原子结构与性质.docx
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原子结构与性质
配餐作业（三十七） 原子结构与性质
1．（2018·长春月考）下表为元素周期表前三周期的一部分：
（1）X的氢化物的稳定性与W的氢化物的稳定性比较________＞________（填化学式），原因是____________________。
（2）X的基态原子的电子排布图是________（填序号），
另一电子排布图不能作为基态原子的电子排布图是因为它不符合________（填选项字母）。
A．能量最低原理B．泡利原理 C．洪特规则
（3）以上五种元素中，________（填元素符号）元素第一电离能最大。
（4）由以上某种元素与氢元素组成的三角锥形分子E和由以上某种元素组成的直线形分子G反应，生成两种直线形分子L和M（组成E、G、L、M分子的元素原子序数均小于10），反应如图所示，该反应的化学方程式是______________________。
解析 根据元素周期表的结构可知X为N，Z为F，R为Ne，W为P，Y为S。
（1）X、W的氢化物为NH3和PH3，非金属性越强气态氢化物越稳定。
（2）当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，且自旋状态相同，因此氮元素的基态原子的电子排布图为
。
（3）原子失电子所需能量不仅与原子核对核外电子的吸引力有关，还与形成稳定结构的倾向有关。
结构越稳定，失去电子所需能量越高，在所给五种元素中，氖元素最外层已达8电子的稳定结构，因此失去核外第一个电子需要的能量最多，即第一电离能最大。
（4）根据题给图示可知E为NH3，G为F2，L为HF，M为N2，应是2NH3＋3F2===6HF＋N2。
答案
（1）NH3 PH3 氮元素的非金属性（或电负性）比磷强（或者是N—H键的键长比P—H的短）
（2）② C （3）Ne
（4）2NH3＋3F2===6HF＋N2
【拓展延伸】
本部分高考考查的视角主要有：
①电子排布式、价层电子排布式、价层电子排布图；②基态原子电子云形状（主要考查球形和哑铃形）；③不同运动状态、能级、能层、轨道数等；④第一电离能、电负性大小比较。
2．（2018·衡水月考）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______________。
（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三周期第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＋）。
（3）C为O，其电子排布图为
，其中有2个未成对电子，能量最高的为2p轨道上的电子，其轨道呈哑铃形。
（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）第三周期第ⅢA族 小于
（3）
2 2p 哑铃
（4）1s22s22p63s23p5或[Ne]3s23p5
（5）NaOH＋Al（OH）3===NaAlO2＋2H2O
3HCl＋Al（OH）3===AlCl3＋3H2O
3．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（10－10m）
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
请回答下列问题：
（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________（双选；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
4．A、B、C、D、E、F为原子序数依次增大的六种元素，其中A、B、C、D、E为短周期元素，F为第四周期元素，F还是前四周期中电负性最小的元素。
已知：
A原子的核外电子数与电子层数相等；B元素原子的核外p电子数比s电子数少1个；C原子的第一至第四电离能为I1＝738kJ·mol－1，I2＝1451kJ·mol－1，I3＝7733kJ·mol－1，I4＝10540kJ·mol－1；D原子核外所有p轨道为全充满或半充满；E元素的族序数与周期序数的差为4。
（1）写出E元素在周期表中的位置：
________；D元素的原子的核外电子排布式：
_____________________________________。
（2）某同学根据题目信息和掌握的知识分析C的核外电子排布为
。
该同学所画的电子排布图违背了________。
（3）已知BA5为离子化合物，写出其电子式：
________。
（4）基态F原子的电子排布式为___________________________。
解析 由题意分析知F为K，A为H，B为N；由电离能知C的＋2价稳定，为Mg，D为P，E为Cl。
（2）该同学未排满3s能级就排3p能级，违背了能量最低原理。
（3）NH5为离子化合物，则为铵盐，存在NH
和H－。
（4）F为19号元素钾，其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s1。
答案
（1）第三周期第ⅦA族 1s22s22p63s23p3
（2）能量最低原理 （3）
（4）1s22s22p63s23p64s1或[Ar]4s1
5．（2018·山东青岛月考）有A、B、C、D、E5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__________。
（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、E5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）＞ ＞
6．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。
（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
（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
7．下表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别代表一种化学元素。
试回答下列问题：
（1）元素p为26号元素，请写出其基态原子电子排布式________。
（2）h的单质在空气中燃烧发出耀眼的白光，请用原子结构的知识解释发光的原因____________________________________。
（3）o、p两元素的部分电离能数据列于下表：
元素
o
p
电离能/（kJ·mol－1）
I1
717
759
I2
1509
1561
I3
3248
2957
比较两元素的I2、I3可知，气态o2＋再失去一个电子比气态p2＋再失去一个电子难。
对此，你的解释是___________________________。
（4）第3周期8种元素按单质熔点高低的顺序如图甲所示，其中电负性最大的是________（填下图中的序号）。
（5）表中所列的某主族元素的电离能情况如图乙所示，则该元素是________（填元素符号）。
甲
乙
解析
（1）根据能量最低原理、泡利原理和洪特规则可知26号元素基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。
（2）h为镁元素，Mg单质在空气中燃烧发出耀眼的白光，电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以光（子）的形式释放能量。
（3）o元素为Mn，其基态原子电子排布式为
1s22s22p63s23p63d54s2，Mn2＋的电子排布式为
1s22s22p63s23p63d5，其3d能级为半充满结构，相对比较稳定，当其失去第三个电子时比较困难，而Fe2＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d6，其3d能级再失去一个电子即为半充满结构，形成相对比较稳定的结构，故其失去第三个电子比较容易。
（4）第三周期8种元素分别为钠、镁、铝、硅、磷、硫、氯、氩，应是氯的电负性最大，其单质中钠、镁、铝形成金属晶体，熔点依次升高；硅形成原子晶体，熔点最高；磷、硫、氯、氩形成分子晶体，且常温下磷、硫为固体，氯气、氩气为气体，故8种元素中单质熔点最低的为氩，其次是氯，应是图中的2。
（5）由图乙可知，该元素的电离能I4远大于I3，故为第ⅢA族元素，周期表中所列的第ⅢA族元素i属于第3周期，应为Al。
答案
（1）1s22s22p63s23p63d64s2
（2）电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以光（子）的形式释放能量
（3）Mn2＋的3d轨道电子排布为半满状态，比较稳定
（4）2 （5）Al
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