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-1-专题十物质结构与性质（自选模块）第一单元原子结构与元素的性质一、选择题1．美国“海狼”号潜艇上的核反应堆内使用了液体铝钠合金作载热介质，下列关于Al、Na原子结构的分析中正确的是()。A．原子半径：Al＞NaB．第一电离能：Al＞NaC．电负性：Na＞AlD．基态原子未成对电子数：Na＞Al解析根据元素周期律，原子半径Na＞Al，电负性Na＜Al，Al的基态原子电子排布式为[Ne]3s23p1，Na的基态原子电子排布式为[Ne]3s1，故未成对电子数相等。答案B2．以下表示氦原子结构的化学用语中，对电子运动状态描述最详尽的是()。A.··HeB.C．1s2D．解析A项只能表示最外层电子数，B项只表示核外的电子分层排布情况，C项只表示电子在原子轨道上的排布情况，而D项包含了电子层数、原子轨道上的电子排布以及轨道内电子的自旋方向，故该项正确。答案D3．下列各组原子中，彼此化学性质一定相似的是()。A．原子核外电子排布式为1s2的X原子与原子核外电子排布式为1s22s2的Y原子B．原子核外M层上仅有两个电子的X原子与原子核外N层上仅有两个电子的Y原子C．2p轨道上有一个空轨道的X原子与3p轨道上有一个空轨道的Y原子D．最外层都只有一个电子的X、Y原子解析A中1s2结构的原子为He,1s22s2结构的原子为Be，两者性质不相似；B项X原子为Mg，N层上有2个电子的原子有多种，如第4周期中Ca、Fe等都符合，化学性质不一定相似；C项均为ⅣA族元素的原子，同主族元素，化学性质一定相似；D项第ⅠA族元素的原子最外层只有1个电子，过渡元素中也有很多最外层只有1个电子的原子，故性质不一定相似。答案C4．对Na、Mg、Al的有关性质的叙述正确的是()。-2-A．碱性：NaOH＜Mg(OH)2＜Al(OH)3B．第一电离能：Na＜Mg＜AlC．电负性：Na＞Mg＞AlD．还原性：Na＞Mg＞Al解析同一周期元素从左到右电负性增大，最高价氧化物对应水化物的碱性减弱，镁的3s轨道全充满属稳定状态，所以第一电离能大小顺序为镁＞铝＞钠。答案D5．下列说法错误的是()。A．ns电子的能量不一定高于(n－1)p电子的能量B．6C的电子排布式1s22s22p2x违反了洪特规则C．电子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原理D．电子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10违反了泡利原理解析A项，各原子轨道的能量的大小顺序为1s2s2p3s3p4s3d4p5s……，ns电子的能量一定高于(n－1)p电子的能量；B项，对于C原子来说，2p能级有3个能量相同的原子轨道，最后2个电子应该以自旋状态相同的方式分布在两个不同的2p轨道上，违反了洪特规则；C项，根据轨道能量高低顺序可知E4s＜E3d，对于21Sc来说，最后3个电子应先排满4s轨道，再排3d轨道，应为1s22s22p63s23p63d14s2，故违反了能量最低原理；D项，对于22Ti来说，3p轨道共有3个轨道，最多可以排6个电子，如果排10个电子，则违反了泡利原理。答案A6．具有以下结构的原子，一定属于主族元素的是()。A．最外层有8个电子的原子B．最外层电子排布为ns2的原子C．次外层无未成对电子的原子D．最外层有3个未成对电子的原子解析最外层有8个电子的原子为0族元素；第四周期中的副族元素Sc、Ti、Mn等原子的最外层电子排布均为4s2；所有元素的原子次外层均无未成对的电子；最外层有3个未成对电子的元素的价层电子排布一定是ns2np3，位于ⅤA族。答案D7．下列关于元素第一电离能的说法不正确的是()。A．钾元素的第一电离能小于钠元素的第一电离能，故钾的活泼性强于钠B．因同周期元素的原子半径从左到右逐渐减小，故第一电离能必依次增大C．外围电子排布为ns2np6(当只有K层时为1s2)的原子，第一电离能较大-3-D．对于同一元素而言，原子的电离能I1＜I2＜I3＜…解析第一电离能越小，表明该元素原子越易失去电子，活泼性越强，A项正确；同周期元素的原子半径从左到右逐渐减小，第一电离能一般来说依次增大，但有反常，如第一电离能：N＞O、Mg＞Al，B项错；C项所述元素为零族元素，性质稳定，第一电离能都较大。答案B二、非选择题8．现有部分前36号元素的性质或原子结构如下表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(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元素的常见化合价为________，原因是____________________________。(3)T元素的原子N层上电子数为________。(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因：___________________________________________。解析(1)R元素基态原子的轨道表示式可表示为，可知R为N，N原子2p轨道半充满，能量低，稳定，所以其电能离较大。(2)由题中信息可知S为氟元素，F的电负性最强，只能得电子，无正价，其常见化合价为－1价。(3)由构造原理可知T元素基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2，由能量最低原理先排4s再排3d，则N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。