2022高考化学一轮复习专练54原子结构与性质含解析

专练54　原子结构与性质

一、单项选择题

1．下列说法正确的是(　　)

A．电子云就是电子运动的形态

B．焰色反应产生的是发射光谱

C．铜原子处于基态时的核外电子排布式为3d104s1

D．核外电子运动状态可以用牛顿运动定律来描述，也可以用统计方法来描述

2．[2021·河南部分重点中学质检]下列说法中正确的是(　　)

A．所有金属元素都分布在d区和ds区

B．最外层电子数为2的元素都分布在s区

C．元素周期表中ⅢB族到ⅡB族10个纵列的元素都是金属元素

D．s区均为金属元素

3．下列说法正确的是(　　)

A．Fe3＋的最外层电子排布式为：3s23p63d5

B．原子核外电子排布式为1s2的原子与原子核外电子排布式为1s22s2的原子化学性质相似

C．基态铜原子的价电子排布图：

D．基态碳原子的价电子排布图：

4．[2021·甘肃镇原二中期中]下表列出了某短周期主族元素R的各级电离能数据(用I1、I2……表示，单位为kJ·mol－1)。

下列关于R元素的叙述中一定正确的是(　　)

A．R的最高化合价为＋3价

B．R元素位于元素周期表的第ⅡA族

C．R元素的原子最外层共有4个电子

D．R元素基态原子的电子排布式为1s22s2

5．下列各组元素的性质正确的是(　　)

A．最高正价：F>S>Si

B．原子半径：P>N>C

C．第一电离能：B>Al>Ga

D．电负性：F>N>O

6．[2021·保定高三月考]下列是A、B、C、D、E五种短周期元素的某些性质

下列判断正确的是(　　)

A．C、D、E的氢化物的稳定性顺序为C>D>E

B．元素A的最外层轨道中无自旋方向相同的电子

C．元素B、C不可能形成化合物

D．与元素B同周期第一电离能最小的元素的单质能与H2O发生置换反应

7．现有四种元素的基态原子的电子排布式如下：

①1s22s22p63s23p4　②1s22s22p63s23p3　③1s22s22p3　④1s22s22p5

则下列有关比较中正确的是(　　)

A．原子半径：④＞③＞②＞①

B．第一电离能：④＞③＞②＞①

C．电负性：④＞③＞②＞①

D．最高正化合价：④＞③＝②＞①

8．[2021·河北卷]用中子轰击X原子产生α粒子(即氦核He)的核反应为：X＋n―→Y＋He。已知元素Y在化合物中呈＋1价。下列说法正确的是(　　)

A．H3XO3可用于中和溅在皮肤上的NaOH溶液

B．Y单质在空气中燃烧的产物是Y2O2

C．X和氢元素形成离子化合物

D．6Y和7Y互为同素异形体

9．[2021·高三专项综合测试]具有下列电子层结构的原子，其对应元素一定属于同一周期的是(　　)

A．两种原子的电子层上全部都是s电子

B．3p能级上只有一个空轨道的原子和3p能级上只有一个未成对电子的原子

C．最外层电子排布为2s22p6的原子和最外层电子排布为2s22p6的离子

D．原子核外M层上的s能级和p能级都填满了电子，而d轨道上尚未有电子的两种原子

10．[2021·华中师大附中高三月考]长式周期表共有18个纵行，从左到右排为1－18列，即碱金属为第一列，稀有气体元素为第18列。按这种规定，下列说法正确的是(　　)

A．第9列元素中没有非金属元素

B．只有第二列的元素原子最外层电子排布为ns2

C．第四周期第9列元素是铁元素

D．第10、11列为ds区

二、不定项选择题

11．下列各组中的X和Y两种原子，在周期表中一定位于同一族的是(　　)

