高考化学（2011~2020）真题专项练习 专题62 原子结构与性质（教师版）

1．（2020·天津高考真题）短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。用表中信息判断下列说法正确的是

A．元素电负性：Z<W B．简单离子半径：W<Y

C．元素第一电离能：Z<W D．简单氢化物的沸点：X<Z

【答案】A

【解析】四种短周期元素，均可以形成最高价氧化物对应的水化物。有H3ZO4可知，该酸为弱酸，则Z为P元素；0.1 mol∙L−1  W的最高价氧化物对应的水化物的pH为0.70，说明该物质为多元强酸，为硫酸，则W为S元素；0.1 mol∙L−1  Y的最高价氧化物对应的水化物的pH为13.00，说明该物质为一元强碱，为氢氧化钠，则Y为Na元素；0.1 mol∙L−1  X的最高价氧化物对应的水化物的pH为1.00，说明该物质为一元强酸，为硝酸，则Y为N元素，据此回答。A．同一周期元素的电负性随着原子序数的递增而增大，因S的原子序数大于P，则S的电负性大于P，正确；B．电子层数越多离子半径越大，Na+有两个电子层而S2−有三个电子层，因此S2−的离子半径较大，错误；C．同一周期元素原子的第一电离能总趋势为依次增大，但由于第ⅡA、ⅤA族元素的电子排布结构为全充满或半充满状态，原子结构较为稳定，故第ⅡA、ⅤA族元素的第一电离能较相邻两个主族的电离能较大，故P的第一电离能大于S，错误；D．相对分子质量越大，物质的熔沸点越高，但由于X的氢化物NH3中含有分子间氢键，因此NH3的沸点高于PH3的沸点，错误；综上所述，答案为A。

2．（2020·山东高考真题）短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，基态X原子的电子总数是其最高能级电子数的2倍，Z可与X形成淡黄色化合物Z2X2，Y、W最外层电子数相同。下列说法正确的是

A．第一电离能：W>X>Y>Z B．简单离子的还原性：Y>X>W

C．简单离子的半径：W>X>Y>Z D．氢化物水溶液的酸性：Y>W

【答案】C

【解析】四种短周期主族元素，基态X原子的电子总数是其最高能级电子数的2倍，设若X为第二周期元素原子，则X可能为Be或O，若X为第三周期元素原子，则均不满足题意，Z与X能形成Z2X2的淡黄色化合物，该淡黄色固体为Na2O2，则X为O元素，Z为Na元素；Y与W的最外层电子数相同，则Y为F元素，W为Cl元素，据此分析。A．同一周期从左向右第一电离能总趋势为逐渐增大，同一主族从上到下第一电离能逐渐减小，故四种元素中第一电离能从大到小的顺序为F＞O＞Cl＞Na，A错误；B．单质的氧化性越强，简单离子的还原性越弱，O、F、Cl三种元素中F2的氧化性最强O2的氧化性最弱，故简单离子的还原性O2-＞Cl-＞F-，B错误；C．电子层数越多简单离子半径越大，相同结构的离子，原子序数越大半径越小，故四种元素中离子半径从大到小的顺序为Cl-＞O2-＞F-＞Na+，C正确；D．F元素的非金属性强于Cl元素，则形成氢化物后F原子束缚H原子的能力强于Cl原子，在水溶液中HF不容易发生电离，故HCl的酸性强于HF，D错误；故选C。

3．（2013·上海高考真题）X、Y、Z、W是短周期元素，X元素原子的最外层未达到8电子稳定结构，工业上通过分离液态空气获得其单质；Y元素原子最外电子层上s、p电子数相等；Z元素+2价阳离子的核外电子排布与氖原子相同；W元素原子的M层有1个未成对的p电子。下列有关这些元素性质的说法一定正确的是

