B．a、c为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜
C．M、N室分别产生氢气和氧气
D．产品室发生的反应为
+OH-=NH3↑+H2O
二、填空题
11．周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，f原子序数依次增大．a的核外电子总数与其周期数相同，b的价电子层中的未成对电子有3个，c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，d与c同族；e的外围电子排布式为3d64s2，f的最外层只有一个电子，但次外层有18个电子．回答下列问题：
（1）a、d、e、f各元素分别是_________、_______、_______、_______。
（2）b、c、d中第一电离能由大到小的顺序是：
_______________（填元素符号），f的价层电子轨道示意图为_________________________________,f的焰色反应为亮绿色，请用原子结构的知识解释原因___________________，预测电离能I4（e）_______I4（f）的大小（填大于、小于、等于）。
（3）a和b、c、d形成的二元共价化合物有很多种，其中有一分子呈三角锥形，该分子的中心原子的杂化方式为__________；
（4）f2+能与NH3、H2O、Cl-等形成配位数为4的配合物。
①[f（NH3）4]2+中存在的化学键类型有________（填序号）。
A．配位键B．极性共价键C．非极性共价键D．离子键
②写出[f（NH3）4]2+的结构式____________。
（只标出配位键）
12．新型储氢材料是开发利用氢能的重要研究方向。
（1）Ti（BH4）3是一种储氢材料，可由TiCl4和LiBH4反应制得。
①基态Cl原子中，电子占据的最高能层符号为____。
，该能层具有的原子轨道数为____。
②LiBH4由Li+和BH4-构成，BH4-的立体结构是____，Li、B、H元素的电负性由大到小排列顺序为_________。
（2）金属氢化物是具有良好发展前景的储氢材料。
①LiH中，离子半径：
Li+_________H－（填“＞”、“＝”或“＜”）。
②某储氢材料是短周期金属元素M的氢化物。
M的部分电离能如下表所示：
I1/kJ·mol-1
I2/kJ·mol-1
I3/kJ·mol-1
I4/kJ·mol-1
I5/kJ·mol-1
738
1451
7733
10540
13630
M是_________（填元素符号）。
13．如图所示，某同学设计一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。
根据要求回答相关问题：
（1）通入氢气的电极为_____________（填“正极”或“负极”），正极的电极反应式为____________。
（2）石墨电极（C）为____________（填“阳极”或“阴极”），铁电极的电极反应式为____________。
（3）反应一段时间后，乙装置中生成氢氧化钠主要在________区。
（填“铁极”或“石墨极”）
（4）如果粗铜中含有锌、银、金等杂质，丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将____________（填“增大”“减小”或“不变”）。
（5）若在标准状况下，有2.24L氧气参加反应，则乙装置中（NaCl足量）C电极上生成的气体的分子数为____________NA；丙装置中阴极析出铜的质量为____________。
参考答案
1．B
【详解】
A.在基态多电子原子中，3p轨道电子能量比4s轨道电子能量低，A错误；
B.基态Fe原子的外围电子排布式为3d64s2，3d轨道中，电子未充满，应遵循洪特规则，则外围电子排布图为
，B正确；
C.因为氮原子的最外层电子处于半充满的稳定状态，第一电离能出现反常，所以氧原子第一电离能比氮原子第一电离能小，C错误；
D.Cu的价电子排布式为3d104s1，所以Cu在元素周期表中位于ds区，D错误。
故选B。
2．D
【详解】
A.将过量的氨水加入到硫酸铜溶液中，硫酸铜溶液与过量氨水反应生成四氨合铜离子，得到深蓝色的溶液，反应的离子方程式为Cu2++4NH3·H2O═4H2O+[Cu（NH3）4]2+，故A错误；
B.根据泡利不相容原理知，3p轨道最多排6个电子，则22Ti的电子排布式1s22s22p63s23p10违反了泡利不相容原理，故B错误；
C.水的稳定性强于硫化氢与氧元素的非金属性强于硫元素有关，与氢键的作用无关，故C错误；
D.双键、三键中均只含1个σ键，其余为π键，所以双键中一定有一个σ键、一个π键，三键中一定有一个σ键、两个π键，故D正确；
故选D。
3．B
【详解】
A．分子中键能越大，键长越短，则分子越稳定，故A不符合题意；
B．元素周期表中的第ⅠA族包括氢元素和碱金属元素，第ⅦA族元素为卤族元素，若为氢原子和卤素原子间形成共价键，若为碱金属元素和卤素原子间易形成离子键，故B符合题意；
