内容正文:
第四章 原子结构与元素周期律
课时冲关十三 原子结构 原子核外电子排布
一、选择题:每题只有一个选项符合题意
1.(2024·洛阳市一中高三开学考)化学上,将质量数相同、质子数不同的原子称为同量素。某核衰变方程式为X+He→n+Y。下列说法错误的是( )
A.电负性:Y>X
B.Y与C互为同量素
C.X与B互为同位素
D.同量素的化学性质相似
解析:D [根据质量守恒有2b+1=11+4,则b=7,Y为N;根据质子守恒有a+2=0+7,a=5,X为B。A.同周期元素从左到右电负性依次增大,N的电负性大于B的电负性,故A正确;B.N与C的质量数都是14,质子数分别为7、6,互为同量素,故B正确;C.B和B的质子数相同、质量数不同,互为同位素,故C正确;D.互为同量素的原子质子数不同,核外电子排布不同,化学性质不同,故D错误。]
2.下列说法或化学用语表达正确的是( )
A.s能级的原子轨道呈球形,处在该轨道上的电子只能在球壳内运动
B.Fe2+的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d6
C.p能级的原子轨道呈哑铃形,随着能层的增加,p能级原子轨道也在增多
D.某原子的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d54s1属于激发态
解析:B [A.s能级的原子轨道呈球形,处在该轨道上的电子不只在球壳内运动,还在球壳外运动,只是在球壳外运动概率较小,A错误;B.Fe为26号元素,原子核外有26个电子,Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,失去2个电子形成Fe2+,则Fe2+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d6,B正确;C.p 能级的原子轨道呈哑铃形,任何能层上的p能级都有3个原子轨道,与能层的大小无关,C错误;D.当轨道中的电子处于半满或全满状态时,能量较低,属于稳定状态,所以某原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1处于低能态,D错误。]
3.(2024·长郡中学高三开学考)下列符号表征错误的是( )
A.H2分子中σ键的电子云轮廓图:
B.H2S的VSEPR模型:
C.HCO的水解方程式为HCO+H2OH3O++CO
D.MgCl2的形成过程:
解析:C [A.H2由两个氢原子构成,氢原子的电子1s1与另一个氢原子的1s1相互靠拢,原子轨道互相重叠,形成了s-s σ键,其电子云轮廓图是,A项正确;B.H2S中,S与H之间形成两对共用电子对,S本身存在两对孤电子对,以S为中心原子的杂化方式是sp3,VSEPR模型是四面体,如,B项正确;C.HCO的水解方程式为:HCO+H2OOH-+H2CO3,而HCO+H2OH3O++CO是电离方程式,C项错误;D.MgCl2是离子化合物,形成过程,D项正确。]
4.(2024·洛阳市一中高三开学考)下列表示不正确的是( )
A.用电子式表示H2S的形成过程:
B.CS2的空间填充模型:
C.基态铬原子的价层电子排布图:
D.H3O+的VSEPR模型:
解析:A [A.H2S为共价化合物,硫原子和氢原子通过共用电子对相结合,形成过程为,A错误;B.CS2和CO2为等电子体,空间结构为直线形,硫原子的原子半径大于碳原子的,CS2的空间填充模型为,B正确;C.铬元素的原子序数为24,基态铬原子的价层电子排布图为,C正确;D.H3O+中氧原子的价层电子对数为3+=4,H3O+的VSEPR模型为,D正确。]
5.下列说法中正确的是( )
A.铝的第一电离能比镁的第一电离能大
B.同一主族元素从上到下电负性逐渐变大
C.镁原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2时,原子释放能量,由基态转化成激发态
D.最外层电子数是核外电子总数的原子是最外层电子排布式为4s24p5的原子是同种元素原子
解析:D [基态Mg、Al原子的价电子排布分别为3s2,3s23p1,Mg的3s轨道全充满,其第一电离能大于Al,A错误;同主族元素从上到下,原子半径逐渐增大,电负性逐渐减小,B错误;镁原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2时,由基态转化成激发态,原子需要吸收能量,C错误;最外层电子数是核外电子总数的的原子和最外层电子排布式为4s24p5的原子核外排布均为[Ar]3d104s24p5,均为Br原子,D正确。]
