原子结构与性质(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)1．元素“氦、铷、铯”等是用下列哪种科学方法发现的( )A．红外光谱 B．质谱C．原子光谱D．核磁共振谱C 2．以下表示氦原子结构的化学用语中，对电子运动状态描述最详尽的是( )D [A项只能表示最外层电子数，B项只表示核外的电子分层排布情况，C项具体到能级上的电子数，而D项包含了能层、能级、轨道以及轨道内电子的自旋方向，故该项正确。]3．下列关于价电子构型为4s24p4的原子的描述正确的是( )A．其电子排布式为1s22s22p63s23p64s23d104p4D．其电子排布式可以简化为[Ar]3d104s24p4D [A项，其基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p4，错误；B项，违反了洪特规则，错误；C项，违反了泡利原理，错误；D正确。]4．原子核外电子填充在6个轨道上的元素有( )A．1种B．2种C．3种D．4种B [此元素可能的排布式为1s22s22p63s1或1s22s22p63s2，所以B正确，选B。]5．下列各组原子中，彼此化学性质一定相似的是( )A．原子核外电子排布式为1s2的X原子与原子核外电子排布式为1s22s2的Y原子B．原子核外M层上仅有两个电子的X原子与原子核外N层上仅有两个电子的Y原子C．2p轨道上只有2个电子的X原子与3p轨道上只有2个电子的Y原子D．最外层都只有一个电子的X、Y原子C [原子核外电子排布式为1s2的X原子是He，原子核外电子排布式为1s22s2的Y原子是Be，二者的性质不同，A错误；原子核外M层上仅有两个电子的X原子是Mg，原子核外N层上仅有两个电子的Y原子不一定是Ca，还可以为副族元素，二者的性质不一定相似，B错误；2p轨道上只有2个电子的X原子与3p轨道上只有2个电子的Y原子分别是第Ⅳ-7-\nA族的C和Si，性质相似，C正确；最外层都只有一个电子的X、Y原子可以是H和Na等，性质不同，D错误。]6．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]4s2C．Co2＋的核外价电子排布式为3d54s2D．Co位于周期表中第9列D [“3d74s2”为Co的外围电子排布，其简写式中，也要注明3d轨道，B项错误；“7＋2＝9”，说明它位于周期表的第9列，D项正确；从左向右数，应为过渡元素，A项错误；失电子时，应失去最外层的电子，即先失4s上的电子，Co2＋的外围电子排布为3d7，C项错误。]7．长式周期表共有18个纵行，从左到右排为1～18列，即碱金属为第一列，稀有气体元素为第18列。按这种规定，下列说法正确的是( )A．第9列元素中没有非金属元素B．只有第二列的元素原子最外层电子排布为ns2C．第四周期第9列元素是铁元素D．第10、11列为ds区A [A．第9列元素是第Ⅷ族元素，都是金属元素，没有非金属元素，正确；B.第2列的元素原子最外层电子排布为ns2，此外He核外电子排布是1s2，也符合该最外层电子排布，错误；C.第四周期第9列元素是Co元素，错误；D.第11、12列元素为ds区，错误。]8．已知某元素原子的各级电离能数值如下：I1＝736kJ·mol－1，I2＝1450kJ·mol－1，I3＝7740kJ·mol－1，I4＝10500kJ·mol－1，I5＝13600kJ·mol－1，则该原子形成离子的化合价为( )A．＋1 B．＋2 C．＋3 D．＋4B 9．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-7-\nD．y轴表示的可能是形成基态离子转移的电子数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。]10．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ABCDE最低化合价－4－2－1－2－1电负性2.52.53.03.54.0A.C、D、E的氢化物的稳定性：C>D>EB．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。]11．根据下列五种元素的第一至第四电离能数据(单位：kJ·mol－1)，回答下列问题：元素代号I1I2I3I4Q2080400061009400R500460069009500S7401500770010500T5801800270011600U420310044005900(1)在周期表中，最可能处于同一族的是________。A．Q和R B．S和T C．T和U D．R和TE．R和U(2)下列离子的氧化性最弱的是________。A．S2＋B．R2＋C．T3＋D．U＋(3)下列元素中，化学性质和物理性质最像Q元素的是________。A．硼B．铍C．氦D．