第1章原子结构与元素的性质综合复习训练

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第1章原子结构与元素的性质综合复习训练姓名（）班级（）学号（）一、选择题 1．下列有关化学用语表示正确的是 A．位于元素周期表区 B．氮原子所有价电子的电子云轮廓图均为哑铃形 C．反-2-丁烯的分子的球棍模型： D．用电子式表示的形成过程： 2．下列说法正确的是 A．M2+的电子排布式为，则元素M在周期表中位于第四周期第VIIB族 B．最外层电子数为ns2的原子，其价电子数也为2 C．元素周期表各周期总是从ns能级开始，以np能级结束 D．p能级的原子轨道呈哑铃形，随着能层数的增加，p能级原子轨道数也在增多 3．化合物中X、Y、Z、W、Q、R的原子序数依次增大。X与Y、Z、W均能形成、微粒，基态Q原子的3d轨道上有3个未成对电子，R被称为“海洋元素”，其原子序数等于W与Q的原子序数之和。下列说法错误的是 A．化合物中Q的化合价为 B．Y、Z、W中，第一电离能最大的是Z，电负性最大的是W C．X、Z、W三种元素组成的化合物可能显酸性，也可能显碱性 D．Y、Z、W、R分别与X形成的化合物中，沸点最高的是W对应的化合物 4．M、W、X、Y、Z是原子序数依次增大的同周期主族元素，基态X原子2p能级上仅有2个电子，Y元素原子的价层电子数是W的两倍，由五种元素组成的某电极材料的结构如图所示。下列说法一定正确的是 A．氢化物沸点：XW>Y B．Y、Z、W的简单氢化物的键角依次减小 C．简单离子半径：Q>W>M D．W的单质一定为非极性分子 7．前20号元素X、Y、Z、M的原子序数依次增大，X与Y位于不同周期，Y元素原子的最外层电子数是次外层电子数的2倍，Z是地壳中含量最多的元素。化合物常用来给陶瓷上釉，它分解最终可得到化合物MZ，MZ能与水反应。的热重曲线如图所示。下列叙述正确的是 A．简单氢化物的稳定性：ZO>N>C>H 二、填空题 16．某抗失眠药物的结构简式为，其分子式为。请回答下列问题： (1)该药物的组成元素中，电负性最小的元素是（填元素符号），位于p区的元素有种。 (2)基态N原子的价电子轨道表示式为，若基态O原子的价电子轨道表示式表示为，其违背了，从原子结构角度解释O的电负性大于N的原因：。 (3)该药物的组成元素中，属于第二周期元素的第一电离能由大到小的顺序为（用元素符号表示）；基态原子的价电子排布式为，其第一电离能比的第一电离能（填“大”或“小”）。 (4)若某元素的核电荷数是N元素的4倍，其基态+2价阳离子的电子排布式为。 17．磷酸铁锂()电极材料主要用于各种锂离子电池。回答下列问题 (1)Fe位于元素周期表中第周期第族，其外围电子排布式为。 (2)离子半径：；第一电离能：Li Be；电负性：O P。(填“>”“<”或“=”) (3)下列Li的轨道表示式表示的状态中，能量最低和最高的分别为、 (填标号)。 A． B． C． D． (4)基态P中未成对的电子数为，其原子核外电子占据的最高能级的电子云轮廓为形。 (5)Mn与Fe两元素的部分电离能数据如下，由表中两元素的和可知，气态再失去一个电子比气态再失去一个电子更难，对此，你的解释是。三、解答题 18．砷为第四周期ⅤA族元素，金属冶炼过程产生的含砷废弃物需处理与检测。 Ⅰ．冶炼废水中砷元素主要以亚砷酸(H3AsO3)形式存在，可用化学沉降法处理酸性高浓度含砷废水，其工艺流程如下： (1)①亚砷酸中砷元素的化合价为。 ②基态砷原子的最外层电子排布式为。 ③砷酸(H3AsO4)的第一步电离方程式为。 (2)“一级沉砷”后仍然存在H3AsO3，写出“二级沉砷”中H2O2与H3AsO3反应的化学方程式。 (3)沉淀X主要为一种盐 (填化学式)。 (4)根据流程推测：亚砷酸盐的溶解性 (填“大于”或“小于”)相应砷酸盐。 