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2019-2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 專題十二 第1講 原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì) 蘇教版
[考綱要求] 1.了解原子核外電子的排布原理,能用電子排布式表示常見元素(1~36號)原子核外電子、價電子的排布。了解原子核外電子的運動狀態(tài)。2.了解元素電離能的含
義,并能用以說明元素的某些性質(zhì)。3.了解原子核外電子在一定條件下會發(fā)生躍遷,了解其簡單應(yīng)用。4.了解電負(fù)性的概念,知道元素的性質(zhì)與電負(fù)性的關(guān)系。
考點一 原子核外電子排布原理
1.電子層與原子軌道
(1)電子層(n):在多電子原子中,核外電子的能量是不同的,按照電子的能量差異將其分成不同電子層。通常用K、L、M、N……表示,能量依次升高。
(2)原子軌道:同一電子層里的電子的能量也可能不同,又將其分成不同的軌道,通常用s、p、d、f等表示,同一電子層里,各軌道的能量按s、p、d、f的順序升高,即:E(s)
S>Se
各省市高考題調(diào)研
(一)原子核外電子排布
1.[xx·江蘇,21(A)—(1)]Cu+基態(tài)核外電子排布式為
________________________________________________________________________。
答案 [Ar]3d10或1s22s22p63s23p63d10
解析 Cu的原子序數(shù)為29,根據(jù)洪特規(guī)則特例:能量相同的原子軌道在全充滿(如p6和d10)、半充滿(如p3和d5)和全空(如p0和d0)狀態(tài)時,體系的能量較低,原子較穩(wěn)定,因此Cu原子的基態(tài)核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1,故Cu+核外基態(tài)電子排布式為1s22s22p63s23p63d10。
2.[xx·安徽理綜,25(1)]Na位于元素周期表第____周期第____族;S的基態(tài)原子核外有________個未成對電子;Si的基態(tài)原子核外電子排布式為________________________________________________________________________。
答案 三?、馎 2 1s22s22p63s23p2或[Ne]3s23p2
解析 Na元素基態(tài)原子的核外電子排布式為1s22s22p63s1,則Na位于元素周期表中第三周期第ⅠA族。S元素基態(tài)原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p4,其中3p軌道有兩個未成對電子。Si元素基態(tài)原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p2或[Ne]3s23p2。
3.[xx·四川理綜,8(1)改編]已知XY2是紅棕色氣體,Z基態(tài)原子的M層與K層電子數(shù)相等。Y基態(tài)原子的電子排布式是__________________________;Z所在周期中第一電離能最大的主族元素是_____________________________________________________。
答案 1s22s22p4 Cl
解析 根據(jù)題意可以判斷XY2為NO2,Z為Mg。O元素基態(tài)原子的電子排布式是1s22s22p4;第三周期元素中第一電離能最大的主族元素為Cl元素。
4.[xx·福建理綜,31(1)]基態(tài)硼原子的電子排布式為
________________________________________________________________________。
答案 1s22s22p1
解析 B的原子序數(shù)為5,故其基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p1。
5.[xx·浙江自選模塊,15(1)節(jié)選]31Ga基態(tài)原子的核外電子排布式是________。
答案 1s22s22p63s23p63d104s24p1
6.[xx·福建理綜,31(2)②]基態(tài)銅原子的核外電子排布式為____________。
答案 1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1
7.[xx·江蘇,21(A)—(1)①]Mn2+基態(tài)的電子排布式可表示為__________。
答案 1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5
