高考化学二轮专题复习 专题跟踪检测7 原子结构与元素周期律（含解析）

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A．2s22p2和2s22p4 B．3s23p4和2s22p2
C．3s2和3s23p5 D．3s1和3s23p5
解析：选D 2s22p2和2s22p4的最外层电子数分别为4、6，分别为C、O元素，可形成CO2，故A不选； 3s23p4和2s22p2的最外层电子数分别为6、4，分别为S、C元素，可形成CS2，故B不选； 3s2和3s23p5的最外层电子数分别为2、7，分别为Mg、Cl元素，可形成MgCl2，故C不选； 3s1和3s23p5的最外层电子数分别为1、7，分别为Na、Cl元素，可形成NaCl。
2．(2020·济南二中线上检测)《学习强国》学习平台说“最基本的生命分子中都有碳原子”。eq \\al(14, 6)C常用于测定文物的年代，eq \\al(13, 6)C作为示踪原子对研究有机化学反应和生物化学反应更为方便。eq \\al(12, 6)C被用来作为阿伏加德罗常数的标准。关于eq \\al(14, 6)C、eq \\al(13, 6)C、eq \\al(12, 6)C说法正确的是( )
A．质子数与质量数相同 B．化学性质相似
C．互为同素异形体 D．质子数与中子数相等
解析：选B 根据原子符号的表示含义，eq \\al(14, 6)C、eq \\al(13, 6)C、eq \\al(12, 6)C三种原子的质子数都是6，中子数分别是8、7、6，它们属于同位素，由于原子核外都有6个电子，核外电子排布相同，因此三种同位素原子的化学性质相同。
3．(2020·临沂一模)下列状态的铝中，电离最外层的一个电子所需能量最小的是( )
解析：选B 电离最外层的一个电子时，A项是第四电离能；B项是激发态，且是第一电离能；C项是第三电离能；D项是第二电离能，所需能量最小的是B。
4．下列关于原子结构及元素周期表的说法错误的是( )
A．ⅡA族基态原子最外层电子排布均为ns2
B．第三、第四周期同主族元素的原子序数均相差8
C．第四周期ⅡA族与ⅢA族元素的原子序数相差11
D．基态原子3d轨道上有5个电子的元素位于ⅥB族或ⅦB族
解析：选B ⅡA族原子的价电子数均为2，基态原子价电子排布均为ns2，A说法正确；第三、四周期同主族元素原子序数的差值：前两个主族为8、后五个主族为18，B说法错误；第四周期ⅡA、ⅢA族元素分别为20Ca、31Ga，中间有10种过渡元素，二者原子序数相差11，C说法正确；基态原子3d轨道上有5个电子的元素，价电子排布分别为3d54s1、3d54s2，分别位于ⅥB族或ⅦB族，D说法正确。
5．(2020·江苏高考)下列关于Na、Mg、Cl、Br元素及其化合物的说法正确的是( )
A．NaOH的碱性比Mg(OH)2的强
B．Cl2得到电子的能力比Br2的弱
C．原子半径r：r(Br)>r(Cl)>r(Mg)>r(Na)
D．原子的最外层电子数n：n(Na)r(d)>r(b)
C．简单氢化物的沸点：d>b
D．最高价氧化物对应水化物的酸性：d>c
解析：选C 根据a是短周期主族元素中原子半径最小的元素，可确定a为H；地壳中含量最多的元素为O，则b为O；由c元素的单质常用作半导体材料，可知c为Si；再由d元素的最高正价与最低负价的代数和为6，可确定d为Cl。Cl2在常温下呈气态，A项正确；原子半径：Si>Cl>O，B项正确；常温下H2O呈液态，HCl呈气态，故氢化物的沸点：H2O>HCl，C项错误；非金属性：Cl>Si，则最高价氧化物对应水化物的酸性：HClO4>H2SiO3，D项正确。
7．[双选](2020·海南模拟)X、Y是同周期的两种主族元素，它们的逐级电离能(I)数据如下表所示。
下列有关说法正确的是( )
A．电负性：XY，故B错误；X的第二电离能突然增大，说明X的最外层电子数为1，故C正确；Y的第三电离能突然增大，说明Y的最外层有2个电子，最高化合价为＋2价，故D错误。
8．(2020·青岛一模)我国科研人员发现了一种新型超导体Bi3O2S2Cl，由[Bi2O2]2＋和[BiS2Cl]2－交替堆叠构成。已知Bi位于第六周期ⅤA族，下列有关说法错误的是( )
A．Bi的价电子排布式为5d106s26p3
B．有关元素的电负性：O>Cl>S
C．Bi3O2S2Cl属于含共价键的离子化合物
D．该新型超导体的组成元素全部位于元素周期表p区
