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原子结构与性质 突破训练（一）‎ ‎1、某元素的原子最外层电子排布是6s26p4，该元素或其化合物不可能具有的性质是(　　)‎ A．该元素单质可能是导体 B．该元素的最高化合价呈＋6价 C．该元素能与氢气反应生成气态氢化物 D．基态该原子的价电子排布图为 解析：原子最外层电子排布是6s26p4，为Po元素，为金属单质，具有导电性；最外层电子数为6，最高化合价为＋6价；位于周期表第六周期第ⅥA族，金属性较强，在化学反应中易失去电子，难以得到电子，不能形成氢化物；基态该原子的价电子排布图正确。‎ ‎2．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＞①‎ B．原子半径：④＞③＞②＞①‎ C．电负性：④＞③＞②＞①‎ D．最高正化合价：④＞①＞③＝②‎ 解析：①表示S，②表示P，③表示N，④表示F。第一电离能：F＞N＞P＞S，A项正确；原子半径：P＞S＞N＞F，B项错误；电负性：F＞N＞S＞P，C项错误；F无正价，D项错误。‎ ‎3．下列各项叙述中，正确的是(　　)‎ A．镁原子由1s22s22p63s2转变为1s22s22p63p2时，原子释放能量，由基态转化成激发态 B．价电子排布为5s25p1的元素位于第五周期ⅠA族，是s区元素 C．所有原子任一能层的s电子云轮廓图都是球形，但球的半径大小不同 11‎ D．24Cr原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d44s2‎ 解析：A项镁原子由基态转化为激发态，要吸收能量；价电子排布为5s25p1的元素位于第五周期ⅢA族，是p区元素；原子轨道处于全空、全满或半充满状态时，能量最低，故24Cr原子的电子排布式应是1s22s22p63s23p63d54s1。‎ ‎4．下列曲线表示卤族元素某种性质随核电荷数的变化趋势，正确的是(　　)‎ 解析：选A　同主族元素从上到下电负性依次减小，A正确；卤族元素中氟无正价，B错误；HF分子间存在氢键，所以HF沸点最高，C错误；卤族元素从上到下单质分子间范德华力依次增大，熔点依次升高，D错误。‎ ‎5．已知X、Y元素同周期，且电负性X>Y，下列说法错误的是(　　)‎ A．第一电离能：Y一定小于X B．气态氢化物的稳定性：HmY小于HnX C．最高价含氧酸的酸性：X对应的酸的酸性强于Y对应的酸的酸性 D．X和Y形成化合物时，X显负价，Y显正价 解析：选A　若Y为氮元素，X为氧元素，则第一电离能：Y>X；由于电负性：X>Y，则非金属性：X>Y，故气态氢化物稳定性：HmYY；得电子能力：X>Y，X和Y形成化合物时，X显负价，Y显正价。‎ ‎6．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 A B C D E 最低化合价 ‎－4‎ ‎－2‎ ‎－1‎ ‎－2‎ ‎－1‎ 电负性 ‎2.5‎ ‎2.5‎ ‎3.0‎ ‎3.5‎ ‎4.0‎ A．C、D、E的氢化物的稳定性：C>D>E B．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 11‎ 解析：选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。‎ ‎7．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元素的离子半径小于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：选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，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。‎ ‎8.有四种短周期元素，它们的结构、性质等信息如下表所述：‎ 元素 结构、性质等信息 A 短周期中(除稀有气体外)原子半径最大的元素，该元素的某种合金是原子反应堆的导热剂 B B与A同周期，其最高价氧化物的水化物呈两性 C 在空气中含量第二，在地壳中含量第一 D 海水中除氢、氧元素外含量最多的元素，其单质或化合物也是自来水生产过程中常用的消毒杀菌剂 请根据表中信息填写：‎ ‎(1)A原子的核外电子排布式为______________。