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高中化学第一章 原子结构与性质本章综合与测试课堂检测
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这是一份高中化学第一章 原子结构与性质本章综合与测试课堂检测，共22页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
本章达标检测
(满分:100分;时间:90分钟)
一、选择题(本题共10小题,每小题2分,共20分。每小题只有一个选项符合题意)
1.(2021湖北武汉质量检测)下列有关化学用语的说法中正确的是 ( )
A.O2和O3互为同位素
B.甲基的电子式为H··C··HH···
C.基态Fe2+价层电子排布式为3d5
D.基态碳原子价层电子轨道表示式为
2.(2020天津学业水平等级考适应性测试)下列叙述正确的是 ( )
A.最高正化合价:P>N>C
B.第一电离能:Li>Na>K
C.热稳定性:H2O>HF>H2S
D.碱性:LiOH>NaOH>KOH
3.(2020上海嘉定高三模拟)符号“2p1”没有给出的信息是 (深度解析)
A.能级
B.电子层
C.电子数
D.电子云在空间的伸展方向
4.(2020山东烟台高三期末)下列说法中正确的是 ( )
A.铝的第一电离能比镁的第一电离能大
B.同一主族元素从上到下电负性逐渐变大
C.镁原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2时,原子释放能量,由基态转化成激发态
D.最外层电子数是核外电子总数的15的原子和最外层电子排布式为4s24p5的原子是同种元素原子
5.(2020江苏徐州一中高二期末)某元素基态原子4s轨道上有1个电子,则该基态原子价层电子排布式不可能是 ( )
A.3p64s1 B.4s1 C.3d54s1 D.3d104s1
6.(2021河南豫西名校第二次联考)下列各项叙述中,正确的是 ( )
A.镁原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2时,原子释放能量,由基态转化成激发态
B.价层电子排布式为3d104s1的元素位于第四周期第ⅠA族,是s区元素
C.硅有14种不同运动状态的电子
D.p轨道电子能量一定高于s轨道电子能量
7.图甲和图乙表示的是元素的某种性质随原子序数的变化关系。下列说法正确的是 ( )
图甲
图乙
A.图甲可能表示的是元素原子的第一电离能随原子序数的变化关系
B.图甲可能表示的是元素单质的熔点随原子序数的变化关系
C.图乙可能表示的是元素原子的半径随原子序数的变化关系
D.图乙不可能表示同族元素的电负性随原子序数的变化关系
8.下列有关“核外电子的运动状态”的说法,错误的是 ( )
A.各原子轨道的伸展方向种数按p、d、f的顺序分别为3、5、7
B.在电子层、原子轨道、原子轨道伸展方向都确定时,就能准确表示电子的运动状态
C.同一个原子的原子核外任何一个电子的运动状态都是不相同的
D.基态原子变为激发态原子会吸收能量,得到吸收光谱
9.下列关于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.最外层电子排布式为ns2np6(当只有K层时为1s2)的原子,第一电离能较大
D.对于同一元素而言,原子的电离能I1
A.电负性:W>Z>Y>X
B.气态氢化物稳定性:W>Z
C.简单离子的半径:W>X>Z
D.若X与W原子序数之差为5,则形成化合物的化学式为X3W2
二、选择题(本题共5小题,每小题4分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题意,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
11.根据下列五种元素的电离能数据(单位:kJ·mol-1),判断下列说法不正确的是 ( )
元素代号
I1
I2
I3
I4
Q
2 080
4 000
6 100
9 400
R
500
4 600
6 900
9 500
S
740
1 500
7 700
10 500
T
580
1 800
2 700
11 600
U
420
3 100
4 400
5 900
A.Q元素可能是0族元素
B.R和S均可能与U在同一主族
C.U元素可能在元素周期表的p区
D.原子的价层电子排布式为ns2np1的可能是T元素
12.四种元素基态原子的电子排布式如下:①1s22s22p63s23p1;②1s22s22p63s2;③1s22s2;④1s22s22p1。下列有关比较中正确的是 ( )
A.第一电离能:④>③>②>①
B.原子半径:④>③>①>②
C.电负性:③>④>①>②
D.最高正化合价:④=①>③=②
13.位于三个周期的短周期元素X、Y、Z、M、N的原子序数依次增大,又知Y原子的最外层电子数是其内层电子总数的3倍,M原子的最外层上只有2个电子,Z与X位于同一主族,N与Y位于同一主族。下列叙述正确的是 ( )
