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②基态原子电子云形状(主要考查球形和哑铃形);
③不同运动状态、能级、能层、轨道数等;
④第一电离能、电负性大小比较。
2.(2018·
衡水月考)有四种短周期元素,它们的结构、性质等信息如下表所述:
元素
结构、性质等信息
A
短周期中(除稀有气体外)原子半径最大的元素,该元素的某种合金是原子反应堆的导热剂
B
B与A同周期,其最高价氧化物的水化物呈两性
C
在空气中含量第二,在地壳中含量第一
D
海水中除氢、氧元素外含量最多的元素,其单质或化合物也是自来水生产过程中常用的消毒杀菌剂
请根据表中信息填写:
(1)A原子的核外电子排布式为______________。
(2)B元素在周期表中的位置是____________;
离子半径:
B________A(填“大于”或“小于”)。
(3)C原子的电子排布图是__________,其原子核外有______个未成对电子,能量最高的电子为________轨道上的电子,其轨道呈________形。
(4)D原子的电子排布式为____________________,D-的结构示意图是______________________。
(5)B的最高价氧化物对应的水化物与A的最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式为_________________________。
与D的氢化物的水溶液反应的化学方程式为__________________________。
解析 根据题中信息可推出:
A为Na,B为Al,C为O,D为Cl。
(1)A为Na,其核外电子排布式为1s22s22p63s1。
(2)B为Al,其在元素周期表中的位置为第三周期第ⅢA族,Na+与Al3+核外电子排布相同,核电荷数Al3+大于Na+,故r(Al3+)<r(Na+)。
(3)C为O,其电子排布图为
,其中有2个未成对电子,能量最高的为2p轨道上的电子,其轨道呈哑铃形。
(4)D为Cl,其核外电子排布式为1s22s22p63s23p5,简化电子排布式为[Ne]3s23p5,Cl-的结构示意图为
(5)Al(OH)3与NaOH和盐酸反应的化学方程式分别为Al(OH)3+NaOH===NaAlO2+2H2O,Al(OH)3+3HCl===AlCl3+3H2O。
答案
(1)1s22s22p63s1
(2)第三周期第ⅢA族 小于
(3)
2 2p 哑铃
(4)1s22s22p63s23p5或[Ne]3s23p5
(5)NaOH+Al(OH)3===NaAlO2+2H2O
3HCl+Al(OH)3===AlCl3+3H2O
3.下表列出前20号元素中的某些元素性质的一些数据:
原子半径(10-10m)
最高价态(价)
最低价态(价)
①
1.02
+6
-2
②
2.27
+1
-
③
0.74
④
1.43
+3
⑤
0.77
+4
-4
⑥
1.10
+5
-3
⑦
0.99
+7
-1
⑧
1.86
⑨
0.75
⑩
1.17
请回答下列问题:
(1)以上10种元素中,第一电离能最小的是________(填序号)。
(2)上述⑤⑥⑦三种元素中的某两种元素形成的化合物中,每一个原子都满足8电子稳定结构的物质可能是________________(写分子式)。
元素⑨和⑩形成的化合物的化学式为______________________,元素①的原子价电子排布式是________。
(3)①⑥⑦⑩四种元素的气态氢化物的稳定性,由强到弱的顺序是________________(填化学式)。
(4)③和⑨两元素比较,非金属性较弱的是________(填名称),可以验证你的结论的是下列中的________(双选;
填选项字母)。
A.气态氢化物的挥发性和稳定性
B.单质中的键能
C.两元素的电负性
D.含氧酸的酸性
E.氢化物中X—H键的键长(X代表③和⑨两元素)
F.两单质在自然界的存在形式
解析 由题意可知,10种元素是前20号元素,根据表中数据,我们不难推出①S,②K,③O,④Al,⑤C,⑥P,⑦Cl,⑧Na,⑨N,⑩Si。
(1)在同一周期中,从第ⅠA族到第ⅦA族,元素的第一电离能呈增大趋势;
同一主族中,从上向下,元素的第一电离能逐渐减小,故在10种元素中,第一电离能最小的是②K。