A．X元素的氢化物的水溶液显碱性

B．Z元素的离子半径大于W元素的离子半径

C．Z元素的单质在一定条件下能与X元素的单质反应

D．Y元素最高价氧化物的晶体具有很高的熔点和沸点

【答案】C

【解析】X元素原子的最外层未达到8电子稳定结构，工业上通过分离液态空气获得其单质，则X是N或O。Y元素原子最外电子层上s、p电子数相等，Y是C或Si。Z元素+2价阳离子的核外电子排布与氖原子相同，Z是Mg。W元素原子的M层有1个未成对的p电子，W是Al或Cl。则A、X元素的氢化物的水溶液显碱性（NH3）或中性（H2O），A不正确；B、若W是氯元素，则氯离子半径大于镁离子半径；B不正确；C、镁既能和氮气反应生成氮化镁，也能和氧气反应生成氧化镁，C正确；D、若Y是碳元素，则CO2形成的是分子晶体，熔沸点低，D不正确；答案选C。

4．（2009·海南高考真题）下列说法中错误的是:

A．SO2、SO3都是极性分子

B．在NH4+和[Cu(NH3)4]2+中都存在配位键

C．元素电负性越大的原子，吸引电子的能力越强

D．原子晶体中原子以共价键结合，具有键能大、熔点高、硬度大的特性

【答案】A

【解析】A．三氧化硫分子是非极性分子，它是由一个硫原子和三个氧原子通过极性共价键结合而成，分子形状呈平面三角形，硫原子居中，键角120°，错误；B．在NH4+和[Cu(NH3)4]2+中都存在配位键，前者是氮原子提供配对电子对给氢原子，后者是铜原子提供空轨道，正确；C．元素的原子在化合物中把电子吸引向自己的本领叫做元素的电负性，所以电负性越大的原子，吸引电子的能力越强，正确；D．原子晶体中原子以共价键结合，一般原子晶体结构的物质键能都比较大、熔沸点比较高、硬度比较大，正确。答案选A。

5．（2009·上海高考真题）以下表示氦原子结构的化学用语中，对电子运动状态描述最详尽的是

A．：He B． C．1s2 D．

【答案】D

【解析】A．只能表示最外层电子数；B．只表示核外的电子分层排布情况；C．具体到亚层的电子数；D．包含了电子层数、亚层数以及轨道内电子的自旋方向；描述最详尽，答案选D。

6．（2011·安徽高考真题）中学化学中很多“规律”都有其使用范围，下列根据有关“规律”推出的结论合理的是

A．根据同周期元素的第一电离能变化趋势，推出Al的第一电离能比Mg大

B．根据主族元素最高正化合价与族序数的关系，推出卤族元素最高正价都是+7

C．根据溶液的pH与溶液酸碱性的关系，推出pH=6.8的溶液一定显酸性

D．根据较强酸可以制取较弱酸的规律，推出通入NaClO溶液中能生成HClO

【答案】D

【解析】A．同周期元素，第一电离能的变化趋势为：从左到右呈增大趋势，但是镁的价电子排布是3s2，3s轨道全满较稳定，则铝的第一电离能比镁小，错误；B．卤族元素中的F元素非金属性很强，没有正价，错误；C．溶液呈酸性是指溶液中c（H+）＞c（OH-），而pH实际反映的是c（H+），水的离子积常数受温度影响，pH=6.8不能说明溶液一定显酸性，如100℃时pH=6.8的溶液呈碱性，错误；D．根据强酸制弱酸原理，强酸可以与弱酸的盐溶液反应制取弱酸，酸性：H2CO3>HClO，所以CO2通入NaClO溶液中能生成HClO，正确；答案选D。

7．（2012·上海高考真题）元素周期表中铋元素的数据如图，下列说法正确的是（　　）

A．Bi元素的质量数是209

B．Bi元素的相对原子质量是209.0

C．Bi原子6p亚层有一个未成对电子

D．Bi原子最外层有5个能量相同的电子

【答案】B

【解析】A．Bi元素没有同位素，核素才有同位素，A不正确；B．根据图示，Bi元素的相对原子质量是209.0，B正确；C．Bi原子6p亚层有三个未成对电子，C不正确；D．s能级和p能级的能量是不相同的，所以Bi原子最外层的5个电子能量不相同，D不正确；故选B。

