【23版一轮练习系列】(三十六)　原子结构与性质

23一轮练测—01老高考化学(三十六)　原子结构与性质

1．回答下列问题：

(1)“嫦娥五号”首次成功实现地外天体采样返回，标志着我国航天向前迈出了一大步。其制作材料中包含了Al、Cr、Cu、C、N、O、Si等多种元素。上述元素中基态原子未成对电子数与Al相同的有________。

(2)元素铋主要用于制造易熔金属合金，元素Bi位于第六周期ⅤA族，其基态原子的价层电子排布式为________。Bi(NO3)3·5H2O中各元素电负性从大到小的顺序为____________。

(3)N、P、As均为氮族元素，这些元素与人们的生活息息相关。回答下列问题：

①下列状态的N原子或离子在跃迁时，用光谱仪可捕捉到发射光谱的是________(填字母，下同)，未成对电子最多的是________。

a．1s22s22p3     b．1s22s2

c．1s22s12p4    d．1s22s12p3

②Si、P与S是同周期中相邻的元素，Si、P、S的电负性由大到小的顺序是________，第一电离能由大到小的顺序是________。

【详解】(1)Al的核外电子排布式为1s22s22p63s23p1，未成对电子数为1，Cu的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，未成对电子数也是1，故Cu的基态原子未成对电子数与Al相同。(2)Bi是第83号元素，属于第六周期ⅤA族，主族元素的价层电子为最外层电子，则Bi的价层电子排布式为6s26p3; Bi(NO3)3·5H2O含有的元素有Bi、N、O、H，非金属性越强，电负性越强，因此电负性：O＞N＞H＞Bi。(3)①a项，1s22s22p3，该原子为基态，未成对电子为3个；b项，1s22s2，该原子为基态，没有未成对电子；c项，1s22s12p4，该原子为激发态，未成对电子为3个；d项，1s22s12p3，该原子为激发态，未成对电子为4个。电子从激发态到基态会释放能量形成发射光谱，因此用光谱仪可捕捉到发射光谱的是激发态的原子，故选c、d；未成对电子最多的是1s22s12p3，有4个未成对电子，故选d；②根据元素周期律，非金属性：Si＜P＜S，则电负性：S＞P＞Si；同周期主族元素，从左到右第一电离能呈增大趋势，由于P的3p轨道电子处于半充满较稳定状态，第一电离能大于相邻元素，则第一电离能由大到小的顺序是P＞S＞Si。

【答案】(1)Cu　(2)6s26p3　O＞N＞H＞Bi　(3)①cd　d

②S>P>Si　P>S>Si

2．下表为元素周期表的一部分，其中的编号代表对应的元素。

请回答下列问题：

(1)表中属于d区元素的是__________(填元素符号)。

(2)表中元素①的6个原子与元素③的6个原子形成的某种环状分子名称为__________；③和⑦形成的一种常见溶剂的化学式为__________。

(3)元素④的第一电离能__________元素⑤(选填“＞”“＝”或“＜”)的第一电离能；元素⑥的电负性__________元素⑦(选填“＞”“＝”或“＜”)的电负性。

(4)某些不同族元素的性质也有一定的相似性，如上表中元素②与元素⑤的氢氧化物有相似的性质。请写出元素②的氢氧化物与NaOH溶液反应的化学方程式：__________________________。

【详解】根据各编号在周期表中的位置可知，①～⑩依次为H、Be、C、Mg、Al、P、Cl、Ca、Ti、Cu元素。(3)元素⑤为Al，元素④为Mg，Mg的3p轨道为全空，能量低较稳定，故Mg的第一电离能＞Al的第一电离能；同周期从左到右元素的电负性逐渐增大，元素⑥的电负性＜元素⑦的电负性。(4)根据对角线规则，②的氢氧化物Be(OH)2与⑤的氢氧化物Al(OH)3有相似的性质，则Be(OH)2与NaOH溶液反应的化学方程式为 Be(OH)2＋2NaOH===Na2BeO2＋2H2O。

【答案】(1)Ti　(2)苯　CCl4　(3)＞　＜　(4)Be(OH)2＋2NaOH===Na2BeO2＋2H2O

3．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。

回答下列问题：

(1)写出其中原子序数最小的副族元素的元素符号________，主族序数最大的金属元素名称________。

(2)锰元素在周期表中的位置为________；属于________区元素(填“s”“p”“d”“ds”或“f”)。

(3)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________。

(4)基态Fe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________。

(5)铜、锌两种元素的第一电离能、第二电离能如表所示：

铜的第二电离能(I2)却大于锌的第二电离能，其主要原因是____________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

【详解】(1)第四周期中原子序数最小的副族元素在第ⅢB族，是第21号元素钪，符号为Sc；主族序数最大的金属元素位于第ⅣA族，名称为锗。(2)Mn是第25号元素，电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2或[Ar]3d54s2，位于第四周期第ⅦB族，属于d区元素。(3)基态铬原子核外有24个电子，电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1，第四周期最外层电子数为1的原子还有K([Ar] 4s1)、Cu([Ar]3d104s1)。(4)基态Fe原子核外有4个电子层，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，电子占据的最高能层为第四层，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。(5)轨道中电子处于全满、全空、半满时较稳定，所以Cu失去一个电子变成结构为[Ar]3d10的Cu＋，能量较低，所以Cu的第二电离能相对较大。

【答案】(1)Sc　锗　(2)第四周期第ⅦB族　d

(3)1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1　K、Cu

(4)N　16　(5)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，所以铜的第二电离能相对较大

4.太阳能的开发利用在新能源研究中占据重要地位，单晶硅太阳能电池片在加工时，一般掺杂微量的铜、铁、钴、硼、镓、硒等。其中某种重要的含铜的化合物结构如图。请回答下列问题：

