内容正文:
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密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线
密 封 线 内 不 要 答 题
)
第一章 原子结构与性质
注意事项
1.全卷满分100分。考试用时75分钟。
2.可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 N 14 O 16 Na 23 S 32 Cl 35.5 Mn 55 Fe 56 Cu 64。
一、选择题(本题共15小题,每小题3分,共45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位于元素周期表第四周期
D.基态Cu+的价层电子排布式为3d10
2.下列说法正确的是( )
A.钠原子由1s22s22p63s1→1s22s22p63p1时,原子释放能量,由基态转化成激发态
B.电子云轮廓图中稠密部分代表此处电子数多,电子出现的概率大
C.在第三能层中自旋状态相同的电子最多有10个
D.同一原子中,2p、3d、4f能级的轨道数依次增多
3.锑的相关信息如图所示,下列说法正确的是( )
A.Sb元素的质量数是121.8
B.Sb元素位于第五周期第ⅤA族
C.Bi原子的6p能级上有1个未成对电子
D.Bi原子最外层有5个能量相同的电子
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s区
B.基态O原子核外电子占据的最高能级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.根据价层电子排布Fe3+比Fe2+稳定
5.氢元素有多种化合物,如CH4、NH3、H2O、H2S、NaH、MgH2等。下列说法正确的是( )
A.半径大小:r(N3-)>r(O2-)>r(Mg2+)
B.热稳定性大小:NH3>H2O>H2S
C.电离能大小:I1(Na)<I1(N)<I1(O)
D.电负性大小: χ(Mg)< χ(O)< χ(N)
6.下列说法正确的是( )
A.各电子层含有的原子轨道数为2n2(n为电子层序数)
B.电子的“自旋”类似于地球的“自转”
C.电子仅在激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱
D.霓虹灯光、节日焰火都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关
7.如图,Z为第三周期主族元素原子的核电荷数,Y表示相应元素的有关性质,其中描述与元素有关性质相符的是 ( )
A.Y可能表示原子半径 B.Y可能表示元素的电负性
C.Y可能表示元素的最高正价 D.Y可能表示元素的第一电离能
8.下列有关原子轨道图的说法,错误的是( )
A.s电子的原子轨道是球形的
B.能量大小:1s<2s<3s<4s
C.p能级有3个原子轨道,相互垂直,分别以px、py、pz表示
D.2px、2py、2pz轨道的能量不相同
9.已知W、X、Y、Z为短周期元素,原子序数依次增大。W、Z同主族,X、Y、Z同周期,其中只有X为金属元素。下列说法一定错误的是( )
A.电负性:W>Z>Y>X
B.简单氢化物稳定性:W>Z
C.简单离子的半径:W>X>Z
D.若X与W原子序数之差为5,则形成化合物的化学式可能为X3W2
10.Q、X、Y、Z、W是原子序数依次增大的前20号主族元素,且分布在四个不同的周期。化合物WXY3是贝壳的主要成分,可发生反应:WXY3+2QZ WZ2+Q2Y+XY2↑。下列说法错误的是( )
A.第一电离能:X<Y B.电负性:Q<X
C.离子半径:Z>W D.简单氢化物的稳定性:Z>Y
11.利用α粒子(即氦核He)轰击不同原子,获得人工放射性元素X和Z,反应如下BHe XnYHe Zn。其中元素Y、Z的基态原子核外未成对电子数之比为1∶3。下列说法正确的是( )
A.基态原子第一电离能:Y<X<Z B.简单离子半径:X<Y<Z
