第一章测试卷
(限时:90分钟 分值:100分)
一、选择题(本大题共16小题,每小题3分,共48分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)
1.下列有关光谱的说法中不正确的是( )
[A]原子中的电子在跃迁时能量的表现形式之一是光,这也是原子光谱产生的原因
[B]电子由低能级跃迁至较高能级时,可通过光谱仪直接摄取原子的发射光谱
[C]燃放的焰火在夜空中呈现五彩缤纷的礼花与原子核外电子的跃迁有关
[D]通过光谱分析可以鉴定某些元素
【答案】 B
【解析】 不同元素原子的电子发生跃迁时会吸收或释放不同的光,可以用光谱仪摄取各种元素原子的吸收光谱或发射光谱,A正确;电子由低能级跃迁至较高能级时会吸收能量,摄取到的是吸收光谱,B错误;燃放的焰火在夜空中呈现五彩缤纷的礼花与原子核外电子的跃迁有关,C正确;在现代化学中,常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素,称为光谱分析,D正确。
2.下列说法不正确的是( )
[A]各能层含有的原子轨道数为n2(n为能层序数)
[B]从空间角度看,2s轨道比1s轨道大,其空间包含了1s轨道
[C]2p、3p、4p的轨道形状均为哑铃形
[D]原子的核外电子排布为先排满K层再排L层、先排满M层再排N层
【答案】 D
【解析】 各能层含有的原子轨道数为n2(n为能层序数),A正确;s轨道形状均为球形,2s轨道半径大于1s轨道半径,其空间包含了1s轨道,B正确;p轨道形状均为哑铃形,形状与能层无关,C正确;M层中3d能级的能量高于N层中4s能级的能量,填充完N层的4s能级后才能填充M层的3d能级,D错误。
3.下列有关构造原理的说法错误的是( )
[A]原子的核外电子填充3p、3d、4s能级的顺序为3p→4s→3d
[B]某基态原子的部分核外电子排布式为3d64s2
[C]所有基态原子的核外电子排布都遵循构造原理
[D]构造原理中的电子排布能级顺序源于光谱学事实
【答案】 C
【解析】 3d能级能量高于4s能级,所以原子核外电子填充3p、3d、4s能级的顺序为3p→4s→3d,A正确;基态铁原子价层电子排布式为3d64s2,符合基态原子的电子排布规律,B正确;原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态,但轨道全充满或半充满时,能量较低,如Cu 3d104s1、Cr 3d54s1,不遵循构造原理,C错误;构造原理中的电子排布能级顺序源于光谱学事实,D正确。
4.某种原子的电子排布式为1s22s22p63s23p1,有关该原子的下列说法中正确的是( )
[A]该原子核内有13个中子
[B]该原子的简化电子排布式为[He]3s23p1
[C]该原子的核外最外层上有1个电子
[D]该原子的核外第二能层上有8个电子
【答案】 D
【解析】 由电子排布式可以看出该原子核外共13个电子,故只能确定核内质子数为13,中子数无法确定,A错误;该原子的简化电子排布式为[Ne]3s23p1,B错误;该原子的核外最外层上有 3个电子,C错误。
5.下列基态原子或离子的核外电子排布式正确的是( )
[A]16S2-:1s22s22p63s23p4
[B]21Sc:1s22s22p63s23p64s23d1
[C]18Ar:1s22s22p63s23p6
[D]9F:2s22p5
【答案】 C
【解析】 基态S2-的核外共有18个电子,电子排布式为1s22s22p63s23p6,故A错误;书写电子排布式时,能层低的能级要写在左边,能层高的能级要写在右边,因此基态 21Sc的核外电子排布式应为1s22s22p63s23p63d14s2,故B错误;2s22p5是基态F的最外层电子(价层电子)排布式,故D错误。
6.X和Y是原子序数大于4的短周期元素,Xm+和Yn-两种离子的核外电子排布相同,下列说法中正确的是( )
[A]X的原子半径比Y小
[B]X和Y的核电荷数之差为m-n
[C]电负性:X>Y
[D]第一电离能:X【答案】 D
【解析】 Xm+和Yn-的核外电子排布相同,则X位于Y所在周期的下一周期。原子半径X>Y;X和Y的核电荷数之差为m+n;电负性Y>X。
7.下列各组元素性质的比较正确的是( )
[A]第一电离能:B>Al>Ga
[B]电负性:As>Se>Br
[C]最高正化合价:F>S>Si
[D]原子半径:P>N>C
【答案】 A
【解析】 B、Al、Ga为同主族元素,自上而下第一电离能逐渐减小,A正确;As、Se、Br的电负性大小顺序应为Br>Se>As,B错误;F无正化合价,C错误;原子半径C>N,D错误。
8.食用碱的成分为纯碱(Na2CO3)和小苏打(NaHCO3)。下列说法正确的是( )
[A]离子半径:Na+>O2-
[B]电负性:C>O
[C]非金属性:C>O>H
[D]第一电离能:O>C>Na
【答案】 D
【解析】 钠离子和氧离子的核外电子排布相同,核电荷数小的半径更大,故A错误;同周期元素,核电荷数越大电负性越大,电负性CC>H,故C错误;同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势,同主族元素自上而下第一电离能呈减小趋势,第一电离能O>C>Na,故D正确。
9.科研人员发现了一种安全、高效的点击化学试剂FSO2N3,下列有关元素F、S、O、N的说法正确的是( )
[A]基态S的价层电子轨道表示式:
[B]第一电离能:F>S>O>N
[C]最高正化合价:F>S=O>N
[D]S的基态原子核外未成对电子数最多
【答案】 A
【解析】 基态S的价层电子排布式为3s23p4,其价层电子轨道表示式正确,A正确;由于N的3p轨道半充满,其第一电离能大于O,所以第一电离能F>N>O>S,B错误;在化合物中F没有正化合价,O没有最高正化合价,C错误;基态原子核外未成对电子数,F只有1个,S和O均有2个,N有3个,D错误。
10.下列化学用语正确的是( )
[A]Mn的原子结构示意图:
[B]HClO的电子式:
[C]基态Cr的价层电子排布式:3d54s1
[D]基态碳原子的轨道表示式:
【答案】 C
【解析】 Mn的原子结构示意图为,A错误;HClO分子中O和H、Cl分别共用一对电子,电子式为,B错误;Cr为24号元素,其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,价层电子排布式为3d54s1,C正确;基态C的2s轨道全充满,轨道表示式为,D错误。
11.短周期主族元素X、Y的电离能I(单位kJ·mol-1)数据如下表。下列判断正确的是( )
元素 I1 I2 I3 I4
X 500 4 600 6 900 9 500
Y 580 1 800 2 700 11 600
[A]Y是第ⅠA族的元素
[B]原子半径X[C]X与氧元素形成的化合物一定是碱性氧化物
[D]X、Y同周期,则Y的氢氧化物不溶于氨水
【答案】 D
【解析】 X的第一电离能和第二电离能差距较大,说明X为第ⅠA族元素,且其I1较小,则X为Na;Y的第三电离能和第四电离能差距较大,说明Y为第ⅢA族元素,X的第一电离能小于Y,说明X的金属性强于Y,且Y的I1=580 kJ·mol-1,则Y为Al。Y是第ⅢA族的元素,A错误;同周期主族元素从左至右原子半径逐渐减小,则原子半径X>Y,B错误;X为Na,其氧化物中Na2O2是过氧化物,不是碱性氧化物,Na2O是碱性氧化物,C错误;Y为Al,其氢氧化物Al(OH)3不与氨水反应,D正确。
12.白铜是一种延展性好、硬度高、色泽美观、耐腐蚀的合金材料,其主要成分为Cu、Ni、Zn,还含有少量S、P、As等元素。关于上述涉及的元素,下列说法正确的是( )
[A]基态Ni的简化电子排布式为3d84s2
[B]基态As的最高能级的原子轨道形状为哑铃形
[C]第一电离能:S>P>Cu
[D]S、P为p区元素,Cu、Zn为d区元素
【答案】 B
