专题2 原子结构与元素性质综合拔高练

综合拔高练
高考真题练
考点1　基态原子核外电子排布
1.(1)(2024新课标,29节选)Ni基态原子价电子的轨道表示式为　　　　　　　　　。
(2)(2024湖南,16节选)Cu属于　　　　区元素,其基态原子的价电子排布式为　　　　　　。
(3)(2024湖北,16节选)基态Be2+的轨道表示式为　　　　　。
2.(2023全国乙,35节选)(1)基态Fe原子的价电子排布式为　　　　　　　　　　　　　　　。
3.(2022全国甲,35节选)2008年北京奥运会的“水立方”,在2022年冬奥会上华丽转身为“冰立方”,实现了奥运场馆的再利用,其美丽的透光气囊材料由乙烯(CH2CH2)与四氟乙烯(CF2CF2)的共聚物(ETFE)制成。回答下列问题:
(1)基态F原子的价电子排布图(轨道表示式)为　　　　　　　　　　　　　。
4.(2022广东,20节选)(1)Se与S同族,基态硒原子价电子排布式为　　　　。
5.(1)(2021福建,14节选)基态C原子的成对电子数与未成对电子数之比为　　　　。
(2)(2021海南,19节选)基态锰原子的价层电子排布式为　　　　　　　　。
考点2　元素周期律
6.(2024江苏,4)明矾[KAl(SO4)2·12H2O]可用作净水剂。下列说法正确的是(　　)
A.半径:r(Al3+)>r(K+)
B.电负性:χ(O)>χ(S)
C.沸点:H2S>H2O
D.碱性:Al(OH)3>KOH
7.(2024河北,7改编)侯氏制碱法工艺流程中的主反应为QR+YW3+XZ2+W2ZQWXZ3↓+YW4R,其中W、X、Y、Z、Q、R分别代表相关化学元素。下列说法正确的是(　　)
A.原子半径:WB.第一电离能:XC.单质沸点:ZD.电负性:W8.(2024全国甲,11)W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素。W和X原子序数之和等于Y-的核外电子数,化合物W+[ZY6]-可用作化学电源的电解质。下列叙述正确的是(　　)
A.X和Z属于同一主族
B.非金属性:X>Y>Z
C.气态氢化物的稳定性:Z>Y
D.原子半径:Y>X>W
9.(2024湖北,9)主族元素W、X、Y、Z原子序数依次增大,X、Y的价电子数相等,Z的价电子所在能层有16个轨道,4种元素形成的化合物如图。下列说法正确的是(　　)
A.电负性:W>Y
B.酸性:W2YX3>W2YX4
C.基态原子的未成对电子数:W>X
D.氧化物溶于水所得溶液的pH:Z>Y
10.(2023江苏,4)元素C、Si、Ge位于周期表中ⅣA族。下列说法正确的是(　　)
A.原子半径:r(C)>r(Si)>r(Ge)
B.第一电离能:I1(C)C.碳单质、晶体硅、SiC均为共价晶体
D.可在周期表中元素Si附近寻找新半导体材料
11.[2024浙江6月选考,17(2)]下列有关单核微粒的描述正确的是　　　　。
A.Ar的基态原子电子排布方式只有一种
B.Na的第二电离能>Ne的第一电离能
C.Ge的基态原子简化电子排布式为[Ar]4s24p2
D.Fe原子变成Fe+,优先失去3d轨道上的电子
12.(2023全国乙,35节选)中国第一辆火星车“祝融号”成功登陆火星。探测发现火星上存在大量橄榄石矿物(MgxFe2-xSiO4)。回答下列问题:
(1)橄榄石中,各元素电负性大小顺序为　　　　　　　　,铁的化合价为　　　　。
13.(2022全国甲,35节选)(2)图a、b、c分别表示C、N、O和F的逐级电离能I变化趋势(纵坐标的标度不同)。第一电离能的变化图是　　　(填标号),判断的根据是　　　　　　　　　　　　　　　　　;第三电离能的变化图是　　　　(填标号)。
14.(2022河北,17节选)(2)Cu与Zn相比,第二电离能与第一电离能差值更大的是　　　,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