(2)C、P、Cl中的某两种元素形成的化合物中,PCl3或CCl4分子中的每一个原子都满足8电子稳定结构;
根据化合价知氮和硅形成氮化硅Si3N4;
硫元素的原子价电子排布式是3s23p4。
(3)元素的非金属性越强,形成气态氢化物越稳定,非金属性强弱为Cl>
S>
P>
Si,故其氢化物稳定性为HCl>
H2S>
PH3>
SiH4。
(4)氧元素和氮元素相比,非金属性较弱的是氮元素,可通过C、E验证。
答案
(1)②
(2)PCl3、CCl4 Si3N4 3s23p4
(3)HCl>
SiH4
(4)氮元素 CE
4.A、B、C、D、E、F为原子序数依次增大的六种元素,其中A、B、C、D、E为短周期元素,F为第四周期元素,F还是前四周期中电负性最小的元素。
已知:
A原子的核外电子数与电子层数相等;
B元素原子的核外p电子数比s电子数少1个;
C原子的第一至第四电离能为I1=738kJ·
mol-1,I2=1451kJ·
mol-1,I3=7733kJ·
mol-1,I4=10540kJ·
mol-1;
D原子核外所有p轨道为全充满或半充满;
E元素的族序数与周期序数的差为4。
(1)写出E元素在周期表中的位置:
________;
D元素的原子的核外电子排布式:
_____________________________________。
(2)某同学根据题目信息和掌握的知识分析C的核外电子排布为
该同学所画的电子排布图违背了________。
(3)已知BA5为离子化合物,写出其电子式:
________。
(4)基态F原子的电子排布式为___________________________。
解析 由题意分析知F为K,A为H,B为N;
由电离能知C的+2价稳定,为Mg,D为P,E为Cl。
(2)该同学未排满3s能级就排3p能级,违背了能量最低原理。
(3)NH5为离子化合物,则为铵盐,存在NH
和H-。
(4)F为19号元素钾,其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s1。
答案
(1)第三周期第ⅦA族 1s22s22p63s23p3
(2)能量最低原理 (3)
(4)1s22s22p63s23p64s1或[Ar]4s1
5.(2018·
山东青岛月考)有A、B、C、D、E5种元素,它们的核电荷数依次增大,且都小于20。
其中A为非金属元素;
A和E属同一族,它们的原子最外层电子排布为ns1,B和D也属同一族,它们的原子最外层的p能级电子数均是s能级电子数的两倍。
C原子最外层电子数等于D原子最外层电子数的一半。
(1)A是________,B是__________,C是__________,D是__________,E是__________。
(2)由这五种元素组成的一种化合物是____________________(写化学式)。
写出该物质的一种主要用途:
______________________。
(3)写出C元素基态原子的电子排布式:
__________。
(4)用电子排布图表示D元素原子的价电子排布为___________。
(5)元素B与D的电负性的大小关系是B________D,C与E的第一电离能的大小关系是C__________E。
(填“>”“<”或“=”)
解析 A、B、C、D、E5种元素核电荷数都小于20,故都为主族元素,A、E属同一族且最外层电子排布为ns1,故为ⅠA族元素,而A为非金属元素,则A为氢元素;
B、D为同一族其原子最外层的p能级电子数是s能级电子数的两倍,故其原子最外层电子排布为ns2np4,为第ⅥA族元素,B的核电荷数小于D的,则B为氧元素,D为硫元素,E为钾元素;
C原子最外层电子数为硫原子最外层电子数的一半,则C为铝元素。
同主族元素自上而下电负性、第一电离能(第ⅡA族和第ⅤA族元素除外)逐渐减小,故B(氧)的电负性大于D(硫)的,E(钾)的第一电离能小于钠的,又同周期元素从左到右第一电离能逐渐增大,故钠的第一电离能小于C(铝)的,即第一电离能Al>K。
答案
(1)H O Al S K(写元素名称也可)
(2)KAl(SO4)2·
12H2O 作净水剂
(3)1s22s22p63s23p1
(4)
(5)> >
6.已知元素周期表中共有18纵行,如图实线表示元素周期表的边界。
按电子排布,可把周期表里的元素划分为几个区:
s区、p区、d区、ds区等。
除ds区外,其他区的名称来自按构造原理最后填入的电子的能级符号。
