高考化学大一轮复习 习题 第38讲 原子结构与性质（习题）（解析版）

第三十八讲原子结构与性质【基础巩固】1.某元素＋3价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，则该元素在周期表中的位置为()A.ⅤB族B.ⅢB族C.Ⅷ族D.ⅤA族【答案】C【解析】由该元素离子的电子排布式可推出其原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，价电子排布式为3d64s2，所以在Ⅷ族。2.元素X、Y、Z在周期表中的相对位置如图所示。已知Y元素原子的外围电子排布式为nsn－1npn＋1，则下列说法不正确的是()XYZA.Y元素原子的价电子排布式为4s24p4B.Y元素在元素周期表的第三周期第ⅥA族C.X元素所在周期中所含非金属元素最多D.Z元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3【答案】A【解析】Y元素原子的外围电子排布为nsn－1npn＋1，s能级最多容纳2个电子，故n－1＝2，解得n＝3，故Y元素原子的外围电子排布为3s23p4，Y为S元素，由X、Y、Z在周期表中的位置可知，X为F元素，Z为As元素。Y元素原子的外围电子排布为3s23p4，故A错误；Y为S元素，处于第三周期第ⅥA族，故B正确；X为F元素，处于第二周期，只有2种金属元素，含有6种非金属元素，含非金属元素最多，故C正确；Z为As元素，是33号元素，其元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，故D正确。3.下列电子排布式或电子排布图正确的是()①基态C原子的电子排布图：②基态Cr原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d44s2③基态O原子的电子排布图：④基态Br原子的外围电子排布式：3d104s24p5⑤基态B原子的电子排布图：A.①②③B.②③④C.①②④⑤D.只有③【答案】D【解析】①应为，②应为1s22s22p63s23p63d54s1，④应为4s24p5，⑤应为。4..(2021·全国乙卷节选，双选)过渡金属元素铬(Cr)是不锈钢的重要成分，在工农业生产和国防建设中有着广泛应用。对于基态Cr原子，下列叙述正确的是(填标号)。A.轨道处于半充满时体系总能量低，核外电子排布应为[Ar]3d54s1B.4s电子能量较高，总是在比3s电子离核更远的地方运动C.电负性比钾高，原子对键合电子的吸引力比钾大【答案】AC【解析】基态原子满足能量最低原理，Cr有24个核外电子，轨道处于半充满时体系总能量低，核外电子排布应为[Ar]3d54s1，A正确；同一原子的能层越高，电子的能量越高，s电子云半径越大，电子在离核更远的区域出现的概率越大，并不是4s电子总比3s电子在离核更远的地方运动，B错误；电负性为原子对键合电子的吸引力，同周期除零族原子序数越大电负性越强，钾与铬位于同周期，铬原子序数大于钾，故铬电负性比钾高，原子对键合电子的吸引力比钾大，C正确。5.下列有关光谱的说法不正确的是()A.原子中的电子在跃迁时会发生能量的变化，能量的表现形式之一是光(辐射)，这也是原子光谱产生的原因B.原子光谱只有发射光谱C.通过原子光谱可以发现新的元素D.通过光谱分析可以鉴定某些元素【答案】B【解析】电子在基态和激发态之间的跃迁会引起能量的变化，并以光的形式体现，用光谱仪摄取得到光谱。电子从基态向激发态的跃迁会吸收能量，形成吸收光谱；电子从激发态向基态的跃迁会放出能量，形成发射光谱。原子中的电子在跃迁时会发生能量的变化，能量的表现形式之一是光(辐射)，这也是原子光谱产生的原因，选项A正确；原子光谱既有发射光谱，也有吸收光谱，选项B不正确；通过原子光谱可以发现新的元素，选项C正确；通过光谱分析可以鉴定某些元素，选项D正确。6.(2022·江苏卷)工业上电解熔融Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)的混合物可制得铝。下列说法正确的是()A.半径大小：r(Al3＋)<r(Na＋)B.电负性大小：x(F)<x(O)C.电离能大小：I1(O)<I1(Na)D.碱性强弱：NaOH<Al(OH)3【答案】A【解析】A.核外电子数相同时，核电荷数越大半径越小，故半径大小为r(Al3＋)<r(Na＋)，故A正确；B.同周期元素核电荷数越大电负性越大，故x(F)＞x(O)，故B错误；C.同周期从左往右第一电离能呈增大趋势，同主族从上往下第一电离能呈减小趋势，故电离能大小为I1(O)＞I1(Na)，故C错误；D.