A．X原子和Y原子最外层都只是一个电子

B．X原子的核外电子排布式为1s2，Y原子的核外电子排布式为1s22s2

C．X原子的2p能级上有三个电子，Y原子的3p能级上有三个电子

D．X原子核外M层上仅有两个电子，Y原子核外N层上也仅有两个电子

12．下表为元素周期表前四周期的一部分，下列有关R、W、X、Y、Z五种元素的叙述中，正确的是(　　)

A.Y、Z的阴离子电子层结构都与R原子的相同

B．W元素的第一电离能大于Y元素的第一电离能

C．p能级未成对电子最多的是Z元素

D．X元素是电负性最大的元素

13．已知X、Y元素同周期，且电负性X＞Y，下列说法错误的是(　　)

A．X与Y形成化合物时，X可以显负价，Y显正价

B．第一电离能可能Y小于X

C．最高价含氧酸的酸性：X对应的酸性弱于Y对应的

D．气态氢化物的稳定性：HmY大于HnX

14．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中，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中，①3s23p1　②3s23p2　③3s23p3　④3s23p4第一电离能最大的是③

C．①Na、K、Rb　②N、P、As　③O、S、Se　④Na、P、Cl，元素的电负性随原子序数增大而递增的是④

D．某元素气态基态原子的逐级电离能(kJ·mol－1)分别为738、1451、7733、10540、13630、17995、21703，当它与氯气反应时可能生成的阳离子是X3＋

15．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电子的X原子与3p轨道上只有3个未成对电子的Y原子

D．最外层都只有一个电子的X、Y电子

三、非选择题

16．[2021·辽宁大连测试]2019年1月3日，嫦娥四号探测器翩然落月，首次实现人类飞行器在月球背面的软着陆。其所搭载的“玉兔二号”月球车，通过砷化镓(GaAs)太阳能电池提供能量进行工作。回答下列问题：

(1)基态Ga原子价电子排布式为______________，核外电子占据最高能级的电子云形状为______________；基态As原子最高能层上有________个电子。

(2)镓失去电子的逐级电离能(单位：kJ·mol－1)的数值依次为577、1985、2962、6192，由此可推知镓的主要化合价为________和＋3，砷的第一电离能比镓________(填“大”或“小”)。

(3)第四周期元素中，与基态As原子核外未成对电子数目相同的元素符号为________。

(4)砷化镓可由(CH3)3Ga和AsH3在700℃制得，(CH3)3Ga中Ga原子的杂化方式为________，AsH3分子的空间构型为________。

(5)相同压强下，AsH3的沸点________(填“大于”或“小于”)NH3，原因为________________________________________________________________________。

(6)GaAs为原子晶体，其晶胞结构如图所示，Ga与As以________(填“共价键”或“离子键”)键合。设阿伏加德罗常数的值为NA，该晶胞边长为apm，则GaAs晶体的密度为________g·cm－3(列出计算式即可)。

17．[2020·全国卷Ⅱ]钙钛矿(CaTiO3)型化合物是一类可用于生产太阳能电池、传感器、固体电阻器等的功能材料。回答下列问题：

(1)基态Ti原子的核外电子排布式为__________________________。

(2)Ti的四卤化物熔点如下表所示，TiF4熔点高于其他三种卤化物，自TiCl4至TiI4熔点依次升高，原因是

________________________________________________________________________。

(3)CaTiO3的晶胞如图(a)所示，其组成元素的电负性大小顺序是__________________；金属离子与氧离子间的作用力为__________________，Ca2＋的配位数是__________________。

(4)一种立方钙钛矿结构的金属卤化物光电材料的组成为Pb2＋、I－和有机碱离子CH3NH，其晶胞如图(b)所示。其中Pb2＋与图(a)中_________的空间位置相同，有机碱CH3NH中，N原子的杂化轨道类型是________；若晶胞参数为anm，则晶体密度为_______g·cm－3(列出计算式)。