C．水分子中氧原子和氢原子各形成一对共价键，结构式可表示为H—O—H，水是V形分子，分子中键角为104.5∘，故C不符合题意；
D．电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时，将释放能量，故D不符合题意；
答案选B。
4．B
【详解】
A．两种原子的电子层上全部都是s电子，均为1s或均为1s、2s电子，则为短周期一或二，不一定为同周期元素，如H与Li不同周期，故A不选；B．3p能级上只有一个空轨道的原子，为Si元素，3p能级上有一个未成对电子的原子为Na、Cl，均为第三周期元素，故B选；C．最外层电子排布式为2s22p6的原子为Ne，最外层电子排布式为2s22p6的离子为O或Na等，不一定为同周期元素，故C不选；D．原子核外M层上的s、p轨道都充满电子，而d轨道上没有电子，符合条件的原子的核外电子排布式有1s22s22p63s23p6为氩原子，1s22s22p63s23p64s1为钾原子，1s22s22p63s23p64s2为钙原子，不一定处于同一周期，故D不选；故答案为B。
5．B
【详解】
A．乙元素的第二电离能远远小于第三电离能，则乙元素最外层有2个电子，失去两个电子后达到稳定结构，所以乙为Mg元素，化合价为+2价，A错误；
B．甲的第一电离能比乙的小，第一电离能越小，金属性越强，故甲的金属性比乙强，B正确；
C．丙、丁元素的第一电离、第二电离能、第三电离能相差不大，说明丙元素最外层等于或大于3个电子，丙可能是金属元素也可能不是金属元素，丁一定元素最外层大于3个电子，一定为非金属元素，C、D错误；
故答案为：
B。
6．D
【详解】
A.两图中被腐蚀的都是Fe，说明Fe是负极，Sn为正极，说明金属性
，A错误；
B.从腐蚀程度来讲，乙明显比较严重，因海水中含有较多的盐分，腐蚀速率比河水快，故乙是海水环境下的腐蚀情况，甲是河水环境下的腐蚀情况，B错误；
C.铁被腐蚀时电极反应式应为
，C错误；
D.金属性
，用
锌做补丁，Zn做负极被腐蚀，可以保护
，D正确；
答案选D。
7．B
【详解】
A.铜锌原电池中，Zn电极在ZnSO4溶液，Cu电极在CuSO4溶液，A错误；
B.在电解池中由于阳极材料是石墨，为惰性电极，Fe作阴极，被保护，故可以防止Fe被腐蚀氧化，B正确；
C.Fe为阳极，阳极发生反应Fe-2e-=Fe2+，Ag作阴极，阴极上发生反应Ag++e-=Ag，因此不能实现Fe上镀Ag，C错误；
D.铜在电解精炼时粗铜应该作阳极，精铜应该作阴极，D错误。
答案选B。
8．D
【详解】
A．放电时，Pb为负极，PbO2为正极，电子从负极B流向正极A，选项A错误；
B．正极反应应是PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O，选项B错误；
C．充电时，铅蓄电池的负极应与充电器电源负极相连，选项C错误；
D．充电时，阳极发生氧化反应，即PbSO4－2e－＋2H2O===PbO2＋SO
＋4H＋，选项D正确；
答案选D。
【点睛】
本题考查电化学知识，涉及到原电池电解池种类的判断、电极式的书写。
该装置放电时形成的是原电池，Pb作负极失电子，PbO2作正极得电子，电流方向为A到B，且负极电极反应式为Pb-2e-+SO42-=PbSO4；充电时为电解池，此时的阳极应与充电电源的正极相连从而得到电子，且阳极电极反应式为PbSO4－2e－＋2H2O===PbO2＋SO
＋4H＋。
9．D
【详解】
A、根据电解的原理，铁作阳极时，铁失电子，参与反应，但根据题中信息，铁不参与反应，因此铁作阴极，故A说法正确；
B、根据信息，环境是碱性，利用ClO－氧化CN－，因此阳极反应式为Cl－＋2OH－－2e－=ClO－＋H2O，故B说法正确；
C、根据电解原理，阴极上是阳离子放电，即2H＋＋2e－=H2↑，故C说法正确；
D、CN－被ClO－氧化成两种无毒的气体，即为N2和CO2，环境是碱性，不能生成H＋，故D说法错误。
【点睛】
电极反应式的书写或氧化还原反应方程式的书写，一定看清楚溶液的环境，如本题溶液是碱性环境，H＋不能大量共存，因此D选项错误。
10．B
【分析】
由图可知，电解时M室中石墨电极为阴极，阴极上水得电子生成H2和OH-，原料室中的铵根离子通过b膜进入产品室，M室OH-通过a膜进入产品室，产品室中OH-和
反应生成NH3和H2O。
N室中石墨为阳极，阳极上水失电子生成O2和H+，原料室中的硝酸根离子通过c膜进入N室，N室中H+和
反应生成HNO3。
【详解】
A．N室中石墨为阳极，阳极上水失电子生成O2和H+，电极反应式为：
，生成氢离子，氢离子浓度增加，因此N室中硝酸溶液浓度a%B．由分析可知a、c为阴离子交换膜，b为阳离子交换膜，B错误；
C．由分析可知M、N室分别产生氢气和氧气，C正确；
D．由分析可知，产品室发生的反应为
+OH-=NH3↑+H2O，D正确；
11．HSFeCuN＞O＞S
电子从高能级跃迁回低能级，以光的形式释放能量大于sp3AB
。
