資源簡介

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密 ○ 封 ○ 裝 ○ 訂 ○ 線 密 ○ 封 ○ 裝 ○ 訂 ○ 線
密 封 線 內 不 要 答 題
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姓名 班級 考號
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第1章　原子結構與元素性質
注意事項
1.全卷滿分100分,考試用時90分鐘。
2.可能用到的相對原子質量:H 1　C 12　N 14　O 16　Mg 24　Si 28　S 32　Fe 56　Cu 64。
一、選擇題(本題共10小題,每小題2分,共20分。在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.2023年諾貝爾化學獎授予對量子點的發現有突出貢獻的科研工作者。量子點是指尺寸在納米量級(通常為2~20 nm)的半導體晶體,其中銅銦硫(CuInS2)量子點被廣泛用于光電探測、發光二極管以及光電化學電池領域。下列說法不正確的是(　　)
A.制備過程中得到的CuInS2量子點溶液能夠產生丁達爾效應
B.硫離子的結構示意圖:
C.已知In的原子序數為49,可推知In位于元素周期表第4周期
D.基態Cu+的價電子排布式為3d10
2.下列說法正確的是(　　)
A.3p能級有一個空軌道的基態原子和4p能級有兩個未成對電子的基態原子一定屬于同一族
B.基態原子核外電子全部在s能級上的元素有4種
C.p軌道呈啞鈴形,因此p軌道上電子的運動軌跡呈啞鈴形
D.最高正化合價與最低負化合價代數和為4的短周期元素的最高能級為2p
3.下列有關化學用語表達正確的是(　　)
A.CS2的空間填充模型:
B.鈹原子最外層電子的電子云圖:
C.羥基的電子式:[····H]-
D.氧原子核外電子軌道表示式:
4.磷酸鐵鋰(LiFePO4)電極材料主要用于各種鋰離子電池。下列說法錯誤的是(　　)
A.Li位于周期表的s區
B.基態O原子核外電子占據的最高能級的電子云輪廓圖為啞鈴形
C.基態P原子的未成對電子數為5
D.Fe3+比Fe2+穩定
5.1919年,科學家第一次實現了人工轉變元素。這個轉變過程可以表示為He 178OH。下列敘述正確的是(　　)
A.上述轉變過程屬于化學變化　　　　　B.元素電負性:N>O
C.元素第一電離能:N>O　　　　　D.在自然界中,氫元素只有一種核素
6.我國研發了一款擁有自主知識產權的超薄銣Rb)原子鐘,每3 000萬年誤差僅1秒。Rb是第5周期ⅠA族元素,下列有關說法中正確的是(　　)
A.第一電離能:Rb>K　　　B.銣原子核外電子運動狀態有37種
C.單質沸點:Rb>Na　　　 D.銣原子N層有18e-
7.嫦娥5號月球探測器帶回的月壤樣品的元素分析結果如圖,下列有關含量處于前六位元素的說法正確的是(　　)
A.原子半徑:AlC.Fe位于元素周期表的p區　　　　　D.這六種元素中,電負性最大的是O
8.W、X、Y、Z是原子序數依次增大的4種短周期元素,其原子結構如表:
元素 原子結構
W 基態原子L層電子數是K層電子數的2倍
X 原子核外p電子數比s電子數少1
Y 原子的最外層2p軌道上有2個未成對電子
Z 原子核外的M層中只有兩對成對電子
下列說法不正確的是(　　)
A.原子半徑:Z>X>Y
B.第一電離能:X>Y>W
C.W的最簡單氫化物比Y的最簡單氫化物穩定
D.ZY2和WY2在水中的溶解度較大的是ZY2
9.如圖為元素周期表前四周期的一部分,下列有關R、W、X、Y、Z五種元素的敘述中,正確的是(　　)
A.W元素的第一電離能小于Y元素的第一電離能
B.Y、Z的陰離子電子層結構都與R原子的相同
C.p能級未成對電子數最多的是Z元素
D.X元素是主族元素中電負性最大的元素
10.m、n、p、q、w五種元素,其核電荷數依次增大。m元素基態原子核外只有三個能級有電子,且各能級電子數相等;p、q元素位于同一族,且兩者核電荷數之和為24;w元素原子核外有4個電子層,最外層只有1個電子,其內層均排滿電子。下列說法錯誤的是(　　)
