全国通用版版高考化学一轮复习 第十二章 物质结构与性质 课时梯级作业四十一 121 原子结构与性质.docx

全国通用版版高考化学一轮复习 第十二章 物质结构与性质 课时梯级作业四十一 121 原子结构与性质.docx

《全国通用版版高考化学一轮复习 第十二章 物质结构与性质 课时梯级作业四十一 121 原子结构与性质.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《全国通用版版高考化学一轮复习 第十二章 物质结构与性质 课时梯级作业四十一 121 原子结构与性质.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

全国通用版版高考化学一轮复习第十二章物质结构与性质课时梯级作业四十一121原子结构与性质

课时梯级作业四十一原子结构与性质

（45分钟　100分）

非选择题（本题包括7小题,共100分）

1.（16分）（2018·安庆模拟）X、T、Y、Z为1～36号元素,且原子序数依次增大,四种元素的性质或结构信息如表。

请根据信息回答下列问题。

元素

T

X

Y

Z

性质

结构

信息

人体内含量最多的元素,且其单质是最常见的助燃剂。

单质为双原子分子,分子中含有3对共用电子对,常温下单质性质稳定,但其原子较活泼。

第3周期元素的简单离子中半径最小。

第4周期元素,M电子层为全充满状态,最外层只有一个电子的原子。

（1）写出元素T的离子结构示意图__________;写出元素X的气态氢化物的电子式__________;写出Z元素原子的外围电子排布式__________;元素Y的原子核外共有__________种形状不同的电子云。

（2）Y元素原子的第一电离能______镁（填“>”“<”或“=”）,从结构上分析,其理由是______________ __。

（3）元素T与氟元素相比,非金属性较强的是________（用元素符号表示）,下列表述中能证明这一事实的是______（填序号字母）。

a.常温下氟气的颜色比T单质的颜色深

b.氟气与T的氢化物剧烈反应,产生T的单质

c.氟与T形成的化合物中T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】T是人体内含量最多的元素,且其单质是常见的助燃剂,应为氧元素,X单质为双原子分子,分子中含有3对共用电子对,常温下单质性质稳定,但其原子较活泼,为氮元素,Y在第3周期元素的简单离子中半径最小,应为Al,Z是第4周期元素,M电子层为全充满状态,最外层只有一个电子的原子,应为Cu。

（1）元素T的离子为O2-,O2-结构示意图为

元素X的气态氢化物为NH3,电子式为

Z为Cu,外围电子排布式为3d104s1,Y为Al,核外有s、p能级,则有2种不同形状的电子云;

（2）镁的3s为全充满,3p轨道全空,较为稳定,第一电离能大于铝,故答案为<;Mg的价电子排布为3s2,3p轨道全空,是较稳定结构;

（3）氧元素与氟元素相比,非金属性较强的是氟元素。

a.单质颜色属于物理性质,不能比较元素非金属性强弱,故a错误;b.氟气与T的氢化物剧烈反应,产生T的单质,说明氟气氧化性更强,可以说明氟元素非金属性强,故b正确;c.氟与T形成的化合物中T元素呈正价态,说明氟元素对键合电子吸引更强,则氟元素非金属性更强,故c正确;d.非金属性强弱与获得电子难易程度有关,与获得电子数目多少无关,故d错误。

答案:

（1）

　3d104s1　2

（2）<　Mg的价电子排布为3s2,3p轨道全空,是较稳定结构

（3）F　bc

【加固训练】

　　有四种前四周期的元素,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

是应用最广泛的金属

B

是第3周期元素,其最高价氧化物的水化物呈两性

C

元素的气态氢化物极易溶于水,可用作制冷剂

D

是海水中除氢、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元素在周期表中第________族。

（3）C原子的基态电子排布图是__________, 

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）C的同周期元素中第一电离能小于C的非金属元素有________种。

（5）B的最高价氧化物对应的水化物与NaOH溶液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Fe,B为Al,C为N,D为Cl。

（1）A为Fe,其核外电子排布式为

1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2。

（2）B为Al,其在元素周期表中的位置为第ⅢA族。

（3）C为N,其基态电子排布图为

其中有3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）第2周期元素中非金属元素有B、C、N、O、F、Ne,其中第一电离能小于氮元素的有B、C、O三种元素。

