专题02 原子结构与元素的性质-高二化学选择性必修2疑难剖析、突破与练习

这是一份专题02 原子结构与元素的性质-高二化学选择性必修2疑难剖析、突破与练习，共11页。

1.元素原子的价电子就是最外层电子吗?
不是,主族元素的最外层电子是价电子,过渡元素的价电子还可能包括次外层的d电子或倒数第三层的f电子。
2.除氦外,0族外围电子排布有何特点?
除氦外,0族最外层均有8个电子,电子排布式为ns2np6。
3.最外层电子排布式为ns1或ns2的元素是否一定为金属元素?
不一定。如H的最外层电子排布式为1s1,He的最外层电子排布式为1s2,但它们均是非金属元素。
4.族与原子的价电子排布有什么关系？
（1）主族:周期表中共有7个主族,ⅠA~ⅦA,凡内层轨道全充满,最后1个电子填入ns或np轨道上的,都是主族元素,价层电子的总数等于族数(用罗马数字表示),即等于ns、np两个轨道上电子数目的总和；
（2）副族元素:周期表中共有ⅠB~ⅦB七个副族。凡最后一个电子填入(n-1)d轨道上的都属于副族;ⅢB~ⅦB族元素,价电子总数等于(n-1)d、ns两个轨道电子数目的总和,也等于其族数。ⅠB、ⅡB族由于其(n-1)d轨道已经填满,所以最外层ns轨道上电子数等于其族数；
（3）Ⅷ族:它处在周期表的中间,共有3个纵列。第四周期Ⅷ族最后1个电子填在3d轨道上,与副族元素同属于过渡元素,价电子总数是8~10。
5.s区、p区、d区元素最后填入的电子的能级符号分别是什么?
s区、p区、d区元素最后填入的电子的能级符号分别是ns、np、nd。
6.元素周期表划分区的依据是什么?
元素周期表划分区的依据是原子的价层电子排布。
7.区的名称与电子的能级符号之间有什么关系?
区的名称来自于按构造原理最终填入电子的能级的符号(除ds区外)。
8.元素周期表中族和分区的什么关系？
（1）主族:s区和p区。(ns+np)的电子数=族序数。（2）0族:p区。(ns+np)的电子数=8(或2)。（3）副族: d区中[(n-1)d+ns]的电子数=族序数(第Ⅷ族部分元素除外)；当8≤[(n-1)d+ns]的电子数≤10时,则为第Ⅷ族元素；ds区中(n-1)d全充满,ns的电子数=族序数。
9.目前发现的所有元素占据了周期表里全部位置,不可能再有新的元素被发现了吗？
现代元素周期表是按现在已知的112种元素编制的,第七周期仍未排满,随着科学技术的发展,一些新的元素将不断地被发现,现代元素周期表在不断完善和发展中。
10.元素周期表中的同周期主族元素从左到右,原子半径的变化趋势如何?应如何理解这种变化趋势?周期表中的同主族元素从上到下,原子半径的变化趋势又如何?应如何理解这种变化趋势?
同周期主族元素从左到右,原子半径逐渐减小,其主要原因是由于同周期主族元素的电子层数相同,核电荷数的增加使原子核对核外电子的引力增加而引起的原子半径减小趋势大于增加电子后电子间斥力引起原子半径增大的趋势。同主族元素从上到下,原子半径逐渐增大,其原因是电子层增加,电子间的斥力引起原子半径增大。
11.原子能层数多的元素的原子半径是否一定大于原子能层数少的元素的原子半径?
不一定,原子半径的大小由核电荷数与原子的能层数两个因素综合决定,如碱金属元素的原子半径比它下一周期卤素原子的半径大。
12.已知A的原子半径大于B的原子半径,那么A的离子半径一定大于B的离子半径吗?
原子半径与离子半径大小不同,有时可能出现相反的结果。如原子半径:Na>F,离子半径:Na+13.当能层数和核电荷数均相同时,微粒半径如何比较?
