第十二章 物质结构与性质(选考)第一讲 原子结构与性质一、选择题1．图1和图2分别是1s电子的概率分布图和原子轨道图。下列有关认识正确的是( )。A．图1中的每个小黑点表示1个电子B．图2表示1s电子只能在球体内出现C．图2表明1s轨道呈圆形，有无数对称轴D．图1中的小黑点表示某一时刻，电子在核外所处的位置解析 A、D项，小黑点只表示概率分布；B项，电子在球体内出现机会多，在球体外也出现，但机会较少。答案 C2．在基态多电子原子中，关于核外电子能量的叙述错误的是( )A．电离能最小的电子能量最高B．在离核最近区域内运动的电子能量最低C．最易失去的电子能量最高D．p轨道电子能量一定高于s轨道电子能量解析轨道电子的能量主要取决于能层，例如4s轨道电子能量大于3p轨道电子的能量。答案D3．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原子解析本题考查的是核外电子排布的知识。A项中1s2结构的原子为He,1s22s2\n结构的原子为Be，两者性质不相似。B项X原子为Mg，Y原子N层上有2个电子的有多种元素，如第四周期中Ca、Fe等相符合，化学性质不一定相似。C项为同主族的元素，化学性质一定相似。D项最外层只有1个电子的第ⅠA族元素都可以，过渡元素中也有很多最外层只有1个电子，故性质不一定相似。答案C4．现有四种元素的基态原子的电子排布式如下：①1s22s22p63s23p4；②1s22s22p63s23p3；③1s22s22p3；④1s22s22p5。则下列有关比较中正确的是( )。A．第一电离能：④>③>②>①B．原子半径：④>③>②>①C．电负性：④>③>②>①D．最高正化合价：④>③＝②>①解析 根据核外电子排布式可确定①②③④分别是S、P、N、F，选项A正确；原子半径最大的是P，选项B错误；电负性强弱的正确顺序应为④>③>①>②，选项C错误；由于F元素无正价，选项D错误。答案 A5．下列各组中的X和Y两种原子，化学性质一定相似的是( )。A．X原子和Y原子最外层都只有1个电子B．X原子的核外电子排布式为1s2，Y原子的核外电子排布式为1s22s2C．X原子的2p能级上有3个电子，Y原子的3p能级上有3个电子D．X原子核外M层上仅有2个电子，Y原子核外N层上仅有2个电子解析 A项，如H和Na性质不同，A项错误；B项，X为He，Y为Be，两者性质不同，B项错误；C项，X为N，Y为P，同主族元素性质相似，C项正确；D项，X为Mg，Y的M层电子数不确定，元素种类很多，D项错误。答案 C6．肯定属于同族元素且性质相似的是( )。A．原子核外电子排布式：A为1s22s2，B为1s2B．结构示意图：A为，B为C．A原子基态时2p轨道上有1个未成对电子，B原子基态时3p轨道上也有1个未成对电子D．A原子基态时2p轨道上有一对成对电子，B原子基态时3p轨道上也有一对成对电子解析 C中，由于p能级有三个轨道，若有一个未成对电子，意味着p轨道有两种电子排布情况：即np5，所以A、B两种元素不一定属于同一族元素。\n答案 D7．以下有关元素性质的说法不正确的是( )。A．具有下列电子排布式的原子中，①1s22s22p63s23p2 ②1s22s22p3 ③1s22s22p2 ④1s22s22p63s23p4 原子半径最大的是①B．具有下列价电子排布式的原子中，①3s23p1 ②3s23p2 ③3s23p3 ④3s23p4第一电离能最大的是③C．①Na、K、Rb ②N、P、As ③O、S、Se ④Na、P、Cl，元素的电负性随原子序数增大而递增的是④D．某元素气态基态原子的逐级电离能(kJ·mol－1)分别为738、1451、7733、10540、13630、17995、21703，当它与氯气反应时可能生成的阳离子是X3＋解析 A项，①为Si，②为N，③为C，④为S，原子半径最大的为Si，正确；B项，①为Al，②为Si，③为P，④为S，第一电离能最大的为P，正确；C项，同一主族元素，第一电离能从上到下逐渐减小；同一周期，第一电离能从左到右呈增大趋势，正确；D项，根据电离能变化趋势，最外层应有2个电子，所以与Cl2反应时应呈＋2价，D错。