2020届一轮复习人教版原子结构与性质作业
原子结构与性质
一、选择题(本题包括16小题，每小题3分，共48分)
1．玻尔理论、量子力学理论都是对核外电子运动的描述方法，根据对它们的理解，下列叙述中正确的是( )
A．因为s轨道的形状是球形的，所以s电子做的是圆周运动
B．3px、3py、3pz的差异之处在于三者中电子(基态)的能量不同
C．钒原子核外有4种形状的原子轨道
D．原子轨道和电子云都是用来形象地描述电子运动状态的
解析：s轨道是球形的，这是电子云轮廓图，表示电子在单位体积内出现概率的大小，不是说电子在做圆周运动，A错误；p能级有三个原子轨道，同一能层上的p轨道能量相同，3px、3py、3pz能量相同，它们的差异是伸展方向不同，B错误；23号钒，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2，能级有s、p、d三种，对应的原子轨道形状有3种，C项错误；电子云的轮廓图称为原子轨道，形象地描述电子运动的状态，D项正确。
答案：D
2．下列电子排布图所示的原子中，不能产生发射光谱的是( )
解析：基态原子能量最低，只可能产生吸收光谱。而激发态的原子能量较高，跃迁到基态时会产生发射光谱。A、B、C三项表示原子处于激发态， 只有D处于基态，不能产生发射光谱，选D项。
答案：D
3．下列各原子或离子的电子排布式正确的是( )
A．Mg2＋ 1s22s22p6
B．Br [Ar]4s24p5
C．Fe3＋ 1s22s22p63s23p63d34s2
D．Cr 1s22s22p63s23p63d44s2
解析：Mg的电子排布式为1s22s22p63s2，所以Mg2＋为1s22s22p6，A项正确；Br的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5，简化后为[Ar]3d104s24p5，B项错误；Fe为1s22s22p63s23p63d64s2，而原子失电子是从最外层开始，所以Fe3＋为1s22s22p63s23p63d5，C项错误；Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，D项错误。
答案：A
4．下列说法正确的是( )
A．元素周期表每一周期元素原子的最外层电子排布均是从ns1 过渡到ns2np6
B．所有的非金属元素都分布在p区
C．原子核外电子排布式为1s1的原子与原子核外电子排布式为1s22s1的原子的化学性质相似
D．元素周期表中ⅢB到ⅡB的10个纵行的元素都是金属，所以统称过渡金属元素
解析：第一周期最外层电子排布是从ns1过渡到ns2，A项错误；H元素处于s区， B项错误；原子核外电子排布式为1s1的原子为H原子，原子核外电子排布式为1s22s1的原子为Li原子，H原子为非金属、Li原子为金属，二者性质不同， C项错误；过渡元素包括副族与第Ⅷ族，为元素周期表中的第3列到12列，即ⅢB到ⅡB的10个纵行，都是金属元素， D项正确。
答案：D
5．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的氧化性强于Y的氧化性
D．X的第一电离能小于Y的第一电离能
解析：根据“X的阴离子与Y的阳离子具有相同的电子层结构”可知X元素和Y元素在周期表中的相对位置如Y元素位于X元素的下一个周期，且X为非金属元素，Y为金属元素。所以原子半径：X
Y；氧化性：X>Y；第一电离能：X>Y。
答案：C
6．已知某元素＋3价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d3，该元素在周期表中的位置和区域是( )
A．第三周期第ⅥB族；p区
B．第三周期第ⅢB族；ds区
C．第四周期第ⅥB族；d区
D．第四周期第ⅢB族；f区
解析：根据该元素＋3价离子的电子排布式可知，该元素的外围电子排布为3d54s1，位于d区、第四周期第ⅥB族。
答案：C
7．下列有关微粒性质的排列顺序正确的是( )
A．离子半径：O2－>Na＋>S2－
B．第一电离能：O>N>C
C．电负性：F>P>O
D．基态原子中未成对电子数：Mn>Si>Cl
解析：电子层数越多，半径越多；电子层数相同时，半径随着原子序数的递增而减小，因此离子半径大小顺序是：S2－>O2－>Na＋，故A错误；同周期从左向右第一电离能呈增大趋势，但ⅡA>ⅢA，ⅤA>ⅥA，因此第一电离能大小顺序是N>O>C，故B错误；同周期从左向右电负性增大，同主族从上到下电负性减小，F的电负性大于O，N的电负性大于P，O的电负性大于N，因此电负性大小顺序是F>O>P，故C错误；Mn的价电子排布式为3d54s2，未成对电子数为5，Si的价电子排布式为3s23p2，未成对电子数为2，Cl的价电子排布式为3s23p5，未成对电子数为1，故D正确。