元素金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的碱性越强，故碱性强弱为NaOH＞Al(OH)3，故D错误。7．(2022·苏州模拟)前四周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。X与Z同主族，且基态X原子中p能级和s能级上的电子数相同。Y、Z同周期，Y位于第ⅢA族，W最外层有2个电子。下列说法正确的是()A．原子半径：r(X)<r(Y)<r(Z)<r(W)B．最高价氧化物对应水化物的碱性：W<YC．第一电离能：I1(Z)<I1(X)D．基态W原子内层原子轨道均已充满电子【答案】C【解析】X的电子排布式可能为1s22s22p4或1s22s22p63s2，Y、Z同周期，Y位于第ⅢA族，X与Z同主族，则X的电子排布式为1s22s22p4，X为O，Z为S，Y为Al，W为Ca。电子层数越多，原子半径越大，电子层数相同，核电荷数越小，半径越大，则原子半径：r(O)<r(S)<r(Al)<r(Ca)，A错误；金属性：Al<Ca，则碱性：Al(OH)3<Ca(OH)2，B错误；W为Ca，其3d轨道未排电子，D错误。8．A、B为两短周期元素，A元素原子的L层比B元素原子的L层少3个电子，B原子核外电子总数比A原子核外电子总数多5，则A和B形成的化合物的化学式为()A．A2B3B．BA2C．AB4D．B3A2【答案】D【解析】由题意知，B原子M层上有2个电子，而且A元素原子的L层未排满，所以两者的原子结构示意图为A：、B：，即A为N，B为Mg，A、B构成Mg3N2，即B3A2。9.(高考题组合)电子排布式和电子排布图的书写。(1)(2021·全国甲卷)太阳能电池板主要材料为单晶硅或多晶硅。Si的价电子层的电子排布式为。(2)(2020·全国卷Ⅱ)基态Ti原子的核外电子排布式为。(3)(2020·天津卷)Fe、Co、Ni在周期表中的位置为，基态Fe原子的电子排布式为__________________________________________。(4)(2019·全国卷Ⅱ)Fe成为阳离子时首先失去轨道电子，Sm的价层电子排布式4f66s2，Sm3＋价层电子排布式为______________________________。(5)(2019·全国卷Ⅰ)下列状态的镁中，电离最外层一个电子所需能量最大的是(填标号)。(6)(2018·全国卷Ⅱ)基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为_________________________________。【答案】(1)3s23p2(2)1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2(3)第四周期第Ⅷ族1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2(4)4s4f5(5)A(6)10.(高考题组合)电离能大小的比较及原因。I1/(kJ·mol－1)Li520Be900B801Na496Mg738Al578(1)(2020·全国卷Ⅰ)Li及其周期表中相邻元素的第一电离能(I1)如表所示。I1(Li)>I1(Na)，原因是______________________________________________________________________________。I1(Be)>I1(B)>I1(Li)，原因是____________________________________________________________________。(2)(2018·全国卷Ⅲ)黄铜是人类最早使用的合金之一，主要由Zn和Cu组成。第一电离能I1(Zn)I1(Cu)(填“大于”或“小于”)。原因是________________________________________________________。(3)(2017·全国卷Ⅲ)元素Mn与O中，第一电离能较大的是。【答案】(1)Na与Li同主族，Na的电子层数更多，原子半径更大，故第一电离能更小Li，Be和B为同周期元素，同周期元素从左至右，第一电离能呈现增大的趋势；但由于基态Be原子的s能级处于全充满状态，能量更低更稳定，故其第一电离能大于B的(2)大于Zn核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子(3)O【拔高练习】1.