2019届高考化学一轮复习顶层设计配餐作业：37 《原子结构与性质》 含解析 练习

配餐作业(三十七)　原子结构与性质

►►见学生用书P429

1．(2018·长春月考)下表为元素周期表前三周期的一部分：

(1)X的氢化物的稳定性与W的氢化物的稳定性比较________＞________(填化学式)，原因是____________________。

(2)X的基态原子的电子排布图是________(填序号)，

另一电子排布图不能作为基态原子的电子排布图是因为它不符合________(填选项字母)。

A．能量最低原理 B．泡利原理　       C．洪特规则

(3)以上五种元素中，________(填元素符号)元素第一电离能最大。

(4)由以上某种元素与氢元素组成的三角锥形分子E和由以上某种元素组成的直线形分子G反应，生成两种直线形分子L和M(组成E、G、L、M分子的元素原子序数均小于10)，反应如图所示，该反应的化学方程式是______________________。

解析　根据元素周期表的结构可知X为N，Z为F，R为Ne，W为P，Y为S。

(1)X、W的氢化物为NH3和PH3，非金属性越强气态氢化物越稳定。

(2)当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，且自旋状态相同，因此氮元素的基态原子的电子排布图为。

(3)原子失电子所需能量不仅与原子核对核外电子的吸引力有关，还与形成稳定结构的倾向有关。结构越稳定，失去电子所需能量越高，在所给五种元素中，氖元素最外层已达8电子的稳定结构，因此失去核外第一个电子需要的能量最多，即第一电离能最大。

(4)根据题给图示可知E为NH3，G为F2，L为HF，M为N2，应是2NH3＋3F2===6HF＋N2。

答案　(1)NH3　PH3　氮元素的非金属性(或电负性)比磷强(或者是N—H键的键长比P—H的短)

(2)②　C　(3)Ne

(4)2NH3＋3F2===6HF＋N2

【拓展延伸】

本部分高考考查的视角主要有：①电子排布式、价层电子排布式、价层电子排布图；②基态原子电子云形状(主要考查球形和哑铃形)；③不同运动状态、能级、能层、轨道数等；④第一电离能、电负性大小比较。

2．(2018·衡水月考)有四种短周期元素，它们的结构、性质等信息如下表所述：

请根据表中信息填写：

(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是____________；离子半径：B________A(填“大于”或“小于”)。

(3)C原子的电子排布图是__________，其原子核外有______个未成对电子，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______________________。

(5)B的最高价氧化物对应的水化物与A的最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式为_________________________。与D的氢化物的水溶液反应的化学方程式为__________________________。

解析　根据题中信息可推出：A为Na，B为Al，C为O，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三周期第ⅢA族，Na＋与Al3＋核外电子排布相同，核电荷数Al3＋大于Na＋，故r(Al3＋)＜r(Na＋)。(3)C为O，其电子排布图为，其中有2个未成对电子，能量最高的为2p轨道上的电子，其轨道呈哑铃形。(4)D为Cl，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p5，简化电子排布式为[Ne]3s23p5，Cl－的结构示意图为。

(5)Al(OH)3与NaOH和盐酸反应的化学方程式分别为Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O，Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2O。

答案　(1)1s22s22p63s1

(2)第三周期第ⅢA族　小于

(3) 　2　2p　哑铃

(4)1s22s22p63s23p5或[Ne]3s23p5　

(5)NaOH＋Al(OH)3===NaAlO2＋2H2O

3HCl＋Al(OH)3===AlCl3＋3H2O

3．下表列出前20号元素中的某些元素性质的一些数据：

请回答下列问题：

(1)以上10种元素中，第一电离能最小的是________(填序号)。

(2)上述⑤⑥⑦三种元素中的某两种元素形成的化合物中，每一个原子都满足8电子稳定结构的物质可能是________________(写分子式)。元素⑨和⑩形成的化合物的化学式为______________________，元素①的原子价电子排布式是________。

(3)①⑥⑦⑩四种元素的气态氢化物的稳定性，由强到弱的顺序是________________(填化学式)。

(4)③和⑨两元素比较，非金属性较弱的是________(填名称)，可以验证你的结论的是下列中的________(双选；填选项字母)。

A．气态氢化物的挥发性和稳定性

B．单质中的键能

C．两元素的电负性

D．含氧酸的酸性

E．氢化物中X—H键的键长(X代表③和⑨两元素)

F．两单质在自然界的存在形式

解析　由题意可知，10种元素是前20号元素，根据表中数据，我们不难推出①S，②K，③O，④Al，⑤C，⑥P，⑦Cl，⑧Na，⑨N，⑩Si。(1)在同一周期中，从第ⅠA族到第ⅦA族，元素的第一电离能呈增大趋势；同一主族中，从上向下，元素的第一电离能逐渐减小，故在10种元素中，第一电离能最小的是②K。(2)C、P、Cl中的某两种元素形成的化合物中，PCl3或CCl4分子中的每一个原子都满足8电子稳定结构；根据化合价知氮和硅形成氮化硅Si3N4；硫元素的原子价电子排布式是3s23p4。(3)元素的非金属性越强，形成气态氢化物越稳定，非金属性强弱为Cl>S>P>Si，故其氢化物稳定性为HCl>H2S>PH3>SiH4。(4)氧元素和氮元素相比，非金属性较弱的是氮元素，可通过C、E验证。