Ⅱ．冶炼废渣中的砷元素主要以As2S3的形式存在，可用古氏试砷法半定量检测(As的最低检出限为3.0×10−6g)。步骤1：取10g废渣样品，粉碎后与锌粉混合，加入硫酸共热，生成AsH3气体。步骤2：将AsH3气体通入AgNO3溶液中，生成银镜和难溶物AS2O3。步骤3：取1g废渣样品，重复上述实验，未见银镜生成。 (5)步骤2的离子方程式为。 (6)固体废弃物的排放标准中，砷元素不得高于4.0×10−5g·kg−1，请通过计算说明该排放的废渣中砷元素的含量 (填“符合”或“不符合”)排放标准。 19．如图是元素周期表中的前四周期，回答下列问题： (1)a元素的基态原子的电子排布图是图①、②中的一个。 ① ② 另一个电子排布图错误的原因是：它不符合（填标号）。 A．泡利原理 B．洪特规则 C．构造原理 b元素的正二价离子的核外价电子排布图是。 (2)b、e两种元素中第四电离能较大的是（填元素符号），原因是。 (3)已知元素c、f的最简单的化合物中共用电子对偏向f，元素c、g的最简单的化合物中共用电子对偏向c，则元素c、f、g的电负性由大到小的顺序为（填元素符号） (4)A是1~36号元素基态原子核外电子排布中未成对电子数最多的元素，A在元素周期表中的位置是。 (5)d元素的下列微粒中，电离最外层一个电子所需能量最大的是______（填标号）。 A． B． C． D． (6)很多金属及其化合物在灼烧时会产生特殊的火焰颜色，请用原子结构的知识解释产生此现象的原因是。选项目的方案设计现象和结论A证明氯与碳的非金属性取适量盐酸加入NaHCO3溶液中产生气泡，证明氯的非金属性比碳强B乙醇消去产物的检验取1mL无水乙醇，边振荡边加入3mL浓硫酸，再加入几片碎瓷片。连接好装置，迅速加热至170℃，将产生的气体通入酸性高锰酸钾溶液中酸性高锰酸钾溶液褪色，证明乙醇消去反应有乙烯生成C的水解过程的热效应取适量Na2SO3溶液于试管中，测定pH，然后加热一段时间，再次测定该溶液的pHpH变小，证明的水解过程为放热过程D比较BaCO3与BaSO4的Ksp大小将少量BaCl2溶液分别逐滴加入等浓度的Na2CO3溶液和Na2SO4溶液中Na2SO4溶液中先出现沉淀，证明Ksp(BaCO3)>Ksp(BaSO4)元素MnFe电离能(kJ/mol)7177591509156132482957参考答案： 1．A 【详解】A．是30号元素，位于第四周期ⅡB族，属于区，故A正确； B．氮原子的价电子排布式为2s22p3，价电子的电子云轮廓图为球形、哑铃形，故B错误；． C．是顺-2-丁烯的分子的球棍模型，是反-2-丁烯的分子的球棍模型，故C错误； D．水是共价化合物，用电子式表示的形成过程，故D错误；选A。 2．A 【详解】A．某元素+2价离子电子排布式为，则该元素是25Mn，第四周期第VIIB族，A正确； B．最外层电子数为ns2的原子，过渡元素的价电子还包括(n-1)d上的电子，B错误； C．第一周期元素以ns能级开始，以ns能级结束，C错误； D．p能级的原子轨道呈哑铃形，随着能层数的增加，p能级原子轨道数不变，D错误；故选A。 3．D 【分析】X与Y、Z、W均能形成10e−、18e−微粒，原子序数依次增大，故分别为H、C、N、O，形成10e−微粒分别为CH4、NH3、H2O，18e−微粒为C2H6、N2H4、H2O2，R被称为“海洋元素”，为Br，基态Q原子的3d轨道上有3个未成对电子，可能为V或Co，R原子序数等于W与Q的原子序数之和，则Q为Co。【详解】A．化合物[Q(ZX3)4R(YW3)]中化学式为Co(NH3)4Br(CO3)，Q化合价为+3价，A正确； B．C、N、O中，第一电离能最大的是N，电负性最大的是O，B正确； C．H、N、O三种元素组成的化合物，HNO3显酸性，NH3·H2O显碱性，C正确； D．