小于第三电离能，则乙元素最外层有2个电子，失去两个电子后达到稳定结构，所以乙为Mg元素；第三周期共有Na、Mg、Al 3种金属元素，且Al的第一电离能应介于Na和Mg第一电离能之间，说明丙、丁一定为非金属元素。甲为Na元素，乙为Mg元素，故甲的金属性比乙强，故A正确；乙为Mg元素，化合价为＋2价，故B错误；丙元素最外层大于3个电子，丙、丁一定为非金属元素，故C错误；丁一定为非金属元素，故D错误。(4)从表中的数据可知，当原子失去第4个电子时，其电离能急剧增加，说明该元素失去3个电子时为稳定结构，因此该元素的常见化合价为＋3价。
答案：(1)3d54s1 球形 (2)3d5 由Mn2＋转化为Mn3＋时，3d能级由较稳定的3d5半充满状态转变为不稳定的3d4状态需要的能量较多；而Fe2＋转化为Fe3＋时，3d能级由不稳定的3d6状态转变为较稳定的3d5半充满状态需要的能量相对较少 (3)A (4)C
4．化学作为一门基础自然科学，在材料科学、生命科学、能源科学等诸多领域发挥着重要作用。
(1)高温超导材料钇钡铜氧的化学式为YBaCu3O7，其中eq \f(1,3)的Cu以罕见的Cu3＋形式存在。Cu在元素周期表中的位置为____________，基态Cu3＋的核外电子排布式为________________________。
(2)磁性材料在生活和科学技术中应用广泛。研究表明，若构成化合物的阳离子有未成对电子时，则该化合物具有磁性。下列物质适合作录音磁带磁粉原料的为________(填字母)。
A．V2O5 B．CrO2
C．PbO D．ZnO
(3)屠呦呦因在抗疟药青蒿素研究中的杰出贡献，成为我国首获科学类诺贝尔奖的人。青蒿素的结构简式如图所示，其组成元素的电负性由大到小的顺序为________________。
解析：(1)Cu原子核外有29个电子，基态Cu原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，故Cu元素在周期表中处于第四周期第ⅠB族，基态Cu原子失去3个电子得到Cu3＋，故基态Cu3＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d8或[Ar]3d8。(2)构成化合物的阳离子有未成对电子时，则该化合物具有磁性，V5＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p6，不含未成对电子；Cr4＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d2，含2个未成对电子；Pb和C元素同主族；Pb2＋的6s能级处于最外层，有2个电子，故Pb2＋不含未成对电子；Zn2＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10，不含未成对电子，故具有磁性的为CrO2。(3)青蒿素中含有C、H、O三种元素，其电负性由大到小的顺序为O>C>H。
答案：(1)第四周期第ⅠB族 1s22s22p63s23p63d8(或[Ar]3d8) (2)B (3)O>C>H
5．现有四种短周期元素，它们的结构、性质等信息如下表所述：
请根据表中信息填写：
(1)A原子的核外电子排布式为________________。
(2)B元素在周期表中的位置是________；离子半径：B________A(填“大于”或“小于”)。
(3)C原子的电子排布图是________________，其原子核外有________个未成对电子，能量最高的电子为____________轨道上的电子，其轨道呈________形。
(4)D原子的电子排布式为________________，D－的结构示意图是____________。
(5)B的最高价氧化物对应的水化物与A的最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式为____________________________；B的最高价氧化物对应的水化物与D的氢化物的水溶液反应的化学方程式为____________________________________________________。
解析：根据题中信息可推出：A为Na，B为Al，C为O，D为Cl。
(1)A为Na，其核外电子排布式为1s22s22p63s1或[Ne]3s1。(2)B为Al，其在元素周期表中的位置为第三周期第ⅢA族，Na＋与Al3＋的核外电子排布相同，核电荷数Al3＋大于Na＋，故r(Al3＋)答案：(1)1s22s22p63s1(或[Ne]3s1) (2)第三周期ⅢA族 小于
(3) 2 2p 哑铃