A.原子半径:r(Z)>r(M)>r(N)>r(Y)>r(X)
B.元素的电负性:Y>N>X>Z
C.元素的第一电离能:I1(M)>I1(Z)>I1(X)
D.原子中的未成对电子数:N>Y>Z>M
14.(2020山东青岛胶州一中高二期末)m、n、p、q、w五种元素,其核电荷数依次增大。m元素基态原子核外只有三个能级,且各能级电子数相等;p、q元素位于同一族,且两者核电荷数之和为24;w元素原子核外有4个电子层,最外层只有1个电子,其余各层均排满电子。下列说法错误的是 ( )
A.m、n、p元素第一电离能依次增大
B.基态n元素原子的轨道表示式为
C.w元素原子的价层电子排布式为4s1
D.w元素形成的单质分别与p、q元素形成的单质反应,产物中w元素的化合价不同
15.(2021山东泰安高二月考)短周期元素W、X、Y和Z的原子序数依次增大。元素W是制备一种高效电池的重要材料,X原子的核外电子占据三个能级且每个能级上都有2个电子,元素Y是地壳中含量最丰富的金属元素,Z原子的最外层电子数是其电子层数的2倍。下列说法错误的是 ( )
A.元素X与氢形成的原子个数比为1∶1的化合物有很多种
B.元素W、X的氯化物中,各原子均满足8电子的稳定结构
C.元素Y的单质与氢氧化钠溶液或盐酸反应均有氢气生成
D.元素Z可与元素X形成共价化合物XZ2
三、非选择题(本题共5小题,共60分)
16.(12分)根据原子核外电子排布规律,回答下列问题:
(1)写出基态S原子的核外电子排布式: ;写出基态24Cr原子的价层电子排布式: 。
(2)画出基态N原子的核外电子排布图: 。
(3)若将基态14Si的电子排布式写成1s22s22p63s33p1,则它违背了 。
(4)Fe3+比Fe2+的稳定性 (填“强”或“弱”),从结构上分析原因是 。
17.(10分)(2021辽宁丹东期末)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)基态o原子的价层电子排布图为 ;基态p3+的最外层电子排布式为 。
(2)n的原子结构示意图为 ;基态j原子的核外电子填充时最高能级符号为 。
(3)将以上周期表中g、h、i、j四种元素的电负性由大到小排序为 (用元素符号表示),第一电离能由大到小排序为 (用元素符号表示)。
18.(12分)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+3H2 CH3OH+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)我国科学家成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl。
①氮原子的价层电子排布图为 。
②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 。
19.(14分)(2021福建福州联考)已知A、B、C、D、E五种元素的原子序数依次增大,其中A原子所处的周期数、族序数都与其原子序数相等;B原子核外电子有6种不同的运动状态,s轨道电子数是p轨道电子数的两倍;D原子L层上有2对成对电子;E+原子核外有3层电子且M层3d轨道电子全充满。请回答下列问题:
(1)E元素在周期表中的位置为 ,属于 区。
(2)B、C、D三种元素的第一电离能最大的是 (填元素符号),第一电离能最大的原因是 。
(3)D元素与氟元素相比,电负性:D F(填“>”“=”或“<”),下列表述中能证明这一事实的是 (填字母)。
A.常温下氟气的颜色比D单质的颜色深
B.氟气与D的氢化物剧烈反应,产生D的单质
C.氟与D形成的化合物中D元素呈正价态
D.比较两元素的单质与氢气化合时得电子的数目
(4)只含C、A两元素的离子化合物CA5,它的所有原子的最外层都符合相应的稀有气体原子电子层结构,其电子式为 。
20.(12分)现有六种元素A、B、C、D、E、F,其中A、B、C、D、E为短周期主族元素,F为第四周期元素,它们的原子序数依次增大。请根据下列相关信息,回答问题。
A元素形成的物质种类繁多,其形成的一种固体单质工业上常用作切割工具
B元素原子的核外p电子数比s电子数少1
C元素基态原子p轨道有两个未成对电子
D元素原子的第一至第四电离能分别是:
I1=738 kJ·mol-1;I2=1 451 kJ·mol-1;I3=7 733 kJ·mol-1;I4=10 540 kJ·mol-1
E原子核外所有p轨道全满或半满
F在周期表的第8纵列
(1)某同学根据上述信息,推断A基态原子的核外电子排布为 ,该同学所画的电子排布图违背了 。
(2)B元素的电负性 (填“大于”“小于”或“等于”)C元素的电负性。
(3)C与D形成的化合物所含有的化学键类型为 。
(4)E基态原子中能量最高的电子,其电子云在空间有 个方向。
(5)下列关于F原子的价层电子排布图正确的是 。
a. b.
c. d.