A.元素第一電離能:mB.n元素基態原子的軌道表示式為
C.w元素原子的價電子排布式為4s1
D.w元素形成的單質能與p、q元素形成的單質反應
二、選擇題(本題共5小題,每小題4分,共20分。每小題有一個或兩個選項符合題意,全都選對得4分,選對但不全的得2分,有選錯的得0分)
11.三甲基鎵[(CH3)3Ga]是應用廣泛的一種金屬有機化合物,可通過反應GaCl3+(CH3)3Al (CH3)3Ga+AlCl3制備(已知:GaCl3中Ga為最高價)。下列說法錯誤的是(　　)
A.Al原子核外有7種空間運動狀態不同的電子
B.27Al原子的中子數為14
C.Cl-的核外三個電子層均充滿電子
D.Ga位于周期表中第4周期ⅢA族
12.X、Y、Z、W、R為五種短周期元素,其原子半徑和最外層電子數之間的關系如圖所示。下列說法錯誤的是(　　)
A.簡單離子半徑:YB.元素的電負性:ZC.R為氧元素
D.X與Z可以形成正四面體結構的分子
13.氮氣可以作食品包裝、燈泡等的填充氣。一種實驗室制備氮氣的原理是NH4Cl+NaNO2 NaCl+2H2O+N2↑。反應發生后即停止加熱,反應仍可繼續進行,直至反應完全。下列說法正確的是(　　)
A.主族元素的電負性越大,其元素原子的第一電離能一定越大
B.第一電離能:O>N>Na
C.元素的電負性:Cl>O>H
D.①和②示意圖表示的鈉原子失去最外層一個電子所需要的能量:①>②
①[Ne]　②[Ne]
14.如圖所示的兩種化合物可用于阻燃材料和生物材料的合成。原子序數依次增大的短周期元素W、X、Y、Z,元素X和Z原子的價電子數相同,W和Y原子的最外層p軌道都是半充滿狀態,Y原子序數為W原子價電子數的3倍。下列說法正確的是(　　)
A.四種元素中,Y原子半徑最大,X原子半徑最小
B.Y、Z形成的化合物中共用電子對偏向Z
C.X和Z的最高價氧化物對應的水化物的酸性:X>Z
D.電負性:Y>W
15.短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序數依次增大,K、L、M均是由這些元素組成的氧化物,甲、乙分別是元素Y、W的單質,甲是常見的固體,乙是常見的氣體,K是紅棕色氣體,丙的濃溶液具有強氧化性,上述物質的轉化關系如圖所示。下列說法不正確的是(　　)
A.Y、Z、W三種元素的電負性:W>Z>Y
B.Y、Z、W三種元素的第一電離能:Z>W>Y
C.L的沸點一定比X、Y組成的化合物沸點高
D.由X、Y、Z、W構成的化合物中只含有共價鍵
三、非選擇題(本題共5小題,共60分)
16.(12分)回答下列問題:
(1)下列狀態的鎂中,電離最外層一個電子所需能量最大的是　　　　(填標號)。
A.　　　B.　　　C.　　　D.
(2)Fe成為陽離子時首先失去　　　　軌道電子,Sm的價電子排布式為4f66s2,Sm3+的價電子排布式為　　　　。
(3)基態Cu2+核外電子排布式為　　　　　　。
(4)Mn位于元素周期表中第4周期　　　　族,基態Mn原子核外未成對電子有　　　　個。
(5)下列Li原子核外電子排布圖表示的狀態中,能量最高的為　　　　(填標號)。
17.(12分)A、B、C、D、E為前四周期元素,原子序數依次增大,A為短周期中離子半徑最小的金屬元素,B為短周期中金屬性最強的元素,C元素的單質是一種淡黃色固體,D元素的基態原子在前四周期中未成對電子數最多,E元素位于元素周期表中第8列。回答下列問題:
(1)B在灼燒時發出黃光是一種　　　　(填字母)。
A.發射光譜　　　B.吸收光譜
(2)D元素在元素周期表中的位置為　　　　　　　　　　,在同周期中,與D元素基態原子具有相同最外層電子數的元素為　　　　　(填元素符號)。
(3)在元素周期表中,某些主族元素與其右下方的主族元素的有些性質是相似的,這種相似性被稱為對角線規則。請寫出A元素與B元素最高價氧化物的水化物反應的離子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　。已知A元素與Cl元素的電負性分別為1.5和3.0,則它們所形成的化合物為　　　　　　(填“離子化合物”或“共價化合物”)。
