2024鲁教版高中化学选择性必修2同步练习题--第1章　原子结构与元素性质（含解析）

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2024鲁教版高中化学选择性必修2同步
第 1章　原子结构与元素性质
1.全卷满分100分　考试用时90分钟。
2.可能用到的相对原子质量:H 1　C 12　N 14　O 16　Mg 24　Si 28　S 32　Fe 56　Cu 64。
一、选择题(本题共10小题,每小题2分,共20分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.化学与生活密切相关。下列叙述错误的是(　　)
A.在入住刚装修过的新房前,适度开窗通风,充分地进行室内外空气对流
B.有机磷农药可用于防治植物病、虫、草害,磷在元素周期表的p区
C.原子中电子在具有确定半径的圆周轨道上高速运转着
D.夜幕下的霓虹灯、军事上使用的激光均与原子核外电子发生跃迁有关
2.下列说法正确的是(　　)
A.第三周期元素的基态原子最高能级上的电子半充满的元素有2种
B.电子吸收能量跃迁到高能级的轨道上发生了化学变化
C.电子云图中的小黑点表示电子运动的轨迹
D.不同种原子由激发态变为基态时发出的光的颜色一定相同
3.下列有关化学用语表达正确的是(　　)
A.CS2的空间填充模型:
B.铍原子最外层电子的电子云图:
C.羟基的电子式:[····H]-
D.氧原子核外电子轨道表示式:
↑↓
↑↓
↓↓ ↑ ↑
4.已知Xn+和Ym-都具有1s22s22p63s23p6的电子排布,下列关于它们的说法中正确的是(　　)
A.X的原子序数比Y的小 　　　　　B.X、Y处于同一周期
C.X的原子半径比Y的原子半径大 　　　　　D.Xn+的半径比Ym-的半径大
5.1919年,科学家第一次实现了人工转变元素。这个转变过程可以表示为He 178OH。下列叙述正确的是(　　)
A.上述转变过程属于化学变化
B.元素电负性:氮>氧
C.元素第一电离能:氮>氧
D.在自然界中,氢元素只有一种核素
6.硒是人体必需的微量元素,它能有效提高人体免疫机能,抑制癌症和心脑血管疾病的发生。下列有关说法正确的是(　　)
A.硒元素位于元素周期表中第15列
B.硒元素原子的价电子排布式为4s24p4
C.硒的氧化物只有一种
D.硒基态原子核外电子排布中共有7个能级有电子
7.嫦娥5号月球探测器带回的月壤样品的元素分析结果如图,下列有关含量处于前六位元素的说法正确的是(　　)
A.原子半径:AlC.Fe位于元素周期表的p区 　　D.这六种元素中,电负性最大的是O
8.W、X、Y、Z均为短周期主族元素,原子序数依次增大,且原子核外L电子层的电子数分别为0、5、8、8,它们的最外层电子数之和为18。下列说法正确的是(　　)
A.X和Y元素基态原子核外均有3个能级有电子
B.W元素基态原子核外电子的电子云为圆形
C.Z元素原子的M层上有3个能级,有7个电子
D.X、Y、Z元素形成的简单离子具有相同的电子层结构
9.如图为元素周期表前四周期的一部分,下列有关R、W、X、Y、Z五种元素的叙述中,正确的是(　　)
A.W元素的第一电离能小于Y元素的第一电离能
B.Y、Z的阴离子电子层结构都与R原子的相同
C.p能级未成对电子数最多的是Z元素
D.X元素是主族元素中电负性最大的元素
10.某主族元素的离子X2+的最外层电子排布式为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的常见化合价为+2、+4
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,全都选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
11.已知X、Y是短周期的两种元素,下列有关结论一定正确的是　(　　)
选项 条件 结论
A 若第一电离能:X>Y 原子序数:X>Y
B 化合物XnYm中X显负价 元素的电负性:X>Y