6.下列关于原子结构、元素性质的说法正确的是( )
A.非金属元素组成的化合物中只含共价键
B.ⅠA族金属元素是同周期中金属性最强的元素
C.同种元素的原子均有相同的质子数和中子数
D.ⅦA族元素的阴离子还原性越强,其最高价氧化物对应水化物的酸性越强
解析:B [A项,如NH4Cl由非金属元素组成,但为离子化合物;C项,同位素原子(如1H、2H、3H)的质子数相同,中子数不同;D项,一般ⅦA族元素的阴离子还原性越强,对应元素的非金属性越弱,其最高价氧化物对应水化物的酸性越弱。]
7.元素的原子结构决定其性质和在周期表中的位置。下列说法正确的是( )
A.元素原子的最外层电子数等于元素的最高化合价
B.多电子原子中,在离核较近的区域内运动的电子能量较高
C.P、S、Cl得电子能力和最高价氧化物对应水化物的酸性均依次增强
D.元素周期表中位于金属和非金属分界线附近的元素属于过渡元素
解析:C [多数主族元素的最高化合价等于其原子最外层电子数,但有些主族元素(如F、O)、0族元素、许多过渡元素则不符合此规律,A项错误;电子运动的区域离核越近,能量越小,B项错误;P、S、Cl位于同周期,非金属性依次增强,根据同周期主族元素的性质递变规律,C项正确;过渡元素是第三纵列到第十二纵列的元素,包括七个副族与Ⅷ族,D项错误。]
二、选择题:每小题有一个或两个选项符合题意
8.X、Y、Z、W是短周期元素,X元素原子的最外层未达到8电子稳定结构,工业上通过分离液态空气获得其单质;Y元素原子最外电子层上s、p电子数相等;Z元素+2价阳离子的核外电子排布与氖原子相同;W元素原子的M层有1个未成对的p电子。下列有关这些元素性质的说法一定正确的是( )
A.X元素的氢化物的水溶液显碱性
B.Z元素的离子半径大于W元素的离子半径
C.Z元素的单质在一定条件下能与X元素的单质反应
D.Y元素最高价氧化物的晶体具有很高的熔点和沸点
解析:C [根据题意,Z元素为Mg,Y元素原子最外电子层电子排布为ns2np2,是C或Si,X为N或O,W为Al或Cl,N的氢化物的水溶液显碱性,但O的氢化物的水溶液显中性或弱酸性,A错误;Al3+的半径比Mg2+小,Cl-半径比Mg2+大,B错误;氮气、氧气均能与镁反应,C正确;CO2形成的晶体熔、沸点低,D错误。]
9.某元素基态原子4s轨道上有1个电子,则该基态原子价电子排布不可能是( )
A.3p64s1 B.4s1
C.3d54s1 D.3d104s1
解析:A [基态原子电子排布符合4s1的,在第四周期中只有K、Cr、Cu三种元素满足,三者的价电子排布分别为4s1、3d54s1、3d104s1。]
10.前四周期主族元素a、b、c、d、e原子序数依次增大。已知:a、c同主族,a的原子最外层电子数是次外层的3倍,b的氧化物既能溶于强酸,又能溶于强碱,d的原子半径是第三周期中最小的,e是形成骨骼和牙齿的主要元素,且e单质能和水反应。下列分析错误的是( )
A.a的离子结构示意图为
B.d与e形成化合物的电子式为
C.d的最高价氧化物对应水化物的酸性强于c的最高价氧化物对应水化物的酸性
D.b的氧化物为离子化合物,只含离子键,其晶体为离子晶体
解析:BD [a原子最外层电子数是次外层的3倍,即a为氧;b的氧化物有两性,应为Al2O3,b为铝;第三周期中原子半径最小的是氯,进而确定d为氯,c为硫;形成骨骼和牙齿的主要元素是钙,据此可知e为钙。CaCl2的电子式为。]
三、非选择题
11.已知A、B、C、D是中学化学中常见的四种不同微粒。它们之间存在如下所示的转化关系。
(1)如果A、B、C、D均是10电子的微粒,请写出:A的结构式________;D的电子式________。
(2)如果A和C是18电子的粒子,B和D是10电子的粒子,请写出:
①A与B在溶液中反应的离子方程式
________________________________________________________________________。
②根据上述离子方程式,可判断C与B结合质子的能力大小是(用化学式或离子符号表示)________>________。
(3)已知肼(H2N—NH2)和甲胺(CH3—NH2)都是18个电子的分子。分析肼和甲胺的结构特点并从中受到启发,写出与其具有相同电子数的有机化合物的结构简式(至少写两个):
