（全國通用版）2019版高考化學一輪復習 第十二章 物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 課時梯級作業(yè)四十一 12.1 原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì).doc

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課時梯級作業(yè) 四十一原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì) (45分鐘　100分) 非選擇題(本題包括7小題,共100分) 1.(16分)(2018安慶模擬)X、T、Y、Z為1～36號元素,且原子序數(shù)依次增大,四種元素的性質(zhì)或結(jié)構(gòu)信息如表。請根據(jù)信息回答下列問題。 元素 T X Y Z 性質(zhì) 結(jié)構(gòu) 信息 人體內(nèi)含量最多的元素,且其單質(zhì)是最常見的助燃劑。 單質(zhì)為雙原子分子,分子中含有3對共用電子對,常溫下單質(zhì)性質(zhì)穩(wěn)定,但其原子較活潑。 第3周期元素的簡單離子中半徑最小。 第4周期元素,M電子層為全充滿狀態(tài),最外層只有一個電子的原子。 (1)寫出元素T的離子結(jié)構(gòu)示意圖__________;寫出元素X的氣態(tài)氫化物的電子式__________;寫出Z元素原子的外圍電子排布式__________;元素Y的原子核外共有__________種形狀不同的電子云。 (2)Y元素原子的第一電離能______鎂(填“>”“<”或“=”),從結(jié)構(gòu)上分析,其理由是________________。 (3)元素T與氟元素相比,非金屬性較強的是________(用元素符號表示),下列表述中能證明這一事實的是______(填序號字母)。 a.常溫下氟氣的顏色比T單質(zhì)的顏色深 b.氟氣與T的氫化物劇烈反應,產(chǎn)生T的單質(zhì) c.氟與T形成的化合物中T元素呈正價態(tài) d.比較兩元素的單質(zhì)與氫氣化合時得電子的數(shù)目 【解析】T是人體內(nèi)含量最多的元素,且其單質(zhì)是常見的助燃劑,應為氧元素,X單質(zhì)為雙原子分子,分子中含有3對共用電子對,常溫下單質(zhì)性質(zhì)穩(wěn)定,但其原子較活潑,為氮元素,Y在第3周期元素的簡單離子中半徑最小,應為Al,Z是第4周期元素,M電子層為全充滿狀態(tài),最外層只有一個電子的原子,應為Cu。 (1)元素T的離子為O2-,O2-結(jié)構(gòu)示意圖為,元素X的氣態(tài)氫化物為NH3,電子式為, Z為Cu,外圍電子排布式為3d104s1,Y為Al,核外有s、p能級,則有2種不同形狀的電子云; (2)鎂的3s為全充滿,3p軌道全空,較為穩(wěn)定,第一電離能大于鋁,故答案為<;Mg的價電子排布為3s2,3p軌道全空,是較穩(wěn)定結(jié)構(gòu); (3)氧元素與氟元素相比,非金屬性較強的是氟元素。a.單質(zhì)顏色屬于物理性質(zhì),不能比較元素非金屬性強弱,故a錯誤;b.氟氣與T的氫化物劇烈反應,產(chǎn)生T的單質(zhì),說明氟氣氧化性更強,可以說明氟元素非金屬性強,故b正確;c.氟與T形成的化合物中T元素呈正價態(tài),說明氟元素對鍵合電子吸引更強,則氟元素非金屬性更強,故c正確;d.非金屬性強弱與獲得電子難易程度有關(guān),與獲得電子數(shù)目多少無關(guān),故d錯誤。 