第1章 原子结构与元素性质 测评卷-《精讲精练》26版高中同步新教材化学鲁科版（2019）选必修2

(
密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线
密 封 线 内 不 要 答 题
)
(
姓名 班级 考号
密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线
密 封 线 内 不 要 答 题
)
第1章　原子结构与元素性质
注意事项
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)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.2023年诺贝尔化学奖授予对量子点的发现有突出贡献的科研工作者。量子点是指尺寸在纳米量级(通常为2~20 nm)的半导体晶体,其中铜铟硫(CuInS2)量子点被广泛用于光电探测、发光二极管以及光电化学电池领域。下列说法不正确的是(　　)
A.制备过程中得到的CuInS2量子点溶液能够产生丁达尔效应
B.硫离子的结构示意图:
C.已知In的原子序数为49,可推知In位于元素周期表第4周期
D.基态Cu+的价电子排布式为3d10
2.下列说法正确的是(　　)
A.3p能级有一个空轨道的基态原子和4p能级有两个未成对电子的基态原子一定属于同一族
B.基态原子核外电子全部在s能级上的元素有4种
C.p轨道呈哑铃形,因此p轨道上电子的运动轨迹呈哑铃形
D.最高正化合价与最低负化合价代数和为4的短周期元素的最高能级为2p
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.磷酸铁锂(LiFePO4)电极材料主要用于各种锂离子电池。下列说法错误的是(　　)
A.Li位于周期表的s区
B.基态O原子核外电子占据的最高能级的电子云轮廓图为哑铃形
C.基态P原子的未成对电子数为5
D.Fe3+比Fe2+稳定
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:N>O
C.元素第一电离能:N>O　　　　　D.在自然界中,氢元素只有一种核素
6.我国研发了一款拥有自主知识产权的超薄铷Rb)原子钟,每3 000万年误差仅1秒。Rb是第5周期ⅠA族元素,下列有关说法中正确的是(　　)
A.第一电离能:Rb>K　　　B.铷原子核外电子运动状态有37种
C.单质沸点:Rb>Na　　　 D.铷原子N层有18e-
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是原子序数依次增大的4种短周期元素,其原子结构如表:
元素 原子结构
W 基态原子L层电子数是K层电子数的2倍
X 原子核外p电子数比s电子数少1
Y 原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子
Z 原子核外的M层中只有两对成对电子
下列说法不正确的是(　　)
A.原子半径:Z>X>Y
B.第一电离能:X>Y>W
C.W的最简单氢化物比Y的最简单氢化物稳定
D.ZY2和WY2在水中的溶解度较大的是ZY2
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.m、n、p、q、w五种元素,其核电荷数依次增大。m元素基态原子核外只有三个能级有电子,且各能级电子数相等;p、q元素位于同一族,且两者核电荷数之和为24;w元素原子核外有4个电子层,最外层只有1个电子,其内层均排满电子。下列说法错误的是(　　)
A.元素第一电离能:mB.n元素基态原子的轨道表示式为
C.w元素原子的价电子排布式为4s1
D.w元素形成的单质能与p、q元素形成的单质反应
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)
11.三甲基镓[(CH3)3Ga]是应用广泛的一种金属有机化合物,可通过反应GaCl3+(CH3)3Al (CH3)3Ga+AlCl3制备(已知:GaCl3中Ga为最高价)。下列说法错误的是(　　)
A.Al原子核外有7种空间运动状态不同的电子
B.27Al原子的中子数为14
C.Cl-的核外三个电子层均充满电子
D.Ga位于周期表中第4周期ⅢA族
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.氮气可以作食品包装、灯泡等的填充气。一种实验室制备氮气的原理是NH4Cl+NaNO2 NaCl+2H2O+N2↑。反应发生后即停止加热,反应仍可继续进行,直至反应完全。下列说法正确的是(　　)
A.主族元素的电负性越大,其元素原子的第一电离能一定越大
B.第一电离能:O>N>Na
C.元素的电负性:Cl>O>H
D.①和②示意图表示的钠原子失去最外层一个电子所需要的能量:①>②
①[Ne]　②[Ne]
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原子的价电子数相同,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)回答下列问题:
