全国通用版2022版高考化学一轮复习第12章物质结构与性质1原子结构与性质课时作业含解析

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原子结构与性质
(45分钟　100分)
非选择题(本题包括7小题,共100分)
1.(16分) X、T、Y、Z为1～36号元素,且原子序数依次增大,四种元素的性质或结构信息如表。请根据信息回答下列问题。
元素
T
X
Y
Z
性质
结构
信息
人体内含量最多的元素,且其单质是最常见的助燃剂。
单质为双原子分子,分子中含有3对共用电子对,常温下单质性质稳定,但其原子较活泼。
第3周期元素的简单离子中半径最小。
第4周期元素,M电子层为全充满状态,最外层只有一个电子的原子。
(1)写出元素T的离子结构示意图__________;写出元素X的气态氢化物的电子式__________;写出Z元素原子的外围电子排布式__________;元素Y的原子核外共有__________种形状不同的电子云。 
(2)Y元素原子的第一电离能______镁(填“>”“Si　(2)S>Mg>Al;(4)按原子轨道的重叠方式,③与⑥形成的化合物是二硫化碳,分子中含有2个双键。而双键是由1个σ键和1个π键构成的,所以分子中σ键有2个,π键有2个;(5)某元素的特征电子排布式为nsnnpn+1,则该元素是第ⅤA族元素。所以该元素原子的核外最外层电子的孤对电子数为1;该元素与元素①形成的分子X是氨气,其空间构型为三角锥形结构,属于极性分子;(6)某些不同族元素的性质也有一定的相似性,如上表中元素⑤与元素②的氢氧化物有相似的性质。由于⑤是铝元素,氢氧化铝能和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和水,则元素②即Be的氢氧化物与NaOH溶液反应的化学方程式为Be(OH)2+2NaOHNa2BeO2+2H2O。
答案:(1)⑨　(2)苯　(3)Cl>S>Mg>Al
(4)2　2　(5)1　三角锥形
(6)Be(OH)2+2NaOHNa2BeO2+2H2O
【加固训练】
　　研究物质的微观结构,有助于人们理解物质变化的本质。请回答下列问题。
(1)C、Si、N的电负性由大到小的顺序是________。C60和金刚石都是碳的同素异形体,二者相比较熔点较高的是________。 
(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:________。 
电离能
/kJ·mol-1
I1
I2
I3
I4
A
932
1 821
15 390
21 771
B
738
1 451
7 733
10 540
(3)过渡金属离子与水分子形成的配合物是否有颜色,与其d轨道电子排布有关。一般而言,为d0或d10排布时,无颜色;为d1～d9排布时,有颜色,如[Co(H2O)6]2+显粉红色。据此判断,[Mn(H2O)6]2+________(填“无”或“有”)颜色。 
【解析】(1)电负性与元素的非金属性一致,非金属性:N>C>Si,所以电负性:N>C>Si;金刚石是原子晶体,C60是分子晶体,则熔点:金刚石>C60。
(2)由于A、B的I2、I1相差不大,I3突然增大,则A、B为ⅡA族元素,由于I1:A>B,则A为铍元素,B为镁元素。
(3)由于[Mn(H2O]中Mn2+的核外电子排布为1s22s22p63s23p63d5,根据题意可以确定[Mn(H2O]有颜色。
答案:(1)N>C>Si　金刚石
(2)1s22s22p63s2(或[Ne]3s2)　(3)有
5.(12分)(2018·衡阳模拟)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)E、Y、Z元素的原子半径由大到小的顺序是________(写元素符号)。 
(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)。 
(3)Q的元素符号是________,它属于第________族,它的价电子层电子排布式为________,在形成化合物时它的最高化合价为________。 
(4)Y元素的一种单质具有很高的硬度,它的晶体类型为__________________。 
【解析】X原子核外的M层中只有两对成对电子,核外电子排布式应为1s22s22p63s23p4,为硫元素;Y原子核外的L层电子数是K层的两倍,应为碳元素;Z是地壳内含量最高的元素,为氧元素;Q的核电荷数是X与Z的核电荷数之和,原子序数为24,为铬元素;E在元素周期表的各元素中电负性最大,应为氟元素。(1)E为F、Y为C、Z为O,则F、C、O的原子半径由大到小的顺序是C>O>F。
(2)SO2中,S和O形成2个σ键,有1对孤电子对,为V形,CO2中,C和O形成2个σ键,没有孤电子对,为直线形;相同条件下两者在水中的溶解度较大的是SO2。
(3)Q为Cr,原子序数为24,位于元素周期表第4周期ⅥB族,价电子层电子排布式为3d54s1,最高化合价为+6价。
(4)Y元素形成的具有很高的硬度的单质为金刚石,晶体类型为原子晶体。
答案:(1)C>O>F　(2)V形　直线形　SO2
(3)Cr　ⅥB　3d54s1　+6　(4)原子晶体