（5）本题考查Al（OH）3与NaOH和HCl反应的化学方程式,Al（OH）3+NaOH

NaAlO2+2H2O,Al（OH）3+3HCl

AlCl3+3H2O。

答案:

（1）1s22s22p63s23p63d64s2（或Ar3d64s2）

（2）ⅢA　（3）

　3　2p　哑铃

（4）3

（5）NaOH+Al（OH）3

NaAlO2+2H2O

3HCl+Al（OH）3

AlCl3+3H2O

2.（14分）（2018·长沙模拟）原子序数依次增大的A、B、C、D、E、F六种元素。

其中A的基态原子有3个不同的能级,各能级中的电子数相等;C的基态原子2p能级上的未成对电子数与A原子的相同;D为它所在周期中原子半径最大的主族元素;E和C位于同一主族,F的原子序数为29。

（1）F基态原子的核外电子排布式为______________。

（2）在A、B、C三种元素中,第一电离能由小到大的顺序是_________ （用元素符号回答）。

（3）元素B的简单气态氢化物的沸点__________（填“高于”或“低于”）元素A的简单气态氢化物的沸点,其主要原因是_________________。

（4）由A、B、C形成的离子CAB-与AC2互为等电子体,则CAB-的结构式为__________。

（5）由B、C、D三种元素形成的化合物晶体的晶胞如图所示,则该化合物的化学式为__________。

（6）FC在加热条件下容易转化为F2C,从原子结构的角度解释原因_________。

【解析】原子序数依次增大的A、B、C、D、E、F六种元素。

其中A的基态原子有3个不同的能级,各能级中的电子数相等,原子核外电子排布式为1s22s22p2,故A为碳元素;C的基态原子2p能级上的未成对电子数与A原子的相同,则C原子核外电子排布式为1s22s22p4,故C为氧元素,由原子序数可知B为氮元素;F的原子序数为29,则F为Cu;E和C位于同一主族,则E为硫元素;D为它所在周期中原子半径最大的主族元素,处于ⅠA族,原子序数大于氧元素小于硫元素,故D为Na。

（1）F原子核外电子数为29,基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s1;

（2）同周期随原子序数增大元素第一电离能呈增大趋势,但氮元素2p能级容纳3个电子,处于半满稳定状态,能量较低,第一电离能高于氧元素,故第一电离能N>O>C;（3）NH3分子之间存在氢键,CH4分子间的作用是范德华力,氢键比范德华力更强,故其沸点高于CH4;（4）OCN-与CO2互为等电子体,价电子总数相等,二者结构类似,则OCN-的结构式为[N

C

O]-;（5）由晶胞结构可知,晶胞中存在N

结构微粒,位于顶点和体心,微粒数目=1+8×

=2,Na+位于8条棱的中心,数目=8×

=2,故该化合物的化学式为NaNO2;（6）Cu+外围电子3d10轨道全充满稳定,Cu2+外围电子3d9轨道电子非全充满状态不稳定,故CuO在加热条件下容易转化为Cu2O。

答案:

（1）1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1　

（2）C

C

O]-

（5）NaNO2　（6）Cu+外围电子3d10轨道全充满稳定,Cu2+外围电子3d9轨道电子非全充满状态不稳定

3.（12分）原子序数依次递增的X、Y、Z、W是周期表中前30号元素,其中只有X、Y同周期。

已知X的最外层电子数是其内层电子数的2倍;X与Y形成的常见化合物之一常被用于高炉炼铁;Z与X同主族,其单质在同周期元素形成的单质中熔点最高;W原子M能层为全充满状态,且核外的未成对电子只有一个。

回答下列问题:

（1）从电负性角度分析,X、Y、Z三种元素的非金属活泼性由强到弱的顺序为

  _________________。

（2）X、Y分别与H形成的化学键的极性关系为X—H______（填“<”“>”或“=”）

Y—H。

（3）+1价气态基态正离子再失去一个电子形成+2价气态基态正离子所需要的能量称为第二电离能I2,依次还有I3、I4、I5……,推测Z元素的电离能突增应出现在第________电离能。

（4）X的氢化物中X原子的杂化方式为sp2,则相对分子质量最小的分子式为________。

（5）W的价电子排布图为______________。

【解析】根据X的最外层电子数是其内层电子数的2倍知X是C,X、Y同周期,X与Y形成的常见化合物之一常被用于高炉炼铁推出Y是O,Z与X同主族,则Z是Si,W是Cu。

