1、1考点规范练 35 原子结构与性质(时间:45 分钟 满分:100 分)非选择题(共 8 小题,共 100 分)1.(12 分)碳、硅两元素广泛存在于自然界中。请回答下列问题:(1)基态 14C 原子的核外存在 对自旋状态相反的电子,硅原子的电子排布式为 。 (2)晶体硅的结构与金刚石非常相似。晶体硅中硅原子的杂化方式为 杂化;金刚石、晶体硅和金刚砂(碳化硅)的熔点由高到低的顺序为 。 (3)科学研究结果表明,碳的氧化物 CO2能够与 H2O 借助于太阳能制备 HCOOH。其反应原理如下:2CO2+2H2O 2HCOOH+O2,则生成的 HCOOH 分子中 键和 键的个数比是 。 (4)碳单质
2、有多种形式,其中 C60、石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示:C 60、石墨烯与金刚石互为 。 在石墨烯晶体中,每个 C 原子连接 个六元环;在金刚石晶体中,每个 C 原子连接的最小环也为六元环,六元环中最多有 个 C 原子在同一平面。 金刚石晶胞含有 个碳原子。若碳原子的半径为 r,金刚石晶胞的边长为 a,根据硬球接触模型,则 r= a,碳原子在晶胞中的空间占有率为 (不要求计算结果)。 2.(12 分)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
3、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 。 3.(12 分)现有七种元素,其中 A、B、C、D、E 为短周期主族元素,F、G 为第四周期元素,它们的原子序数依次增大。请根据下列相关信息,回答问题。元素 性质或结构信息A 核外电子数和电子层数相等B
4、 原子的核外 p 电子数比 s 电子数少 1C原子的第一至第四电离能如下:I1=738 kJmol-1;I2=1 451 kJmol-1;I3=7 733 kJmol-1;I4=10 540 kJmol-1D 原子核外所有 p 轨道全满或半满E 主族序数与周期数的差为 4F 前 4 周期中电负性最小G 位于元素周期表的第七列2(1)已知 BA5为离子化合物,写出其电子式: 。 (2)B 元素基态原子中能量最高的电子,其电子云在空间有 个方向,原子轨道呈 形。 (3)某同学根据上述信息,推断 C 基态原子的核外电子排布图为 ,该同学所画的电子排布图违背了 。 (4)G 位于第 族,属于 区元素,
5、该元素的核外电子排布式为 。 (5)DE3中心原子的杂化方式为 ,用价层电子对互斥理论推测其空间构型为 。 4.(12 分)下图为元素周期表中部分元素的某种性质( X 值)随原子序数变化的关系。(1)短周期中原子核外 p 轨道上电子数与 s 轨道上电子总数相等的元素是 (写元素符号)。 (2)同主族内不同元素的 X 值变化的特点是 ,同周期内,随着原子序数的增大, X 值变化的总趋势是 。周期表中 X 值的这种变化特点体现了元素性质的 变化规律。 (3)X 值较小的元素集中在元素周期表的 。 A.左下角B.右上角C.分界线附近(4)下列关于元素该性质的说法中正确的是 (选填代号)。 A.X 值
6、可反映元素最高正化合价的变化规律B.X 值可反映原子在分子中吸引电子的能力C.X 值大小可用来衡量元素金属性和非金属性的强弱5.(12 分)已知 A、B、C、D、E、F 六种元素,它们的原子序数依次增大。A、E 是同一主族的短周期元素,A 原子最外层 s 能级和 p 能级上的电子数相等,C +与 B2-具有相同的电子层结构,D 原子的最外层电子数等于其电子层数,且 A、B、C、D、E 五种元素的原子序数之和是 F 元素原子序数的 2 倍。请回答下列问题:(1)元素 E 基态原子的电子排布式为 。 (2)B、C、D 三种元素形成简单离子的半径由大到小的顺序是 (用离子符号表示)。(3)F 元素在
7、元素周期表中的位置为 。 (4)B、E 两种元素形成的晶体类型为 。 (5)电负性:A (填“”或“金刚砂晶体硅(3)41(4)同素异形体 3 4 8 38 316解析(1) 14C 原子核外的电子排布式为 1s22s22p2,两个 s 轨道上分别有 2 个自旋状态相反的电子,根据洪特规则,另两个 p 电子分居在两个轨道上;硅原子的电子排布式为 1s22s22p63s23p2。(2)晶体硅的每个原子均形成了四个 SiSi 键,所以硅原子采用 sp3杂化;金刚石、晶体硅和金刚砂(碳化硅)三种晶体的结构相似,均为原子晶体,根据键长可以判断三种晶体的熔点由高到低的顺序为:金刚石金刚砂晶体硅。(3)H
8、COOH 分子中有 1 个 CH键、1 个 OH键、2 个 CO键和 1 个 CO键,即 键和 键的个数比是 41。(4)C 60、石墨烯与金刚石为不同结构的碳单质,三者互为同素异形体。在石墨烯晶体中,每个 C 原子连接 3 个六元环。由金刚石的晶体结构图可以看出,六元环中最多有 4 个 C 原子在同一平面。由金刚石的晶胞结构可看出,碳原子位于晶胞的顶点、面心和体内,故晶胞中含有的碳原子数目为 8+ 6+4=8。根据硬球接触模型可知,在立方体的对角线上碳原子紧密接触,故 8r= a,18 12 3则 r= a,8 个碳原子的体积为 8 r3=8 ( a)3= ,故原子利用率为 。38 43 4
9、3 38 3 a316 3162.答案(1)COF (2)V 形 直线形 SO 2 (3)Cr B 3d 54s1 +6 价 (4)原子晶体解析 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 COF。(2)SO2中,S 和 O 形成 2