答案:(1) 　　3d104s1　2 (2)<　Mg的價電子排布為3s2,3p軌道全空,是較穩(wěn)定結(jié)構(gòu) (3) F　bc 【加固訓練】 　　有四種前四周期的元素,它們的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)等信息如下表所述: 元素 結(jié)構(gòu)、性質(zhì)等信息 A 是應用最廣泛的金屬 B 是第3周期元素,其最高價氧化物的水化物呈兩性 C 元素的氣態(tài)氫化物極易溶于水,可用作制冷劑 D 是海水中除氫、氧元素外含量最多的元素,其單質(zhì)或化合物也是自來水生產(chǎn)過程中常用的消毒殺菌劑 請根據(jù)表中信息填寫: (1)A原子的核外電子排布式為______________。 (2)B元素在周期表中第________族。 (3)C原子的基態(tài)電子排布圖是__________, 其原子核外有________個未成對電子,能量最高的電子為________軌道上的電子,其軌道呈________形。 (4)C的同周期元素中第一電離能小于C的非金屬元素有________種。 (5)B的最高價氧化物對應的水化物與NaOH溶液反應的化學方程式為__________。 與D的氫化物的水溶液反應的化學方程式為__________。 【解析】根據(jù)題中信息可推出:A為Fe,B為Al,C為N,D為Cl。 (1)A為Fe,其核外電子排布式為 1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2。 (2)B為Al,其在元素周期表中的位置為第ⅢA族。 (3)C為N,其基態(tài)電子排布圖為,其中有3個未成對電子,能量最高的為2p軌道上的電子,其軌道呈啞鈴形。 (4)第2周期元素中非金屬元素有B、C、N、O、F、Ne,其中第一電離能小于氮元素的有B、C、O三種元素。 (5)本題考查Al(OH)3與NaOH和HCl反應的化學方程式,Al(OH)3+NaOHNaAlO2+2H2O,Al(OH)3+3HClAlCl3+3H2O。 答案:(1)1s22s22p63s23p63d64s2(或Ar3d64s2) (2)ⅢA　(3) 　3　2p　啞鈴 (4)3 (5)NaOH+Al(OH)3NaAlO2+2H2O 3HCl+Al(OH)3AlCl3+3H2O 2.(14分)(2018長沙模擬)原子序數(shù)依次增大的A、B、C、D、E、F六種元素。其中A的基態(tài)原子有3個不同的能級,各能級中的電子數(shù)相等;C的基態(tài)原子2p能級上的未成對電子數(shù)與A原子的相同;D為它所在周期中原子半徑最大的主族元素;E和C位于同一主族,F的原子序數(shù)為29。 (1)F基態(tài)原子的核外電子排布式為______________。 (2)在A、B、C三種元素中,第一電離能由小到大的順序是_________(用元素符號回答)。 (3)元素B的簡單氣態(tài)氫化物的沸點__________(填“高于”或“低于”)元素A的簡單氣態(tài)氫化物的沸點,其主要原因是_________________。 (4)由A、B、C形成的離子CAB-與AC2互為等電子體,則CAB-的結(jié)構(gòu)式為__________。 (5)由B、C、D三種元素形成的化合物晶體的晶胞如圖所示,則該化合物的化學式為__________。 (6)FC在加熱條件下容易轉(zhuǎn)化為F2C,從原子結(jié)構(gòu)的角度解釋原因_________。 【解析】原子序數(shù)依次增大的A、B、C、D、E、F六種元素。其中A的基態(tài)原子有3個不同的能級,各能級中的電子數(shù)相等,原子核外電子排布式為1s22s22p2,故A為碳元素;C的基態(tài)原子2p能級上的未成對電子數(shù)與A原子的相同,則C原子核外電子排布式為1s22s22p4,故C為氧元素,由原子序數(shù)可知B為氮元素;F的原子序數(shù)為29,則F為Cu;E和C位于同一主族,則E為硫元素;D為它所在周期中原子半徑最大的主族元素,處于ⅠA族,原子序數(shù)大于氧元素小于硫元素,故D為Na。