C 若价电子数:X>Y 最高正价:X>Y
D 若X、Y最外层电子数分别为1、7 X、Y之间可能形成共价键
12.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:YB.元素的电负性:ZC.R为氧元素
D.X与Z可以形成正四面体结构的分子
13.X、Y、Z、W均为短周期主族元素,它们在周期表中的相对位置如图所示,下列说法中正确的是(　　)
A.Y的价电子排布式是ns2np5
B.四种元素所形成的最简单氢化物中,沸点最高的可能是Y的氢化物
C.Y、Z之间可形成离子键
D.X、Z、W的最高价氧化物所对应的水化物不可能均是强酸
14.如图所示的两种化合物可用于阻燃材料和生物材料的合成。原子序数依次增大的短周期元素W、X、Y、Z,元素X和Z价电子数相同,W和Y原子的最外层p轨道都是半充满状态,Y原子序数为W原子价电子数的3倍。下列说法正确的是(　　)
A.四种元素中,Y原子半径最大,X原子半径最小
B.Y、Z形成的化合物中共用电子对偏向Z
C.X和Z的最高价氧化物对应的水化物的酸性:X>Z
D.电负性:Y>W
15.短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,K、L、M均是由这些元素组成的氧化物,甲、乙分别是元素Y、W的单质,甲是常见的固体,乙是常见的气体,K是红棕色气体,丙的浓溶液具有强氧化性,上述物质的转化关系如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.Y、Z、W三种元素的电负性:W>Z>Y
B.Y、Z、W三种元素的第一电离能:Z>W>Y
C.L的沸点一定比X、Y组成的化合物沸点高
D.由X、Y、Z、W构成的化合物中只含有共价键
三、非选择题(本题共5小题,共60分)
16.(12分)有原子序数依次递增的X、Y、Z、Q、E、M、G七种前四周期元素,除G元素外其余均为短周期主族元素。X的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nsnnpn+1,Q的基态原子核外成对电子数是未成对电子数的3倍,E与Q同周期,M元素的第一电离能在同周期主族元素中从大到小排第三位,G原子最外电子层只有未成对电子,其内层所有轨道全部充满,但并不是第 Ⅰ A族元素。回答下列问题:
(1)基态G原子的价电子排布式为　　　　　　,第三周期基态原子未成对电子数与G基态原子未成对电子数相同且电负性最大的元素是　　　　　　(填元素名称)。GQ受热分解生成G2Q和Q2,请从G的原子结构角度来说明GQ受热易分解得到Cu2O的原因:　
　。
(2)Z、Q、M三种元素的第一电离能从大到小的顺序为　　　　　　(用元素符号表示)。
(3)X与Q形成的化合物的化学式为　　　　　　。
(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)。
17.(12分)A、B、C、D、E为前四周期元素,原子序数依次增大,A为短周期中离子半径最小的金属元素,B为短周期中金属性最强的元素,C元素的单质是一种淡黄色固体,D元素的基态原子在前四周期中未成对电子数最多,E元素位于元素周期表中第八列。回答下列问题:
(1)B在灼烧时发出黄光是一种　　　　(填字母)。
A.发射光谱　　　B.吸收光谱
(2)D元素在元素周期表中的位置为　　　　　　　　　　,在同周期中,与D元素基态原子具有相同最外层电子数的元素为　　　(填元素符号)。
(3)在元素周期表中,某些主族元素与其右下方的主族元素的有些性质是相似的,这种相似性被称为对角线规则。请写出A元素与B元素最高价氧化物的水化物反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　。已知A元素与Cl元素的电负性分别为1.5和3.0,则它们所形成的化合物为　　　　　　(填“离子化合物”或“共价化合物”)。
(4)某同学画出C元素基态原子的价电子轨道表示式为
↑↓
↑↓ ↑↓
