2022届高考化学一轮复习-课时练38-原子结构与元素的性质鲁科版.docx

2022届高考化学一轮复习 课时练38 原子结构与元素的性质鲁科版

2022届高考化学一轮复习 课时练38 原子结构与元素的性质鲁科版

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- 12 -

原子结构与元素的性质
基础巩固
1.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化学元素。试回答下列问题:

(1)元素p为26号元素,请写出其基态原子的电子排布式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)第三周期中电离能最大的元素是　　　　　(填元素符号)。 
(3)第三周期8种元素的单质熔点高低的顺序如下图所示,其中电负性最大的是　　　　　(填图中横坐标对应的序号)。 

(4)表中所列的某主族元素的电离能情况如下图所示,则该元素是　　　　　(填元素符号)。 

2.(2020四川广安调研)第四周期有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　　　　　;锰元素属于　　　　　(填“s”“p”“d”“ds”或“f”)区元素。 
(2)基态铬原子的电子排布式为　　　　　,与铬同周期的所有元素的基态原子中,最外层电子数与铬原子相同的有　　　　　。 
(3)基态铁原子中,电子占据的最高能层的符号为　　　,该能层具有的原子轨道数为　　　　　　,电子数为　　　　　。 
(4)As、Se、Br元素的电负性由大到小的顺序为　　　　,第一电离能由大到小的顺序为　　　　　。 
(5)铜、锌两种元素的第一电离能、第二电离能如表所示:
电离能/( kJ·mol-1)
I1
I2
铜
746
1 958
锌
906
1 733

铜的第一电离能(I1)小于锌的第一电离能,而铜的第二电离能(I2)却大于锌的第二电离能,其主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
3.(1)C、N、O、Al、Si、Cu是常见的六种元素。
①Si位于元素周期表第　　　　周期　　　　族。 
②N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用“>”或“<”填空:
原子半径
电负性
熔点
沸点
Al　　Si 
N　　O 
金刚石　 
晶体硅
CH4　 
SiH4

(2)①N、Al、Si、Zn四种元素中,有一种元素的电离能数据如下:
电离能
I1
I2
I3
I4
……
In/(kJ·mol-1)
578
1 817
2 745
11 575
……

则该元素是　　　　　(填写元素符号)。 
②基态锗(Ge)原子的电子排布式是　　　　　。Ge的最高价氯化物的分子式是　　　　　。 
③Ge元素可能的性质或应用有　　　　　。 
A.是一种活泼的金属元素
B.其电负性大于硫
C.其单质可作为半导体材料
D.其最高价氯化物的沸点低于其溴化物的沸点
4.铜、镓、硒、硅等元素的化合物是生产第三代太阳能电池的重要材料。请回答:
(1)已知高温下可发生反应CuOCu2O+O2,从铜原子价层电子结构(3d和4s轨道上应填充的电子数)变化角度来看,能生成Cu2O的原因是　。 
(2)硒、硅均能与氢元素形成气态氢化物,若“Si—H”中共用电子对偏向氢元素,氢气与硒反应时单质硒是氧化剂,则硒与硅的电负性相对大小为Se　　　　　(填“>”或“<”)Si。与Si同周期部分元素的电离能如图所示,其中a、b和c分别代表　　　　　(填字母)。 

A.a为I1、b为I2、c为I3
B.a为I2、b为I3、c为I1
C.a为I3、b为I2、c为I1
D.a为I1、b为I3、c为I2
能力提升
5.(2021湖北武汉部分重点中学联考)(1)A元素基态原子的最外层有3个未成对电子,次外层有8个电子,其元素符号为　　　　　　　　;其价电子排布图为　　　　　　　　　　　　　　　。 
(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离子的结构示意图为　　　　　　。 
(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　　　　　　　　　　　　　　　　,其原子的结构示意图为　　　　　　　　。 
(4)E元素基态原子的M层全充满,N层没有成对电子且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+2,则n=　　　　　　　　;原子中能量最高的是　　　　　　　　电子,核外电子电子排布图为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
6.根据下列五种短周期元素的电离能数据(单位:kJ·mol-1),回答下面各题。
元素代号
I1
I2
I3
I4
I5
Q
800.6
2 427.1
3 659.7
25 025.8
32 826.7
R
495.8
4 562
6 910.3
9 543
13 354
S
577.5
1 816.7
2 744.8
11 577
14 842
T
1 402.3
2 856
4 578.1
7 475.0
9 444.9
U
2 080.7
3 952.3
6 122
9 371
12 177

