1、考点规范练31原子结构与元素性质非选择题1.按要求回答下列问题:(1)研究发现,在CO2低压合成甲醇反应(CO2+3H2CH3OH+H2O)中,Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性,显示出良好的应用前景。Co基态原子核外电子排布式为。元素Mn与O中,第一电离能较大的是,基态原子核外未成对电子数较多的是。(2)我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表)。氮原子的外围电子轨道表示式为。元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量称作第一电子亲和能(E1)。第二周期部分元素的E1变化趋势如图所示,其中除氮元素外,其
2、他元素的E1自左而右依次增大的原因是;氮元素的E1呈现异常的原因是。2.明代宋应星所著天工开物中已经记载了我国古代用炉甘石(主要成分为ZnCO3)和煤冶锌工艺,锌的主要用途是制造锌合金和作为其他金属的保护层。回答下列问题:(1)基态Zn原子核外电子排布式为。(2)硫酸锌溶于氨水形成Zn(NH3)4SO4溶液。与SO42-互为等电子体的阴离子化学式为(写出一种)。氨的热稳定性强于磷化氢(PH3),原因是。(3)黄铜是由铜和锌所组成的合金,元素铜与锌的第一电离能分别为ICu=746 kJmol-1,IZn=906 kJmol-1,ICu”“”或“”,下同)B,氢化物的稳定性:BE,第一电离能:CD
3、,最高价氧化物对应水化物的碱性:CD。6.四种短周期元素的性质或结构信息如下表。请根据信息回答下列问题。元素性质或结构信息A室温下单质呈粉末状固体,加热易熔化,单质在氧气中燃烧,发出明亮的蓝紫色火焰B单质在常温、常压下是气体,能溶于水,原子的M层上只有1个未成对的p电子C单质质软、银白色固体、导电性强,单质在空气中燃烧发出黄色火焰D原子最外电子层上s电子数等于p电子数,单质为空间网状晶体,具有很高的熔、沸点(1)B元素在周期表中的位置是,写出A原子的电子排布式:。(2)写出C单质与水反应的化学方程式:。A与C形成的化合物溶于水后,溶液的pH(填“大于”“等于”或“小于”)7。(3)A、B两元素
4、非金属性较强的是(写元素符号)。写出能证明这一结论的一个实验事实:。(4)元素B和D形成的化合物中中心原子的杂化方式是。7.硼及其化合物在工业上有许多用途。工业上以铁硼矿为原料制备硼酸,铁硼矿含有Mg、Fe、Ca、Al、B、O等多种元素,它的主要成分为Mg2B2O5H2O和Fe3O4。(1)基态铁原子的外围电子排布式为,该元素位于元素周期表中的第族,在水溶液中常以Fe2+、Fe3+的形式存在,其中更稳定。(2)以硼酸为原料可制得NaBH4,硼原子的杂化方式为。(3)工业上冶炼铝不用氯化铝,因为氯化铝易升华,其双聚物Al2Cl6结构如下图所示。设NA是阿伏加德罗常数的值,1 mol该分子中含个配
5、位键,该分子(填“是”或“不是”)平面形分子。(4)依据第2周期元素第一电离能的变化规律,参照下图中B、C、O、F元素的位置,用小黑点表示N元素的相对位置。(5)铝单质为面心立方晶体,其晶体参数a=0.405 nm,列式表示铝单质的密度为。考点规范练31原子结构与元素性质1.答案(1)Ar3d74s2OMn(2)同周期元素随核电荷数依次增大,原子半径逐渐变小,故结合一个电子释放出的能量依次增大N原子的2p轨道为半充满状态,相对稳定,不易得电子解析(1)Co是27号元素,位于元素周期表中第4周期族,其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2或Ar3d74s2。同周期元素
6、从左到右,元素的第一电离能呈增大趋势,故Mn的第一电离能小于Se,同主族元素从上到下,元素的第一电离能逐渐减小,故Se的第一电离能小于O,则第一电离能:MnCZn解析(1)Zn是30号元素。位于元素周期表第4周期B族,故其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2(或Ar3d104s2)。(2)SO42-为5原子32个价电子微粒,故与其互为等电子体的阴离子有PO43-、ClO4-等。氮元素的非金属性强于磷元素,故氨的热稳定性比磷化氢强。(3)Cu与Zn的第一电离能分别为ICu=746kJmol-1,IZn=906kJmol-1,ICuCZn。3.答案(1)Ar3d10
7、4s24p1纺锤形(2)+1Zn的电子排布是全充满的,比较稳定,第一电离能较高(3)氮化硼、氮化铝、氮化镓都是原子晶体,硼、铝、镓的原子半径逐渐增大,键长增长,键能减小,熔点降低(4)sp2sp3(5)12842a3NA解析(1)Ga是第31号元素,位于第4周期A族,其基态原子的核外电子排布式为Ar3d104s24p1;基态N原子的能量最高的原子轨道为2p轨道,其形状为纺锤形;(2)由于镓的第一电离能与第二电离能相差较大,第三电离能与第四电离能相差也很大,故镓的主要化合物的化合价为+1价和+3价;Zn为第30号元素,其基态原子的核外电子排布式为Ar3d104s2,由此可知:Zn的电子排布是全充