8．（2018·上海高考真题）下列关于含氮微粒的表述正确的是（       ）

A．N2的电子式为 B．N3-的最外层电子数为6

C．N3-的质子数是20 D．氮原子未成对电子的电子云形状相同

【答案】D

【解析】A．N2分子中N原子之间形成三对共用电子对，每个氮原子还剩一对孤对电子，其电子式为：，错误；B．N原子得到3个电子形成N3-，其最外层电子数为8，错误；C．质子数=原子序数=核电荷数，N3-的质子数为7，错误；D．N原子中未成对电子处于2p轨道，p轨道的电子云形状都为哑铃形，正确；答案选D。

9．（2009·海南高考真题）在以离子键为主的化学键中常含有共价键的成分。下列各对原子形成化学键中共价键成分最少的是:

A．Li，F B．Na，F C．Na，Cl D．Mg，O

【答案】B

【解析】比较两原子电负性的差，其中Na与F的电负性差最大，故合理选项为B。

10．（2008·海南高考真题）在基态多电子原子中，关于核外电子能量的叙述错误的是 （   ）

A．最易失去的电子能量最高

B．电离能最小的电子能量最高

C．p轨道电子能量一定高于s轨道电子能量

D．在离核最近区域内运动的电子能量最低

【答案】C

【解析】A．能量越高的电子通常离核越远，故最易失去的电子能量最高，A正确；B．电离能最小的电子只需要较少的能量即可脱离原子核的吸引，故其能量最高，B正确；C．p轨道电子能量不一定高于s轨道电子能量，同一能层的p轨道电子能量高于s轨道电子能量，C不正确；D．根据能量最低原理可知，在离核最近区域内运动的电子能量最低，D正确。综上所述，关于核外电子能量的叙述错误的是C。

11．（2012·海南高考真题）下列有关元素锗及其化合物的叙述中正确的是

A．锗的第一电离能高于碳而电负性低于碳

B．四氯化锗与四氯化碳分子都是四面体构型

C．二氧化锗与二氧化碳都是非极性的气体化合物

D．锗和碳都存在具有原子晶体结构的单质

【答案】BD

【解析】碳和锗同主族，碳在第二周期，而锗在第四周期，锗是金属元素，故其第一电离能低于碳，A错；四氯化锗和四氯化碳都是分子晶体且构型相同，B对；金属的氧化物不是气体，C错；锗和碳都易于形成四个键，能形成原子晶体结构的单质，D对。