答案：D
8．短周期元素X、Y在周期表中的相对位置如图所示，且已知X基态原子的价电子排布为nsnnpn＋1，下列说法不正确的是( )
A．X元素的电负性大于Y
B．X元素的第一电离能大于Y
C．X在周期表中位于第二周期第ⅢA族
D．原子半径Mg＞Y
解析：X基态原子的价电子层为nsnnpn＋1，则n＝2，可知n＋1＝3，即X的价电子层为2s22p3，X为N，结合元素在周期表的位置可知Y为Si。非金属性N＞Si，则X元素的电负性大于Y的，故A正确；非金属性越强，第一电离能越大，则X元素的第一电离能大于Y的，故B正确；X为N，在周期表中位于第二周期第VA族，故C错误；同一周期，从左到右，原子半径减小，则原子半径：Mg＞Y，故D正确。
答案：C
9．X、Y为同周期或同主族短周期元素，若X的原子半径大于Y的原子半径，则下列判断正确的是( )
A．第一电离能一定XZ>M
B．离子半径：M－>Z2－>Y－
C．ZM2分子中各原子的最外层均满足8电子稳定结构
D．Z元素基态原子最外层电子排布图为
解析：由图示关系可推知：X为氦元素，Y为氟元素，M为氯元素，Z为硫元素。元素的电负性关系为F>Cl>S，故A项不正确；离子半径关系为S2－>Cl－>F－，故B项不正确；SCl2的电子式为::::，故C项正确；S元素基态原子最外层电子排布图为
，故D项不正确。
答案：C
14．同周期的三种元素X、Y、Z，已知其最高价氧化物对应水化物的酸性强弱为HXO4>H2YO4>H3ZO4，则下列判断错误的是( )
A．原子半径：Z>Y>X
B．气态氢化物的稳定性HX>H2Y>ZH3
C．电负性：X>Y>Z
D．第一电离能：X>Y>Z
解析：非金属性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性是：HXO4>H2YO4>H3ZO4，则非金属性X>Y>Z，原子序数X>Y>Z；同周期从左到右非金属性增强，原子半径逐渐减小，所以原子半径：Z>Y>X，故不选A项；非金属性越强，氢化物越稳定，由于非金属性X>Y>Z，所以气态氢化物的稳定性：HX>H2Y>ZH3，故不选B项；非金属性X>Y>Z，元素的非金属性越强，其电负性越强，则电负性：X>Y>Z，故不选C项；通常情况下，非金属性越强，第一电离能越大，但是也有特例；例如：X为Cl，Y为S，Z为P，由于P的最外层轨道处于半满状态，比较稳定，所以第一电离能Cl>P>S，故选D项．
答案：D
15．已知X和Y均为第三周期元素，其原子的第一至第四电离能如下表所示：下列说法正确的是( )
电离能/kJ·mol－1
I1
I2
I3
I4
X
578
1817
2745
11578
Y
738
1451
7733
10540
A．X通常显＋3价，Y通常显＋1价
B．X的第一电离能小于Y的第一电离能，所以X比Y金属性强
C．X、Y的最高价氧化物的水化物都不能与氢氧化钠反应
D．工业上制取X采用的是电解熔融的X的氧化物，制取Y采取的是电解熔融的Y的氯化物
解析：X的第四电离能突然增大，X最外层有3个电子，X是Al元素，铝通常显＋3价；Y的第三电离能突然增大，Y最外层有2个电子，Y是Mg元素，镁通常显＋2价，故A项错误；Al的第一电离能小于Mg的第一电离能，但Mg比Al的金属性强，故B项错误；氢氧化铝能与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，故C项错误；工业上采用的是电解熔融的氧化铝冶炼金属铝，电解熔融的氯化镁冶炼金属镁，故D项正确。
答案：D
16．A、B、C、D四种元素，已知A元素是地壳中含量最多的元素；B元素为金属元素，
它的原子核外K、L层上电子数之和等于M、N层电子数之和；C元素是第3周期第一电离能最小的元素；D元素在第3周期中第一电离能最大。下列有关叙述错误的是( )
A．四种元素A、B、C、D分别为O、Ca、Na、Ar
B．元素A、B、C两两组成的化合物可为CaO、Na2O、Na2O2等
C．元素A、C简单离子的半径大小关系为AC
解析：A、B、C、D四种元素，A元素是地壳中含量最多的元素，则A是O；B元素为金属元素，它的原子核外K、L层上电子数之和等于M、N层电子数之和，则其原子核外电子数＝2×(2＋8)＝20，则B是Ca；C元素是第3周期第一电离能最小的元素，则C是Na，D元素在第3周期中第一电离能最大，则D是Ar，故A正确；元素O、Ca、Na两两组成的化合物可为CaO、CaO2、Na2O、Na2O2等，故B正确；O2－、Na＋离子电子层结构相同，核电荷数越大离子半径越小，故离子半径O2－＞Na＋，故C错误；元素的非金属性越强，其电负性越大，故电负性O＞Na，故D正确。