答案　(1)②　(2)PCl3、CCl4　Si3N4　3s23p4

(3)HCl>H2S>PH3>SiH4

(4)氮元素　CE

4．A、B、C、D、E、F为原子序数依次增大的六种元素，其中A、B、C、D、E为短周期元素，F为第四周期元素，F还是前四周期中电负性最小的元素。

已知：A原子的核外电子数与电子层数相等；B元素原子的核外p电子数比s电子数少1个；C原子的第一至第四电离能为I1＝738 kJ·mol－1，I2＝1 451 kJ·mol－1，I3＝7 733 kJ·mol－1，I4＝10 540 kJ·mol－1；D原子核外所有p轨道为全充满或半充满；E元素的族序数与周期序数的差为4。

(1)写出E元素在周期表中的位置：________；D元素的原子的核外电子排布式：_____________________________________。

(2)某同学根据题目信息和掌握的知识分析C的核外电子排布为。该同学所画的电子排布图违背了________。

(3)已知BA5为离子化合物，写出其电子式：________。

(4)基态F原子的电子排布式为___________________________。

解析　由题意分析知F为K，A为H，B为N；由电离能知C的＋2价稳定，为Mg，D为P，E为Cl。(2)该同学未排满3s能级就排3p能级，违背了能量最低原理。(3)NH5为离子化合物，则为铵盐，存在NH和H－。(4)F为19号元素钾，其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s1。

答案　(1)第三周期第ⅦA族　1s22s22p63s23p3

(2)能量最低原理　(3)

(4)1s22s22p63s23p64s1或[Ar]4s1

5．(2018·山东青岛月考)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)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________D，C与E的第一电离能的大小关系是C__________E。(填“＞”“＜”或“＝”)

解析　A、B、C、D、E 5种元素核电荷数都小于20，故都为主族元素，A、E属同一族且最外层电子排布为ns1，故为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为ns2np4，为第ⅥA族元素，B的核电荷数小于D的，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(第ⅡA族和第ⅤA族元素除外)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，又同周期元素从左到右第一电离能逐渐增大，故钠的第一电离能小于C(铝)的，即第一电离能Al＞K。

答案　(1)H　O　Al　S　K(写元素名称也可)

(2)KAl(SO4)2·12H2O　作净水剂

(3)1s22s22p63s23p1

(4)

(5)＞　＞

6．已知元素周期表中共有18纵行，如图实线表示元素周期表的边界。按电子排布，可把周期表里的元素划分为几个区：s区、p区、d区、ds区等。除ds区外，其他区的名称来自按构造原理最后填入的电子的能级符号。

(1)请在图中用实线画出s区、p区、d区、ds区的边界线，并分别用阴影和表示d区和ds区。

(2)有的同学受这种划分的启发，认为d区内6、7纵行的部分元素可以排在另一区，你认为应排在______区。

(3)请在元素周期表中用元素符号标出4s轨道半充满的元素。

(4)请利用电子排布的相关知识解释Fe3＋比Fe2＋稳定的原因_____________________________。

(5)随着科学技术的发展，不断有新的元素被发现。若把第七周期排满，则元素周期表共可以排布________种元素。

解析　本题从深层次上考查了元素周期表的结构。依据构造原理最后填入的电子的能级符号，将元素周期表划分为几个区，对于24号元素，其核外价电子排布似乎应该是3d44s2，而实际上是3d54s1，原因是能量相同的轨道处于全空、全充满和半充满时能量最低，而29号元素也正是因为这一点而排成3d104s1，而不是3d94s2，故29号、30号元素所在纵行归为ds区，所以该同学认为d区内6、7纵行的部分元素可以排在ds区是有道理的。对于Fe3＋比Fe2＋稳定的原因也可从铁的核外电子排布特点来解释。

答案　(1)如图：

(2)ds　(3)见上表

(4)Fe价电子的排布式为3d64s2，Fe2＋为3d6，Fe3＋为3d5，依据“能量相同的轨道处于全空、全充满和半充满时能量最低”的原则，3d5处于半充满状态，结构更稳定，故Fe3＋比Fe2＋稳定

(5)118

7．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，请写出其基态原子电子排布式________。

(2)h的单质在空气中燃烧发出耀眼的白光，请用原子结构的知识解释发光的原因____________________________________。

(3)o、p两元素的部分电离能数据列于下表：

比较两元素的I2、I3可知，气态o2＋再失去一个电子比气态p2＋再失去一个电子难。对此，你的解释是___________________________。

(4)第3周期8种元素按单质熔点高低的顺序如图甲所示，其中电负性最大的是________(填下图中的序号)。

(5)表中所列的某主族元素的电离能情况如图乙所示，则该元素是________(填元素符号)。

甲

乙

解析　(1)根据能量最低原理、泡利原理和洪特规则可知26号元素基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。

(2)h为镁元素，Mg单质在空气中燃烧发出耀眼的白光，电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以光(子)的形式释放能量。

(3)o元素为Mn，其基态原子电子排布式为

1s22s22p63s23p63d54s2，Mn2＋的电子排布式为

1s22s22p63s23p63d5，其3d能级为半充满结构，相对比较稳定，当其失去第三个电子时比较困难，而Fe2＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d6，其3d能级再失去一个电子即为半充满结构，形成相对比较稳定的结构，故其失去第三个电子比较容易。

(4)第三周期8种元素分别为钠、镁、铝、硅、磷、硫、氯、氩，应是氯的电负性最大，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，熔点最高；磷、硫、氯、氩形成分子晶体，且常温下磷、硫为固体，氯气、氩气为气体，故8种元素中单质熔点最低的为氩，其次是氯，应是图中的2。

(5)由图乙可知，该元素的电离能I4远大于I3，故为第ⅢA族元素，周期表中所列的第ⅢA族元素i属于第3周期，应为Al。

答案　(1)1s22s22p63s23p63d64s2

(2)电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以光(子)的形式释放能量

(3)Mn2＋的3d轨道电子排布为半满状态，比较稳定

(4)2　(5)Al