(1)F原子核外電子數(shù)為29,基態(tài)原子的核外電子排布式為[Ar]3d104s1;(2)同周期隨原子序數(shù)增大元素第一電離能呈增大趨勢,但氮元素2p能級容納3個電子,處于半滿穩(wěn)定狀態(tài),能量較低,第一電離能高于氧元素,故第一電離能N>O>C;(3)NH3分子之間存在氫鍵,CH4分子間的作用是范德華力,氫鍵比范德華力更強,故其沸點高于CH4;(4)OCN-與CO2互為等電子體,價電子總數(shù)相等,二者結(jié)構(gòu)類似,則OCN-的結(jié)構(gòu)式為[NCO]-;(5)由晶胞結(jié)構(gòu)可知,晶胞中存在N結(jié)構(gòu)微粒,位于頂點和體心,微粒數(shù)目=1+8=2,Na+位于8條棱的中心,數(shù)目=8=2,故該化合物的化學式為NaNO2;(6)Cu+外圍電子3d10軌道全充滿穩(wěn)定,Cu2+外圍電子3d9軌道電子非全充滿狀態(tài)不穩(wěn)定,故CuO在加熱條件下容易轉(zhuǎn)化為Cu2O。 答案:(1)1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1　(2)C”或“=”) Y—H。 (3)+1價氣態(tài)基態(tài)正離子再失去一個電子形成+2價氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的能量稱為第二電離能I2,依次還有I3、I4、I5……,推測Z元素的電離能突增應出現(xiàn)在第________電離能。 (4)X的氫化物中X原子的雜化方式為sp2,則相對分子質(zhì)量最小的分子式為________。 (5)W的價電子排布圖為______________。 【解析】根據(jù)X的最外層電子數(shù)是其內(nèi)層電子數(shù)的2倍知X是C,X、Y同周期,X與Y形成的常見化合物之一常被用于高爐煉鐵推出Y是O,Z與X同主族,則Z是Si,W是Cu。(1)X、Y、Z三種元素的非金屬活潑性由強到弱的順序為O>C>Si。(2)由于氧元素的電負性大于碳元素,因此鍵的極性C—HC>Si　(2)<　(3)5　(4)C2H4 (5) 4.(14分)(2018沈陽模擬)下表為長式周期表的一部分,其中的編號代表對應的元素。 請回答下列問題: (1)表中屬于d區(qū)的元素是__________(填編號)。 (2)表中元素①的6個原子與元素③的6個原子形成的某種環(huán)狀分子名稱為__________。 (3)④⑤⑥⑦四種元素的第一電離能由大到小的順序是__________(用元素符號表示)。 (4)按原子軌道的重疊方式,③與⑥形成的化合物中σ鍵有__________個,π鍵有__________個。 (5)某元素的特征電子排布式為nsnnpn+1,該元素原子的核外最外層電子的孤對電子數(shù)為__________;該元素與元素①形成的分子X的空間構(gòu)型為__________。 (6)某些不同族元素的性質(zhì)也有一定的相似性,如上表中元素⑤與元素②的氫氧化物有相似的性質(zhì)。請寫出元素②的氫氧化物與NaOH溶液反應的化學方程式: _______________________________。 【解析】(1)區(qū)的名稱來自按照構(gòu)造原理最后填入電子的軌道名稱,表中屬于d區(qū)的元素是⑨; (2)表中元素①的6個原子與元素③的6個原子形成的某種環(huán)狀分子是苯;(3)④⑤⑥⑦四種元素分別是Mg、Al、S、Cl。金屬性越強第一電離能越大。但由于鎂元素的3s軌道電子處于全充滿狀態(tài),所以第一電離能大于鋁元素的,則第一電離能由大到小的順序是Cl>S>Mg>Al;(4)按原子軌道的重疊方式,③與⑥形成的化合物是二硫化碳,分子中含有2個雙鍵。