当能层数和核电荷数均相同时,核外电子数越多,半径越大。
14.如何比较微粒半径的大小？
同周期元素的原子半径随核电荷数的增大而减小(稀有气体元素除外),如:Na>Mg
>Al>Si>P>S>Cl;同主族元素的原子半径随电子层数的增多而增大,如:Li15.同周期、同主族元素第一电离能的变化有什么规律?
同一种元素的逐级电离能大小关系:I116.第ⅡA族元素和第ⅤA族元素第一电离能的反常现象如何解释?
一般地,同周期元素从左到右,第一电离能逐渐增大,但ⅡA族元素第一电离能大于同周期第ⅢA族元素;第ⅤA族元素第一电离能大于同周期第ⅥA族元素。因为第ⅡA族元素的外围p轨道是全空结构,第ⅤA族元素的外围p轨道是半充满结构,它们都比较稳定。所以第一电离能Be比B大,N比O大,P比S大,Mg比Al大。
17.Mg的第一电离能比Al的大,所以Al比Mg易失去电子,但我们以前学习的金属活动性顺序中,Mg比Al易失电子,这是什么原因呢?
金属的活动性按照K、Ca、Na、Mg、Al……顺序逐渐减弱,该顺序表示自左到右在水溶液中金属原子失去电子越来越困难。 电离能表示金属原子在气态时失去电子成为气态正离子的能力,它是金属原子在气态时活泼性的尺度。
18.根据钠、镁、铝电离能的变化分析，为什么原子的逐级电离能越来越大? 为什么钠元素的常见价态为+1价,镁元素的为+2价,铝元素的为+3价?
(1)因为首先失去的电子是能量最高的电子,故第一电离能较小,以后再失去电子都是能级较低的电子,所需要的能量多;同时失去电子后,阳离子所带的正电荷对电子的引力更强,从而使电离能越来越大。
(2)原子失去电子形成稳定结构后,不容易再失去电子,因而再失去电子时的电离能就特别大，电离能的突跃可说明核外电子是分能层排布的。钠原子的第一电离能较低,而第二电离能突跃式变高,也就是说,钠的第一电离能远远小于它的第二电离能。这说明钠原子很容易失去一个电子成为+1价的阳离子,从而形成稀有气体元素原子的稳定状态,此时原子核对外层电子的有效吸引作用变得更强,不再失去第2个电子。因此,钠元素的常见化合价为+1价，同理可分析镁和铝。
19.元素周期表中电负性最大的元素和电负性最小的元素是什么?
电负性最大的元素为氟,电负性最小的元素为铯。
20.如何理解同周期元素电负性的递变规律?
同周期元素从左到右原子半径逐渐减小,核电荷数逐渐增多,原子核吸引电子的能力逐渐增强,电负性逐渐增大。
21. “根据定义,电负性只能判断非金属性的强弱,电离能只能判断金属性的强弱。”这种说法正确吗?
