1、课时规范练31原子结构与元素性质(时间:45分钟满分:100分)课时规范练第62页非选择题(共8小题,共100分)1.(12分)现有属于前4周期的A、B、C、D、E、F、G 7种元素,原子序数依次增大。A元素的价电子构型为nsnnpn+1;C元素为最活泼的非金属元素;D元素核外有三个电子层,最外层电子数是核外电子总数的16;E元素+3价离子的3d轨道为半充满状态;F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;G元素与A元素位于同一主族,其某种氧化物有剧毒。(1)A元素的第一电离能(填“”或“=”)B元素的第一电离能,A、B、C三种元素的电负性由小到大的顺序为(用元素符号表示
2、)。(2)D元素原子的价电子排布式是。(3)C元素的电子排布图为;E3+的离子符号为。(4)F元素位于元素周期表的区,其基态原子的电子排布式为。(5)G元素可能的性质是。A.其单质可作为半导体材料B.其电负性大于磷C.其原子半径大于锗D.其第一电离能小于硒(6)活泼性:D(填“”或“NO镁原子的3p轨道处于全空,比较稳定,而铝原子的3p轨道只有一个电子,不稳定解析:A元素的价电子构型为nsnnpn+1,则A是N;C元素为最活泼的非金属元素,则C是F,那么B是O;D元素核外有三个电子层,最外层电子数是核外电子总数的16,则D是Mg;E元素+3价离子的3d轨道为半充满状态,则E是Fe;F元素基态原
3、子的M层全充满,N层没有成对电子,只有一个未成对电子,则F是Cu;G元素与A元素位于同一主族,其某种氧化物有剧毒,则G是As。(1)由于N的最外层电子处于半充满状态,失去电子比O难,所以元素的第一电离能AB;一般情况下同一周期的元素,原子序数越大,元素的电负性越大。所以A、B、C三种元素的电负性由小到大的顺序为NOAl,I1(Mg)I1(Al),因为Mg的3p轨道处于全空,比较稳定,而Al的3p轨道只有一个电子,不稳定,故活泼性MgAl,而第一电离能则是I1(Mg)I1(Al)。2.(12分)T、W、X、Y、Z是元素周期表前4周期中的常见元素,原子序数依次增大,相关信息如表格所示。元素相关信息
4、TT元素可形成自然界中硬度最大的单质WW与T同周期,核外有一个未成对电子XX原子的第一电离能至第四电离能分别是:I1=578 kJmol-1,I2=1 817 kJmol-1,I3=2 745 kJmol-1,I4=11 575 kJmol-1Y常温、常压下,Y单质是固体,其氧化物是形成酸雨的主要物质ZZ的一种同位素的质量数为63、中子数为34(1)TY2是一种常用的溶剂,是(填“极性分子”或“非极性分子”),分子中存在个键。W的最简单氢化物容易液化,理由是。(2)在25 、101 kPa下,已知13.5 g的X固体单质在O2气体中完全燃烧后恢复至原状态,放热419 kJ,该反应的热化学方程式
5、为。(3)基态Y原子中,电子占据的最高能层符号为,该能层具有的原子轨道数为、电子数为。Y、氧、W元素的第一电离能由大到小的顺序为(用元素符号作答)。(4)ZYO4的溶液常作电镀液,其中YO42-的空间构型是,其中Y原子的杂化轨道类型是。答案:(1)非极性分子2分子间形成氢键(2)4Al(s)+3O2(g)2Al2O3(s)H=-3 352 kJmol-1(3)M96FOS(4)正四面体结构sp3解析:T能形成自然界硬度最大的单质(即金刚石),则T是碳元素;原子序数依次增大,W与碳元素同周期,核外有一个未成对电子,即W是氟元素;X的第四电离能发生突变,即最外层有三个电子,故X是铝元素;Y的氧化物
6、是形成酸雨的主要物质,即Y是硫元素;Z的质子数=63-34=29,Z是铜元素。(1)TY2形成的化合物为CS2,空间构型为直线形,因此属于非极性分子,其结构式为SCS,两个成键原子之间只能形成1个键,因此CS2分子中有2个键;W的氢化物为HF,因为分子间形成氢键,所以容易液化。(2)4 mol Al燃烧放出的热量为419 kJ13.5 g27 gmol-14 mol=3 352 kJ,即热化学方程式为4Al(s)+3O2(g)2Al2O3(s)H=-3 352 kJmol-1。(3)硫元素为第3周期第A族元素,能层分别为K、L、M,离核越远能层的能量越高,最高能层为M,该能层具有的原子轨道数为
7、9,电子数为6;同一周期元素从左向右第一电离能呈增大的趋势,同主族元素从上到下,第一电离能逐渐减小,即第一电离能由大到小的顺序是FOS。(4)SO42-中含有4个键,孤电子对数=12(6+2-42)=0,因此价层电子对数为4,属于正四面体结构,杂化轨道数=价层电子对数=4,即硫原子的杂化类型为sp3。3.(12分)现有七种元素,其中A、B、C、D、E为短周期主族元素,F、G为第4周期元素,它们的原子序数依次增大。请根据下列相关信息,回答问题。元素性质或结构信息A核外电子数和电子层数相等B原子的核外p电子数比s电子数少1C原子的第一至第四电离能如下:I1=738 kJmol-1;I2=1 451
8、 kJmol-1;I3=7 733 kJmol-1;I4=10 540 kJmol-1D原子核外所有p轨道全满或半满E主族序数与周期数的差为4F前4周期中电负性最小G位于元素周期表的第七列(1)已知BA5为离子化合物,写出其电子式:。(2)B元素基态原子中能量最高的电子,其电子云在空间有个方向,原子轨道呈形。(3)某同学根据上述信息,推断C基态原子的核外电子轨道表示式为,该同学所画的轨道表示式违背了。(4)G位于第族,属于区元素,该元素的核外电子排布式为。(5)DE3中心原子的杂化方式为,用价层电子对互斥理论推测其空间构型为。答案:(1)HNHHH+H-(2)3纺锤(3)泡利不相容原理(4)B