6.(16分)早期发现的一种天然二十面体准晶颗粒由Al、Cu、Fe三种金属元素组成,回答下列问题:
(1)①铜元素位于周期表中__________区。Cu2+的价层电子排布图为__________。 
②锰、铁、钴三种元素的逐级电离能如下表:
电离能/kJ·mol-1
I1
I2
I3
I4
Mn
717.3
1 509.0
3 248
4 940
Fe
762.5
1 561.9
2 957
5 290
Co
760.4
1 648
3 232
4 950
铁元素的第三电离能明显低于锰元素和钴元素,其原因是 ____________。 
③实验室可用赤血盐K3[Fe(CN)6]检验Fe2+,在赤血盐中铁元素的化合价为__________,中心离子的配位数为__________。 
(2)利用反应:X+C2H2+NH3Cu2C2+NH4Cl(未配平)可检验乙炔。
①化合物X晶胞结构如图,据此可知X的化学式为__________。 

②乙炔分子中σ键与π键数目之比为__________________, 
碳原子的杂化方式为__________;N立体构型为__________(用文字描述)。 
(3)下列三种化合物a.AlCl3　b.NaCl　c.Al2O3沸点由高到低依次是__________(填编号),其原因是__ ______________________。 
【解析】(1)①铜原子价电子排布式为3d104s1,位于ds区,Cu2+是铜原子失去2个电子,即价电子排布图为;②Fe价电子排布式为3d64s2,Mn的价电子排布式为3d54s2,Co价电子排布式为3d74s2,Co的核电荷数多于Fe,电子离开时克服的引力较大,所以Co的第三电离能比Fe大,Mn2+是半充满结构(3d5),再电离一个电子所需的能量较高,所以Mn的第三电离能也比Fe大;③K显+1价,CN显-1价,整个化合价代数和为0,因此Fe的价态是+3价,CN-是Fe的配离子,因此中心离子的配位数为6;
(2)①Cu位于顶点和面心,个数为8×+6×=4,Cl位于晶胞内部,有4个,因此化学式为CuCl;②乙炔结构简式为HC≡CH,1个碳碳三键中有1个σ键2个π键,因此1 mol乙炔中σ键和π键的比值为3∶2;碳有2个σ键,无孤电子对,杂化类型为sp;NH4+中1个N有4个σ键,无孤电子对,即杂化类型为sp3,立体构型为正四面体;
(3)AlCl3属于分子晶体,NaCl和Al2O3属于离子晶体,一般分子晶体的熔沸点小于离子晶体,即氯化铝最低,离子晶体熔沸点与晶格能有关,所带电荷数越多、半径越小,晶格能越强,熔沸点越高,Al2O3的构成离子半径小,电荷数多,晶格能大,沸点最高,顺序是Al2O3>NaCl>AlCl3。
答案:(1)①ds　　②Co的核电荷数多于Fe,电子离开时克服的引力较大,所以Co的第三电离能比Fe大。Mn2+是半充满结构(3d5),再电离一个电子所需的能量较高,所以Mn的第三电离能也比Fe大　③+3　6
(2)①CuCl　②3∶2　sp杂化　正四面体
(3)cba　AlCl3是分子晶体.沸点最低,NaCl和Al2O3是离子晶体,Al2O3的构成离子半径小,电荷高,晶格能大,沸点最高
7.(16分)(能力挑战题)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)基态铜原子的电子排布式为__________________; 
已知高温下CuO→Cu2O+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)硒在元素周期表第________周期________族,其价电子排布图为__ ____。 
(3)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________ Si(填“>”或“Si;氢气与硒反应时单质硒是氧化剂,反应中硒化合价降低,电负性Se>H,所以硒与硅的电负性相对大小为Se>Si。
在第3周期元素中,第一电离能总体呈增大趋势,第ⅡA族和第ⅤA族元素比相邻元素略大,因此c为I1。钠失去1个电子后,就已经达到稳定结构,所以钠的第二电离能最大。镁最外层为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。硅最外层上3p轨道有2个电子,失去后,留下3s轨道上2个电子,相对较稳定,所以硅的第二电离能比铝要低。磷、硫非金属性逐渐增大,第二电离能也增大,由于硫失去一个电子后,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,a为第二电离能I2、b为第三电离能I3,故选B。
(4)SeO2常温下是白色晶体,熔、沸点低,为分子晶体;二氧化硒分子中价层电子对数=×6=3,硒原子的杂化类型为sp2,且含有一个孤电子对,所以属于V形。
答案:(1)1s22s22p63s23p63d104s1(或Ar3d104s1)　CuO中铜的价层电子排布为3d9,Cu2O中铜的价层电子排布为3d10,后者处于稳定的全充满状态而前者不是
(2)4　ⅥA　
(3)>　B　(4)分子晶体　sp2
【方法规律】本题中要比较第3周期元素第一、二、三电离能的变化规律,应从原子或离子的电子层结构进行分析,原子轨道达到全充满或半充满状态时比较稳定,则失去一个电子消耗的能量增加。