(6)基态F3+核外电子排布式为 。过量单质F与B的最高价氧化物对应的水化物的稀溶液完全反应,生成BC气体,该反应的离子方程式为 。
答案全解全析
1.B O2和O3是由相同元素形成的不同单质,互为同素异形体,A项错误;甲基中的碳原子与三个氢原子形成三条共价键,B项正确;Fe的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,Fe2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6,其价层电子排布式为3d6,C项错误;根据泡利原理,2p能级上的电子应当分别排布在两个不同的轨道中,且自旋方向相同,D项错误。
2.B P、N都是第ⅤA族元素,最高正化合价相同,都是+5价,A错误;同一主族元素从上到下第一电离能逐渐减小,则第一电离能:Li>Na>K,B正确;元素非金属性越强,其简单气态氢化物越稳定,热稳定性:HF>H2O>H2S,C错误;同一主族的元素从上到下金属性逐渐增强,最高价氧化物对应的水化物碱性逐渐增强,碱性:KOH>NaOH>LiOH,D错误。
3.D “2p1”表示原子核外第二能层(电子层)p能级有1个电子,其中p轨道应有3个不同的伸展方向,可分别表示为px、py、pz,题中没有给出,故选D。
归纳总结 本题考查原子核外电子的排布,注意把握原子核外电子的排布规律,原子核外电子根据能量大小分为不同的能层,可表示为1、2、3……同一能层又分为不同能级,可表示为s、p、d……
4.D 镁原子的第一电离能比铝原子的大,故A错误;同一主族元素从上到下,金属性逐渐增强,电负性依次减小,故B错误;基态Mg的电子排布式为1s22s22p63s2,能量处于最低状态,当变为1s22s22p63p2时,电子发生跃迁,需要吸收能量,变为激发态,故C错误;最外层电子数是核外电子总数的15的原子是Br,核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5,最外层电子排布式为4s24p5,故D正确。
5.A 基态原子4s轨道上有1个电子,若该元素在s区,价层电子排布式为4s1;若该元素在d区,价层电子排布式为3d54s1;若该元素在ds区,价层电子排布式为3d104s1,故A符合题意。
6.C 基态Mg原子由基态转化成激发态,电子能量增大,需吸收能量,A错误;价层电子排布式为3d104s1的元素位于第四周期第ⅠB族,是ds区元素,B错误;硅是14号元素,原子核外有14个电子,因此有14种不同运动状态的电子,C正确;在原子核外同一能层中不同轨道,p轨道电子能量高于s轨道电子能量,若处于不同能层,则能层数越多,电子具有的能量就越高,如2p轨道电子能量比3s、4s轨道的电子能量低,D错误。
7.A 同周期元素随着核电荷数的递增,原子半径减小,失去电子的能力降低,第一电离能呈增大趋势,但由于原子轨道的全满、全空和半满结构能量比较低,导致第二周期中Be和N元素、第三周期中Mg和P元素第一电离能大于相邻元素,故A正确。
8.B 各原子轨道的伸展方向种数按p、d、f的顺序分别为3、5、7,s轨道是球形的,A正确;原子核外电子的运动状态由电子层、原子轨道、原子轨道伸展方向及电子的自旋状态4个方面确定,B错误;同一个原子的原子核外不可能有两个电子的运动状态是完全相同的,C正确;基态原子变为激发态原子会吸收能量,得到吸收光谱,D正确。
9.B 钾元素的第一电离能小于钠元素的第一电离能,说明钾失电子能力比钠强,所以钾的活泼性强于钠,A正确;同一周期元素原子半径随着原子序数的增大而减小,第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势,但第ⅡA族元素第一电离能大于第ⅢA族元素,第ⅤA族元素第一电离能大于第ⅥA族元素,B错误;最外层电子排布式为ns2np6(当只有K层时为1s2)的原子达到稳定结构,失去电子较难,所以其第一电离能较大,C正确;对于同一元素来说,原子失去电子个数越多,其失电子能力越弱,所以原子的电离能随着原子失去电子个数的增多而增大,D正确。
10.C W、X、Y、Z为短周期元素,原子序数依次增大,W、Z同主族,X、Y、Z同周期,其中只有X为金属元素,则W为第二周期元素,X、Y、Z为第三周期元素,则X为Na或Mg或Al,各元素的相对位置为。非金属性:W>Z>Y>X,则电负性:W>Z>Y>X,A正确;非金属性:W>Z,则气态氢化物稳定性:W>Z,B正确;W与X的简单离子结构相同,核电荷数越大,离子半径越小,而Z的简单离子比W的简单离子多一个电子层,即离子半径:Z>W>X,C错误;若W与X原子序数差为5,W为N时X为Mg,形成化合物的化学式为Mg3N2,即形成化合物的化学式可以为X3W2,D正确。
11.BC Q元素的I1数值很大,故Q可能是0族元素,A项正确;根据电离能数据可知,R的最外电子层应该有1个电子,S的最外电子层应该有2个电子,不属于同一主族的元素,B项错误;U的最外电子层有1个电子,不可能属于p区元素,C项错误;T元素最外层有3个电子,价层电子排布式可能为ns2np1,D项正确。
12.D 由四种元素基态原子的电子排布式可知①为Al元素,②为Mg元素,③为Be元素,④为B元素。Be的核外电子排布处于全充满状态,第一电离能大于同周期的B,即第一电离能:③>④,A错误;原子半径:②>①>③>④,B错误;电负性:④>③,C错误;B、Al的最高正化合价为+3价,Be、Mg为+2价,即最高正化合价:④=①>③=②,D正确。
