届高考化学考前三轮专题冲刺提升训练原子结构和性质专题训练答案+解析.docx

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届高考化学考前三轮专题冲刺提升训练原子结构和性质专题训练答案+解析

——原子结构与性质

【专题训练】

1．依据第二周期元素第一电离能的变化规律，参照下图中B、F元素的位置，用小黑点标出C、N、O三种元素的相对位置。

[答案]

2．

（1）基态S原子中，电子占据的最高能层符号为_M__，该能层具有的原子轨道数为_9__。

（2）基态Cr原子的核外电子排布式为_1s22s22p63s23p63d54s1__。

（3）基态Mn2＋的核外电子排布式为_1s22s22p63s23p63d5或

[Ar]3d5__。

（4）基态铜原子的核外电子排布式为_1s22s22p63s23p63d104s1__。

（5）基态氮原子的价电子排布式是_2s22p3__。

（6）基态Ni2＋的价层电子排布图为__

__。

3．

（1）处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用_电子云__形象化描述。

在基态14C原子中，核外存在_2__对自旋相反的电子。

（2）原子的第一电离能是指气态电中性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，O、S、Se原子的第一电离能由大到小的顺序为_O>S>Se__。

（3）已知X的基态原子L层电子数是K层电子数的2倍，Y的基态原子最外层电子排布式为nsnnpn＋2，则X的电负性比Y的_小__（填“大”或“小”）。

（4）Ni是元素周期表中第28号元素，第二周期基态原子未成对电子数与Ni相同且电负性最小的元素是_C（碳）__。

（5）前四周期原子序数依次增大的元素A、B、C、D中，A和B的价电子层中未成对电子均只有1个，并且A－和B＋的电子数相差为8；与B位于同一周期的C和D，它们价电子层中的未成对电子数分别为4和2，且原子序数的差为2。

四种元素中第一电离能最小的是_K__，电负性最大的是_F__（填元素符号）。

4．W、X、Y、Z为前四周期的元素，原子序数依次增大。

W原子中各能级上的电子数相等，有2个未成对电子；X与W在同一周期，也有两个未成对电子；Y2＋与X2－核外电子排布相同，Z的原子序数为28。

（1）Z原子的价电子排布式为_3d84s2__。

（2）与同周期的相邻元素比较，Y原子的第一电离能_较大__（填“较大”或“较小”），原因是_Mg的价电子排布为3s2，达到s能级的全充满状态，与相邻原子比较，Mg原子相对稳定__。

（3）WX2分子中，共价键的类型有_σ键和π键__（从原子轨道重叠程度的角度回答），W原子的杂化轨道类型为_sp杂化__；WX

中心原子上的孤电子对数为_0__，立体构型为_平面三角形__，写出与WX

具有相同空间构型和键合形式的分子和离子：

_SO3、NO

__（各写一种）。

（4）化合物YX的晶体结构与NaCl相同，Y的配位数是_6__；其熔点_高于__（填“高于”“低于”或“约等于”）NaCl，原因是_与NaCl晶体相比，MgO晶体中离子的电荷数大、半径小、因此MgO的晶格能大于NaCl的晶格能__（从晶体微观结构的角度解释）。

（5）由W、Y、Z三种元素组成的一种简单立方结构的化合物具有超导性，其晶胞中W位于体心位置，Y位于顶角，Z占据面心位置，该化合物的化学式为_MgNi3C__，晶体中Y原子周围距离最近的Z原子有_12__个，该新型超导材料晶胞参数a＝0.3812nm，列式计算该晶体的密度（g·cm－3）__

＝6.39__g·cm－3__。

[解析]　W原子中各能级上的电子数相等，且有2个未成对电子，因此W为C。

再根据X与W在同一周期，也有两个未成对电子，X为O；Y2＋与X2－核外电子排布相同，Z的原子序数为28，推断出Y、Z分别为Mg、Ni。

（3）CO2分子中碳原子和每个氧原子形成两个共价键，因此共价键类型为σ键和π键，杂化类型为sp杂化。

（4）MgO与NaCl晶体结构相同，根据NaCl的晶胞特点来作答。

（5）

＝6.39g·cm－3。

5．

（1）（2018·全国卷Ⅱ，35）基态Fe原子价层电子的电子排布图（轨道表达式）为__

__，基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为_哑铃（纺锤）__形。

（2）（2018·全国卷Ⅲ，35）Zn原子核外电子排布式为_1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2__。

（3）基态K原子中，核外电子占据最高能层的符号是_N__，占据该能层电子的电子云轮廓图形状为_球形__。

（4）Co基态原子核外电子排布式为_1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2__。

（5）镍元素基态原子的电子排布式为_1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2__，3d能级上的未成对电子数为_2__。

[解析]　

（1）铁元素为26号元素，基态铁原子的价层电子排布式为3d64s2，因此其价层电子排布图为

；基态硫原子电子排布式为1s22s22p63s23p4，最高能级为3p能级，其电子云形状轮廓图为哑铃形或纺锤形。

（2）锌为30号元素，核外电子排布式为1s2s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2。

（3）基态K原子中，最外层电子排布为4s1，核外电子占据的最高能层为第四层，符号是N，占据该能层电子的电子云轮廓图形状为球形。

（4）Co是27号元素，位于元素周期表第4周期第Ⅷ族，其基态原子核外电子排布式1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2。