(5)用上述金属卤化物光电材料制作的太阳能电池在使用过程中会产生单质铅和碘，降低了器件效率和使用寿命。我国科学家巧妙地在此材料中引入稀土铕(Eu)盐，提升了太阳能电池的效率和使用寿命，其作用原理如图(c)所示，用离子方程式表示该原理_______________________、_______________________。

18．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电子排布式________。

(2)d与a反应的产物的分子中，中心原子的杂化形式为________。

(3)h的单质在空气中燃烧发出耀眼的白光，请用原子结构的知识解释发光原因：______________________。

(4)o、p两元素的部分电离能数据列于下表：

比较两元素的I2、I3可知，气态o2＋再失去一个电子比气态p2＋再失去一个电子难。对此，你的解释是______________________。

(5)第三周期8种元素按单质熔点高低的顺序如图所示，其中电负性最大的是________(填下图中的序号)。

(6)表中所列的某主族元素的电离能情况如图所示，则该元素是________(填元素符号)。

专练54　原子结构与性质

1．B　电子云表示电子在单位体积内出现概率的大小，不是电子运动形态，A错；发生焰色反应时，物质的能量升高，电子向能力高的轨道跃迁，是发射光谱，B正确；3d104s1是铜原子的外围电子排布式，C错；电子运动状态不能用牛顿运动定律来描述，D错。

2．C　金属元素在s区、d区、ds区和p区都有分布，A错误；第ⅡB族最外层电子数为2，在ds区，B错误；元素周期表中ⅢB族到ⅡB族10个纵行的元素，称为过渡元素全部为金属，C正确；s区的氢为非金属元素，D错误。

3．A　Fe失去3个电子变成Fe3＋，最外层电子排布为3s23p63d5，A正确；核外电子排布为1s2的原子是He，核外电子排布是1s22s2的为铍(Be)，二者化学性质不相似，B错；基态铜原子的价电子排布图，C错；基态碳原子是2s比2p轨道能量低，先填满2s再填2p，即，D错。

4．B　由R元素的各级电离能数据可知，I2、I3之间相差较大，说明R原子最外层有2个电子，其最高化合价为＋2价，A、C错误；又因R元素为短周期主族元素，则R元素位于元素周期表的第ⅡA族，R可能是Be元素或Mg元素，故其基态原子的电子排布式为1s22s2或[Ne]3s2，B正确、D错误。

5．C　F无正化合价，A错；原子半径：P>C>N，B错；B、Al、Ga为同主族元素，自上而下第一电离能逐渐减小，C正确；F、N、O同周期，电负性由左到右依次增大，D错。

6．D　根据电负性和最低负化合价，推知A为C、B为S、C为Cl、D为O、E为F。C、D、E的氢化物为HCl、H2O、HF，氢化物稳定性为：HF>H2O>HCl，A错误；C元素最外层电子排布为2s22p2,2p2上的两个电子分占两个轨道，且自旋方向相同，B错误；S最外层有6个电子，Cl原子最外层有7个电子，它们之间可形成化合物，如S2Cl2，C错误；Na能与H2O发生置换反应生成NaOH、H2，D正确。

7．B　根据电子排布式可知，①是S、②是P、③是N、④是F。原子半径：②＞①＞③＞④，A错；第一电离能为④＞③＞②＞①，B正确；电负性：④＞③＞①＞②，C错；F无正价，②、③最高正化合价为＋5，①的最高正化合价为＋6，D错。

8．A　根据元素Y在化合物中呈＋1价及X＋n―→Y＋He可知，X为B元素、Y为Li元素。H3BO3为弱酸，可用于中和溅在皮肤上的NaOH溶液，A正确；Li单质在空气中燃烧的产物是Li2O，B错误；B元素与H元素可形成多种共价化合物，如B2H6、B4H10等，C错误；同素异形体是指由同一种元素组成的不同形态的单质，故6Y和7Y不互为同素异形体，二者互为同位素，D错误。