13.AB Y原子的最外层电子数是其内层电子总数的3倍,Y是O;M原子的最外层上只有2个电子,结合短周期元素X、Y、Z、M、N的原子序数依次增大,M是Mg;Z与X位于同一主族,只能是第ⅠA族元素。又五种元素位于三个周期,X是H,Z是Na;N与Y位于同一主族,N是S。原子半径:r(Z)>r(M)>r(N)>r(Y)>r(X),故A正确;元素的非金属性越强,电负性越大,电负性:Y>N>X>Z,故B正确;根据同一周期从左到右,元素的第一电离能呈增大趋势,同一主族从上到下,元素的第一电离能逐渐减小,I1(X)>I1(M)>I1(Z),故C错误;原子中的未成对电子数,N有2个,Y有2个,Z有1个,M有0个,应该为N=Y>Z>M,故D错误。
14.AC m、n、p、q、w五种元素,其核电荷数依次增大。m元素基态原子核外只有三个能级,且各能级电子数相等,原子核外电子排布式为1s22s22p2,故m为C元素;w元素原子核外有4个电子层,最外层只有1个电子,其余各层均排满电子,原子核外电子数为2+8+18+1=29,故w为Cu元素;p、q元素位于同一族,它们的原子序数大于碳而小于Cu,且两者核电荷数之和为24,可推知p为O元素、q为S元素;n的原子序数介于C、O之间,故n为N元素。同周期元素随原子序数增大第一电离能呈增大趋势,但N元素原子2p轨道为半充满稳定状态,第一电离能高于同周期相邻元素,故第一电离能C
16.答案 (1)1s22s22p63s23p4或[Ne]3s23p4 3d54s1
(2)
(3)泡利原理
(4)强 Fe3+的价层电子排布式为3d5,3d能级处于半满状态,故更稳定
解析 (1)基态S原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4或[Ne]3s23p4;Cr的价层电子排布式为3d54s1。(2)N位于元素周期表第二周期第ⅤA族,根据泡利原理和洪特规则,其核外电子排布图为 。(3)s能级上只有一个原子轨道,每个原子轨道最多容纳2个电子,而题目所给的电子排布式中的3s能级上有3个电子,违背了泡利原理。(4)Fe2+的价层电子排布式为3d6,Fe3+的价层电子排布式为3d5,3d能级处于半满状态时比较稳定,因此Fe3+比Fe2+稳定。
17.答案(1) 3s23p63d5
(2) 3p
(3)Si>Al>Mg>Na Si>Mg>Al>Na
解析 根据元素周期表知,a~p分别为H、Li、C、N、O、F、Na、Mg、Al、Si、S、Cl、Ar、K、Mn、Fe。
(1)基态o原子电子排布式为[Ar]3d54s2,价层电子排布图为;p3+为Fe3+,基态Fe3+的最外层电子排布式为3s23p63d5。
(2)n为K,核电荷数为19,原子结构示意图为;j为Si,基态Si原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p2,核外电子填充时最高能级符号为3p。
(3)g、h、i、j四种元素分别为Na、Mg、Al、Si,同一周期主族元素从左到右电负性逐渐增大,因此电负性由大到小的顺序为Si>Al>Mg>Na;同一周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势,但是第ⅡA族元素、第ⅤA族元素的第一电离能大于邻近元素的第一电离能,因此第一电离能由大到小的顺序为Si>Mg>Al>Na。
18.答案 (1)[Ar]3d74s2 O Mn
(2)① ②同周期元素随核电荷数的增大,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 基态N原子的2p轨道为半充满状态,相对稳定,故不易结合一个电子
解析 (1)Co是27号元素,在元素周期表中位于第四周期第Ⅷ族,其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2。同周期元素从左到右,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:Mn
②由题意可知,元素的基态气态原子越容易得到一个电子,所放出的能量越大,即第一电子亲和能(E1)越大,同周期元素随核电荷数的增大,原子的电负性增大,得电子的能力增强,故结合一个电子释放的能量逐渐增大;基态N原子的核外电子排布式为1s22s22p3,则N原子的2p轨道为半充满状态,相对稳定,不易得电子。
19.答案 (1)第四周期第ⅠB族 ds
(2)N 氮原子的2p轨道为半充满结构,较稳定
(3)< BC
(4)
解析 根据A原子所处的周期数、族序数都与其原子序数相等,可知A为H元素;B原子核外电子有6种不同的运动状态,s轨道电子数是p轨道电子数的两倍,则B为C元素;D原子L层上有2对成对电子,D的原子序数大于C元素,则D为O元素;B、C、D的原子序数依次增大,则C为N元素;E+原子核外有3层电子且M层3d轨道电子全充满,则E为Cu元素。
(1)E为Cu元素,其在周期表中位于第四周期第ⅠB族,属于ds区。(2)B、C、D三种元素分别是C、N、O,N的最外层为半充满结构,第一电离能最大。(3)D为O元素,电负性小于F。常温下氟气的颜色比氧气的颜色深属于物理性质,与电负性无关,A错误;氟气与水剧烈反应,产生氧气,说明氟气的氧化性比氧气强,则氟的电负性大于氧,B正确;氟与氧形成的化合物中氧元素呈正价态,说明F得电子能力较强,电负性较大,C正确;单质与氢气化合时得电子的数目的多少与得电子的能力无关,D错误。(4)只含N、H两元素的离子化合物NH5,它的所有原子的最外层都符合相应的稀有气体原子电子层结构,则其电子式为。
