2021届（鲁科版）高考化学一轮复习原子结构作业
原 子 结 构
1.(4分)(2017·全国卷Ⅰ·T35)基态K原子中,核外电子占据最高能层的符号是 ,占据该能层电子的电子云轮廓图形状为 。
【解析】基态K原子中,最外层电子排布为4s1,核外电子占据的最高能层为第四层,符号是N,占据该能层电子的电子云轮廓图形状为球形。
答案:N 球形
2.(4分)(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 ,基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为 形。
【解析】铁元素为26号元素,基态铁原子的价层电子排布式为3d64s2,因此其价层电子排布图为。基态硫原子电子排布式为1s22s22p63s23p4,最高能级为3p能级,其电子云形状轮廓图为哑铃形或纺锤形。
答案: 哑铃(纺锤)
3.(2分)(2017·全国卷Ⅲ·T35改编)在CO2低压合成甲醇反应(CO2+3H2CH3OH+H2O)中, 第一电离能最大的元素对应的简单离子核外电子排布式为 。
【解析】该元素为O,O2-的核外电子排布式为1s22s22p6。
答案:1s22s22p6
4.(16分)砷化镍可用于制作发光器件、半导体激光器、太阳能电池和高速集成电路。
(1)基态Ni原子的价电子排布式为 ,基态As原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为 形。
(2)第一电离能As Se(填“>”或“<”) ,原因是 。
【解析】(1)Ni原子序数为28,基态Ni原子的价电子为3d能级上的8个电子、4s能级上的2个电子,基态As原子核外电子排布式为[Ar]3d104s24p3,该基态原子中占据最高能级的电子为4p电子,为哑铃形;(2)原子轨道中电子处于全满、全空或半满时较稳定。
答案:(1)3d84s2 哑铃(纺锤) (2)> As元素原子的4p轨道上的电子呈半满状态,比较稳定
5.(14分)锂-磷酸氧铜电池正极的活性物质是Cu4O(PO4)2,可通过下列反应制备:2Na3PO4+4CuSO4+2NH3·H2OCu4O(PO4)2↓+3Na2SO4+(NH4)2SO4+H2O
(1)写出基态Cu2+的核外电子排布式: 。与Cu同周期的元素中,与铜原子最外层电子数相等的元素还有 (填元素符号);
(2)上述方程式中涉及的N、O元素第一电离能由小到大的顺序为 。
【解析】(1)Cu是29号元素,其基态Cu2+的核外电子排布式为[Ar]3d9。与Cu同周期的元素中,与铜原子最外层电子数相等的元素还有K、Cr。
(2)7号元素N原子的电子排布式为1s22s22p3,8号元素O原子的电子排布式为1s22s22p4。当元素的原子核外电子层上的电子处于全充满、半充满或全空状态时,能量低比较稳定。N原子的电子处于半充满状态,是稳定状态。故N、O元素第一电离能由小到大的顺序为O
1.7时,一般为离子键;Δx<1.7时,一般为共价键。试推断:AlBr3中化学键类型是 。
(5)推测元素周期表中,x值最大的元素是 。
(6)从电负性角度,判断AlCl3是离子化合物,还是共价化合物的方法是
(写出判断的方法);请设计一个实验方案证明上述所得到的结论:
。
【解析】(1)表中同一周期的元素从Li→F,x值越来越大。而我们已知的同一周期元素从Li→F,原子半径越来越小,故原子半径越小,x值越大。
(2)根据(1)中的规律,Mg的x值应大于Na的x值(0.9)小于Be的x值(1.5);N的x值应大于C的x值(2.5)小于O的x值(3.5)。
(3)从P和N的x值大小可看出,N原子吸引电子的能力比P原子的强,在形成的分子中N原子带负电荷,故共用电子对偏向N原子一方。
(4)根据规律,Br的x值小于Cl的x值(3.0),AlCl3中的Δx=3.0-1.5=1.5,所以AlBr3中的化学键为共价键。
(5)元素周期表中,非金属性最强的元素是F,推测x值最大的应为F。
答案:(1)原子半径越小,x值越大 周期性
(2)0.9 1.5 2.5 3.5 (3)氮 (4)共价键 (5)F (6)Al元素和Cl元素的电负性差值为1.5<1.7,所以形成共价键,为共价化合物 将氯化铝加热到熔融态,进行导电性实验,如果不导电,说明是共价化合物
2.(18分)现有五种元素,其中A、B、C为短周期主族元素,D、E为第4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,也是宇宙中最丰富的元素
B元素原子的核外p电子数比s电子数少1
C原子的第一至第四电离能分别是
I1=738 kJ·mol-1,I2=1 451 kJ·mol-1,
I3=7 733 kJ·mol-1,I4=10 540 kJ·mol-1
D是前四周期中电负性最小的元素
E在周期表的第七列
(1)已知BA5为离子化合物,写出其电子式: 。
