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2019-2020年高考化學一輪復習 專題十 第1講 原子結構與元素的性質 蘇教版 一、選擇題 1．美國“海狼”號潛艇上的核反應堆內使用了液體鋁鈉合金作載熱介質，下列關于Al、Na原子結構的分析中正確的是 (　　)。 A．原子半徑：Al＞Na B．第一電離能：Al＞Na C．電負性：Na＞Al D．基態(tài)原子未成對電子數：Na＞Al 解析　根據元素周期律，原子半徑Na＞Al，電負性Na＜Al，Al的基態(tài)原子電子排布式為[Ne]3s23p1，Na的基態(tài)原子電子排布式為[Ne]3s1，故未成對電子數相等。 答案　B 2．以下表示氦原子結構的化學用語中，對電子運動狀態(tài)描述最詳盡的是 (　　)。 A.He B. C．1s2 D． 解析　A項只能表示最外層電子數，B項只表示核外的電子分層排布情況，C項只表示電子在原子軌道上的排布情況，而D項包含了電子層數、原子軌道上的電子排布以及軌道內電子的自旋方向，故該項正確。 答案　D 3．下列各組原子中，彼此化學性質一定相似的是 (　　)。 A．原子核外電子排布式為1s2的X原子與原子核外電子排布式為1s22s2的Y原子 B．原子核外M層上僅有兩個電子的X原子與原子核外N層上僅有兩個電子的Y原子 C．2p軌道上有一個空軌道的X原子與3p軌道上有一個空軌道的Y原子 D．最外層都只有一個電子的X、Y原子 解析　A中1s2結構的原子為He,1s22s2結構的原子為Be，兩者性質不相似；B項X原子為Mg，N層上有2個電子的原子有多種，如第4周期中Ca、Fe等都符合，化學性質不一定相似；C項均為ⅣA族元素的原子，同主族元素，化學性質一定相似；D項第ⅠA族元素的原子最外層只有1個電子，過渡元素中也有很多最外層只有1個電子的原子，故性質不一定相似。 答案　C 4．對Na、Mg、Al的有關性質的敘述正確的是 (　　)。 A．堿性：NaOH＜Mg(OH)2＜Al(OH)3 B．第一電離能：Na＜Mg＜Al C．電負性：Na＞Mg＞Al D．還原性：Na＞Mg＞Al 解析　同一周期元素從左到右電負性增大，最高價氧化物對應水化物的堿性減弱，鎂的3s軌道全充滿屬穩(wěn)定狀態(tài)，所以第一電離能大小順序為鎂＞鋁＞鈉。 答案　D 5．下列說法錯誤的是 (　　)。 A．ns電子的能量不一定高于(n－1)p電子的能量 B．6C的電子排布式1s22s22p違反了洪特規(guī)則 C．電子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3違反了能量最低原理 D．電子排布式(22Ti)1s22s22p63s23p10違反了泡利原理 解析　A項，各原子軌道的能量的大小順序為1s2s2p3s3p4s3d4p5s……，ns電子的能量一定高于(n－1)p電子的能量；B項，對于C原子來說，2p能級有3個能量相同的原子軌道，最后2個電子應該以自旋狀態(tài)相同的方式分布在兩個不同的2p軌道上，違反了洪特規(guī)則；C項，根據軌道能量高低順序可知E4s＜E3d，對于21Sc來說，最后3個電子應先排滿4s軌道，再排3d軌道，應為1s22s22p63s23p63d14s2，故違反了能量最低原理；D項，對于22Ti來說，3p軌道共有3個軌道，最多可以排6個電子，如果排10個電子，則違反了泡利原理。 答案　A 6．具有以下結構的原子，一定屬于主族元素的是 (　　)。 A．最外層有8個電子的原子 B．最外層電子排布為ns2的原子 C．次外層無未成對電子的原子 D．最外層有3個未成對電子的原子 解析　最外層有8個電子的原子為0族元素；第四周期中的副族元素Sc、Ti、Mn等原子的最外層電子排布均為4s2；所有元素的原子次外層均無未成對的電子；最外層有3個未成對電子的元素的價層電子排布一定是ns2np3，位于ⅤA族。 答案　D 7．下列關于元素第一電離能的說法不正確的是 (　　)。 A．鉀元素的第一電離能小于鈉元素的第一電離能，故鉀的活潑性強于鈉 B．因同周期元素的原子半徑從左到右逐漸減小，故第一電離能必依次增大 C．