C、N、O、Br分别与H形成的最简单的化合物中，沸点最高的是H2O，C和H化合物有很多种，无法判断沸点高低，D错误；故答案为：D。 4．B 【分析】基态X原子2p能级上仅有2个电子，X为第二周期元素，因为题中五种元素均在同一周期，所以M为Li元素，根据结构图可知X为C，Y为O，因为Y元素原子的价电子数是W的两倍，所以W为B，Z为F，据此解答。【详解】A．X的简单氢化物为CH4，Y的简单氢化物为H2O，水分子间存在氢键，简单氢化物沸点：C＜O，但其它氢化物不一定满足，故A错误； B．同一周期，除第ⅡA族和第ⅤA族以外第一电离能随原子序数增大而增大，第一电离能最大的是F，故B正确； C．由M单质和Y单质反应生成的化合物是氧化锂，只存在离子键，故C错误； D．基态原子未成对电子数：B＝F＜C＝O，故D错误；故选B。 5．D 【详解】A．非金属性的强弱可以根据最高价酸的酸性强弱来判断。盐酸和碳酸氢钠反应生成二氧化碳，能证明酸性：HCl>H2CO3，而盐酸不是氯的最高价酸，所以不能证明氯与碳的非金属性的强弱，故A错误； B．乙醇与浓硫酸共热至170℃所得气体直接通入酸性高锰酸钾溶液中，高锰酸钾溶液褪色，乙醇易挥发同时乙醇也能与酸性高锰酸钾反应使酸性高锰酸钾溶液褪色，B错误； C．亚硫酸钠水解生成亚硫酸氢根离子和氢氧根离子，溶液呈碱性，加热促进亚硫酸钠水解，溶液中的OH-浓度增大，水的电离程度也增大，且硫为+4价，加热过程中硫易被氧化，反应生成硫酸钠，显中性，最终溶液的pH减小不能说明的水解过程为放热过程，C错误； D．将少量BaCl2溶液分别逐滴加入等浓度的Na2CO3溶液和Na2SO4溶液中，Na2SO4溶液中先出现沉淀，证明Ksp(BaCO3)>Ksp(BaSO4)，故D正确；故选D。 6．D 【分析】X、Y、Z、W、M、Q为原子序数依次增大的短周期元素，W和Q同主族，由阴离子的结构可知，W、Q形成共价键的数目分别为2和6，则W为O元素、Q为S元素；Y和W同周期，且形成共价键的数目为4，则Y为C元素、Z为N元素、M形成共价键的数目为1，且原子序数介于O和S之间，M为F元素。【详解】A．同周期从左至右元素的第一电离能呈增大趋势，但第VA族元素的半充满结构会使其第一电离能偏高一些，故第一电离能：N>O>C，A正确； B．由于CH4、NH3、H2O中心原子的孤电子对数依次增多，所以键角：CH4>NH3>H2O，B正确； C．离子核外电子层数越大离子半径越大，电子层数相同时，核电荷数越多离子半径越小，S2-核外电子排布为2、8、8，O2-、F-核外电子排布均为2、8，且核电荷数F>O，则离子半径：S2-> O2-> F-，C正确； D．W元素的单质有O2和O3，臭氧是空间构型为V形的极性分子，D错误；故选：D。 7．D 【分析】前20号元素X、Y、Z、M的原子序数依次增大，Y元素原子的最外层电子数是次外层电子数的2倍，Y为C；Z是地壳中含量最多的元素，Z为O；X与Y位于不同周期，则X为H；化合物常用来给陶瓷上釉，它分解最终可得到化合物MZ，MZ能与水反应，则MZ为CaO，M为Ca。【详解】A．非金属性越强，其简单氢化物稳定性越强，简单氢化物的稳定性：CC>Na，查表可知Cr的电负性为1.6，Na的为0.9，则电负性：Y>X>W>Z，故B错误； C．CrO5中存在2个过氧键、1个Cr=O键，结构式为：，故C正确； D．工业上制备Na是通过电解熔融的氯化钠，制备Cr利用还原法，故D错误；故选：C。 9．B 【详解】A．Li元素的焰色为紫红色，A正确； B．电子层数越多半径越大，电子层数相同时，核电荷数越大，半径越小；锂的原子半径大于氯的原子半径，B错误； C．Li在空气中燃烧生成氧化锂，C正确； D．锂单质是最轻的金属，故其电池的能量密度相对较高，D正确；故选B。 10．