,
该同学所画的轨道表示式违背了　　　　　　　　　　。C原子能量最高的电子的电子云形是　　　　　。
(5)写出E元素基态原子的电子排布式:　　　　　　　　　,其两种简单离子中,更加稳定的是　　(填离子符号),理由是　 　。
18.(12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元素。试回答下列问题:
a
b 　 c d e f
g h i j k l m
n o p
(1)请写出元素o基态原子的电子排布式:　。
(2)c、d、e、f四种元素的第一电离能由大到小的顺序为　　　　　　　　　　(填元素符号)。
(3)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:
　　　　　　　　　　　　　。
(4)o、p两元素的部分电离能数据如下表:
元素 o p
电离能/ (kJ·mol-1) I1 717 759
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。原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(5)从结构角度来看,p3+与p2+的半径大小关系为p3+　　　　p2+(填“大于”或“小于”)。
(6)a、c、d、e的电负性由大到小的顺序为　　　　　　　　(用元素符号表示)。
19.(12分)太阳能电池一共可分为三代,请回答下列问题:
(1)第一代太阳能电池为硅基太阳能电池,其中单晶硅太阳能电池的转化效率最高,技术最为成熟,应用最为广泛。
①在基态Si原子中,电子占据的最高电子层符号为　　　　,电子占据的最高能级的电子云轮廓图为　　　　。
②根据对角线规则,Si的一些化学性质与　　　　(填短周期元素的名称)相似。
(2)第二代太阳能电池是薄膜太阳能电池,如砷化镓电池。
①原子半径:Ga　　　　(填“大于”或“小于”,下同)As,第一电离能:Ga　　　　As。
②As的最高价氧化物的化学式为　　　　。
③Ga、F、Cl的电负性由大到小的顺序为　　　　。
20.(12分)W、X、Y、Z、N是原子序数依次增大的五种短周期元素,其元素性质或原子结构如下。
元素性质或原子结构
W 原子核外s能级上的电子总数与p能级上的电子总数相等,但其第一电离能低于同周期相邻元素
X 在同周期主族元素中,原子半径最大、第一电离能最小
Y 电离能(单位:kJ·mol-1)数据:I1=740;I2=1 500;I3=7 700;I4=10 500……
Z 其价电子中,在不同形状的原子轨道中运动的电子数相等
N 只有一个未成对电子
回答下列问题:
(1)写出W、Y的元素符号:W为　　　　、Y为　　　　。
(2)X的电子排布式是　　　　　　。
(3)Z、N的最高价氧化物对应的水化物酸性更强的是　　　　(填化学式)。
(4)X、Z和N元素的电负性由大到小的顺序是　　　　(用元素符号表示)。
(5)从原子结构的角度解释元素Y的第一电离能高于同周期相邻元素的原因:
　 　　　　。
附加题
1.几种短周期主族元素在元素周期表中的相对位置如图所示,已知元素X的原子核外电子数是D的2倍。下列说法不正确的是(　　)
A.第一电离能:XB.X位于第三周期ⅡA族,其单质可通过电解其熔融氯化物制备
C.这四种元素的最高价氧化物对应的水化物中酸性最强的是E
D.气体分子(DE)2的电子式为∶E D∶D E∶
2.关于具有下列电子层结构的原子或离子,其对应的元素在周期表中的位置说法正确的是(　　)
A.最外层电子排布式为1s2的原子和最外层电子排布式为2s2的原子,所对应的两元素一定在同一主族
B.3p能级上有1个空轨道的原子和4p能级上有1个空轨道的原子,所对应的两元素一定在同一主族
C.最外层电子排布式为nsnnpn的原子和最外层电子排布式为2s22p6的离子,所对应的两元素一定在同一周期
D.原子核外M层上的s能级和p能级都填满了电子,而d轨道上尚未有电子的两种原子,所对应的两元素一定在同一周期