20.答案 (1)洪特规则
(2)小于
(3)离子键
(4)3
(5)c
(6)[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5 3Fe+8H++2NO3-3Fe2++2NO↑+4H2O
解析 (1)根据题意可知A为C,A基态原子的核外电子排布图应为 ,该同学所画的电子排布图违背了洪特规则。(2)由B元素原子的核外p电子数比s电子数少1知B为N,由C元素基态原子p轨道有两个未成对电子且原子序数比B大知C为O,N的电负性小于O,所以B元素的电负性小于C元素的电负性。(3)根据电离能知D为镁元素,C与D形成的化合物为离子化合物,所含化学键为离子键。(4)由E原子核外所有p轨道全满或半满并结合题意知E为磷元素。E基态原子中能量最高的电子,其电子云在空间有3个方向。(5)F为第四周期元素且在周期表的第8纵列,则F为铁元素,F原子的价层电子排布图为 。(6)基态Fe3+核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5。过量单质铁与硝酸的稀溶液完全反应,生成NO气体,该反应的离子方程式为3Fe+8H++2NO3-3Fe2++2NO↑+4H2O。
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(满分:100分;时间:90分钟)
一、选择题(本题共10小题,每小题2分,共20分。每小题只有一个选项符合题意)
1.(2021湖北武汉质量检测)下列有关化学用语的说法中正确的是 ( )
A.O2和O3互为同位素
B.甲基的电子式为H··C··HH···
C.基态Fe2+价层电子排布式为3d5
D.基态碳原子价层电子轨道表示式为
2.(2020天津学业水平等级考适应性测试)下列叙述正确的是 ( )
A.最高正化合价:P>N>C
B.第一电离能:Li>Na>K
C.热稳定性:H2O>HF>H2S
D.碱性:LiOH>NaOH>KOH
3.(2020上海嘉定高三模拟)符号“2p1”没有给出的信息是 (深度解析)
A.能级
B.电子层
C.电子数
D.电子云在空间的伸展方向
4.(2020山东烟台高三期末)下列说法中正确的是 ( )
A.铝的第一电离能比镁的第一电离能大
B.同一主族元素从上到下电负性逐渐变大
C.镁原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2时,原子释放能量,由基态转化成激发态
D.最外层电子数是核外电子总数的15的原子和最外层电子排布式为4s24p5的原子是同种元素原子
5.(2020江苏徐州一中高二期末)某元素基态原子4s轨道上有1个电子,则该基态原子价层电子排布式不可能是 ( )
A.3p64s1 B.4s1 C.3d54s1 D.3d104s1
6.(2021河南豫西名校第二次联考)下列各项叙述中,正确的是 ( )
A.镁原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2时,原子释放能量,由基态转化成激发态
B.价层电子排布式为3d104s1的元素位于第四周期第ⅠA族,是s区元素
C.硅有14种不同运动状态的电子
D.p轨道电子能量一定高于s轨道电子能量
7.图甲和图乙表示的是元素的某种性质随原子序数的变化关系。下列说法正确的是 ( )
图甲
图乙
A.图甲可能表示的是元素原子的第一电离能随原子序数的变化关系
B.图甲可能表示的是元素单质的熔点随原子序数的变化关系
C.图乙可能表示的是元素原子的半径随原子序数的变化关系
D.图乙不可能表示同族元素的电负性随原子序数的变化关系
8.下列有关“核外电子的运动状态”的说法,错误的是 ( )
A.各原子轨道的伸展方向种数按p、d、f的顺序分别为3、5、7
B.在电子层、原子轨道、原子轨道伸展方向都确定时,就能准确表示电子的运动状态
C.同一个原子的原子核外任何一个电子的运动状态都是不相同的
D.基态原子变为激发态原子会吸收能量,得到吸收光谱
9.下列关于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.最外层电子排布式为ns2np6(当只有K层时为1s2)的原子,第一电离能较大
D.对于同一元素而言,原子的电离能I1
A.电负性:W>Z>Y>X
B.气态氢化物稳定性:W>Z
C.简单离子的半径:W>X>Z
D.若X与W原子序数之差为5,则形成化合物的化学式为X3W2
二、选择题(本题共5小题,每小题4分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题意,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
11.根据下列五种元素的电离能数据(单位:kJ·mol-1),判断下列说法不正确的是 ( )
元素代号
I1
I2
I3
I4
Q
2 080
4 000
6 100
9 400
R
500
4 600
6 900
9 500
S
740
1 500
7 700
10 500
T
580
1 800
2 700
11 600
U
420
3 100
4 400
5 900
A.Q元素可能是0族元素
B.R和S均可能与U在同一主族
C.U元素可能在元素周期表的p区
D.原子的价层电子排布式为ns2np1的可能是T元素