【解析】 基态Ni的简化电子排布式为[Ar]3d84s2,故A错误;基态As的最高能级为4p,其原子轨道形状为哑铃形,故B正确;P的3p轨道为半充满稳定状态,第一电离能P>S>Cu,故C错误;S、P为p区元素,Cu、Zn为ds区元素,故D错误。
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+
NaNO2NaCl+2H2O+N2↑。反应发生后即停止加热,反应仍可持续进行,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,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]钠原子失去最外层一个电子所需要的能量:>
【答案】 D
【解析】 主族元素的第一电离能、电负性变化趋势基本一致,但第一电离能变化有特例,如第一电离能ON,A错误;第一电离能N>O>Na,B错误;在ClO2中,O显负价,Cl显正价,说明O的电负性比Cl大,C错误;为基态钠原子,而为激发态钠原子,即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>,D正确。
14.短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,化合物X2W与化合物WY2相遇会产生黄色固体,四种元素原子的最外层电子数满足X+Y=Z+W。下列叙述错误的是( )
[A]第一电离能:Y>W>Z
[B]简单离子半径:W>Y>Z>X
[C]Y与W具有相同的最高正化合价
[D]Z与W形成的化合物水溶液呈碱性
【答案】 C
【解析】 根据X2W与WY2相遇会产生黄色固体可知,该反应为2H2S+SO23S+2H2O,短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,所以X、Y、W分别为H、O、S,根据最外层电子数满足X+Y=Z+W可知,Z为Na。第一电离能O>S>Na,A正确;简单离子半径S2->O2->Na+>H+,B正确;O无最高正化合价,C错误;Z与W形成的化合物为Na2S,其水溶液呈碱性,D正确。
15.短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X的一种核素没有中子,基态Y原子的p轨道半充满,Z的单质是植物光合作用的产物之一,W与Z同族。下列说法正确的是( )
[A]X位于元素周期表中第二周期第ⅣA族
[B]第一电离能:Y>Z>W
[C]简单气态氢化物的稳定性:Z[D]X、Y、Z三种元素形成化合物的水溶液一定呈酸性
【答案】 B
【解析】 短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X的一种核素没有中子,则X为H;基态Y原子的p轨道半充满,则其电子排布式为1s22s22p3,则Y为N;Z的单质是植物光合作用的产物之一,则Z为O;W与Z同族,则W为S。X位于元素周期表中第一周期第ⅠA族,A错误;同周期元素从左往右,第一电离能总体呈增大趋势,但N的最高能级为半充满稳定结构,其第一电离能大于O,同主族元素自上而下,第一电离能呈减小趋势,则第一电离能N>O>S,B正确;非金属性O>S,简单气态氢化物的稳定性H2O>H2S,C错误;X、Y、Z三种元素可形成化合物NH3·H2O,其水溶液呈碱性,D错误。
16.W、X、Y、Z、R是五种原子序数依次增大的短周期主族元素,W的一种离子与Li+具有相同的核外电子排布且半径比Li+大,X的基态原子核外L层的电子数与Y的基态原子核外M层的电子数之比为3∶2,X与Z同主族,Z的基态原子价层电子排布式为3s23p4。下列说法错误的是( )
[A]简单气态氢化物的热稳定性:Z>Y
[B]原子半径:W[C]第一电离能:X>Y
[D]电负性:R【答案】 D
【解析】 W、X、Y、Z、R是五种原子序数依次增大的短周期主族元素,W的一种离子与Li+具有相同的核外电子排布且半径比Li+大,则W是H;X与Z同主族,Z的基态原子价层电子排布式为3s23p4,则Z是S、R是Cl、X是O;X的基态原子核外L层的电子数与Y的基态原子核外M层的电子数之比为3∶2,则Y是Si。同周期元素从左到右非金属性逐渐增强,简单气态氢化物的热稳定性逐渐增强,则简单气态氢化物的热稳定性H2S>SiH4,故A正确;一般电子层数越多,原子半径越大,则原子半径HSi,故C正确;同周期元素从左到右电负性逐渐增大,则电负性S二、非选择题(本大题共4小题,共52分)
17.(21分)Ⅰ.(11分)根据原子结构与性质的相关知识,请回答下列问题。
(1)基态S的电子占据最高能层的符号是 ,最高能级的电子云轮廓图为 形。
(2)下列Li的轨道表示式表示的状态中,能量最低和最高的分别为 、 。(填字母)
A B
C D
(3)根据元素周期律,原子半径As Se,电负性As Se。(填“大于”或“小于”)
(4)元素铜与镍的第二电离能分别为ICu=1 958 kJ·mol-1,INi=1 753 kJ·mol-1,ICu>INi的原因是 。
(5)钒(23V)是我国的丰产元素,广泛用于催化及钢铁工业。钒在元素周期表中的位置为
。
(6)Se的基态原子的简化电子排布式为 。
(7)基态Cr3+的价层电子排布式为 。
Ⅱ.(10分)下图是元素周期表的一部分,图中所列字母分别代表一种化学元素。
请回答下列问题。
(1)元素b位于周期表中 区,其基态原子核外有 种运动状态不同的电子。
(2)基态c原子中有 个未成对电子,其中能量最高的电子所在原子轨道的电子云轮廓图为 形。
(3)ca5理论上为离子化合物,猜测其电子式为 。
(4)基态f2+的价层电子轨道表示式为 ,已知高温下化合物f2d比化合物fd更稳定,试从核外电子排布的角度解释原因:
。
【答案】 Ⅰ.(1)M(1分) 哑铃(1分)
(2)D(1分) C(1分)
(3)大于(1分) 小于(1分)
(4)铜的第二电离能失去的是全充满的3d10轨道上的电子,较难失去,镍的第二电离能失去的是4s1轨道上的电子,较易失去(2分)
(5)第四周期第ⅤB族(1分)
(6)[Ar]3d104s24p4(1分)
(7)3d3(1分)
Ⅱ.(1)p(1分) 6(1分)
(2)3(1分) 哑铃(1分)
(3)[H]+H]-(2分)
(4)(2分) Cu+的最外层电子排布式为3d10,而Cu2+的最外层电子排布式为3d9,最外层电子排布为全充满时较稳定,所以高温下Cu2O的稳定性强于CuO(2分)
【解析】 Ⅰ.(1)基态硫原子核外有3个电子层,最高能层为M层;电子占据的能级有1s、2s、2p、3s、3p,最高能级为3p,其电子云轮廓图为哑铃形。
(2)原子核外电子排布中,电子所占据的能级越高,该原子能量越高,根据题图可知,能量最低的是D项,能量最高的是C项。
(3)同周期元素(稀有气体元素除外),原子半径随着原子序数的增大而减小,电负性随着原子序数的增大而增大,则原子半径As大于Se,电负性As小于Se。
(4)基态铜原子和基态镍原子的价层电子排布式分别为3d104s1、3d84s2,铜的第二电离能失去的是全充满的3d10轨道上的电子,较难失去,镍的第二电离能失去的是4s1轨道上的电子,较易失去,故铜的第二电离能大于镍。
(5)V是第23号元素,位于元素周期表第四周期第ⅤB族。
(6)Se是第34号元素,位于元素周期表第四周期第ⅥA族,其基态原子的简化电子排布式为[Ar]3d104s24p4。
(7)基态Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,失去4s能级上的1个电子、3d能级上的2个电子形成Cr3+,则基态Cr3+的价层电子排布式为3d3。
Ⅱ.由题图可知,元素a、b、c、d、e、f分别为H、C、N、O、Na、Cu。
(1)C位于周期表中p区,其基态原子核外各电子的运动状态都不相同,故有6种运动状态不同的电子。
(2)基态氮原子中有3个未成对电子,其中能量最高的电子所在原子轨道为2p轨道,电子云轮廓图为哑铃形。
(3)根据N与H-推测,离子化合物NH5的电子式为[H]+H]-。
18.(10分)已知X、Y、Z、W、Q、R、E七种元素,原子序数X元素 结构或性质信息