C 【分析】废铜屑与稀硫酸、过氧化氢溶液，反应生成硫酸铜和水，过滤后分离出不溶性杂质，“滤液1”中所含溶质的主要成分为；再加入，与溶液发生置换反应生成和，过滤分离出铜，滤液2的溶质主要成分为，再进行蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等一系列操作得到绿矾，据此回答。【详解】A．基态铜原子的价层电子排布式为，A正确； B．浸泡过程中铜单质及其化合物在硫酸和双氧水的作用下，均发生化学反应，转化为，其他不溶性杂质形成滤渣，因此滤液1的溶质主要成分为，B正确， C．若分铜过程生成铜，则与的反应中有电子转移，但浸泡过程中生成时，部分铜元素化合价未发生变化，来自氧化铜或者碱式碳酸铜，因此浸泡过程中理论上电子转移的量小于，C错误； D．与铁氰化钾反应可生成蓝色沉淀，因此可用铁氰化钾溶液检验滤液2中的存在，D正确。故选C。 11．B 【详解】A．反应①：，反应气体体积减小，是熵减的过程，则ΔS<0，A正确； B．可在过渡元素中寻找合适的催化剂，过渡元素在周期表的d区或ds区或f区，不在周期表p区，B错误； C．催化剂能改变反应历程，改变反应的活化能，C正确； D．反应②的CH4中碳元素的化合价升高，被氧化，CaCO3中碳元素化合价降低，被还原，则反应②中C元素既被氧化又被还原，D正确；故选B。 12．D 【详解】A．由图可知，PCl5晶体是由和两种离子构成的，熔融状态中有自由移动的离子，能导电，A正确； B．基态Ｃｌ原子核外电子排布为1s22s22p63s23p５，原子核外有5种能量不同的电子，B正确； C．基态N原子价电子为，N价层只有4个原子轨道，故NCl5不能稳定存在的，C错误； D．洪特规则是指在相同能量的轨道上，电子总是尽可能分占不同的轨道且自旋方向相同；违反了洪特规则，D错误；故选Ｄ。 13．B 【分析】由图可知，常温下，W和Z的最高价氧化物对应的水化物溶液(浓度均为0.01mol·L-1)的pH为2，则W和Z的最高价氧化物对应的水化物为一元强酸，W原子序数小于Z，则W为N，Z为Cl；常温下，Y的最高价氧化物对应的水化物溶液(浓度均为0.01mol·L-1)的pH小于2，则Y的最高价氧化物对应的水化物为二元强酸，则Y为S；常温下，X的最高价氧化物对应的水化物溶液(浓度均为0.01mol·L-1)的pH为12，则X的最高价氧化物对应的水化物溶液为一元强碱，则X为Na。【详解】A．同一周期主族元素，从左至右，电负性增大，电负性：，A错误； B．非金属性：，简单气态氢化物的热稳定性：，B正确； C．W、X、Y、Z分别为N、Na、S、Cl，N3-、Na+核外有两层电子，S2-、Cl-核外三层电子，电子层数越多，半径越大，电子层数相同时，原子序数越大，半径越小，则简单离子半径大小为S2->Cl-> N3-> Na+，C错误； D．化合物中含有离子键和非极性共价键，D错误；故选B。 14．D 【详解】A．MgCl2的形成过程中，Mg原子失电子，Cl原子得到电子，箭头写反了，A错误； B．基态K原子核外电子排布为1s22s22p63s23p64s1，共占据10个轨道，其空间运动状态共有10种，核外电子的运动状态共有19种，B错误； C．基态碘原子为53号，简化电子排布式为，C错误； D．基态Fe2+为铁原子失去2个电子后形成的离子，价电子排布图为，D正确；故选D。 15．D 【详解】A．氧原子核外8个电子，位于周期表第二周期第ⅥA族元素，A说法错误； B．C原子质子数为6，中子数为8，质量数为14，可表示为：，B说法错误； C．Na原子核外11个电子，原子结构示意图：，C说法错误； D．原子的核电荷数等于质子数，Na、O、N、C、H五种原子核电荷数分别为11、8、7、6、1，所以核电荷数：Na>O>N>C>H，D说法正确；故答案为：D。 16．