高考模拟练
应用实践
1.2023年诺贝尔化学奖颁给合成量子点的三位科学家。量子点是一种重要的低维半导体材料,常由硅(Si)、磷(P)、硫(S)、硒(Se)等元素组成。下列说法正确的是(　　)
A.原子半径:r(Si)>r(S)>r(Se)
B.电负性:χ(Se)>χ(S)>χ(Si)
C.第一电离能:I1(P)>I1(S)>I1(Si)
D.氢化物的稳定性:H2Se>H2S>PH3
2.加工馒头、面包和饼干等产品时,加入的一些膨松剂(如碳酸氢铵、碳酸氢钠)可中和酸并受热分解产生大量气体,使面团疏松、多孔,生产的食品易被消化吸收。下列说法正确的是(　　)
A.钠元素的焰色反应属于化学变化
B.第一电离能:I1(O)>I1(C)>I1(Na)
C.基态钠原子占据的最高能级的电子云轮廓图呈纺锤形
D.基态碳原子中能量最高的电子所在的原子轨道在空间有5个伸展方向
3.如图是元素周期表前四周期的一部分,下列有关说法正确的是(　　)
A.电负性:W>X
B.第一电离能:WC.五种元素形成的单质中,Z形成的单质沸点最高
D.R与其同族下一周期元素的原子序数相差18
4.短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表中的相对位置如下所示。下列说法正确的是(　　)
A.Y、Z的简单离子的核外电子数和电子层数都不相同
B.元素X与元素Z的最高正化合价之和为8
C.元素W的最高价氧化物对应的水化物酸性比Q的强
D.W元素基态原子最外层电子的轨道表示式为
5.X、Y、Z、W、Q是原子序数依次增大且不超过20的主族元素。X是地壳中含量最多的元素,基态Y原子核外s能级和p能级电子数相等,Z与X同主族,Q的焰色呈紫色。下列说法正确的是(　　)
A.简单离子半径:Z>X>Y
B.X的第一电离能比同周期的相邻元素的大
C.Z的简单气态氢化物的热稳定性比W的强
D.Q最高价氧化物对应水化物的碱性比Y的弱
6.X、Y、Z、W都属于前4周期主族元素,基态X原子核外有7种运动状态不同的电子,基态Y原子的最外层电子数是其电子层数的3倍,Z是短周期元素中金属性最强的,基态W原子的4p原子轨道上有5个电子。下列说法正确的是(　　)
A.第一电离能:I1(Z)B.原子半径由小到大的顺序:r(X)C.W元素在周期表中位于第4周期第ⅦA族
D.X的简单氢化物的热稳定性比Y的强
7.四氯化钛(TiCl4)主要用于制取海绵钛和钛白粉,也可用作催化剂。工业上以钛铁矿、焦炭、氯气为原料,在高温条件下制取TiCl4,反应的化学方程式为2FeTiO3+6C+7Cl22TiCl4+2FeCl3+6CO。请回答下列问题:
(1)基态钛原子的电子排布式为　　　　　,其未成对电子数为　　　　　。
(2)已知:H、Cl、Ti的电负性分别为2.1、3.0、1.5,则TiCl4中Ti和Cl之间的化学键类型为　　　　　,TiH2中Ti的化合价为　　　　　。
(3)基态碳原子中,能量最高的电子位于　　　　　轨道,该轨道有　　　　　个伸展方向,轨道形状为　　　　　。
(4)若用In表示元素的第n电离能,碳元素的电离能变化趋势如图所示:
I4与I5的差值明显大于其他相邻电离能的差值,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(5)基态铁原子的外围电子轨道表示式为　　　　　。Fe3+的稳定性强于Fe2+,从微观角度解释其原因为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
迁移创新
8.电负性与电离能是两种定量描述元素原子得失电子能力的参数,回答问题。
元素符号 Li Be C O F
电负性 1.0 1.5 2.5 3.5 4.0
元素符号 Na Al P S Br