________________________________________________________________________。
解析:(1)观察框图,容易想到NH+OH-NH3↑+H2O或HF+OH-===F-+H2O反应。
(2)①18电子微粒很多,酸碱中和容易想到的:H2S+OH-===HS-+H2O或HS-+OH-===S2-+H2O。②联想强酸制弱酸的道理,可得到强碱制弱碱,结合质子的能力显然B>C。(3)按C、H、O、F替换即可。
答案:(1) 或H—F
(2)①H2S+OH-===HS-+H2O或
HS-+OH-===S2-+H2O ②OH- S2-(或HS-)
(3)CH3—CH3,CH3—OH,CH3—F(任写两个即可)
12.用A+、B-、C2-、D、E、F、G和H分别表示含有18个电子的八种微粒(离子或分子),请回答:
(1)A元素是________,B元素是________,C元素是________。(用元素符号表示)
(2)D是由两种元素组成的双原子分子,其分子式是__________________。
(3)E是所有含18个电子的微粒中氧化能力最强的分子,其分子式是________________。
(4)F是由两种元素组成的三原子分子,其分子式是____________;电子式是
________________________________________________________________________。
(5)G分子中含有4个原子,其分子式是
________________________________________________________________________。
(6)H分子中含有8个原子,其分子式是______。
解析:18电子微粒来源大体分为三个部分:一是第3周期的气态氢化物及失去H+的对应离子;二是第4周期的金属阳离子;三是由第2周期简单气态氢化物去掉一个氢原子后,两两结合得到的分子。阴离子有P3-、S2-、HS-、Cl-;阳离子有K+、Ca2+;分子有Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2、C2H6、CH3OH、N2H4等,结合题目所给条件,不难确定所需答案。
答案:(1)K Cl S (2)HCl (3)F2
(4)H2S
(5)H2O2(或PH3) (6)C2H6
13.现有原子序数依次增大的A、B、C、D、E、F六种元素。已知A、C、F三原子的最外层共有11个电子,且这三种元素的最高价氧化物对应的水化物之间,两两皆能反应且均能生成盐和水。D和E各有如下表的电子层结构:
元素
最外层电子数
次外层电子数
D
x
x+4
E
x+1
x+4
回答下列问题:
(1)A元素原子的电子排布式为________,质子数比中子数少2的B元素的一种核素的符号为______,F离子的轨道排布图为________。
(2)C单质与A元素的最高价氧化物对应的水化物反应的离子方程式为
________________________________________________________________________。
(3)D和E的氢化物中稳定性较强的是________________(填化学式)。
(4)工业上制取单质D的化学方程式为
________________________________________________________________________。
(5)D的氧化物溶于某酸的化学方程式为
________________________________________________________________________。
解析:由“D的最外层电子数为x,次外层电子数为x+4”可知,x+4=8,x=4,则D为Si元素,E为P元素。 由“A、C、F三种元素的最高价氧化物对应的水化物之间,两两皆能反应且均能生成盐和水”可知,必为Al(OH)3与酸、碱反应,则C为Al元素,A为Na元素,由“A、C、F三原子的最外层共有11个电子”可推出F为Cl元素。而B的原子序数在A、C之间,则B为Mg元素。D的氧化物(SiO2)只溶于氢氟酸。
答案:(1)1s22s22p63s1 Mg
(2)2Al+2OH-+2H2O===2AlO+3H2↑或2Al+2OH-+6H2O===2[Al(OH)4]-+3H2↑
(3)PH3
(4)SiO2+2CSi+2CO↑
(5)SiO2+4HF===SiF4↑+2H2O
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