解析：选A Bi的价电子排布式为6s26p3，A错误；O的电负性为3.5，Cl的电负性为3.0，B正确；该化合物有[Bi2O2]2＋和[BiS2Cl]2－离子组成，属于离子化合物，组成离子的原子之间是共价键，C正确；Bi、O、S、Cl都属于p区，D正确。
9．(2020·潍坊三模)X、Y、Z、W是短周期同一周期的主族元素，原子序数依次增大；基态X的价电子轨道表示式为，Z最外层电子数是其次外层电子数的3倍；四种元素与锂组成的化合物结构如图(箭头表示配位键)。下列说法正确的是( )
A．四种元素中第一电离能最大的是Z
B．Y和Z形成的化合物常温下均易溶于水
C．X的最高价氧化物的水化物是一种强酸
D．Z和W分别与氢元素形成的10电子化合物的沸点：前者高于后者
解析：选D 根据题干中，基态X的价电子轨道表示式，Z最外层电子数是其次外层电子数的3倍，推出Z是O，X是B，再根据四种元素与锂组成的化合物中Y原子周围形成了四个化学键，故Y是C，四种元素是短周期同一周期的主族元素，故W为F。四种元素中第一电离能最大的是W，即F元素，A错误；Y和Z形成的化合物有CO和CO2，常温下均难溶于水，B错误；X的最高价氧化物的水化物即硼酸，是弱酸，C错误；H2O的沸点比HF的沸点高，D正确。
10．(2020·威海模拟)主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加，且均不大于20。W、X、Z的最外层电子数之和为7；W、X的原子序数之和是Y的一半；W与Z同族；Y的单质是我国古代四大发明之一黑火药的一种成分。下列说法错误的是( )
A．简单离子半径：Y>Z
B．W、X、Y三种元素电负性由强到弱的顺序：Y>X>W
C．W与Z形成的化合物的水溶液显碱性
D．X、Z的最高价氧化物对应水化物与Y的简单氢化物三者间两两相互反应
解析：选B 根据“Y的单质是我国古代四大发明之一黑火药的一种成分”可知，Y为碳或硫；根据“W、X原子序数之和是Y的一半”，如果Y是碳，则W、X为H、He，不符合“主族元素”的前提条件，则Y只能是硫并且W、X原子序数之和等于8；由Z的原子序数不大于20，可知Z为钾或钙元素；根据“W、X、Z最外层电子数之和为7”“W与Z同族”“W、X原子序数之和等于8”，若Z为钾，则W为氢，X为氮，若Z为钙，不符合以上依据。则W、X、Y、Z为H、N、S、K。K＋和S2－电子层数相同，但S2－核电荷数更小，半径更大，故简单离子半径：Y>Z，故A说法正确；元素的非金属性越强，电负性越强，非金属性：N>S，所以电负性：N>S，故B说法错误；W与Z形成的化合物为KH，溶于水生成KOH，溶液显碱性，故C说法正确；X、Z二者最高价氧化物对应的水化物为HNO3和KOH，Y的简单氢化物为H2S，硝酸和氢氧化钾可以发生中和反应，硝酸可以氧化H2S，KOH和H2S可以发生中和反应，故D说法正确。
11.(2020·枣庄一模)我国科学家成功合成了世界上首个含五氮阴离子的盐(局部结构如右图)，其中含有两种10电子离子、一种18电子离子。X、Y、Z、M为原子序数依次增大的短周期元素，且均不在同一族。下列说法不正确的是( )
A．Y的原子半径大于Z的原子半径
B．在该盐中，存在极性共价键和非极性共价键
C．Z的简单气态氢化物稳定性比Y的简单气态氢化物稳定性强
D．Y的最高价氧化物对应水化物的酸性比M的最高价氧化物对应水化物的酸性强
解析：选D 根据题意两种10电子离子、一种18电子离子，10电子离子应该是H3O＋、NHeq \\al(＋,4)，18电子离子是Cl－，所以X是H元素，Y是N元素，Z是O元素，M是Cl元素。N的原子半径大于O的原子半径，A正确；该盐中有N—H、O—H极性键，N—N非极性键，B正确；O元素的非金属性强于N的非金属性，C正确；HClO4是无机最强酸，D错误。
12．(2020·滨州三模)已知W、X、Y、Z均为短周期元素，常温下，它们的最高价氧化物对应的水化物溶液(浓度均为0.01 ml·L－1)的pH和原子半径、原子序数的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A．化合物X2Y2中含有极性共价键和非极性共价键
B．简单气态氢化物的热稳定性：Y>W
C．简单离子半径：Z>Y>W>X
D．这四种元素中，元素X的第一电离能最小
解析：选D 根据图示，W和Z的最高价氧化物对应水化物溶液的pH为2，说明为强酸，W和Z为N或Cl中一种，根据原子序数关系，W只能是N元素，则Z为Cl元素，X的最高价氧化物对应水化物溶液的pH为12，说明为强碱，X为Na，Y的最高价氧化物对应水化物溶液的pH＜2，则Y为S元素。Na2S2中含离子键和非极性键，A错误；氢化物的稳定性NH3＞H2S，B错误；简单离子半径为S2－＞Cl－＞N3－＞Na＋，即Y＞Z＞W＞X，C错误；四种元素中Na的第一电离能最小，D正确。