电负性 0.9 1.5 2.2 2.5 2.8
(1)非金属性:S　　　(填“>”“=”或“<”)F。
(2)依据电负性数值,上述元素中最容易形成离子键的是　　　和　　　。
(3)已知某主族元素Y,其基态原子核外有2个电子层,3个未成对电子,Y元素基态原子的轨道表示式为　　　　　　　　　　　。通过分析电负性的变化规律,确定Y元素电负性的取值范围是　　　　　　　。
(4)由电负性数据推断:化合物PBr3中P的化合价为　　　。已知PBr3与水的反应是非氧化还原反应,写出PBr3与水反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　。
(5)结合原子核外电子排布式解释镁元素的第一电离能高于铝元素的原因:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案与分层梯度式解析
综合拔高练
高考真题练
1.答案　(1)
(2)ds　3d104s1
(3)
解析　(1)Ni基态原子的价电子排布式为3d84s2,其轨道表示式为。
(2)铜是29号元素,其价电子排布式为3d104s1,属于ds区元素。
(3)基态Be2+的电子排布式为1s2,其轨道表示式为。
2.答案　(1)3d64s2
解析　(1)Fe为26号元素,价电子排布式为3d64s2。
3.答案　(1)
解析　(1)基态F原子的价电子排布式为2s22p5,故其价电子排布图(轨道表示式)为。
4.答案　(1)4s24p4
解析　(1)Se是34号元素,位于第四周期第ⅥA族,基态硒原子价电子排布式为4s24p4。
5.答案　(1)2∶1
(2)3d54s2
解析　(1)基态C原子的核外电子排布式是1s22s22p2,成对电子数为4,未成对电子数为2,即成对电子数与未成对电子数之比为2∶1。
(2)Mn元素是第25号元素,其电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2,价层电子排布式为3d54s2。
6.B　Al3+有2个电子层,K+有3个电子层,K+的半径较Al3+大,A项错误;同主族元素,从上到下元素电负性一般依次减小,即O的电负性较S大,B项正确;虽然H2S的相对分子质量大于H2O的,但H2O分子间可形成氢键,因此H2O的沸点高于H2S的,C项错误;元素的金属性越强,其最高价氧化物对应的水化物的碱性越强,K的金属性强于Al,因此KOH的碱性较Al(OH)3强,D项错误。
7.C　侯氏制碱法主反应的化学方程式为NaCl+NH3+CO2+H2ONaHCO3↓+NH4Cl,则可推出W、X、Y、Z、Q、R分别为H、C、N、O、Na、Cl。一般,主族元素原子的电子层数越多半径越大,电子层数相同时,核电荷数越大,半径越小,则原子半径:H8.A　由W+[ZY6]-可知W为+1价,可能为Li或Na,Y为-1价,可能为F或Cl,Z为+5价,可能为N或P。由于Z原子序数大于Y,则Y为F,Z为P;再根据W和X原子序数之和等于Y-的核外电子数可知,W为Li,X为N。X和Z分别为N和P,位于同一主族,A正确;X、Y、Z分别为N、F、P,非金属性:F>N>P,B错误;Y、Z分别为F、P,非金属性:F>P,气态氢化物的稳定性:HF>PH3,C错误;W、X、Y分别为Li、N、F,原子半径:Li>N>F,D错误。
9.D　W、X、Y、Z为原子序数依次增大的主族元素,Z的价电子所在能层有16个轨道,Z位于第四周期,在题给化合物中Z显+1价,则Z为K元素;X、Y的价电子数相同,即位于同主族,由化合物中X、Y的成键情况可知,X为O元素、Y为S元素;W形成1个共价键,且原子序数小于O元素,则W为H元素。电负性:S>H,即Y>W,A错误;H2SO3为弱酸,H2SO4为强酸,故酸性:H2SO4>H2SO3,即W2YX4>W2YX3,B错误;基态H(W)原子有1个未成对电子,基态O(X)原子有2个未成对电子,即基态原子的未成对电子数:X>W,C错误;K的氧化物溶于水所得溶液为KOH溶液,溶液显碱性,S的氧化物为SO2或SO3,溶于水所得溶液为H2SO3溶液或H2SO4溶液,溶液均显酸性,故氧化物溶于水所得溶液的pH:Z>Y,D正确。