C.简单阴离子还原性:X<Z D.X、Y元素位于元素周期表s区
12.X、Y、Z、W、Q是原子序数依次增大的五种短周期主族元素,其中只有Z是金属元素,且Z最外层电子数是Y最外层电子数的一半,W的单质是黄色固体,X、Y、W在周期表中的相对位置关系如图。下列说法正确的是( )
X
Y
W
A.五种元素中,原子半径最大的是W
B.Y与Z形成的化合物既可以与氢氧化钠反应也可以与盐酸反应
C.Y的简单阴离子比W的简单阴离子还原性强
D.Z与Q形成的化合物的水溶液显中性
13.X、Y、Z、W、P五种元素,其核电荷数依次增大。X基态原子核外只有三个能级,且各能级电子数相等;Z原子的核外电子有8种运动状态;W与Z元素位于同一族;P原子核外有4个能层,最外层只有1个电子,其余各层均排满电子。下列说法正确的是( )
A.P单质分别与Z、W单质反应,产物中P的化合价都是+1
B.基态Y原子的轨道表示式:
C.P原子的价层电子排布式为4s1
D.上述五种元素均位于周期表的p区
14.一种有机物催化剂由原子序数依次递增的前20号元素X、Y、Z、W、M组成,结构如下图。下列说法正确的是( )
A.简单离子半径:M>W>Z
B.简单氢化物稳定性:Z<Y
C.Z元素所在周期中,第一电离能大于Z的元素有2种
D.基态M原子电子占据的最高能层有9个原子轨道
15.某种离子液体的结构如图所示,已知W、X、Y、Z、Q、R是原子序数依次增大的短周期主族元素,Q是主族元素中电负性最大的元素。下列说法错误的是( )
A.第一电离能:X<Z<Y<Q
B.电负性大小:X<Y<Z<Q
C.W和Y组成的化合物可能含有非极性键
D.简单离子半径大小比较:Y<Z<Q<R
二、非选择题(本题共4小题,共55分)
16.(13分)下图为元素周期表的一部分,请参照元素①~⑧在表中的位置,回答下列问题:
(1)上图中属于ds区的元素是 (填元素名称)。
(2)基态①原子中能量最高的电子,其电子云轮廓图的形状为 。
(3)基态②原子的核外电子有 种空间运动状态。
(4)②、③、④三种元素的原子半径由大到小的顺序为 (用元素符号表示)。
(5)根据“对角线规则”,与元素④性质相似的元素是 (用元素符号表示)。
(6)基态⑦原子的价层电子排布式为 。
(7)基态⑥原子中,电子占据的最高能层的符号是 。
17.(13分)已知A、B、C、D、E、F是原子序数依次增大的前四周期元素。A元素原子中电子只有一种自旋状态;B元素原子最高能级的不同轨道都有电子,且自旋平行;C是地壳中含量最高的元素;D核外电子总数是最外层电子数的3倍;E元素只有一个未成对电子,其单质常温常压下呈气态;F元素原子最外层只有一个电子,其次外层内的所有轨道均充满电子。回答下列问题:
(1)六种元素中电负性最大的是 (填元素符号),B、C元素的第一电离能由大到小的顺序是 ,D基态原子的核外电子排布式为 。
(2)E的基态原子最外层轨道表示式为 。
(3)F元素有两种常见离子,化合价为+1和+2,从结构上分析F的基态离子中更稳定的是 ,原因是 。
18.(14分)现有六种元素A、B、C、D、E、F,其中A、B、C、D、E为短周期主族元素,F为第四周期元素,它们的原子序数依次增大。请根据下列相关信息,回答问题。
A元素形成的物质种类繁多,其形成的一种固体单质工业上常用作切割工具
B元素原子的核外p电子数比s电子数少1
C元素基态原子p轨道有两个未成对电子
D元素原子的第一至第四电离能分别是:
I1=738 kJ·mol-1;I2=1 451 kJ·mol-1;I3=7 733 kJ·mol-1;I4=10 540 kJ·mol-1
基态E原子最外电子层的p轨道半满
F在周期表的第8纵列
(1)某同学根据上述信息,推断基态A原子的核外电子排布图为 ,该同学所画的电子排布图违背了 。
(2)B元素的电负性 (填“大于”“小于”或“等于”)C元素的电负性。
(3)C与D形成的化合物所含有的化学键类型为 。
(4)基态E原子中能量最高的电子,其电子云在空间有 个伸展方向。
(5)下列关于F原子的价层电子排布图正确的是 。
a. b.
c. d.