12．（2013·上海高考真题）金属铝质轻且有良好的防腐蚀性，在国防工业中有非常重要的作用。完成下列填空：

（1）铝原子核外电子云有______种不同的伸展方向，有_____种不同运动状态的电子。

（2）镓（Ga）与铝同族。写出镓的氯化物和氨水反应的化学方程式_____。

【答案】（1）4    13    （2）GaCl3＋3NH3+3H2O=3NH4Cl+Ga(OH)3↓ 

【解析】

（1）铝原子核外电子云有s、p，分别有1种、3种，共有4中不同的伸展方向，其核外有13个电子，则有13种不同运动状态；

（2）类似氯化铝与氨水反应，则镓的氯化物和氨水反应的化学方程式为GaCl3＋3NH3+3H2O=3NH4Cl+Ga(OH)3↓；

13．（2017·海南高考真题）下列叙述正确的有_______。

A．某元素原子核外电子总数是最外层电子数的5倍，则其最高正价为+7

B．钠元素的第一、第二电离能分别小于镁元素的第一、第二电离能

C．高氯酸的酸性与氧化性均大于次氯酸的酸性和氧化性

D．邻羟基苯甲醛的熔点低于对羟基苯甲醛的熔点

【答案】AD

【解析】A、某元素原子核外电子总数是最外层电子数的5倍，此元素是Br，位于VIIA族，最高正价为+7价，正确；B、金属钠比镁活泼，容易失去电子，因此钠的第一电离能小于Mg的第一电离能，Na最外层只有一个电子，再失去一个电子，出现能层的变化，需要的能量增大，Mg最外层有2个电子，因此Na的第二电离能大于Mg的第二电离能，错误；C、HClO4可以写成(HO)ClO3，HClO写成(HO)Cl，高氯酸的中非羟基氧多于次氯酸，因此高氯酸的酸性强于次氯酸，但高氯酸的氧化性弱于次氯酸，错误；D、邻羟基苯甲醛形成分子内氢键，降低物质熔点，对羟基苯甲醛形成分子间氢键，增大物质熔点，因此邻羟基苯甲醛的熔点低于对羟基苯甲醛的熔点，正确；

14．（2009·宁夏高考真题）已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42。X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。X跟Y可形成化合物X2Y3，Z元素可以形成负一价离子。请回答下列问题：

（1）X元素原子基态时的电子排布式为__________，该元素的符号是__________；

（2）Y元素原子的价层电子的轨道表示式为________，该元素的名称是__________；

【答案】（1）1s22s22p63s23p63d104s24p3    As   （2）     氧

【解析】X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，X为As元素；Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子，Y为O元素；X、Y、Z的原子序数之和等于42，则Z的原子序数为42-33-8=1，Z可以形成负一价离子，Z为H元素；

（1）X为As，As原子基态时核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，该元素的符号是As。

（2）Y为O，基态O原子的核外电子排布式为1s22s22p2，其价层电子的轨道表示式为，该元素名称为氧。

15．（2012·安徽高考真题）X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的常见元素，其相关信息如下表：

（1）W位于元素周期表第      周期第      族，其基态原子最外层有    个电子。

（2）X的电负性比Y的       （填“大”或“小”）；X和Y的气态氢化物中，较稳定的是 （写化学式）

【答案】⑴4 Ⅷ 2 ⑵小 H2O

【解析】由题中信息可推知X、Y、Z、W分别为C、O（n=2）、Na（根据质量数=质子数+中子数推得）、Fe（根据氢氧化物由白色变为灰绿色最后为红褐色）四种元素。⑴Fe位于周期表第4周期第Ⅷ族元素，其基态原子价电子排布式为3d64s2，最外层有2个电子。⑵根据同一周期电负性自左向右逐渐增大，非金属性逐渐增强知X(C)的电负小比Y(O)的小，X的气态氢化物CH4没有Y的氢化物H2O稳定，而H2O比H2O2稳定。

16．（2008·宁夏高考真题）X、Y、Z、Q、E五种元素中，X原子核外的M层中只有两对成对电子，Y原子核外的L层电子数是K层的两倍，Z是地壳内含量（质量分数）最高的元素，Q的核电荷数是X与Z的核电荷数之和，E在元素周期表的各元素中电负性最大。请回答下列问题：

（1）X、Y的元素符号依次为__________、_________；

（2）XZ2与YZ2分子的立体结构分别是_________和_________，相同条件下两者在水中的溶解度较大的是_________（写分子式），理由是_________；

（3）Q的元素符号是_________，它属于第_________周期，它的核外电子排布式为_________，在形成化合物时它的最高化合价为_________；

（4）用氢键表示式写出E的氢化物溶液中存在的所有氢键_________。

【答案】（1）S    C    （2）V形    直线形    SO2    因为CO2是非极性分子，SO2和H2O都是极性分子，根据“相似相溶”原理，SO2在H2O中的溶解度较大    （3）Cr    四    1s22s22p63s23p63d54s1    +6 

【解析】X原子核外的M层中只有两对成对电子，核外电子排布应为1s22s22p63s23p4，为S元素，Y原子核外的L层电子数是K层的两倍，应为C元素，Z是地壳内含量最高的元素，为O元素，Q的核电荷数是X与Z的核电荷数之和，原子序数为24，为Cr元素，E在元素周期表的各元素中电负性最大，应为F元素，结合元素对应单质、化合物的结构和性质解答该题。