10.D　C、Si、Ge位于同主族,同主族元素原子半径从上到下依次增大,应为r(Ge)>r(Si)>r(C),A错误;同主族元素从上到下,第一电离能逐渐变小,应为I1(C)>I1(Si)>I1(Ge),B错误;碳单质有多种,如C60、金刚石、石墨等,它们不都是共价晶体,C错误;Si位于金属元素和非金属元素的分界线处,可在其附近寻找新半导体材料,D正确。
11.答案　AB
解析　Ar的基态原子电子排布方式只有一种,A正确;钠原子失去1个电子后,和Ne原子核外电子排布相同,都是1s22s22p6,但由于钠原子核电荷数多,对最外层电子的吸引能力强,钠原子难失去第二个电子,所以Na的第二电离能大于Ne的第一电离能,B正确;Ge的基态原子简化电子排布式为[Ar]3d104s24p2,C错误;Fe的基态原子核外电子排布式为[Ar]3d64s2,Fe原子变成Fe+,优先失去的是4s轨道上的电子,D错误。
12.答案　(1)O>Si>Fe>Mg　+2
解析　(1)元素非金属性越强,电负性越大,则电负性O>Si>Fe>Mg;设Fe的化合价为+a,则有2x+(2-x)×(+a)+4+4×(-2)=0,a=2。
13.答案　(2)a　同周期元素从左到右,第一电离能呈增大趋势,N原子的价电子排布式为2s22p3,2p轨道是半充满稳定结构,第一电离能比O原子大　b
解析　(2)C、N、O、F均位于第二周期,原子半径逐渐减小,原子核对最外层电子的吸引能力增强,第一电离能呈增大趋势,但N原子的价电子排布式为2s22p3,2p轨道是半充满稳定结构,其第一电离能比O原子大,故选a;C原子失去2个电子后达到2s2全满稳定结构,再失去1个电子较难,故其第三电离能比N原子的第三电离能大,故选b。
14.答案　(2)Cu　Cu的第二电离能是失去3d10电子所需的最低能量,第一电离能是失去4s1电子所需的最低能量;Zn的第二电离能是失去4s1电子所需的最低能量,第一电离能是失去4s2电子所需的最低能量,3d10电子处于全充满状态,其与4s1电子能量差值更大
高考模拟练
1.C　硅(Si)、磷(P)、硫(S)处于同一周期,硒(Se)在其下一周期,且与S处于同一主族。根据原子半径递变规律,知原子半径:r(Se)>r(Si)>r(S),A项错误;S的电负性大于Se,B项错误;同周期从左到右,主族元素的第一电离能呈增大趋势,但第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一电离能大于同周期相邻元素,则第一电离能:I1(P)>I1(S)>I1(Si),C项正确;H2S的稳定性强于H2Se,D项错误。
2.B　焰色反应属于物理变化,A项错误;第一电离能:I1(O)>I1(C)>I1(Na),B项正确;基态钠原子占据的最高能级的电子云轮廓图呈球形,C项错误;基态碳原子中能量最高的电子所在的原子轨道在空间有3个伸展方向,D项错误。
3.D　根据元素在周期表中的位置可知,R为Ar元素、Z为Br元素、Y为S元素、W为P元素、X为N元素。同主族元素,从上到下,电负性呈现减小趋势,电负性:N>P,A项错误;同周期主族元素,从左到右,第一电离能呈增大趋势,但第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一电离能大于同周期相邻元素的第一电离能,所以第一电离能:P>S,B项错误;Br2在常温下为液体,而S和P在常温下为固体,所以题给五种元素的单质中,沸点最高的不是Br2,C项错误;与R同族下一周期元素的原子序数为36,R与其同族下一周期元素的原子序数相差18,D项正确。