(6)基态F3+核外电子排布式为 。过量单质F与B的最高价氧化物对应的水化物的稀溶液反应,有BC气体生成,该反应的离子方程式为 。
19.(15分)Goodenough等人因在锂离子电池及钴酸锂、磷酸铁锂等正极材料研究方面的卓越贡献而获得2019年诺贝尔化学奖。完成下列填空:
(1)下列描述的Li原子核外电子运动状态中,能量最高的是 (填字母)。
A.
B.
C.
D.
(2)基态铁原子的价层电子排布式为 ,基态Fe2+与Fe3+中未成对的电子数目之比为 。
(3)Li、O、P三种元素的电负性由大到小的顺序是 。
(4)氢化锂(LiH)是由两种单核离子构成的离子化合物。组成LiH的两种元素的电负性:Li H(填“>”或“<”)。判断LiH中两种离子半径的大小,并从原子结构的角度解释原因: 。
(5)离子化合物Li2O的形成过程如图所示。Li原子的第一电离能(I1)为 kJ·mol-1,O2中化学键的键能为 kJ·mol-1。
附加题
1.下列对电子排布式或轨道表示式书写的评价正确的是( )
选项
电子排布式或轨道表示式
评价
A
N原子的轨道表示式:
错误;违反洪特规则
B
O原子的轨道表示式:
错误;违反泡利原理
C
基态K原子的电子排布式:1s22s22p63s23p63d1
错误;违反能量最低原理
D
基态Br-的电子排布式:[Ar]3d104s24p6
错误;违反能量最低原理
2.现有四种元素的基态原子的核外电子排布式如下:
①1s22s22p3 ②1s22s22p4 ③1s22s22p63s23p2 ④1s22s22p63s23p3
下列说法错误的是( )
A.第一电离能:②>①>④>③
B.原子半径:③>④>①>②
C.电负性:②>①>④>③
D.简单氢化物的稳定性:②>①>④>③
3.化合物 是一种高效消毒剂。已知X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期元素,Z、W的最外层电子数相同。下列叙述正确的是( )
A.原子半径:W>Z>Y>X
B.Z的第一电离能比同周期相邻元素都大
C.1 mol该化合物分子中含有的单键数目为7NA(设NA为阿伏加德罗常数的值)
D.该化合物中X、Y、Z都满足8电子稳定结构
4.W、X、Y、Z、M为短周期原子序数依次增大的主族元素,其最外层电子数可用图表示。下列有关说法错误的是( )
A.X元素能形成多种单质
B.氢化物的沸点:Y>X
C.Z的单质可与X的最高价氧化物发生置换反应
D.M的最高价氧化物对应的水化物为强酸
5.前四周期部分元素在元素周期表中的位置如图所示:
回答下列问题:
(1)以上7种元素中,基态原子核外电子的电子云轮廓图只有球形的有 (填元素符号)。
(2)基态X原子有 个能层, 种能量不同的电子, 种空间运动状态不同的电子, 种运动状态不同的电子。
(3)W的第一电离能比X的第一电离能大,原因是 。
(4)T和Y形成的某种化合物中,化合价分别为+4价和-4价,其中显+4价的是 (填元素符号)。
(5)基态Z原子价层电子的轨道表示式为 ;与Mn2+相比,Z2+更易失去一个电子的原因为 。
答案全解全析
1.C 铜铟硫(CuInS2)量子点是尺寸在纳米量级(通常为2~20 nm)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,位于第五周期,C错误;基态Cu原子的价层电子排布式为3d104s1,则基态Cu+的价层电子排布式为3d10,D正确。
2.D 基态Na原子电子排布式为1s22s22p63s1,由基态转化成激发态1s22s22p63p1时,需要吸收能量,A错误;电子云轮廓图中稠密部分不代表此处电子数多,仅代表电子出现的概率大,B错误;第三能层中包括3s、3p、3d三个能级,含有的原子轨道数目是1+3+5=9,每个轨道最多容纳两个自旋状态相反的电子,则在第三能层中自旋状态相同的电子最多有9个,C错误;同一原子中,2p、3d、4f能级分别含有3个、5个和7个原子轨道,即对应的原子轨道数依次增多,D正确。