答案 D二、非选择题8．A、B、C、D、E、F六种元素的原子序数依次递增。已知：①F的原子序数为29，其余的均为短周期主族元素；②E原子价电子(外围电子)排布为msnmpn－1；③D原子最外层电子数为偶数；④A、C原子p轨道的电子数分别为2和4。请回答下列问题：(1)下列叙述正确的是________(填序号)。A．金属键的强弱：D＞EB．基态原子第一电离能：D＞EC．五种元素中，电负性最大的元素是ED．晶格能：NaCl＜DCl2(2)F基态原子的核外电子排布式为________；与F同一周期的副族元素的基态原子中最外层电子数与F原子相同的元素为________(填元素符号)。(3)A与C形成的非极性分子中，σ键与π键的个数之比为________；该分子与过量强碱反应生成的酸根离子的空间构型为________。(4)已知原子数和价电子数相同的分子或离子为等电子体，互为等电子体的微粒结构相同，B中心原子的杂化轨道类型为________。解析s轨道最多排2个电子，故E的最外层电子数为3，根据A、C原子p轨道的电子数分别为2和4，可得A、C、E分别为ⅣA、ⅥA、ⅢA族的元素，结合原子序数依次增大，可知A、B、C、D、E分别是碳、氮、氧、镁、铝，由F的原子序数为29知F\n是铜。(1)离子半径Al3＋＜Mg2＋，形成的金属键Al强于Mg，Mg的第一电离能大于Al的，故A项错误，B项正确；这五种元素中，电负性最大的是C(氧)，C项错误。(2)注意铜的核外电子排布式符合“轨道全满、半满稳定”的原则，故Cu基态原子的核外电子排布式为“1s22s22p63s23p63d104s1”，而不是“1s22s22p63s23p63d94s2”。(3)CO2分子中σ键有两个、π键有两个，CO为平面三角形。(4)N与CO2为等电子体，也为直线形分子，故中心原子为sp杂化。答案(1)BD (2)1s22s22p63s23p63d104s1 Cr (3)1∶1 平面三角形 (4)sp杂化9．下表为长式周期表的一部分，其中的编号代表对应的元素。请回答下列问题：(1)表中属于d区元素的是________(填元素符号)。(2)表中元素①的6个原子与元素③的6个原子形成的某种环状分子名称为________；③和⑦形成的一种常见溶剂的化学式为________，其立体构型为________。(3)某元素原子的外围电子排布式为nsnnpn＋1，该元素原子的最外电子层上孤电子对数为________；该元素与元素①形成的最简单分子X属于________分子(填“极性”或“非极性”)。(4)元素④的第一电离能________元素⑤(选填“>”、“＝”或“<”)的第一电离能；元素⑥的电负性________元素⑦(选填“>”、“＝”或“<”)的电负性。(5)元素⑦和⑧形成的化合物的电子式为________。(6)元素⑩的基态原子核外电子排布式是________。(7)某些不同族元素的性质也有一定的相似性，如上表中元素②与元素⑤的氢氧化物有相似的性质。请写出元素②的氢氧化物与NaOH溶液反应的化学方程式：__________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析 根据元素周期表的结构和位置关系，可知①～⑩号元素分别对应元素为：H、Be、C、Mg、Al、P、Cl、Ca、Ti、Cu。(3)外围电子排布式为nsnnpn＋1可知n为2，即2s22p3为N元素。(7)Be、Al两元素及其化合物具有相似性，即Be(OH)2类似Al(OH)3可与NaOH溶液反应，生成对应盐和水。答案 (1)Ti (2)苯 CCl4 正四面体形 (3)1 极性\n(4)> < (5)(6)1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1(7)Be(OH)2＋2NaOH===Na2BeO2＋2H2O10．W、X、Y、Z是周期表前36号元素中的四种常见元素，其原子序数依次增大。W、Y的氧化物是导致酸雨的主要物质，X的基态原子的核外有7个原子轨道填充了电子，Z能形成红色(或砖红色)的Z2O和黑色的ZO两种氧化物。(1)W位于元素周期表第________周期第________族。