3.(1)X、Y、L、M为核电荷数依次增大的前20号主族元素。X2是最轻的气体,Y、L与M三种元素的质子数均为5的倍数。回答下列问题:
①X与L组成的最简单化合物的电子式为　　　　　　。
②Y在周期表中的位置是　　　　　　　　　　,其含氧酸的化学式为　　　　　。
③L与M形成的化合物中L的化合价是　　　。
(2)元素的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 。
　。
4.有A、B、C、D四种元素,其中A和B原子都有1个未成对电子,A+比B-少一个电子层。B原子得一个电子填入3p轨道后,3p轨道充满。C原子的p轨道中有3个未成对电子,其气态氢化物的水溶液的pH在同族氢化物中最大。D的最高化合价和最低化合价的代数和为4,其最高价氧化物中含D 40%,且其核内质子数等于中子数。据此判断:
(1)A是　　　　,B是　　　　,C是　　　　,D是　　　　。(填元素名称)
(2)B-的电子排布式为　　　　　　,A+的结构示意图为　　　　,D原子的轨道表示式为　　　　　　　　。
(3)在A、B、D三种元素的简单离子中,半径最小的是　　　　。(填离子符号)
(4)AB的电子式为　　　　。
答案与解析
1.C 2.A 3.A 4.C 5.C 6.B 7.D 8.C
9.D 10.C 11.BD 12.C 13.B 14.AB 15.CD
1.C　刚装修过的新房中存在甲醛,适度开窗通风,充分地进行室内外空气对流,可降低甲醛的浓度,减小对人体的危害,A正确;磷的价电子排布式是3s23p3,在元素周期表的p区,B正确;原子中电子的运动没有确定的轨道,C错误;电子从激发态跃迁到基态时,会以光的形式辐射能量,霓虹灯、激光都与原子核外电子发生跃迁有关,D正确。
2.A　第三周期元素的基态原子最高能级上的电子半充满的价电子排布式为3s1、3s23p3,有2种元素,故A正确;电子吸收能量跃迁到高能级的轨道上没有新物质生成,不属于化学变化,故B错误;电子云图中小黑点的疏密程度表示电子在原子核外某处单位体积内出现概率的大小,故C错误;不同种原子由激发态变为基态时放出的能量不同,发出的光的颜色不相同,故D错误。
3.A　铍原子最外层电子排布式为2s2,电子云图呈球形,B项错误;[····H]-为OH-的电子式,C项错误;氧原子核外电子排布式为1s22s22p4,轨道表示式为
↑↓
↑↓
↑↓ ↑ ↑
,D项错误。
4.C　Xn+和Ym-核外电子排布相同,因而原子序数X>Y,X位于Y的下一周期,A、B错误;根据粒子半径的比较方法,可知X原子半径大于Y原子半径,离子半径Xn+5.C　核反应属于物理变化,A错误;同周期主族元素从左向右电负性递增,则元素电负性:氧>氮,B错误;氮的价电子排布式为2s22p3,2p能级为半充满状态,结构稳定,则第一电离能:氮>氧,C正确;在自然界中,氢元素有HHH三种核素,D错误。
6.B　硒是34号元素,位于元素周期表中第16列,基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p4,8个能级有电子,A、D错误,B正确;由同主族元素硫存在两种氧化物SO2和SO3,可推测硒也有两种氧化物SeO2和SeO3,C错误。
7.D　Al、Si为同周期元素,Al的核电荷数小于Si,原子半径:Al>Si,故A错误;Mg、Ca为同主族元素,同主族元素从上到下第一电离能减小,则第一电离能:Mg>Ca,故B错误;Fe位于元素周期表的d区,故C错误;同周期主族元素从左到右电负性逐渐增大,同主族元素从上到下电负性逐渐减小,则六种元素中电负性最大的是O,故D正确。
8.C　由题给信息可知,W、X、Y、Z元素分别为H、N、P、Cl。A项,X(N)元素基态原子核外1s、2s、2p共3个能级有电子,Y(P)元素基态原子核外1s、2s、2p、3s、3p共5个能级有电子,A错误;B项,W(H)元素基态原子核外电子的电子云为球形,B错误;C项,Z(Cl)元素原子的M层有3s、3p、3d共3个能级,其中3s能级有2个电子,3p能级有5个电子,C正确;D项,X(N)、Y(P)、Z(Cl)元素形成的简单离子分别为N3-、P3-和Cl-,其中P3-和Cl-具有相同的电子层结构,D错误。