(2)B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↑↓1s ↑↓2s ↑↓↑↓↑↓2p ↑↑3s,该同学所画的电子排布图违背了 。
(4)E位于 族 区,价电子排布式为 。
(5)检验D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是 。
【解析】根据提供信息,可以推断A为H,B为N,C为Mg,D为K,E为Mn。
(1)NH5的电子式为[H]+H]-。
(2)N的基态原子中能量最高的电子为2p能级上的电子,电子云在空间有3个方向,原子轨道呈哑铃形。
(3)该同学所画的电子排布图中3s能级上的两个电子自旋状态相同,违背了泡利原理。
(4)Mn的价电子排布式为3d54s2,位于第4周期ⅦB族,属于d区元素。
(5)检验钾元素可以利用焰色反应。
答案:(1)[H]+H]-
(2)3 哑铃 (3)泡利原理 (4)ⅦB d 3d54s2
(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乃至基态时,将以光的形式释放能量
【加固训练】
有A、B、C、D、E 5种元素,它们的核电荷数依次增大,且都小于20。其中C、E是金属元素;A和E属于同一族,它们原子的最外层电子排布为ns1。B和D也属于同一族,它们原子最外层的p能级电子数是s能级电子数的两倍,C原子最外层上电子数等于D原子最外层上电子数的一半。A、B、C、D、E五种元素的电负性分别为2.5、3.5、0.8、2.1、1.5中的一种,请回答下列问题:
(1)A是 (用元素符号填空,下同),B是 ,C是 ,D是 ,E是 。
(2)A、B、C、D、E的电负性分别为A ,
B ,C ,D ,E 。
(3)由电负性判断,以上五种元素中金属性最强的是 ,非金属性最强的是 (填元素符号)。
(4)当B与A、C、D分别形成化合物时,B显 价,其他元素显 价(填“正”或“负”)。
(5)当B与A、C、D、E(与E形成E2B)分别形成化合物时,化合物中有离子键的是 ,有共价键的是 。
【解析】A、E均为ⅠA族元素且E为金属元素,则A为H,由于B、D为同族且最外层的p能级电子数为s能级电子数的2倍,则B、D的价电子排布为ns2np4,为ⅥA族元素,则B为O,D为S,E为K,C的价电子排布式为3s23p1,为Al。五种元素中,属于金属元素的是Al、K且活泼性K>Al,则K的电负性为0.8,Al的电负性为1.5;属于非金属元素的是H、S、O,非金属性O>S>H,则电负性O为3.5,S为2.5,H为2.1;当O与H、S、Al形成化合物时,由于O的电负性大,所以O显负价,其他元素显正价。当形成化合物时,两元素电负性差值小于1.7的形成的为共价键,两元素电负性差值大于1.7的形成的为离子键。
答案:(1)H O Al S K (2)2.1 3.5 1.5 2.5 0.8 (3)K O (4)负 正
(5)Al2O3、K2O H2O、SO2、SO3、H2O2
3.(14分)有四种前四周期的元素,它们的结构、性质等信息如下表所述:
元素
结构、性质等信息
A
是应用最广泛的金属
B
是第3周期元素,其最高价氧化物的水化物呈两性
C
元素的气态氢化物极易溶于水,可用作制冷剂
D
是海水中除氢、氧元素外含量最多的元素,其单质或化合物也是自来水生产过程中常用的消毒杀菌剂
请根据表中信息填写:
(1)A原子的核外电子排布式为 。
(2)B元素在周期表中第 族。
(3)C原子的基态电子排布图是 ,
其原子核外有 个未成对电子,能量最高的电子为 轨道上的电子,其轨道呈 形。
(4)C的同周期元素中第一电离能小于C的非金属元素有 种。
(5)B的最高价氧化物对应的水化物与NaOH溶液反应的化学方程式为 。
与D的氢化物的水溶液反应的化学方程式为 。
【解析】根据题中信息可推出:A为Fe,B为Al,C为N,D为Cl。
(1)A为Fe,其核外电子排布式为
1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2。
(2)B为Al,其在元素周期表中的位置为ⅢA族。
(3)C为N,其基态电子排布图为
,其中有3个未成对电子,能量最高的为2p轨道上的电子,其轨道呈哑铃形。
(4)第2周期元素中非金属元素有B、C、N、O、F、Ne,其中第一电离能小于氮元素的有B、C、O三种元素。
(5)本题考查Al(OH)3与NaOH和HCl反应的化学方程式,Al(OH)3+NaOHNaAlO2+2H2O,Al(OH)3+3HClAlCl3+3H2O。
答案:(1)1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)
(2)ⅢA (3) 3 2p 哑铃
(4)3
(5)NaOH+Al(OH)3Na[Al(OH)4]
3HCl+Al(OH)3AlCl3+3H2O
