选修3 物质结构与性质第1讲原子结构课时训练练知能、提成绩限时测评(时间:40分钟)测控导航表基础过关1.(2012年上海化学改编)元素周期表中铋元素的数据如图,下列说法正确的是( B )A.Bi元素的质量数是209B.Bi元素的相对原子质量是209.0C.Bi原子6p能级有一个未成对电子D.Bi原子最外层有5个能量相同的电子解析:209.0表示的是Bi元素的相对原子质量,A错误,B正确;根据洪特规则,Bi原子6p能级中的3个电子分别占据3个轨道,故有三个未成对电子,C项错;Bi原子最外层6p能级中的3个电子的能量略高于6s能级中的2个电子的能量,D项错。
2.下列表达式中不正确的是( C )A.S2-的电子排布式为1s22s22p63s23p6B.47号元素的电子排布式为[Kr]4d105s1C.基态C原子的轨道表示式为D.基态N原子的轨道表示式为解析:根据洪特规则,当电子排布在同一能级的不同轨道时,总是优先单独占据1个轨道,而且自旋方向相同,基态C原子的轨道表示式应为,C不正确。
3.下列有关认识正确的是( A )A.各能级的原子轨道数按s、p、d、f的顺序分别为1、3、5、7B.各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束C.各能层含有的能级数为n-1D.各能层含有的电子数为2n2解析:各能层的能级之间存在着交错现象,有些能层没有f能级或d 能级,B错;各能层含有的能级数为n,C错;2n2是各能层中可容纳的最多电子数,很多情况下电子达不到这个数,D错。
4.(2013龙岩质检)在第二周期中,B、C、N、O四种元素的第一电离能由大到小的排列顺序正确的是( C )A.I1(N)>I1(C)>I1(O)>I1(B)B.I1(N)>I1(O)>I1(B)>I1(C)C.I1(N)>I1(O)>I1(C)>I1(B)D.I1(O)>I1(N)>I1(C)>I1(B)解析:同周期元素,从左到右第一电离能呈现增大的趋势,但由于氮原子的p能级电子处于半充满状态,所以第一电离能N>O。
5.(2012年浙江自选模块)(1)可正确表示原子轨道的是。
A.2sB.2dC.3p zD.3f(2)写出基态镓(Ga)原子的电子排布式: 。
(3)下列物质变化,只与范德华力有关的是。
A.干冰熔化B.乙酸汽化C.乙醇与丙酮混溶D.溶于水E.碘溶于四氯化碳F.石英熔融(4)下列物质中,只含有极性键的分子是,既含离子键又含共价键的化合物是;只存在σ键的分子是,同时存在σ键和π键的分子是。
A.N2B.CO2C.CH2Cl2D.C2H4E.C2H6F.CaCl2G.NH4Cl(5)用“>”、“<”或“=”填空:第一电离能的大小:Mg Al;熔点的高低:KCl MgO。
解析:(1)第2电子层上只有s和p轨道,故B错误;第3电子层上有s、p、d轨道,没有f轨道,故D错误。
(2)镓(Ga)在元素周期表中位于Al 的下面,即第四周期第ⅢA族,其原子的核外电子排布为:1s22s22p63s23p63d104s24p1。
(3)B项,乙酸汽化破坏范德华力和氢键;C项,乙醇与丙酮因分子间产生氢键而混溶;D项,因能与H2O分子间产生氢键而溶于水;F项,石英熔融破坏的是共价键。
(4)N2的结构式为N≡N,叁键中有一个σ键、两个π键;O C O中的每个C O中有一个σ键、一个π键;CH2Cl2的结构式为:,四个键均为σ键:中的C C中有一个σ键、一个π键;中的C—H和C—C 均为σ键;CaCl2为离子化合物,含有离子键;NH4Cl中[]+的四个N—H 均为σ键,但N与Cl-之间是离子键。
(5)Mg 的最外层电子排布为3s2,为全充满,Al的最外层排布为3s23p1,因而Al易失去1个电子变成较稳定结构,故第一电离能:Mg>Al。
离子键的强弱与离子半径和离子所带的电荷数有关,离子半径越小,离子所带电荷数越多,离子键越强。
在KCl和MgO中,离子半径:K+>Mg2+,Cl->O2-;离子所带电荷数:Mg2+>K+,O2->Cl-,所以MgO中的离子键强,熔点高。
答案:(1)AC(2)1s22s22p63s23p63d104s24p1(3)AE (4)BC G CE ABD(5)> <6.(2013泉州五中模拟)纳米技术制成的金属燃料、非金属固体燃料、氢气等已应用到社会生活和高科技领域。
(1)A和B的单质单位质量的燃烧热大,可用作燃料。
已知A和B为短周期元素,其原子的第一至第四电离能如表所示:A元素的名称是。
某同学推断A、B两元素中有一种元素原子的核外电子排布如图所示,则该同学所画的核外电子轨道表示式违背了原理。
(2)氢气作为一种清洁能源,必须解决它的储存问题,C60可用作储氢材料。
①已知金刚石中的C—C的键长为154.45 pm,C60中的 C—C 的键长为140～145 pm,有同学据此认为C60的熔点高于金刚石,你认为是否正确? (填“是”或“否”);阐述其理由: 。
②继C60后,科学家又合成了Si60、N60,则C、Si、N原子电负性由大到小的顺序是。
(3)氯化铬酰(CrO2Cl2)在有机合成中可作氧化剂或氯化剂,能与许多有机物反应。