X 基态原子的L层上s电子数等于p电子数
Y 基态原子的最外层电子排布式为nsnnpn+1
Z 单质在常温常压下是气体,基态原子的M层上有1个未成对的p电子
W 基态正一价离子的电子层结构与氩相同
Q 核电荷数为Y和Z的核电荷数之和
R 基态正三价离子的3d轨道半充满
E 基态正一价离子的3d轨道上有10个电子
请根据信息回答下列问题。
(1)X的基态原子核外共有 种不同运动状态的电子,有 种不同能级的电子。
(2)Q的基态原子的电子排布式为 ,R的元素符号为 ,E的基态原子的价层电子排布式为 。
(3)含有W的盐的焰色试验为 色,许多金属盐都可以产生焰色,其原因是
。
【答案】 (1)6(1分) 3(1分)
(2)1s22s22p63s23p63d54s1(或[Ar]3d54s1)(2分)
Fe(1分) 3d104s1(2分)
(3)紫(1分) 激发态的电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时,以一定波长(可见光区域)光的形式释放能量,发出不同颜色的光(2分)
【解析】 X、Y、Z、W、Q、R、E七种元素,原子序数X19.(10分)化学用语、元素周期律等是学习元素及其化合物知识的重要工具。请回答下列问题。
(1)下列说法正确的是 (填序号)。
①s区全部是金属元素
②共价化合物中电负性大的成键元素表现为负价
③两种金属元素中,第一电离能越小则金属性越强
④电负性大于1.8的元素一定为非金属元素
⑤第四周期元素中基态原子未成对电子数最多的元素位于钾元素后面第五位
(2)新型半导体材料如碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)等在航空航天、国防技术及5G技术等领域扮演着重要的角色。基态Si的核外电子空间运动状态共有 种,其核外电子占据最高能级的电子云轮廓图的形状为 ,基态镓原子的价层电子排布式为 。
(3)原子中运动的电子有两种相反的自旋状态,一种自旋状态用+表示,与之相反的用-表示,称为电子的自旋磁量子数。基态磷原子的价层电子自旋磁量子数的代数和为
。
(4)N、O、Mg的前三级电离能如下表所示。X、Y、Z中为N的是 。
元素 I1/(kJ·mol-1) I2/(kJ·mol-1) I3/(kJ·mol-1)
X 738 1 451 7 733
Y 1 314 3 388 5 301
Z 1 402 2 856 4 578
(5)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。已知检验微量化合物X2Y3可以用一种称为马氏检验的方法,其原理是样品在盐酸中可被金属锌还原为XZ3气体,产物还有氯化锌和H2O,该反应的化学方程式是 (要用推导出来的元素表达)。
【答案】 (1)②⑤(2分)
(2)8(1分) 哑铃形(1分) 4s24p1(1分)
(3)+或-(1分)
(4)Z(2分)
(5)As2O3+6Zn+12HCl2AsH3↑+6ZnCl2+3H2O(2分)
【解析】 (1)第ⅠA族、第ⅡA族元素均在s区,H为非金属元素,①错误;电负性表示不同元素的原子对键合电子吸引力的大小,故电负性大的元素表现负价,②正确;第ⅡA族元素的第一电离能大于第ⅢA族元素,但金属性Mg>Al,③错误;电负性大于1.8的元素不一定为非金属元素,如Pb、Bi的电负性为1.9,④错误;第四周期元素中基态原子未成对电子数最多的元素是Cr,位于第四周期第ⅥB族,位于钾元素后面第五位,⑤正确。
(2)基态Si的核外电子排布式为1s22s22p63s23p2,核外电子空间运动状态共有8种;核外电子占据最高能级为3p能级,电子云轮廓图为哑铃形;基态 31Ga的价层电子排布式为4s24p1。
(3)基态磷原子的价层电子排布式为3s23p3,3s轨道上有自旋相反的两个电子,3p能级的三个轨道上共有3个自旋平行的电子,则其价层电子自旋磁量子数的代数和为+或-。
(4)X的第三电离能远大于第二电离能且第一电离能最小,则X为Mg,Y的第一电离能小于Z,则Z为N。
(5)X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子,则4p能级上有3个电子,X为As,Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子,X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42,则Y为C或O,X与Y可形成化合物X2Y3,则Y为O,Z为H。样品在盐酸中可被金属锌还原为XZ3气体,产物还有氯化锌和H2O,化学方程式为As2O3+6Zn+12HCl2AsH3↑+6ZnCl2+3H2O。
20.(11分)合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大成就,在很大程度上解决了地球上因粮食不足而导致的饥饿问题,是化学和技术对社会发展与进步的巨大贡献。
(1)自然界中的氮元素主要以分子的形式存在于空气中,是人工固氮的主要来源。
①基态氮原子的轨道表示式为 ,占据最高能级电子的电子云轮廓图为 形。
②NH3分子中,与N相连的H显正电性。N、H的电负性大小顺序为 (用元素符号表示)。
(2)铁触媒是普遍使用的以铁为主体的多成分催化剂,通常还含有Al2O3、K2O、CaO、MgO、Cr2O3等氧化物中的几种。
①上述氧化物所涉及的元素中,处于元素周期表d区的元素是 (填元素符号)。
②比较Mg、Ca第一电离能的大小: 。
O的第一电离能小于N,原因是
。
③下表的数据从上到下是钠、镁、铝逐级失去电子的电离能。
元素 Na Mg Al
电离能/ (kJ/mol) 496 738 578
4 562 1 451 1 817
6 912 7 733 2 745
9 543 10 540 11 575
结合数据说明Mg的常见化合价为+2价的原因:
。
(3)科研人员研制出了“Fe-LiH”催化剂,将合成氨反应的温度、压强分别降到了350 ℃、
1 MPa,这是合成氨反应研究中的重要突破。
①基态Fe的简化电子排布式为 ,Fe在元素周期表中的位置为 。
②比较Li+与H-的半径大小关系:r(Li+) (填“>”或“<”)r(H-)。
【答案】 (1)①(1分) 哑铃(1分) ②N>H(1分)
(2)①Cr(1分) ②Mg>Ca(1分) 基态N的2p能级处于半充满的稳定结构(1分) ③基态镁原子核外最外层的3s能级上有两个电子,第一电离能和第二电离能都较小,易同时失去两个电子,故常见化合价为+2价(2分)
(3)①[Ar]3d64s2(1分) 第四周期第Ⅷ族(1分)
②<(1分)
【解析】 (1)①N是第7号元素,其基态原子的轨道表示式为,电子占据的最高能级是2p,电子云轮廓图为哑铃形。②显负电性的元素的电负性大于显正电性的元素,即N>H。
(2)②同主族元素从上到下,第一电离能逐渐减小,故第一电离能Mg>Ca;由于氮原子的最高能级处于半充满的稳定结构,故N的第一电离能大于O。
(3)①Fe是第26号元素,故基态铁原子的简化电子排布式为[Ar]3d64s2。在元素周期表中,它位于第四周期第Ⅷ族。②Li+与H-的核外电子排布相同,核电荷数小的半径大,故Li+半径小于H-。
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章末整合·真题导向
一、原子结构
二、原子结构与元素的性质
考向一 原子的核外电子排布
1.(1)(2025·浙江1月选考)关于ⅤA族元素原子结构的描述,下列说法正确的是
(填字母)。
A.基态磷原子3p轨道上的电子自旋平行
B.As3+的最外层电子数为18
C.P3+的半径小于P5+的半径
D.电子排布为[Ne]3s13p4的磷原子处于激发态
AD
【解析】 (1)基态磷原子的价层电子排布式为3s23p3,根据洪特规则,3p轨道上的3个电子自旋平行,故A正确;基态砷原子的价层电子排布式为4s24p3,基态As3+的价层电子排布式为4s2,最外层电子数为2,故B错误;P3+比P5+多一个电子层,所以P3+的半径大于P5+的半径,故C错误;基态磷原子的简化电子排布式为[Ne]3s23p3,则电子排布为[Ne]3s13p4 的磷原子处于激发态,故D正确。