这种说法是错误的。电负性和电离能都可用于判断元素的金属性和非金属性的强弱。电负性越大,元素原子吸引电子的能力越大,非金属性越强;电负性越小,元素原子吸引电子的能力越小,金属性越强。一般来说,金属元素的电负性在1.8以下,非金属元素的电负性在1.8以上。第一电离能越大,元素的原子越难失电子,非金属性越强(稀有气体除外);第一电离能越小,元素的原子越易失电子,金属性越强。
22.电负性有哪些应用？
（1）判断元素的金属性和非金属性及其强弱：金属元素的电负性一般小于1.8,非金属元素的电负性一般大于1.8,而位于金属、非金属分界线两侧的元素的电负性则在1.8左右,它们既有金属性,又有非金属性；金属元素的电负性越小,金属元素越活泼;非金属元素的电负性越大,非金属元素越活泼；电负性数值小的元素在化合物中吸引电子的能力弱,元素的化合价为正值;电负性数值较大的元素在化合物中吸引电子能力较强,元素的化合价为负值。
（2）判断化学键的类型：一般地,如果两个成键元素原子间的电负性差值大于1.7,它们通常形成离子键,相应化合物为离子化合物;如果两个成键元素原子间的电负性差值小于1.7,它们通常形成共价键,相应化合物为共价化合物,且电负性数值差值越大,共价键的极性越强；
（3）判断化合物中的元素化合价的正负：在化合物中,电负性数值较小的元素吸引键合电子的能力较弱,元素的化合价为正价,电负性数值较大的元素吸引键合电子的能力较强,元素的化合价为负值。例如在NaH中,Na的电负性为0.9,H的电负性为2.1,钠的电负性小于氢的电负性,所以Na显正价,H显负价。
【难点训练】
1.甲元素外围电子排布表示为asa,乙元素外围电子排布表示为(b+1)sbcp1,这两种元素性质相似,则两元素符号分别为( )
A.H、Cl B.Na、Mg C.Be、Mg D.Be、Al
2.电子由3d能级跃迁至4p能级时,可通过光谱仪直接摄取( )
A.电子的运动轨迹图像 B.原子的吸收光谱 C.电子体积大小的图像 D.原子的发射光谱
3.下列说法中正确的是( )
A.第三周期的元素中,钠的第一电离能最大
B.最外层都只有一个电子的两原子的性质一定完全相同
C.元素电负性越大的原子,吸引电子的能力越强
D.在同一周期中,随着原子序数的增大,元素的电负性逐渐减小
4.价电子排布式为5s25p3的元素是( )
A.第五周期ⅢA族 B.51号元素 C.ds区的主族元素 D.Te
5.已知三种微粒(原子或离子)的电子排布式如下:11X:1s22s22p6，19Y:1s22s22p63s23p6，20Z:1s22s22p63s23p6。若将上述三种微粒归为同一类,下列微粒中也可归为此类的是( )
6.下列关于元素电负性大小的比较中,不正确的是( )
A.O7.某元素M的逐级电离能(kJ·ml-1)分别为580、1820、2750、11600。该元素氧化物的化学式最可能是( )
A.MO B.MO2 C.MO3 D.M2O3
8.短周期非金属元素甲~戊在元素周期表中的相对位置如下表所示。下列判断中正确的是( )
A.原子半径:丙<丁<戊 B.甲的最外层电子排布式为2s22p2
C.氢化物的稳定性:丙>丁>戊 D.乙的最高价氧化物对应的水化物呈酸性
9.下列化学用语的表达正确的是( )
A.原子核内有10个中子的氧原子:816O B.氯原子的结构示意图:
C.Fe3+的最外层电子排布式为3s23p63d5 D.基态铜原子的外围电子排布图:
10.某元素X的逐级电离能如图所示,下列说法正确的是( )
A.X元素在化合物中一般显+4价 B.X单质为非金属
C.X为第五周期元素 D.X单质与氯气反应时最可能生成的阳离子为X3+
11. 在元素周期表中的某些元素之间存在着特殊的“对角线关系”,例如:Li与Mg、Be与Al、B与Si性质相似,下列说法中不正确的是( )
A.氢氧化铍是两性氢氧化物 B.B、Si的电负性数值相近
C.Li和Mg都易形成+2价阳离子 D.Li在空气中点燃生成Li2O
12.氧离子中电子的运动状态有( )
A.3种 B.8种 C.10种 D.12种
13.长式周期表共有18个纵列,从左到右排为1~18列,即碱金属为第1列,稀有气体元素为第18列。按这种规定,下列说法正确的是( )
A.第14列元素中未成对电子数是同周期元素中最多的