3.B 121.8是Sb的相对原子质量,A错误;由锑的价层电子排布式为5s25p3,可知Sb元素位于第五周期第ⅤA族,B正确;Bi元素与Sb同主族,在Sb的下一周期,最外层电子数相同,价层电子排布式为6s26p3,6p能级上有3个未成对电子,C错误;6p能级的能量高于6s能级能量,Bi原子最外层5个电子的能量不完全相同,D错误。
4.C 基态Li原子电子排布式为1s22s1,位于周期表s区,A正确;基态O原子的价层电子排布式为2s22p4,核外电子占据的最高能级电子云轮廓图为哑铃形,B正确;基态P原子的价层电子排布式为3s23p3,未成对电子数为3,C错误;基态Fe原子的价层电子排布式为3d64s2,Fe2+的价层电子排布式为3d6,Fe3+的价层电子排布式为半充满结构的3d5,则Fe3+比Fe2+稳定,D正确。
5.A 电子层结构相同的离子,核电荷数越大,离子半径越小,则离子半径r(N3-)>r(O2-)>r(Mg2+),A正确;元素非金属性越强,其简单氢化物的热稳定性越强,则热稳定性H2O>NH3>H2S,B错误;N的2p轨道为半充满稳定结构,故第一电离能I1(O)<I1(N),C错误;一般,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,则电负性 χ(Mg)< χ(N)< χ(O),D错误。
6.D 各电子层含有的原子轨道数为n2(n为电子层序数),A错误;电子在原子核外高速、无规则运动,电子的“自旋”并不意味着电子像地球那样绕轴“自转”,B错误;电子从能量较高的激发态跃迁到较低的激发态或基态时,会产生发射光谱,电子从能量较低的基态跃迁到激发态时,会产生吸收光谱,吸收光谱与发射光谱总称原子光谱,C错误;霓虹灯光、节日焰火等是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,但处于能量较高轨道上的电子是不稳定的,很快跃迁回能量较低的轨道,这时就将多余的能量以光的形式放出,即与电子跃迁释放能量有关,D正确。
7.A 同一周期主族元素原子的电子层数相同,随核电荷数的递增,原子半径逐渐减小,故A正确;同一周期主族元素的电负性随着核电荷数增大而增大,故B错误;随着核电荷数的递增,第三周期主族元素的最外层电子数逐渐增多,最高正化合价逐渐增大,故C错误;同一周期,元素第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势,但一般第ⅡA族、第ⅤA族元素第一电离能大于同周期相邻元素,故D错误。
8.D s电子的原子轨道是球形的,A正确;同一原子能层越高,s电子云半径越大,电子能量越高,即能量大小:1s<2s<3s<4s,B正确;每个p能级都有3个原子轨道,而且它们互相垂直,分别称为px、py、pz,C正确;2px、2py、2pz轨道的能量是相同的,D错误。
9.C W、X、Y、Z为短周期元素,原子序数依次增大,W、Z同主族,X、Y、Z同周期,其中只有X为金属元素,则W为第二周期元素,X、Y、Z为第三周期元素,则X为Na、Mg或Al,各元素的相对位置为。电负性:W>Z>Y>X,A正确;非金属性:W>Z,则简单氢化物稳定性:W>Z,B正确;W与X的简单离子电子层结构相同,核电荷数越大,离子半径越小,而Z的简单离子比W的简单离子多一个电子层,即离子半径:Z>W>X,C错误;若X与W原子序数之差为5,W为N时X为Mg,形成化合物的化学式为Mg3N2,即形成化合物的化学式可能为X3W2,D正确。
10.D 化合物WXY3是贝壳的主要成分,则为CaCO3,W、X、Y分别为Ca、C、O;WXY3+2QZ WZ2+Q2Y+XY2↑为CaCO3与盐酸的反应,则Q为H、Z为Cl。同周期主族元素从左到右第一电离能呈增大的趋势,即第一电离能:C<O,A正确;CH4中C为-4价,H为+1价,说明C键合电子的能力大于H,即电负性:H<C,B正确;Cl-和Ca2+具有相同的核外电子排布,根据“核大径小”可知离子半径:Cl- >Ca2+,C正确;非金属性O>Cl,则简单氢化物的稳定性:H2O>HCl,D错误。