而雙鍵是由1個σ鍵和1個π鍵構(gòu)成的,所以分子中σ鍵有2個,π鍵有2個;(5)某元素的特征電子排布式為nsnnpn+1,則該元素是第ⅤA族元素。所以該元素原子的核外最外層電子的孤對電子數(shù)為1;該元素與元素①形成的分子X是氨氣,其空間構(gòu)型為三角錐形結(jié)構(gòu),屬于極性分子;(6)某些不同族元素的性質(zhì)也有一定的相似性,如上表中元素⑤與元素②的氫氧化物有相似的性質(zhì)。由于⑤是鋁元素,氫氧化鋁能和氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉和水,則元素②即Be的氫氧化物與NaOH溶液反應的化學方程式為Be(OH)2+2NaOHNa2BeO2+2H2O。 答案:(1)⑨　(2)苯　(3)Cl>S>Mg>Al (4)2　2　(5)1　三角錐形 (6)Be(OH)2+2NaOHNa2BeO2+2H2O 【加固訓練】 　　研究物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu),有助于人們理解物質(zhì)變化的本質(zhì)。請回答下列問題。 (1)C、Si、N的電負性由大到小的順序是________。C60和金剛石都是碳的同素異形體,二者相比較熔點較高的是________。 (2)A、B均為短周期金屬元素。依據(jù)下表數(shù)據(jù),寫出B原子的電子排布式:________。 電離能 /kJmol-1 I1 I2 I3 I4 A 932 1 821 15 390 21 771 B 738 1 451 7 733 10 540 (3)過渡金屬離子與水分子形成的配合物是否有顏色,與其d軌道電子排布有關(guān)。一般而言,為d0或d10排布時,無顏色;為d1～d9排布時,有顏色,如[Co(H2O)6]2+顯粉紅色。據(jù)此判斷,[Mn(H2O)6]2+________(填“無”或“有”)顏色。 【解析】(1)電負性與元素的非金屬性一致,非金屬性:N>C>Si,所以電負性:N>C>Si;金剛石是原子晶體,C60是分子晶體,則熔點:金剛石>C60。 (2)由于A、B的I2、I1相差不大,I3突然增大,則A、B為ⅡA族元素,由于I1:A>B,則A為鈹元素,B為鎂元素。 (3)由于[Mn(H2O]中Mn2+的核外電子排布為1s22s22p63s23p63d5,根據(jù)題意可以確定[Mn(H2O]有顏色。 答案:(1)N>C>Si　金剛石 (2)1s22s22p63s2(或[Ne]3s2)　(3)有 5.(12分)(2018衡陽模擬)X、Y、Z、Q、E五種元素中,X原子核外的M層中只有兩對成對電子,Y原子核外的L層電子數(shù)是K層的兩倍,Z是地殼內(nèi)含量(質(zhì)量分數(shù))最高的元素,Q的核電荷數(shù)是X與Z的核電荷數(shù)之和,E在元素周期表的各元素中電負性最大。請回答下列問題: (1)E、Y、Z元素的原子半徑由大到小的順序是________(寫元素符號)。 (2)XZ2與YZ2分子的立體結(jié)構(gòu)分別是________和________,相同條件下兩者在水中的溶解度較大的是________(寫分子式)。 (3)Q的元素符號是________,它屬于第________族,它的價電子層電子排布式為________,在形成化合物時它的最高化合價為________。 (4)Y元素的一種單質(zhì)具有很高的硬度,它的晶體類型為__________________。 【解析】X原子核外的M層中只有兩對成對電子,核外電子排布式應為1s22s22p63s23p4,為硫元素;Y原子核外的L層電子數(shù)是K層的兩倍,應為碳元素;Z是地殼內(nèi)含量最高的元素,為氧元素;Q的核電荷數(shù)是X與Z的核電荷數(shù)之和,原子序數(shù)為24,為鉻元素;E在元素周期表的各元素中電負性最大,應為氟元素。