(2022·常州模拟)x、y为两种元素的原子，x的阴离子与y的阳离子具有相同的电子层结构，由此可知()A.x的原子半径大于y的原子半径B.x的电负性小于y的电负性C.x的氧化性大于y的氧化性D.x的第一电离能小于y的第一电离能【答案】C【解析】阴离子是由原子得电子形成，阳离子是由原子失电子形成，x的阴离子与y的阳离子具有相同的电子层结构，所以x应位于y的上一周期，原子序数x＜y，且x为非金属元素，最外层电子数较多，y为金属元素，最外层电子数相对较少。x位于y的上一周期，原子的电子层数较少，所以原子半径较小，故A错误；x为非金属元素，且位于y的上一周期，非金属性更强，所以x的电负性大于y的电负性，故B错误；x电负性较大，更容易得到电子，氧化性更强，故C正确；x为非金属元素，y为金属元素，且x位于y的上一周期，故x的第一电离能大于y的第一电离能，故D错误。2.X、Y是同周期的两种主族元素，它们的逐级电离能(I)数据如下表所示：电离能/kJ·mol－1I1I2I3I4I5……X49645626912954313353……Y738145177331054013630……下列有关说法正确的是()A.电负性：X＞YB.与水反应剧烈程度：X<YC.X的最外层电子数为1D.Y的最高化合价为＋3【答案】C【解析】由X的I2突然增大，说明X的最外层有1个电子，Y的I3突然增大，说明Y的最外层有2个电子；因X、Y同周期，可推断Y在X的右侧。3.(2022·自贡田家炳中学高三测试)元素周期表和元素周期律可指导人们进行规律性推测和判断。下列说法中不合理的是()A.若aX2＋和bY－的核外电子层结构相同，则原子序数：a＝b＋3B.盐酸(HCl)酸性比H2SiO3强，则元素的非金属性：Cl＞SiC.硅、锗都位于金属与非金属的交界处，都可用作半导体材料D.Be与Al在周期表中处于对角线位置，可推出：Be(OH)2＋2OH－=BeOeq\o\al(2－,2)＋2H2O【答案】B【解析】A.若aX2＋和bY－的核外电子层结构相同，则原子序数：a－2＝b＋1，即a＝b＋3，故A正确；B.HCl不是氯元素的最高价含氧酸，不能据此比较Cl、Si的非金属性强弱，故B错误；C.硅、锗处于金属与非金属的交界处，元素既表现一定的金属性又表现一定的非金属性，都可以做半导体材料，故C正确；D.Be与Al在周期表中处于对角线位置，则Be(OH)2和Al(OH)3性质相似，可推出：Be(OH)2＋2OH－=BeOeq\o\al(2－,2)＋2H2O，故D正确。4．(2023·宝鸡模拟)如图所示为元素周期表的一部分，其中X、Y、Z、W为短周期元素，T的单质常温下为液体。下列说法错误的是()A．X、Y的单质均存在同素异形体B．Y、Z的简单氢化物的稳定性依次递增C．R的单质可用于制造半导体材料D．Y、Z、W元素简单阴离子的半径：Y>Z>W【答案】D【解析】T的单质常温下为液体，T应为Br元素，由元素在周期表中的位置可知Z为F元素、W为Cl元素、Y为O元素、X为P元素，R为Ge元素。P对应的同素异形体有红磷、白磷等，O对应的同素异形体有氧气、臭氧等，A正确；同周期元素从左到右非金属性逐渐增强，元素的非金属性越强，对应的简单氢化物越稳定，B正确；Ge为重要的半导体材料，C正确；Y、Z、W元素简单阴离子分别为O2－、F－、Cl－，半径：Cl－>O2－>F－，D错误。5.下列有关光谱的说法不正确的是()A.原子中的电子在跃迁时会发生能量的变化，能量的表现形式之一是光(辐射)，这也是原子光谱产生的原因B.原子光谱只有发射光谱C.通过原子光谱可以发现新的元素D.通过光谱分析可以鉴定某些元素【答案】B【解析】电子在基态和激发态之间的跃迁会引起能量的变化，并以光的形式体现，用光谱仪摄取得到光谱。电子从基态向激发态的跃迁会吸收能量，形成吸收光谱；电子从激发态向基态的跃迁会放出能量，形成发射光谱。原子中的电子在跃迁时会发生能量的变化，能量的表现形式之一是光(辐射)，这也是原子光谱产生的原因，选项A正确；原子光谱既有发射光谱，也有吸收光谱，选项B不正确；通过原子光谱可以发现新的元素，选项C正确；通过光谱分析可以鉴定某些元素，选项D正确。6．(2022·烟台模拟)某种具有高效率电子传输性能的有机发光材料的结构简式如图所示。下列关于该材料组成元素的说法错误的是()A．五种组成元素中有四种元素位于p区且均位于同一周期B．原子半径：Al＞C＞N＞O＞HC．气态氢化物的稳定性：H2O＞NH3＞CH4D．基态N原子核外有7种运动状态不同的电子【答案】A【解析】由可知，组成该物质的元素有H、C、N、O和Al，由电子排布式可知，H位于第一周期，属于s区，而C、N、O均位于第二周期，均属于p区，Al位于第三周期，属于p区，故A错误；根据原子半径递变规律，原子半径：Al＞C＞N＞O＞H，故B正确；非金属性：O＞N＞C，则气态氢化物的稳定性：H2O＞NH3＞CH4，故C正确；N的原子序数为7，核外有7个电子，则基态N原子核外有7种运动状态不同的电子，故D正确。