11.C 由质子数守恒知,5+2=a+0,则a=7,X为N元素;由质量数守恒知,c+4=30+1,则c=27,元素Y、Z的基态原子核外未成对电子数之比为1∶3,则Y为Al元素,Z为P元素。第一电离能:Al<P<N,A错误;P3-有3个电子层,Al3+和N3-的电子层数相等,半径:Al3+<N3-<P3-,B错误;非金属单质的氧化性越弱,对应离子还原性越强,则还原性:N3-<P3-,C正确;X、Y元素位于元素周期表p区,D错误。
12.B W的单质是黄色固体,则W为S元素;由元素在周期表中的位置可知Y为O元素,X为C元素;Q的原子序数比S大,且为短周期主族元素,则Q为Cl元素;Z最外层电子数是Y最外层电子数的一半,则Z为Al元素。五种元素中,原子半径最大的是Al,A错误;Al2O3为两性氧化物,既能与NaOH反应也能与盐酸反应,B正确;由于氧化性:O2>S,则阴离子还原性:O2-<S2-,C错误;AlCl3水解使溶液显酸性,D错误。
13.B X基态原子核外只有三个能级,且各能级电子数相等,其电子排布式为1s22s22p2,X为C元素;Z原子的核外电子有8种运动状态,则Z为O元素;结合核电荷数关系,可知Y为N元素;P原子核外有4个能层,最外层只有1个电子,其余各层均排满电子,即P的核外电子排布式为[Ar]3d104s1,P为Cu元素;W与Z元素位于同一族,且核电荷数小于Cu,则W为S元素。Cu与O2和S反应,分别生成CuO和Cu2S,铜元素分别为+2价和+1价,A错误;基态N原子的轨道表示式为,B正确;Cu为过渡元素,其价层电子排布式为3d104s1,C错误;C、N、O、S位于元素周期表的p区,而Cu位于ds区,D错误。
14.D 根据各元素的成键数及题给信息知,X为H,Y为C,Z为O,M为S,则W为Na。离子半径:S2->O2->Na+,A错误;稳定性:H2O>CH4,B错误;第二周期中,第一电离能比O大的元素有N、F、Ne 3种,C错误;S原子核外电子占据的最高能层为第3层,3s、3p、3d的轨道数分别是1、3、5,共9个原子轨道,D正确。
15.D Q是主族元素中电负性最大的元素,则Q为F元素,根据离子液体的结构中原子形成共价键的数目,可推出W、X、Y、Z、R分别是H、C、N、O、S元素。同周期主族元素从左到右第一电离能呈增大趋势,氮元素2p能级半充满较稳定,第一电离能高于同周期相邻元素,即第一电离能:X(C)<Z(O)<Y(N)<Q(F),A正确;由元素的非金属性:C<N<O<F,可知电负性:X(C)<Y(N)<Z(O)<Q(F),B正确;H和N元素组成的化合物可能是N2H4,其含有非极性键,C正确;一般,简单离子电子层数越多,半径越大,电子层数相同,核电荷数越大,半径越小,故简单离子半径大小关系:Q(F-)<Z(O2-)<Y(N3-)<R(S2-),D错误。
16.答案 (除标注外,每空2分)
(1)锌(1分)
(2)哑铃形
(3)5
(4)Mg>Al>F
(5)Be
(6)3d54s1
(7)N
解析 由元素在周期表中的位置可知:
序号
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
⑧
元素
O
F
Mg
Al
S
K
Cr
Zn
(1)第ⅠB、ⅡB族元素属于ds区元素,则上述元素中属于ds区的元素是锌。
(2)基态①(O)原子,其价层电子排布式为2s22p4,能量最高的电子填充在2p轨道,电子云轮廓图呈哑铃形。
(3)基态②(F)原子的电子排布式为1s22s22p5,其核外电子有1+1+3=5种空间运动状态。
(4)②、③、④分别为F、Mg、Al,一般电子层数越多,原子半径越大,同周期主族元素从左到右,原子半径依次减小,则原子半径由大到小的顺序为Mg>Al>F。