9．B　电子层上全部都是s电子的原子不一定属于同一周期，如H和Li，故A错误；3p能级上只有一个空轨道的原子是Si原子和3p能级上只有一个未成对电子的原子是Al或Cl，对应元素一定属于第三周期，故B正确；最外层电子排布为2s22p6的原子是Ne、最外层电子排布为2s22p6的离子是F－、Na＋等，故C错误；原子核外M层上的s能级和p能级都填满了电子，而d轨道上尚未有电子的原子可能是Ar、K、Ca，不一定处于同一周期，故D错误。

10．A　第9列属于第Ⅷ族，没有非金属元素，A正确；He位于第18列，其最外层电子排布为1s2，B错误；第四周期第9列元素为钴元素，故C错误；ds区元素包括元素周期表中的第ⅠB族、第ⅡB族，而第10列属于第Ⅷ族，D错误。

11．C　金属钠和金属铜的最外层都是一个电子，二者不位于同一族，A错；X原子是He，Y原子是Be，二者不位于同一族，B错；X原子是N，Y原子是P，都位于第ⅤA族，C正确；X是Mg，Y是Ca、Zn、Fe等原子，D错。

12．BD　根据各元素在周期表中的位置可知，X为F、W为P、Y为S、Z为Br、R为Ar。Br－比Ar多一个电子层，A错；第一电离能P＞S，B正确；p能级未成对电子最多的是P，有3个，C错；F元素是电负性最大的元素，D正确。

13．CD　电负性大的元素在化合物中显负价，故X显负价，Y显正价，A正确；第一电离能可能Y大于X，如N＞O，也可能小于X，B正确；非金属性X＞Y，则X对应的最高价含氧酸的酸性强于Y对应的最高价含氧酸的酸性，气态氢化物的稳定性HmY小于HnX，C、D错误。

14．D　根据电子排布式可知，①为Si、②为N、③为C、④为S，原子半径最大的为Si，A正确；根据价电子排布式可知，①为Al、②为Si、③为P、④为S，第一电离能最大的为P，B正确；同一主族元素，第一电离能从上到下逐渐减小；同一周期，第一电离能从左到右呈增大趋势，C正确；根据电离能变化趋势，最外层应有2个电子，所以与Cl2反应时应呈＋2价，D错。

15．C　原子核外电子排布式为1s2的X原子为He，原子核外电子排布为1s22s2的Y原子为Be，He是稀有气体，Be为活泼的金属，二者化学性质差异较大，A错误；原子核外M层上仅有两个电子的X为Mg元素，原子核外N层上仅有两个电子的Y可能为Ca、Sc、Ti、V、Fe、Co、Ni、Zn等元素，所以，其化学性质差异较大，B错误；2p轨道上有三个未成对电子的X原子为N,3p轨道上只有3个未成对电子的Y原子为P，二者属于同一主族，化学性质相似，C正确；最外层都只有一个电子的X、Y原子，可能是H和碱金属原子Na，化学性质差异很大，D错误。

