第二节原子结构与元素的性质知识点题库

已知X、Y是主族元素，I为电离能，单位是kJ•mol^﹣¹ ．请根据下表所列数据判断，错误的是（　　）

元素	I₁	I₂	I₃	I₄
X	500	4 600	6 900	9 500
Y	580	1 800	2 700	11 600

A . 元素X的常见化合价是+1价 B . 元素Y是ⅢA族元素 C . 元素X与氯形成化合物时，化学式可能是XCl D . 若元素Y处于第三周期，它可与冷水剧烈反应

已知1～18号元素的离子W³⁺、X⁺、Y²^﹣、Z^﹣都具有相同的电子层结构，下列关系正确的是（）

A . 元素第一电离能：X＞W B . 离子的还原性：Y²^﹣＞Z^﹣ C . 氢化物的稳定性：H₂Y＞HZ D . 原子半径：X＜W

按要求填空

（1） Cu元素基态原子的电子排布式为．
（2）元素N，O，S的第一电离能由大到小排列的顺序为．
（3） S，Cl组成的一种化合物的分子结构与H₂O₂相似，则此化合物的结构式为．
（4） Cu元素与H元素可形成一种红色晶体，其结构如图1，则该化合物的化学式为．
（5） MgH₂是金属氢化物储氢材料，其晶胞结构如图2所示，已知该晶体的密度ag•cm^﹣³ ，则晶胞的体积为 cm³[用a、N_A表示阿伏加德罗常数]．

我国的纳米基础研究能力已跻身于世界的前列，例如曾作为我国两年前十大科技成果之一就是合成一种一维纳米的材料，化学式为RN．已知该化合物里与氮结合的Rⁿ⁺核外有28个电子，则R位于元素周期表的（）

A . 第三周期ⅤA族 B . 第四周期ⅢA族 C . 第五周期ⅢA族 D . 第四周期ⅤA族

如图是元素周期表的一部分，关于元素X，Y，Z的叙述不正确的是（）

A . Z的原子序数比Y大19 B . Z的单质常温下是深棕色液体，具有氧化性 C . 同浓度的Y，Z的气态氢化物的水溶液的酸性Y＞Z D . X的气态氢化物与Y最高价氧化物对应的水化物的溶液能发生反应生成盐

某学生在做元素性质与原子结构关系的实验时，设计了一套实验方案，并记录了有关的实验现象．请帮助该学生整理并完成实验报告．

（1）实验目的：．

（2）实验用品：仪器：试管、胶头滴管．

药品：新制氯水、新制溴水、溴化钠溶液、碘化钠溶液、四氯化碳．

实验内容（在下表横线中填写相关内容）．

序号

实验方案

实验现象

①

向盛有少量溴化钠溶液的试管中滴加少量新制氯水，振荡，再加入少量四氯化碳，振荡后静置

液体分为两层，下层

呈色

②

向盛有少量碘化钠溶液的试管中滴加少量新制溴水，振荡，再加入少量四氯化碳，振荡后静置

液体分为两层，下层

呈色

（3）实验结论：．
（4）问题和讨论．
①上述两个实验中发生反应的离子方程式分别为、．
②由于氟单质过于活泼，所以很难设计出一个简单的实验来验证其氧化性的强弱．试列举两项事实说明氟的非金属性比氯的强：、．

X,Y,Z三种元素的原子，其最外层电子排布分别为ns¹、3s²3p¹和2s²2p⁴ ，由这三种元素组成的化合物的化学式可能是（）

A . XYZ₂ B . X₂YZ₃ C . X₂YZ₂ D . XYZ₃

砷化镓（GaAs）是优良的半导体材料，可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等．回答下列问题：

（1）写出基态As原子的核外电子排布式．
（2）根据元素周期律，原子半径GaAs，第一电离能GaAs．（填“大于”或“小于”）
（3） AsCl₃分子的立体构型为，其中As的杂化轨道类型为．
（4） GaF₃的熔点高于1000℃，GaCl₃的熔点为77.9℃，其原因是．
（5） GaAs的熔点为1238℃，密度为ρ g•cm^﹣³ ，其晶胞结构如图所示．该晶体的类型为，Ga与As以键键合．Ga和As的摩尔质量分别为M_Ga g•mol^﹣¹和M_Asg•mol^﹣¹ ，原子半径分别为r_Ga pm和r_As pm，阿伏加德罗常数值为N_A ，则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为．