(2)基态氮原子价层电子的轨道表示式为 。
(3)(2024·河北卷)基态钒原子的价层电子排布式为 。
(4)(2024·湖北卷)基态Be2+的轨道表示式为 。
3d34s2
考向二 元素周期律
2.(2024·湖北卷)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
D
【解析】 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,则Z有4个能层。根据这4种元素形成的化合物的结构可以推断,W、X、Y、Z分别为H、O、S、K。W和Y可以形成H2S,其中S显-2价,因此,电负性S>H,A不正确;H2SO3是弱酸,而H2SO4是强酸,因此,在相同条件下,后者的酸性较强,B不正确;H只有1个电子,O的2p轨道上有4个电子,O有2个未成对电子,因此,基态原子的未成对电子数O>H,C不正确;K的氧化物溶于水且与水反应生成强碱KOH,S的氧化物溶于水且与水反应生成H2SO3或H2SO4,因此,氧化物溶于水所得溶液的pH的大小关系为K>S,D正确。
3.(2024·重庆卷)R、X、Y和Z为短周期元素,XY3ZR3的分子结构如图所示。R中电子只有一种自旋取向,X、Y和Z处于同一周期,X的核外电子数等于Y的最高能级电子数,且等于Z的最外层电子数。下列说法正确的是( )
[A]原子半径:Z[B]非金属性:Y[C]单质的沸点:X[D]最高正化合价:XA
【解析】 R、X、Y和Z为短周期元素,R中电子只有一种自旋取向,R为H;X、Y和Z处于同一周期,X的核外电子数等于Y的最高能级电子数,且等于Z的最外层电子数,XY3ZR3分子中X、Z均形成4个共价键,Y只形成1个共价键,则X为B、Z为N、Y为F。X为B、Z为N,同周期主族元素从左向右原子半径减
小,则原子半径 Z(N)Z(N),故B错误;X为B、Y为F,X的单质为共价晶体,Y的单质为分子晶体,单质的沸点X(B)>Y(F),故C错误;R为H、X为B,最高正化合价X(+3)>R(+1),故D错误。
4.(2024·甘肃卷)X、Y、Z、W、Q为短周期元素,原子序数依次增大,最外层电子数之和为18。Y原子核外有两个单电子,Z和Q同族,Z的原子序数是Q的一半,W元素的焰色试验呈黄色。下列说法错误的是( )
[A]X、Y组成的化合物有可燃性
[B]X、Q组成的化合物有还原性
[C]Z、W组成的化合物能与水反应
[D]W、Q组成的化合物溶于水呈酸性
D
【解析】 X、Y、Z、W、Q为短周期元素,W元素的焰色试验呈黄色,W为Na;Z和Q同族,Z的原子序数是Q的一半,则Z为O、Q为S;Y原子核外有两个单电子,且原子序数小于Z,Y为C;X、Y、Z、W、Q的最外层电子数之和为18,则X的最外层电子数为18-4-6-1-6=1,X可能为H或Li。若X为H,H与C组成的化合物为烃,烃能够燃烧,若X为Li,Li与C组成的化合物也具有可燃性,A正确;X、Q组成的化合物H2S或Li2S中硫元素呈-2价,为硫元素的最低价,具有还原性,B正确;Z、W组成的化合物为Na2O或Na2O2,Na2O能与水反应生成NaOH,Na2O2能与水反应生成NaOH和O2,C正确;W、Q组成的化合物Na2S属于强碱弱酸盐,其溶于水所得溶液呈碱性,D错误。
5.(2023·浙江6月选考)X、Y、Z、W四种短周期主族元素,原子序数依次增大。X、Y与Z位于同一周期,且只有X、 Y元素相邻。X基态原子核外有2个未成对电子,W原子在同周期中原子半径最大。下列说法不正确的是( )
[A]第一电离能:Y>Z>X
[B]电负性:Z>Y>X>W
[C]Z、W原子形成稀有气体电子结构的简单离子的半径:W[D]W2X2与水反应生成产物之一是非极性分子
A
【解析】 X、Y、Z、W四种短周期主族元素,原子序数依次增大。X、Y与Z位于同一周期,且只有X、 Y元素相邻。X基态原子核外有2个未成对电子,则X为C,Y为N,Z为F,W原子在同周期中原子半径最大,则W为Na。同周期元素从左到右,第一电离能呈增大趋势,但第ⅡA族和第ⅤA族元素的第一电离能大于其相邻元素的第一电离能,则第一电离能Z>Y>X,故A错误;同周期元素从左到右,电负性逐渐变大,同主族元素从上到下,电负性逐渐变小,则电负性Z>Y>X>W,故B正确;核外电子层结构相同的离子,核电荷数越大半径越小,则Z、W原子形成稀有气体电子结构的简单离子的半径W6.(2023·湖南卷)日光灯中用到的某种荧光粉的主要成分为3W3(ZX4)2·WY2。已知:X、Y、Z和W为原子序数依次增大的前20号元素,W为金属元素。基态X原子s轨道上的电子数和p轨道上的电子数相等,基态X、Y、Z原子的未成对电子数之比为2∶1∶3。下列说法正确的是( )
[A]电负性:X>Y>Z>W
[B]原子半径:X[C]Y和W的单质都能与水反应生成气体
[D]Z元素最高价氧化物对应的水化物具有强氧化性
C
【解析】 根据题中所给的信息,基态X原子s轨道上的电子数与p轨道上的电子数相等,可以推测X为O或Mg,由题给化学式可知,X主要形成的是酸根离
子,则X为O;基态X原子中未成对电子数为2,则Y的未成对电子数为1,因X、Y、Z、W的原子序数依次增大,故Y可能为F、Na、Cl,因W为金属元素且题给化学式中Y与W化合,故Y为F或Cl;Z原子的未成对电子数为3,且其原子序数大于Y,故Y应为F、Z应为P;由题给化学式可知,W为+2价元素,故其为Ca。
综上所述,X、Y、Z、W四种元素分别为O、F、P、Ca。同一周期元素从左到右,电负性依次增大,同一主族元素从上到下,电负性依次减小,故四种元素的电负性大小为Y>X>Z>W,A错误;同周期主族元素原子半径从左到右依次减小,同主族元素原子半径从上到下依次增大,故四种元素的原子半径大小为Y7.(2022·广东卷)甲~戊均为短周期元素,在元素周期表中的相对位置如图所示;戊的最高价氧化物对应的水化物为强酸。下列说法不正确的是( )
[A]原子半径:丁>戊>乙
[B]非金属性:戊>丁>丙
[C]甲的氢化物遇氯化氢一定有白烟产生
[D]丙的最高价氧化物对应的水化物一定能与强碱反应
C
【解析】 甲~戊均为短周期元素,戊的最高价氧化物对应的水化物为强酸,则可能是硫酸或高氯酸,若是高氯酸,则戊为Cl,甲为N、乙为F、丙为P、丁为S;若是硫酸,则戊为S,甲为C、乙为O、丙为Si、丁为P。根据层多径大,同电子层数核多径小原则,原子半径丁>戊>乙,故A正确;根据同周期元素从左到右非金属性逐渐增强,则非金属性戊>丁>丙,故B正确;甲的氢化物可能为氨,也可能为甲烷、乙烷等,若是氨,则遇氯化氢一定有白烟产生,若是甲烷、乙烷等,则遇氯化氢不反应,没有白烟产生,故C错误;丙的最高价氧化物对应的水化物可能是硅酸,也可能是磷酸,都一定能与强碱反应,故D正确。
8.(2024·浙江6月选考,节选)下列有关单核粒子的描述正确的是 (填字母)。
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变成Fe+,优先失去3d轨道上的电子
AB
【解析】 根据原子核外电子排布规律,基态Ar的电子排布方式只有1s22s22p63s23p6一种,A正确;Na的第二电离能指气态基态Na+失去一个电子转化为气态基态正离子所需的最低能量,Na+和Ne具有相同的电子层结构,
Na+的核电荷数大于Ne的,Na+的原子核对外层电子的吸引力大于Ne的,故Na的第二电离能>Ne的第一电离能,B正确;Ge的原子序数为32,基态Ge的简化电子排布式为[Ar]3d104s24p2,C错误;基态Fe的价层电子排布式为3d64s2,Fe变成Fe+,优先失去4s轨道上的电子,D错误。
9.(2023·北京卷,节选)比较硫原子和氧原子的第一电离能大小,从原子结构的角度说明理由:
。
I1(O)>I1(S),氧原子半径小,原子核对最外层电子的吸引力大,不易失去一个电子章末整合·真题导向
一、原子结构
二、原子结构与元素的性质