(4)某同學畫出C元素基態原子的價電子軌道表示式為,該同學所畫的軌道表示式違背了　　　　　　　　　　。C原子中能量最高的電子的電子云形狀是　　　　　。
(5)寫出E元素基態原子的電子排布式:　　　　　　　　　,其兩種簡單離子中,更加穩定的是　　(填離子符號),理由是　
　。
(12分)下表是元素周期表的一部分,表中所列的字母分別代表一種元素。試回答下列問題:
(1)請寫出元素o基態原子的電子排布式:　 。
(2)c、d、e、f四種元素的第一電離能由大到小的順序為　　　　　　　　　(填元素符號)。
(3)h的單質在空氣中燃燒發出耀眼的白光,請用原子結構的知識解釋發光的原因:　。
(4)o、p兩元素的部分電離能數據如下表:
元素 o p
電離能/ (kJ·mol-1) I1 717 759
I2 1 509 1 561
I3 3 248 2 957
比較兩元素的I2、I3可知,氣態o2+再失去一個電子比氣態p2+再失去一個電子難。原因是　。
(5)從結構角度來看,p3+與p2+的半徑大小關系為p3+　　　　p2+(填“大于”或“小于”)。
(6)a、c、d、e的電負性由大到小的順序為　　　　　　　　(用元素符號表示)。
19.(12分)前四周期元素X、Y、Z、W、Q、R、T的原子序數依次增大,X元素原子的s電子數等于p電子數的四倍,Y元素原子核外的L層有3個未成對電子,W元素形成的單質在暗處遇H2發生爆炸,Q元素形成的單質在常溫、常壓下是氣體,Q原子的M層上有1個未成對的p電子,R元素原子的價電子在各能級處于半充滿狀態,T元素的正三價離子的3d軌道為半充滿。回答下列問題:
(1)基態R原子的價電子排布式為　　　　,基態T原子中,兩種自旋狀態的電子數之比為　　　　。
(2)基態Q原子有　　　　種運動狀態不同的電子,基態Z原子的電子占據最高能級的電子云輪廓圖為　　　　形。
(3)Y、Z、Q原子半徑由大到小的順序是　　　　(填元素符號)。
(4)同周期中第一電離能介于X元素與Y元素之間的有　　　　(填元素符號)。
20.(12分)W、X、Y、Z、N是原子序數依次增大的五種短周期元素,其元素性質或原子結構如下。
元素性質或原子結構
W 原子核外s能級上的電子總數與p能級上的電子總數相等,但其第一電離能低于同周期相鄰元素
X 在同周期主族元素中,原子半徑最大、第一電離能最小
Y 電離能(單位:kJ·mol-1)數據:I1=740;I2=1 500;I3=7 700;I4=10 500……
Z 其價電子中,在不同形狀的原子軌道中運動的電子數相等
N 只有一個未成對電子
回答下列問題:
(1)寫出W、Y的元素符號:W為　　　　、Y為　　　　。
(2)X原子的電子排布式是　　　　　　。
(3)Z、N的最高價氧化物對應的水化物酸性更強的是　　　　(填化學式)。
(4)X、Z和N元素的電負性由大到小的順序是　　　　(用元素符號表示)。
(5)從原子結構的角度解釋元素Y的第一電離能高于同周期相鄰元素的原因:　。
附加題
1.X、Y、Z、W為原子序數依次增大的四種短周期元素,其中X是宇宙中含量最多的元素;Y元素基態原子核外電子占據的最高能級的不同軌道都有電子,并且自旋方向相同;Z元素原子的價電子排布式是nsnnp2n;同周期元素形成的簡單離子中W元素的離子半徑最小。下列說法正確的是(　　)
A.W位于元素周期表的s區
B.Y元素原子核外電子占據的最高能級的電子云輪廓圖為球形
C.Y、Z、W三種元素的原子半徑:r(Z)D.X、Y、Z三種元素的電負性:X2.關于具有下列電子層結構的原子或離子,其對應的元素在周期表中的位置的說法正確的是(　　)
A.最外層電子排布式為1s2的原子和最外層電子排布式為2s2的原子,所對應的兩元素一定在
同一主族
B.3p能級上有1個空軌道的原子和4p能級上有1個空軌道的原子,所對應的兩元素一定在同一主族
C.最外層電子排布式為nsnnpn的原子和最外層電子排布式為2s22p6的離子,所對應的兩元素一定在同一周期
D.原子核外M層上的s能級和p能級都填滿了電子,而d軌道上尚未有電子的兩種原子,所對應的兩元素一定在同一周期
3.(1)X、Y、L、M為核電荷數依次增大的前20號主族元素。X2是最輕的氣體,Y、L與M三種元素的質子數均為5的倍數。回答下列問題:
①X與L組成的最簡單化合物的電子式為　　　　　　。
②Y在周期表中的位置是　　　　　　　　　　,其含氧酸的化學式為　　　　　。
③L與M形成的化合物中L的化合價是　　　。
(2)元素的氣態原子得到一個電子形成氣態負一價離子時所放出的能量稱作第一電子親和能(E1)。第二周期部分元素的E1變化趨勢如圖所示,其中除氮元素外,其他元素的E1自左而右依次增大的原因是
　; 氮元素的E1呈現異常的原因是
　。
4.回答下列問題。
(1)基態Ge原子的核外電子排布式為　　　　　　,有　　　　個未成對電子,在光催化還原CO2制備CH4反應中,帶狀納米Zn2GeO4是該反應的良好催化劑,Zn、Ge、O的電負性由大到小的順序是　　　　　　。
(2)某基態原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s2,該元素原子的電子有　　　　種空間運動狀態。
(3)Fe3+的價電子軌道表示式為　　　　　　　。
(4)根據元素周期律,原子半徑Ge　　　　(填“大于”或“小于”)As,第一電離能As　　　　(填“大于”或“小于”)Se。
(5)基態K原子中,核外電子占據最高電子層的符號是　　　　,占據該電子層電子的電子云輪廓圖形狀為　　　　。
(6)將C、N、O、F四種元素第二電離能按從大到小的順序排序　　　　　　　　(寫元素符號),第二電離能大小比較Cu　　　　Zn(填“>”或“<”)。
答案全解全析
第1章　原子結構與元素性質
1.C　銅銦硫(CuInS2)量子點是尺寸在納米量級的半導體晶體,則其溶液為膠體,能產生丁達爾效應,A正確;S2-的核電荷數為16,結構示意圖為,B正確;In的原子序數為49,電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p1,位于第5周期,C錯誤;基態Cu原子的價電子排布式為3d104s1,則基態Cu+的價電子排布式為3d10,D正確。
2.B　3p能級有一個空軌道的基態原子是Si,在第ⅣA族,4p能級有兩個未成對電子的基態原子是Ge或Se,Se在第ⅥA族,與Si不屬于同一族,故A錯誤;基態原子核外電子全部在s能級上的元素有4種,分別是H、He、Li、Be,故B正確;現在的技術無法測定電子在原子核外的運動軌跡,故C錯誤;最高正化合價與最低負化合價代數和為4的短周期元素為S,S原子核外電子所在的最高能級為3p,故D錯誤。
3.A　鈹原子最外層電子排布式為2s2,電子云圖呈球形,B項錯誤;[····H]-為OH-的電子式,C項錯誤;氧原子核外電子排布式為1s22s22p4,軌道表示式為D項錯誤。
4.C　基態Li原子的電子排布式為1s22s1,位于周期表的s區,A正確;基態O原子的價電子排布式為2s22p4,占據的最高能級為2p能級,電子云輪廓圖為啞鈴形,B正確;基態P原子的價電子排布式為3s23p3,未成對電子數為3,C錯誤;基態Fe原子的價電子排布式為3d64s2,Fe2+的價電子排布式為3d6,Fe3+的價電子排布式為3d5,3d能級為半充滿穩定狀態,Fe3+比Fe2+穩定,D正確。
5.C　核反應不屬于化學變化,A錯誤;同周期主族元素從左向右電負性遞增,則元素電負性:N>O,B錯誤;氮的價電子排布式為2s22p3,2p能級為半充滿狀態,結構穩定,則第一電離能:N>O,C正確;在自然界中,氫元素有HHH三種核素,D錯誤。
6.B　同主族元素從上到下,第一電離能依次減小,第一電離能:Rb7.D　Al、Si為同周期元素,Al的核電荷數小于Si,原子半徑:Al>Si,故A錯誤;Mg、Ca為同主族元素,同主族元素從上到下第一電離能逐漸減小,則第一電離能:Mg>Ca,故B錯誤;Fe位于元素周期表的d區,故C錯誤;同周期主族元素從左到右電負性逐漸增大,同主族元素從上到下電負性逐漸減小,則六種元素中電負性最大的是O,故D正確。
8.C　W、X、Y、Z是原子序數依次增大的4種短周期元素,W基態原子L層電子數是K層電子數的2倍,W是C;X原子核外p電子數比s電子數少1,X是N;Y原子的最外層2p軌道上有2個未成對電子,原子序數大于N,Y是O;Z原子核外的M層中只有兩對成對電子,Z是S。原子半徑:S>N>O,A正確;N的2p軌道處于半充滿穩定狀態,第一電離能大于同周期相鄰元素,第一電離能:N>O>C,B正確;非金屬性:O>C,所以O的最簡單氫化物比C的最簡單氫化物穩定,C錯誤;SO2易溶于水,CO2能溶于水,在水中的溶解度較大的是SO2,D正確。