12.四种元素基态原子的电子排布式如下:①1s22s22p63s23p1;②1s22s22p63s2;③1s22s2;④1s22s22p1。下列有关比较中正确的是 ( )
A.第一电离能:④>③>②>①
B.原子半径:④>③>①>②
C.电负性:③>④>①>②
D.最高正化合价:④=①>③=②
13.位于三个周期的短周期元素X、Y、Z、M、N的原子序数依次增大,又知Y原子的最外层电子数是其内层电子总数的3倍,M原子的最外层上只有2个电子,Z与X位于同一主族,N与Y位于同一主族。下列叙述正确的是 ( )
A.原子半径:r(Z)>r(M)>r(N)>r(Y)>r(X)
B.元素的电负性:Y>N>X>Z
C.元素的第一电离能:I1(M)>I1(Z)>I1(X)
D.原子中的未成对电子数:N>Y>Z>M
14.(2020山东青岛胶州一中高二期末)m、n、p、q、w五种元素,其核电荷数依次增大。m元素基态原子核外只有三个能级,且各能级电子数相等;p、q元素位于同一族,且两者核电荷数之和为24;w元素原子核外有4个电子层,最外层只有1个电子,其余各层均排满电子。下列说法错误的是 ( )
A.m、n、p元素第一电离能依次增大
B.基态n元素原子的轨道表示式为
C.w元素原子的价层电子排布式为4s1
D.w元素形成的单质分别与p、q元素形成的单质反应,产物中w元素的化合价不同
15.(2021山东泰安高二月考)短周期元素W、X、Y和Z的原子序数依次增大。元素W是制备一种高效电池的重要材料,X原子的核外电子占据三个能级且每个能级上都有2个电子,元素Y是地壳中含量最丰富的金属元素,Z原子的最外层电子数是其电子层数的2倍。下列说法错误的是 ( )
A.元素X与氢形成的原子个数比为1∶1的化合物有很多种
B.元素W、X的氯化物中,各原子均满足8电子的稳定结构
C.元素Y的单质与氢氧化钠溶液或盐酸反应均有氢气生成
D.元素Z可与元素X形成共价化合物XZ2
三、非选择题(本题共5小题,共60分)
16.(12分)根据原子核外电子排布规律,回答下列问题:
(1)写出基态S原子的核外电子排布式: ;写出基态24Cr原子的价层电子排布式: 。
(2)画出基态N原子的核外电子排布图: 。
(3)若将基态14Si的电子排布式写成1s22s22p63s33p1,则它违背了 。
(4)Fe3+比Fe2+的稳定性 (填“强”或“弱”),从结构上分析原因是 。
17.(10分)(2021辽宁丹东期末)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)基态o原子的价层电子排布图为 ;基态p3+的最外层电子排布式为 。
(2)n的原子结构示意图为 ;基态j原子的核外电子填充时最高能级符号为 。
(3)将以上周期表中g、h、i、j四种元素的电负性由大到小排序为 (用元素符号表示),第一电离能由大到小排序为 (用元素符号表示)。
18.(12分)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+3H2 CH3OH+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)我国科学家成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl。
①氮原子的价层电子排布图为 。
②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 。
19.(14分)(2021福建福州联考)已知A、B、C、D、E五种元素的原子序数依次增大,其中A原子所处的周期数、族序数都与其原子序数相等;B原子核外电子有6种不同的运动状态,s轨道电子数是p轨道电子数的两倍;D原子L层上有2对成对电子;E+原子核外有3层电子且M层3d轨道电子全充满。请回答下列问题:
(1)E元素在周期表中的位置为 ,属于 区。
(2)B、C、D三种元素的第一电离能最大的是 (填元素符号),第一电离能最大的原因是 。
(3)D元素与氟元素相比,电负性:D F(填“>”“=”或“<”),下列表述中能证明这一事实的是 (填字母)。
A.常温下氟气的颜色比D单质的颜色深
B.氟气与D的氢化物剧烈反应,产生D的单质
C.氟与D形成的化合物中D元素呈正价态
D.比较两元素的单质与氢气化合时得电子的数目
(4)只含C、A两元素的离子化合物CA5,它的所有原子的最外层都符合相应的稀有气体原子电子层结构,其电子式为 。
20.(12分)现有六种元素A、B、C、D、E、F,其中A、B、C、D、E为短周期主族元素,F为第四周期元素,它们的原子序数依次增大。请根据下列相关信息,回答问题。
A元素形成的物质种类繁多,其形成的一种固体单质工业上常用作切割工具
B元素原子的核外p电子数比s电子数少1
C元素基态原子p轨道有两个未成对电子
D元素原子的第一至第四电离能分别是:
I1=738 kJ·mol-1;I2=1 451 kJ·mol-1;I3=7 733 kJ·mol-1;I4=10 540 kJ·mol-1
E原子核外所有p轨道全满或半满
F在周期表的第8纵列
(1)某同学根据上述信息,推断A基态原子的核外电子排布为 ,该同学所画的电子排布图违背了 。
(2)B元素的电负性 (填“大于”“小于”或“等于”)C元素的电负性。
(3)C与D形成的化合物所含有的化学键类型为 。
(4)E基态原子中能量最高的电子,其电子云在空间有 个方向。
(5)下列关于F原子的价层电子排布图正确的是 。
a. b.
c. d.