考向一 原子的核外电子排布
1.(1)(2025·浙江1月选考)关于ⅤA族元素原子结构的描述,下列说法正确的是 (填字母)。
A.基态磷原子3p轨道上的电子自旋平行
B.As3+的最外层电子数为18
C.P3+的半径小于P5+的半径
D.电子排布为[Ne]3s13p4的磷原子处于激发态
(2)基态氮原子价层电子的轨道表示式为 。
(3)(2024·河北卷)基态钒原子的价层电子排布式为 。
(4)(2024·湖北卷)基态Be2+的轨道表示式为 。
【答案】 (1)AD (2) (3)3d34s2 (4)
【解析】 (1)基态磷原子的价层电子排布式为3s23p3,根据洪特规则,3p轨道上的3个电子自旋平行,故A正确;基态砷原子的价层电子排布式为4s24p3,基态As3+的价层电子排布式为4s2,最外层电子数为2,故B错误;P3+比P5+多一个电子层,所以P3+的半径大于P5+的半径,故C错误;基态磷原子的简化电子排布式为[Ne]3s23p3,则电子排布为[Ne]3s13p4 的磷原子处于激发态,故D正确。
考向二 元素周期律
2.(2024·湖北卷)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
【答案】 D
【解析】 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,则Z有4个能层。根据这4种元素形成的化合物的结构可以推断,W、X、Y、Z分别为H、O、S、K。W和Y可以形成H2S,其中S显-2价,因此,电负性S>H,A不正确;H2SO3是弱酸,而H2SO4是强酸,因此,在相同条件下,后者的酸性较强,B不正确;H只有1个电子,O的2p轨道上有4个电子,O有2个未成对电子,因此,基态原子的未成对电子数O>H,C不正确;K的氧化物溶于水且与水反应生成强碱KOH,S的氧化物溶于水且与水反应生成H2SO3或H2SO4,因此,氧化物溶于水所得溶液的pH的大小关系为K>S,D正确。
3.(2024·重庆卷)R、X、Y和Z为短周期元素,XY3ZR3的分子结构如图所示。R中电子只有一种自旋取向,X、Y和Z处于同一周期,X的核外电子数等于Y的最高能级电子数,且等于Z的最外层电子数。下列说法正确的是( )
[A]原子半径:Z[B]非金属性:Y[C]单质的沸点:X[D]最高正化合价:X【答案】 A
【解析】 R、X、Y和Z为短周期元素,R中电子只有一种自旋取向,R为H;X、Y和Z处于同一周期,X的核外电子数等于Y的最高能级电子数,且等于Z的最外层电子数,XY3ZR3分子中X、Z均形成4个共价键,Y只形成1个共价键,则X为B、Z为N、Y为F。X为B、Z为N,同周期主族元素从左向右原子半径减小,则原子半径 Z(N)Z(N),故B错误;X为B、Y为F,X的单质为共价晶体,Y的单质为分子晶体,单质的沸点X(B)>Y(F),故C错误;R为H、X为B,最高正化合价X(+3)>R(+1),故D错误。
4.(2024·甘肃卷)X、Y、Z、W、Q为短周期元素,原子序数依次增大,最外层电子数之和为18。Y原子核外有两个单电子,Z和Q同族,Z的原子序数是Q的一半,W元素的焰色试验呈黄色。下列说法错误的是( )
[A]X、Y组成的化合物有可燃性
[B]X、Q组成的化合物有还原性
[C]Z、W组成的化合物能与水反应
[D]W、Q组成的化合物溶于水呈酸性
【答案】 D
【解析】 X、Y、Z、W、Q为短周期元素,W元素的焰色试验呈黄色,W为Na;Z和Q同族,Z的原子序数是Q的一半,则Z为O、Q为S;Y原子核外有两个单电子,且原子序数小于Z,Y为C;X、Y、Z、W、Q的最外层电子数之和为18,则X的最外层电子数为18-4-6-1-6=1,X可能为H或Li。若X为H,H与C组成的化合物为烃,烃能够燃烧,若X为Li,Li与C组成的化合物也具有可燃性,A正确;X、Q组成的化合物H2S或Li2S中硫元素呈-2价,为硫元素的最低价,具有还原性,B正确;Z、W组成的化合物为Na2O或Na2O2,Na2O能与水反应生成NaOH,Na2O2能与水反应生成NaOH和O2,C正确;W、Q组成的化合物Na2S属于强碱弱酸盐,其溶于水所得溶液呈碱性,D错误。
5.(2023·浙江6月选考)X、Y、Z、W四种短周期主族元素,原子序数依次增大。X、Y与Z位于同一周期,且只有X、 Y元素相邻。X基态原子核外有2个未成对电子,W原子在同周期中原子半径最大。下列说法不正确的是( )
[A]第一电离能:Y>Z>X
[B]电负性:Z>Y>X>W
[C]Z、W原子形成稀有气体电子结构的简单离子的半径:W[D]W2X2与水反应生成产物之一是非极性分子
【答案】 A
【解析】 X、Y、Z、W四种短周期主族元素,原子序数依次增大。X、Y与Z位于同一周期,且只有X、 Y元素相邻。X基态原子核外有2个未成对电子,则X为C,Y为N,Z为F,W原子在同周期中原子半径最大,则W为Na。同周期元素从左到右,第一电离能呈增大趋势,但第ⅡA族和第ⅤA族元素的第一电离能大于其相邻元素的第一电离能,则第一电离能Z>Y>X,故A错误;同周期元素从左到右,电负性逐渐变大,同主族元素从上到下,电负性逐渐变小,则电负性Z>Y>X>W,故B正确;核外电子层结构相同的离子,核电荷数越大半径越小,则Z、W原子形成稀有气体电子结构的简单离子的半径W6.(2023·湖南卷)日光灯中用到的某种荧光粉的主要成分为3W3(ZX4)2·WY2。已知:X、Y、Z和W为原子序数依次增大的前20号元素,W为金属元素。基态X原子s轨道上的电子数和p轨道上的电子数相等,基态X、Y、Z原子的未成对电子数之比为2∶1∶3。下列说法正确的是( )
[A]电负性:X>Y>Z>W
[B]原子半径:X[C]Y和W的单质都能与水反应生成气体
[D]Z元素最高价氧化物对应的水化物具有强氧化性
【答案】 C
【解析】 根据题中所给的信息,基态X原子s轨道上的电子数与p轨道上的电子数相等,可以推测X为O或Mg,由题给化学式可知,X主要形成的是酸根离子,则X为O;基态X原子中未成对电子数为2,则Y的未成对电子数为1,因X、Y、Z、W的原子序数依次增大,故Y可能为F、Na、Cl,因W为金属元素且题给化学式中Y与W化合,故Y为F或Cl;Z原子的未成对电子数为3,且其原子序数大于Y,故Y应为F、Z应为P;由题给化学式可知,W为+2价元素,故其为Ca。综上所述,X、Y、Z、W四种元素分别为O、F、P、Ca。同一周期元素从左到右,电负性依次增大,同一主族元素从上到下,电负性依次减小,故四种元素的电负性大小为Y>X>Z>W,A错误;同周期主族元素原子半径从左到右依次减小,同主族元素原子半径从上到下依次增大,故四种元素的原子半径大小为Y7.(2022·广东卷)甲~戊均为短周期元素,在元素周期表中的相对位置如图所示;戊的最高价氧化物对应的水化物为强酸。下列说法不正确的是( )
[A]原子半径:丁>戊>乙
[B]非金属性:戊>丁>丙
[C]甲的氢化物遇氯化氢一定有白烟产生
[D]丙的最高价氧化物对应的水化物一定能与强碱反应
【答案】 C
【解析】 甲~戊均为短周期元素,戊的最高价氧化物对应的水化物为强酸,则可能是硫酸或高氯酸,若是高氯酸,则戊为Cl,甲为N、乙为F、丙为P、丁为S;若是硫酸,则戊为S,甲为C、乙为O、丙为Si、丁为P。根据层多径大,同电子层数核多径小原则,原子半径丁>戊>乙,故A正确;根据同周期元素从左到右非金属性逐渐增强,则非金属性戊>丁>丙,故B正确;甲的氢化物可能为氨,也可能为甲烷、乙烷等,若是氨,则遇氯化氢一定有白烟产生,若是甲烷、乙烷等,则遇氯化氢不反应,没有白烟产生,故C错误;丙的最高价氧化物对应的水化物可能是硅酸,也可能是磷酸,都一定能与强碱反应,故D正确。
8.(2024·浙江6月选考,节选)下列有关单核粒子的描述正确的是 (填字母)。
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变成Fe+,优先失去3d轨道上的电子
【答案】 AB