【分析】
周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序数依次增大，a的核外电子总数与其周期数相同，则a为H元素，b的价电子层中的未成对电子有3个，且原子序数小于c，则b是N元素，c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，最外层电子数不超过8个，则c是O元素，d与c同族，且原子序数大于c，d是S元素，e的外围电子排布式为3d64s2，e原子核外电子数=2+8+8+8=26，e是Fe元素，f的最外层只有1个电子，但次外层有18个电子，则f原子核外电子数为2+8+18+1=29，f是Cu元素，据此分析。
【详解】
（1）根据分析，a、d、e、f各元素分别为H、S、Fe、Cu，故答案为：
H、S、Fe、Cu。
（2）同一周期元素，元素第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，但第IIA族和第VA族元素第一电离能大于其相邻元素，同一主族元素中，元素第一电离能随着原子序数增大而减小，N元素第一电离能最大，O元素大于S元素的第一电离能，所以b、c、d元素第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞S，f的价层电子为3d、4s电子，其价层电子排布图为
，当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子，激发态的电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以一定波长（可见光区域）光的形式释放能量，e是Fe，f是Cu，Cu失去一个电子后形成全满稳定结构，而Fe失去一个电子后不稳定结构，因此Fe大于Cu，故答案为：
N＞O＞S，
，电子从高能级跃迁回低能级，以光的形式释放能量，大于。
（3）a是H，b是N，c是O，d是S，a与其他元素形成的二元共价化合物中，一种化合物分子成三角锥形，该分子式为NH3，N原子上1对孤对电子，形成3个N-H键，中心原子的杂化方式为sp3杂化。
（4）①f是Cu，[Cu（NH3）4]2+中Cu2+与NH3之间的化学键为配位键，N-H为极性共价键，故答案为AB。
（5）[Cu（NH3）4]2+的结构式为
，故答案为
。
12．M9正四面体＜H＞B＞LiMg
【详解】
（1）①Cl原子核外电子数为17，基态原子核外电子排布为1s22s22p63s23p5，由此可得基态Cl原子中电子占据的最高能层为第3能层，符号M，该能层有1个s轨道、3个p轨道、5个d轨道，共有9个原子轨道。
②BH4﹣中B原子价层电子数为4，B原子的杂化轨道类型是sp3杂化，且不含孤电子对，所以是正四面体构型。
非金属的非金属性越强其电负性越大，非金属性最强的是H元素，其次是B元素，最小的是Li元素，所以Li、B、H元素的电负性由大到小排列顺序为H＞B＞Li。
（2）①核外电子排布相同的离子，核电荷数越大，离子半径越小。
锂的质子数为3，氢的质子数为1，Li+、H﹣核外电子数都为2，所以半径Li+＜H﹣。
②该元素的第Ⅲ电离能剧增，则该元素属于第ⅡA族，为Mg元素。
13．负极O2+4e-＋2H2O=4OH-阳极2H2O+2e-=2OH-+H2↑铁极减小0.212.8g
【分析】
甲装置：
为燃料电池，正极：
O2+2H2O+4e-=4OH-，负极：
H2－2e－+2OH-=2H2O，总反应：
2H2+O2=2H2O；
乙装置：
Fe电极与电源负极相连，为阴极，电极反应式：
2H2O+2e-=2OH-+H2↑，C极为阳极，电极反应式为：
2Cl--2e-=Cl2↑，总反应为：
2H2O+2Cl-
2OH-+H2↑+Cl2↑；
丙装置：
铜的电解精炼池，粗铜为阳极，电极反应式主要为：
Cu-2e-=Cu2+，精铜为阴极，电极反应式为：
Cu2++2e-=Cu，据此解答。
【详解】
（1）由分析可知，通入氢气的电极为负极，正极的电极反应式为：
O2+2H2O+4e-=4OH-，故答案为：
负极；O2+2H2O+4e-=4OH-；
（2）石墨电极为阳极，铁电极为阴极，阴极的电极反应式为：
2H2O+2e-=2OH-+H2↑，故答案为：
阳极；2H2O+2e-=2OH-+H2↑；
（3）乙装置中Fe电极附近产生OH-，X为阳离子交换膜，则Na+透过X膜在铁极产生NaOH，故答案为：
铁极；
（4）装置中，阳极粗铜中的Zn、Cu失电子发生氧化反应，阴极上铜离子得电子生成铜，根据转移电子守恒，阳极上铜消耗的质量小于阴极上析出铜的质量，所以溶液中硫酸铜浓度减小，故答案为：
减小；
（5）标况下2.24LO2即0.1mol，能够转移0.4mol电子，乙池中Fe电极生成H2，因此能生成0.2molH2即0.2NA个分子，丙装置的精铜电极则能析出0.2mol铜单质，即12.8g铜，故答案为：
0.2；12.8g。
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