(1)下列状态的镁中,电离最外层一个电子所需能量最大的是　　　　(填标号)。
A.　　　B.　　　C.　　　D.
(2)Fe成为阳离子时首先失去　　　　轨道电子,Sm的价电子排布式为4f66s2,Sm3+的价电子排布式为　　　　。
(3)基态Cu2+核外电子排布式为　　　　　　。
(4)Mn位于元素周期表中第4周期　　　　族,基态Mn原子核外未成对电子有　　　　个。
(5)下列Li原子核外电子排布图表示的状态中,能量最高的为　　　　(填标号)。
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8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原子中能量最高的电子的电子云形状是　　　　　。
(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　
　。
(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:
(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)前四周期元素X、Y、Z、W、Q、R、T的原子序数依次增大,X元素原子的s电子数等于p电子数的四倍,Y元素原子核外的L层有3个未成对电子,W元素形成的单质在暗处遇H2发生爆炸,Q元素形成的单质在常温、常压下是气体,Q原子的M层上有1个未成对的p电子,R元素原子的价电子在各能级处于半充满状态,T元素的正三价离子的3d轨道为半充满。回答下列问题:
(1)基态R原子的价电子排布式为　　　　,基态T原子中,两种自旋状态的电子数之比为　　　　。
(2)基态Q原子有　　　　种运动状态不同的电子,基态Z原子的电子占据最高能级的电子云轮廓图为　　　　形。
(3)Y、Z、Q原子半径由大到小的顺序是　　　　(填元素符号)。
(4)同周期中第一电离能介于X元素与Y元素之间的有　　　　(填元素符号)。
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原子的电子排布式是　　　　　　。
(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.X、Y、Z、W为原子序数依次增大的四种短周期元素,其中X是宇宙中含量最多的元素;Y元素基态原子核外电子占据的最高能级的不同轨道都有电子,并且自旋方向相同;Z元素原子的价电子排布式是nsnnp2n;同周期元素形成的简单离子中W元素的离子半径最小。下列说法正确的是(　　)
A.W位于元素周期表的s区
B.Y元素原子核外电子占据的最高能级的电子云轮廓图为球形
C.Y、Z、W三种元素的原子半径:r(Z)D.X、Y、Z三种元素的电负性:X2.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的说法正确的是(　　)
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.回答下列问题。
(1)基态Ge原子的核外电子排布式为　　　　　　,有　　　　个未成对电子,在光催化还原CO2制备CH4反应中,带状纳米Zn2GeO4是该反应的良好催化剂,Zn、Ge、O的电负性由大到小的顺序是　　　　　　。
(2)某基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2,该元素原子的电子有　　　　种空间运动状态。
(3)Fe3+的价电子轨道表示式为　　　　　　　。
(4)根据元素周期律,原子半径Ge　　　　(填“大于”或“小于”)As,第一电离能As　　　　(填“大于”或“小于”)Se。
(5)基态K原子中,核外电子占据最高电子层的符号是　　　　,占据该电子层电子的电子云轮廓图形状为　　　　。
(6)将C、N、O、F四种元素第二电离能按从大到小的顺序排序　　　　　　　　(写元素符号),第二电离能大小比较Cu　　　　Zn(填“>”或“<”)。
答案全解全析
第1章　原子结构与元素性质
1.C　铜铟硫(CuInS2)量子点是尺寸在纳米量级的半导体晶体,则其溶液为胶体,能产生丁达尔效应,A正确;S2-的核电荷数为16,结构示意图为,B正确;In的原子序数为49,电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p1,位于第5周期,C错误;基态Cu原子的价电子排布式为3d104s1,则基态Cu+的价电子排布式为3d10,D正确。
2.B　3p能级有一个空轨道的基态原子是Si,在第ⅣA族,4p能级有两个未成对电子的基态原子是Ge或Se,Se在第ⅥA族,与Si不属于同一族,故A错误;基态原子核外电子全部在s能级上的元素有4种,分别是H、He、Li、Be,故B正确;现在的技术无法测定电子在原子核外的运动轨迹,故C错误;最高正化合价与最低负化合价代数和为4的短周期元素为S,S原子核外电子所在的最高能级为3p,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　基态Li原子的电子排布式为1s22s1,位于周期表的s区,A正确;基态O原子的价电子排布式为2s22p4,占据的最高能级为2p能级,电子云轮廓图为哑铃形,B正确;基态P原子的价电子排布式为3s23p3,未成对电子数为3,C错误;基态Fe原子的价电子排布式为3d64s2,Fe2+的价电子排布式为3d6,Fe3+的价电子排布式为3d5,3d能级为半充满稳定状态,Fe3+比Fe2+稳定,D正确。
5.C　核反应不属于化学变化,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:N>O,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:N>O,C正确;在自然界中,氢元素有HHH三种核素,D错误。
6.B　同主族元素从上到下,第一电离能依次减小,第一电离能:Rb7.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逐渐减小,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　W、X、Y、Z是原子序数依次增大的4种短周期元素,W基态原子L层电子数是K层电子数的2倍,W是C;X原子核外p电子数比s电子数少1,X是N;Y原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子,原子序数大于N,Y是O;Z原子核外的M层中只有两对成对电子,Z是S。原子半径:S>N>O,A正确;N的2p轨道处于半充满稳定状态,第一电离能大于同周期相邻元素,第一电离能:N>O>C,B正确;非金属性:O>C,所以O的最简单氢化物比C的最简单氢化物稳定,C错误;SO2易溶于水,CO2能溶于水,在水中的溶解度较大的是SO2,D正确。