(1)请在图中用实线画出s区、p区、d区、ds区的边界线,并分别用阴影
和
表示d区和ds区。
(2)有的同学受这种划分的启发,认为d区内6、7纵行的部分元素可以排在另一区,你认为应排在______区。
(3)请在元素周期表中用元素符号标出4s轨道半充满的元素。
(4)请利用电子排布的相关知识解释Fe3+比Fe2+稳定的原因_____________________________。
(5)随着科学技术的发展,不断有新的元素被发现。
若把第七周期排满,则元素周期表共可以排布________种元素。
解析 本题从深层次上考查了元素周期表的结构。
依据构造原理最后填入的电子的能级符号,将元素周期表划分为几个区,对于24号元素,其核外价电子排布似乎应该是3d44s2,而实际上是3d54s1,原因是能量相同的轨道处于全空、全充满和半充满时能量最低,而29号元素也正是因为这一点而排成3d104s1,而不是3d94s2,故29号、30号元素所在纵行归为ds区,所以该同学认为d区内6、7纵行的部分元素可以排在ds区是有道理的。
对于Fe3+比Fe2+稳定的原因也可从铁的核外电子排布特点来解释。
答案
(1)如图:
(2)ds (3)见上表
(4)Fe价电子的排布式为3d64s2,Fe2+为3d6,Fe3+为3d5,依据“能量相同的轨道处于全空、全充满和半充满时能量最低”的原则,3d5处于半充满状态,结构更稳定,故Fe3+比Fe2+稳定
(5)118
7.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)元素p为26号元素,请写出其基态原子电子排布式________。
(2)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____________________________________。
(3)o、p两元素的部分电离能数据列于下表:
o
p
电离能/(kJ·
mol-1)
I1
717
759
I2
1509
1561
I3
3248
2957
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___________________________。
(4)第3周期8种元素按单质熔点高低的顺序如图甲所示,其中电负性最大的是________(填下图中的序号)。
(5)表中所列的某主族元素的电离能情况如图乙所示,则该元素是________(填元素符号)。
甲
乙
解析
(1)根据能量最低原理、泡利原理和洪特规则可知26号元素基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。
(2)h为镁元素,Mg单质在空气中燃烧发出耀眼的白光,电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时,以光(子)的形式释放能量。
(3)o元素为Mn,其基态原子电子排布式为
1s22s22p63s23p63d54s2,Mn2+的电子排布式为
1s22s22p63s23p63d5,其3d能级为半充满结构,相对比较稳定,当其失去第三个电子时比较困难,而Fe2+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d6,其3d能级再失去一个电子即为半充满结构,形成相对比较稳定的结构,故其失去第三个电子比较容易。
(4)第三周期8种元素分别为钠、镁、铝、硅、磷、硫、氯、氩,应是氯的电负性最大,其单质中钠、镁、铝形成金属晶体,熔点依次升高;
硅形成原子晶体,熔点最高;
磷、硫、氯、氩形成分子晶体,且常温下磷、硫为固体,氯气、氩气为气体,故8种元素中单质熔点最低的为氩,其次是氯,应是图中的2。
(5)由图乙可知,该元素的电离能I4远大于I3,故为第ⅢA族元素,周期表中所列的第ⅢA族元素i属于第3周期,应为Al。
答案
(1)1s22s22p63s23p63d64s2
(2)电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时,以光(子)的形式释放能量
(3)Mn2+的3d轨道电子排布为半满状态,比较稳定
(4)2 (5)Al
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