B.只有第2列的元素原子最外层电子排布式为ns2
C.第四周期第8列元素是铁元素
D.第15列元素原子的价电子排布式为ns2np5
14.某微粒的结构示意图是,下列说法不正确的是( )
A.x=18时,该微粒K能层和M能层电子数相同B.x=16时,该微粒能使溴水褪色,并产生沉淀
C.x=20时,该微粒的电子排布式是1s22s22p63s23p6D.x=19时,该微粒的焰色反应呈紫色
15.下表为元素周期表前四周期的一部分,下列有关R、W、X、Y、Z五种元素的叙述中,正确的是( )
A.W元素的第一电离能小于Y元素的第一电离能
B.Y、Z的阴离子电子层结构都与R原子的相同
C.p能级未成对电子数最多的是Z元素
D.X元素是电负性最大的元素
16. A、B、C、D、E、F代表6种元素.请回答下列问题:
(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。
17.假定元素周期表是有限的,根据已知的元素周期表的某些事实和理论可归纳出一些假说。
(1)已知元素周期表中的各周期可排元素种类如下:
人们预测元素周期表第八周期将来也会排满,那么该周期排满后的元素种数是 (填字母)。
A.18B.32 C.50D.无法判断
(2)根据周期表中每个周期非金属元素的种数(把稀有气体元素看作非金属元素),预测周期表中应该有 种非金属元素,还有 种未被发现。未被发现的非金属元素处于 周期 族。
(3)小明同学所在的化学探究小组,在查阅相关资料后归纳出元素周期表的另一种画法——三角形元素周期表的一部分,图上标有第ⅦA族和碳、钾两种元素的位置。
回答下列问题:
①请在图中将过渡元素所在的位置涂黑。
②画出B元素价电子排布图: 。
18.现有部分前36号元素的性质或原子结构如下表
(1)R元素的第一电离能要大于其同周期相邻的元素,原因是 。
(2)S元素的化合价 （填是或否）有正价,原因是 ,其最外层电子排布式为 。
(3)T元素的原子N能层上电子数为 ,其原子结构示意图为 。
(4)X的核外电子排布图违背了 。用X单质、碱金属盐及碱土金属盐等可以做成焰火。燃放时,焰火发出五颜六色的光,请用原子结构的知识解释发光的原理: 。
19.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元素。
请回答下列问题:
(1)I的最高化合价为 ,K元素的名称为 。
(2)写出基态时Q元素原子的电子排布式: ,J元素原子的外围电子排布式为 。
(3)下列对比正确的是 (填字母,下同)。
a.原子半径:H>G>B>A b.第一电离能:E>D>C>B
c.电负性:A>H>G>Q d.最高价氧化物对应水化物的酸性:B>A>H>G
(4)下列关于元素在元素周期表中的位置以及元素原子的外围电子排布特点的有关叙述不正确的是 。
a.L位于元素周期表第五周期ⅠA族,属于s区元素
b.O位于元素周期表第七周期Ⅷ族,属于ds区元素
c.M的外围电子排布式为6s1,属于ds区元素
d.H所在族的外围电子排布式为ns2np2,属于p区元素
20.有四种短周期元素,它们的结构、性质等信息如下表所示:
请根据表中信息回答下列问题:
(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为 ;简单离子半径:B (填“大于”或“小于”)A。
(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)C、E元素的第一电离能的大小关系是 (用元素符号表示)。
(6)已知CD3分子中D元素为+1价,则C、D的电负性大小关系是 (用元素符号表示),CD3与水反应后的产物是 。
参考答案
1.D【解析】满足asa排布的有1s1、2s2,分别为氢、铍;因为(b+1)sbcp1的s轨道排满电子,所以b=2,乙元素外围电子排布表示为3s23p1,乙元素是铝,依据对角线规则,可知铍、铝性质相似。
2. B【解析】由于E3d3.C【解析】同周期元素从左到右,第一电离能呈增大趋势,第三周期的元素中,钠的第一电离能最小,A项错误;最外层都只有一个电子的两原子,如Na和H,性质不同,如为同主族元素,性质存在递变性和相似性,也不完全相同,B项错误;电负性越强,吸引电子的能力越强,C项正确;在同一周期中,随着原子序数的增大,电负性逐渐增强,D项错误。