13．[双选]短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次递增，a、b、c、d、e、f是由这些元素组成的化合物，m为单质，d是淡黄色粉末，b是生活中常见的液态化合物。上述物质的转化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A．化合物a中只含有C、H两种元素
B．几种元素的原子半径由大到小顺序为Z>Y>X>W
C．d是离子化合物，阴阳离子个数比为1∶2
D．Y与W形成的简单化合物是同主族元素同类型化合物中沸点最高的
解析：选CD b是生活中常见的液态化合物，b是水；d是淡黄色粉末，能与水反应，d是Na2O2，Na2O2与水反应生成氢氧化钠和氧气，m是氧气、e是NaOH；CO2与Na2O2反应生成碳酸钠和氧气，c是CO2、f是Na2CO3；W、X、Y、Z原子序数依次递增，则W、X、Y、Z依次是H、C、O、Na。a与氧气反应生成二氧化碳和水，所以化合物a中一定含有C、H元素，可能含有氧元素，故A错误；H、C、O、Na的原子半径由大到小顺序为Na>C>O>H，故B错误；d是Na2O2，属于离子化合物，阴阳离子个数比为1∶2，故C正确；水分子间含有氢键，H2O是同主族元素同类型化合物中沸点最高的，故D正确。
14．[双选]前四周期元素X、Y、Z、W、T的原子序数依次增大，Y、Z、W位于同一周期，X的最简单氢化物分子的空间结构为正四面体，Y在同周期中电负性最小，二元化合物E中元素Y和W的质量比为23∶16；同周期元素简单离子中，元素Z形成的离子半径最小；T元素的价电子排布式为3d104s1。下列说法正确的是( )
A．简单离子的半径W＞Y＞Z
B．最高价氧化物对应水化物的酸性W＞Z＞X
C．W和T的单质混合加热可得化合物T2W
D．W的单质在足量的氧气中燃烧，所得产物溶于水可得强酸
解析：选AC X的最简单氢化物分子的空间构型为正四面体，该氢化物为甲烷，即X为C，Y、Z、W位于同一周期，原子序数依次增大，即Y、Z、W位于第三周期，Y的电负性最小，推出Y为Na，二元化合物E中元素Y和W的质量比为23∶16，推出该二元化合物为Na2S，即W为S，同周期元素简单离子中，元素Z形成的离子半径最小，即Z为Al，T元素的价电子排布式为3d104s1，推出T元素为Cu。Y、Z、W简单离子分别是Na＋、Al3＋、S2－，因此简单离子半径大小顺序是r(S2－)>r(Na＋)>r(Al3＋)，故A正确；三种元素最高价氧化物对应水化物分别是H2CO3、Al(OH)3、H2SO4，硫酸酸性最强，氢氧化铝为两性，因此酸性强弱顺序是H2SO4>H2CO3>Al(OH)3，故B错误；Cu与S在加热条件下发生反应，因为S的氧化性较弱，因此得到产物是Cu2S，故C正确；S在足量的氧气中燃烧生成SO2，SO2溶于水后生成H2SO3，亚硫酸为中强酸，故D错误。
15．(1)①下列Li原子电子排布图表示的状态中，能量最低和最高的分别为________、______(填标号)。
②Li＋与H－具有相同的电子构型，r(Li＋)小于r(H－)，原因是________________________________________________________________________。
(2)基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为__________________，基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为________形。
(3)①Zn原子核外电子排布式为________。
②黄铜是人类最早使用的合金之一，主要由Zn和Cu组成。第一电离能I1(Zn)________I1(Cu)(填“大于”或“小于”)。原因是________________________________。
(4)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__________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)①根据能级能量E(1s)＜E(2s)＜E(2p)判断，能量最低的为D，能量最高的为C。②电子数相同的离子，核电荷数越小，离子半径越大。