（1）由以上分析可知，X为S，Y为 C，故答案为S；C；

（2）SO2中，S和O形成2个键，有1个孤电子对，为V形，CO2中，C和O形成2个键，没有孤电子对，为直线形，SO2是极性分子，H2O也是极性分子，相似相溶，而CO2是非极性分子，故SO2在水中溶解度更大，

故答案为V形；直线形；SO2  ；因为CO2是非极性分子，SO2和H2O都是极性分子，根据“相似相溶”原理，SO2在H2O中的溶解度较大；

（3）Q为Cr，原子序数为24，位于周期表第四周期ⅥB族，价电子层电子排布式为3d54s1，最高化合价为+6价，

故答案为Cr；四；3d54s1；+6；

17．（2014·四川高考真题）（13分）X、Y、Z、R为前四周期元素，且原子序数依次增大。XY2是红棕色气体；X与氢元素可形成XH3；Z基态原子的M层与K层电子数相等；R2＋离子的3d轨道中有9个电子。请回答下列问题：

（1）Y基态原子的电子排布式是________；Z所在周期中第一电离能最大的主族元素是_____。

【答案】（1）1s22s22p4；Cl

【解析】X、Y、Z、R为前四周期元素，且原子序数依次增大。XY2是红棕色气体，该气体是NO2，则X是氮元素，Y是氧元素；X与氢元素可形成XH3，该气体是氨气；Z基态原子的M层与K层电子数相等，则该元素的原子序数是2＋8＋2＝12，即为镁元素；R2＋离子的3d轨道中有9个电子，因此R的原子序数是18＋9＋2=29，即为铜元素。

（1）氧元素的原子序数是8，则根据核外电子排布规律可知，氧元素基态原子的电子排布式是1s22s22p4；同周期自左向右元素的第一电离能逐渐增大，镁是第三周期，则所在周期中第一电离能最大的主族元素是Cl元素。

18．（2008·海南高考真题）四种元素X、Y、Z、W位于元素周期表的前四周期，已知它们的核电荷数

依次增加，且核电荷数之和为51；Y原子的L层p轨道中有2个电子；Z与Y原子的价层电子数相同；W原子的L层电子数与最外层电子数之比为4：1，其d轨道中的电子数与最外层电子数之比为5：1。

（1）Y、Z可分别与X形成只含一个中心原子的共价化合物a、b，它们的分子式分别是_____、_______; 杂化轨道分别是________、_________；a分子的立体结构是____________。

（4）Y与Z比较，电负性较大的____________, 其+2价离子的核外电子排布式是_________。

【答案】（1）CH4    SiH4    sp3    sp3    正四面体   （4） C    1s22s2   

【解析】由“Y原子的L层p轨道中有2个电子”可知Y原子的电子排布式是1s22s22p2，为碳元素；由“Z与Y原子的价层电子数相同”可知Z与碳元素同主族，又因Z位于元素周期表的前四周期且核电荷数大于Y，所以Z可能为硅元素（14号）或锗元素（32号），若Z为锗元素，则四种元素的核电荷数之和大于51（因W的核电荷数比Z的还要大），即Z只能为硅元素；由“W原子的L层电子数与最外层电子数之比为4︰1”可知W的最外层电子数为2，由“d轨道中的电子数与最外层电子数之比为5︰1”可知d轨道中的电子数为10，所以W原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s2，即W为锌元素；又因四种元素的核电荷数之和为51，所以X元素的核电荷数为1，是氢元素。

 （1）C和Si可分别与H形成只含一个中心原子的共价化合物a、b，它们的分子式分别是CH4、SiH4; 杂化轨道分别是sp3、sp3；两种分子的立体结构都是正四面体。

 （4）C与Si是同一主族的元素，非金属性越强的电负性越大，电负性较大的是C, 其+2价离子的核外电子排布式是1s22s2。