(5)④为Al元素,根据“对角线规则”,Be与Al的性质有一定的相似之处。
(6)⑦为Cr元素,基态Cr原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,则其价层电子排布式为3d54s1。
(7)⑥为K元素,价层电子排布式为4s1,其基态原子中电子占据的最高能层的符号是N。
17.答案 (除标注外,每空2分)
(1)O N>O 1s22s22p63s23p3
(2)
(3)Cu+ Cu+价层电子排布式为3d10,是全满状态,Cu2+价层电子排布式为3d9,是非全满状态(3分)
解析 由题中信息分析可知A、B、C、D、E、F分别是氢、氮、氧、磷、氯、铜元素。
(1)一般,同主族元素电负性自上而下依次减小,同周期主族元素自左向右电负性依次增大,再结合化合物中呈负价的元素电负性较大,可知电负性最大的是氧元素;同周期主族元素第一电离能自左向右呈增大趋势,但一般第ⅤA族元素比同周期相邻元素的第一电离能要大,B、C元素的第一电离能由大到小的顺序是N>O;D基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p3。
(2)E的基态原子最外层轨道表示式为。
(3)F元素常见的离子为Cu+和Cu2+,Cu+价层电子排布式为3d10,是全满状态,Cu2+价层电子排布式为3d9,是非全满状态,所以前者更稳定。
18.答案 (每空2分)
(1)洪特规则
(2)小于
(3)离子键
(4)3
(5)c
(6)[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5 3Fe+8H++2N3Fe2++2NO↑+4H2O
解析 (1)根据题意可知A为碳元素,基态A原子的核外电子排布图应为,该同学所画的电子排布图违背了洪特规则。
(2)由B元素原子的核外p电子数比s电子数少1知B为N,根据电离能知D为镁元素,由C元素基态原子p轨道有两个未成对电子且原子序数比D小知C为O,N的电负性小于O,所以B元素的电负性小于C元素的电负性。
(3)C与D形成的化合物为离子化合物,所含化学键为离子键。
(4)由基态E原子最外电子层的p轨道半满并结合题意知E为磷元素,基态E原子中能量最高的电子,其电子云在空间有3个伸展方向。
(5)F为第四周期元素且在周期表的第8纵列,则F为铁元素,F原子的价层电子排布图为 。
(6)基态Fe3+核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5。过量单质铁与硝酸的稀溶液反应,有NO气体生成,该反应的离子方程式为3Fe+8H++2N3Fe2++2NO↑+4H2O。
19.答案 (除标注外,每空2分)
(1)C
(2)3d64s2 4∶5
(3)O>P>Li
(4)<(1分) Li+和H-电子层数相同,由于锂原子核电荷数较大,对外层电子吸引能力较大,故Li+半径较小
(5)520 498
解析 (1)同一原子中,2p能级能量大于2s和1s能级,A中有1个1s能级电子跃迁到2s能级,B中有1个电子从1s能级跃迁到2p能级,C中有2个电子从1s能级跃迁到2p能级,D是基态Li原子,其能量最低,故C项电子具有的能量最高。
(2)基态Fe原子核外电子排布式为[Ar]3d64s2,其价层电子排布式为3d64s2;基态Fe2+与Fe3+的电子排布式分别为[Ar]3d6和[Ar]3d5,其未成对的电子数目之比为4∶5。
(3)Li是金属元素,O、P是非金属元素,Li电负性最小,由非金属性可知电负性:O>P,故电负性大小顺序为O>P>Li。
(4)一般,同主族元素由上而下,电负性逐渐减小,则电负性:Li<H;Li+、H-具有相同的电子层结构,由于锂原子核电荷数较大,对外层电子的吸引能力较大,故Li+半径较小。