9.D　根據五種元素在元素周期表中的位置可知,X、W、Y、R、Z分別為F、P、S、Ar、Br。P元素的第一電離能比S元素的大,A錯誤;Br-比Ar多一個電子層,B錯誤;P的p能級上有3個未成對電子,Br的p能級上有1個未成對電子,C錯誤;F元素是主族元素中非金屬性最強的元素,電負性最大,D正確。
10.C　m、n、p、q、w五種元素,其核電荷數依次增大。m元素基態原子核外只有三個能級有電子,且各能級電子數相等,原子核外電子排布式為1s22s22p2,故m為C元素;w元素原子核外有4個電子層,最外層只有1個電子,其內層均排滿電子,原子核外電子數為2+8+18+1=29,故w為Cu元素;p、q元素位于同一族,它們的原子序數大于C而小于Cu,且兩者核電荷數之和為24,可推知p為O元素、q為S元素;n的原子序數介于C、O之間,故n為N元素。同周期主族元素隨原子序數增大第一電離能呈增大趨勢,但N元素第一電離能高于同周期相鄰元素,故第一電離能:C11.C　鋁原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p1,有1+1+3+1+1=7個原子軌道有電子,則核外電子有7種空間運動狀態,A正確;27Al原子的質量數為27,質子數為13,則中子數=質量數-質子數=27-13=14,B正確;Cl-核外由內到外各層所含電子數分別為2、8、8,M層最多容納18個電子,則M層沒有充滿電子,C錯誤;Ga是31號元素,核外有四個電子層,最外層有三個電子,則位于周期表中第4周期ⅢA族,D正確。
12.C　五種短周期元素中X、Y原子最外層只有一個電子,根據原子半徑推斷Y為Na元素,X為H元素;根據最外層電子數推斷Z是第ⅣA族元素,W是第ⅤA族元素,R是第ⅥA族元素;Z原子和W原子半徑接近,R原子半徑大于Z且最外層電子數大于Z,所以Z是C元素、W是N元素、R為S元素。Na+與N3-核外電子排布相同,核電荷數越大,離子半徑越小,簡單離子半徑:Na+13.D　如電負性:O>N,但第一電離能:OO>Na,B錯誤;在化合物ClO2中,O呈負價,Cl呈正價,說明O的電負性比Cl大,C錯誤;圖①所示的鈉原子為基態,而圖②所示的鈉原子為激發態,即圖②所示的鈉原子已經吸收了一部分能量,由于3s軌道的能量比3p軌道的低,故失去最外層一個電子所需要的能量:①>②,D正確。
14.AB　元素X和Z原子的價電子數相同,即X和Z為同主族元素,且兩種化合物中,一個X原子和一個Z原子均形成一個化學鍵,可知X和Z為第ⅦA族元素;W和Y原子的最外層p軌道都是半充滿狀態,W、Y為第ⅤA族元素,Y原子序數為W原子價電子數的3倍,推知W、X、Y、Z分別為N、F、P、Cl。四種元素中,P原子半徑最大,F原子半徑最小,A正確;Cl的非金屬性大于P,P、Cl形成的化合物中,共用電子對偏向Cl,B正確;F無正價,C錯誤;電負性:N>P,D錯誤。
15.CD　K是紅棕色氣體,丙的濃溶液具有強氧化性,可推出K為二氧化氮,結合題圖分析可知,丙為硝酸,乙為氧氣,L為水,甲是碳單質,碳與濃硝酸在加熱條件下反應生成的M為二氧化碳,因此X為H,Y為C,Z為N,W為O。同周期主族元素從左到右電負性逐漸增大,因此C、N、O三種元素的電負性:O>N>C,A項正確;同周期主族元素從左到右第一電離能呈增大趨勢,但一般第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一電離能大于同周期相鄰元素,因此C、N、O三種元素的第一電離能:N>O>C,B項正確;水的沸點可能低于含碳原子數較多的烴的沸點,C項錯誤;由H、C、N、O構成的化合物中可能含有離子鍵,如NH4HCO3,D項錯誤。
16.答案　(除標注外,每空2分)
(1)A
(2)4s　4f5
(3)[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9
(4)ⅦB(1分)　5(1分)
(5)C