9、d1s22s22p63s23p63d54s2(5)sp3三角锥形解析:由题给信息可知元素A、B、C、D、E、F、G分别为H、N、Mg、P、Cl、K、Mn。(1)离子化合物NH5为氢化铵。(2)氮原子的基态原子能量最高的电子为p电子,p电子云有三个方向,原子轨道呈纺锤形。(3)题图中3s轨道的两个电子自旋状态相同,违背了泡利不相容原理。(5)PCl3的中心原子P的价层电子对数为4,故为sp3杂化;因外层有一对孤电子对,故空间构型为三角锥形。4.(12分)下图为元素周期表中部分元素的某种性质(X值)随原子序数变化的关系。(1)短周期中原子核外p轨道上电子数与s轨道上电子总数相等的元素是(写元素符号
10、)。(2)同主族内不同元素的X值变化的特点是,同周期内,随着原子序数的增大,X值变化的总趋势是。周期表中X值的这种变化特点体现了元素性质的变化规律。(3)X值较小的元素集中在元素周期表的。A.左下角B.右上角C.分界线附近(4)下列关于元素该性质的说法中正确的是(选填代号)。A.X值可反映元素最高正化合价的变化规律B.X值可反映原子在分子中吸引电子的能力C.X值大小可用来衡量元素金属性和非金属性的强弱答案:(1)O、Mg(2)同一主族,从上到下,X值逐渐减小逐渐增大周期性(3)A(4)BC解析:(1)由于p轨道最多容纳6个电子,s轨道最多容纳2个电子,因此短周期中原子核外p轨道上电子数与s轨道
11、上电子总数相等的元素其电子排布可能为1s22s22p4或1s22s22p63s2,即分别为O和Mg。(2)根据图示,同主族元素从上到下,X值逐渐减小,同周期元素从左到右,X值逐渐增大。(3)X值较小的元素集中在元素周期表左下角。(4)X值能够反映原子在分子中吸引电子的能力,能够衡量元素金属性和非金属性的强弱。5.(12分)已知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,C+与B2-具有相同的电子层结构,D原子的最外层电子数等于其电子层数,且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。请回答下
12、列问题:(1)元素E基态原子的电子排布式为。(2)B、C、D三种元素形成简单离子的半径由大到小的顺序是(用离子符号表示)。(3)F元素在元素周期表中的位置为。(4)B、E两种元素形成的晶体类型为。(5)电负性:A(填“”或“Na+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,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
13、,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弱,则第一电离能:NaAl(OH)3。6.(12分)四种短周期元素的性质或
14、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
15、:。(4)元素B和D形成的化合物中中心原子的杂化方式是。答案:(1)第3周期第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
16、从它们之间的相互置换、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.(14分)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空。(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;离子半径:B(填“大于”或“小于”)A。(3)C原子的轨道表示式是,其原子核外有个未成对
17、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。答案:(1)1s22s22p63s1(2)第3周期第A族小于(3)3p纺锤(4)1s22s22p63s23p5或Ne3s23p5 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A族,Na+与Al3+核外电子排布相同,核电荷数:Al3+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,能量最高的为p轨道上的电子,其轨道呈纺锤形。(4)D为
18、Cl,其原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p5,简化电子排布式为Ne3s23p5,Cl-的结构示意图为。8.(14分)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Mg2B2O5 H2O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。1 mol该分子中含个配位键,该分子(填“
19、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。答案:(1)3d64s2Fe3+(2)sp3(3)2NA不是(4)(5)427 gmol-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,1 mol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=0.405 nm=0.40510-7 cm,所以铝单质的密度=mV=427 gmol-16.021023mol-1(0.40510-7cm)32.7 gcm-3。