‎ 11‎ ‎(2)B元素在周期表中的位置是____________；离子半径：B________A(填“大于”或“小于”)。‎ ‎(3)C原子的电子排布图是__________，其原子核外有______个未成对电子，能量最高的电子为________轨道上的电子，其轨道呈________形。‎ ‎(4)D原子的电子排布式为____________________，D－的结构示意图是______________________。‎ ‎(5)B的最高价氧化物对应的水化物与A的最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式为_________________________。与D的氢化物的水溶液反应的化学方程式为________________________________。‎ 解析　根据题中信息可推出：A为Na，B为Al，C为O，D为Cl。‎ ‎(1)A为Na，其核外电子排布式为1s22s22p63s1。‎ ‎(2)B为Al，其在元素周期表中的位置为第3周期第ⅢA族，‎ Na＋与Al3＋核外电子排布相同，核电荷数Al3＋大于Na＋，故r(Al3＋)＜r(Na＋)。‎ ‎ ‎ ‎(4)D为Cl，其核外电子排布式为 ‎1s22s22p63s23p5，简化电子排布式为[Ne]3s23p5，Cl－的结构示意图为。‎ ‎(5)Al(OH)3与NaOH和盐酸反应的化学方程式分别为Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O，Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2O。‎ 答案　(1)1s22s22p63s1‎ ‎(2)第3周期第ⅢA族　小于 11‎ ‎(3) 　2　2p　哑铃 ‎(4)1s22s22p63s23p5或[Ne]3s23p5　‎ ‎(5)NaOH＋Al(OH)3===NaAlO2＋2H2O ‎3HCl＋Al(OH)3===AlCl3＋3H2O ‎9．下表列出前20号元素中的某些元素性质的一些数据：‎ 元素 原子半径(10－10 m)‎ 最高价态(价)‎ 最低价态(价)‎ ‎①‎ ‎1.02‎ ‎＋6‎ ‎－2‎ ‎②‎ ‎2.27‎ ‎＋1‎ ‎－‎ ‎③‎ ‎0.74‎ ‎－‎ ‎－2‎ ‎④‎ ‎1.43‎ ‎＋3‎ ‎－‎ ‎⑤‎ ‎0.77‎ ‎＋4‎ ‎－4‎ ‎⑥‎ ‎1.10‎ ‎＋5‎ ‎－3‎ ‎⑦‎ ‎0.99‎ ‎＋7‎ ‎－1‎ ‎⑧‎ ‎1.86‎ ‎＋1‎ ‎－‎ ‎⑨‎ ‎0.75‎ ‎＋5‎ ‎－3‎ ‎⑩‎ ‎1.17‎ ‎＋4‎ ‎－4‎ 试回答下列问题：‎ ‎(1)以上10种元素中，第一电离能最小的是________(填序号)。‎ ‎(2)上述⑤⑥⑦三种元素中的某两种元素形成的化合物中，每一个原子都满足8电子稳定结构的物质可能是________________(写分子式)。元素⑨和⑩形成的化合物的化学式为______________________，元素①的原子价电子排布式是________。‎ ‎(3)①⑥⑦⑩‎ 11‎ 四种元素的气态氢化物的稳定性，由强到弱的顺序是________________(填化学式)。‎ ‎(4)③和⑨两元素比较，非金属性较弱的是________(填名称)，可以验证你的结论的是下列中的________(填选项字母)。‎ A．气态氢化物的挥发性和稳定性 B．单质中的键能 C．两元素的电负性 D．含氧酸的酸性 E．氢化物中X—H键的键长(X代表③和⑨两元素)‎ F．两单质在自然界的存在形式 解析　由题意可知，10种元素是前20号元素，根据表中数据，我们不难推出①S，②K，③O，④Al，⑤C，⑥P，⑦Cl，⑧Na，⑨N，⑩Si。‎ ‎(1)在同一周期中，从第ⅠA族到第ⅦA族，元素的第一电离能呈增大趋势；同一主族中，从上向下，元素的第一电离能逐渐减小，故在10种元素中，第一电离能最小的是②K。‎ ‎(2)C、P、Cl中的某两种元素形成的化合物中，PCl3或CCl4分子中的每一个原子都满足8电子稳定结构；根据化合价知氮和硅形成氮化硅Si3N4；硫元素的原子价电子排布式是3s23p4。