(二)原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)
1.[xx·山東理綜,32(3)]第一電離能介于B、N之間的第二周期元素有________種。
答案 3
2.[xx·安徽理綜,25(1)(2)]X、Y、Z、W是元素周期表中原子序數(shù)依次增大的四種短周期元素,已知X的最高價氧化物對應(yīng)的水化物化學(xué)式為H2XO3,Z的基態(tài)原子最外層電子排布式為3s23p1,W的一種核素的質(zhì)量數(shù)為28,中子數(shù)為14。
則:(1)W位于元素周期表第________周期第________族;W的原子半徑比X的________(填“大”或“小”)。
(2)Z的第一電離能比W的________(填“大”或“小”)。
答案 (1)三?、鬉 大 (2)小
3.[xx·山東理綜,32(1)]下列曲線表示鹵族元素某種性質(zhì)隨核電荷數(shù)的變化趨勢,正確的是________。
答案 a
4.[xx·安徽理綜,25(2)]已知X的基態(tài)原子L層電子數(shù)是K層電子數(shù)的2倍,Y的基態(tài)原子最外層電子排布式為nsnnpn+2,則X的電負(fù)性比Y的________(填“大”或“小”)。
答案 小
5.[2011·福建理綜,30(2)]C、N、O三種元素第一電離能從大到小的順序是________。
答案 N>O>C
6.[xx·山東理綜,32(2)]Ni是元素周期表中第28號元素,第二周期基態(tài)原子未成對電子數(shù)與Ni相同且電負(fù)性最小的元素是__________。
答案 C(碳)
7.[xx·福建理綜,31(1)]依據(jù)第2周期元素第一電離能的變化規(guī)律,參照右圖中B、F元素的位置,用小黑點標(biāo)出C、N、O三種元素的相對位置。
答案
練出高分
1.現(xiàn)代大爆炸理論認(rèn)為:天然元素源于氫、氦等發(fā)生的原子核融合反應(yīng)。這與100多年前,普魯特運用思辨性推測作出“氫是所有元素之母”的預(yù)言恰好“一致”。下列說法正確的是 ( )
A.科學(xué)研究中若能以思辨性推測為核心,就能加快科學(xué)的進(jìn)程
B.普魯特“既然氫最輕,它就是其他一切元素之母”的推理是符合邏輯的
C.“一致”是巧合,普魯特的預(yù)言沒有科學(xué)事實和理論支撐,它只是一種猜測
D.“現(xiàn)代大爆炸理論”是解釋宇宙誕生的唯一正確的理論
答案 C
2.關(guān)于1s、2s、3s、4s原子軌道的說法,正確的是 ( )
A.電子只能在電子云輪廓圖中運動
B.軌道不同,電子云輪廓圖形狀相同
C.軌道數(shù)目相同,電子云輪廓圖形狀、大小完全相同
D.能層不同,電子云輪廓圖形狀也不相同
答案 B
解析 A項,電子在電子云輪廓圖中出現(xiàn)的機(jī)會多;C項,1s、2s、3s、4s 電子云輪廓圖大小不相同;D項,電子云輪廓圖形狀相同。
3.符號“3px”沒有給出的信息是( )
A.電子層
B.電子亞層
C.電子云在空間的伸展方向
D.電子的自旋方向
答案 D
4.下列表示氮原子結(jié)構(gòu)的化學(xué)用語中,對核外電子運動狀態(tài)描述正確且能據(jù)此確定電子的原子軌道的是( )
A.
B.
C.ls22s22p3
D.
答案 C
5.以下表示重氫原子結(jié)構(gòu)或核外電子運動狀態(tài)的圖式中一定錯誤的是 ( )
A. B.H
C.1s1 D.↓
答案 B
解析 重氫原子應(yīng)表示為H或D。
6.現(xiàn)有四種元素的基態(tài)原子的電子排布式如下:①1s22s22p63s23p4;②1s22s22p63s23p3;③1s22s22p3;④1s22s22p5。則下列有關(guān)比較中正確的是 ( )
A.第一電離能:④>③>②>①
B.原子半徑:④>③>②>①
C.電負(fù)性:④>③>②>①
D.最高正化合價:④>①>③=②
答案 A
解析?、俦硎維,②表示P,③表示N,④表示F。第一電離能:F>N>P>S,A項正確;原子半徑:P>S>N>F,B項錯誤;電負(fù)性:F>N>S>P,C項錯誤;F無正價,D項錯誤。
7.下列各組原子中,化學(xué)性質(zhì)一定相似的是 ( )
A.原子核外電子排布式為1s2的X原子與原子核外電子排布式為1s22s2的Y原子
B.原子核外M層上僅有兩個電子的X原子與原子核外N層上僅有兩個電子的Y原子
C.2p軌道上只有2個電子的X原子與3p軌道上只有2個電子的Y原子
D.最外層都只有一個電子的X、Y原子
答案 C
解析 A項,X原子為He,Y原子為Be;B項,X原子為Mg,Y原子可以為Ca,也可以為Zn;C項,X只能為C,Y只能為Si,同一主族,化學(xué)性質(zhì)相似;D項,X、Y可以為H、Li、Na、Cr、Cu等。
8.下列敘述正確的是 ( )
A.除0族元素外,短周期元素的最高化合價在數(shù)值上都等于該元素所屬族的族序數(shù)