9.D　根据五种元素在元素周期表中的位置可知,X、W、Y、R、Z分别为F、P、S、Ar、Br。P元素的第一电离能比S元素的大,A错误;Br-比Ar多一个电子层,B错误;P元素的p能级上有3个未成对电子,Br元素的p能级上有1个未成对电子,C错误;F元素是主族元素中非金属性最强的元素,电负性最大,D正确。
10.C　X2+的最外层电子排布式为6s2,则X原子的最外层电子排布式为6s26p2,X为第ⅣA族的Pb,Pb的常见化合价为+4和+2,C错误、D正确;Pb的最高价为+4价,则Pb2+具有还原性,A正确;根据反应PbO2+4HCl(浓) PbCl2+Cl2↑+2H2O,可知PbO2具有强氧化性,B正确。
11.BD　若X为N、Y为O,第一电离能N>O,原子序数NY,则电负性:X>Y,B正确;价电子数:X>Y,若X为F、Y为S时,F无正价,C错误;若Y为Cl、X为H,H与Cl形成共价键,若X为Na、Y为Cl,Na与Cl形成离子键,D正确。
12.C　五种短周期元素中X、Y原子最外层只有一个电子,根据原子半径推断Y为Na元素,X为H元素;根据最外层电子数推断Z是第ⅣA族元素,W是第ⅤA族元素,R是第ⅥA族元素;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是碳元素、W是氮元素、R为硫元素。Na+与N3-核外电子排布相同,核电荷数越大,离子半径越小,简单离子半径:Y13.B　若Y的价电子排布式为ns2np5,则W为18号元素Ar,Ar不是主族元素,A项错误;根据X、Y、Z、W在周期表中的相对位置,若X为N、Y为O、Z为S、W为Cl,其形成的最简单氢化物分别为NH3、H2O、H2S、HCl,其中沸点最高的为H2O,B项正确;Y与Z之间不可能形成离子键,C项错误;当X、Z、W分别为N、S、Cl时,最高价氧化物对应的水化物分别为硝酸、硫酸和高氯酸,都是强酸,D项错误。
14.AB　元素X和Z的价电子数相同,即X和Z为同主族元素,且两种化合物中,一个X原子和一个Z原子均形成一个化学键,可知X和Z为第ⅦA族元素;W和Y原子的最外层p轨道都是半充满状态,W、Y为第ⅤA族元素,Y原子序数为W原子价电子数的3倍,推知W、X、Y、Z分别为N、F、P、Cl。四种元素中,P原子半径最大,F原子半径最小,A正确;Cl的非金属性大于P,P、Cl形成的化合物中,共用电子对偏向Cl,B正确;F无正价,C错误;电负性:N>P,D错误。
15.CD　K是红棕色气体,丙的浓溶液具有强氧化性,得出K为二氧化氮,结合题图分析可知,丙为硝酸,乙为氧气,L为水,甲是碳单质,碳与浓硝酸在加热条件下反应生成的M为二氧化碳,因此X为H,Y为C,Z为N,W为O。同周期主族元素从左到右电负性逐渐增大,因此Y、Z、W三种元素电负性:W>Z>Y,A项正确;同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势,但一般第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一电离能大于同周期相邻元素,因此Y、Z、W三种元素第一电离能:Z>W>Y,B项正确;L的沸点不一定比X、Y组成的化合物沸点高,水的沸点可能低于碳原子数比较多的烃的沸点,C项错误;由X、Y、Z、W构成的化合物中可能含有离子键,如碳酸氢铵,D项错误。
16.答案　(除标注外,每空2分)(1)3d104s1(1分)　氯(1分)　Cu2+的价电子排布式为3d9,Cu+的价电子排布式为3d10,Cu+的3d轨道处于全充满状态,结构稳定,所以固态Cu2O稳定性强于CuO,CuO受热易分解得到Cu2O
(2)N>O>S
(3)H2O、H2O2
(4)S2->N3->F-
(5)O>N>C>H