答案：C
二、非选择题(本题包括5小题，共52分)
17．(10分)Ti、Na、Mg、C、N、O、Fe等元素的研究一直在进行中，其单质及化合物在诸多领域都有广泛的应用。回答下列问题：
(1)钠在火焰上灼烧产生的黄光是一种________(填字母)
A．吸收光谱 B．发射光谱
(2)下列Mg原子的核外电子排布式中，能量最高的是________，能量最低的是________(填序号)
a．1s22s22p43s13p3p3p
b．1s22s22p33s23p3p3p
c．1s22s22p63s13p
d．1s22s22p63s2
(3)Ti原子核外共有________种运动状态不同的电子，最高能层电子的电子云轮廓形状为________，其价电子排布图为________。与Ti同周期的所有过渡元素的基态原子中，写出任意一种最外层电子数与钛不同的元素外围电子排布式________。
(4)N、O、Mg元素的前3级电离能如下表所示：
元素
I1/kJ·mol－1
I2/kJ·mol－1
I3/kJ·mol－1
X
737.7
1 450.7
7 732.7
Y
1 313.9
3 388.3
5 300.5
Z
1 402.3
2 856.0
4 578.1
X、Y、Z中为N元素的是________，判断理由是________。
(5) 琥珀酸亚铁片是用于缺铁性贫血的预防和治疗的常见药物，临床建议服用维生素C促进“亚铁”的吸收，避免生成Fe3＋，从结构角度来看，Fe2＋易被氧化成Fe3＋的原因是________。Fe3＋与Fe2＋的离子半径大小关系为：Fe3＋________Fe2＋(填“大于”或“小于”)，原因为：________。
解析：
(1)钠在火焰上灼烧时，原子中的电子吸收了能量，从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道，但处于能量较高轨道上的电子是不稳定的，很快跃迁回能量较低的轨道，这时就将多余的能量以黄光的形式放出，属于发射光谱。
(2)基态原子具有的能量最低，得到能量后，电子发生跃迁，从低轨道跃迁到高能级的轨道，能量最高的是b，能量最低的是d。
(3)Ti元素原子核外有22个电子，所以原子中运动状态不同的电子共有22种；其电子排布式为：1s22s22p63s23p63d23s2；最高能层为4s能级，电子云轮廓形状为球形；价电子排布为3d23s2，价电子排布图为：
与Ti同周期的所有过渡元素的基态原子中，最外层电子数与钛不同，结合构造原理与洪特规则，符合条件的元素原子的价电子排布为3d54s1、3d104s1。
(4)金属元素第一电离能I1小于非金属元素，则第一电离能I1最小的X为Mg元素；N原子外围电子排布式为2s22p3，N与O相比，2p轨道处于半充满的稳定结构，故失去第一个电子较难，I1较大，则I1较大的Z为N元素，故答案为：Z。
(5)Fe2＋价电子为3d6，失去1个电子形成更稳定的3d5半满状态的Fe3＋，导致Fe2＋ 易被氧化成Fe3＋；因为Fe3＋与Fe2＋核电荷数相同，但是核外电子小，所以核对电子吸引能力大，半径小。
答案：
(1)B (2)b d
(3)22 球形 3d54s1或3d104s1
(4)Z N原子外围电子排布式为2s22p3，N与O相比，2p轨道处于半充满的稳定结构，故失去第一个电子较难，I1较大
(5)Fe3＋的3d5半满状态更稳定 小于 核电荷数相同，但是Fe3＋核外电子数少。
18．(10分)现有五种元素，其中A、B、C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。
A元素的核外电子数和电子层数相等
B元素原子的核外p电子数比s电子数少1
C原子第一至第四电离能如下：
I1＝738 kJ·mol－1，I2＝1451 kJ·mol－1，I3＝7733 kJ·mol－1，I4＝10540 kJ·mol－1
F是前四周期中电负性最小的元素
G在周期表的第八列
(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________。 与G的三价离子有相同电子数的原子的价电子排布图为：________。
(5)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：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，A元素的核外电子数和电子层数相等，A为H元素；B元素原子的核外p电子数比s电子数少1，B有2个电子层，为1s22s22p3，故B为N元素；由C原子的第一至第四电离能数据可以知道，第三电离能剧增，故C表现＋2价，处于ⅡA族，原子序数大于N元素，故C为Mg元素；F是前四周期中电负性最小的元素，F为第四周期元素，故F为K元素；G在第四周期且位于周期表的第8列，G为Fe元素，据此解答。