外圍電子排布為ns2np6(當只有K層時為1s2)的原子，第一電離能較大 D．對于同一元素而言，原子的電離能I1＜I2＜I3＜… 解析　第一電離能越小，表明該元素原子越易失去電子，活潑性越強，A項正確；同周期元素的原子半徑從左到右逐漸減小，第一電離能一般來說依次增大，但有反常，如第一電離能：N＞O、Mg＞Al，B項錯；C項所述元素為零族元素，性質穩(wěn)定，第一電離能都較大。 答案　B 二、非選擇題 8．現有部分前36號元素的性質或原子結構如下表 元素編號 元素性質或原子結構 R 基態(tài)原子的最外層有3個未成對電子，次外層有2個電子 S 單質能與水劇烈反應，所得溶液呈弱酸性 T 基態(tài)原子3d軌道上有1個電子 X (1)R元素的第一電離能要大于其同周期相鄰的元素，原因是__________________。 (2)S元素的常見化合價為________，原因是____________________________。 (3)T元素的原子N層上電子數為________。 (4)X的核外電子排布圖違背了____________。用X單質、堿金屬鹽及堿土金屬鹽等可以做成焰火。燃放時，焰火發(fā)出五顏六色的光，請用原子結構的知識解釋發(fā)光的原因：___________________________________________。 解析　(1)R元素基態(tài)原子的軌道表示式可表示為，可知R為N，N原子2p軌道半充滿，能量低，穩(wěn)定，所以其電能離較大。(2)由題中信息可知S為氟元素，F的電負性最強，只能得電子，無正價，其常見化合價為－1價。(3) 由構造原理可知T元素基態(tài)原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d14s2，由能量最低原理先排4s再排3d，則N層只有2個電子。(4)X元素的核外電子排布應先排能量低的3s軌道。發(fā)射光譜是電子從較高能量的激發(fā)態(tài)躍遷至較低能量的激發(fā)態(tài)或基態(tài)時釋放能量產生的。 答案　(1)原子的2p軌道為半充滿，能量低，穩(wěn)定 (2)－1　F的電負性最強，只能得電子且得一個電子后形成相對穩(wěn)定結構　(3)2　(4)能量最低原理　電子從能量較高的軌道躍遷到能量較低的軌道時，以光(子)的形式釋放能量 9．下表為元素周期表中第四周期的部分元素(從左到右按原子序數遞增排列)，根據要求回答下列各小題： K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge (1)在以上元素的基態(tài)原子的電子排布中4s軌道上只有1個電子的元素有________(填元素名稱)。 (2)寫出Cr3＋的電子排布式__________________。 (3) Fe3＋的化學性質比Fe2＋穩(wěn)定，其原因是____________________________。 (4) 前四周期元素中，基態(tài)原子中未成對電子數與其所在周期數相同的元素有________種。 (5)試比較：第一電離能I1(Cr)________I1(Co)(填“＞”、“＜”或“＝”)。 解析　(1)由核外電子排布軌道能量順序可知，4s軌道只有1個電子，則3d軌道可能為0(全空)、5(半充滿)、10(全充滿)，則有1s22s22p63s23p64s1、1s22s22p63s23p63d54s1、1s22s22p63s23p63d104s1，分別為鉀、鉻、銅。(2)Cr失去3個電子生成Cr3＋，則電子排布式為1s22s22p63s23p63d3。(3)Fe3＋的電子排布式為[Ar]3d5，Fe2＋的電子排布式為[Ar]3d6，半充滿結構更穩(wěn)定。(4)分周期一一討論，第一周期中基態(tài)原子中未成對電子數為1個的是H原子，第二周期中基態(tài)原子中未成對電子數為2個的可以是1s22s22p2或1s22s22p4，是C原子或O原子，第三周期中基態(tài)原子中未成對電子數為3個的可以是1s22s22p63s23p3，是P原子，第四周期中基態(tài)原子中未成對電子數為4個的只能是過渡元素，符合條件的只有Fe原子，其核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，因此共有5種元素符合題意。