解析　原子中没有成对电子的元素只有H元素,所以X是H元素;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,推知Y元素基态原子的电子排布式是1s22s22p2,为C元素;Z元素原子的价电子排布式为nsnnpn+1,1个s轨道最多只能容纳2个电子,即n=2,则Z元素原子的价电子排布式为2s22p3,为N元素;Q的基态原子核外成对电子数是未成对电子数的3倍,Q的核外电子排布式是1s22s22p4,则Q是O元素;E与Q同周期,且为原子序数比Q(O元素)大的主族元素,故E只能是F元素;M的原子序数比F大,则M只能位于第三周期,第一电离能在第三周期主族元素中从大到小排第三位的是S元素;G元素是第四周期元素,且不是第ⅠA族元素,其原子核外内层所有轨道全部充满,最外电子层只有未成对电子,电子排布式应为1s22s22p63s23p63d104s1,则G为Cu元素。
(1)基态Cu原子的价电子排布式为3d104s1,未成对电子数为1,第三周期未成对电子数为1的元素有Na、Al、Cl,电负性最大的是Cl元素;GQ是CuO,受热分解生成Cu2O和O2,CuO中Cu2+的价电子排布式为3d9,Cu2O中Cu+的价电子排布式为3d10,Cu+的3d轨道处于全充满状态,结构稳定,所以固态Cu2O比CuO稳定,CuO受热易分解得到Cu2O。
(2)Z、Q、M分别是N、O、S元素,N与O比较,O的价电子排布式为2s22p4,N的价电子排布式为2s22p3,2p轨道处于半充满状态,结构稳定,则第一电离能N>O;O与S比较,二者处于同一主族,S位于第三周期,O位于第二周期,则第一电离能O>S,所以N、O、S元素的第一电离能由大到小的顺序为N>O>S。
(3)X是H元素,Q是O元素,二者形成的化合物为H2O、H2O2。
(4)Z、M、E所形成的简单离子依次为N3-、S2-、F-,一般,电子层数越多,半径越大,S2-有三个电子层,N3-、F-都只有两个电子层,则S2-半径最大,N3-、F-的电子层结构相同,N元素的核电荷数是7,F元素的核电荷数是9,则N3-半径比F-大,所以半径:S2->N3->F-。
(5)X、Y、Z、Q四种元素依次是H、C、N、O,H元素的电负性最小,C、N、O位于同一周期且核电荷数递增,电负性递增,所以电负性顺序为O>N>C>H。
17.答案　(除标注外,每空1分)(1)A
(2)第四周期第ⅥB族　K、Cu
(3)Be(OH)2+2OH- Be+2H2O(2分)　共价化合物
(4)洪特规则　纺锤形(或哑铃形)
(5)1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2　Fe3+　Fe2+的价电子排布式为3d6,失去1个电子形成Fe3+,3d轨道处于半充满状态,结构更稳定(2分)
解析　(1)短周期中金属性最强的元素为钠元素,钠在灼烧时,原子中的电子吸收了能量,从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道,但处在能量较高轨道的电子会很快以黄光的形式辐射能量而跃迁回能量较低的轨道,属于发射光谱,故选A。
(2)D元素的基态原子在前四周期中未成对电子数最多,价电子排布式为3d54s1,为Cr元素,其位于第四周期第ⅥB族,最外层电子排布式为4s1,在第四周期中K和Cu的价电子排布式分别为4s1和3d104s1,所以最外层电子数与Cr相同的元素为K和Cu。
(3)短周期中离子半径最小的金属元素为Be,则A为Be;短周期中金属性最强的元素为Na,则B为Na;根据对角线规则,Be与Al的有些性质是相似的,所以Be的最高价氧化物对应的水化物Be(OH)2不溶于水,具有两性,能与Na的最高价氧化物对应的水化物NaOH反应,离子方程式为Be(OH)2+2OH- Be+2H2O;Be与Cl电负性之差为1.5,推知BeCl2为共价化合物。
(4)图示轨道表示式中3p能级电子没有优先占满空轨道,违背了洪特规则;S原子中能量最高的电子为3p轨道上的电子,3p轨道电子云形状是纺锤形(或哑铃形)。