氢-7-\n(4)每种元素都出现相邻两个电离能的数据相差较大的情况，这一事实从一个侧面说明：________________________________________________________________________________________________________________________________________________，如果U元素是短周期元素，你估计它的第2次电离能飞跃数据将发生在失去第________个电子时。(5)如果R、S、T是同周期的三种主族元素，则它们的原子序数由小到大的顺序是________，其中________元素的第一电离能异常高的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案： (1)E (2)D (3)C(4)电子分层排布，各能层能量不同 10(5)R<S<T S S元素的最外层电子处于s能级全充满状态，能量较低，比较稳定，失去第一个电子吸收的能量较多12．(2019·山东新泰二中月考)现有部分前四周期元素的性质或原子结构如下表：元素编号元素性质或原子结构W单质能与水剧烈反应，所得溶液呈弱酸性X基态原子的s轨道与p轨道电子数相等Y第三周期元素的简单离子中半径最小ZL层有三个未成对电子T该元素的正三价离子的3d能级为半充满(1)W、X、Y三种元素的离子半径由大到小的顺序是________(用离子符号表示)；化合物ZW3的电子式是________。(2)在W、X的气态氢化物中，较稳定的是________。(3)写出Y元素最高价氧化物对应的水化物与NaOH溶液反应的离子方程式：________________________________________________________________________。(4)T在周期表中的位置为________，基态T2＋的核外电子排布式为________；T的单质在高温下与X的氢化物反应，其化学方程式为________________。(5)基态Z原子中，核外电子占据的最高能层的符号是________，占据最高能级的电子的电子云形状为____________。解析： 在短周期元素中，W的单质能与水剧烈反应，所得溶液呈弱酸性，则W为F元素；X基态原子的s轨道电子与p轨道电子数相等，基态原子核外电子排布式为1s22s22p4，则X为O元素；第三周期元素的简单离子中半径最小的离子为Al3＋，则Y为Al元素；Z的L层有三个未成对电子，基态原子核外电子排布式为1s22s22p3，则Z为N元素；T元素的正三价离子的3d能级为半充满，T原子外围电子排布为3d64s2-7-\n，则T为Fe元素。(1)F、O、Al三种元素的简单离子具有相同的电子层结构，核电荷数越大，离子半径越小，故离子半径由大到小的顺序是O2－>F－>Al3＋；NF3的电子式是。(2)F、O处于同一周期，非金属性：F>O，气态氢化物的稳定性：HF>H2O。(3)Y是Al，铝的最高价氧化物对应的水化物为Al(OH)3，与NaOH溶液反应的离子方程式为Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－。(4)T是Fe，铁位于第四周期第Ⅷ族，基态Fe2＋的核外电子排布式为[Ar]3d6或1s22s22p63s23p63d6；Fe在高温下与水蒸气反应，其化学方程式为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。(5)Z为N元素，N原子的核外电子排布式为1s22s22p3，基态N原子中，核外电子占据的最高能层的符号是L层，占据最高能级(2p)的电子的电子云轮廓图形状为哑铃形或纺锤形。答案： (1)O2－>F－>Al3＋ (2)HF(3)Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－(4)第四周期第Ⅷ族 [Ar]3d6(或1s22s22p63s23p63d6)3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2(5)L 哑铃形(或纺锤形)13．(2019·安徽师大附中测试)A、B、C、D、E、F、G、W是原子序数依次增大的8种元素，且除G、W外都是短周期主族元素，A元素原子的2p轨道上有2个未成对的电子，B元素在同周期中原子半径最大，与A可形成原子个数比为1∶1和2∶1的两种化合物，C单质是一种常见的半导体材料，F原子中的电子有9个轨道，G的单质是一种最常见金属，W能形成砖红色的W2A和黑色的WA两种化合物。(1)A元素在元素周期表中的位置是________________________________________________________________________。