W的气态氢化物稳定性比H2O(g)________(填“强”或“弱”)。(2)Y的基态原子的核外电子排布式是________，Y的第一电离能比X的________(填“大”或“小”)。(3)Y的最高价氧化物对应水化物的浓溶液与Z的单质反应的化学方程式是__________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析 首先注意题目信息中的“前36号”“常见元素”“原子序数依次增大”。W、Y的氧化物是导致酸雨的主要物质，应该是NO2和SO2，再依据“原子序数依次增大”的信息，可知W为N元素，Y为S元素。X的基态原子核外有7个原子轨道填充了电子，其核外电子排布式应为1s22s22p63s23p1。该元素应为Al。Z能形成红色(或砖红色)Z2O和黑色的ZO两种氧化物，可知Z为Cu。(1)W(N)位于元素周期表第二周期第VA族。W的气态氢化物为NH3，因N的非金属性比O弱，故NH3稳定性比H2O弱。(2)Y的基态原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p4；Y(S)的原子半径小于X(Al)，所以Y(S)的原子核对外层电子的吸引力强于X(Al)的原子核，故Y的第一电离能比X的大。(3)Y的最高价氧化物对应水化物为H2SO4，其浓溶液(即浓硫酸)与Z的单质(Cu)反应的化学方程式是：Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O。答案 (1)二 ⅤA 弱(2)1s22s22p63s23p4 大(3)Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O11．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跟Y可形成化合物X2Y3，Z元素可以形成负一价离子。请回答下列问题：(1)X元素原子基态时的电子排布式为________，该元素的符号是________。(2)Y元素原子的价层电子的电子排布图为________，该元素的名称是________。(3)X与Z可形成化合物XZ3，该化合物的空间构型为________。\n(4)已知化合物X2Y3在稀硫酸溶液中可被金属锌还原为XZ3，产物还有ZnSO4和H2O，该反应的化学方程式是________________________________________________________________________。(5)比较X的氢化物与同族第二、三周期元素所形成的氢化物稳定性、沸点高低并说明理由_____________________________________________________________________________________________________。解析 本题考查物质结构基础知识，意在考查考生的分析推理能力。由题中X原子的4p轨道上有3个未成对电子，可知其价层电子排布式是4s24p3，即为As元素；同理推知Y为O元素，Z为H元素。(3)AsH3的结构与NH3的相同，故AsH3的空间构型为三角锥形。(5)NH3、PH3、AsH3均为结构相似的共价化合物．其稳定性取决于N、P、As的非金属性和共价键的强弱，故有稳定性：NH3>PH3>AsH3；而沸点的高低主要看是否能够形成氢键，分子间能形成氢键的物质沸点高，若不能形成氢键则比较它们的相对分子质量的大小，因N的非金属性很强，NH3分子间存在氢键，故沸点：NH3>AsH3>PH3。答案 (1)1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3 As(2) 氧(3)三角锥形(4)As2O3＋6Zn＋6H2SO4(稀)===2AsH3↑＋6ZnSO4＋3H2O(5)稳定性：NH3>PH3>AsH3，因为键长越短，键能越大，化合物越稳定沸点：NH3>AsH3>PH3，NH3可以形成分子间氢键，沸点最高；AsH3相对分子质量比PH3大，分子间作用力大，因而AsH3的沸点比PH3高