【解析】 根据原子核外电子排布规律,基态Ar的电子排布方式只有1s22s22p63s23p6一种,A正确;Na的第二电离能指气态基态Na+失去一个电子转化为气态基态正离子所需的最低能量,Na+和Ne具有相同的电子层结构,Na+的核电荷数大于Ne的,Na+的原子核对外层电子的吸引力大于Ne的,故Na的第二电离能>Ne的第一电离能,B正确;Ge的原子序数为32,基态Ge的简化电子排布式为[Ar]3d104s24p2,C错误;基态Fe的价层电子排布式为3d64s2,Fe变成Fe+,优先失去4s轨道上的电子,D错误。
9.(2023·北京卷,节选)比较硫原子和氧原子的第一电离能大小,从原子结构的角度说明理由: 。
【答案】 I1(O)>I1(S),氧原子半径小,原子核对最外层电子的吸引力大,不易失去一个电子
第一章测试卷
(限时:90分钟 分值:100分)
一、选择题(本大题共16小题,每小题3分,共48分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)
1.下列有关光谱的说法中不正确的是( )
[A]原子中的电子在跃迁时能量的表现形式之一是光,这也是原子光谱产生的原因
[B]电子由低能级跃迁至较高能级时,可通过光谱仪直接摄取原子的发射光谱
[C]燃放的焰火在夜空中呈现五彩缤纷的礼花与原子核外电子的跃迁有关
[D]通过光谱分析可以鉴定某些元素
【答案】 B
【解析】 不同元素原子的电子发生跃迁时会吸收或释放不同的光,可以用光谱仪摄取各种元素原子的吸收光谱或发射光谱,A正确;电子由低能级跃迁至较高能级时会吸收能量,摄取到的是吸收光谱,B错误;燃放的焰火在夜空中呈现五彩缤纷的礼花与原子核外电子的跃迁有关,C正确;在现代化学中,常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素,称为光谱分析,D正确。
2.下列说法不正确的是( )
[A]各能层含有的原子轨道数为n2(n为能层序数)
[B]从空间角度看,2s轨道比1s轨道大,其空间包含了1s轨道
[C]2p、3p、4p的轨道形状均为哑铃形
[D]原子的核外电子排布为先排满K层再排L层、先排满M层再排N层
【答案】 D
【解析】 各能层含有的原子轨道数为n2(n为能层序数),A正确;s轨道形状均为球形,2s轨道半径大于1s轨道半径,其空间包含了1s轨道,B正确;p轨道形状均为哑铃形,形状与能层无关,C正确;M层中3d能级的能量高于N层中4s能级的能量,填充完N层的4s能级后才能填充M层的3d能级,D错误。
3.下列有关构造原理的说法错误的是( )
[A]原子的核外电子填充3p、3d、4s能级的顺序为3p→4s→3d
[B]某基态原子的部分核外电子排布式为3d64s2
[C]所有基态原子的核外电子排布都遵循构造原理
[D]构造原理中的电子排布能级顺序源于光谱学事实
【答案】 C
【解析】 3d能级能量高于4s能级,所以原子核外电子填充3p、3d、4s能级的顺序为3p→4s→3d,A正确;基态铁原子价层电子排布式为3d64s2,符合基态原子的电子排布规律,B正确;原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态,但轨道全充满或半充满时,能量较低,如Cu 3d104s1、Cr 3d54s1,不遵循构造原理,C错误;构造原理中的电子排布能级顺序源于光谱学事实,D正确。
4.某种原子的电子排布式为1s22s22p63s23p1,有关该原子的下列说法中正确的是( )
[A]该原子核内有13个中子
[B]该原子的简化电子排布式为[He]3s23p1
[C]该原子的核外最外层上有1个电子
[D]该原子的核外第二能层上有8个电子
【答案】 D
【解析】 由电子排布式可以看出该原子核外共13个电子,故只能确定核内质子数为13,中子数无法确定,A错误;该原子的简化电子排布式为[Ne]3s23p1,B错误;该原子的核外最外层上有 3个电子,C错误。
5.下列基态原子或离子的核外电子排布式正确的是( )
[A]16S2-:1s22s22p63s23p4
[B]21Sc:1s22s22p63s23p64s23d1
[C]18Ar:1s22s22p63s23p6
[D]9F:2s22p5
【答案】 C
【解析】 基态S2-的核外共有18个电子,电子排布式为1s22s22p63s23p6,故A错误;书写电子排布式时,能层低的能级要写在左边,能层高的能级要写在右边,因此基态 21Sc的核外电子排布式应为1s22s22p63s23p63d14s2,故B错误;2s22p5是基态F的最外层电子(价层电子)排布式,故D错误。
6.X和Y是原子序数大于4的短周期元素,Xm+和Yn-两种离子的核外电子排布相同,下列说法中正确的是( )
[A]X的原子半径比Y小
[B]X和Y的核电荷数之差为m-n
[C]电负性:X>Y
[D]第一电离能:X【答案】 D
【解析】 Xm+和Yn-的核外电子排布相同,则X位于Y所在周期的下一周期。原子半径X>Y;X和Y的核电荷数之差为m+n;电负性Y>X。
7.下列各组元素性质的比较正确的是( )
[A]第一电离能:B>Al>Ga
[B]电负性:As>Se>Br
[C]最高正化合价:F>S>Si
[D]原子半径:P>N>C
【答案】 A
【解析】 B、Al、Ga为同主族元素,自上而下第一电离能逐渐减小,A正确;As、Se、Br的电负性大小顺序应为Br>Se>As,B错误;F无正化合价,C错误;原子半径C>N,D错误。
8.食用碱的成分为纯碱(Na2CO3)和小苏打(NaHCO3)。下列说法正确的是( )
[A]离子半径:Na+>O2-
[B]电负性:C>O
[C]非金属性:C>O>H
[D]第一电离能:O>C>Na
【答案】 D
【解析】 钠离子和氧离子的核外电子排布相同,核电荷数小的半径更大,故A错误;同周期元素,核电荷数越大电负性越大,电负性CC>H,故C错误;同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势,同主族元素自上而下第一电离能呈减小趋势,第一电离能O>C>Na,故D正确。
9.科研人员发现了一种安全、高效的点击化学试剂FSO2N3,下列有关元素F、S、O、N的说法正确的是( )
[A]基态S的价层电子轨道表示式:
[B]第一电离能:F>S>O>N
[C]最高正化合价:F>S=O>N
[D]S的基态原子核外未成对电子数最多
【答案】 A
【解析】 基态S的价层电子排布式为3s23p4,其价层电子轨道表示式正确,A正确;由于N的3p轨道半充满,其第一电离能大于O,所以第一电离能F>N>O>S,B错误;在化合物中F没有正化合价,O没有最高正化合价,C错误;基态原子核外未成对电子数,F只有1个,S和O均有2个,N有3个,D错误。
10.下列化学用语正确的是( )
[A]Mn的原子结构示意图:
[B]HClO的电子式:
[C]基态Cr的价层电子排布式:3d54s1
[D]基态碳原子的轨道表示式:
【答案】 C
【解析】 Mn的原子结构示意图为,A错误;HClO分子中O和H、Cl分别共用一对电子,电子式为,B错误;Cr为24号元素,其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,价层电子排布式为3d54s1,C正确;基态C的2s轨道全充满,轨道表示式为,D错误。
11.短周期主族元素X、Y的电离能I(单位kJ·mol-1)数据如下表。下列判断正确的是( )
元素 I1 I2 I3 I4
X 500 4 600 6 900 9 500
Y 580 1 800 2 700 11 600
[A]Y是第ⅠA族的元素
[B]原子半径X[C]X与氧元素形成的化合物一定是碱性氧化物
[D]X、Y同周期,则Y的氢氧化物不溶于氨水
【答案】 D
【解析】 X的第一电离能和第二电离能差距较大,说明X为第ⅠA族元素,且其I1较小,则X为Na;Y的第三电离能和第四电离能差距较大,说明Y为第ⅢA族元素,X的第一电离能小于Y,说明X的金属性强于Y,且Y的I1=580 kJ·mol-1,则Y为Al。Y是第ⅢA族的元素,A错误;同周期主族元素从左至右原子半径逐渐减小,则原子半径X>Y,B错误;X为Na,其氧化物中Na2O2是过氧化物,不是碱性氧化物,Na2O是碱性氧化物,C错误;Y为Al,其氢氧化物Al(OH)3不与氨水反应,D正确。