‎ ‎(3)元素的非金属性越强，形成气态氢化物越稳定，非金属性强弱为Cl>S>P>Si，故其氢化物稳定性为HCl>H2S>PH3>SiH4。‎ ‎(4)氧元素和氮元素相比，非金属性较弱的是氮元素，可通过C、E验证。‎ 答案　(1)②　(2)PCl3、CCl4　Si3N4　3s23p4‎ ‎(3)HCl>H2S>PH3>SiH4‎ ‎(4)氮元素　CE ‎10.有A、B、C、D、E 五种短周期元素，其中A、B、C三种元素属于同一周期，A原子最外层p能级上的电子数等于次外层的电子总数，B原子最外层上有两个未成对的电子，D、E原子核内各自的质子数与中子数相等，B元素可分别与A、C、D、E元素形成RB2型化合物，且在DB2和EB2中，D元素与B元素的质量比为，E元素与B元素的质量比为1。根据以上条件，回答下列问题：‎ 11‎ ‎(1)推断五种元素分别是(填元素符号)：A____________，B____________，C____________，D______________，E__________。‎ ‎(2)写出D原子的电子排布式：__________。‎ ‎(3)指出E元素在元素周期表中的位置：__________。‎ ‎(4)比较A、B、C三种元素第一电离能的大小：__________(写元素符号或名称，下同)。‎ ‎(5)比较元素D和E的电负性的相对大小：________。‎ 解析　A原子最外层p能级上的电子数等于次外层的电子总数，因p能级最多容纳6个电子，说明次外层为K层，故A原子的电子排布式为1s22s22p2，即A为C(碳)；B原子最外层上有两个未成对的电子，说明B为第ⅣA族或ⅥA族元素，又B元素与A元素同周期，说明B为O(氧)；C元素可以与B元素形成CB2型化合物且C与A、B同周期，说明C为N(氮)；在DB2中，D元素与B元素的质量比为，即D的相对原子质量为28，在EB2中，E元素与B元素的质量比为1，即E的相对原子质量为32，由D、E原子核内质子数与中子数相等可知D为Si(硅)，E为S(硫)。比较A(碳)、B(氧)、C(氮)三种元素的第一电离能，需注意氮元素原子的2p能级处于半充满状态，体系的能量较低，原子最稳定，第一电离能最大，故第一电离能的大小顺序为N＞O＞C。‎ 答案　(1)C　O　N　Si　S ‎(2)1s22s22p63s23p2‎ ‎(3)第三周期第ⅥA族 ‎(4)N＞O＞C(或氮＞氧＞碳)‎ ‎(5)S＞Si(或硫＞硅)‎ ‎11.有A、B、C、D、E 5种元素，它们的核电荷数依次增大，且都小于20。其中A为非金属元素；A和E属同一族，它们的原子最外层电子排布为ns1，B和D也属同一族，它们的原子最外层的p能级电子数均是s能级电子数的两倍。C原子最外层电子数等于D原子最外层电子数的一半。请回答下列问题：‎ ‎(1)A是________，B是__________，C是__________，D是__________，E是__________。‎ 11‎ ‎(2)由这五种元素组成的一种化合物是______________________ ______________________________________________(写化学式)。写出该物质的一种主要用途：______________________。‎ ‎(3)写出C元素基态原子的电子排布式：__________。‎ ‎(4)用电子排布图表示D元素原子的价电子排布为__________________________。‎ ‎(5)元素B与D的电负性的大小关系是B__________D，C与E的第一电离能的大小关系是C________E。(填“＞”“＜”或“＝”)‎ 解析　A、B、C、D、E 5种元素核电荷数都小于20，故都为主族元素，A、E属同一族且最外层电子排布为ns1，故为ⅠA族元素，而A为非金属元素，则A为氢元素；B、D为同一族其原子最外层的p能级电子数是s能级电子数的两倍，故其原子最外层电子排布为ns2np4，为第ⅥA族元素，B的核电荷数小于D的，则B为氧元素，D为硫元素，E为钾元素；C原子最外层电子数为硫原子最外层电子数的一半，则C为铝元素。同主族元素自上而下电负性、第一电离能(第ⅡA族和第ⅤA族元素除外)逐渐减小，故B(氧)的电负性大于D(硫)的，E(钾)的第一电离能小于钠的，又同周期元素从左到右第一电离能逐渐增大，故钠的第一电离能小于C(铝)的，即第一电离能Al＞K。