解析　(1)A、D表示Mg+,B、C表示Mg,Mg的第二電離能大于第一電離能,所以A、D失去最外層一個電子需要的能量分別大于B、C,3p能級上電子的能量大于3s能級,3p能級上的電子易失去,故電離最外層一個電子所需能量最大的是A。
(2)Fe成為陽離子時首先失去最外層電子,即首先失去4s軌道電子;Sm的價電子排布式為4f66s2,該原子失去電子生成陽離子時應該先失去6s電子,后失去4f電子,則Sm3+的價電子排布式為4f5。
(3)Cu是29號元素,基態Cu的核外電子排布式為[Ar]3d104s1,則基態Cu2+核外電子排布式為[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9。
(4)Mn的原子序數為25,位于周期表中第4周期ⅦB族,核外電子排布式為[Ar]3d54s2,d軌道含有5個未成對電子。
(5)D為基態Li原子的軌道表示式,A中1個電子從1s能級躍遷到2s能級,而C中躍遷到2p能級的電子比B中多,故C的能量最高。
17.答案　(除標注外,每空1分)
(1)A
(2)第4周期ⅥB族　K、Cu
(3)Be(OH)2+2OH- [Be(OH)4]2-(2分)　共價化合物
(4)洪特規則　啞鈴形
(5)1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2　Fe3+　Fe2+的價電子排布式為3d6,失去1個電子形成Fe3+,3d軌道處于半充滿狀態,結構更穩定(2分)
解析　(1)B為短周期中金屬性最強的元素,為Na元素,Na在灼燒時,原子中的電子吸收了能量,從能量較低的軌道躍遷到能量較高的軌道,但處在能量較高軌道的電子會很快以黃光的形式輻射能量而躍遷回能量較低的軌道,屬于發射光譜,故選A。
(2)D元素的基態原子在前四周期中未成對電子數最多,價電子排布式為3d54s1,為Cr元素,其位于第4周期ⅥB族,最外層電子排布式為4s1,在第四周期中K和Cu的價電子排布式分別為4s1和3d104s1,所以最外層電子數與Cr相同的元素為K和Cu。
(3)短周期中離子半徑最小的金屬元素為Be,則A為Be,根據對角線規則,Be與Al的有些性質是相似的,所以Be的最高價氧化物對應的水化物Be(OH)2不溶于水,具有兩性,能與Na的最高價氧化物對應的水化物NaOH反應,離子方程式為Be(OH)2+2OH- [Be(OH)4]2-;Be與Cl的電負性之差為1.5,推知BeCl2為共價化合物。
(4)圖示軌道表示式中3p能級電子沒有優先占滿空軌道,違背了洪特規則;S原子中能量最高的電子為3p軌道上的電子,3p軌道電子云形狀是啞鈴形。
(5)E位于元素周期表中第4周期第8列,為Fe元素,原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2,其簡單離子為Fe3+和Fe2+,Fe3+更加穩定,因為Fe2+的價電子排布式為3d6,失去1個電子形成Fe3+,3d軌道處于半充滿狀態,Fe3+的結構更穩定。
18.答案　(每空2分)
(1)1s22s22p63s23p63d54s2或[Ar]3d54s2
(2)F>N>O>C
(3)電子從能量較高的軌道躍遷到能量較低的軌道時,以光的形式釋放能量
(4)Mn2+的3d軌道為半充滿狀態,比較穩定,難以失去電子
(5)小于
(6)O>N>C>H
解析　根據各元素在元素周期表中的位置可知,a~p元素分別是H、Li、C、N、O、F、Na、Mg、Al、Si、S、Cl、Ar、K、Mn、Fe。
(1)元素o為Mn,核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s2或[Ar]3d54s2。
(2)同周期主族元素從左到右第一電離能呈增大趨勢,但一般ⅡA、ⅤA族元素第一電離能大于同周期相鄰元素,故第一電離能由大到小的順序為F>N>O>C。
(3)鎂在空氣中燃燒發出耀眼的白光,是因為在反應過程中電子從能量較高的軌道躍遷到能量較低的軌道時,以光的形式釋放能量。
(4)由Mn2+轉化為Mn3+時,3d能級由較穩定的3d5半充滿狀態轉變為不穩定的3d4狀態,需要的能量較多;而Fe2+轉化為Fe3+時,3d能級由不穩定的3d6狀態轉變為穩定的3d5半充滿狀態,需要的能量相對較少。