16．(1)4s24p1　哑铃形(或纺锤形)　5

(2)＋1　大

(3)V、Co

(4)sp2　三角锥形

(5)小于　NH3与AsH3的结构相似，NH3之间能形成氢键，沸点更高

(6)共价键　

解析：(1)Ga是31号元素，其基态原子价电子排布式为4s24p1；核外电子占据的最高能级为4p，其电子云形状为哑铃形；As是33号元素，其基态原子核外电子排布式为[Ar]3d104s24p3，最高能层为N层，有5个电子。(2)根据题中数据知，镓失去1个电子所需能量较小，失去3个电子后电离能突变，由此可推知镓的主要化合价为＋1和＋3；基态As原子4p能级电子排布为半充满的较稳定状态，其第一电离能较大，故砷的第一电离能比镓的第一电离能大。(3)基态As原子核外未成对电子有3个，第四周期元素中未成对电子数目为3的还有V和Co。(4)(CH3)3Ga中Ga原子的价层电子对数是3，根据价层电子对互斥理论推断Ga原子的杂化类型为sp2；AsH3分子中As原子的价层电子对数＝3＋＝4，含有一个孤电子对，根据价层电子对互斥理论推断其空间构型为三角锥形。(5)NH3与AsH3的结构相似，但NH3之间能形成氢键，沸点更高。(6)由GaAs为原子晶体知，Ga和As原子之间以共价键键合，该晶胞中Ga原子个数是4、As原子个数＝8×＋6×＝4，根据ρ＝，可得其密度为g·cm－3＝g·cm－3。

17．(1)1s22s22p63s23p63d24s2

(2)TiF4为离子化合物，熔点高，其他三种均为共价化合物，随相对分子质量的增大分子间作用力增大，熔点逐渐升高

(3)O>Ti>Ca　离子键　12

(4)Ti4＋　sp3　×1021

(5)2Eu3＋＋Pb===2Eu2＋＋Pb2＋　2Eu2＋＋I2===2Eu3＋＋2I－

解析：(1)Ti是22号元素，所以基态Ti原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2。

(2)氟元素非金属性强，TiF4为离子化合物，熔点最高，TiCl4、TiBr4、TiI4为共价化合物，熔点较低，且TiCl4、TiBr4、TiI4结构相似，相对分子质量越大，分子间作用力越强，熔点越高。

(3)元素的非金属性越强，电负性越大，所以Ca、Ti、O三种元素中，O电负性最大，Ca的金属性强于Ti，则Ti的电负性强于Ca；阴、阳离子间的作用力为离子键；距离Ca2＋最近的为O2－，共有12个O2－与位于体心处的Ca2＋距离相等且最近，故Ca2＋的配位数为12。

(4)距离Pb2＋最近的是处于面心的I－，Pb2＋的配位数为6，图(a)中Ti4＋的配位数也为6，其与图(b)中Pb2＋的空间位置相同；CH3NH中，氮原子形成4个单键，其中有1个是配位键，N原子采取sp3杂化；根据均摊法，1个晶胞中含有I－的个数为6×1/2＝3，CH3NH的个数为8×1/8＝1，Pb2＋的个数为1，化学式为PbCH3NH3I3，摩尔质量为620g·mol－1，一个晶胞的质量为g，体积为(a×10－7)3cm3，则晶体密度为×1021g·cm－3。

(5)根据图(c)可知，箭头是由反应物指向生成物，则该过程中Pb和Eu3＋反应生成Pb2＋和Eu2＋，Eu2＋与I2反应生成Eu3＋和I－。

18．(1)1s22s22p63s23p63d64s2　(2)sp3

(3)电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以光(子)的形式释放能量

(4)Mn2＋的3d轨道电子排布为半满状态，比较稳定

(5)2　(6)Al

解析：(1)26号为铁元素，核外有26个电子，其基态原子的电子排布式为：1s22s22p63s23p63d64s2；(2)d为N元素，a为H元素，二者形成的NH3中N的孤电子对数＝×(5－3×1)＝1，则其价电子对数＝1＋3＝4，故NH3的中心原子N的杂化形式为sp3；(3)h为Mg元素，电子从能量高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以光(子)的形式释放能量；

(4)o为Mn元素，p为Fe元素，原子轨道处于半满、全满、全空时能量最低最稳定。Mn2＋的3d轨道电子排布为半满状态，比较稳定，故Mn2＋再失去一个电子比气态Fe2＋再失去一个电子难；

(5)同周期自左而右电负性增大，则电负性最大的为Cl，第三周期元素单质的熔点是：Si＞Al＞Mg＞Na＞S＞P＞Cl2＞Ar，故2为Cl；

(6)该主族元素第四电离能剧增，则其最外层有三个电子，为第三主族元素，为表中的i元素，即Al。