(1)E為F、Y為C、Z為O,則F、C、O的原子半徑由大到小的順序是C>O>F。 (2)SO2中,S和O形成2個σ鍵,有1對孤電子對,為V形,CO2中,C和O形成2個σ鍵,沒有孤電子對,為直線形;相同條件下兩者在水中的溶解度較大的是SO2。 (3)Q為Cr,原子序數(shù)為24,位于元素周期表第4周期ⅥB族,價電子層電子排布式為3d54s1,最高化合價為+6價。 (4)Y元素形成的具有很高的硬度的單質(zhì)為金剛石,晶體類型為原子晶體。 答案:(1)C>O>F　(2)V形　直線形　SO2 (3)Cr?、鯞　3d54s1　+6　(4)原子晶體 6.(16分)早期發(fā)現(xiàn)的一種天然二十面體準晶顆粒由Al、Cu、Fe三種金屬元素組成,回答下列問題: (1)①銅元素位于周期表中__________區(qū)。Cu2+的價層電子排布圖為__________。 ②錳、鐵、鈷三種元素的逐級電離能如下表: 電離能/kJmol-1 I1 I2 I3 I4 Mn 717.3 1 509.0 3 248 4 940 Fe 762.5 1 561.9 2 957 5 290 Co 760.4 1 648 3 232 4 950 鐵元素的第三電離能明顯低于錳元素和鈷元素,其原因是____________。 ③實驗室可用赤血鹽K3[Fe(CN)6]檢驗Fe2+,在赤血鹽中鐵元素的化合價為__________,中心離子的配位數(shù)為__________。 (2)利用反應:X+C2H2+NH3Cu2C2+NH4Cl(未配平)可檢驗乙炔。 ①化合物X晶胞結(jié)構(gòu)如圖,據(jù)此可知X的化學式為__________。 ②乙炔分子中σ鍵與π鍵數(shù)目之比為__________________, 碳原子的雜化方式為__________;N立體構(gòu)型為__________(用文字描述)。 (3)下列三種化合物a.AlCl3　b.NaCl　c.Al2O3沸點由高到低依次是__________(填編號),其原因是________________________。 【解析】(1)①銅原子價電子排布式為3d104s1,位于ds區(qū),Cu2+是銅原子失去2個電子,即價電子排布圖為;②Fe價電子排布式為3d64s2,Mn的價電子排布式為3d54s2,Co價電子排布式為3d74s2,Co的核電荷數(shù)多于Fe,電子離開時克服的引力較大,所以Co的第三電離能比Fe大,Mn2+是半充滿結(jié)構(gòu)(3d5),再電離一個電子所需的能量較高,所以Mn的第三電離能也比Fe大;③K顯+1價,CN顯-1價,整個化合價代數(shù)和為0,因此Fe的價態(tài)是+3價,CN-是Fe的配離子,因此中心離子的配位數(shù)為6; (2)①Cu位于頂點和面心,個數(shù)為8+6=4,Cl位于晶胞內(nèi)部,有4個,因此化學式為CuCl;②乙炔結(jié)構(gòu)簡式為HC≡CH,1個碳碳三鍵中有1個σ鍵2個π鍵,因此1 mol乙炔中σ鍵和π鍵的比值為3∶2;碳有2個σ鍵,無孤電子對,雜化類型為sp;NH4+中1個N有4個σ鍵,無孤電子對,即雜化類型為sp3,立體構(gòu)型為正四面體; (3)AlCl3屬于分子晶體,NaCl和Al2O3屬于離子晶體,一般分子晶體的熔沸點小于離子晶體,即氯化鋁最低,離子晶體熔沸點與晶格能有關(guān),所帶電荷數(shù)越多、半徑越小,晶格能越強,熔沸點越高,Al2O3的構(gòu)成離子半徑小,電荷數(shù)多,晶格能大,沸點最高,順序是Al2O3>NaCl>AlCl3。 答案:(1)①ds　?、贑o的核電荷數(shù)多于Fe,電子離開時克服的引力較大,所以Co的第三電離能比Fe大。Mn2+是半充滿結(jié)構(gòu)(3d5),再電離一個電子所需的能量較高,所以Mn的第三電離能也比Fe大?