(5)E位于元素周期表中第四周期第八列,为Fe元素,电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2,其简单离子为Fe3+和Fe2+,Fe3+更加稳定,因为Fe2+的价电子排布式为3d6,失去1个电子形成Fe3+,3d轨道处于半充满状态,Fe3+的结构更稳定。
18.答案　(每空2分)(1)1s22s22p63s23p63d54s2
(2)F>N>O>C
(3)电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时,以光(辐射)的形式释放能量
(4)Mn2+的3d轨道为半充满状态,比较稳定,难以失去电子
(5)小于
(6)O>N>C>H
解析　根据各元素在元素周期表中的位置可知,a~p元素分别是H、Li、C、N、O、F、Na、Mg、Al、Si、S、Cl、Ar、K、Mn、Fe。
(1)元素o为Mn,核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2。
(2)同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势,但一般ⅡA、ⅤA族元素第一电离能大于同周期相邻元素,故第一电离能由大到小的顺序为F>N>O>C。
(3)镁在空气中燃烧发出耀眼的白光,是因为在反应过程中电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时,以光(辐射)的形式释放能量。
(4)由Mn2+转化为Mn3+时,3d能级由较稳定的3d5半充满状态转变为不稳定的3d4状态,需要的能量较多;而Fe2+转化为Fe3+时,3d能级由不稳定的3d6状态转变为稳定的3d5半充满状态,需要的能量相对较少。
(5)因为Fe3+与Fe2+核电荷数相同,但是Fe3+核外电子数少,所以核对电子吸引力大,半径小。
(6)元素的非金属性越强,电负性越大,a、c、d、e的电负性由大到小的顺序为O>N>C>H。
19.答案　(除标注外,每空2分)(1)①M(1分)　纺锤形或(哑铃形)(1分)　②硼
(2)①大于　小于　②As2O5　③F>Cl>Ga
解析　(1)①基态Si原子有3个电子层,电子占据的最高电子层符号为M,基态Si原子的价电子排布式为3s23p2,电子占据的最高能级为3p能级,其电子云轮廓图为纺锤形或哑铃形。②根据对角线规则,Si的一些化学性质与B相似。
(2)①同周期主族元素从左到右原子半径逐渐减小,所以原子半径Ga大于As;As原子4p能级为半充满状态,结构稳定,第一电离能Ga小于As。②As的最高价是+5价,最高价氧化物的化学式为As2O5。③元素的非金属性越强,电负性越大,则Ga、F、Cl的电负性由大到小的顺序为F>Cl>Ga。
20.答案　(每空2分)(1)O　Mg
(2)1s22s22p63s1
(3)HClO4
(4)Cl>Si>Na
(5)镁的价电子排布式是3s2,达到全充满状态,与同周期相邻元素原子比较,Mg原子相对稳定,不易失电子,第一电离能较大
解析　W、X、Y、Z、N是原子序数依次增大的五种短周期元素,W的原子核外s能级上的电子总数与p能级上的电子总数相等,原子核外电子排布式为1s22s22p4或1s22s22p63s2,W为O或Mg,由于W的第一电离能低于同周期相邻元素,则W为O元素;X在同周期主族元素中,原子半径最大、第一电离能最小,X是短周期元素,其原子序数比O大,X应为Na元素;由Y的第一至第四电离能可知,第三电离能剧增,说明最外层有2个电子,且Y的原子序数比Na大,则Y为Mg元素;Z的原子序数比Mg大,其价电子中,在不同形状的原子轨道中运动的电子数相等,则Z的价电子排布式为3s23p2,Z为Si元素;N的原子序数比Si大,其电子排布中只有一个未成对电子,N的电子排布式为1s22s22p63s23p5,则N为Cl元素。
(1)由上述分析可知,W为O,Y为Mg。
(2)X为Na元素,原子序数为11,核外有11个电子,其电子排布式为1s22s22p63s1。