(2)G3＋比G2＋稳定，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________，G位于元素周期表的________区。(3)D、E、F三种元素的电负性从大到小的顺序是________(用元素符号及“>”表示)。(4)写出W＋基态时的价电子排布式：________________________________________________________________________。-7-\n解析： A元素原子的2p原子轨道上有2个未成对的电子，可能为碳或氧元素，B元素在同周期元素中原子半径最大，与A可形成原子个数比为1∶1和2∶1的两种化合物，说明A为氧元素，B为钠元素；C单质是一种常见的半导体材料，C为硅元素；F有9个原子轨道，F为第三周期元素，由原子序数递增且为短周期主族元素的特点可知D、E、F分别为磷、硫、氯元素；G的单质是一种最常见金属，W能形成砖红色的W2A和黑色的WA两种化合物，则G为铁元素，W为铜元素。(1)A为氧元素，位于周期表中的第二周期第ⅥA族。(2)Fe3＋的价电子排布式是3d5，Fe2＋的价电子排布式是3d6，d能级一共可以容纳10个电子，因此Fe3＋的3d能级是半充满结构，比较稳定；铁原子的价电子排布式是3d64s2，位于元素周期表的d区。(3)D、E、F分别为磷、硫、氯三种元素，为周期表第三周期中的元素，同一周期元素的电负性随原子序数的增加而增大，则有电负性：Cl>S>P。(4)W为铜元素，其基态原子价电子排布式为3d104s1，则Cu＋基态时价电子排布式为3d10。答案： (1)第二周期第ⅥA族(2)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，依据“能量相同的轨道处于全空、全充满和半充满时能量最低”的原则，Fe3＋的3d5处于半充满的状态，故Fe3＋比Fe2＋稳定 d(3)Cl>S>P(4)3d1014．已知A、B、C、D、E五种元素的原子序数依次增大，其中A原子所处的周期数、族序数都与其原子序数相等；B原子核外电子有6种不同的运动状态，s轨道电子数是p轨道电子数的两倍；D原子最外层电子数是内层电子数的3倍；E的＋1价阳离子的核外有3层电子且各层均处于全满状态。(1)写出A、B的价电子排布式：A________、B________。(2)写出C、D的价电子轨道表示式(电子排布图)：C____、D________，D原子核外未成对电子数为________。(3)E元素基态原子的核外电子排布式为__________________。(4)B、C、D三种元素的第一电离能由小到大的顺序为__________(填元素符号)。解析： A、B、C、D、E五种元素的原子序数依次增大，A原子所处的周期数、族序数都与其原子序数相等，则A为氢元素；B原子核外电子有6种不同的运动状态，s轨道电子数是p轨道电子数的两倍，则B为碳元素；D原子最外层电子数是内层电子数的3倍，则D为氧元素；C的原子序数介于碳、氧元素之间，则C为氮元素；E＋核外有3层电子且各层均处于全满状态，则E原子核外电子数为2＋8＋18＋1＝29，故E为Cu元素。(1)A的价电子排布式为1s1，B的价电子排布式为2s22p2；(2)C为氮元素，其价电子轨道表示式(电子排布图)为-7-\n；D元素为氧元素，其价电子轨道表示式(电子排布图)为D原子核外未成对电子数为2；(3)E为Cu元素，基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1；(4)同周期，随原子序数增大，第一电离能呈增大趋势，由于氮元素2p能级为半充满状态，能量较低，失去第一个电子需要的能量较多，其第一电离能高于同周期相邻元素，故C、N、O三种元素第一电离能由小到大的顺序为C<O<N。答案： (1)1s1 2s22p2(3)1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1(4)C<O<N15．铜、镓、硒、硅等元素的化合物是生产第三代太阳能电池的重要材料。请回答：(1)已知高温下CuO―→Cu2O＋O2，从铜原子价层电子结构(3d和4s轨道上应填充的电子数)变化角度来看，能生成Cu2O的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)硒、硅均能与氢元素形成气态氢化物，若“Si—H”中共用电子对偏向氢元素，氢气与硒反应时单质硒是氧化剂，则硒与硅的电负性相对大小为Se________Si(填“>”或“<”)。与Si同周期部分元素的电离能如图所示，其中a、b和c分别代表________(填字母)。A．a为I1、b为I2、c为I3B．a为I2、b为I3、c为I1C．a为I3、b为I2、c为I1D．a为I1、b为I3、c为I2答案： (1)CuO中铜的价层电子排布为3d9，Cu2O中铜的价层电子排布为3d10，后者3d轨道处于稳定的全充满状态而前者不是(2)> B-7-
