原子结构与性质练习题

课时跟踪检测三十四　原子结构与性质

(时间：45分钟　满分：100分)

一、选择题(每小题6分，共36分)

1．下列有关化学用语正确的是(　　)

A．O原子的电子排布图为

B．氯化钠的分子式：NaCl

C．Cl－的结构示意图：

D．Ca原子的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d2

解析：O原子的2s能级的2个电子的运动方向应该相反，A项错误；氯化钠是离子化合物，NaCl只是化学式，不是分子式，B项错误；氯离子的核内有17个质子，核外有18个电子，C项正确；Ca的电子排布式应是1s22s22p63s23p64s2，D项错误。

答案：C

2．下列有关电子排布图的表述正确的是(　　)

A．可表示单核10电子粒子基态时电子排布

B．此图错误，违背了泡利原理

C．表示基态N原子的价电子排布

D．表示处于激发态的B的电子排布图

解析：A.单核10电子粒子基态时电子排布式为1s22s22p6，每个轨道内排布2个电子，自旋方向相反，正确；B.此图违背了洪特规则，错误；C.正确的价电子排布图为 ，错误；D.该电子排布图中的电子没有激发跃迁到能量更高的轨道上，错误。

答案：A

3．以下有关元素性质的说法不正确的是(　　)

A．具有下列电子排布式的原子：①1s22s22p63s23p2　

②1s22s22p3　③1s22s22p2　④1s22s22p63s23p4，原子半径最大的是①

B．具有下列价电子排布式的原子：①3s23p1　②3s23p2　③3s23p3　④3s23p4，第一电离能最大的是③

C．①Na、K、Rb　②N、P、S　③Na、P、Cl，元素的电负性随原子序数增大而增大的是③

D．某主族元素气态基态离子的逐级电离能数据(单位：kJ·mol－1)分别为738、1 451、7 733、10 540、13 630、17 995、21 703……它与氯气反应时，生成的阳离子是X3＋

解析：A项正确，①～④分别表示Si、N、C、S；B项正确，①～④分别表示Al、Si、P、S；C项正确，因为元素非金属性越强，电负性越大；根据电离能数据可知，D项中所述元素的最高价是＋2，属于第ⅡA族元素，D项不正确。

答案：D

4．下列说法中错误的是(　　)

A．所有的非金属元素都分布在p区

B．元素周期表中ⅢB族至ⅡB族10个纵行的元素都是金属元素

C．除氦以外的稀有气体原子的最外层电子数都是8

D．同一元素的各种同位素的物理性质、化学性质均相同

解析：H是非金属，H在s区，故A项错误；B、C、D三项均正确。

答案：A

5．下列各组原子中，彼此化学性质一定相似的是(　　)

A．原子核外电子排布式为1s2的X原子与原子核外电子排布式为1s22s2的Y原子

B．原子核外M层上仅有两个电子的X原子与原子核外N层上仅有两个电子的Y原子

C．2p轨道上有三个未成对的电子的X原子与3p轨道上有三个未成对的电子的Y原子

D．最外层都只有一个电子的X、Y原子

解析：原子核外电子排布式为1s2结构的原子为He，原子核外电子排布式为1s22s2结构的原子为Be，两者不在同一族，性质不相似，A项错误；B项X原子为Mg，Y原子N层上仅有两个电子的有多种元素，如第四周期的Ca、Fe等都符合，它们的化学性质不一定相同，B项错误；2p轨道上有三个未成对电子与3p轨道上有三个未成对电子的元素，均为ⅤA族元素，其化学性质一定相似，C项正确；最外层只有1个电子的元素，可能是ⅠA族元素，也可能是过渡元素ⅠB族元素、Cr元素等，它们的化学性质不一定相似，D项错误。

答案：C

6．如图是第三周期11～17号元素某些性质变化趋势的柱形图，下列有关说法中正确的是 (　　)

A．y轴表示的可能是第一电离能

B．y轴表示的可能是电负性

C．y轴表示的可能是原子半径

D．y轴表示的可能是形成基态离子转移的电子数

解析：对于第三周期11～17号元素，随着原子序数的增大，第一电离能呈现增大的趋势，但Mg、P特殊，A项错误；原子半径逐渐减小，C项错误；形成基态离子转移的电子数依次为：Na为1，Mg为2，Al为3，Si不易形成离子，P为3，S为2，Cl为1，D项错误。

答案：B

二、非选择题(共64分)

7．(16分)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＋更稳定的原因：___________。

(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：(1)第1、2纵行为s区，第3～10纵行为d区，第11、12纵行为ds区，第13～18纵行为p区。(2)第6纵行的铬价电子排布为3d54s1，第7纵行的Mn元素，价电子排布为3d54s2，可以认为先填了3d能级再填4s能级，所以可以排在ds区。(3)4s半充满的元素为K、Cr、Cu。(4)Fe3＋的价电子排布为3d5,3d轨道处于半充满结构更稳定，故Fe3＋比Fe2＋更稳定。(5)根据各周期的元素个数规律，第六和第七周期都为32种，则元素周期表共可以排布118种元素。

答案：(1)如下图

(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＋更稳定　(5)118

8．(17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。

(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________区，该元素的核外电子排布式为________________。