请回答下列问题:①写出基态铬原子的核外电子排布式: ,与铬同周期的所有元素的基态原子中,最外层电子数与铬原子相同的元素有(填元素符号)。
②CrO2Cl2常温下为深红色液体,能与CCl4、CS2等互溶,据此可判断CrO2Cl2是(填“极性”或“非极性”)分子。
③铬的同周期元素形成的化合物中,AsH3分子的空间构型为;已知(CH3)3Ga为非极性分子,则其中镓原子的杂化方式为。
解析:(1)由电离能可知:A最外层有2个电子,B最外层也有2个电子,且A金属性较强,所以A是Be,B是Mg;核外电子排布时,先排能量低的轨道再排能量高的轨道。
(2)①C60是分子晶体,熔化时破坏分子间作用力,金刚石是原子晶体,熔化时破坏共价键,所以熔点:金刚石>C60。
②电负性,同周期:N>C,同主族:C>Si,综合可得:N>C>Si。
(3)①Cr是24号元素,3d和4s均处于半充满状态,其最外层电子数为1,同周期还有K(4s1)和Cu(3d104s1)的最外层也是1个电子。
②CCl4、CS2都属于非极性分子,根据相似相溶的原理知CrO2Cl2也属于非极性分子。
③AsH3分子中As的杂化数是=4,由于As还有一对孤电子对,所以AsH3是三角锥形;Ga最外层有3个电子,而(CH3)3Ga分子属于非极性分子,具有对称结构,所以Ga采取sp2杂化。
答案:(1)铍能量最低(2)①否C60是分子晶体,熔化时不需破坏化学键②N>C>Si(3)①1s22s22p63s23p63d54s1K、Cu ②非极性③三角锥形sp2能力提升7.(2014安徽阜阳一中第二次模拟)X、Y、Z是3种短周期元素,其中X、Y位于同一族,Y、Z处于同一周期。
X原子的外围电子排布式为ns n np n+2。
Z原子的核电荷数是最外层电子数的三倍。
下列说法正确的是( D )A.原子序数由大到小的顺序为X>Y>ZB.Y元素最高价氧化物对应水化物的化学式可表示为H3YO4C.3种元素的气态氢化物中Z的气态氢化物最稳定D.原子半径由大到小的顺序为Z>Y>X解析:根据X外围电子排布式可知X为:1s22s22p4即为O,Y与O同族且在短周期,则Y为S,Z核电荷数是最外层电子数的三倍,且Z与S同周期可知Z为P,原子序数:S>P>O,A错;S的最高价含氧酸为H2SO4,B 错;H2O最稳定,C错;原子半径:P>S>O,D对。
8.以下有关元素性质的说法不正确的是( C )A.具有下列电子排布式的原子中,①1s22s22p63s23p2②1s22s22p3③1s22s22p2④1s22s22p63s23p4原子半径最大的是①B.具有下列外围电子排布式的原子中,①3s23p1②3s23p2③3s23p3④3s23p4第一电离能最大的是③C.Na、K、Rb元素的电负性随原子序数的增大而递增D.某主族元素气态基态原子的逐级电离能分别是738、1 451、7 733、10 540、13 630、17 995、21 703(kJ/mol)……,当它与氯气反应时生成的阳离子是X2+解析:A项中各元素分别是①Si ②N ③C ④S,原子半径最大的是①Si,A正确;B项中各元素分别为①Al ②Si ③P ④S,其中P第一电离能最大,B正确;C项中随原子序数增大,电负性递减,C不正确;D 项中可看出第三电离能远大于第二电离能,所以显+2价,D正确。
9.(2013年安徽理综)X、Y、Z、W是元素周期表中原子序数依次增大的四种短周期元素,其相关信息如下表:(1)W位于元素周期表第周期第族;W的原子半径比X的(填“大”或“小”)。
(2)Z的第一电离能比W的(填“大”或“小”); XY2由固态变为气态所需克服的微粒间作用力是 ;氢元素、X、Y的原子可共同形成多种分子,写出其中一种能形成同种分子间氢键的物质名称。
(3)振荡下,向Z单质与盐酸反应后的无色溶液中滴加NaOH溶液直至过量,能观察到的现象是 ;W的单质与氢氟酸反应生成两种无色气体,该反应的化学方程式是。
(4)在25 ℃、101 kPa下,已知13.5 g的Z固体单质在Y2气体中完全燃烧后恢复至原状态,放热419 kJ,该反应的热化学方程式是。
解析:根据短周期元素X的最高化合价为+4,可知X为碳或硅,又因Y 为O,结合原子序数Y>X,则可确定X为C,根据Z的最外层电子排布式可写出其核外电子排布式为:1s22s22p63s23p1,即Z为铝元素;再结合W 的质量数与中子数关系可确定W的质子数为14,即W为Si。
(1)Si位于元素周期表第三周期、ⅣA族,同主族元素原子半径从上到下依次增大,则W(Si)的原子半径比X(C)的要大。
(2)因同周期元素从左到右,元素的第一电离能呈逐渐增大趋势,故Z(Al)的第一电离能比W(Si)的要小。
XY2(CO2)为分子晶体,由固态变为气态,克服的是分子间作用力。
由C、H、O组成的分子中,存在分子间氢键的物质很多,如:CH3CH2OH、CH3COOH等。
(3)Z单质即为铝,铝和盐酸反应生成氯化铝,向氯化铝溶液中滴加氢氧化钠溶液,先生成氢氧化铝沉淀,氢氧化钠过量时,氢氧化铝沉淀溶解。
W单质为硅,硅和氢氟酸反应生成SiF4和H2两种气体。
(4)13.5 g铝的物质的量为0.5 mol,所以该反应的热化学方程式为4Al(s)+3O2(g)2Al2O3(s)ΔH=-3 352 kJ/mol。