(5)第一电离能是气态基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量,由题图可知,Li原子的第一电离能I1= kJ·mol-1=520 kJ·mol-1;O2中化学键的键能为1 mol气态O2分子变为气态氧原子所需的能量,故O2中化学键的键能为2×249 kJ·mol-1=498 kJ·mol-1。
附加题
C 相同轨道中的两个电子自旋状态应相反,相同则违反了泡利原理,A错误;2p能级应为,违反了洪特规则,B错误;基态K原子的电子排布式应为1s22s22p63s23p64s1,1s22s22p63s23p63d1违反能量最低原理,C正确;基态Br-的电子排布式为[Ar]3d104s24p6,评价错误,D错误。
2.A 结合四种元素的核外电子排布式可知①为N,②为O,③为Si,④为P。N原子2p能级半充满,结构稳定,其第一电离能大于同周期相邻元素,第一电离能:N>O,A错误;原子半径:Si>P>N>O,即③>④>①>②,B正确; 由元素的非金属性,可判断电负性:O>N>P>Si,即②>①>④>③,C正确;由元素的非金属性强弱,可判断简单氢化物的稳定性:H2O>NH3>PH3>SiH4,即②>①>④>③,D正确。
3.C X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期元素,Z、W最外层电子数相同,结合可知Z与Y形成双键,且存在—Z—Z—结构,可知Z为O,则W为S,X形成1个共价键,Y形成4个共价键,结合原子序数关系可知X为H,Y为C。原子半径S>C>O>H,即W>Y>Z>X,故A错误;同周期元素,从左向右第一电离能呈增大趋势,但是一般第ⅡA族元素大于第ⅢA族元素,第ⅤA族元素大于第ⅥA族元素,Z为O,位于第ⅥA族,第一电离能小于N、F,故B错误;1 mol该化合物分子中含有的单键数目为7NA,故C正确;该化合物中氢原子最外层为2电子结构,不是8电子稳定结构,故D错误。
4.B 由题图可以看出,W、X、Y、Z、M的最外层电子数分别为1、4、5、2、7,且为短周期原子序数依次增大的主族元素,则W、X、Y、Z、M分别为H或Li、C、N、Mg、Cl元素。C元素能形成金刚石、石墨、C60等多种单质,A正确;没指明是“简单氢化物”无法比较C、N的氢化物的沸点,B错误;点燃的镁条能在CO2气体中燃烧生成MgO和C,即CO2+2Mg 2MgO+C,该反应为置换反应,C正确;Cl元素最高价氧化物对应的水化物为HClO4,在水溶液中完全电离,属于强酸,D正确。
5.答案 (1)H和Li
(2)3 5 7 13
(3)Al的第一电离能失去的电子是3p能级的,该能级电子的能量比Mg失去的3s能级电子的高,故第一电离能Mg>Al
(4)Si
(5) 基态Fe2+价层电子排布式为3d6,易失去1个电子形成3d5半满稳定结构
解析 根据各元素在元素周期表中位置可知,R、S、T、W、X、Y、Z分别是H、Li、C、Mg、Al、Si、Fe。
(1)基态时电子云轮廓图只有球形的元素只有s能级上有电子,上述元素的原子中H只有1s能级上有电子,Li只有1s和2s能级上有电子。
(2)基态Al原子的电子填充了3个能层5个能级,不同能级能量不同,即有5种能量不同的电子;基态Al原子的核外电子排布式为[Ne]3s23p1,其核外电子占据1+1+3+1+1=7个原子轨道,则有7种空间运动状态不同的电子,所有电子的运动状态都不同,即共13种运动状态不同的电子。
(3)Al的第一电离能失去的电子是3p能级的,该能级电子的能量比Mg失去的3s能级电子的高,故第一电离能Mg>Al。
(4)C的电负性比Si大,二者形成的化合物中C为负价,Si为正价。
(5)基态Fe原子的价层电子排布式为3d64s2,轨道表示式为;基态Fe2+的价层电子排布式为3d6,易失去1个电子形成3d5半满稳定结构。
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