、?3　6 (2)①CuCl　②3∶2　sp雜化　正四面體 (3)cba　AlCl3是分子晶體.沸點最低,NaCl和Al2O3是離子晶體,Al2O3的構(gòu)成離子半徑小,電荷高,晶格能大,沸點最高 7.(16分)(能力挑戰(zhàn)題)銅、鎵、硒、硅等元素的化合物是生產(chǎn)第三代太陽能電池的重要材料。請回答: (1)基態(tài)銅原子的電子排布式為__________________; 已知高溫下CuO→Cu2O+O2,從銅原子價層電子結(jié)構(gòu)(3d和4s軌道上應填充的電子數(shù))變化角度來看,能生成Cu2O的原因是______________________。 (2)硒在元素周期表第________周期________族,其價電子排布圖為______。 (3)硒、硅均能與氫元素形成氣態(tài)氫化物,若“Si—H”中共用電子對偏向氫元素,氫氣與硒反應時單質(zhì)硒是氧化劑,則硒與硅的電負性相對大小為Se________ Si(填“>”或“<”)。與Si同周期部分元素的電離能如下圖所示,其中a、b和c分別代表________。 A.a為Il、b為I2、c為I3 B.a為I2、b為I3、c為I1 C.a為I3、b為I2、c為I1 D.a為Il、b為I3、c為I2 (4)SeO2常溫下是白色晶體,熔點為340～350 ℃,315 ℃時升華,則SeO2固體的晶體類型為___________;若SeO2類似于SO2是V形分子,則硒原子的雜化類型為________。 【解析】(1)銅元素為29號元素,原子核外有29個電子,所以核外電子排布式為 1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1,CuO中銅的價層電子排布為3d9,Cu2O中銅的價層電子排布為3d10,3d10為穩(wěn)定結(jié)構(gòu),所以在高溫時能生成Cu2O。 (2)硒在元素周期表第4周期第ⅥA族,價電子排布式為4s24p4,價電子排布圖為。 (3)“Si—H”中共用電子對偏向氫原子,說明電負性H>Si;氫氣與硒反應時單質(zhì)硒是氧化劑,反應中硒化合價降低,電負性Se>H,所以硒與硅的電負性相對大小為Se>Si。 在第3周期元素中,第一電離能總體呈增大趨勢,第ⅡA族和第ⅤA族元素比相鄰元素略大,因此c為I1。鈉失去1個電子后,就已經(jīng)達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu),所以鈉的第二電離能最大。鎂最外層為2個電子,失去2個電子后為穩(wěn)定結(jié)構(gòu),所以鎂的第二電離能較小。鋁最外層有3個電子,失去2個電子后還未達穩(wěn)定結(jié)構(gòu),而鋁的金屬性比鎂弱,所以第二電離能比鎂略高。硅最外層上3p軌道有2個電子,失去后,留下3s軌道上2個電子,相對較穩(wěn)定,所以硅的第二電離能比鋁要低。磷、硫非金屬性逐漸增大,第二電離能也增大,由于硫失去一個電子后,3p軌道上是3個電子,是較穩(wěn)定結(jié)構(gòu),所以硫的第二電離能要高于氯,a為第二電離能I2、b為第三電離能I3,故選B。 (4)SeO2常溫下是白色晶體,熔、沸點低,為分子晶體;二氧化硒分子中價層電子對數(shù)=6=3,硒原子的雜化類型為sp2,且含有一個孤電子對,所以屬于V形。 答案:(1)1s22s22p63s23p63d104s1(或Ar3d104s1)　CuO中銅的價層電子排布為3d9,Cu2O中銅的價層電子排布為3d10,后者處于穩(wěn)定的全充滿狀態(tài)而前者不是 (2)4　ⅥA　 (3)>　B　(4)分子晶體　sp2 【方法規(guī)律】本題中要比較第3周期元素第一、二、三電離能的變化規(guī)律,應從原子或離子的電子層結(jié)構(gòu)進行分析,原子軌道達到全充滿或半充滿狀態(tài)時比較穩(wěn)定,則失去一個電子消耗的能量增加。