(6)基态F3+核外电子排布式为 。过量单质F与B的最高价氧化物对应的水化物的稀溶液完全反应,生成BC气体,该反应的离子方程式为 。
答案全解全析
1.B O2和O3是由相同元素形成的不同单质,互为同素异形体,A项错误;甲基中的碳原子与三个氢原子形成三条共价键,B项正确;Fe的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,Fe2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6,其价层电子排布式为3d6,C项错误;根据泡利原理,2p能级上的电子应当分别排布在两个不同的轨道中,且自旋方向相同,D项错误。
2.B P、N都是第ⅤA族元素,最高正化合价相同,都是+5价,A错误;同一主族元素从上到下第一电离能逐渐减小,则第一电离能:Li>Na>K,B正确;元素非金属性越强,其简单气态氢化物越稳定,热稳定性:HF>H2O>H2S,C错误;同一主族的元素从上到下金属性逐渐增强,最高价氧化物对应的水化物碱性逐渐增强,碱性:KOH>NaOH>LiOH,D错误。
3.D “2p1”表示原子核外第二能层(电子层)p能级有1个电子,其中p轨道应有3个不同的伸展方向,可分别表示为px、py、pz,题中没有给出,故选D。
归纳总结 本题考查原子核外电子的排布,注意把握原子核外电子的排布规律,原子核外电子根据能量大小分为不同的能层,可表示为1、2、3……同一能层又分为不同能级,可表示为s、p、d……
4.D 镁原子的第一电离能比铝原子的大,故A错误;同一主族元素从上到下,金属性逐渐增强,电负性依次减小,故B错误;基态Mg的电子排布式为1s22s22p63s2,能量处于最低状态,当变为1s22s22p63p2时,电子发生跃迁,需要吸收能量,变为激发态,故C错误;最外层电子数是核外电子总数的15的原子是Br,核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5,最外层电子排布式为4s24p5,故D正确。
5.A 基态原子4s轨道上有1个电子,若该元素在s区,价层电子排布式为4s1;若该元素在d区,价层电子排布式为3d54s1;若该元素在ds区,价层电子排布式为3d104s1,故A符合题意。
6.C 基态Mg原子由基态转化成激发态,电子能量增大,需吸收能量,A错误;价层电子排布式为3d104s1的元素位于第四周期第ⅠB族,是ds区元素,B错误;硅是14号元素,原子核外有14个电子,因此有14种不同运动状态的电子,C正确;在原子核外同一能层中不同轨道,p轨道电子能量高于s轨道电子能量,若处于不同能层,则能层数越多,电子具有的能量就越高,如2p轨道电子能量比3s、4s轨道的电子能量低,D错误。
7.A 同周期元素随着核电荷数的递增,原子半径减小,失去电子的能力降低,第一电离能呈增大趋势,但由于原子轨道的全满、全空和半满结构能量比较低,导致第二周期中Be和N元素、第三周期中Mg和P元素第一电离能大于相邻元素,故A正确。
8.B 各原子轨道的伸展方向种数按p、d、f的顺序分别为3、5、7,s轨道是球形的,A正确;原子核外电子的运动状态由电子层、原子轨道、原子轨道伸展方向及电子的自旋状态4个方面确定,B错误;同一个原子的原子核外不可能有两个电子的运动状态是完全相同的,C正确;基态原子变为激发态原子会吸收能量,得到吸收光谱,D正确。
9.B 钾元素的第一电离能小于钠元素的第一电离能,说明钾失电子能力比钠强,所以钾的活泼性强于钠,A正确;同一周期元素原子半径随着原子序数的增大而减小,第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势,但第ⅡA族元素第一电离能大于第ⅢA族元素,第ⅤA族元素第一电离能大于第ⅥA族元素,B错误;最外层电子排布式为ns2np6(当只有K层时为1s2)的原子达到稳定结构,失去电子较难,所以其第一电离能较大,C正确;对于同一元素来说,原子失去电子个数越多,其失电子能力越弱,所以原子的电离能随着原子失去电子个数的增多而增大,D正确。
10.C W、X、Y、Z为短周期元素,原子序数依次增大,W、Z同主族,X、Y、Z同周期,其中只有X为金属元素,则W为第二周期元素,X、Y、Z为第三周期元素,则X为Na或Mg或Al,各元素的相对位置为。非金属性:W>Z>Y>X,则电负性:W>Z>Y>X,A正确;非金属性:W>Z,则气态氢化物稳定性:W>Z,B正确;W与X的简单离子结构相同,核电荷数越大,离子半径越小,而Z的简单离子比W的简单离子多一个电子层,即离子半径:Z>W>X,C错误;若W与X原子序数差为5,W为N时X为Mg,形成化合物的化学式为Mg3N2,即形成化合物的化学式可以为X3W2,D正确。
11.BC Q元素的I1数值很大,故Q可能是0族元素,A项正确;根据电离能数据可知,R的最外电子层应该有1个电子,S的最外电子层应该有2个电子,不属于同一主族的元素,B项错误;U的最外电子层有1个电子,不可能属于p区元素,C项错误;T元素最外层有3个电子,价层电子排布式可能为ns2np1,D项正确。
12.D 由四种元素基态原子的电子排布式可知①为Al元素,②为Mg元素,③为Be元素,④为B元素。Be的核外电子排布处于全充满状态,第一电离能大于同周期的B,即第一电离能:③>④,A错误;原子半径:②>①>③>④,B错误;电负性:④>③,C错误;B、Al的最高正化合价为+3价,Be、Mg为+2价,即最高正化合价:④=①>③=②,D正确。
13.AB Y原子的最外层电子数是其内层电子总数的3倍,Y是O;M原子的最外层上只有2个电子,结合短周期元素X、Y、Z、M、N的原子序数依次增大,M是Mg;Z与X位于同一主族,只能是第ⅠA族元素。又五种元素位于三个周期,X是H,Z是Na;N与Y位于同一主族,N是S。原子半径:r(Z)>r(M)>r(N)>r(Y)>r(X),故A正确;元素的非金属性越强,电负性越大,电负性:Y>N>X>Z,故B正确;根据同一周期从左到右,元素的第一电离能呈增大趋势,同一主族从上到下,元素的第一电离能逐渐减小,I1(X)>I1(M)>I1(Z),故C错误;原子中的未成对电子数,N有2个,Y有2个,Z有1个,M有0个,应该为N=Y>Z>M,故D错误。
