考点规范练35 原子结构与性质
(时间:45分钟 满分:100分)
非选择题(共8小题,共100分)
1.(12分)碳、硅两元素广泛存在于自然界中。请回答下列问题:
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(1)基态C原子的核外存在 对自旋状态相反的电子,硅原子的电子排布式为 。 (2)晶体硅的结构与金刚石非常相似。晶体硅中硅原子的杂化方式为 杂化;金刚石、晶体硅和金刚砂(碳化硅)的熔点由高到低的顺序为 。
(3)科学研究结果表明,碳的氧化物CO2能够与H2O借助于太阳能制备HCOOH。其反应原理如下:2CO2+2H2O2HCOOH+O2,则生成的HCOOH分子中σ键和π键的个数比是 。 (4)碳单质有多种形式,其中C60、石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示:
①C60、石墨烯与金刚石互为 。
②在石墨烯晶体中,每个C原子连接 个六元环;在金刚石晶体中,每个C原子连接的最小环也为六元环,六元环中最多有 个C原子在同一平面。
③金刚石晶胞含有 个碳原子。若碳原子的半径为r,金刚石晶胞的边长为a,根据硬球接触模型,则r= a,碳原子在晶胞中的空间占有率为 (不要求计算结果)。 2.(12分)X、Y、Z、Q、E五种元素中,X原子核外的M层中只有两对成对电子,Y原子核外的L层电子数是K层的两倍,Z是地壳内含量(质量分数)最高的元素,Q的核电荷数是X与Z的核电荷数之和,E在元素周期表的各元素中电负性最大。请回答下列问题:
(1)E、Y、Z元素的原子半径由大到小的顺序是 (写元素符号)。
(2)XZ2与YZ2分子的立体结构分别是 和 ,相同条件下两者在水中的溶解度较大的是 (写分子式)。
(3)Q的元素符号是 ,它属于第 族,它的价层电子排布式为 ,在形成化合物时它的最高化合价为 。
(4)Y元素的一种单质具有很高的硬度,它的晶体类型为 。
3.(12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。 元素 性质或结构信息 A 核外电子数和电子层数相等 B 原子的核外p电子数比s电子数少1 原子的第一至第四电离能如下: I1=738 kJ·mol-1;I2=1 451 kJ·mol-1; C I3=7 733 kJ·mol-1;I4=10 540 -1kJ·mol D 原子核外所有p轨道全满或半满 E 主族序数与周期数的差为4 F 前4周期中电负性最小 G 位于元素周期表的第七列
1
(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,属于 区元素,该元素的核外电子排布式为 。 (5)DE3中心原子的杂化方式为 ,用价层电子对互斥理论推测其空间构型为 。
4.(12分)下图为元素周期表中部分元素的某种性质(X值)随原子序数变化的关系。
(1)短周期中原子核外p轨道上电子数与s轨道上电子总数相等的元素是 (写元素符号)。
(2)同主族内不同元素的X值变化的特点是 ,同周期内,随着原子序数的增大,X值变化的总趋势是 。周期表中X值的这种变化特点体现了元素性质的 变化规律。
(3)X值较小的元素集中在元素周期表的 。 A.左下角 B.右上角 C.分界线附近
(4)下列关于元素该性质的说法中正确的是 (选填代号)。 A.X值可反映元素最高正化合价的变化规律 B.X值可反映原子在分子中吸引电子的能力
C.X值大小可用来衡量元素金属性和非金属性的强弱
5.(12分)已知A、B、C、D、E、F六种元素,它们的原子序数依次增大。A、E是同一主族的短周期
+2-元素,A原子最外层s能级和p能级上的电子数相等,C与B具有相同的电子层结构,D原子的最外
层电子数等于其电子层数,且A、B、C、D、E五种元素的原子序数之和是F元素原子序数的2倍。请回答下列问题:
(1)元素E基态原子的电子排布式为 。
(2)B、C、D三种元素形成简单离子的半径由大到小的顺序是 (用离子符号表示)。
(3)F元素在元素周期表中的位置为 。 (4)B、E两种元素形成的晶体类型为 。
(5)电负性:A (填“>”或“<”,下同)B,氢化物的稳定性:B E,第一电离能:C D,最高价氧化物对应水化物的碱性:C D。
6.(12分)四种短周期元素的性质或结构信息如下表。请根据信息回答下列问题。 元素 性质或结构信息 A 室温下单质呈粉末状固体,加热易熔化,单质在氧气中燃烧,发出明亮的蓝紫色火焰 B 单质在常温、常压下是气体,能溶于水,原子的M层上只有1个未成对的p电子 C 单质质软、银白色固体、导电性强,单质在空气中燃烧发出黄色火焰 D 原子最外电子层上s电子数等于p电子数,单质为空间网状晶体,具有很高的熔、沸点 (1)B元素在周期表中的位置是 ,写出A原子的电子排布式: 。
2
