原子结构与元素性质
一、选择题(本题共10小题，每小题2分，共20分。每小题只有一个选项符合题意)
1．以下对核外电子运动状况的描述正确的是( )
A．电子的运动与行星相似，围绕原子核在固定的轨道上高速旋转
B．能量低的电子只能在s轨道上运动，能量高的电子总是在f轨道上运动
C．电子层数越大，s轨道的半径越大
D．在同一轨道上运动的电子，其能量不相同
C [电子的运动没有固定的轨道，也不能描画出它的运动轨迹，A错误；原子轨道能量的高低取决于电子层数和原子轨道的形状两个因素，不能单从原子轨道的形状来判断，例如7s 轨道的能量比4f轨道的能量高，B错误；相同类型的原子轨道，电子层序数越大，能量越高，电子运动的区域越大，原子轨道的半径越大，C正确；在同一轨道上运动的电子，其能量相同，D错误。]
2．主族元素A和B可形成AB2型的离子化合物，则A、B两原子的最外层电子排布式分别为( )
A．ns2np2和ns2np4B．ns1和ns2np4
C．ns2和ns2np5D．ns1和ns2
C [由A和B为主族元素，且两者能形成AB2型的离子化合物知，A为ⅡA族元素，B 为ⅦA族元素，故A元素原子的最外层电子排布式为ns2，B元素原子的最外层电子排布式为ns2np5。]
3．X和Y是原子序数大于4的短周期元素，X m＋和Y n－两种离子的核外电子排布相同，下列说法正确的是( )
A．X的原子半径小于Y
B．X和Y的核电荷数之差为m－n
C．电负性：X>Y
D．第一电离能：X D [X m＋和Y n－两种离子的核外电子排布相同，则X位于Y的下一周期，原子半径：X＞Y。X比Y更易失电子，第一电离能：X＜Y，电负性：X＜Y。X与Y的核电荷数之差为m＋n。] 4．下列关于电离能和电负性的说法不正确的是( ) A．第一电离能：Mg>Al B．硅的第一电离能和电负性均大于磷 C．锗的第一电离能和电负性均小于碳 D．F、K、Fe、Ni四种元素中电负性最大的是F B [Mg的3s能级上有2个电子，处于全充满状态，较稳定，所以Mg元素的第一电离能高于同周期相邻元素Al的第一电离能，A项正确；硅的第一电离能和电负性均小于磷，B 项错误；同一主族元素自上而下，第一电离能、电负性随着原子序数的增大而减小，所以锗的第一电离能、电负性都小于碳，C项正确；F、K、Fe、Ni四种元素中F的电负性最大，D项正确。] 5．13C—NMR(核磁共振)、15N－NMR可用于测定蛋白质、核酸等生物大分子的空间结构。下列有关13C、15N的叙述正确的是( ) A．13C与15N有相同的中子数 B．13C的核外电子排布式为1s22s22p3 C．15N与14N互为同位素 D．15N的核外电子排布式为1s22s22p4 C [A项中两种原子的中子数分别为7和8；B项中13C的核外电子数为6，所以核外电子排布式为1s22s22p2；C项符合同位素的概念；D项中15N的核外电子排布式应为1s22s22p3。] 6．下列有关表述正确的是( ) A．可表示单核10电子粒子基态时的电子排布 B．错误，违背了泡利不相容原理 C. 表示基态N原子的价电子排布 D．表示处于激发态B原子的电子排布 A [A项，符合泡利不相容原理和洪特规则；B项，违背了洪特规则；C项，N原子的价电子数为5；D项，表示基态B原子的电子排布。] 7．用R代表短周期元素，R原子最外层的p能级上的未成对电子只有2个。下列关于R 的描述中正确的是( ) A．R的氧化物都能溶于水 B．R的最高价氧化物对应的水化物都是H2RO3 C．R的氢化物均为共价化合物 D．R的氧化物都能与NaOH反应 C [据题意可知R原子价电子排布式为ns2np2或ns2np4，即R可能是C、Si、O、S。A项，CO、SiO2不溶于水；B项，R的最高价氧化物对应水化物可能是H2RO3或H2RO4；D项，CO与NaOH不反应。] 8．下列说法不正确的是( ) A．在氢原子的电子云图中，每个小黑点代表一个电子 B．某基态原子3d能级中电子排布的情况可能为 C．电子构型为[Ar]3d54s2的元素是过渡金属元素 D．