（5）镍是28号元素，位于第4周期第Ⅷ族，根据核外电子排布规则，其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2,3d能级有5个轨道，先占满5个自旋方向相同的电子，再分别占据三个轨道，电子自旋方向相反，所以未成对的电子数为2。

6．

（1）黄铜是人类最早使用的合金之一，主要由Zn和Cu组成。

第一电离能I1（Zn）_大于__I1（Cu）（填“大于”或“小于”）。

原因是_Zn核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子__。

（2）元素Mn与O中，第一电离能较大的是_O__，基态原子核外未成对电子数较多的是_Mn__。

（3）根据元素周期律，原子半径Ga_大于__As，第一电离能Ga_小于__As。

（填“大于”或“小于”）

（4）A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素，A2－和B＋具有相同的电子构型；C、D为同周期元素，C核外电子总数是最外层电子数的3倍；D元素最外层有一个未成对电子。

四种元素中电负性最大的是_O__（填元素符号）。

[解析]　

（1）Zn核外电子排布式为[Ar]3d104s2，Cu核外电子排布式为[Ar]3d104s1。

Zn核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子，所以第一电离能I1（Zn）大于I1（Cu）。

（2）元素Mn与O中，由于O是非金属元素而Mn是过渡元素，所以第一电离能较大的是O。

O基态原子价电子排布式为2s22p4，所以其核外未成对电子数是2，而Mn基态原子价电子排布式为3d54s2，所以其核外未成对电子数是5，因此核外未成对电子数较多的是Mn。

（3）同一周期从左向右，原子半径逐渐减小，所以原子半径：

Ga>As。

Ga的价电子排布为4s24p1，As的价电子排布为4s24p3，As的4p轨道电子处于半充满状态，稳定性强，所以第一电离能Ga

（4）C核外电子总数是最外层电子数的3倍，则C是P；C、D为同周期元素，D元素最外层有一个未成对电子，所以D是氯元素。

A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素，A2－和B＋具有相同的电子构型，则A是O，B是Na；非金属性越强，电负性越大，四种元素中电负性最大的是O。

7.Li是最轻的固体金属，采用Li作为负极材料的电池具有小而轻、能量密度大等优良性能，得到广泛应用。

回答下列问题：

（1）下列Li原子电子排布图表示的状态中，能量最低和最高的分别为_D__、_C__（填标号）。

A．

B．

C．

D．

（2）Li＋与H－具有相同的电子构型，r（Li＋）小于r（H－），原因是_Li＋核电荷数较大__。

（3）LiAlH4是有机合成中常用的还原剂，LiAlH4中的阴离子空间构型是_正四面体__、中心原子的杂化形式为_sp3__。

LiAlH4中存在_AB__（填标号）。

A．离子键B．σ键　

C．π键　D．氢键

（4）Li2O是离子晶体，其晶格能可通过图（a）的Born－Haber循环计算得到。

图（a）

可知，Li原子的第一电离能为_520__kJ·mol－1，O===O键键能为_498__kJ·mol－1，Li2O晶格能为_2_908__kJ·mol－1。

（5）Li2O具有反萤石结构，晶胞如图（b）所示。

已知晶胞参数为0.4665nm，阿伏加德罗常数的值为NA，则Li2O的密度为__

__g·cm－3（列出计算式）。

图（b）

[解析]　

（1）D选项表示基态，为能量最低状态；A、B、C选项均表示激发态，但C选项被激发的电子处于高能级的电子数多，为能量最高状态。

（2）Li＋与H－具有相同的电子构型，Li的核电荷数大于H的核电荷数，因此Li的原子核对电子的吸引能力强，即Li＋半径小于H－半径。

（3）LiAlH4的阴离子为AlH

，AlH

中Al的杂化轨道数为

＝4，Al采取sp3杂化，为正四面体构型。

LiAlH4是离子化合物，存在离子键，H和Al间形成的是共价单键，为σ键。

（4）由题给信息可知，2molLi（g）变为2molLi＋（g）吸收1040kJ热量，因此Li原子的第一电离能为520kJ·mol－1；0.5mol氧气生成1mol氧原子吸收249kJ热量，因此O===O键的键能为498kJ·mol－1；Li2O的晶格能为2908kJ·mol－1。