(1)NH5为离子化合物，是由NH与H－两种离子构成，电子式为；
(2)B为N元素，核外电子排布式为1s22s22p3，基态原子中能量最高的电子，处于2p能级，有3个电子，其电子云在空间有3个方向，原子轨道呈哑铃(或纺锤)形；
(3)
中3s能级，2个电子自旋方向相同，违背了泡利原理；
(4)G为Fe元素，是26号元素，位于第四周期第Ⅷ族，最后填充的为d电子，为d区元素，核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar] 3d64s2；Fe3＋核外电子数目为23，所以与其电子数相同的元素为23号元素钒，其电子排布为1s22s22p63s23p63d34s2，其价电子排布图为：
(5)F为K元素，检验F元素的方法是焰色反应，产生此现象的原因是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。
答案：
(1)
(2)3 哑铃(或纺锤)
(3)泡利原理
(4)Ⅷ d 1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar] 3d64s2
(5)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
19．(10分)我国科学家通过测量SiO2中的26Al和10Be两种元素的比例确定“北京人”年龄，这种测量方法叫“铝铍测年法”。完成下列填空：
(1)写出Be的核外电子排布式________。Be所在的周期中，最外层有2个未成对电子的元素的符号是________、________。
(2)写出Al的最外层电子排布图________。铝原子核外有________种运动状态不同的电子；铝原子核外有________种能量不同的电子。有一种与26Al中子数相同的硅的核素，写出该核素符号________，硅的电负性________(填“大于”或“小于”)Al 。
(3)比较Al3＋、S2－和Cl－半径由大到小的顺序________________；这3种元素最高价氧化物对应的水化物中酸性最强的是________(写化学式)。
解析：
(1)Be的原子序数为4，位于第二周期第ⅡA，核外电子排布式为1s22s2；与Be所在的周期中元素C：1s22s22p2，O：1s22s22p4,2p轨道均有2个未成对电子。
(2)Al的最外层有3个电子，电子排布式为3s23p1，则最外层电子轨道表示式为
铝原子核外有13个电子则有13种运动状态不同的电子；铝原子核外电子排布为1s22s22p63s23p1，五种轨道，五种能量；26Al中中子数为13，而硅的质子数为14，所以该核素为Si；硅与铝同周期，同周期元素，原子序数越大，电负性也越大，所以硅的电负性大于铝。
(3)比较半径①电子层越多，半径越大②当电子层数相同时，核电荷数越大，吸电子能力越强，半径越小，因此离子半径 S2－＞Cl－＞Al3＋；元素非金属性越强，最高价氧化物水化物酸性越强，氯元素的非金属性最强，则 HClO4酸性最强。
答案：
(1)1s22s2 C O
(2) 13 5 Si 大于
(3)S2－＞Cl－＞Al3＋ HClO4
20．(10分)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)写出基态J原子的电子排布式：____________________，L的原子序数为________，M的简化电子排布式：________。
(2)下列关于元素在元素周期表中的位置的叙述正确的是________(填字母代号)。
A．K位于元素周期表中第四周期第ⅡB族，属于ds区元素
B．J位于元素周期表中第四周期第ⅣB族，属于d区元素
C．F位于元素周期表中第三周期第ⅡA族，属于s区元素
D．I位于元素周期表中第三周期第ⅦA族，属于ds区元素
(3)如图是部分元素原子的第一电离能I1随原子序数变化的曲线图。
①认真分析图中同周期元素第一电离能的变化规律，将Na～Ar之间的元素用短线连接起来，构成完整的图像。
②从图像分析可知，同一主族元素原子的第一电离能I1变化规律是________。
Zn的第一电离能大于Ga的原因是________。
③上图中5号元素在周期表中的位置是________。
解析：(1)J是Cr元素，电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1；L是Ba元素，原子序数是56；M是Br元素，是第四周期第ⅦA族元素，所以简化的电子排布式为[Ar]3d104s24p5。