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的p能级上有3个未成对电子,Br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　m、n、p、q、w五种元素,其核电荷数依次增大。m元素基态原子核外只有三个能级有电子,且各能级电子数相等,原子核外电子排布式为1s22s22p2,故m为C元素;w元素原子核外有4个电子层,最外层只有1个电子,其内层均排满电子,原子核外电子数为2+8+18+1=29,故w为Cu元素;p、q元素位于同一族,它们的原子序数大于C而小于Cu,且两者核电荷数之和为24,可推知p为O元素、q为S元素;n的原子序数介于C、O之间,故n为N元素。同周期主族元素随原子序数增大第一电离能呈增大趋势,但N元素第一电离能高于同周期相邻元素,故第一电离能:C11.C　铝原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p1,有1+1+3+1+1=7个原子轨道有电子,则核外电子有7种空间运动状态,A正确;27Al原子的质量数为27,质子数为13,则中子数=质量数-质子数=27-13=14,B正确;Cl-核外由内到外各层所含电子数分别为2、8、8,M层最多容纳18个电子,则M层没有充满电子,C错误;Ga是31号元素,核外有四个电子层,最外层有三个电子,则位于周期表中第4周期ⅢA族,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C元素、W是N元素、R为S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:Na+13.D　如电负性:O>N,但第一电离能:OO>Na,B错误;在化合物ClO2中,O呈负价,Cl呈正价,说明O的电负性比Cl大,C错误;图①所示的钠原子为基态,而图②所示的钠原子为激发态,即图②所示的钠原子已经吸收了一部分能量,由于3s轨道的能量比3p轨道的低,故失去最外层一个电子所需要的能量:①>②,D正确。
14.AB　元素X和Z原子的价电子数相同,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,可推出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C、N、O三种元素的电负性:O>N>C,A项正确;同周期主族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C、N、O三种元素的第一电离能:N>O>C,B项正确;水的沸点可能低于含碳原子数较多的烃的沸点,C项错误;由H、C、N、O构成的化合物中可能含有离子键,如NH4HCO3,D项错误。
16.答案　(除标注外,每空2分)
(1)A
(2)4s　4f5
(3)[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9
(4)ⅦB(1分)　5(1分)
(5)C
解析　(1)A、D表示Mg+,B、C表示Mg,Mg的第二电离能大于第一电离能,所以A、D失去最外层一个电子需要的能量分别大于B、C,3p能级上电子的能量大于3s能级,3p能级上的电子易失去,故电离最外层一个电子所需能量最大的是A。
(2)Fe成为阳离子时首先失去最外层电子,即首先失去4s轨道电子;Sm的价电子排布式为4f66s2,该原子失去电子生成阳离子时应该先失去6s电子,后失去4f电子,则Sm3+的价电子排布式为4f5。
(3)Cu是29号元素,基态Cu的核外电子排布式为[Ar]3d104s1,则基态Cu2+核外电子排布式为[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9。
(4)Mn的原子序数为25,位于周期表中第4周期ⅦB族,核外电子排布式为[Ar]3d54s2,d轨道含有5个未成对电子。
(5)D为基态Li原子的轨道表示式,A中1个电子从1s能级跃迁到2s能级,而C中跃迁到2p能级的电子比B中多,故C的能量最高。
17.答案　(除标注外,每空1分)
(1)A
(2)第4周期ⅥB族　K、Cu
(3)Be(OH)2+2OH- [Be(OH)4]2-(2分)　共价化合物
(4)洪特规则　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)B为短周期中金属性最强的元素,为Na元素,Na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4周期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,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(OH)4]2-;Be与Cl的电负性之差为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轨道电子云形状是哑铃形。
(5)E位于元素周期表中第4周期第8列,为Fe元素,原子核外电子排布式为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或[Ar]3d54s2
(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或[Ar]3d54s2。
(2)同周期主族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,所以原子核对电子吸引力大,半径小。
(6)元素的非金属性越强,电负性越大,H、C、N、O的电负性由大到小的顺序为O>N>C>H。
19.答案　(每空2分)
(1)3d54s1　15∶11或11∶15
(2)17　哑铃形
(3)Cl>N>O
(4)Be、C、O