(5)因為Fe3+與Fe2+核電荷數相同,但是Fe3+核外電子數少,所以原子核對電子吸引力大,半徑小。
(6)元素的非金屬性越強,電負性越大,H、C、N、O的電負性由大到小的順序為O>N>C>H。
19.答案　(每空2分)
(1)3d54s1　15∶11或11∶15
(2)17　啞鈴形
(3)Cl>N>O
(4)Be、C、O
解析　X元素原子的s電子數等于p電子數的四倍,X原子核外電子排布式為1s22s22p1,X為B;Y元素原子核外的L層有3個未成對電子,Y原子核外電子排布式為1s22s22p3,Y為N;W元素形成的單質在暗處遇H2發生爆炸,W為F;Z位于N和F之間,Z為O;Q元素形成的單質在常溫、常壓下是氣體,Q原子的M層上有1個未成對的p電子,Q原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p5,Q為Cl;R元素原子的價電子在各能級處于半充滿狀態,R原子的價電子排布式為3d54s1,R為Cr;T元素的正三價離子的3d軌道為半充滿,T為Fe。
(1)由上述分析可知R為Cr,基態Cr原子的價電子排布式為3d54s1;T為Fe,基態Fe原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2,兩種自旋狀態的電子數之比為15∶11或11∶15。
(2)Q為Cl,基態Cl原子有17種運動狀態不同的電子;Z為O,基態O原子的電子占據的最高能級為2p,電子云輪廓圖為啞鈴形。
(3)一般,原子核外電子層數越多原子半徑越大,電子層數相同時,核電荷數越小原子半徑越大,則原子半徑:Cl>N>O。
(4)同周期主族元素第一電離能從左到右呈增大趨勢,但一般ⅤA族元素的第一電離能大于ⅥA族,則第一電離能介于B和N之間的元素有Be、C、O。
20.答案　(每空2分)
(1)O　Mg
(2)1s22s22p63s1或[Ne]3s1
(3)HClO4
(4)Cl>Si>Na
(5)Mg原子的價電子排布式是3s2,達到全充滿狀態,與同周期相鄰元素原子比較,Mg原子相對穩定,不易失電子,第一電離能較大
解析　W、X、Y、Z、N是原子序數依次增大的五種短周期元素,W的原子核外s能級上的電子總數與p能級上的電子總數相等,原子核外電子排布式為1s22s22p4或1s22s22p63s2,W為O或Mg,由于W的第一電離能低于同周期相鄰元素,則W為O元素;X在同周期主族元素中,原子半徑最大、第一電離能最小,X是短周期元素,其原子序數比O大,X應為Na元素;由Y的第一至第四電離能數據可知,其第三電離能劇增,說明最外層有2個電子,且Y的原子序數比Na大,則Y為Mg元素;Z的原子序數比Mg大,其價電子中,在不同形狀的原子軌道中運動的電子數相等,則Z的價電子排布式為3s23p2,Z為Si元素;N的原子序數比Si大,其電子排布中只有一個未成對電子,N原子的電子排布式為1s22s22p63s23p5,則N為Cl元素。
(1)由上述分析可知,W為O,Y為Mg。
(2)X為Na元素,原子序數為11,核外有11個電子,基態Na原子的電子排布式為1s22s22p63s1或[Ne]3s1。
(3)Z為Si元素,N為Cl元素,二者位于同一周期,同周期主族元素從左往右,非金屬性依次增強,其最高價氧化物對應的水化物酸性依次增強,非金屬性:Cl>Si,酸性:HClO4>H2SiO3。
(4)X為Na元素,Z為Si元素,N為Cl元素,同周期主族元素從左往右,非金屬性依次增強,非金屬性:Cl>Si>Na,一般元素的非金屬性越強其電負性越大,即電負性:Cl>Si>Na。
(5)Y為Mg元素,原子序數為12,基態Mg原子的電子排布式為1s22s22p63s2,價電子排布式是3s2,達到全充滿狀態,與同周期相鄰元素原子比較,Mg原子相對穩定,不易失電子,第一電離能較大。
附加題