当碳原子的核外电子排布由1s22s22p2转变为1s22s12p3时，碳原子由基态变为激发态 A [在电子云图中，小黑点表示电子在核外空间出现的概率，不表示具体的电子，A错误；某基态原子3d能级中电子排布的情况可能为，符合泡利不相容原理和洪特规则，B正确；电子排布式为[Ar]3d54s2的元素，其质子数为25，为Mn元素，处于周期表中第4周期第ⅦB族，属于过渡金属元素，C正确；碳原子的核外电子排布由1s22s22p2转变为1s22s12p3,2s能级中的一个电子跃迁到2p能级上，原子由基态变为激发态，D正确。] 9．下列关于原子核外电子排布与元素在周期表中位置关系的表述正确的是( ) A．原子的价电子排布式为ns2np1～6的元素一定是主族元素 B．基态原子的p能级上有5个电子的元素一定是第ⅦA族元素 C．原子的价电子排布式为(n－1)d6～8ns2的元素一定位于第ⅢB～第ⅦB族 D．基态原子的N层上只有1个电子的元素一定是主族元素 B [0族元素原子的价电子排布式为1s2(氦)或ns2np6，故A项错误；原子的价电子排布式为(n－1)d6～8ns2的元素位于第Ⅷ族，故C项错误；基态原子的N层上只有1个电子的元素除了主族元素外，还有部分副族元素，如Cu、Cr，故D项错误。] 10．X、Y、Z、W、R为五种短周期元素，其原子半径和最外层电子数之间的关系如图所示。下列说法错误的是( ) A．简单离子半径：Y B．元素的电负性：Z C．R为氧元素 D．X与Z可以形成正四面体结构的分子 C [X、Y、Z、W、R为五种短周期元素，X、Y原子最外层只有一个电子，为第ⅠA族元素；Z原子最外层有4个电子，位于第ⅣA族，W原子最外层有5个电子，位于第ⅤA族，R原子最外层有6个电子，位于第ⅥA族；Y原子半径最大，为Na元素，X原子半径最小，为H元素；Z原子和W原子半径接近，R原子半径大于Z且最外层电子数大于Z，所以Z是C元素、W是N元素、R为S元素；Na＋与N3－核外电子排布相同，核电荷数越大，离子半径越小，故简单离子半径：Y 二、选择题(本题共5小题，每小题4分，共20分。每小题有一个或两个选项符合题意，全部选对得4分，选对但不全的得1分，有选错的得0分。) 11．已知M元素原子的价电子排布式为3s23p1，N元素位于元素周期表中第3周期，其原子最外层p轨道为半充满状态，下列叙述错误的是( ) A．M为金属元素，N为非金属元素 B．M与N为同周期元素 C．N的电负性大于M D．M的第一电离能大于N D [由题意可得M为Al元素，N为P元素，故A、B、C均正确。P的第一电离能比Al 大，D错误。] 12．X、Y、Z为短周期元素，X原子最外层只有一个电子，Y原子的最外层电子数比内层电子总数少4，Z的最外层电子数是内层电子总数的3倍。下列有关叙述正确的是( ) A．Y的价电子排布式为3s23p4 B．稳定性：Y的氢化物>Z的氢化物 C．第一电离能：Y D．X、Y两元素形成的化合物一定为离子化合物 AC [Y原子应该有3个电子层，最外层电子数为6，是硫元素，价电子排布式为3s23p4，A项正确；Z元素是O，氢化物的稳定性：H2O>H2S，B项错误；第一电离能：O>S，C项正确；X可能是H，也可能是Li或Na，H2S是共价化合物，D项错误。] 13．如图为元素周期表的一小部分，A、B、C、D、E的位置关系如图所示。其中B元素最高化合价是最低化合价绝对值的3倍，它的最高价氧化物中含氧60%。下列说法正确的是( ) A.D、B、E三种元素的第一电离能逐渐减小 B．B元素最高价氧化物对应的水化物是强酸 C．A元素是空气中含量最多的元素 D．气态氢化物的稳定性：D>B>E B [B元素的最高化合价是最低化合价绝对值的3倍，则最高化合价为＋6价，它的最高 价氧化物为BO3，其中含氧60%，设B的相对原子质量为M r，则有M r M r＋48 ＝40%，解得M r＝32，则B为S元素，可推知A为O元素，D为P元素，E为Cl元素，C为Se元素。同周期从左到右，元素的第一电离能呈增大趋势，但D为P元素，P原子的3p轨道为半充满状态，较稳定，其第一电离能大于S元素，故A错误；B为S元素，硫酸是强酸，故B正确；A为O元素，空气中含量最多的元素是N元素，故C错误；元素的非金属性越强，对应的简单气态氢化物越稳定，则气态氢化物的稳定性：D 14．下表是第3周期部分元素的电离能[单位：eV(电子伏特)]数据，下列说法正确的是( ) 元素I1/eV I2/eV I3/eV 甲 5.7 47.4 71.8 乙7.7 15.1 80.3 B．