12.白铜是一种延展性好、硬度高、色泽美观、耐腐蚀的合金材料,其主要成分为Cu、Ni、Zn,还含有少量S、P、As等元素。关于上述涉及的元素,下列说法正确的是( )
[A]基态Ni的简化电子排布式为3d84s2
[B]基态As的最高能级的原子轨道形状为哑铃形
[C]第一电离能:S>P>Cu
[D]S、P为p区元素,Cu、Zn为d区元素
【答案】 B
【解析】 基态Ni的简化电子排布式为[Ar]3d84s2,故A错误;基态As的最高能级为4p,其原子轨道形状为哑铃形,故B正确;P的3p轨道为半充满稳定状态,第一电离能P>S>Cu,故C错误;S、P为p区元素,Cu、Zn为ds区元素,故D错误。
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+
NaNO2NaCl+2H2O+N2↑。反应发生后即停止加热,反应仍可持续进行,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,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]钠原子失去最外层一个电子所需要的能量:>
【答案】 D
【解析】 主族元素的第一电离能、电负性变化趋势基本一致,但第一电离能变化有特例,如第一电离能ON,A错误;第一电离能N>O>Na,B错误;在ClO2中,O显负价,Cl显正价,说明O的电负性比Cl大,C错误;为基态钠原子,而为激发态钠原子,即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>,D正确。
14.短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,化合物X2W与化合物WY2相遇会产生黄色固体,四种元素原子的最外层电子数满足X+Y=Z+W。下列叙述错误的是( )
[A]第一电离能:Y>W>Z
[B]简单离子半径:W>Y>Z>X
[C]Y与W具有相同的最高正化合价
[D]Z与W形成的化合物水溶液呈碱性
【答案】 C
【解析】 根据X2W与WY2相遇会产生黄色固体可知,该反应为2H2S+SO23S+2H2O,短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,所以X、Y、W分别为H、O、S,根据最外层电子数满足X+Y=Z+W可知,Z为Na。第一电离能O>S>Na,A正确;简单离子半径S2->O2->Na+>H+,B正确;O无最高正化合价,C错误;Z与W形成的化合物为Na2S,其水溶液呈碱性,D正确。
15.短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X的一种核素没有中子,基态Y原子的p轨道半充满,Z的单质是植物光合作用的产物之一,W与Z同族。下列说法正确的是( )
[A]X位于元素周期表中第二周期第ⅣA族
[B]第一电离能:Y>Z>W
[C]简单气态氢化物的稳定性:Z[D]X、Y、Z三种元素形成化合物的水溶液一定呈酸性
【答案】 B
【解析】 短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X的一种核素没有中子,则X为H;基态Y原子的p轨道半充满,则其电子排布式为1s22s22p3,则Y为N;Z的单质是植物光合作用的产物之一,则Z为O;W与Z同族,则W为S。X位于元素周期表中第一周期第ⅠA族,A错误;同周期元素从左往右,第一电离能总体呈增大趋势,但N的最高能级为半充满稳定结构,其第一电离能大于O,同主族元素自上而下,第一电离能呈减小趋势,则第一电离能N>O>S,B正确;非金属性O>S,简单气态氢化物的稳定性H2O>H2S,C错误;X、Y、Z三种元素可形成化合物NH3·H2O,其水溶液呈碱性,D错误。
16.W、X、Y、Z、R是五种原子序数依次增大的短周期主族元素,W的一种离子与Li+具有相同的核外电子排布且半径比Li+大,X的基态原子核外L层的电子数与Y的基态原子核外M层的电子数之比为3∶2,X与Z同主族,Z的基态原子价层电子排布式为3s23p4。下列说法错误的是( )
[A]简单气态氢化物的热稳定性:Z>Y
[B]原子半径:W[C]第一电离能:X>Y
[D]电负性:R【答案】 D
【解析】 W、X、Y、Z、R是五种原子序数依次增大的短周期主族元素,W的一种离子与Li+具有相同的核外电子排布且半径比Li+大,则W是H;X与Z同主族,Z的基态原子价层电子排布式为3s23p4,则Z是S、R是Cl、X是O;X的基态原子核外L层的电子数与Y的基态原子核外M层的电子数之比为3∶2,则Y是Si。同周期元素从左到右非金属性逐渐增强,简单气态氢化物的热稳定性逐渐增强,则简单气态氢化物的热稳定性H2S>SiH4,故A正确;一般电子层数越多,原子半径越大,则原子半径HSi,故C正确;同周期元素从左到右电负性逐渐增大,则电负性S二、非选择题(本大题共4小题,共52分)
17.(21分)Ⅰ.(11分)根据原子结构与性质的相关知识,请回答下列问题。
(1)基态S的电子占据最高能层的符号是 ,最高能级的电子云轮廓图为 形。
(2)下列Li的轨道表示式表示的状态中,能量最低和最高的分别为 、 。(填字母)
A B
C D
(3)根据元素周期律,原子半径As Se,电负性As Se。(填“大于”或“小于”)
(4)元素铜与镍的第二电离能分别为ICu=1 958 kJ·mol-1,INi=1 753 kJ·mol-1,ICu>INi的原因是 。
(5)钒(23V)是我国的丰产元素,广泛用于催化及钢铁工业。钒在元素周期表中的位置为
。
(6)Se的基态原子的简化电子排布式为 。
(7)基态Cr3+的价层电子排布式为 。
Ⅱ.(10分)下图是元素周期表的一部分,图中所列字母分别代表一种化学元素。
请回答下列问题。
(1)元素b位于周期表中 区,其基态原子核外有 种运动状态不同的电子。
(2)基态c原子中有 个未成对电子,其中能量最高的电子所在原子轨道的电子云轮廓图为 形。
(3)ca5理论上为离子化合物,猜测其电子式为 。
(4)基态f2+的价层电子轨道表示式为 ,已知高温下化合物f2d比化合物fd更稳定,试从核外电子排布的角度解释原因:
。
【答案】 Ⅰ.(1)M(1分) 哑铃(1分)
(2)D(1分) C(1分)
(3)大于(1分) 小于(1分)
(4)铜的第二电离能失去的是全充满的3d10轨道上的电子,较难失去,镍的第二电离能失去的是4s1轨道上的电子,较易失去(2分)
(5)第四周期第ⅤB族(1分)
(6)[Ar]3d104s24p4(1分)
(7)3d3(1分)
Ⅱ.(1)p(1分) 6(1分)
(2)3(1分) 哑铃(1分)
(3)[H]+H]-(2分)
(4)(2分) Cu+的最外层电子排布式为3d10,而Cu2+的最外层电子排布式为3d9,最外层电子排布为全充满时较稳定,所以高温下Cu2O的稳定性强于CuO(2分)
【解析】 Ⅰ.(1)基态硫原子核外有3个电子层,最高能层为M层;电子占据的能级有1s、2s、2p、3s、3p,最高能级为3p,其电子云轮廓图为哑铃形。
(2)原子核外电子排布中,电子所占据的能级越高,该原子能量越高,根据题图可知,能量最低的是D项,能量最高的是C项。
(3)同周期元素(稀有气体元素除外),原子半径随着原子序数的增大而减小,电负性随着原子序数的增大而增大,则原子半径As大于Se,电负性As小于Se。
(4)基态铜原子和基态镍原子的价层电子排布式分别为3d104s1、3d84s2,铜的第二电离能失去的是全充满的3d10轨道上的电子,较难失去,镍的第二电离能失去的是4s1轨道上的电子,较易失去,故铜的第二电离能大于镍。
(5)V是第23号元素,位于元素周期表第四周期第ⅤB族。
(6)Se是第34号元素,位于元素周期表第四周期第ⅥA族,其基态原子的简化电子排布式为[Ar]3d104s24p4。