B.除短周期外,其他周期均為18種元素
C.副族元素沒有非金屬元素
D.堿金屬元素是指ⅠA族的所有的元素
答案 C
解析 A項,O無最高正價,F(xiàn)無正價;B項,第6周期為32種元素;D項,H不屬于堿金屬元素。
9.已知X、Y是主族元素,I為電離能,單位是kJ·mol-1。請根據(jù)下表數(shù)據(jù)判斷,錯誤的是 ( )
元素
I1
I2
I3
I4
X
500
4 600
6 900
9 500
Y
580
1 800
2 700
11 600
A.元素X的常見化合價是+1價
B.元素Y是ⅢA族元素
C.元素X與氯形成化合物時,化學(xué)式可能是XCl
D.若元素Y處于第3周期,它可與冷水劇烈反應(yīng)
答案 D
解析 X為第ⅠA族元素,Y為第ⅢA族元素;D項,若元素Y處于第3周期,則Y為Al,Al不與冷水反應(yīng)。
10.回答下列問題:
(1)已知元素M是組成物質(zhì)NH4Al(SO4)2的一種元素。元素M的氣態(tài)原子逐個失去第1個至第4個電子所需能量(即電離能,用符號I1至I4表示)如下表所示:
I1
I2
I3
I4
電離能(kJ·mol-1)
578
1 817
2 745
11 578
元素M是____________(填寫元素符號)。
(2)硫原子核外有________種不同運動狀態(tài)的電子,有________種不同形狀的電子云。
(3)請用一個事實證明氧氣的氧化性比硫的氧化性強(qiáng):__________________________。
(4)寫出碳原子最外層電子的電子排布圖________________,該化學(xué)用語不能表達(dá)出碳原子最外層電子的________(填字母)。
a.電子層 b.原子軌道
c.所有電子云的伸展方向 d.自旋狀態(tài)
答案 (1)Al (2)16 2
(3)2H2S+O2===2H2O+2S(答案合理即可)
(4) c
11.現(xiàn)有1~20號元素A、B、C、D所對應(yīng)的物質(zhì)的性質(zhì)或微粒結(jié)構(gòu)如下表:
元素
物質(zhì)性質(zhì)或微粒結(jié)構(gòu)
A
M層上有2對成對電子
B
B的離子與D的離子具有相同電子層結(jié)構(gòu),且可以相互組合形成干燥劑
C
常溫下單質(zhì)為雙原子分子,其氫化物水溶液呈堿性
D
元素最高正價是+7價
(1)元素A的原子最外層共有________種不同運動狀態(tài)的電子,有________種能量不同的電子。B的離子與D的離子相互組合形成的干燥劑的化學(xué)式是________。
(2)元素C與氫元素形成帶一個單位正電荷的離子,寫出該微粒的電子式________________________________________________________________________(用元素符號表示)。
(3)元素A與元素D相比,非金屬性較強(qiáng)的是________(用元素符號表示),下列表述中能證明這一事實的是________。
A.常溫下A的單質(zhì)和D的單質(zhì)狀態(tài)不同
B.A的氫化物比D的氫化物穩(wěn)定
C.一定條件下D能從A的氫化物水溶液中置換出A單質(zhì)
D.HD的酸性比HA酸性強(qiáng)
(4)C的氫化物固態(tài)時屬于________晶體,該氫化物與A的最高價氧化物對應(yīng)的水化物反應(yīng)的化學(xué)方程式是________________________________。
答案 (1)6 2 CaCl2 (2)
(3)Cl C (4)分子 2NH3+H2SO4===(NH4)2SO4
解析 根據(jù)物質(zhì)性質(zhì)和微粒結(jié)構(gòu),A為S,D為Cl,B為Ca,C為N。
(1)S的最外層有6個電子,其運動狀態(tài)各不相同,3s、3p軌道上電子能量不相同,所以應(yīng)有2種能量不同的電子。CaCl2是一種中性干燥劑。
(2)該離子應(yīng)為NH,其電子式為[]+。
(3)S和Cl相比較,Cl的非金屬性強(qiáng),可以根據(jù)氫化物的穩(wěn)定性,最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性以及Cl2+H2S===2HCl+S↓進(jìn)行判斷。
(4)NH3為分子晶體,NH3和H2SO4反應(yīng)生成(NH4)2SO4。
12.不同元素的原子在分子內(nèi)吸引電子的能力大小可用一定數(shù)值x來表示,x越大,其原子吸引電子的能力越強(qiáng)。下面是某些短周期元素的x值:
元素符號
Li
Be
B
C
O
F
Na
Al
Si
P
S
Cl
x值
1.0
1.5
2.0
2.5
3.5
4.0
0.9
1.5
1.8
2.1
2.5
3.0
(1)通過分析x值變化規(guī)律,確定Mg的x值范圍:____<x(Mg)<________。