(4)1s22s22p63s23p5(或[Ne]3s23p5) (5)Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2O
6．根据表中所列五种元素的第一至第四电离能数据(单位：kJ·ml－1)，回答下列问题：
(1)在元素周期表中，最可能处于同一族的是________(填字母，下同)。
A．Q和R B．S和T
C．T和U D．R和T
E．R和U
(2)下列离子的氧化性最弱的是________。
A．S2＋ B．R2＋
C．T3＋ D．U＋
(3)下列元素中，化学性质和物理性质最像Q元素的是________。
A．硼 B．铍
C．氦 D．氢
(4)每种元素都出现相邻两个电离能的数据相差较大的情况，这一事实从一个侧面说明：____________________________，如果U元素是短周期元素，你估计它的第2次电离能突跃数据将发生在失去第________个电子时。(5)如果R、S、T是同周期的三种主族元素，则它们的原子序数由小到大的顺序是________，其中S元素的第一电离能异常高的原因______
_____________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)根据电离能的变化趋势知，Q为稀有气体元素，R为ⅠA族元素，S为ⅡA族元素，T为ⅢA族元素，U为ⅠA族元素，所以R和U处于同一主族。(2)由于U为ⅠA族元素且比R电离能小，所以U＋的氧化性最弱。(3)由于Q是稀有气体元素，所以氦的物理性质和化学性质与其最像。(4)电离能的突跃变化，说明核外电子是分层排布的。若U是短周期元素，则U是Na，其核外电子排布式为1s22s22p63s1，由于2s22p6所处能层相同，所以它的第2电离能突跃数据发生在失去第10个电子时。(5)同一周期，第一电离能呈增大趋势，但第ⅡA族、第ⅤA族比相邻元素要高，因为其最外层电子呈全充满或半充满的稳定状态。
答案：(1)E (2)D (3)C (4)电子分层排布，各能层能量不同 10 (5)R7．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________②图中第一电离能最小的元素在周期表中的位置是第________周期第________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14种元素的电负性：
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________(填字母，下同)；
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ⅠA族元素的第一电离能最小，而ⅢA族元素的第一电离能小于ⅡA族元素的第一电离能，故Al的第一电离能的大小范围为NaMg>Ca，则Mg元素电负性值的最小范围应为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
锂
X
Y
失去第一个电子
519
502
580
失去第二个电子
7 296
4 570
1 820
失去第三个电子
11 799
6 920
2 750
失去第四个电子
—
9 550
11 600
元素
Mn
Fe
电离能/(kJ·ml－1)
I1
717
759
I2
1 509
1 561
I3
3 248
2 957
元素
I1/eV
I2/eV
I3/eV
甲
5.7
47.4
71.8
乙
7.7
15.1
80.3
丙
13.0
23.9
40.0
丁
15.7
27.6
40.7
I1
I2
I3
I4
电离能/(kJ·ml－1)
578
1 817
2 745
11 578
元素
结构、性质等信息
A
是短周期中(除稀有气体外)原子半径最大的元素，该元素的某种合金是原子反应堆的导热剂
B
与A同周期，其最高价氧化物的水化物呈两性
C
在空气中含量第二，在地壳中含量第一
D
海水中除氢、氧元素外含量最多的元素，其单质或化合物也是自来水生产过程中常用的消毒杀菌剂
元素代号
I1
I2
I3
I4
Q
2 080
4 000
6 100
9 400
R
500
4 600
6 900
9 500
S
740
1 500
7 700
10 500
T
580
1 800
2 700
11 600
U
420
3 100
4 400
5 900
元素
Al
B
Be
C
Cl
F
Li
电负性
1.5
2.0
1.5
2.5
3.0
4.0
1.0
元素
Mg
N
Na
O
P
S
Si
电负性
3.0
0.9
3.5
2.1
2.5
1.8