(2)写出C单质与水反应的化学方程式: 。 A与C形成的化合物溶于水后,溶液的pH (填“大于”“等于”或“小于”)7。 (3)A、B两元素非金属性较强的是 (写元素符号)。写出能证明这一结论的一个实验事实: 。
(4)元素B和D形成的化合物中中心原子的杂化方式是 。
7.(14分)有四种短周期元素,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 是短周期中(除稀有气体外)原子半径最大的元素,该元素的某种合金是原子反应堆的导热剂 B B与A同周期,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 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D 杀菌剂 请根据表中信息填空。
(1)A原子的核外电子排布式为 。 (2)B元素在周期表中的位置为 ;
离子半径:B (填“大于”或“小于”)A。
(3)C原子的电子排布图是 ,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)D原子的电子排布式为 ,D的结构示意图是 。
8.(14分)硼及其化合物在工业上有许多用途。工业上以铁硼矿为原料制备硼酸,铁硼矿含有Mg、Fe、Ca、Al、B、O等多种元素,它的主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4。
(1)基态铁原子的外围电子排布式为 ,该元素位于元素周期表中的第 族,在水溶液
2+3+
中常以Fe、Fe的形式存在,其中 更稳定。
(2)以硼酸为原料可制得NaBH4,硼原子的杂化方式为 。
(3)工业上冶炼铝不用氯化铝,因为氯化铝易升华,其双聚物Al2Cl6结构如下图所示。1 mol该分子中含 个配位键,该分子 (填“是”或“不是”)平面形分子。
(4)依据第二周期元素第一电离能的变化规律,参照下图中B、C、O、F元素的位置,用小黑点表示N元素的相对位置。
(5)铝单质为面心立方晶体,其晶体参数a=0.405 nm,列式表示铝单质的密度为 。
3
考点规范练35 原子结构与性质
1.答案(1)2 1s2s2p3s3p
3
(2)sp 金刚石>金刚砂>晶体硅 (3)4∶1
(4)①同素异形体 ②3 4 ③8 14222
解析(1)C原子核外的电子排布式为1s2s2p,两个s轨道上分别有2个自旋状态相反的电子,根据
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洪特规则,另两个p电子分居在两个轨道上;硅原子的电子排布式为1s2s2p3s3p。
3
(2)晶体硅的每个原子均形成了四个Si—Si键,所以硅原子采用sp杂化;金刚石、晶体硅和金刚砂(碳化硅)三种晶体的结构相似,均为原子晶体,根据键长可以判断三种晶体的熔点由高到低的顺序为:金刚石>金刚砂>晶体硅。
(3)HCOOH分子中有1个σC—H键、1个σO—H键、2个σC—O键和1个πC—O键,即σ键和π键的个数比是4∶1。
(4)①C60、石墨烯与金刚石为不同结构的碳单质,三者互为同素异形体。②在石墨烯晶体中,每个C原子连接3个六元环。由金刚石的晶体结构图可以看出,六元环中最多有4个C原子在同一平面。③由金刚石的晶胞结构可看出,碳原子位于晶胞的顶点、面心和体内,故晶胞中含有的碳原子数目为8r=
×8+
×6+4=8。根据硬球接触模型可知,在立方体的对角线上碳原子紧密接触,故
2
2
6
2
2
a,则r=a,8个碳原子的体积为8×πr=8×
3
π×(
a)3=
,
故原子利用率为。
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2.答案(1)C>O>F (2)V形 直线形 SO2 (3)Cr ⅥB 3d4s +6价 (4)原子晶体
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解析X原子核外的M层中只有两对成对电子,核外电子排布式应为1s2s2p3s3p,为硫元素;Y原子核外的L层电子数是K层的两倍,应为碳元素;Z是地壳内含量最高的元素,为氧元素;Q的核电荷数是X与Z的核电荷数之和,原子序数为24,为铬元素;E在元素周期表的各元素中电负性最大,应为氟元素。
(1)E为F、Y为C、Z为O,则F、C、O的原子半径由大到小的顺序是C>O>F。
(2)SO2中,S和O形成2个σ键,有1对孤电子对,分子构型为V形,CO2中,C和O形成2个σ键,没有孤电子对,分子构型为直线形;相同条件下两者在水中的溶解度较大的是SO2。
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(3)Q为Cr,原子序数为24,位于元素周期表第四周期ⅥB族,价电子层电子排布式为3d4s,最高化合价为+6价。