‎ 答案　(1)H　O　Al　S　K(写元素名称也可)‎ ‎(2)KAl(SO4)2·12H2O　作净水剂 ‎(3)1s22s22p63s23p1‎ ‎(4) ‎ ‎(5)＞　＞‎ ‎12．已知元素周期表中共有18纵行，如图实线表示元素周期表的边界。按电子排布，可把周期表里的元素划分为几个区：s区、p区、d区、ds区等。除ds区外，其他区的名称来自按构造原理最后填入的电子的能级符号。‎ 11‎ ‎(1)请在图中用实线画出s区、p区、d区、ds区的边界线，并分别用阴影和表示d区和ds区。‎ ‎(2)有的同学受这种划分的启发，认为d区内6、7纵行的部分元素可以排在另一区，你认为应排在______区。‎ ‎(3)请在元素周期表中用元素符号标出4s轨道半充满的元素。‎ ‎(4)请利用电子排布的相关知识解释Fe3＋比Fe2＋稳定的原因________________________________。‎ ‎(5)随着科学技术的发展，不断有新的元素被发现。若把第七周期排满，则元素周期表共可以排布________种元素。‎ 解析　本题从深层次上考查了元素周期表的结构。依据构造原理最后填入的电子的能级符号，将元素周期表划分为几个区，对于24号元素，其核外价电子排布似乎应该是3d44s2，而实际上是3d54s1，原因是能量相同的轨道处于全空、全充满和半充满时能量最低，而29号元素也正是因为这一点而排成3d104s1，而不是3d94s2，故29号、30号元素所在纵行归为ds区，所以该同学认为d区内6、7纵行的部分元素可以排在ds区是有道理的。对于Fe3＋比Fe2＋稳定的原因也可从铁的核外电子排布特点来解释。‎ 答案　(1)如图：‎ ‎(2)ds　(3)见上表 11‎ ‎(4)Fe价电子的排布式为3d64s2，Fe2＋为3d6，Fe3＋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，3d5处于半充满状态，结构更稳定，故Fe3＋比Fe2＋稳定 ‎(5)118‎ ‎13.．已知A、B、C、D、E、F、G为前四周期七种元素且原子序数依次增大，其中A的基态原子中没有成对电子，B的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子总数相同，C原子核外成对电子数比未成对电子数多1，其氢化物常用作制冷剂，D原子未成对电子与周期数相同，在E元素所在周期中该原子的第一电离能最小；F原子价电子为nsn－1npn＋1；G单质是硬度最大的金属。‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)G元素基态原子价电子排布式为_________________________ _______________________________________________。‎ ‎(2)B、C、D三种元素的最简单氢化物的键角由小到大的顺序为__________(填元素符号)，常温下硬度最大的B单质、E2F、A2D及A2F的沸点由高到低的顺序为__________________________(填化学式)。‎ ‎(3)D元素与氟元素相比，电负性：D元素__________氟元素(填“＞”“＝”或“＜”)，下列表述中能证明这一事实的是__________(填选项字母)。‎ A．常温下氟气的颜色比D单质的颜色深 B．氟气与D的氢化物剧烈反应，产生D的单质 C．氟与D形成的化合物中D元素呈正价态 D．比较两元素的单质与氢气化合时得电子的数目 解析　由A中的基态原子没有成对电子可知A为氢原子；B原子中的三种轨道为1s、2s、2p，分别填充2个电子1s2、2s2、2p2，故B原子为碳原子；C原子的核外电子排布式只能为1s22s22p3，为氮原子；F原子价电子排布为3s3－13p3＋1，为硫原子；依据A、B、C、D、E、F、G原子序数逐渐增大，且E第一电离能在其所在周期中最小，只能为第三周期元素Na；D为第二周期元素，原子核外2个未成对电子，除了碳元素外，只能为氧元素；G为Cr。‎ ‎(2)CH4、NH3、H2O均为sp3‎ 11‎ 杂化，孤电子对数分别为0、1、2，所以键角逐渐减小；金刚石属于原子晶体，沸点最高；Na2S属于离子晶体，H2S、H2O属于分子晶体，但H2O分子间可形成氢键。‎ 答案　(1)3d54s1　(2)O、N、C　C、Na2S、H2O、H2S ‎(3)＜　BC 11‎