短周期主族元素X﹑Y﹑Z﹑W﹑Q的原子序数逐渐增大。X原子核外最外层电子数是次外层电子数的2倍。Y的氟化物YF₃分子中各原子均满足最外层8电子稳定结构。Z﹑W是常见金属，Z是同周期中原子半径最大的元素。W的简单离子是同周期中离子半径最小的。X和Z原子序数之和与Q的原子序数相等。下列说法正确的是（）

A . 相同质量的Z和W单质分别与足量稀盐酸反应时，Z的单质获得的氢气多 B . X与Q形成的化合物和Z与Q形成的化合物的化学键类型相同 C . 最高价氧化物对应的水化物的酸性：X＜W D . Y的简单气态氢化物与Q的单质反应，现象是产生白烟

镧系为元素周期表中第ⅢB族、原子序数为57~71的元素。

（1）镝(Dy)的基态原子电子排布式为[Xe]4f¹⁰6s² ，画出镝(Dy)原子外围电子排布图：。
（2）高温超导材料镧钡铜氧化物中含有Cu³⁺ ，基态时Cu³⁺ 的电子排布式为。
（3）观察下面四种镧系元素的电离能数据，判断最有可能显示+3 价的元素是(填元素名称)。几种镧系元素的电离能(单位：kJ • mol^-1)
元素
I₁
I₂
I₃
I₄
Yb(镱）
604
1217
4494
5014
Lu(镥）
532
1390
4111
4987
La(镧）
538
1067
1850
5419
Ce(铈）
527
1047
1949
3547
（4）元素铈(Ce)可以形成配合物(NH₄)₂[Ce(NO₃)₆]。
①组成配合物的四种元素，电负性由大到小的顺序为(用元素符号表示)。
②写出氮的最简单气态氢化物水溶液中存在的氢键：(任写一种)。
③元素Al 也有类似成键情况，气态氯化铝分子表示为(AlCl₃)₂ ，分子中Al 原子杂化方式为，分子中所含化学键类型有(填字母)。
a.离子键 b.极性键 C.非极性键 d.配位键
（5） PrO₂(二氧化镨)的晶体结构与CaF₂相似，晶胞中镨原子位于面心和顶点，则PrO₂(二氧化镨)的晶胞中有个氧原子；已知晶胞参数为a pm，密度为ρ g· cm^-3 ， N_A= (用含a、ρ的代数式表示)。

我国具有悠久的历史，在西汉就有湿法炼铜(Fe+CuSO₄=Cu+FeSO₄),试回答下列问题。

（1） Cu²⁺的未成对电子数有个，H、O、S 电负性由大到小的顺序为。
（2）在硫酸铜溶液中滴加过量氨水可形成[Cu(NH₃)₄]SO₄蓝色溶液。[Cu(NH₃)₄]SO₄中化学键类型有，阴离子中心原子杂化类型为。
（3）铁铜合金晶体类型为；铁的第三(I₃)和第四(I₄)电离能分别为2957kJ/mol、5290kJ/mol，比较数据并分析原因。
（4）金铜合金的一种晶体结构为立方晶型，如图所示。已知该合金的密度为d g/cm³,阿伏加德罗常数值为N_A ，两个金原子间最小间隙为a pm(1pm= 10^-10cm)。则铜原子的半径为cm(写出计算表达式)。