（5）由题给图示可知，Li位于晶胞内部，O位于顶点和面心，因此一个晶胞有8个Li，O原子个数＝6×1/2＋8×1/8＝4。

因此一个Li2O晶胞的质量＝

g，一个晶胞的体积为（0.4665×10－7）3cm3，即该晶体密度＝

g·cm－3。

8．（2019·江苏单科，21A）Cu2O广泛应用于太阳能电池领域。

以CuSO4、NaOH和抗坏血酸为原料，可制备Cu2O。

（1）Cu2＋基态核外电子排布式为_[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9__。

（2）SO

的空间构型为_正四面体__（用文字描述）；Cu2＋与OH－反应能生成[Cu（OH）4]2－，[Cu（OH）4]2－中的配位原子为_O__（填元素符号）。

（3）抗坏血酸的分子结构如图1所示，分子中碳原子的轨道杂化类型为_sp3、sp2__；推测抗坏血酸在水中的溶解性：

_易溶于水__（填“难溶于水”或“易溶于水”）。

图1　　　　　　　　　图2

（4）一个Cu2O晶胞（如图2）中，Cu原子的数目为_4__。

[解析]　

（1）Cu为29号元素，根据构造原理可知，Cu的核外电子排布式为[Ar]3d104s1，失去2个电子后变为Cu2＋，则Cu2＋的核外电子排布式为[Ar]3d9。

（2）SO

中S没有孤对电子，价层电子对数为0＋4＝4，故S为sp3杂化，SO

的空间构型为正四面体形。

该配离子中Cu提供空轨道，O提供孤对电子，故配位原子为O。

（3）该分子中形成单键的碳原子为sp3杂化，形成双键的碳原子为sp2杂化。

1个抗坏血酸分子中含有4个羟基，其可以与H2O形成分子间氢键，所以抗坏血酸易溶于水。

（4）根据均摊法知，该晶胞中白球个数为8×

＋1＝2，黑球个数为4，白球和黑球数目之比为1∶2，所以Cu为黑球，1个晶胞中含有4个Cu原子。

【专题反思】

1．基态原子的核外电子排布规律

（1）能量最低原理

基态原子核外的电子先占据能量最低的原子轨道，电子才依次进入能量较高的轨道，以使原子处于能量最低的稳定状态。

如Ge是32号元素，其核外电子的排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2。

（2）泡利原理

在每个原子轨道上最多只能容纳2个自旋状态相反的电子。

（3）洪特规则

在同一能级的不同轨道中，电子尽可能分占不同的轨道，且自旋状态相同，这样有利于降低体系的能量。

洪特规则特例：

能量相同的轨道处于全充满、半充满或全空的状态时原子是比较稳定的。

2．归纳原子结构与性质的相关知识，记住特殊命题点

（1）基态原子核外电子排布的四种表示方法

表示方法

举例

电子排布式

Cr：

1s22s22p63s23p63d54s1

简化表示式

Cu：

[Ar]3d104s1

价电子排布式

Fe：

3d64s2

电子排布图（或轨道表示式）

（2）常见错误防范

①电子排布式

a．3d、4s书写顺序混乱。

如

b．违背洪特规则特例。

如

②电子排布图

错误类型

错因剖析

违背能量最低原理

违背泡利原理

违背洪特规则

违背洪特规则

（3）特殊原子的核外电子排布式

①24Cr的核外电子排布

先按能量从低到高排列：

1s22s22p63s23p64s23d4，因3d5为半充满状态，比较稳定，故需要将4s轨道的一个电子调整到3d轨道，得1s22s22p63s23p64s13d5，再将同一能层的排到一起，得该原子的电子排布式：

1s22s22p63s23p63d54s1。

②29Cu的核外电子排布

先按能量从低到高排列：

1s22s22p63s23p64s23d9，因3d10为全充满状态，比较稳定，故需要将4s轨道的一个电子调整到3d轨道，得1s22s22p63s23p64s13d10，再将同一能层的排到一起，得该原子的电子排布式：

1s22s22p63s23p63d104s1。

（4）电离能与电负性变化规律与大小判断

①元素第一电离能的周期性变化规律

一般规律

同一周期，随着原子序数的增加，元素的第一电离能呈现增大的趋势，稀有气体元素的第一电离能最大，碱金属元素的第一电离能最小。

同一主族，随着电子层数的增加，元素的第一电离能逐渐减小。

特殊情况

第一电离能的变化与元素原子的核外电子排布有关。

通常情况下，当原子核外电子排布在能量相等的轨道上形成全空（p0、d0、f0）、半满（p3、d5、f7）和全满（p6、d10、f14）结构时，原子的能量较低，该元素具有较大的第一电离能。

②电离能、电负性大小判断

规律

在周期表中，电离能、电负性从左到右逐渐增大，从上往下逐渐减小

特性

同周期主族元素，第ⅡA族（ns2）全充满、ⅤA族（np3）半充满，比较稳定，所以其第一电离能大于同周期的ⅢA和ⅥA族元素

方法

我们常常应用化合价及物质类别判断电负性的大小，如O与Cl的电负性比较：

a.HClO中Cl为＋1价、O为－2价，可知O的电负性大于Cl；b.Al2O3是离子化合物、AlCl3是共价化合物，可知O的电负性大于Cl

（5）元素电离能的两大应用

①判断元素金属性的强弱

电离能越小，金属越容易失去电子，金属性越强；反之越弱。

②判断元素的化合价

如果某元素的In＋1≫In，则该元素的常见化合价为＋n，如钠元素I2≫I1，所以钠元素的化合价为＋1。

（6）电负性的三大应用