4.B　X为第2周期第ⅤA族元素,为N,Y为O,Z为Al,W为S,Q为Cl。O2-和Al3+核外电子数都是10,都有2个电子层,A错误;X的最高正价为+5,Z的最高正价为+3,3+5=8,B正确;W的最高价氧化物对应的水化物为H2SO4,Q的最高价氧化物对应的水化物为HClO4,酸性:HClO4>H2SO4,C错误;所给最外层电子的轨道表示式违背了泡利不相容原理,D错误。
5.A　X是地壳中含量最多的元素,X为O;基态Y原子核外s能级和p能级电子数相等,Y为Mg;Z与X同主族,Z为S;Q的焰色呈紫色,Q为K,则W为Cl。一般,电子层数越多,简单离子的半径越大;电子层数相同时,核电荷数越大,简单离子的半径越小,故简单离子半径:>O2->Mg2+,A正确。第一电离能:F>N>O,O的第一电离能比同周期的相邻元素小,B错误。非金属性:Cl>S,则S的简单氢化物的热稳定性比Cl的简单氢化物弱,C错误。元素金属性越强,最高价氧化物对应水化物的碱性越强;金属性:K>Mg,K的最高价氧化物对应水化物(KOH)的碱性比Mg的最高价氧化物对应的水化物[Mg(OH)2]碱性强,D错误。
6.C　基态X原子核外有7种运动状态不同的电子,即X原子核外有7个电子,X为N元素;基态Y原子的最外层电子数是其电子层数的3倍,则Y为O元素;Z是短周期元素中金属性最强的,则Z为Na元素;基态W原子的4p原子轨道上有5个电子,则W的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5,则W为Br元素。N的2p轨道为稳定的半满状态,N的第一电离能比O的大,A项错误;原子半径:N比O大,B项错误;Br位于第4周期第ⅦA族,C项正确;NH3的热稳定性比H2O弱,D项错误。
7.答案　(1)1s22s22p63s23p63d24s2　2
(2)共价键　+2
(3)2p　3　纺锤形(或哑铃形)
(4)碳原子失去的第4个电子和第5个电子不在同一电子层,能量差别较大
(5)　Fe3+的3d轨道为半充满状态,能量相对较低
解析　(1)基态Ti的电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2,3d轨道上的两个电子为未成对电子,Ti的未成对电子数为2。
(2)Ti和Cl的电负性差值为1.5,小于1.7,因此Ti和Cl之间的化学键为共价键。Ti的电负性小于H,因此TiH2中Ti的化合价为+2。
(3)基态碳原子的电子排布式为1s22s22p2,其能量最高的电子位于2p轨道,该轨道有3个伸展方向,轨道形状为纺锤形(或哑铃形)。
(4)碳元素的I4与I5的差值明显大于其他相邻电离能的差值,原因是碳原子失去的第4个电子和第5个电子不在同一电子层,能量差别较大。
(5)基态铁原子的外围电子轨道表示式为,Fe3+的3d轨道为半充满状态,能量相对较低,因此Fe3+的稳定性强于Fe2+。
8.答案　(1)<
(2)Na　F
(3)　2.5~3.5
(4)+3　PBr3+3H2O3HBr+H3PO3
(5)Mg的电子排布式为1s22s22p63s2,镁原子3s轨道为全满状态,比较稳定;Al的电子排布式为1s22s22p63s23p1,Al原子失去3p上1个电子后为全满状态,故镁元素的第一电离能高于铝元素
解析　(1)周期表中同主族从上到下元素的非金属性减弱,非金属性:S(2)题述元素中最容易形成离子键的是Na和F,两者电负性差值最大。
(3)Y为氮元素,Y元素基态原子的轨道表示式为,分析电负性的变化规律知Y的电负性介于C、O之间,确定Y元素电负性的取值范围是2.5~3.5。
(4)由电负性数据知PBr3中P的化合价为+3价,Br显-1价。PBr3与水的反应是非氧化还原反应,即反应前后元素的化合价不变,化学方程式为PBr3+3H2O3HBr+H3PO3。