1.C　宇宙中含量最多的元素為H元素,故X為H;Z元素原子的價電子排布式為nsnnp2n,n=2,即Z原子的電子排布式為1s22s22p4,為O元素;Y的原子序數介于H與O之間,基態Y原子核外電子占據的最高能級的不同軌道都有電子,并且自旋方向相同,故Y元素原子的電子排布式為1s22s22p3,為N元素;同周期中離子半徑最小的為原子序數最大的金屬元素,故W為Al元素。W為Al,Al原子的價電子排布式為3s23p1,位于元素周期表的p區,A錯誤;N元素基態原子核外電子占據的最高能級為2p能級,電子云輪廓圖為啞鈴形,B錯誤;一般,原子核外電子層數越多半徑越大,電子層數相同時,核電荷數越大半徑越小,故原子半徑:O2.B　最外層電子排布式為1s2和2s2的原子分別為He和Be,二者不為同一主族元素,A項錯誤;p能級有1個空軌道,則該元素原子的價電子排布式為ns2np2,屬于p區元素,一定是同一主族元素,B項正確;s能級最多排2個電子,則n=2,所以最外層電子排布式為nsnnpn的原子為C原子,在第二周期,而最外層電子排布式為2s22p6的離子所對應的元素可能在第二周期也可能在第三周期,C項錯誤;原子核外M層上的s能級和p能級都填滿了電子,而d軌道上尚未有電子的原子可能是第三周期元素原子,也可能是第四周期元素原子,第三周期的稀有氣體元素與第四周期的K、Ca元素符合此特征,D項錯誤。
3.答案　(1)①H·×·×H　②第2周期ⅢA族　H3BO3　③-3
(2)同周期主族元素從左到右隨核電荷數逐漸增大,原子半徑逐漸減小,結合一個電子釋放出的能量逐漸增大　N原子的2p能級為半充滿狀態,結構穩定,不易結合一個電子
解析　(1)根據題意可推知X、Y、L、M依次為H、B、P、Ca。①X與L組成的最簡單化合物為PH3,PH3的電子式為H·×·×H。②Y為B,位于周期表中第2周期ⅢA族,其含氧酸為H3BO3。③L與M形成的化合物為Ca3P2,Ca的化合價為+2,P的化合價為-3。
(2)同周期主族元素從左到右核電荷數逐漸增大,原子半徑逐漸減小,結合電子的能力逐漸增強,放出的能量逐漸增大;N的2p能級處于半充滿狀態,結構較為穩定,不易結合一個電子。
4.答案　(1)1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2　2　O>Ge>Zn
(2)15　
(3)
(4)大于　大于
(5)N　球形
(6)I2(O)>I2(F)>I2(N)>I2(C)　>
解析　(1)Ge是32號元素,在元素周期表中位于第4周期ⅣA族;基態Ge原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2,其4p軌道上有2個未成對電子;Zn、Ge、O元素的電負性由大到小的順序是O>Ge>Zn。
(2)某基態原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s2,核外共有25個電子,分占15個原子軌道,電子有15種空間運動狀態。
(3)Fe3+的價電子排布式為3d5,軌道表示式為。
(4)同周期主族元素原子的電子層數相同,核電荷數越大,原子半徑越小,故原子半徑:r(Ge)>r(As);同周期主族元素從左向右第一電離能呈增大的趨勢,但一般第ⅤA族元素的第一電離能比同周期相鄰元素的大,故第一電離能:I1(As)>I1(Se)。
(5)基態K原子的價電子排布式為4s1,核外電子占據最高電子層的符號是N,4s軌道的電子云輪廓圖為球形。
(6)C、N、O、F的價電子排布式分別為2s22p2、2s22p3、2s22p4、2s22p5,分別失去一個電子后價電子排布式為2s22p1、2s22p2、2s22p3、2s22p4,O原子失去一個電子后2p軌道達到了半充滿的穩定狀態,再失去一個電子所需的能量較大,故第二電離能:I2(O)>I2(F)>I2(N)>I2(C);Cu為29號元素,基態Cu原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1,失去最外層一個電子形成Cu+,所以Cu+的價電子排布式為3d10,3d軌道為全充滿穩定狀態,再失去一個電子所需的能量較大,而Zn+的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1,易失去最外層的電子,故第二電離能:I2(Cu)>I2(Zn)。

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