(1) O 4 (2) 洪特规则 O原子的原子半径小于N原子的原子半径且氧元素的核电荷数大于氮元素的氧原子对电子吸引能力更强更容易得到电子，电负性更强 (3) N＞O＞C 4s24p5 小 (4)1s22s22p63s23p63d8 【详解】（1）元素周期表中同周期从左到右电负性一次增强，同主族从上往下一次减弱，中电负性最强的是O，第三主族到0族的元素位于p区，位于p区的元素有4种；（2）基态N原子的价电子轨道表示式为，若基态O原子的价电子轨道表示式表示为，其违背了洪特规则，在能量相同的轨道上，电子优先以自旋方向相同的方式排列在不同轨道，从原子结构角度解释O的电负性大于N的原因：O原子的原子半径小于N原子的原子半径且氧元素的核电荷数大于氮元素的，氧原子对电子吸引能力更强更容易得到电子，电负性更强；（3）该药物的组成元素中，属于第二周期元素为CON，同周期第一电离能从左到右依次增大，但是N原子轨处于半充满比较稳定，第一电离能反常大，第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞C；基态原子的价电子排布式为4s24p5，其第一电离能比的第一电离能小，因为更容易失去电子；（4）若某元素的核电荷数是N元素的4倍，则其核电荷数为28，为Ni，其基态+2价阳离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d8。 17．(1) 四 Ⅷ (2) < < > (3) D C (4) 3 纺锤 (5)的外围电子排布式为，3d轨道为半充满状态，比较稳定，的外围电子排布式为，再失去一个电子则为半充满稳定状态，气态再失去1个电子比气态再失去1个电子难【详解】（1）是26号元素，其基态原子价电子排布是为3d64s2，因此Fe位于元素周期表中第四周期VIII族，其价电子排布式为3d64s2；故答案为：四；VIII；3d64s2；（2）根据同电子层结构核多径小原则，则离子半径：Li+＜H-；根据同周期从左到右第一电离能呈增大趋势，但第IIA族大于第IIIA族，第VA族大于第VIA族，因此第一电离能：Li＜Be；根据同周期从左到右电负性逐渐增大，同主族从上到下电负性逐渐减小，因此电负性：O＞P；故答案为：＜；＜；＞；（3）原子电子排布图表示的状态中，D是基态电子排布式能量最低，A、B、C都是激发态，但C中1s上的两个电子都跃迁到2px、2py轨道上，能量最高，因此能量最低和最高的分别为D、C；（4）基态P价电子排布式为3s23p3，未成对的电子数3，其原子核外电子占据的最高能级为3p能级，其电子云轮廓为纺锤(或哑铃)；故答案为：3；纺锤(或哑铃)；（5）根据题意，气态Mn2+再失去一个电子比气态Fe2+再失去一个电子更难，是由于Fe2+电子排布式为[Ar]3d6，Mn2+电子排布式为[Ar]3d5，半满结构，稳定，难失电子；故答案为：Mn2+的外围电子排布式为3d5，3d轨道为半充满状态，比较稳定，Fe2+的外围电子排布式为3d6，再失去一个电子则为半充满稳定状态，气态Mn2+再失去1个电子比气态Fe2+再失去1个电子难； 18．(1) +3 4s24p3 H3AsO4H++ (2)H3AsO3 +H2O2=H3AsO4 +H2O (3)CaSO4 (4)大于 (5)12Ag++2AsH3 +3H2O=12Ag↓+As2O3↓+12H+ (6)不符合；因为该废渣砷含量最少为(3.0×10−6 g÷10g)×1000g·kg−1=3.0×10−4 g·kg−1，大于排放标准4.0×10−5 g·kg−1 【分析】冶炼废水中砷元素主要以亚砷酸(H3AsO3)形式存在，在一级沉砷时，先加入过量的Na2S，将H3AsO3充分转化为As2S3沉淀，但由于As2S3与过量的S2-存在反应：As2S3+3S2-2AsS，故为了防止As2S3溶解，最后加入过量的FeSO4将S2-沉淀为FeS；“一级沉砷”后剩余的部分H3AsO3和过量的Fe2+进入“二级沉砷”，加入H2O2发生反应的化学方程式分三步，由于第三步为③Fe2(SO4)3+2H3AsO4═2FeAsO4↓+3H2SO4，故前两步反应分别是H2O2氧化H3AsO3和FeSO4为H3AsO4和Fe2(SO4)3反应，加入CaO后，CaO和水反应生成的Ca(OH)2能沉淀H2SO4、H3AsO3、Fe2(SO4)3为CaSO4、Ca3(AsO4)2和Fe(OH)3，还有第三步反应生成的FeAsO4，据此分析。