(5)D、E元素的名称为________、________，D、E两元素最高价含氧酸酸性较强的是________(填化学式)。

(6)检验F元素的方法是______，请用原子结构的知识解释产生此现象的原因：______。

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、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3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)D、E元素的名称分别为磷、氯，二者位于同一周期，Cl的原子序数较大，根据元素周期律可知Cl的非金属性较强，最高价含氧酸酸性HClO4>H3PO4。(6)检验钾元素的方法是用焰色反应。其原理是电子跃迁时会吸收或释放能量，释放特定频率的光谱。

答案：(1)　(2)3　哑铃

(3)泡利原理　(4)ⅦB　d　1s22s22p63s23p63d54s2

(5)磷　氯　HClO4

(6)焰色反应　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。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，将以光的形式释放能量

9．(18分)四种元素X、Y、Z、W位于元素周期表的前四周期，已知它们的核电荷数依次增加，且核电荷数之和为51；Y原子的L层p轨道中有2个电子；Z与Y原子的价层电子数相同；W原子的L层电子数与最外层电子数之比为4∶1，其d轨道中的电子数与最外层电子数之比为5∶1。

(1)Y、Z可分别与X形成只含一个中心原子的共价化合物a、b，它们的分子式分别是________、________；杂化轨道分别是________、________；a分子的立体结构是________。

(2)Y的最高价氧化物和Z的最高价氧化物的晶体类型分别是________晶体，________晶体。

(3)X的氧化物与Y的氧化物中，分子极性较小的是(填分子式)________________。

(4)Y与Z比较，电负性较大的________。

(5)W元素的化学式为________，其＋2价离子的核外电子排布式是________。

解析：Y原子的L层p轨道中有2个电子，其核外电子排布式为1s22s22p2，则Y为碳元素。W原子的L层电子数与最外层电子数之比为4∶1，其d轨道中的电子数与最外层电子数之比为5∶1，含有d轨道，应位于第四周期，其最外层电子数为2，d轨道电子数为10，则其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，故W为Zn。Z与Y原子的价层电子数相同，则Z与Y位于同一主族，则Z的原子序数小于Zn，则Z为Si元素。X、Y、Z、W的核电荷数之和为51，则X为H元素。(1)C与Si可分别与H形成只含一个中心原子的共价化合物CH4、SiH4，则a为CH4，b为SiH4。CH4、SiH4分子中C、Si原子都形成4个σ键，不含孤对电子，故C、Si原子都是采取sp3杂化，甲烷分子的立体构型是正四面体。(2)Y元素最高价氧化物为CO2，其晶体类型为分子晶体。Z的最高价氧化物是SiO2，SiO2是原子晶体。(3)X的氧化物为H2O，Y的氧化物为CO2，H2O是极性分子，CO2是非极性分子，故分子极性较小的是CO2。(4)C、Si是同一主族元素，同一主族元素中元素的电负性随着原子序数的增大而减小，故电负性较大的是C。(5)W为Zn元素，Zn2＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10。

答案：(1)CH4　SiH4　sp3　sp3　正四面体

(2)分子　原子　(3)CO2　(4)C

(5)Zn　1s22s22p63s23p63d10

10．(13分)现有部分元素的原子结构特点如下表：

(1)画出W原子结构示意图：________。

(2)元素X与元素Z相比，非金属性较强的是________(填元素符号)，写出一个能表示X、Z非金属性强弱关系的化学反应方程式：________________________________。

(3)X、Y、Z、W四种元素形成的一种离子化合物，其水溶液显强酸性，该化合物的化学式为______________。

(4)元素X和元素Y以原子个数比1∶1化合形成的化合物Q，元素W和元素Y化合形成的化合物M，Q和M的电子总数相等，以M为燃料，Q为氧化剂，可作火箭推进剂，最终生成无毒的，且在自然界中稳定存在的物质，写出该反应的化学方程式：_________。

解析：(1)W的最外层电子数是次外层电子数的2.5倍，则次外层一定不是8个电子，所以W有2层电子，次外层也是第一层电子数是2，所以W是N元素，其原子结构示意图为。

(2)X的L层电子数是K层电子数的3倍，则L层有6个电子，所以X是O元素，Z的L层电子数是K层和M层电子数之和，K层有2个电子，L层有8个电子，所以M层有6个电子，所以Z是S元素，根据元素周期律可知，则O元素的非金属性较强，表示O比S非金属性强的化学方程式为S＋O2SO2，SO2中O显负价，S显正价(或2H2S＋O2===2H2O＋2S)。

(3)Y的核外电子层数等于原子序数，则Y是H元素，所以X、Y、Z、W四种元素形成的一种离子化合物，该离子化合物为铵盐，其水溶液显强酸性，说明该化合物在水溶液中可以电离产生氢离子，所以该化合物是硫酸氢铵，化学式为NH4HSO4。

(4)H与O形成1∶1的化合物是过氧化氢，含有18个电子，由题知N与H形成的化合物中也含有18个电子，该化合物是N2H4，N2H4与H2O2反应生成水和氮气，无污染，化学方程式为N2H4＋2H2O2N2＋4H2O。

答案：(1)

(2)O　S＋O2SO2(或2H2S＋O2===2H2O＋2S)

(3)NH4HSO4　(4)N2H4＋2H2O2N2＋4H2O