高中化学原子结构与性质练习题.docx
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高中化学原子结构与性质练习题
高中化学原子结构与性质练习题
1.当镁原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2时,以下认识正确的是( )
A.镁原子由基态转化成激发态,这一过程中吸收能量
B.镁原子由激发态转化成基态,这一过程中释放能量
C.转化后位于p能级上的两个电子处于同一轨道,且自旋状态相同
D.转化后镁原子与硅原子电子层结构相同,化学性质相似
答案:
A
2.下列说法中正确的是( )
A.所有非金属元素都分布在p区
B.最外层电子数为2的元素都分布在s区
C.元素周期表中第ⅢB族到第ⅡB族10个纵行的元素都是金属元素
D.同一主族元素从上到下,金属性呈周期性变化
解析:
选C 非金属元素中氢在s区,其余非金属元素均分布在p区,A项错误;最外层电子数为2的元素可能在s区(如Mg)、p区(如He)或d区(如Ti、Fe)等,B项错误;同主族元素从上到下,金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱,属递变性质而不是周期性变化,D项错误。
3.周期表中27号元素钴的方格中注明“3d74s2”,由此可以推断( )
A.它位于周期表的第四周期ⅡA族
B.它的基态核外电子排布式可简写为[Ar]4s2
C.Co2+的核外价电子排布式为3d54s2
D.Co位于周期表中第9列
解析:
选D 钴位于周期表的第四周期Ⅷ族,A项错误;“3d74s2”为Co的价电子排布,其简写式中也要注明3d轨道,B项错误;失电子时,应失去最外层的电子,即先失去4s上的电子,Co2+的价电子排布式为3d7,C项错误;“7+2=9”,说明它位于周期表的第9列,D项正确。
4.如图是第三周期11~17号元素某些性质变化趋势的柱形图,下列有关说法中正确的是( )
A.y轴表示的可能是第一电离能
B.y轴表示的可能是电负性
C.y轴表示的可能是原子半径
D.y轴表示的可能是形成基态离子转移的电子数
解析:
选B 对于第三周期11~17号元素,随着原子序数的增大,第一电离能总体上呈现增大的趋势,但Mg、P特殊,A项错误;原子半径逐渐减小,C项错误;形成基态离子转移的电子数依次为Na为1,Mg为2,Al为3,Si不易形成离子,P为3,S为2,Cl为1,D项错误。
5.下列曲线表示卤族元素某种性质随核电荷数的变化趋势,正确的是( )
解析:
选A 同主族元素从上到下电负性依次减小,A正确;卤族元素中氟无正价,B错误;HF分子间存在氢键,所以HF沸点最高,C错误;卤族元素从上到下单质分子间范德华力依次增大,熔点依次升高,D错误。
6.已知X、Y元素同周期,且电负性X>Y,下列说法错误的是( )
A.第一电离能:
Y一定小于X
B.气态氢化物的稳定性:
HmY小于HnX
C.最高价含氧酸的酸性:
X对应的酸的酸性强于Y对应的酸的酸性
D.X和Y形成化合物时,X显负价,Y显正价
解析:
选A 若Y为氮元素,X为氧元素,则第一电离能:
Y>X;由于电负性:
X>Y,则非金属性:
X>Y,故气态氢化物稳定性:
HmY X>Y;得电子能力: X>Y,X和Y形成化合物时,X显负价,Y显正价。 7.下表中是A、B、C、D、E五种短周期元素的某些性质,下列判断正确的是( ) 元素 A B C D E 最低化合价 -4 -2 -1 -2 -1 电负性 2.5 2.5 3.0 3.5 4.0 A.C、D、E的氢化物的稳定性: C>D>E B.元素A的原子最外层轨道中无自旋状态相同的电子 C.元素B、C之间不可能形成化合物 D.与元素B同周期且第一电离能最小的元素的单质能与H2O发生置换反应 解析: 选D 根据电负性和最低化合价,推知A为C元素、B为S元素、C为Cl元素、D为O元素、E为F元素。 A项,C、D、E的氢化物分别为HCl、H2O、HF,稳定性: HF>H2O>HCl;B项,元素A的原子最外层电子排布式为2s22p2,2p2上的两个电子分占两个原子轨道,且自旋状态相同;C项,S的最外层有6个电子,Cl的最外层有7个电子,它们之间可形成S2Cl2等化合物;D项,Na能与H2O发生置换反应生成NaOH和H2。 8.X、Y、Z、W是短周期元素,X元素原子的最外层未达到8电子稳定结构,工业上通过分离液态空气获得其单质;Y元素原子最外电子层上s、p电子数相等;Z元素+2价阳离子的核外电子排布与氖原子相同;W元素原子的M层有1个未成对的p电子。 下列有关这些元素性质的说法一定正确的是( ) A.X元素的氢化物的水溶液显碱性 B.Z元素的离子半径小于W元素的离子半径 C.Z元素的单质在一定条件下能与X元素的单质反应 D.Y元素最高价氧化物的晶体具有很高的熔点和沸点 解析: 选C 根据题意,Z元素为Mg,Y元素原子最外电子层电子排布为ns2np2,是C或Si,X为N或O,W为Al或Cl。 N的氢化物的水溶液显碱性,但O的氢化物的水溶液显中性或弱酸性,A错误;Al3+的半径比Mg2+小,B错误;氮气、氧气均能与镁反应,C正确;CO2形成的晶体熔沸点低,D错误。 9.如图是s能级和p能级的原子轨道图,试回答下列问题: (1)s电子的原子轨道呈________形,每个s能级有______个原子轨道;p电子的原子轨道呈________形,每个p能级有________个原子轨道。 (2)元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn+1,原子中能量最高的是________电子,其电子云在空间有____________________方向;元素X的名称是________,它的氢化物的电子式是__________。 