解析　X元素原子的s电子数等于p电子数的四倍,X原子核外电子排布式为1s22s22p1,X为B;Y元素原子核外的L层有3个未成对电子,Y原子核外电子排布式为1s22s22p3,Y为N;W元素形成的单质在暗处遇H2发生爆炸,W为F;Z位于N和F之间,Z为O;Q元素形成的单质在常温、常压下是气体,Q原子的M层上有1个未成对的p电子,Q原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p5,Q为Cl;R元素原子的价电子在各能级处于半充满状态,R原子的价电子排布式为3d54s1,R为Cr;T元素的正三价离子的3d轨道为半充满,T为Fe。
(1)由上述分析可知R为Cr,基态Cr原子的价电子排布式为3d54s1;T为Fe,基态Fe原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,两种自旋状态的电子数之比为15∶11或11∶15。
(2)Q为Cl,基态Cl原子有17种运动状态不同的电子;Z为O,基态O原子的电子占据的最高能级为2p,电子云轮廓图为哑铃形。
(3)一般,原子核外电子层数越多原子半径越大,电子层数相同时,核电荷数越小原子半径越大,则原子半径:Cl>N>O。
(4)同周期主族元素第一电离能从左到右呈增大趋势,但一般ⅤA族元素的第一电离能大于ⅥA族,则第一电离能介于B和N之间的元素有Be、C、O。
20.答案　(每空2分)
(1)O　Mg
(2)1s22s22p63s1或[Ne]3s1
(3)HClO4
(4)Cl>Si>Na
(5)Mg原子的价电子排布式是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数据可知,其第三电离能剧增,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原子的电子排布式为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,基态Na原子的电子排布式为1s22s22p63s1或[Ne]3s1。
(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,非金属性:Cl>Si,酸性:HClO4>H2SiO3。
(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,非金属性:Cl>Si>Na,一般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,基态Mg原子的电子排布式为1s22s22p63s2,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.C　宇宙中含量最多的元素为H元素,故X为H;Z元素原子的价电子排布式为nsnnp2n,n=2,即Z原子的电子排布式为1s22s22p4,为O元素;Y的原子序数介于H与O之间,基态Y原子核外电子占据的最高能级的不同轨道都有电子,并且自旋方向相同,故Y元素原子的电子排布式为1s22s22p3,为N元素;同周期中离子半径最小的为原子序数最大的金属元素,故W为Al元素。W为Al,Al原子的价电子排布式为3s23p1,位于元素周期表的p区,A错误;N元素基态原子核外电子占据的最高能级为2p能级,电子云轮廓图为哑铃形,B错误;一般,原子核外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,故原子半径:O2.B　最外层电子排布式为1s2和2s2的原子分别为He和Be,二者不为同一主族元素,A项错误;p能级有1个空轨道,则该元素原子的价电子排布式为ns2np2,属于p区元素,一定是同一主族元素,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K、Ca元素符合此特征,D项错误。
3.答案　(1)①H·×·×H　②第2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2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,结合电子的能力逐渐增强,放出的能量逐渐增大;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)1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2　2　O>Ge>Zn
(2)15　
(3)
(4)大于　大于
(5)N　球形
(6)I2(O)>I2(F)>I2(N)>I2(C)　>
解析　(1)Ge是32号元素,在元素周期表中位于第4周期ⅣA族;基态Ge原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2,其4p轨道上有2个未成对电子;Zn、Ge、O元素的电负性由大到小的顺序是O>Ge>Zn。
(2)某基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2,核外共有25个电子,分占15个原子轨道,电子有15种空间运动状态。
(3)Fe3+的价电子排布式为3d5,轨道表示式为。
(4)同周期主族元素原子的电子层数相同,核电荷数越大,原子半径越小,故原子半径:r(Ge)>r(As);同周期主族元素从左向右第一电离能呈增大的趋势,但一般第ⅤA族元素的第一电离能比同周期相邻元素的大,故第一电离能:I1(As)>I1(Se)。
(5)基态K原子的价电子排布式为4s1,核外电子占据最高电子层的符号是N,4s轨道的电子云轮廓图为球形。
(6)C、N、O、F的价电子排布式分别为2s22p2、2s22p3、2s22p4、2s22p5,分别失去一个电子后价电子排布式为2s22p1、2s22p2、2s22p3、2s22p4,O原子失去一个电子后2p轨道达到了半充满的稳定状态,再失去一个电子所需的能量较大,故第二电离能:I2(O)>I2(F)>I2(N)>I2(C);Cu为29号元素,基态Cu原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,失去最外层一个电子形成Cu+,所以Cu+的价电子排布式为3d10,3d轨道为全充满稳定状态,再失去一个电子所需的能量较大,而Zn+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,易失去最外层的电子,故第二电离能:I2(Cu)>I2(Zn)。