(5)鉻元素的價電子排布式為3d54s1，鈷元素的價電子排布為3d74s2，前者第一電離能更小。 答案　(1)鉀、鉻、銅　(2)1s22s22p63s23p63d3或[Ar]3d3 (3) Fe3＋的3d軌道填充了5個電子，為半充滿狀態(tài) (4)5　(5)＜ 10． (1)下表中的實線是元素周期表部分邊界，請在表中用實線補全元素周期表邊界。 (2)元素甲是第三周期第ⅥA族元素，請在下面方框中按氦元素(上圖)的式樣，寫出元素甲的原子序數、元素符號、元素名稱、相對原子質量和外圍電子層排布。 (3)元素乙的3p軌道中有1個電子，則乙原子半徑與甲原子半徑比較________＞________，甲、乙的最高價氧化物水化物的酸性強弱為：________＞________(用化學式表示)。 (4)請寫出元素在周期表中的位置與元素原子結構的關系：________________________________。 解析　(3)由題意知該元素原子電子排布為1s22s22p63s23p1，所以該元素為Al，與硫同周期，在硫的左邊，因此原子半徑Al＞S，酸性 H2SO4＞Al(OH)3 (4)周期數＝電子層數　主族序數＝最外層電子數。 答案　(1) (2) (3)Al　S　H2SO4　Al(OH)3 (4)元素的周期數即為原子電子層數；元素的主族序數即為原子的最外層電子數 11．有四種短周期元素，它們的結構、性質等信息如下表所述： 元素 結構、性質等信息 A 是短周期中(除稀有氣體外)原子半徑最大的元素，該元素的某種合金是原子反應堆的導熱劑 B B與A同周期，其最高價氧化物的水化物呈兩性 C 元素的氣態(tài)氫化物極易溶于水，可用作制冷劑 D 是海水中除氫、氧元素外含量最多的元素，其單質或化合物也是自來水生產過程中常用的消毒殺菌劑 請根據表中信息填寫： (1)A原子的核外電子排布式________________________________________。 (2)B元素在周期表中的位置________；離子半徑：B________A(填“大于”或“小于”)。 (3)C原子的軌道表示式是________，其原子核外有________個未成對電子，能量最高的電子為________軌道上的電子，其軌道呈________形。 (4)D原子的電子排布式為________，D－的結構示意圖是________。 (5)B的最高價氧化物對應的水化物與A的最高價氧化物對應的水化物反應的化學方程式為_____________________________________________。 與D的氫化物的水溶液反應的化學方程式為__________________________。 解析　根據題中信息可推出：A為Na，B為Al，C為N，D為Cl。 (1)A為Na，其核外電子排布式為1s22s22p63s1。 (2)B為Al，其在元素周期表中的位置為第3周期第ⅢA族，Na＋與Al3＋核外電子排布相同，核電荷數Al3＋大于Na＋，故r(Al3＋)＜r(Na＋)。 (3)C為N，其軌道表示式為，其中有3個未成對電子，能量最高的電子為2p軌道上的電子，其軌道呈紡錘形。 (4)D為Cl，其核外電子排布式為1s22s22p63s23p5，簡化電子排布式為[Ne]3s23p5，Cl－的結構示意圖為。 (5)本題考查Al(OH)3與NaOH和HCl反應的化學方程式，Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O，Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2O。 答案　(1)1s22s22p63s1　(2)第3周期第ⅢA族　小于 (3) 　3　2p　紡錘 (4)1s22s22p63s23p5或[Ne]3s23p5　 (5)NaOH＋Al(OH)3===NaAlO2＋2H2O 3HCl＋Al(OH)3===AlCl3＋3H2O