(1)在这五种元素中,最可能处于同一族的两种元素是　　　　(填元素符号),S元素最可能是　　　　　区元素。 
(2)基态Q元素原子的价电子排布式是　　　　　　　。Q和T同周期。化合物QT中T元素的化合价为　　　　　;第一电离能介于Q、T之间的同周期元素有　　　　种。 
(3)化合物RT3中化学键类型为　　　　　,RT3的阴离子的立体构型为　　　　　。 
(4)下列元素中,化学性质和物理性质最像U元素的是　　　　　。 
A.硼　B.铍　C.锂　D.氦　E.碳
7.下表是周期表的一部分,试回答下列问题。
　　族
周期　　
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
0
2

①

②

3
③
④
⑤
⑥

⑦
⑧
⑨
4
⑩

(1)表中序号所代表的元素中,第一电离能最小的元素是　　　　　　　　　(填元素符号,下同),电负性最大的元素是　　　　　　,单质化学性质最不活泼的是　　　　　　　　　　　(填化学式)。 
(2)表中序号所代表元素的最高价氧化物对应的水化物中,酸性最强的是　　　　　　　(填化学式,下同),碱性最强的是　　　　　　　,呈两性的氢氧化物是　　　　　　。 
(3)表中ⅦA族元素中最不稳定的氢化物是　　　　　(填化学式)。 
(4)为什么表中④的第一电离能比⑤大?　　　　　　　　　　。 
8.有A、B、C、D、E 5种元素,它们的核电荷数依次增大,且都小于20。其中A为非金属元素;A和E属同一族,它们的原子最外层电子排布为ns1;B和D也属于同一族,它们的原子最外层的p能级电子数均是s能级电子数的两倍。C原子最外层电子数等于D原子最外层电子数的一半。请回答下列问题:
(1)写出各元素的符号:A是　　　　　,B是　　　　,C是　　　　　,D是　　　　　,E是　　　　。 
(2)由这五种元素组成的一种化合物是　　　　　　　　　　　　　　　　　(写化学式)。写出该物质的一种主要用途:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)写出C元素基态原子的电子排布式:　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(4)用电子排布图表示D元素原子的价电子排布为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(5)元素B与D的电负性的大小关系是B　　　　　(填“大于”“小于”或“等于”,下同)D,C与E的第一电离能的大小关系是C　　　　　E。 
拓展深化
9.依据原子结构知识回答下列问题。
(1)基态硅原子的电子排布式是　　　　　　　　　　;基态硫原子的价电子排布式是　　　　　　　　　。 
(2)基态的铁原子有　　　个未成对电子,基态Fe2+的价电子排布图为　　　　　　　　。 
(3)Cu、K、O、F四种元素中第一电离能最小的是　　　　　　　　,电负性最大的是　　　　　　　。 
(4)下列有关微粒性质的排列顺序错误的是　　　。 
A.元素的电负性:P<O<F
B.元素的第一电离能:C<N<O
C.离子半径:O2->Na+>Mg2+
D.原子的未成对电子数:Mn>Si>Cl
(5)下列基态原子或离子的电子排布式或轨道表示式正确的是　　　　　(填序号,下同),违反能量最低原理的是　　　　　　　　　　　　　　,违反洪特规则的是　　　　　　　　　,违反泡利原理的是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
①Ca2+:1s22s22p63s23p6　②F-:1s22s23p6
③P:
④Fe:1s22s22p63s23p63d64s2　⑤Mg2+:1s22s22p6
⑥C:
(6)下列硼原子轨道表示式表示的状态中,能量最低和最高的分别为　　　、　　　(填选项字母)。 