[选修3-物质结构与性质]Goodenough等人因在锂离子电池及钴酸锂、磷酸铁锂等正极材料研究方面的卓越贡献而获得2019年诺贝尔化学奖。回答下列问题：

（1）基态Fe²⁺与Fe³⁺离子中未成对的电子数之比为。
（2） Li及其周期表中相邻元素的第一电离能(I₁)如表所示。I₁(Li)> I₁(Na)，原因是。I₁(Be)> I₁(B)> I₁(Li)，原因是。
（3）磷酸根离子的空间构型为，其中P的价层电子对数为、杂化轨道类型为。
（4） LiFePO₄的晶胞结构示意图如(a)所示。其中O围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面体，它们通过共顶点、共棱形成空间链结构。每个晶胞中含有LiFePO₄的单元数有个。

电池充电时，LiFeO₄脱出部分Li⁺ ，形成Li_1−xFePO₄ ，结构示意图如(b)所示，则x=，n(Fe²⁺ )∶n(Fe³⁺)=。

铜元素及其化合物在生产实际中有许多重要用途。磷化铜(Cu₃P₂)常用于制造磷青铜(含少量锡、磷的铜合金)。请回答下列有关问题：

（1）现代化学中，常利用上的特征谱线来鉴定元素。
（2）铜晶体中铜原子的堆积方式如图所示，铜晶体中原子的堆积模型属于。
（3）基态磷原子中，电子占据的最高能层符号为；该能层中具有的能量最高的电子所在能级有个伸展方向，原子轨道呈形。
（4）磷化铜与水反应产生有毒的磷化氢(PH₃)气体，PH₃分子的空间构型为；P、S的第一电离能(I₁)的大小为I₁(P)I₁(S)(填“＞”“＜”或“＝”)；PH₃的沸点(填“高于”或“低于”)NH₃的沸点，原因是。
（5）磷青铜晶体的晶胞结构如图所示，该晶体中P原子位于由铜原子形成的的空隙中。若晶体密度为agcm^-3 ，则P与最近的Cu原子的核间距为nm(用含N_A的代数式表示)。

（1） C、N、O、Al、Si、Cu是常见的六种元素。
①Si位于元素周期表第周期第族。

②Cu的基态原子最外层有个电子。

③用“＞”或“＜”填空：

原子半径

电负性

熔点

沸点

AlSi

NO

金刚石晶体硅

CH₄SiH₄
（2） ①N、Al、Si、Zn四种元素中，有一种元素的电离能数据如下：

电离能

I₁

I₂

I₃

I₄

……

I_n/(kJ·mol^-1)

578

1817

2745

11578

……

则该元素是(填写元素符号)。

②Ge的最高价氯化物的分子式是。

③Ge元素可能的性质或应用有。

A．是一种活泼的金属元素

B．其电负性大于硫

C．其单质可作为半导体材料

D．其最高价氯化物的沸点低于其溴化物的沸点

快离子导体是一类具有优良离子导电能力的固体电解质，研究得最多的是Ag、Cu、Li、Na、F、O等的快离子导体。

（1） Cu-e^-=Cu⁺的过程中，失去的电子是基态Cu中轨道上的电子。
（2） N、O、F的第一电离能从小到大的顺序为 (用元素符号表示)；NH₃、H₂O、HF的沸点由低到高的顺序为 (用化学式表示，下同)，其中NH₃、H₂O的键角由小到大的顺序为。
（3）二乙二胺合铜配离子{[Cu(H₂NCH₂CH₂NH₂)₂]²⁺}的结构如图1，1mol该配合物中所含的配位键为 mol。
（4） Li₃SBF₄是潜在的快离子导体，其晶胞结构如图2，A原子的坐标为；若在运算建立该晶体的模型过程中，晶胞中部分BF $\text{[math]}$ 被Cl^-取代后得到的晶胞结构如图3所示，则得到的晶体的化学式为。

已知钍( $\text{[math]}$ )的原子可发生如下放射性变化： $\text{[math]}$ 。生成的 $\text{[math]}$ 是与钫( $\text{[math]}$ )同周期的一种元素的原子，下列对 $\text{[math]}$ 的推断错误的是（）

A . $\text{[math]}$ 的氢氧化物是一种强碱 B . $\text{[math]}$ 形成的盐均不溶于水 C . $\text{[math]}$ 原子核外有7个电子层 D . $\text{[math]}$ 的最高正化合价为+2

