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-1-原子结构与性质一、选择题1.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()AHeB.C.1s2D.【解析】选D。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,具体到能级上的电子数;D项,包含了能层、能级、轨道以及轨道内电子的自旋方向。2.下列关于价电子排布式3s23p4的叙述正确的是()A.它的元素符号为OB.它的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4C.它的单质可以与H2化合生成液态化合物D.其电子排布图为【解析】选B。由价电子排布式为3s23p4,可知该元素为S,S单质与H2化合生成H2S气体,D项电子排布图违背了洪特规则。3.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轨道上只有2个电子的X原子与3p轨道上只有2个电子的Y原子D.最外层都只有一个电子的X、Y原子【解析】选C。原子核外电子排布式为1s2的X原子是He,原子核外电子排布式为1s22s2的Y原子是Be,二者的性质不同,A错误;原子核外M层上仅有两个电子的X原子是Mg,原子核外N层上仅有两个电子的Y原子不一定是Ca,还可以为副族元素,二者的性质不一定相似,B错误;2p轨道上只有2个电子的X原子与3p轨道上只有2个电子的Y原子分别是第ⅣA族的C和Si,性质相似,C正确;最外层都只有一个电子的X、Y原子可以是H和Na等,性质不同,D错误。4.下列关于电离能和电负性的说法不正确的是()A.第一电离能的大小:MgAl-2-B.锗的第一电离能高于碳而电负性低于碳C.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相同且电负性最小的元素是碳D.F、K、Fe、Ni四种元素中电负性最大的是F【解析】选B。同周期从左到右第一电离能呈增大趋势,但第ⅡA族的第一电离能比相邻的第ⅢA族元素的第一电离能大,A正确;锗是金属元素而碳是非金属元素,第一电离能低于碳,B不正确;Ni的价电子排布为3d84s2,未成对电子数为2,第二周期未成对电子数为2的元素有碳和氧,同周期从左到右电负性逐渐增大,则电负性CO,故该元素为碳,C正确;一般来说,元素的非金属性越强,电负性越大,D正确。5.(2019·成都模拟)已知Na的核外电子排布式为1s22s22p63s1,通常把内层已达稀有气体原子的电子层结构的部分写成“原子实”,如Na的核外电子排布式可写成[Ne]3s1。用“原子实”表示的30号元素锌的原子核外电子排布式正确的是()A.[Ne]3d104s2B.[Ar]3d104s24p2C.[Ar]3d84s24p2D.[Ar]3d104s2【解析】选D。根据构造原理可知,锌元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2,除3d104s2外,锌原子内层电子的排布与稀有气体原子Ar的电子排布相同,因此锌的核外电子排布式可写为[Ar]3d104s2。二、非选择题6.如图是s能级和p能级的原子轨道图,试回答下列问题:(1)s电子的原子轨道呈________形,每个s能级有________个原子轨道;p电子的原子轨道呈________形,每个p能级有________个原子轨道。(2)元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn+1,原子中能量最高的是________电子,其电子云在空间有______________________方向;元素X的名称是________,它的氢化物的电子式是________________。若元素X的原子最外层电子排布式为nsn-1npn+1,那么X的元素符号为________,原子的电子排布图为________。【解析】(1)s电子的原子轨道都是球形的,每个s能级有1个原子轨道;p电子的原子轨道都是哑铃形的,每个p能级有3个原子轨道,它们相互垂直,分别以px、py、pz表示。-3-(2)因为元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn+1,np轨道已排上电子,说明ns轨道已排满电子,即n=2,则元素X的原子核外电子排布式为1s22s22p3,是氮元素,其中原子中能量最高的是2p电子,其电子云在空间有三个互相垂直的伸展方向;氮元素的氢化物是氨气,含有极性键,其电子式是H;当元素X的原子最外层电子排布式为nsn-1npn+1时,根据上述分析,有n-1=2,则n=3,所以X元素的原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4,是硫元素;硫元素的元素符号为S,其原子的电子排布图为。答案:(1)球1哑铃3(2)2p三个互相垂直的伸展氮HS【易错提醒】书写电子排布图时易出现的错误(1)每个原子轨道里最多只能容纳2个电子,且自旋状态相反。如2s轨道上的电子排布为,不能表示为。(2)当电子排布在同一能级的不同轨道时,基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道,且自旋状态相同。如2p3的电子排布为,不能表示为或。7.(2019·衡水模拟改编)A、B、C、D、E为原子序数依次增大的前36号元素,其中只有一种金属元素。A与C同主族,B与E同主族;B与C能形成两种常见化合物;C最外层只有1个电子,且内层均已排满;基态D原子成对电子数是未成对电子数的4倍。