答案(1)原子的2p轨道为半充满，能量低，稳定(2)－1F的电负性最强，只能得电子且得一个电子后形成相对稳定结构(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(子)的形式释放能量9．下表为元素周期表中第四周期的部分元素(从左到右按原子序数递增排列)，根据要求回答下列各小题：-4-KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGe(1)在以上元素的基态原子的电子排布中4s轨道上只有1个电子的元素有________(填元素名称)。(2)写出Cr3＋的电子排布式__________________。(3)Fe3＋的化学性质比Fe2＋稳定，其原因是____________________________。(4)前四周期元素中，基态原子中未成对电子数与其所在周期数相同的元素有________种。(5)试比较：第一电离能I1(Cr)________I1(Co)(填“＞”、“＜”或“＝”)。解析(1)由核外电子排布轨道能量顺序可知，4s轨道只有1个电子，则3d轨道可能为0(全空)、5(半充满)、10(全充满)，则有1s22s22p63s23p64s1、1s22s22p63s23p63d54s1、1s22s22p63s23p63d104s1，分别为钾、铬、铜。(2)Cr失去3个电子生成Cr3＋，则电子排布式为1s22s22p63s23p63d3。(3)Fe3＋的电子排布式为[Ar]3d5，Fe2＋的电子排布式为[Ar]3d6，半充满结构更稳定。(4)分周期一一讨论，第一周期中基态原子中未成对电子数为1个的是H原子，第二周期中基态原子中未成对电子数为2个的可以是1s22s22p2或1s22s22p4，是C原子或O原子，第三周期中基态原子中未成对电子数为3个的可以是1s22s22p63s23p3，是P原子，第四周期中基态原子中未成对电子数为4个的只能是过渡元素，符合条件的只有Fe原子，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，因此共有5种元素符合题意。(5)铬元素的价电子排布式为3d54s1，钴元素的价电子排布为3d74s2，前者第一电离能更小。答案(1)钾、铬、铜(2)1s22s22p63s23p63d3或[Ar]3d3(3)Fe3＋的3d轨道填充了5个电子，为半充满状态(4)5(5)＜10．(1)下表中的实线是元素周期表部分边界，请在表中用实线补全元素周期表边界。(2)元素甲是第三周期第ⅥA族元素，请在下面方框中按氦元素(上图)的式样，写出元素甲的原子序数、元素符号、元素名称、相对原子质量和外围电子层排布。(3)元素乙的3p轨道中有1个电子，则乙原子半径与甲原子半径比较________＞________，甲、乙的最高价氧化物水化物的酸性强弱为：________＞________(用化学式表示)。(4)请写出元素在周期表中的位置与元素原子结构的关系：________________________________。解析(3)由题意知该元素原子电子排布为1s22s22p63s23p1，所以该元素为Al，与硫同周-5-期，在硫的左边，因此原子半径Al＞S，酸性H2SO4＞Al(OH)3(4)周期数＝电子层数主族序数＝最外层电子数。答案(1)(2)(3)AlSH2SO4Al(OH)3(4)元素的周期数即为原子电子层数；元素的主族序数即为原子的最外层电子数11．有四种短周期元素，它们的结构、性质等信息如下表所述：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BB与A同周期，其最高价氧化物的水化物呈两性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请根据表中信息填写：(1)A原子的核外电子排布式________________________________________。(2)B元素在周期表中的位置________；离子半径：B________A(填“大于”或“小于”)。(3)C原子的轨道表示式是________，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_____________________________________________。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N，D为Cl。(1)A为Na，其核外电子排布式为1s22s22p63s1。(2)B为Al，其在元素周期表中的位置为第3周期第ⅢA族，Na＋与Al3＋核外电子排布相同，核电荷数Al3＋大于Na＋，故r(Al3＋)＜r(Na＋)。(3)C为N，其轨道表示式为，其中有3个未成对电子，能量-6-最高的电子为2p轨道上的电子，其轨道呈纺锤形。(4)D为Cl，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p5，简化电子排布式为[Ne]3s23p5，Cl－的结构示意图为。(5)本题考查Al(OH)3与NaOH和HCl反应的化学方程式，Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O，Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2O。答案(1)1s22s22p63s1(2)第3周期第ⅢA族小于(3)32p纺锤(4)1s22s22p63s23p5或[Ne]3s23p5(5)NaOH＋Al(OH)3===NaAlO2＋2H2O3HCl＋Al(OH)3===AlCl3＋3H2O