10、 个 键,有 1 对孤电子对,分子构型为 V 形,CO 2中,C 和 O 形成 2 个 键,没有孤电子对,分子构型为直线形;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,位于元素周期表第四周期B 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。3.答案(1) H+ H- (2)3 哑铃 (3)泡利原理 (4)B d 1s 22s22p63s23p63d54s2 (5)HHNHsp3 三角锥形解析由题给信息可知元素 A、B、C、D、E、F、G 分别为 H、N、Mg、P、Cl、
11、K、Mn。(1)离子化合物NH5为氢化铵。(2)氮原子的基态原子能量最高的电子为 p 电子,p 电子云有三个方向,原子轨道呈哑铃形。(3)题图中 3s 轨道的两个电子自旋状态相同,违背了泡利原理。(5)PCl 3的中心原子 P 的价层电子对数为 4,故为 sp3杂化;因外层有一对孤电子对,故空间构型为三角锥形。4.答案(1)O、Mg (2)同一主族,从上到下, X 值逐渐减小 逐渐增大 周期性 (3)A (4)BC解析(1)由于 p 轨道最多容纳 6 个电子,s 轨道最多容纳 2 个电子,因此短周期中原子核外 p 轨道上电子数与 s 轨道上电子总数相等的元素其电子排布可能为 1s22s22p4
12、或 1s22s22p63s2,即分别为 O 和Mg。(2)根据图示,同主族元素从上到下, X 值逐渐减小,同周期元素从左到右, X 值逐渐增大。(3)X 值较小的元素集中在元素周期表左下角。(4)X 值能够反映原子在分子中吸引电子的能力,能够衡量元素金属性和非金属性的强弱。5.答案(1)1s 22s22p63s23p2(2)O2-Na+Al3+(3)第四周期第族(4)原子晶体(5) 5解析 A、B、C、D、E、F 六种元素,它们的原子序数依次增大,A、E 是同一主族的短周期元素,A 原子最外层 s 能级和 p 能级上的电子数相等,则 A 为 C(碳),E 为 Si,C+与 B2-具有相同的电子
13、层结构,则 B 为 O,C 为 Na,D 原子的最外层电子数等于其电子层数,则 D 为 Al,A、B、C、D、E 五种元素的原子序数之和是 F 元素原子序数的 2 倍,则 F 为 26 号元素铁。(1)E 为 Si,硅元素基态原子的电子排布式为 1s22s22p63s23p2。(2)B、C、D 三种元素分别是 O、Na、Al,形成的简单离子具有相同的电子层结构,质子数越大,半径越小,三种离子的半径由大到小的顺序是 O2-Na+Al3+。(3)F 元素是铁,在元素周期表中的位置是第四周期第族。(4)B、E 两种元素形成的物质是 SiO2,晶体类型为原子晶体。(5)同周期元素从左到右,电负性逐渐增
14、大,则电负性:CSi,同周期元素,从左到右第一电离能呈增大趋势,非金属性逐渐增强,最高价氧化物对应的水化物的碱性逐渐减弱,则第一电离能:NaAl(OH) 3。6.答案(1)第三周期第A 族 1s 22s22p63s23p4(2)2Na+2H2O 2NaOH+H2 大于(3)Cl 高氯酸的酸性比硫酸的酸性强(或氯化氢稳定性比硫化氢稳定性强等,合理即可)(4)sp3解析从“明亮的蓝紫色火焰”,再结合其他信息可知 A 元素是硫元素;B 元素从“气体”可知是非金属元素,从 M 层上只有“1 个未成对的 p 电子”知是氯元素,与气体“能溶于水”相符合。从“黄色火焰”可知 C 元素是钠元素,再由前面的信息
15、进行验证。D 元素原子最外层上 s 电子数等于 p 电子数,结合空间网状结构和“很高的熔、沸点”知应该是硅元素或碳元素。比较元素非金属性的强弱可从它们之间的相互置换、氢化物的稳定性、最高价氧化物的水化物的酸性强弱等方面去判断。7.答案(1)1s 22s22p63s1(2)第三周期第A 族 小于(3) 3 p 哑铃(4)1s22s22p63s23p5或Ne3s 23p5 解析根据题中信息可推出 A 为 Na,B 为 Al,C 为 N,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A 族,Na +与 Al3+核
16、外电子排布相同,核电荷数 Al3+大于 Na+,故 r(Al3+)r(Na+)。(3)C 为 N,其电子排布图为 ,其中有 3 个未成对电子 ,能量最高的为 p 轨道上的电子,其轨道呈哑铃形。(4)D 为 Cl,其原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p5,简化电子排布式为Ne3s 23p5,Cl-的结构示意图为 。8.答案(1)3d 64s2 Fe 3+ (2)sp 3 (3)2 NA 不是(4)(5) 2.7 gcm -3427gmol-16.021023mol-1(0.40510-7cm)3解析(1)在水溶液中 Fe2+具有较强的还原性,易被氧化,而 Fe3+则较为稳定。(2
17、)NaBH 4中 B 的价层电子对数是 4,故硼原子的杂化方式为 sp3。(3)根据 Al2Cl6的结构图可知,1mol 该分子中含 2NA个配位6键;Al 2Cl6中铝原子采用 sp3杂化且无孤电子对,每个铝原子与周围的 4 个氯原子都形成正四面体结构。(4)非金属性越强,第一电离能越大,但氮元素的 2p 轨道电子处于半充满状态,稳定性强,第一电离能大于氧元素,但弱于氟元素。(5)铝单质为面心立方晶体,则 1 个晶胞中含有铝原子的个数是4,其晶体参数 a=0.405nm=0.40510-7cm,所以铝单质的密度 =2.7g cm-3。mV= 427gmol-16.021023mol-1(0.40510-7cm)3