(4)Y元素形成的具有很高的硬度的单质为金刚石,晶体类型为原子晶体。 3.答案(1)[H]H] (2)3 哑铃 (3)泡利原理 (4)ⅦB d 1s2s2p3s3p3d4s
3
(5)sp 三角锥形
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电子云有三个方向,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)PCl3的中心原子P的价层
3
电子对数为4,故为sp杂化;因外层有一对孤电子对,故空间构型为三角锥形。
4.答案(1)O、Mg (2)同一主族,从上到下,X值逐渐减小 逐渐增大 周期性 (3)A (4)BC 解析(1)由于p轨道最多容纳6个电子,s轨道最多容纳2个电子,因此短周期中原子核外p轨道上
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电子数与s轨道上电子总数相等的元素其电子排布可能为1s2s2p或1s2s2p3s,即分别为O和Mg。
(2)根据图示,同主族元素从上到下,X值逐渐减小,同周期元素从左到右,X值逐渐增大。 (3)X值较小的元素集中在元素周期表左下角。
(4)X值能够反映原子在分子中吸引电子的能力,能够衡量元素金属性和非金属性的强弱。
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5.答案(1)1s2s2p3s3p
2-+3+
(2)O>Na>Al
(3)第四周期第Ⅷ族 (4)原子晶体
4
+
-2
2
6
2
6
5
2
(5)< > < >
解析A、B、C、D、E、F六种元素,它们的原子序数依次增大,A、E是同一主族的短周期元素,A原
+2-子最外层s能级和p能级上的电子数相等,则A为C(碳),E为Si,C与B具有相同的电子层结构,则
B为O,C为Na,D原子的最外层电子数等于其电子层数,则D为Al,A、B、C、D、E五种元素的原子序数之和是F元素原子序数的2倍,则F为26号元素铁。
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(1)E为Si,硅元素基态原子的电子排布式为1s2s2p3s3p。
(2)B、C、D三种元素分别是O、Na、Al,形成的简单离子具有相同的电子层结构,质子数越大,
2-+3+
半径越小,三种离子的半径由大到小的顺序是O>Na>Al。
(3)F元素是铁,在元素周期表中的位置是第四周期第Ⅷ族。 (4)B、E两种元素形成的物质是SiO2,晶体类型为原子晶体。
(5)同周期元素从左到右,电负性逐渐增大,则电负性:C
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6.答案(1)第三周期第ⅦA族 1s2s2p3s3p
(2)2Na+2H2O2NaOH+H2↑ 大于
(3)Cl 高氯酸的酸性比硫酸的酸性强(或氯化氢稳定性比硫化氢稳定性强等,合理即可)
3
(4)sp
解析从“明亮的蓝紫色火焰”,再结合其他信息可知A元素是硫元素;B元素从“气体”可知是非金属元素,从M层上只有“1个未成对的p电子”知是氯元素,与气体“能溶于水”相符合。从“黄色火焰”可知C元素是钠元素,再由前面的信息进行验证。D元素原子最外层上s电子数等于p电子数,结合空间网状结构和“很高的熔、沸点”知应该是硅元素或碳元素。比较元素非金属性的强弱可从它们之间的相互置换、氢化物的稳定性、最高价氧化物的水化物的酸性强弱等方面去判断。
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7.答案(1)1s2s2p3s
(2)第三周期第ⅢA族 小于
(3)
3 p 哑铃
(4)1s22s22p63s23p5或[Ne]3s23p5
解析根据题中信息可推出A为Na,B为Al,C为N,D为Cl。
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(1)A为Na,其核外电子排布式为1s2s2p3s。
+3+
(2)B为Al,其在元素周期表中的位置为第三周期第ⅢA族,Na与Al核外电子排布相同,核电荷3++3++
数Al大于Na,故r(Al) (3)C为N,其电子排布图为,其中有3个未成对电子,能量最高的为p轨道上的电子,其轨道呈哑铃形。 (4)D为Cl,其原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p5,简化电子排布式为[Ne]3s23p5,Cl-的结构示意图为 6 2 。 3+ 3 8.答案(1)3d4s Ⅷ Fe (2)sp (3)2NA 不是 (4)(5) ≈2.7 g·cm -3 5
2019年高考化学一轮复习考点规范练35原子结构与性质新人教版(含答案)