4.B【解析】主族元素原子的价电子排布式中,能级前数字表示周期数,最外层s、p能级电子数之和与其族序数相等,价电子排布式为5s25p3的元素位于第五周期VA族,位于p区,原子序数=2+8+18+18+5=51,为Bi元素,B项正确。
5.C【解析】11X、19Y、20Z都是金属阳离子。分析A~D微粒结构示意图的核电荷数和核外电子排布的关系可知,A和D是原子,B是阴离子,C是金属阳离子。
6.A【解析】A项中元素属于同一主族,电负性从上到下依次减小;B项中元素属于同一周期,电负性从左到右依次增大;C、D两项中元素的相对位置如图所示:。在周期表中,右上角元素(0族元素除外)的电负性最大,左下角元素的电负性最小。答案：A
7.D【解析】因为I4远大于I3,所以M一般呈+3价,氧化物的化学式为M2O3。
8.B【解析】甲、乙、丙、丁、戊分别为C、F、Si、P、S。
9.C【解析】原子核内有10个中子的氧原子为 818O,A项错误;氯原子结构示意图应为,B项错误; Fe3+的最外层电子排布式为3s23p63d5,C项正确;基态铜原子的外围电子排布图应为,D项错误。
10.D【解析】根据电离能图知,第三电离能和第四电离能之间的差距最大,所以该元素原子最外层有3个电子。所以在化合物中通常显+3价,A项错误;第ⅢA族元素的单质有金属也有非金属,根据已知条件无法确定是否为非金属,B项错误;根据已知条件无法确定是哪个周期元素,C项错误;该主族元素原子最外层有3个电子,在反应中容易失去电子,所以X单质与氯气反应时最可能生成的阳离子为X3+,D项正确。
11.C【解析】Be与Al性质相似,Al(OH)3是两性氢氧化物,因此Be(OH)2也是两性氢氧化物;B与Si性质相似,因此电负性相似;Li与Mg性质相似,在空气中点燃生成Li2O,但Li失去一个电子后,就成为稀有气体He的核外电子构型,难失去第2个电子,很难形成+2价阳离子。
12.C【解析】氧离子结构示意图为:核外没有两个运动状态完全相同的电子,有几个电子就有几种运动状态,氧离子核外有10个电子,所以有10种不同运动状态的电子。答案：C
13.解析：A项中,第14列是碳族元素,价电子排布式为ns2np2,未成对电子数为2,不如第15列(氮族元素)未成对电子数多;B项中,周期表中第12列(即第ⅡB族)最外层电子排布式也为ns2;D项中,第15列元素原子价电子排布式为ns2np3。
14.A【解析】x=18时,该微粒是Ar;x=16时,该微粒是S2-;x=20时,该微粒是Ca2+;x=19时,该微粒是K+。
15. D【解析】由题干信息知:X为F、W为P、Y为S、Z为Br、R为Ar,第一电离能:P>S,A项错误;Br-比Ar多一个电子层,B项错误;p能级未成对电子数最多的是P,有3个,C项错误;氟元素是电负性最大的元素,D项正确。
16. (1)C或O(2)Cl;K(3)Fe;1s22s22p63s23p63d64s2{或[Ar]3d64s2};(4)Cu;1s22s22p63s2
3p63d104s1{或[Ar]3d104s1}(5)2;2p
【解析】(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,根据构造原理可知,核外有6或8个电子,所以该元素为C或O。(2)B-和C+的电子层结构都与氩相同,则B、C分别为Cl、K元素。(3)D3+的3d亚层为半充满,其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2,则D为Fe。(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,基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1,应为Cu元素。(5)F元素的原子最外层电子排布式为nsnnpn+1,s能级最多排2个电子,该元素排列了p能级说明s能级已经填满,所以n=2,则该元素最外层电子排布式为2s22p3,该元素是N元素,根据构造原理知该元素中能量最高的电子是2p电子.