乙的最高化合价为＋1价 C．丙一定为非金属元素 D．丁一定是金属元素 AC [甲、乙、丙、丁为第3周期元素，甲元素的第一电离能远远小于第二电离能，说明甲原子最外层有1个电子，失去1个电子时达到稳定结构，所以甲为Na元素；乙元素的第二电离能远远小于第三电离能，则乙原子最外层有2个电子，失去2个电子后达到稳定结构，所以乙为Mg元素，故甲的金属性比乙强，A正确。乙为Mg元素，最高化合价为＋2价，B 错误。丙的第一电离能比乙大很多，可判断丙不是Al元素，且丙、丁元素的第一电离能、第二电离能、第三电离能相差不大，说明丙原子最外层电子数大于3，丙、丁一定为非金属元素，C正确，D错误。] 15．某主族元素的离子X2＋的外围电子排布式为6s2，当把X的最高价氧化物溶于浓盐酸时，有黄绿色气体产生，则下列说法不正确的是( ) A．X2＋具有还原性 B．X的最高价氧化物具有强氧化性 C．该元素是第ⅥA族元素 D．X的常见化合价有＋2、＋4 C [X2＋的外围电子排布式为6s2，则X原子的外围电子排布式为6s26p2，故为第ⅣA族的Pb。Pb的常见价态为＋4和＋2。根据反应PbO2＋4HCl(浓)===PbCl2＋Cl2↑＋2H2O，可知PbO2具有强氧化性。] 三、非选择题(共5小题，共60分) 16．(10分)W、X、Y、Z是周期表前36号元素中的四种常见元素，其原子序数依次增大。W、Y的氧化物是导致酸雨的主要物质，X的基态原子核外有7个原子轨道填充了电子，Z能形成红色(或砖红色)的Z2O和黑色的ZO两种氧化物。 (1)W位于元素周期表第________周期第________族，W的气态氢化物稳定性比H2O(g)________(填“强”或“弱”)。 (2)Y的基态原子核外电子排布式是___________________________， Y 的第一电离能比X 的________(填“大”或“小”)。 (3)Y 的最高价氧化物对应水化物的浓溶液与Z 的单质反应的化学方程式是_____________________________________________________。 [解析] 首先推出题中几种元素，W 、Y 的氧化物是导致酸雨的主要物质，再结合原子序数的大小可知，W 是氮元素，Y 是硫元素，X 的基态原子核外有7个原子轨道填充了电子，根据基态原子核外电子所遵循的原则，可以写出电子排布式为：1s 22s 22p 63s 23p 1，X 为铝元素，Z 能够形成红色的Z 2O 和黑色的ZO 两种氧化物，推知Z 为铜元素，两种氧化物分别为Cu 2O 和CuO 。 [答案] (1)2 ⅤA 弱 (2)1s 22s 22p 63s 23p 4(或[Ne]3s 23p 4) 大 (3)Cu ＋2H 2SO 4(浓)=====△CuSO 4＋SO 2↑＋2H 2O 17．(10分)有A 、B 、C 、D 、E 5种元素，其中A 、B 、C 属于同一周期，A 原子最外层p 能级的电子数等于次外层的电子总数，B 原子最外层中有两个未成对的电子，D 、E 原子核内各自的质子数与中子数相等，B 元素可分别与A 、C 、D 、E 生成RB 2型化合物，并知在DB 2 和EB 2中，D 与B 的质量比为78，E 与B 的质量比为11 。 根据以上条件，回答下列问题： (1)推断五种元素分别是(填元素符号)：A________________， B________，C________，D________，E________。 (2)写出D 原子的电子排布式：__________________________。 (3)指出E 元素在元素周期表中的位置______________________________。 (4)比较A 、B 、C 3种元素的第一电离能的大小________(按由大到小的顺序排列)。 (5)比较元素D 和E 的电负性的相对大小________。 [解析] A 原子最外层p 能级电子数等于次外层的电子总数，说明次外层为K 层，故A 的电子排布式为1s 22s 22p 2，即A 为碳元素；B 原子最外层中有两个未成对的电子，说明B 为第ⅣA 或第ⅥA 族元素，又因B 与A 同周期，说明B 为氧元素；C 元素可以与B 形成CB 2 型化合物且C 与A 、B 同周期，说明C 为氮元素；在DB 2中，D 与B 的质量比为78 ，即D 的相对原子质量为28，在EB 2中，E 与B 的质量比为11 ，即E 的相对原子质量为32，由D 、E 核内质子数与中子数相等可以知道D为硅元素，E为硫元素。