（1）X、Y、Z三种元素的非金属活泼性由强到弱的顺序为O>C>Si。

（2）由于氧元素的电负性大于碳元素,因此键的极性C—H

（3）Si的最外层电子数为4,因此第5个电子失去会出现电离能突增。

（4）碳原子以sp2方式杂化,则应该形成碳碳双键,所以相对分子质量最小的分子式为C2H4。

（5）Cu的价电子排布图为

。

答案:

（1）O>C>Si　

（2）<　（3）5　（4）C2H4

（5）

4.（14分）（2018·沈阳模拟）下表为长式周期表的一部分,其中的编号代表对应的元素。

请回答下列问题:

（1）表中属于d区的元素是__________（填编号）。

（2）表中元素①的6个原子与元素③的6个原子形成的某种环状分子名称为__________。

（3）④⑤⑥⑦四种元素的第一电离能由大到小的顺序是__________（用元素符号表示）。

（4）按原子轨道的重叠方式,③与⑥形成的化合物中σ键有__________个,π键有__________个。

（5）某元素的特征电子排布式为nsnnpn+1,该元素原子的核外最外层电子的孤对电子数为__________;该元素与元素①形成的分子X的空间构型为__________。

（6）某些不同族元素的性质也有一定的相似性,如上表中元素⑤与元素②的氢氧化物有相似的性质。

请写出元素②的氢氧化物与NaOH溶液反应的化学方程式:

_______________________________。

【解析】

（1）区的名称来自按照构造原理最后填入电子的轨道名称,表中属于d区的元素是⑨;

（2）表中元素①的6个原子与元素③的6个原子形成的某种环状分子是苯;（3）④⑤⑥⑦四种元素分别是Mg、Al、S、Cl。

金属性越强第一电离能越大。

但由于镁元素的3s轨道电子处于全充满状态,所以第一电离能大于铝元素的,则第一电离能由大到小的顺序是Cl>S>Mg>Al;（4）按原子轨道的重叠方式,③与⑥形成的化合物是二硫化碳,分子中含有2个双键。

而双键是由1个σ键和1个π键构成的,所以分子中σ键有2个,π键有2个;（5）某元素的特征电子排布式为nsnnpn+1,则该元素是第ⅤA族元素。

所以该元素原子的核外最外层电子的孤对电子数为1;该元素与元素①形成的分子X是氨气,其空间构型为三角锥形结构,属于极性分子;（6）某些不同族元素的性质也有一定的相似性,如上表中元素⑤与元素②的氢氧化物有相似的性质。

由于⑤是铝元素,氢氧化铝能和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和水,则元素②即Be的氢氧化物与NaOH溶液反应的化学方程式为Be（OH）2+2NaOH

Na2BeO2+2H2O。

答案:

（1）⑨　

（2）苯　（3）Cl>S>Mg>Al

（4）2　2　（5）1　三角锥形

（6）Be（OH）2+2NaOH

Na2BeO2+2H2O

【加固训练】

　　研究物质的微观结构,有助于人们理解物质变化的本质。

请回答下列问题。

（1）C、Si、N的电负性由大到小的顺序是________。

C60和金刚石都是碳的同素异形体,二者相比较熔点较高的是________。

（2）A、B均为短周期金属元素。

依据下表数据,写出B原子的电子排布式:

________。

电离能

/kJ·mol-1

I1

I2

I3

I4

A

932

1821

15390

21771

B

738

1451

7733

10540

（3）过渡金属离子与水分子形成的配合物是否有颜色,与其d轨道电子排布有关。

一般而言,为d0或d10排布时,无颜色;为d1～d9排布时,有颜色,如[Co（H2O）6]2+显粉红色。

据此判断,[Mn（H2O）6]2+________（填“无”或“有”）颜色。

【解析】

（1）电负性与元素的非金属性一致,非金属性:

N>C>Si,所以电负性:

N>C>Si;金刚石是原子晶体,C60是分子晶体,则熔点:

金刚石>C60。

（2）由于A、B的I2、I1相差不大,I3突然增大,则A、B为ⅡA族元素,由于I1:

A>B,则A为铍元素,B为镁元素。

（3）由于[Mn（H2O

]中Mn2+的核外电子排布为1s22s22p63s23p63d5,根据题意可以确定[Mn（H2O

]有颜色。

答案:

（1）N>C>Si　金刚石

（2）1s22s22p63s2（或[Ne]3s2）　（3）有

5.（12分）（2018·衡阳模拟）X、Y、Z、Q、E五种元素中,X原子核外的M层中只有两对成对电子,Y原子核外的L层电子数是K层的两倍,Z是地壳内含量（质量分数）最高的元素,Q的核电荷数是X与Z的核电荷数之和,E在元素周期表的各元素中电负性最大。

请回答下列问题:

（1）E、Y、Z元素的原子半径由大到小的顺序是________（写元素符号）。

（2）XZ2与YZ2分子的立体结构分别是________和________,相同条件下两者在水中的溶解度较大的是________（写分子式）。

（3）Q的元素符号是________,它属于第________族,它的价电子层电子排布式为________,在形成化合物时它的最高化合价为________。

（4）Y元素的一种单质具有很高的硬度,它的晶体类型为__________________。

【解析】X原子核外的M层中只有两对成对电子,核外电子排布式应为1s22s22p63s23p4,为硫元素;Y原子核外的L层电子数是K层的两倍,应为碳元素;Z是地壳内含量最高的元素,为氧元素;Q的核电荷数是X与Z的核电荷数之和,原子序数为24,为铬元素;E在元素周期表的各元素中电负性最大,应为氟元素。

（1）E为F、Y为C、Z为O,则F、C、O的原子半径由大到小的顺序是C>O>F。

（2）SO2中,S和O形成2个σ键,有1对孤电子对,为V形,CO2中,C和O形成2个σ键,没有孤电子对,为直线形;相同条件下两者在水中的溶解度较大的是SO2。

（3）Q为Cr,原子序数为24,位于元素周期表第4周期ⅥB族,价电子层电子排布式为3d54s1,最高化合价为+6价。

（4）Y元素形成的具有很高的硬度的单质为金刚石,晶体类型为原子晶体。

答案:

（1）C>O>F　

（2）V形　直线形　SO2

（3）Cr　ⅥB　3d54s1　+6　（4）原子晶体

6.（16分）早期发现的一种天然二十面体准晶颗粒由Al、Cu、Fe三种金属元素组成,回答下列问题:

（1）①铜元素位于周期表中__________区。

Cu2+的价层电子排布图为__________。

②锰、铁、钴三种元素的逐级电离能如下表:

电离能/kJ·mol-1

I1

I2

I3

I4

Mn

717.3

1509.0

3248

4940

Fe

762.5

1561.9

2957

5290

Co

760.4

1648

3232

4950

铁元素的第三电离能明显低于锰元素和钴元素,其原因是 ____________。

③实验室可用赤血盐K3[Fe（CN）6]检验Fe2+,在赤血盐中铁元素的化合价为__________,中心离子的配位数为__________。

（2）利用反应:

X+C2H2+NH3

Cu2C2+NH4Cl（未配平）可检验乙炔。

①化合物X晶胞结构如图,据此可知X的化学式为__________。

②乙炔分子中σ键与π键数目之比为__________________, 

碳原子的杂化方式为__________;N

立体构型为__________（用文字描述）。

（3）下列三种化合物a.AlCl3　b.NaCl　c.Al2O3沸点由高到低依次是__________（填编号）,其原因是__ ______________________。

【解析】

（1）①铜原子价电子排布式为3d104s1,位于ds区,Cu2+是铜原子失去2个电子,即价电子排布图为

;②Fe价电子排布式为3d64s2,Mn的价电子排布式为3d54s2,Co价电子排布式为3d74s2,Co的核电荷数多于Fe,电子离开时克服的引力较大,所以Co的第三电离能比Fe大,Mn2+是半充满结构（3d5）,再电离一个电子所需的能量较高,所以Mn的第三电离能也比Fe大;③K显+1价,CN显-1价,整个化合价代数和为0,因此Fe的价态是+3价,CN-是Fe的配离子,因此中心离子的配位数为6;

（2）①Cu位于顶点和面心,个数为8×

+6×

=4,Cl位于晶胞内部,有4个,因此化学式为CuCl;②乙炔结构简式为HC≡CH,1个碳碳三键中有1个σ键2个π键,因此1mol乙炔中σ键和π键的比值为3∶2;碳有2个σ键,无孤电子对,杂化类型为sp;NH4+中1个N有4个σ键,无孤电子对,即杂化类型为sp3,立体构型为正四面体;