(2)推測x值與原子半徑的關(guān)系是________________________________________;
根據(jù)短周期元素的x值變化特點,體現(xiàn)了元素性質(zhì)的________________變化規(guī)律。
(3)分別指出下列兩種化合物中氧元素的化合價:HClO________,HFO________。
(4)經(jīng)驗規(guī)律告訴我們:成鍵的兩原子相應(yīng)元素x數(shù)值的差值為Δx,當(dāng)Δx>1.7時,一般為離子鍵,當(dāng)Δx<1.7時,一般為共價鍵,試推斷AlBr3中化學(xué)鍵類型是________________。
(5)預(yù)測元素周期表中,x值最小的元素位于第________周期第________族(放射性元素除外)。
答案 (1)0.9 1.5 (2)同周期(同主族)中,x值越大,其原子半徑越小 周期性 (3)-2 0 (4)共價鍵 (5)第6 第ⅠA
解析 (1)x代表電負(fù)性的大小,根據(jù)位置關(guān)系判斷x(Na)<x(Mg)<x(Be),即0.9<x(Mg)<1.5。
(2)x值越大,其原子半徑越小,電負(fù)性隨著原子序數(shù)的遞增,呈現(xiàn)周期性變化。
(3)根據(jù)電負(fù)性的數(shù)值,在HClO中氧為-2價,根據(jù)
H,H和O的共用電子對偏向O,而O和F的共用電子對又偏向F,所以O(shè)為0價。
(4)x(Br)-x(Al)<x(Cl)-x(Al)=3.0-1.5=1.5,所以AlBr3中化學(xué)鍵類型為共價鍵。
(5)電負(fù)性最小的應(yīng)為金屬性最強(qiáng)的。
13.下表是元素周期表的一部分。表中所列的字母分別代表某一化學(xué)元素。
(1)下列________(填寫編號)組元素的單質(zhì)可能都是電的良導(dǎo)體。
①a、c、h?、赽、g、k?、踓、h、l?、躣、e、f
(2)如給核外電子足夠的能量,這些電子便會擺脫原子核的束縛而離去。核外電子離開該原子或離子所需要的能量主要受兩大因素的影響:①原子核對核外電子的吸引力,②形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的傾向。下表是一些氣態(tài)原子失去核外不同電子所需的能量(kJ·mol-1):
鋰
X
Y
失去第一個電子
519
502
580
失去第二個電子
7 296
4 570
1 820
失去第三個電子
11 799
6 920
2 750
失去第四個電子
9 550
11 600
①通過上述信息和表中的數(shù)據(jù)分析為什么鋰原子失去核外第二個電子時所需的能量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于失去第一個電子所需的能量:__________________________________________________。
②表中X可能為以上13種元素中的________(填寫字母)元素,則該元素屬于________區(qū)。用元素符號表示X和j所能形成的化合物的化學(xué)式是__________。
③Y是周期表中________族元素。
④以上13種元素中,________(填寫字母)元素原子失去核外第一個電子需要的能量最多。
答案 (1)①④ (2)①鋰原子失去核外第一個電子后即達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu),所以鋰原子失去核外第二個電子時所需的能量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于失去第一個電子所需的能量?、赼 s Na2O和Na2O2?、邰驛 ④m
解析 根據(jù)位置可以判斷b為H,a為Na,c為Mg,d為Sr,e為Ti,f為Al,g為Ge,h為C,i為P,j為O,k為Te,l為Cl,m為Ar。
(1) 金屬以及石墨為電的良導(dǎo)體,所以①④都符合。
(2)①由于Li失去一個電子后,達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu),所以再失去一個電子所需能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于失去第一個電子所需能量。②表中所給數(shù)據(jù)即電離能,根據(jù)X的逐級電離能數(shù)據(jù),X最外層應(yīng)有1個電子,應(yīng)為Na元素,即a,Na在s區(qū),Na與j(O)可形成Na2O、Na2O2兩種化合物。③根據(jù)Y的逐級電離能數(shù)據(jù),Y最外層應(yīng)有3個電子,對應(yīng)的應(yīng)為Al(f)。④稀有氣體元素原子最穩(wěn)定,失去第一個電子需要的能量最多。
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