(1)铜位于周期表中__________区。

(2)基态二价铜离子的电子排布式为______________，已知高温下Cu2O比CuO更稳定，试从核外电子排布角度解释___________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)核外电子的运动状态的概率密度分布可用________形象化描述。

(4)Fe3＋的价层电子排布图为___________。

(5)N、O、Se三种元素中的第一电离能最大的为____________________________。

【详解】(1)铜是29号元素，电子排布式为

1s22s22p63s23p63d104s1，位于周期表中ds区。

(2)原子轨道中电子处于半满、全满、全空时较稳定，二价铜离子价层电子排布式为3d9、亚铜离子价层电子排布式为3d10，亚铜离子核外电子处于全充满的稳定状态，所以较稳定。

(4)Fe3＋的价层电子排布式为3d5，其价层电子排布图为。

(5) 同一周期，从左到右，元素的第一电离能呈增大趋势，但第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一电离能大于相邻元素，第一电离能：N＞O；同一主族，从上到下，元素的第一电离能逐渐减小，第一电离能：O＞Se；三种元素中的第一电离能最大的为N。

【答案】(1)ds　(2)1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9　Cu＋的最外层电子排布式为3d10，而Cu2＋的最外层电子排布为3d9，因为最外层电子排布达到全满时稳定，所以Cu2O稳定性强于CuO　(3)电子云　(4) 　(5)N

5．回答下列问题：

(1)与碳同周期的非金属元素N的第一电离能大于O的第一电离能，原因是________________________________________________________________________。

(2)A、B均为短周期金属元素。依据下表数据，写出B原子的电子排布式：________________________________________________________________________。

(3)Mn、Fe均为第四周期过渡金属元素，两元素的部分电离能数据列于表：

锰元素位于第四周期第ⅦB族。请写出基态Mn2＋的价层电子排布式：________，比较两元素的I2、I3可知，气态Mn2＋再失去1个电子比气态Fe2＋再失去1个电子难，对此你的解释是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

【详解】(1)氮原子的2p轨道为稳定的半充满结构，第一电离能比同周期相邻元素大，则氮原子的第一电离能大于氧原子的第一电离能。

(2)由表格数据可知，A原子和B原子的第二电离能与第三电离能相差倍数很大，说明最外层的电子数都为2，都是位于ⅡA族的元素，同主族元素，从上到下第一电离能依次减小，则B为镁元素，原子的电子排布式为1s22s22p63s2。

(3)锰离子的价层电子排布式为3d5，Mn2＋转化为Mn3＋时，3d能级由较稳定的3d5半充满状态转变为不稳定的3d4状态需要的能量较多；而Fe2＋转化为Fe3＋时，3d能级由不稳定的3d6状态转变为较稳定的3d5半充满状态需要的能量相对要少，所以气态Mn2＋再失去1个电子比气态Fe2＋再失去1个电子难。

【答案】(1)N原子的2p轨道达到半充满结构，比较稳定　(2)1s22s22p63s2　(3)3d5　Mn2＋转化为Mn3＋时，3d能级由较稳定的3d5半充满状态转变为不稳定的3d4状态需要的能量较多；而Fe2＋转化为Fe3＋时，3d能级由不稳定的3d6状态转变为较稳定的3d5半充满状态需要的能量相对要少

6．根据下列五种元素的电离能数据(单位：kJ·mol－1)，回答下列问题。

(1)在周期表中，最可能处于同一族的是________(填字母下同)。

A．Q和R     B．S和T

C．T和U    D．R和T

E．R和U

(2)电解它们的熔融氯化物，以下过程最可能正确的是__________。

A．Q2＋＋2e－―→Q    B．R2＋＋2e－―→R

C．S3＋＋3e－―→S    D．T3＋＋3e－―→T

(3)它们的氯化物的化学式，最可能正确的是________。

A．QCl2    B．RCl

C．SCl3    D．TCl

(4)S 元素最可能是________。

A．s区元素    B．稀有气体元素

C．p 区元素    D．d区元素

(5)下列元素中，化学性质和物理性质最像Q元素的是________。

A．氦(1s2)    B．铍(1s12s2)

C．锂(1s22s1)    D．氢(1s1)

【详解】根据元素的电离能可知，Q的第一电离能最大，很可能是稀有气体。R和U的第二电离能均远远大于第一电离能，因此最外层电子数都是1个，最有可能处于同一主族。S的第三电离能远远大于第二电离能，所以S的最外层有2个电子。同理分析T的最外层电子数是3个。由于最外层2个电子属于p能级全空，稳定性强，所以第一电离能大于T的，因此金属性强弱顺序为U＞R＞S＞T＞Q。

(1)R和U的第一电离能较小，最外层电子数为1，二者位于同一族，故选E。

(2)根据分析可知，金属性越强，相应阳离子的氧化性就越弱，而Q又很有可能是稀有气体，熔融状态下难于电离，所以阴极放电反应最可能是T3＋，选D。

(3)由分析可知根据R、S、T、U最高化合价为＋1、＋2、＋3、＋1，所以各氯化物分别是RCl、SCl2、TCl3、UCl，故选B。

(4)S的第一、第二电离能较小，最外层电子数为2，可能为s区元素，故选A。

(5)Q的电离能很大，可能为0族元素，化学性质和物理性质最像氦，故选A。

【答案】(1)E　(2)D　(3)B　(4)A　(5)A