8、满的,比较稳定,其第一电离能高于Ga,故第一电离能:GaZn;(3)三者都属于原子晶体,B、Al、Ga的原子半径依次增大,使得BN、AlN、GaN键的键长依次减小,键能依次增大,故三者的熔点依次降低;(4)(CH3)3Ga中Ga形成3个键,没有孤电子对,Ga原子的杂化方式为sp2杂化;如图1所示,1个Ga原子与4个N原子相连,由于Ga原子有一个空轨道,而N原子含有孤电子对,故Ga原子的杂化方式为sp3杂化;(5)如图1所示,晶胞中每个Ga原子周围最近的Ga原子数目为12;根据图1和图2可知,图2所示的结构是图1晶胞结构的13,则该晶胞的体积为32a3cm3,该晶胞中含有的Ga原子个数为212+
9、31+1216=6,N原子个数为613+4=6,故GaN晶体的密度为684gmol-1NAmol-132a3cm3=842a3NAgcm-3。4.答案(1)原子光谱(2)1s22s22p63s23p63d74s23Co原子半径比Ca小,价电子数比Ca多,金属Co中的金属键比Ca强(3)分子晶体11sp3、sp2BD(4)CNCO2或N2O(5)(12,1,12)3155NA解析(1)不同元素原子的吸收光谱或发射光谱不同,因此常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素;(2)钴元素是27号元素,根据构造原理可知基态Co原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2;由于3d轨道有5个,一
10、个轨道上最多可容纳2个自旋状态不同的电子,所以3d轨道上的未成对的电子数为3;Co与Ca同周期且最外层电子数相同,但是单质钴的熔、沸点均比钙的高,这是因为Co原子半径比Ca小,价电子数比Ca多,金属Co中的金属键比Ca的强;(3)Ni(CO)4的熔点为-19.3,沸点为43,则其晶体类型是分子晶体;在Ni(CO)4分子中,中心Ni原子与4个CO中的C原子以配位键结合,配位键属于键;在配位体CO中C原子与O原子之间含有1个键和2个键,所以Ni(CO)4分子中含有8个键和8个键,故分子中键与键数目之比为11;根据图示可知:该物质分子中含有饱和C原子和不饱和C原子,饱和C原子采取sp3杂化,不饱和C
11、原子形成了双键,以sp2杂化成键,故分子中C原子的杂化轨道类型有sp3、sp2杂化。由图示可知:该配合物分子内含有共价键、配位键,不含有离子键和金属键,故合理选项是BD;(4)同一周期元素,原子序数越大,元素的非金属性就越强;元素的非金属性越强,其电负性越大。由于元素的非金属性:CN,所以电负性:CNa+Al3+(3)第4周期第族(4)原子晶体(5)解析A、B、C、D、E、F六种元素,它们的原子序数依次增大,A、E是同一主族的短周期元素,A原子最外层s能级和p能级上的电子数相等,则A为C(碳),E为Si,C+与B2-具有相同的电子层结构,则B为O,C为Na,D原子的最外层电子数等于其电子层数,
12、则D为Al,A、B、C、D、E五种元素的原子序数之和是F元素原子序数的2倍,则F为26号元素铁。(1)E为Si,硅元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p2。(2)B、C、D三种元素分别是O、Na、Al,形成的简单离子具有相同的电子层结构,质子数越大,半径越小,三种离子的半径由大到小的顺序是O2-Na+Al3+。(3)F元素是铁,在元素周期表中的位置是第4周期第族。(4)B、E两种元素形成的物质是SiO2,晶体类型为原子晶体。(5)同周期元素从左到右,电负性逐渐增大,则电负性:CSi,同周期元素,从左到右第一电离能呈增大趋势,非金属性逐渐增强,最高价氧化物对应的水化物的碱性逐渐减
13、弱,则第一电离能:NaAl(OH)3。6.答案(1)第3周期A族1s22s22p63s23p4(2)2Na+2H2O2NaOH+H2大于(3)Cl高氯酸的酸性比硫酸的酸性强(或氯化氢稳定性比硫化氢稳定性强等,合理即可)(4)sp3解析从“明亮的蓝紫色火焰”,再结合其他信息可知A元素是硫元素;B元素从“气体”可知是非金属元素,从M层上只有“1个未成对的p电子”知是氯元素,与气体“能溶于水”相符合。从“黄色火焰”可知C元素是钠元素,再由前面的信息进行验证。D元素原子最外层上s电子数等于p电子数,结合空间网状结构和“很高的熔、沸点”知应该是硅元素或碳元素。比较元素非金属性的强弱可从它们之间的相互置换
14、、氢化物的稳定性、最高价氧化物的水化物的酸性强弱等方面去判断。7.答案(1)3d64s2Fe3+(2)sp3(3)2NA不是(4)(5)427gmol-16.021023mol-1(0.40510-7cm)32.7 gcm-3解析(1)在水溶液中Fe2+具有较强的还原性,易被氧化,而Fe3+则较为稳定。(2)NaBH4中B的价层电子对数是4,故硼原子的杂化方式为sp3。(3)根据Al2Cl6的结构图可知,1mol该分子中含2NA个配位键;Al2Cl6中铝原子采用sp3杂化且无孤电子对,每个铝原子与周围的4个氯原子都形成正四面体结构。(4)非金属性越强,第一电离能越大,但氮元素的2p轨道电子处于半充满状态,稳定性强,第一电离能大于氧元素,但弱于氟元素。(5)铝单质为面心立方晶体,则1个晶胞中含有铝原子的个数是4,其晶体参数a=0.405nm=0.40510-7cm,所以铝单质的密度=mV=427gmol-16.021023mol-1(0.40510-7cm)32.7gcm-3。