17. (1)C(2)23;1;七;ⅦA (3)①如图所示。
②
【解析】(1)由已知可归纳出周期为一、二、三、四、五、六、七的元素种数分别为2×12、2×22、2×22、2×32、2×32、2×42、2×42,据此预测第八周期元素种数为2×52=50(种)。(2)据周期表可知非金属元素的种类:第一、二、三、四、五、六周期非金属元素种数分别为2、6、5、4、3、2,则可类推第七、八周期非金属元素种数分别为1、0,共计23种,第七周期未填满,有一种非金属元素未被发现,将处在第ⅦA族。(3)①通过观察三角形元素周期表发现,每一横行代表一周期,每一纵行代表一族。过渡元素是指元素周期表中副族元素和第Ⅷ族元素,即最下面两行中的第3~12列。②B元素为硫元素,价电子排布图为。
18. (1)氮原子2p轨道半充满,能量低,稳定(2)否;F的电负性最大,只能得电子;2s22p5(3)2;(4)能量最低原理;电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时,以光的形式释放能量
【解析】(1)R元素基态原子的电子排布图可表示为,可知R为氮元素,氮原子2p轨道半充满,能量低,稳定,所以氮元素的第一电离能比同一周期相邻的碳、氧要大。(2)由题知S为氟元素,F的电负性最强,只能得电子,无正价。(3)由构造原理可知核外电子排布规律为1s22s22p63s23p63d14s2,由能量最低原理先排4s再排3d,则N能层只有2个电子。(4)X元素的核外电子排布应先排能量低的3s轨道。发射光谱是电子从较高能量的激发态跃迁至较低能量的激发态或基态时释放能量产生的。
19. (1)+6;铜(2)1s22s22p63s23p63d104s24p1;3d64s2(3)c(4)bc
【解析】(1)根据元素周期表结构和I的位置,确定I为第四周期ⅥB族元素,所以元素最高化合价为+6价,K为铜元素;(2)Q为镓元素,其原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1;J为铁元素,其外围电子排布式为3d64s2;(3)根据元素周期表中元素的位置和元素周期律的递变规律,可以确定原子半径、第一电离能、元素电负性和最高价氧化物对应水化物的酸性强弱顺序,注意第一电离能:B(N)大于C(O);(4)由元素周期表的分区以及各元素在周期表中位置的确定,进而判断正误。
20. (1)ls22s22p63s1{或[Ne]3s1}(2)第三周期ⅢA族;小于(3);3;p;哑铃(4)1s22s22p63s23p5{或[Ne]3s23p5};(5)N>O(6)N>Cl;NH3(或NH3·H2O)和HClO
【解析】根据题中信息可推出:A为Na,B为Al,C为N,D为Cl,E为O。(1)A为Na,其核外电子排布式为ls22s22p63s1,简化电子排布式为[Ne]3s1。(2)B为Al,其在元素周期表中的位置为第三周期ⅢA族,Na+与Al3+核外电子排布相同,核电荷数Al3+大于Na+,故r(Al3+)O。(6)NCl3分子中N为-3价,Cl为+1价,故N的电负性强于Cl,且水解产物为NH3(或NH3·H2O)和HClO。甲
乙
丙
丁
戊
周期
1
2
3
4
5
6
7
元素种类
2
8
8
18
18
32
32
元素编号
元素性质或原子结构
R
基态原子的最外层有3个未成对电子,次外层有2个电子
S
单质能与水剧烈反应,所得溶液呈弱酸性
T
基态原子3d轨道上有1个电子
X
元素
结构、性质等信息
A
短周期元素中(除稀有气体外)原子半径最大的元素,该元素某种合金是原子反应堆导热剂
B
B与A同周期,其最高价氧化物对应的水化物呈两性
C
元素的气态氢化物极易溶于水,可用作制冷剂
D
是海水中除氢、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
E
L层上有2对成对电子