(2)K是第四周期第ⅠB族元素，属于ds区元素，A错误；J是第四周期第ⅥB族元素，属于d区元素，B错误；F是第三周期第ⅡA族元素，属于s区元素，C正确；I是第三周期第ⅦA族元素，属于p区元素，D错误。
(3)①在第三周期元素中，由于Mg的3s能级是全充满结构，P的3p能级是半充满结构，所以第一电离能比同周期相邻的元素高。②从图像分析可知，同一主族元素原子的第一电离能I1变化规律是从上到下逐渐减小。Zn的第一电离能大于Ga的原因是Zn的外围电子排布式为3d104s2,4s轨道全充满，所以Zn的第一电离能更高。③5号是P元素，位于元素周期表中的第三周期第ⅤA族。
答案：
(1)1s22s22p63s23p63d54s1 56 [Ar]3d104s24p5
(2)C (3)①
②从上到下依次减小 Zn的外围电子排布式为3d104s2，是全充满结构，所以Zn的第一电离能更高
③第三周期第ⅤA族
21．(12分)在元素周期表前四周期中，有A、B、C、D四种元素，它们的原子序数依次增大，A原子有3个未成对电子；B元素原子次外层有8个电子，1 mol B单质与足量盐酸反应可生成1 mol H2，B单质不易与冷水反应；C元素的＋3价离子的d轨道是半充满的；D元素易形成－1价离子。
(1)填写下表：
元素
A
B
C
D
名称、符号
电子排布式
电子排布图
属于哪个区
(2)A元素位于第________周期________族，A的最高价氧化物分子式为________，对应水化物分子式为________，A的气态氢化物分子式为________。
(3)B元素位于第________周期________族，B单质在A单质中燃烧的化学方程式为__________________________________________，燃烧产物与水反应的化学方程式为________。
(4)C元素位于第________周期________族，C2＋的电子排布式为________，在含C2＋的水溶液中，滴入氯水后再滴入数滴KSCN溶液，现象是________，上述反应的离子方程式为________，________。在含C3＋的水溶液中加足量铁粉充分振荡后，滴入KSCN溶液，现象是__________________________________________，上述反应的离子方程式为____________________________。
(5)D元素位于第________周期________族，在C2＋与D－形成的化合物的水溶液中，滴入足量氯水，反应的化学方程式为
________________________________________________________________________。
(6)四种元素中电负性最大的元素是________(用元素符号表示，下同)，第一电离能最小的元素是______________。A、B两种元素的原子半径大小关系是________，单核离子的离子半径大小是________。
解析：A原子有3个未成对电子，其价电子排布为2s22p3或3s23p3；1 mol B与盐酸反应产生1 mol H2，B为ⅡA族元素Mg或Ca，又由于B比A的原子序数大且不易与冷水反应，则B为Mg元素，那么A为氮元素。C元素的＋3价离子的d轨道是半充满的即3d5，那么它的原子的价电子排布式为3d64s2，C为铁元素；D元素在第四周期(原子序数比C大)且易形成－1价阴离子，它是溴元素。推出了A、B、C、D四种元素，则(1)～(6)小题可依次推理作答。
答案：(1)
元素
A
B
C
D
名称、符号
氮N
镁Mg
铁Fe
溴Br
电子排布式
1s22s22p3
1s22s2
2p63s2
1s22s22p63s2
3p63d64s2
1s22s22p63s2
3p63d104s24p5
电子排布图
属于哪个区
p区
s区
d区
p区
(2)二 ⅤA N2O5 HNO3 NH3
(3)三 ⅡA 3Mg＋N2Mg3N2
Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2↓＋2NH3↑
(4)四 Ⅷ 1s22s22p63s23p63d6 溶液变红色
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3 溶液不变红色 2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋(5)四 ⅦA 2FeBr2＋3Cl2===2FeCl3＋2Br2
(6)N Mg Mg>N Mg2＋
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