14.AC m、n、p、q、w五种元素,其核电荷数依次增大。m元素基态原子核外只有三个能级,且各能级电子数相等,原子核外电子排布式为1s22s22p2,故m为C元素;w元素原子核外有4个电子层,最外层只有1个电子,其余各层均排满电子,原子核外电子数为2+8+18+1=29,故w为Cu元素;p、q元素位于同一族,它们的原子序数大于碳而小于Cu,且两者核电荷数之和为24,可推知p为O元素、q为S元素;n的原子序数介于C、O之间,故n为N元素。同周期元素随原子序数增大第一电离能呈增大趋势,但N元素原子2p轨道为半充满稳定状态,第一电离能高于同周期相邻元素,故第一电离能C
16.答案 (1)1s22s22p63s23p4或[Ne]3s23p4 3d54s1
(2)
(3)泡利原理
(4)强 Fe3+的价层电子排布式为3d5,3d能级处于半满状态,故更稳定
解析 (1)基态S原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4或[Ne]3s23p4;Cr的价层电子排布式为3d54s1。(2)N位于元素周期表第二周期第ⅤA族,根据泡利原理和洪特规则,其核外电子排布图为 。(3)s能级上只有一个原子轨道,每个原子轨道最多容纳2个电子,而题目所给的电子排布式中的3s能级上有3个电子,违背了泡利原理。(4)Fe2+的价层电子排布式为3d6,Fe3+的价层电子排布式为3d5,3d能级处于半满状态时比较稳定,因此Fe3+比Fe2+稳定。
17.答案(1) 3s23p63d5
(2) 3p
(3)Si>Al>Mg>Na Si>Mg>Al>Na
解析 根据元素周期表知,a~p分别为H、Li、C、N、O、F、Na、Mg、Al、Si、S、Cl、Ar、K、Mn、Fe。
(1)基态o原子电子排布式为[Ar]3d54s2,价层电子排布图为;p3+为Fe3+,基态Fe3+的最外层电子排布式为3s23p63d5。
(2)n为K,核电荷数为19,原子结构示意图为;j为Si,基态Si原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p2,核外电子填充时最高能级符号为3p。
(3)g、h、i、j四种元素分别为Na、Mg、Al、Si,同一周期主族元素从左到右电负性逐渐增大,因此电负性由大到小的顺序为Si>Al>Mg>Na;同一周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势,但是第ⅡA族元素、第ⅤA族元素的第一电离能大于邻近元素的第一电离能,因此第一电离能由大到小的顺序为Si>Mg>Al>Na。
18.答案 (1)[Ar]3d74s2 O Mn
(2)① ②同周期元素随核电荷数的增大,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 基态N原子的2p轨道为半充满状态,相对稳定,故不易结合一个电子
解析 (1)Co是27号元素,在元素周期表中位于第四周期第Ⅷ族,其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2。同周期元素从左到右,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:Mn
②由题意可知,元素的基态气态原子越容易得到一个电子,所放出的能量越大,即第一电子亲和能(E1)越大,同周期元素随核电荷数的增大,原子的电负性增大,得电子的能力增强,故结合一个电子释放的能量逐渐增大;基态N原子的核外电子排布式为1s22s22p3,则N原子的2p轨道为半充满状态,相对稳定,不易得电子。
19.答案 (1)第四周期第ⅠB族 ds
(2)N 氮原子的2p轨道为半充满结构,较稳定
(3)< BC
(4)
解析 根据A原子所处的周期数、族序数都与其原子序数相等,可知A为H元素;B原子核外电子有6种不同的运动状态,s轨道电子数是p轨道电子数的两倍,则B为C元素;D原子L层上有2对成对电子,D的原子序数大于C元素,则D为O元素;B、C、D的原子序数依次增大,则C为N元素;E+原子核外有3层电子且M层3d轨道电子全充满,则E为Cu元素。
(1)E为Cu元素,其在周期表中位于第四周期第ⅠB族,属于ds区。(2)B、C、D三种元素分别是C、N、O,N的最外层为半充满结构,第一电离能最大。(3)D为O元素,电负性小于F。常温下氟气的颜色比氧气的颜色深属于物理性质,与电负性无关,A错误;氟气与水剧烈反应,产生氧气,说明氟气的氧化性比氧气强,则氟的电负性大于氧,B正确;氟与氧形成的化合物中氧元素呈正价态,说明F得电子能力较强,电负性较大,C正确;单质与氢气化合时得电子的数目的多少与得电子的能力无关,D错误。(4)只含N、H两元素的离子化合物NH5,它的所有原子的最外层都符合相应的稀有气体原子电子层结构,则其电子式为。
20.答案 (1)洪特规则
(2)小于
(3)离子键
(4)3
(5)c
(6)[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5 3Fe+8H++2NO3-3Fe2++2NO↑+4H2O
解析 (1)根据题意可知A为C,A基态原子的核外电子排布图应为 ,该同学所画的电子排布图违背了洪特规则。(2)由B元素原子的核外p电子数比s电子数少1知B为N,由C元素基态原子p轨道有两个未成对电子且原子序数比B大知C为O,N的电负性小于O,所以B元素的电负性小于C元素的电负性。(3)根据电离能知D为镁元素,C与D形成的化合物为离子化合物,所含化学键为离子键。(4)由E原子核外所有p轨道全满或半满并结合题意知E为磷元素。E基态原子中能量最高的电子,其电子云在空间有3个方向。(5)F为第四周期元素且在周期表的第8纵列,则F为铁元素,F原子的价层电子排布图为 。(6)基态Fe3+核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5。过量单质铁与硝酸的稀溶液完全反应,生成NO气体,该反应的离子方程式为3Fe+8H++2NO3-3Fe2++2NO↑+4H2O。
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