课时规范练38　原子结构与元素的性质
1.答案(1)1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)　(2)Ne　(3)2　(4)Al
解析:(1)铁元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)。(2)同周期从左到右,元素的电负性逐渐增大。(3)第3周期8种元素分别为钠、镁、铝、硅、磷、硫、氯、氩,其单质中钠、镁、铝形成金属晶体,熔点依次升高;硅形成原子晶体;磷、硫、氯、氩形成分子晶体,且常温下磷、硫为固体,氯气、氩为气体,8种元素的单质熔点最低的为氩,其次为氯气,第3周期8种元素中电负性最大的为氯。(4)由图可知,该元素的电离能I4远大于I3,故该元素为ⅢA族元素,结合题给表格可知该元素应为Al。
2.答案(1)第4周期ⅦB族　d
(2)1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1　K、Cu
(3)N　16　2
(4)Br>Se>As　Br>As>Se
(5)Cu失去一个电子变成电子排布式为[Ar]3d10的Cu+,能量较低,结构稳定,所以Cu的第二电离能相对较大(或Zn失去一个电子变成电子排布式为[Ar]3d104s1的Zn+,易再失去一个电子,所以Zn的第二电离能相对较小;或铜原子失去一个电子后,核外电子排布式为[Ar]3d10,而锌原子失去1个电子后的核外电子排布式变为[Ar]3d104s1,铜达到了较稳定状态,所以Cu的第二电离能相对较大)
解析:(1)Mn的原子序数为25,Mn原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2,位于第4周期ⅦB族,属于d区元素。(2)基态铬原子核外有24个电子,电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1,第4周期最外层电子数为1的原子还有K、Cu。(3)基态铁原子核外有4个电子层,电子占据的最高电子层为第四层,符号为N。该能层有s、p、d、f四个能级,原子轨道数为1+3+5+7=16。其价层电子排布式为3d64s2,故N层的电子数为2。(4)同周期元素从左到右(稀有气体除外)电负性逐渐增大,故电负性由大到小的顺序为Br>Se>As。同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势,但由于As的4p能级半充满,为稳定结构,其第一电离能大于Se,故第一电离能由大到小的顺序为Br>As>Se。(5)根据Cu、Zn失去一个电子后的结构,分析再失去一个电子的难易,从而比较Cu、Zn的第二电离能。
3.答案(1)①三　ⅣA　②1s22s22p3　1　③>　<　>　<
(2)①Al　②1s22s22p63s23p63d104s24p2　GeCl4　③CD
解析:(1)①Si是14号元素,位于元素周期表中第3周期ⅣA族。②N是7号元素,其基态原子核外电子排布式为1s22s22p3;Cu是29号元素,其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,故最外层有1个电子。③同周期元素,原子序数越大,原子半径越小,故原子半径:Al>Si;同周期主族元素,原子序数越大(稀有气体除外),电负性越大,故电负性:N<O;金刚石和晶体硅都是原子晶体,但键能:C—C键>Si—Si键,故熔点:金刚石>晶体硅;CH4和SiH4都是分子晶体,且两者结构相似,SiH4的相对分子质量大,故沸点:CH4<SiH4。
(2)①由电离能数据可知,该元素呈+3价,应为Al。②Ge的最高正价为+4价。③Ge位于金属和非金属的分界线上,故其可做半导体材料,其氯化物和溴化物固态时均为分子晶体,相对分子质量越大,其沸点越高。
4.答案(1)CuO中Cu2+的价层电子排布为3d9,Cu2O中Cu+的价层电子排布为3d10,后者3d轨道处于稳定的全充满状态而前者不是
(2)>　B
解析:(1)CuO中Cu2+的价层电子排布为3d9,Cu2O中Cu+的价层电子排布为3d10,3d10为稳定结构,所以在高温时能生成Cu2O。
(2)若“Si—H”中共用电子对偏向氢原子,说明硅显正价,氢气与硒反应时单质硒是氧化剂,硒的氢化物中硒显负价,所以电负性为Se>Si;在第3周期元素中,钠原子失去1个电子后,就已经达到稳定结构,所以钠的第二电离能较大;镁原子最外层为2个电子,失去2个电子后为稳定结构,所以镁的第二电离能较小;铝原子最外层有3个电子,失去2个电子后还未达稳定结构,而铝的金属性比镁弱,所以第二电离能比镁略高;硅原子最外层的3p轨道有2个电子,全部失去后,留下的3s轨道上有2个电子,相对较稳定,所以硅的第二电离能比铝要低;磷、硫非金属性逐渐增强,第二电离能也增大,由于硫失去1个电子后,3p轨道上是3个电子,是较稳定结构,所以硫的第二电离能要高于氯;综上分析,a代表第二电离能I2、b代表第三电离能I3、c代表第一电离能I1。
5.答案(1)P　
(2)Cl　
(3)Fe　1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)
(4)Cu　1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)