7．根据下表中五种元素的电离能数据(单位：kJ·mol－1)，下列说法不正确的是()电离能元素代号I1I2I3I4Q2080400061009400R500460069009500S7401500770010500T5801800270011600U420310044005900A.T的氯化物最可能的化学式为TCl3B．氦元素最有可能与Q元素位于同一族C．在周期表中，最可能处于同一族的是R和UD．U元素最有可能为K，R元素最有可能为Li【答案】D【解析】当In＋1≫In时，元素的最高化合价为＋n，故R和U最高价为＋1，S最高价为＋2，T最高价为＋3，A、C项正确；由表中数据可知，Q元素各电离能都较大，而且各电离能之间无太大差距，故Q最可能为稀有气体元素，B项正确；R出现了I4，而锂核外只有3个电子，D项错误。8．(2023·成都模拟)X、Y、Z、W、R属于周期表中前20号主族元素，且原子序数依次增大。X原子中有7个运动状态完全不同的电子，Z是元素周期表中电负性最大的元素，Z和W同主族，R的最外层电子数是最内层电子数的一半。下列说法正确的是()A．Z的简单氢化物分子间能形成氢键B．简单离子半径：r(R)＞r(W)C．简单气态氢化物的热稳定性：W＞ZD．第一电离能：I1(X)＞I1(Y)＞I1(Z)【答案】A【解析】X为N、Y为O、Z为F、W为Cl、R为K。Z的简单氢化物为HF，分子间能形成氢键，故A正确；具有相同电子排布的离子中原子序数大的离子半径小，则简单离子半径：r(R)＜r(W)，故B错误；非金属性：F>Cl，则简单气态氢化物的热稳定性：W＜Z，故C错误；同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势，但N的2p电子为半充满稳定结构，则第一电离能：I1(Z)＞I1(X)＞I1(Y)，故D错误。9．LDFCB是锂离子电池常用的一种离子导体，其阴离子由原子序数依次增大的同周期元素原子W、X、Y、Z构成，结构如图。基态Y原子的s轨道与p轨道电子数相等，Z的核外电子总数是W的最外层电子数的3倍。下列说法正确的是()A．同周期元素第一电离能小于Y的有5种B．简单氢化物的沸点：Z>Y>XC．W的最高价氧化物对应的水化物具有两性D．W和Z可形成含有极性共价键的非极性分子【答案】D【解析】根据阴离子的结构简式，Y形成两个共价键，基态Y原子的s轨道与p轨道电子数相等，故Y的基态原子核外电子排布式为1s22s22p4，Y为O；X原子均形成4个共价键，且原子序数比Y小，故X为C；整个微粒显－1价，故W为B；Z的核外电子总数是W的最外层电子数的3倍，故Z为F。Y为O，同周期元素第一电离能小于O的有Li、Be、B、C，共4种，A错误；简单氢化物的沸点：H2O>HF>CH4，B错误；B的最高价氧化物对应的水化物为H3BO3，为一元弱酸，不具有两性，C错误；B与F可形成BF3，为含有极性共价键的非极性分子，D正确。10.(1)①基态Cu原子有________种不同能级的电子。②N原子中最高能级的电子的电子云轮廓图为________。③在空气中FeO稳定性小于Fe2O3，从电子排布的角度分析，其主要原因是_____________________________。(2)元素X位于第四周期，其基态原子有4个未成对电子，基态X2＋的价层电子排布式是__________；X3＋的价层电子排布式为________。(3)M是第四周期元素，最外层只有1个电子，次外层的所有原子轨道均充满电子，M元素基态原子的电子排布式为________，M＋的价层电子排布式为________________，M2＋的电子排布式为________。【答案】(1)①7②哑铃形③Fe2＋价层电子排布式为3d6，而Fe3＋的价层电子排布式为3d5，为半充满稳定结构，故FeO稳定性小于Fe2O3(2)3d63d5(3)1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)3d101s22s22p63s23p63d9(或[Ar]3d9)【解析】(2)第四周期元素中，未成对电子数为4的元素为Fe。(3)第四周期元素，最外层为第四能层，只有1个电子，故为4s1，次外层的所有原子轨道都充满电子，次外层的电子排布式为3s23p63d10，该元素为Cu。11.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，请写出其基态原子的核外电子排布式