（3）AlCl3属于分子晶体,NaCl和Al2O3属于离子晶体,一般分子晶体的熔沸点小于离子晶体,即氯化铝最低,离子晶体熔沸点与晶格能有关,所带电荷数越多、半径越小,晶格能越强,熔沸点越高,Al2O3的构成离子半径小,电荷数多,晶格能大,沸点最高,顺序是Al2O3>NaCl>AlCl3。

答案:

（1）①ds　

　②Co的核电荷数多于Fe,电子离开时克服的引力较大,所以Co的第三电离能比Fe大。

Mn2+是半充满结构（3d5）,再电离一个电子所需的能量较高,所以Mn的第三电离能也比Fe大　③+3　6

（2）①CuCl　②3∶2　sp杂化　正四面体

（3）cba　AlCl3是分子晶体.沸点最低,NaCl和Al2O3是离子晶体,Al2O3的构成离子半径小,电荷高,晶格能大,沸点最高

7.（16分）（能力挑战题）铜、镓、硒、硅等元素的化合物是生产第三代太阳能电池的重要材料。

请回答:

（1）基态铜原子的电子排布式为__________________; 

已知高温下CuO→Cu2O+O2,从铜原子价层电子结构（3d和4s轨道上应填充的电子数）变化角度来看,能生成Cu2O的原因是  ______________________。

（2）硒在元素周期表第________周期________族,其价电子排布图为__ ____。

（3）硒、硅均能与氢元素形成气态氢化物,若“Si—H”中共用电子对偏向氢元素,氢气与硒反应时单质硒是氧化剂,则硒与硅的电负性相对大小为Se________Si（填“>”或“<”）。

与Si同周期部分元素的电离能如下图所示,其中a、b和c分别代表________。

A.a为Il、b为I2、c为I3

B.a为I2、b为I3、c为I1

C.a为I3、b为I2、c为I1

D.a为Il、b为I3、c为I2

（4）SeO2常温下是白色晶体,熔点为340～350℃,315℃时升华,则SeO2固体的晶体类型为___________;若SeO2类似于SO2是V形分子,则硒原子的杂化类型为________。

【解析】

（1）铜元素为29号元素,原子核外有29个电子,所以核外电子排布式为

1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1,CuO中铜的价层电子排布为3d9,Cu2O中铜的价层电子排布为3d10,3d10为稳定结构,所以在高温时能生成Cu2O。

（2）硒在元素周期表第4周期第ⅥA族,价电子排布式为4s24p4,价电子排布图为

。

（3）“Si—H”中共用电子对偏向氢原子,说明电负性H>Si;氢气与硒反应时单质硒是氧化剂,反应中硒化合价降低,电负性Se>H,所以硒与硅的电负性相对大小为Se>Si。

在第3周期元素中,第一电离能总体呈增大趋势,第ⅡA族和第ⅤA族元素比相邻元素略大,因此c为I1。

钠失去1个电子后,就已经达到稳定结构,所以钠的第二电离能最大。

镁最外层为2个电子,失去2个电子后为稳定结构,所以镁的第二电离能较小。

铝最外层有3个电子,失去2个电子后还未达稳定结构,而铝的金属性比镁弱,所以第二电离能比镁略高。

硅最外层上3p轨道有2个电子,失去后,留下3s轨道上2个电子,相对较稳定,所以硅的第二电离能比铝要低。

磷、硫非金属性逐渐增大,第二电离能也增大,由于硫失去一个电子后,3p轨道上是3个电子,是较稳定结构,所以硫的第二电离能要高于氯,a为第二电离能I2、b为第三电离能I3,故选B。

（4）SeO2常温下是白色晶体,熔、沸点低,为分子晶体;二氧化硒分子中价层电子对数=

×6=3,硒原子的杂化类型为sp2,且含有一个孤电子对,所以属于V形。

答案:

（1）1s22s22p63s23p63d104s1（或Ar3d104s1）　CuO中铜的价层电子排布为3d9,Cu2O中铜的价层电子排布为3d10,后者处于稳定的全充满状态而前者不是

（2）4　ⅥA　

（3）>　B　（4）分子晶体　sp2

【方法规律】本题中要比较第3周期元素第一、二、三电离能的变化规律,应从原子或离子的电子层结构进行分析,原子轨道达到全充满或半充满状态时比较稳定,则失去一个电子消耗的能量增加。