【详解】（1）①H3AsO3中H为+1价，O为-2价，设As为x价，则根据化合物中化合价代数和为0可知3+x-6=0，解得x=+3，H3AsO3中As元素的化合价是+3价； ②As是33号元素，基态As原子的最外层电子排布式为4s24p3； ③砷酸是三元弱酸，第一步电离方程式为H3AsO4H++。（2）“二级沉砷”中H2O2将亚砷酸氧化为砷酸，最终生成溶解度较小的砷酸盐，H2O2与含砷物质反应的化学方程式为H3AsO3＋H2O2=H3AsO4＋H2O。（3）由分析可知，沉淀X主要为CaSO4。（4）“二级沉砷”中H2O2将亚砷酸氧化为砷酸，最终生成溶解度较小的砷酸盐，说明亚砷酸盐的溶解性大于相应的砷酸盐。（5）将AsH3气体通入AgNO3溶液中，生成银镜和As2O3，离子方程式为12Ag++2AsH3 +3H2O=12Ag↓+As2O3↓+12H+。（6）As的最低检出限为3.0×10－6g，取1g废渣样品，重复上述实验，未见银镜生成，取10g废渣样品最后生成银镜和As2O3，则10g废渣含砷量最少为3.0×10－6g，则该废渣砷最低含量为×1 000 g·kg-1=3.0×10－4 g·kg−1，大于排放标准4.0×10－5 g·kg−1，所以不符合排放标准。 19．(1) B (2) Fe 铁失去的是半充满状态下较稳定的3d5能级的一个电子，钴失去的是3d6能级上的一个电子 (3)C>H>Si (4)第四周期第VIB族 (5)A (6)电子从能量较高的激发态跃迁到能量较低的激发态甚至基态时，以一定波长的光的形式释放能量【分析】由图中元素所在周期表中的位置，可确定a、b、c、d、e、f、g分别为N、Fe、H、Mg、Co、C、Si。【详解】（1）a元素的基态原子的电子排布图是图②。 ① ② 图①中电子排布图错误的原因是：它不符合洪特规则，故选B。 b元素为Fe，它的正二价离子为Fe2+，核外价电子排布图是。（2）b、e两种元素分别为Fe、Co，Fe3+的核外价电子排布图为，Co3+的核外价电子排布图为，第四电离能较大的是Fe，原因是：铁失去的是半充满状态下较稳定的3d5能级的一个电子，钴失去的是3d6能级上的一个电子。（3）已知元素H、C的最简单的化合物中共用电子对偏向C，说明非金属性C＞H，元素H、Si的最简单的化合物中共用电子对偏向H，说明非金属性H＞Si，则元素H、C、Si的电负性由大到小的顺序为C>H>Si。（4）A是1~36号元素基态原子核外电子排布中未成对电子数最多的元素，则其为24Cr，电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，A在元素周期表中的位置是第四周期第VIB族。（5）Mg元素的下列微粒中，3p电子的能量比3s高，则失去3p电子所需的能量比3s低，3s2失去1个电子相当于Mg的第一电离能，3s1失去1个电子相当于Mg的第二电离能，则电离最外层一个电子所需能量最大的是A。（6）很多金属及其化合物在灼烧时会产生特殊的火焰颜色，这是电子跃迁后将能量释放出来产生的现象，则用原子结构的知识解释产生此现象的原因是：电子从能量较高的激发态跃迁到能量较低的激发态甚至基态时，以一定波长的光的形式释放能量。【点睛】当原子核外轨道上的电子处于半满、全满或全空时，电子的能量低，原子稳定。