若元素X的原子最外层电子排布式为nsn-1npn+1,那么X的元素符号为________,原子的电子排布图为________________________________。 解析: (1)s电子的原子轨道都是球形的,每个s能级有1个原子轨道;p电子的原子轨道都是哑铃形的,每个p能级有3个原子轨道,它们相互垂直,分别以px、py、pz表示。 (2)因为元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn+1,np轨道已排上电子,说明ns轨道已排满电子,即n=2,则元素X的原子核外电子排布式为1s22s22p3,是氮元素,其中原子中能量最高的是2p电子,其电子云在空间有三个互相垂直的伸展方向;氮元素的氢化物是氨气,含有极性键,其电子式是 当元素X的原子最外层电子排布式为nsn-1npn+1时,根据上述分析,有n-1=2,则n=3,所以X元素的原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4,是硫元素,元素符号为S,其原子的电子排布图为 答案: (1)球 1 哑铃 3 (2)2p 三个互相垂直的伸展 氮 10.如图为周期表中部分元素的某种性质(X值)随原子序数变化的关系。 (1)同主族内不同元素的X值变化的特点是________________________________,同周期内,随着原子序数的增大,X值总体上呈现________趋势。 周期表中X值的这种变化特点体现了元素性质的________变化规律。 (2)X值较小的元素集中在元素周期表的________。 a.左下角 b.右上角 c.金属与非金属分界线附近 (3)下列关于元素该性质的说法中正确的是________(填字母)。 a.X值可反映元素最高正化合价的变化规律 b.X值可反映原子在分子中吸引电子的能力 c.X值大小可用来衡量元素金属性和非金属性的强弱 解析: (1)根据图示,同主族元素从上到下,X值逐渐减小;同周期元素从左到右,X值总体上呈现增大趋势。 (2)X值较小的元素集中在元素周期表左下角。 (3)X值为元素的电负性,能够反映原子在分子中吸引电子的能力,能衡量元素金属性和非金属性的强弱。 答案: (1)同一主族,从上到下,X值逐渐减小 增大 周期性 (2)a (3)bc 11.月球上的主要矿物有辉石(CaMgSi2O6)、斜长石(KAlSi3O8)和橄榄石{可分为铁橄榄石(Fe2SiO4)、镁橄榄石(Mg2SiO4)、铁镁橄榄石[(Mg·Fe)2SiO4]}等。 (1)铁橄榄石中铁元素的化合价为________,硅元素原子核外电子排布式为________________。 (2)硅元素的原子核外共有________种不同能级的电子,其原子最外层共有________种不同运动状态的电子。 (3)月球上的上述主要矿物中,属于短周期元素的原子半径由大到小的顺序为________________(填元素符号)。 (4)某元素与氧元素同周期,且与氧元素组成的化合物中氧元素显+2价,两者电负性关系是________(填元素符号)。 解析: (1)根据氧元素为-2价、硅元素为+4价,铁橄榄石Fe2SiO4中铁元素化合价为+2价,硅元素原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p2。 (2)硅元素原子核外有5种不同能级的电子,最外层有4种不同运动状态的电子。 (3)属于短周期元素的是Mg、Al、Si、O。 (4)与氧元素组成的化合物中氧元素显+2价,说明电负性比氧元素更强,只有F元素。 答案: (1)+2 1s22s22p63s23p2 (2)5 4 (3)Mg>Al>Si>O (4)F>O 12.根据信息回答下列问题: (1)如图是部分元素原子的第一电离能I1随原子序数变化的曲线图(其中12号至17号元素的有关数据缺失)。 ①认真分析图中同周期元素第一电离能的变化规律,推断Na~Ar元素中,Al的第一电离能的大小范围为________<Al<________(填元素符号); ②图中第一电离能最小的元素在周期表中的位置是第______周期________族。 (2)已知元素的电负性和元素的化合价一样,也是元素的一种基本性质。 下面给出14种元素的电负性: 元素 Al B Be C Cl F Li 电负性 1.5 2.0 1.5 2.5 3.0 4.0 1.0 元素 Mg N Na O P S Si 电负性 3.0 0.9 3.5 2.1 2.5 1.8 已知: 两成键元素间电负性差值大于1.7时,形成离子键,两成键元素间电负性差值小于1.7时,形成共价键。 ①根据表中给出的数据,可推知元素的电负性具有的变化规律是________________________________________________________________________; ②通过分析电负性值变化规律,确定Mg元素电负性值的最小范围________; ③判断下列物质是离子化合物还是共价化合物: A.Li3N B.BeCl2 C.AlCl3 D.SiC Ⅰ.属于离子化合物的是________; Ⅱ.属于共价化合物的是________; 请设计一个实验方案证明上述所得到的结论________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析: (1)①由图可以看出,同周期的第ⅠA族元素的第一电离能最小,而第ⅢA族元素的第一电离能小于第ⅡA族元素的第一电离能,故Al的第一电离能: Na<Al<Mg。 ②图中电离能最小的应是碱金属元素Rb,在元素周期表中第五周期ⅠA族。 (2)①将表中数据按照元素周期表的顺序重排,可以看出电负性随着原子序数的递增呈周期性变化。 ②由同周期从左到右电负性逐渐增大,同主族从上到下电负性逐渐减小可知,在同周期中电负性Na<Mg<Al,同主族Be>Mg>Ca,最小范围应为0.9~1.5。 ③Li3N中电负性差值为2.0,大于1.7,形成离子键,为离子化合物;BeCl2、AlCl3、SiC中电负性差值分别为1.5、1.5、0.7,均小于1.7,形成共价键,为共价化合物。 离子化合物在熔融状态下可以导电,但共价化合物在熔融状态下不能导电。 答案: (1)①Na Mg ②五 ⅠA (2)①随着原子序数的递增,元素的电负性呈周期性变化 ②0.9~1.5 ③A BCD 测定各物质在熔融状态下能否导电,若导电则为离子化合物,反之则为共价化合物 13.已知: A~F都是周期表中前四周期的元素,它们的原子序数依次增大。 其中A、C原子的L层有2个未成对电子。 D与E同主族,D的二价阳离子与C的阴离子具有相同的电子层结构。 F3+的M层3d轨道电子为半充满状态。 请根据以上信息,回答下列问题: (1)A、B、C的电负性由小到大的顺序为________________(用元素符号表示)。 (2)D元素的原子核外共有________种不同运动状态的电子、________种不同能级的电子。 (3)写出E的基态原子的电子排布式: ________________________________________。 (4)F和X(质子数为25)两元素的部分电离能数据列于下表,比较两元素的I2、I3可知,气态X2+再失去一个电子比气态F2+再失去一个电子难。 对此,你的解释是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 元素 X F 电离能/(kJ·mol-1) I1 717 759 I2 1509 1561 I3 3248 2957 解析: 据题意可知A原子电子排布式为1s22s22p2,故为碳元素;C原子电子排布式为1s22s22p4,故为氧元素,则B为氮元素;由D2+与C2-核外电子排布相同,可知D为Mg,则E为Ca;由F3+的3d轨道电子半充满可知为3d5,则F为Fe。 答案: (1)C (2)12 4 (3)1s22s22p63s23p64s2(或[Ar]4s2) (4)Mn2+的3d轨道电子排布为半充满状态,较稳定 14. (1)Cr3+基态核外电子排布式为_______________________________________。 (2)Cu2+的电子排布式是________________________________________________。 (3)Si元素基态原子的电子排布式是______________________________________。 (4)N的基态原子核外电子排布式为______________________________________, Cu的基态原子最外层有________个电子。 原子半径Al________Si,电负性: N________O。 (用“>”或“<”) (5)CH4和CO2所含的三种元素电负性从小到大的顺序为________________。 (6)第一电离能Si________S。 (用“>”或“<”) (7)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下表: E 418.8 3052 4420 5877 F 577.5 1816.7 2744.8 11577 ①A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________________。 ③D、E、F离子半径大小顺序为___________________________________________ (用离子符号表示)。 ④B、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”)577.5kJ·mol-1。 解析: (7)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。 ①H的原子结构中只有1s上有1个电子,所以H属于s区元素。 ②E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。 ③S2-、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。 ⑤Mg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577.5kJ·mol-1。 答案: (1)1s22s22p63s23p63d3或[Ar]3d3 (2)1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9 (3)1s22s22p63s23p2或[Ne]3s23p2 (4)1s22s22p3 1 > < (5)H (7)①s ②1s22s22p63s23p64s1 ③S2->K+>Al3+ ④O>N>S ⑤大于 15. (1)Ni是元素周期表中第28号元素,第二周期基态原子未成对电子数与Ni相同且电负性小的元素是__________;26号元素价层电子排布式为________;L原子核外电子占有9个轨道,而且有一个未成对电子,L是________元素。 (2)硒(Se)是一种有抗癌、抗氧化作用的元素,可以形成多种化合物。 ①基态硒原子的价层电子排布式为________________。 ②锗、砷、硒的第一电离能大小排序为____________。 (3)①Cu元素基态原子的外围电子排布式为__________。 元素C、N、O的第一电离能由大到小的排列顺序为_______。 ②下列说法正确的是________(填字母)。 A.第一电离能: As>Ga B.电负性: As>Ga C.原子半径: As>Ga ③锗(Ge)是用途很广的半导体材料,基态锗原子的外围电子排布式为_____________。 在第二周期中,第一电离能位于硼元素与氮元素之间的元素有________种。 ④硼(B)及其化合物在化学中有重要的地位。 Ga与B同主族,Ga的基态原子的核外电子排布式为_______________________________________________________________, B、C、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序是________。 (4)已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42。 X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子,Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。 X与Y可形成化合物X2Y3,Z元素可以形成负一价离子。 ①X元素基态原子的电子排布式为____________,该元素的符号是________。 ②Y元素原子的价层电子排布图为____________,该元素的名称是________。 ③已知化合物X2Y3在稀硫酸中可被金属锌还原为XZ3,产物还有ZnSO4和H2O,该反应的化学方程式是____________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ④比较X的氢化物与同族第二、三周期元素所形成的氢化物的稳定性,并说明理由: ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析: (1)原子占有9个原子轨道时,3p能级上的3个轨道均被占据,有1个成单电子的只能是3p5,故L是氯元素。 (2)①硒为34号元素,有6个价电子,所以硒的价层电子排布式为4s24p4;②同一周期中,元素的第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势,但第ⅤA族元素第一电离能大于相邻元素,所以Ge、As、Se三种元素的第一电离能的大小顺序是As>Se>Ge。 (3)①Cu是29号元素,其原子核外有29个电子,其基态原子的外围电子排布式为3d104s1;同周期从左到右,元素的第一电离能呈增大趋势,由于N元素原子的2p能级处于半满稳定状态,能量较低,第一电离能高于同周期相邻的元素,所以C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的排列顺序是N>O>C。 ②同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势,则第一电离能: As>Ga,故A正确;同周期元素从左到右电负性逐渐增大,则电负性: As>Ga,故B正确;同周期主族元素从左到右原子半径逐渐减小,故原子半径: As ③Ge是32号元素,与硅同主族,基态原子的外围电子排布式为4s24p2;由第一电离能的变化规律可知,在第二周期中,第一电离能位于硼元素与氮元素之间的元素有Be、C、O三种。 ④Ga位于第四周期第ⅢA族,所以其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1。 由第一电离能的变化规律可知,B、C、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序是O>C>B。 (4)①根据构造原理,X元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3,该元素为33号元素砷,符号是As;②Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子,Y可能为O或C,因X与Y可形成化合物X2Y3,故Y为O,其价层电子排布图为 ③根据三种元素的原子序数之和等于42可推出Z为H,XZ3为AsH3,根据得失电子守恒配平化学方程式: As2O3+6Zn+6H2SO4===2AsH3↑+6ZnSO4+3H2O;④同主族元素从上到下原子半径逐渐增大,其氢化物中化学键的键长逐渐增大,键能逐渐减小,稳定性逐渐减弱。 答案: (1)C 3d64s2 Cl (2)①4s24p4 ②As>Se>Ge(3)①3d104s1 N>O>C ②AB ③4s24p2 3 ④1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1 O>C>B (4)①1s22s22p63s23p63d104s24p3 As ② ③As2O3+6Zn+6H2SO4===2AsH3↑+6ZnSO4+3H2O ④稳定性: NH3>PH3>AsH3。 原因: 原子半径N<P<As,其氢化物中化学键键长逐渐增大,键能逐渐减小,稳定性逐渐减弱
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