比较A(碳)、B(氧)、C(氮)三种元素的第一电离能，须注意到氮元素原子的2p轨道处于半充满状态，体系的能量较低，原子最稳定，第一电离能最大。故第一电离能的大小顺序为C>B>A。 [答案] (1)C O N Si S (2)1s22s22p63s23p2 (3)第3周期第ⅥA族 (4)C>B>A(或氮>氧>碳) (5)E>D(或硫>硅) 18．(14分)有X、Y、Z、Q、E、M、G原子序数依次增大的七种元素，除G元素外其余均为短周期主族元素。X元素原子中没有成对电子，Y元素基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道且每种轨道中的电子数相同，Z元素原子的价电子排布式为ns n np n＋1，Q元素基态原子核外成对电子数是未成对电子数的3倍，E与Q位于同周期，M元素的第一电离能在同周期主族元素中排第三位，G元素原子的价电子排布式为3d104s1。回答下列问题：(1)写出第3周期基态原子未成对电子数与G的相同且电负性最大的元素：________(填元素名称)。GQ受热分解生成G2Q和Q2，请从G的原子结构来说明GQ受热易分解的原因：________________________。 (2)Z、Q、M三种元素的第一电离能由大到小的顺序为________(用元素符号表示)。 (3)Y与Q形成原子个数比为1∶2的化合物的电子式为________。 (4)Z、M、E所形成的简单离子的半径由大到小的顺序为________(用离子符号表示)。 (5)X、Y、Z、Q的电负性由大到小的顺序为________(用元素符号表示)。 [解析] 由X元素原子中没有成对电子可判断X为H元素；由Y元素基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道且每种轨道中的电子数相同，可得Y的核外电子排布式为1s22s22p2，则Y为C元素；由Z元素原子的价电子排布式为ns n np n＋1，可判断n＝2，Z为N元素；再根据Q元素基态原子核外成对电子数是未成对电子数的3倍，可得Q的核外电子排布式为1s22s22p4，则Q为O元素；由E与Q位于同周期且E的原子序数比Q的原子序数大可知E为F元素；根据M元素的第一电离能在同周期主族元素中排第三位，且X、Y、Z、Q、E、M、G原子序数依次增大，可确定M为S元素；由G元素原子的价电子排布式为3d104s1可知G为Cu元素。(1)第3周期基态原子未成对电子数与G的相同且电负性最大的元素是氯。Cu2＋的价电子排布式为3d9，Cu＋的价电子排布式为3d10,3d能级上电子全满时较稳定，所以Cu2O的稳定性强于CuO。(3)Y与Q形成原子个数比为1∶2的化合物为CO2，电子式为 。(4)电子层数越多，离子半径越大；核外电子排布相同时，原子序数越大，离子半径越小，则Z、M、E所形成的简单离子的半径由大到小的顺序为S2－＞N3－＞F－。 [答案] (1)氯Cu2＋的价电子排布式为3d9，Cu＋的价电子排布式为3d10,3d能级上电子全满时较稳定，则Cu2O的稳定性强于CuO (2)N＞O＞S (3) (4)S2－＞N3－＞F－ (5)O＞N＞C＞H 19．(13分)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)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：_________________________________________________________ ____________________________________________________________。 (2)o、p两种元素的部分电离能数据如下表所示： 元素o p 电离能/ (kJ·mol－1) I1717 763 I2 1 509 1 561 I3 3 248 2 957 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_______________________________________________ _________________________________________________________________ _______________________________________________________________。 (3)表中所列的某主族元素的电离能情况如图所示，则该元素是上述元素中的________(填元素符号)。 [解析] (1)h为Mg元素，Mg单质在空气中燃烧发出耀眼的白光，原因是电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以光的形式辐射能量。(2)o为Mn元素，其基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，基态Mn2＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，其3d 能级为半充满状态，相对比较稳定，失去第三个电子时比较困难，而基态p2＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d6，其3d能级再失去一个电子即为半充满状态，形成相对比较稳定的结构，故其失去第三个电子比较容易。(3)由图可知，该元素的电离能I4远大于I3，故为第ⅢA族元素。 [答案] (1)电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以光的形式辐射能量 (2)Mn2＋的3d轨道电子排布为半充满状态，比较稳定 (3)Al 20．(13分)现有五种元素，其中A、B、C为短周期主族元素，D、E为第四周期元素，它们的原子序数依次增大。请根据下列相关信息回答问题。 A元素原子的核外电子数和电子层数相等 B元素原子的核外p电子数比s电子数少1 C元素的第一至第四电离能如下： I1＝738 kJ·mol－1I2＝1 451 kJ·mol－1 I3＝7 733 kJ·mol－1I4＝10 540 kJ·mol－1 D是前四周期中金属性最强的元素 E在周期表的第七列 5 (2)B元素基态原子中能量最高的电子，其电子云在空间有________个伸展方向，原子轨道呈________形。 (3)某同学根据上述信息，推断C元素基态原子的轨道表示式为 ，该同学所画的轨道表示式违背了____。 (4)E位于第________族、________区，该元素原子的核外电子排布式为_____________________________________________________。 (5)检验D元素的方法是________，请用原子结构的知识解释产生此现象的原因：___________________________________________________________ _____________________________________________________________。 [解析] 由题给信息可知元素A、B、C、D、E分别为H、N、Mg、K、Mn。(1)离子化合物NH5为氢化铵。(2)N原子的基态原子中能量最高的电子为2p轨道的电子，2p轨道电子云在空间有3个伸展方向，呈哑铃形。(3)题图中3s轨道的两个电子自旋方向相同，违背了泡利不相容原理。(4)E元素位于周期表中第4周期第ⅦB族，属于d区元素，原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2。 [答案] (2)3 哑铃 (3)泡利不相容原理 (4)ⅦB d 1s22s22p63s23p63d54s2 (5)焰色试验当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子，电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时，将以光的形式释放能量
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