X、Y、Z、W、R为原子序数依次增大的短周期元素。X、Z原子中分别有1、7个运动状态完全不同的电子，基态Y原子中有3个能级且各能级电子数相等，基态W原子最外层电子数是内层电子数的3倍，R的原子半径是同周期中最大的。下列说法正确的是( )

A . 基态Z原子核外电子排布式为1s²2s²2p³ B . 简单离子半径：r(R)>r(W) C . 第一电离能：I₁(W)>I₁(Y)>I₁(Z) D . X分别与Y、Z、W形成的化合物中一定含有相同的电子数

图中表示的是元素的某种性质(X)随原子序数的变化关系，则X可能是（）

A . 元素的原子半径 B . 元素的第一电离能 C . 元素的最高化合价 D . 元素的电负性

已知A、B、C、D、E、F是原子序数依次增大的前四周期元素。其中A是宇宙中含量最多的元素；B元素原子最高能级的不同轨道都有电子，并且自旋方向相同；C元素原子的价层电子排布是 $\text{[math]}$ ；D元素原子中只有两种形状的电子云，最外层只有一种自旋方向的电子；E与D的最高能层数相同，但其价层电子数等于其电子层数。F元素原子的最外层只有一个电子，其次外层内的所有轨道的电子均成对。

（1）请用元素符号完成下列空白：
①元素：A、B、C、D、E、F。
②A、B、C三种元素的电负性大小顺序是：。
③B、C、D、E四种元素的第一电离能大小顺序是：。
（2）如图是A~F元素中某种元素的部分电离能，由此可判断该元素是。F元素位于周期表的区，此区元素的价电子层结构特点是。

高温煅烧黄铜矿(主要成分 $\text{[math]}$ )的反应为： $\text{[math]}$ 。请回答：

（1）原子中运动的电子有两种相反的自旋状态，若一种自旋状态用 $\text{[math]}$ 表示，与之相反的用 $\text{[math]}$ 表示，称为电子的自旋磁量子数。对于基态的 $\text{[math]}$ ，其价电子自旋磁量子数的代数和为。
（2）当O原子的电子排布从 $\text{[math]}$ 变成 $\text{[math]}$ 时，形成的光谱名称是光谱(选填“发射”或“吸收”)。
（3）高温煅烧时 $\text{[math]}$ 变成更稳定的 $\text{[math]}$ ，原因是。
（4） $\text{[math]}$ 分子的空间构型是。键角 $\text{[math]}$ 120°(选填“>”“<”或“=”)。
（5） $\text{[math]}$ 溶于水生成弱酸 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 氧化生成强酸 $\text{[math]}$ ，试解析 $\text{[math]}$ 的酸性强于 $\text{[math]}$ 的原因。
（6）已知 $\text{[math]}$ 的熔点是1370℃， $\text{[math]}$ 的熔点是1194℃， $\text{[math]}$ 熔点高于 $\text{[math]}$ 的原因是。
（7） $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 晶胞中的 $\text{[math]}$ 的位置如图1所示， $\text{[math]}$ 位于 $\text{[math]}$ 所构成的正四面体中心，它们的晶胞具有相同的侧视图(见图2)。 $\text{[math]}$ 的晶胞参数为apm，阿伏加德罗常数为 $\text{[math]}$ 。下列说法正确的是____(选填序号)。

A . 利用X射线衍射实验可以区别 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 的晶胞 B . $\text{[math]}$ 晶胞中，Cu填充了晶胞中一半四面体空隙 C . $\text{[math]}$ 晶胞中， $\text{[math]}$ 配位数为8 D . $\text{[math]}$ 晶胞的密度为 $\text{[math]}$
（8）已知 $\text{[math]}$ 的晶胞如图3所示，其右上角表示 $\text{[math]}$ 构成的八面体空隙内填充一个 $\text{[math]}$ ，则该八面体内 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 的个数比 $\text{[math]}$ 。 $\text{[math]}$ 密度为 $\text{[math]}$ ，则晶胞内两个 $\text{[math]}$ 间的最短距离为pm(列式即可)。