(7)基态Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,失去4s能级上的1个电子、3d能级上的2个电子形成Cr3+,则基态Cr3+的价层电子排布式为3d3。
Ⅱ.由题图可知,元素a、b、c、d、e、f分别为H、C、N、O、Na、Cu。
(1)C位于周期表中p区,其基态原子核外各电子的运动状态都不相同,故有6种运动状态不同的电子。
(2)基态氮原子中有3个未成对电子,其中能量最高的电子所在原子轨道为2p轨道,电子云轮廓图为哑铃形。
(3)根据N与H-推测,离子化合物NH5的电子式为[H]+H]-。
18.(10分)已知X、Y、Z、W、Q、R、E七种元素,原子序数X元素 结构或性质信息
X 基态原子的L层上s电子数等于p电子数
Y 基态原子的最外层电子排布式为nsnnpn+1
Z 单质在常温常压下是气体,基态原子的M层上有1个未成对的p电子
W 基态正一价离子的电子层结构与氩相同
Q 核电荷数为Y和Z的核电荷数之和
R 基态正三价离子的3d轨道半充满
E 基态正一价离子的3d轨道上有10个电子
请根据信息回答下列问题。
(1)X的基态原子核外共有 种不同运动状态的电子,有 种不同能级的电子。
(2)Q的基态原子的电子排布式为 ,R的元素符号为 ,E的基态原子的价层电子排布式为 。
(3)含有W的盐的焰色试验为 色,许多金属盐都可以产生焰色,其原因是
。
【答案】 (1)6(1分) 3(1分)
(2)1s22s22p63s23p63d54s1(或[Ar]3d54s1)(2分)
Fe(1分) 3d104s1(2分)
(3)紫(1分) 激发态的电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时,以一定波长(可见光区域)光的形式释放能量,发出不同颜色的光(2分)
【解析】 X、Y、Z、W、Q、R、E七种元素,原子序数X19.(10分)化学用语、元素周期律等是学习元素及其化合物知识的重要工具。请回答下列问题。
(1)下列说法正确的是 (填序号)。
①s区全部是金属元素
②共价化合物中电负性大的成键元素表现为负价
③两种金属元素中,第一电离能越小则金属性越强
④电负性大于1.8的元素一定为非金属元素
⑤第四周期元素中基态原子未成对电子数最多的元素位于钾元素后面第五位
(2)新型半导体材料如碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)等在航空航天、国防技术及5G技术等领域扮演着重要的角色。基态Si的核外电子空间运动状态共有 种,其核外电子占据最高能级的电子云轮廓图的形状为 ,基态镓原子的价层电子排布式为 。
(3)原子中运动的电子有两种相反的自旋状态,一种自旋状态用+表示,与之相反的用-表示,称为电子的自旋磁量子数。基态磷原子的价层电子自旋磁量子数的代数和为
。
(4)N、O、Mg的前三级电离能如下表所示。X、Y、Z中为N的是 。
元素 I1/(kJ·mol-1) I2/(kJ·mol-1) I3/(kJ·mol-1)
X 738 1 451 7 733
Y 1 314 3 388 5 301
Z 1 402 2 856 4 578
(5)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。已知检验微量化合物X2Y3可以用一种称为马氏检验的方法,其原理是样品在盐酸中可被金属锌还原为XZ3气体,产物还有氯化锌和H2O,该反应的化学方程式是 (要用推导出来的元素表达)。
【答案】 (1)②⑤(2分)
(2)8(1分) 哑铃形(1分) 4s24p1(1分)
(3)+或-(1分)
(4)Z(2分)
(5)As2O3+6Zn+12HCl2AsH3↑+6ZnCl2+3H2O(2分)
【解析】 (1)第ⅠA族、第ⅡA族元素均在s区,H为非金属元素,①错误;电负性表示不同元素的原子对键合电子吸引力的大小,故电负性大的元素表现负价,②正确;第ⅡA族元素的第一电离能大于第ⅢA族元素,但金属性Mg>Al,③错误;电负性大于1.8的元素不一定为非金属元素,如Pb、Bi的电负性为1.9,④错误;第四周期元素中基态原子未成对电子数最多的元素是Cr,位于第四周期第ⅥB族,位于钾元素后面第五位,⑤正确。
(2)基态Si的核外电子排布式为1s22s22p63s23p2,核外电子空间运动状态共有8种;核外电子占据最高能级为3p能级,电子云轮廓图为哑铃形;基态 31Ga的价层电子排布式为4s24p1。
(3)基态磷原子的价层电子排布式为3s23p3,3s轨道上有自旋相反的两个电子,3p能级的三个轨道上共有3个自旋平行的电子,则其价层电子自旋磁量子数的代数和为+或-。
(4)X的第三电离能远大于第二电离能且第一电离能最小,则X为Mg,Y的第一电离能小于Z,则Z为N。
(5)X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子,则4p能级上有3个电子,X为As,Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子,X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42,则Y为C或O,X与Y可形成化合物X2Y3,则Y为O,Z为H。样品在盐酸中可被金属锌还原为XZ3气体,产物还有氯化锌和H2O,化学方程式为As2O3+6Zn+12HCl2AsH3↑+6ZnCl2+3H2O。
20.(11分)合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大成就,在很大程度上解决了地球上因粮食不足而导致的饥饿问题,是化学和技术对社会发展与进步的巨大贡献。
(1)自然界中的氮元素主要以分子的形式存在于空气中,是人工固氮的主要来源。
①基态氮原子的轨道表示式为 ,占据最高能级电子的电子云轮廓图为 形。
②NH3分子中,与N相连的H显正电性。N、H的电负性大小顺序为 (用元素符号表示)。
(2)铁触媒是普遍使用的以铁为主体的多成分催化剂,通常还含有Al2O3、K2O、CaO、MgO、Cr2O3等氧化物中的几种。
①上述氧化物所涉及的元素中,处于元素周期表d区的元素是 (填元素符号)。
②比较Mg、Ca第一电离能的大小: 。
O的第一电离能小于N,原因是
。
③下表的数据从上到下是钠、镁、铝逐级失去电子的电离能。
元素 Na Mg Al
电离能/ (kJ/mol) 496 738 578
4 562 1 451 1 817
6 912 7 733 2 745
9 543 10 540 11 575
结合数据说明Mg的常见化合价为+2价的原因:
。
(3)科研人员研制出了“Fe-LiH”催化剂,将合成氨反应的温度、压强分别降到了350 ℃、
1 MPa,这是合成氨反应研究中的重要突破。
①基态Fe的简化电子排布式为 ,Fe在元素周期表中的位置为 。
②比较Li+与H-的半径大小关系:r(Li+) (填“>”或“<”)r(H-)。
【答案】 (1)①(1分) 哑铃(1分) ②N>H(1分)
(2)①Cr(1分) ②Mg>Ca(1分) 基态N的2p能级处于半充满的稳定结构(1分) ③基态镁原子核外最外层的3s能级上有两个电子,第一电离能和第二电离能都较小,易同时失去两个电子,故常见化合价为+2价(2分)
(3)①[Ar]3d64s2(1分) 第四周期第Ⅷ族(1分)
②<(1分)
【解析】 (1)①N是第7号元素,其基态原子的轨道表示式为,电子占据的最高能级是2p,电子云轮廓图为哑铃形。②显负电性的元素的电负性大于显正电性的元素,即N>H。
(2)②同主族元素从上到下,第一电离能逐渐减小,故第一电离能Mg>Ca;由于氮原子的最高能级处于半充满的稳定结构,故N的第一电离能大于O。
(3)①Fe是第26号元素,故基态铁原子的简化电子排布式为[Ar]3d64s2。在元素周期表中,它位于第四周期第Ⅷ族。②Li+与H-的核外电子排布相同,核电荷数小的半径大,故Li+半径小于H-。
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