请回答下列问题:(1)基态B原子的轨道表达式为__________________,其最高能级的电子云有________个不同的伸展方向。(2)B、C、E原子半径由大到小的顺序为____________(用元素符号表示)。(3)D和E中第一电离能较大的是________(填元素符号),原因为____________________________________。(4)D的最高价氧化物对应的水化物分子中,除氢外其他原子均满足最外层8电子稳定结构,则其结构式为__________________________。【解析】根据题意可推断A、B、C、D、E分别为H、O、Na、P、S。-4-(1)基态B原子的轨道表达式为,其最高能级的电子云有3个不同的伸展方向。(2)根据电子层数和核内质子数的关系可得原子半径:r(Na)r(S)r(O)。(3)P的3p轨道处于半充满状态,较难失去一个电子,所以第一电离能较大。(4)D的最高价氧化物对应的水化物为H3PO4,除氢外其他原子均满足最外层8电子稳定结构,可知P与O之间形成了一个配位键,结构式为。答案:(1)3(2)NaSO(3)PP的3p轨道处于半充满状态,较难失去1个电子(4)8.(2019·南宁模拟)(1)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用________形象化描述。在基态14C原子中,核外存在________对自旋相反的电子。(2)N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)钒(23V)是我国的丰产元素,广泛用于催化及钢铁工业。钒在元素周期表中的位置为________,其价层电子排布图为________。(4)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________。(5)Cu+基态核外电子排布式为_____________________________________。【解析】(1)电子在原子核外出现的概率密度分布通常用电子云来形象化描述C的电子排布图为,所以其基态原子中核外存在2对自旋状态相反的电子。(2)N元素的原子序数为7,基态原子的核外电子排布式为1s22s22p3;Cu位于第四周期ⅠB族,基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,最外层有1个电子。(3)钒在元素周期表中的位置为第四周期ⅤB族,其价层电子排布式为3d34s2,根据洪特规则和泡利原理,价层电子排布图为。-5-(4)Na()元素位于元素周期表第三周期第ⅠA族;S的基态原子核外未成对电子处于3p轨道,共有2个未成对电子;原子核外电子数为14,基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p2。(5)Cu为29号元素,基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,Cu+的基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10。答案:(1)电子云2(2)1s22s22p31(3)第四周期ⅤB族(4)三ⅠA21s22s22p63s23p2(5)1s22s22p63s23p63d101.(改编题)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)+21s22s22p63s23p2(2)54(3)MgAlSiO(4)FO2.(2019·合肥模拟)A、B、C、D、E五种常见元素的基本信息如下表所示:-6-元素相关信息AA元素的一种原子没有中子,只有一个质子BB是电负性最大的元素CC的基态原子2p轨道有三个未成对电子DD为主族元素,且与E同周期,其最外层上有两个运动状态不同的电子EE能形成砖红色(红色)的E2O和黑色的EO两种氧化物请回答下列问题:(1)写出E元素原子基态时的电子排布式:__________,A元素的电子排布图____________。(2)B元素原子的核外有____________种不同运动状态的电子,原子中未成对电子数为________________。(3)C元素的第一电离能比氧元素的第一电离能____________(填“大”或“小”)。(4)与D元素同周期且未成对电子数最多的元素是____________。【解析】根据题意,A为氢元素;B是电负性最大的元素,则B为氟元素;C的基态原子2p轨道中有三个未成对电子,核外电子排布为1s22s22p3,则C为氮元素;E能形成红色的E2O和黑色的EO两种氧化物,则E为铜;D是主族元素且与E同周期,其最外层上有2个运动状态不同的电子,则D为钙元素。(1)E为铜元素,其基态原子核外电子排布式为:1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1,氢原子的电子排布图为。(2)B元素是氟元素,原子序数是9,其核外电子排布图为,原子核外有9种不同运动状态的电子,原子中未成对电子数为1。(3)一般非金属性越强,第一电离能越大,但由于氮元素的2p轨道电子处于半充满状态,稳定性强,所以氮元素的第一电离能大于氧元素。(4)D为钙元素,位于第四周期,该周期中未成对电子数最多的元素其基态价电子排布为[Ar]3d54s1,则为铭元素。答案:(1)1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1(2)91(3)大(4)Cr(或铬)3.第4周期有14种金属元素,其中4种为主族元素,10种为过渡元素。(1)锰元素在周期表中的位置为________________,属于________区元素。-7-(2)基态铬原子的电