(2)基态Fe原子核外有26个电子，按照构造原理，其核外电子排布式为[Ar]3d64s2，按照洪特规则，价层电子3d上6个电子优先占据5个不同轨道，故价层电子的电子排布图为
。基态S原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，电子占据最高能级为3p，p能级的电子云轮廓图为哑铃(纺锤)形。
(3)Zn的价层电子排布式为3d104s2，为全满稳定结构，Cu的价层电子排布式为3d104s1，易失去一个电子。
(4)由图可以看出：除N外，同周期元素随核电荷数依次增大，E1逐渐增大，这是因为随核电荷数增大原子半径逐渐减小，结合一个电子需要释放出更多的能量；N原子的2p轨道处于半充满状态，不易再结合一个电子，故E1呈现异常。
答案：(1)①D C
②Li＋的核电荷数较大，吸引电子能力强
(2) 哑铃(纺锤)
(3)①[Ar]3d104s2 ②大于 Zn核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子
(4)同周期元素随核电荷数依次增大，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 N原子的2p轨道为半充满状态，具有额外稳定性，故不易结合一个电子
16．A、B、C、D、E、F为硫酸铝钾和硫酸铝铵的组成元素，A原子核外只有1种运动状态的电子，B、C元素位于第二周期且原子半径B＞C，D与C同主族，E、F元素的电离能数据如表所示。
请回答下列问题：
(1)A在元素周期表中属于________区元素。
(2)基态E原子的电子排布式为_____________________________________________。
(3)D、E、F离子半径大小顺序为________(用离子符号表示)。
(4)B、C、D电负性大小顺序为__________(用元素符号表示)。
(5)参照表中数据，进行判断：Mg原子第一电离能________(填“大于”或“小于”)577.5 kJ·ml－1。
(6)通过上述信息和表中数据分析，为什么E原子失去核外第二个电子所需的能量要远远大于失去第一个电子所需的能量：__________________________________________。
解析：硫酸铝钾和硫酸铝铵的化学式分别为KAl(SO4)2、NH4Al(SO4)2，二者的组成元素有H、O、N、S、Al、K。A原子核外只有1种运动状态的电子，说明A原子核外只有1个电子，A为H。H、O、N、S、Al、K六种元素中，只有O、N处于第二周期，且N的原子半径大于O，故B为N，C为O。与O元素同主族的应该是S，故D为S。根据E、F元素电离能数据可知，E元素的第一电离能和第二电离能相差很大，第二电离能与第三、四电离能相差不大，说明E原子最外层只有1个电子，故E为K，F为Al。(1)H的原子结构中只有1s上有1个电子，所以H属于s区元素。(2)E为K，其原子核外有19个电子，基态K原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s1。(3)S2－、Al3＋、K＋半径比较时，由于K＋、S2－具有3个电子层，Al3＋只有2个电子层，所以K＋、S2－的半径都大于Al3＋的半径，K＋和S2－具有相同的电子层结构，原子序数越小，半径越大，故S2－的半径大于K＋的半径。(4)元素非金属性越强，其电负性越大，故电负性O＞N＞S。(5)Mg原子的价电子排布式为3s2，处于全充满状态，失去3s2上的1个电子比Al原子失去3p1上的1个电子更难，故Mg原子的第一电离能大于577.5 kJ·ml－1。
答案：(1)s (2)1s22s22p63s23p64s1或[Ar]4s1
(3)S2－＞K＋＞Al3＋ (4)O＞N＞S (5)大于
(6)K原子失去一个电子后，K＋已形成稳定结构，此时再失去一个电子很困难
电离能/(kJ·ml－1)
I1
I2
I3
I4
I5
……
X
496
4 562
6 912
9 543
13 353
……
Y
738
1 451
7 733
10 540
13 630
……
元素
第一电离能/
(kJ·ml－1)
第二电离能/
(kJ·ml－1)
第三电离能/
(kJ·ml－1)
第四电离能/
(kJ·ml－1)
E
418.8
3 052
4 420
5 877
F
577.5
1 816.7
2 744.8
11 577