(5)2　2p　
6.答案(1)B和Al　p　(2)2s22p1　-3价　3
(3)离子键、共价键　直线形　(4)D
解析:Q元素的I4≫I3,说明Q元素的原子最外层有3个电子,Q处于ⅢA族;R元素的I2≫I1,R元素的原子最外层有1个电子,R处于ⅠA族;S元素的I4≫I3,S元素的原子最外层有3个电子,S处于ⅢA族;T、U元素的I1~I5没有突变,T、U的最外层电子至少有5个。
(1)根据上述分析,这五种元素中,最可能处于同一族的两种元素是Q和S,Q和S都处于ⅢA族,Q的I1大于S的I1,Q为硼元素,S为铝元素。最可能处于同一族的两种元素是B和Al。基态铝原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p1,最后一个电子填入3p能级,Al是p区元素。
(2)Q为硼元素,B原子核外有5个电子,基态硼原子核外电子排布式为1s22s22p1,基态硼原子的价电子排布式为2s22p1。Q的化合价为+3价,根据化合物中元素的正负化合价代数和为0,QT中T元素的化合价为-3价。Q属于第2周期,Q和T同周期,T也属于第2周期,则T为氮元素,第一电离能介于B和N之间的有Be、C、O,共3种元素。
(3)R为ⅠA族元素,R原子核外电子数大于5,R为钠元素;T为氮元素,则RT3为NaN3,其中含有离子键和共价键。NaN3中阴离子为N3-,N3-与CO2互为等电子体,CO2为直线形,则N3-也为直线形。
(4)U的最外层电子至少有5个,U不可能是ⅠA~ⅣA族元素,U的第一电离能较大,U可能是0族元素,化学性质和物理性质最像U元素的是氦,D项正确。
7.答案(1)K　F　Ar　(2)HClO4　KOH　Al(OH)3
(3)HBr
(4)镁的价电子排布式为3s2,处于全充满状态,是相对稳定结构
解析:由元素在周期表中的位置可知,①是N、②是F、③是Na、④是Mg、⑤是Al、⑥是Si、⑦是S、⑧是Cl、⑨是Ar、⑩是K、是Ca、是Br。
(1)同周期自左向右第一电离能呈增大趋势,同主族自上而下第一电离能减小,故第一电离能最小的是K;同周期主族元素自左向右电负性增大,同主族自上而下电负性减小,故电负性最大的是F;最不活泼的单质是Ar。
(2)F没有正化合价,没有含氧酸,除F外Cl元素的非金属性最强,HClO4的酸性最强;K元素金属性最强,故KOH的碱性最强;Al(OH)3是两性氢氧化物。
(3)表中ⅦA族元素中非金属性F>Cl>Br,根据元素周期律可知,故最不稳定的氢化物是HBr。
(4)镁的价电子排布式为3s2,处于全满状态,是相对稳定的结构,第一电离能高于同周期相邻元素。
8.答案(1)H　O　Al　S　K
(2)KAl(SO4)2·12H2O　作为净水剂
(3)1s22s22p63s23p1　(4)　(5)大于　大于
解析:A、B、C、D、E5种元素核电荷数都小于20,A、E属同一族且最外层电子排布式为ns1,故A、E为ⅠA族元素,而A为非金属元素,则A为氢元素;B、D为同一族其原子最外层的p能级电子数是s能级电子数的两倍,故其原子最外层电子排布式为ns2np4,则B、D为ⅥA族元素,B的核电荷数小于D,则B为氧元素,D为硫元素,E为钾元素;C原子最外层电子数为硫原子最外层电子数的一半,则C为铝元素。同主族元素自上而下电负性、第一电离能逐渐减小,故B(氧)的电负性大于D(硫)的,E(钾)的第一电离能小于钠的,钠的第一电离能小于C(铝)的,即第一电离能Al>K。
9.答案(1)1s22s22p63s23p2　3s23p4　(2)4　　(3)K　F　(4)B　(5)①④⑤　②　③　⑥　(6)B　D
解析:(1)硅元素为14号元素,原子核外有14个电子,其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p2;硫元素为16号元素,原子核外有16个电子,所以其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4,则其价电子排布式为3s23p4。
(2)Fe为26号元素,原子核外有26个电子,基态铁原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,则有4个未成对电子;Fe2+的价电子排布式为3d6,其价电子排布图为。
(3)通常情况下,元素的金属性越强,其第一电离能越小,则Cu、K、O、F四种元素中K的第一电离能最小;元素的非金属性越强,其电负性越大,所以F的电负性最大。
(4)得电子能力P<O<F,所以元素的电负性P<O<F,故A正确;C的电子排布式为1s22s22p2,N的电子排布式为1s22s22p3,p轨道处于半充满状态,O的电子排布式为1s22s22p4,第一电离能应该是N的最大,则元素的第一电离能:C<O<N,故B错误;电子层数相同时,核电荷数越大半径越小,则离子半径:O2->Na+>Mg2+,故C正确;Mn、Si、Cl原子的未成对电子数分别为5、2、1,即原子的未成对电子数:Mn>Si>Cl,故D正确。
(5)基态原子或离子的电子排布式或排布图正确的是①④⑤,违反能量最低原理的是②,违反洪特规则的是③,违反泡利原理的是⑥。
(6)根据核外电子排布规律可知,基态硼原子的核外电子排布式为1s22s22p1,基态时能量最低,则B项能量最低;D项电子全部处于能量较高的第二电子层上,能量最高。