(3)Z为Si元素,N为Cl元素,二者位于同一周期,同周期主族元素从左往右,非金属性依次增强,其最高价氧化物对应的水化物酸性依次增强,原子序数Cl>Si,酸性更强的是HClO4。
(4)X为Na元素,Z为Si元素,N为Cl元素,同周期主族元素从左往右,非金属性依次增强,原子序数Cl>Si>Na,即非金属性Cl>Si>Na,元素的非金属性越强其电负性越大,即电负性Cl>Si>Na。
(5)Y为Mg元素,原子序数为12,其电子排布式为1s22s22p63s2,镁的价电子排布式是3s2,达到全充满状态,与同周期相邻元素原子比较,Mg原子相对稳定,不易失电子,第一电离能较大。
附加题
1.A　设D原子核外电子数为x,则X原子核外电子数为x+6,又因X原子核外电子数是D的2倍,2x=x+6,解得x=6,则D为C元素,X为Mg元素,根据元素在周期表中的相对位置可知,Y是Al元素,E为N元素。第一电离能:Mg>Al,故A错误;Mg为第三周期ⅡA族元素,镁单质可通过电解熔融MgCl2制备,故B正确;元素的非金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的酸性越强,四种元素中非金属性最强的是N元素,故C正确;气体分子(DE)2为(CN)2,其电子式为∶N C∶C N∶,故D正确。
2.B　最外层电子排布式为1s2和2s2的原子分别为He和Be,二者不为同主族元素,A项错误;p能级有1个空轨道,则该元素的价电子排布式为ns2np2,属于p区元素,一定是同主族元素,B项正确;s能级最多排2个电子,则n=2,所以最外层电子排布式为nsnnpn的原子为C原子,在第二周期,而最外层电子排布式为2s22p6的离子所对应的元素可能在第二周期也可能在第三周期,C项错误;原子核外M层上的s能级和p能级都填满了电子,而d轨道上尚未有电子的原子可能是第三周期元素原子,也可能是第四周期元素原子,第三周期的稀有气体元素与第四周期的元素K、Ca符合此特征,D项错误。
3.答案　(1)①H·×·×H　②第二周期ⅢA族　H3BO3　③-3
(2)同周期主族元素从左到右随核电荷数逐渐增大,原子半径逐渐减小,结合一个电子释放出的能量逐渐增大　N原子的2p能级为半充满状态,结构稳定,不易结合一个电子
解析　(1)根据题意可推知X、Y、L、M依次为H、B、P、Ca。①X与L组成的最简单化合物为PH3,PH3的电子式为H·×·×H。②Y为B,位于周期表中第二周期ⅢA族,其含氧酸为H3BO3。③L与M形成的化合物为Ca3P2,Ca的化合价为+2,P的化合价为-3。
(2)同周期主族元素从左到右核电荷数逐渐增大,原子半径逐渐减小,结合电子的能力增强,放出的能量增大;N的2p能级处于半充满状态,结构较为稳定,不易结合一个电子。
4.答案　(1)钠　氯　氮　硫
(2)1s22s22p63s23p6　　
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(3)Na+
(4)Na+[····]-
解析　B原子得一个电子填入3p轨道,3p轨道充满,则B原子的3p轨道有5个电子,其电子排布式为1s22s22p63s23p5,为Cl元素;因为A+比B-少一个电子层,则A为Na元素;C原子的p轨道有3个未成对电子,则p轨道有3个电子,且其氢化物的水溶液的pH在同族氢化物中最大,则C为N元素;D的最高化合价和最低化合价代数和为4,则最高化合价为+6价,最低化合价为-2价,最高价氧化物中D的含量为40%,则D为S元素。
(1)A、B、C、D元素分别为Na、Cl、N、S。
(2)氯离子的电子排布式为1s22s22p63s23p6;钠离子的结构示意图为;S原子的轨道表示式为
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。
(3)A、B、D三种元素的简单离子分别为Na+、Cl-、S2-,其中Na+的半径最小。
(4)NaCl为离子化合物,其电子式为Na+[····]-。
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