化學選修三第一章《原子結構與性質》知識點及全套練習題(含答案解析)

第一章原子結構與性質一.原子結構1、能級與能層2、原子軌道3、原子核外電子排布規(guī)律（1）構造原理：隨著核電荷數遞增，大多數元素的電中性基態(tài)原子的電子按右圖順序填入核外電子運動軌道（能級），叫做構造原理。能級交錯：由構造原理可知，電子先進入4s軌道，后進入3d軌道，這種現象叫能級交錯。（說明：構造原理并不是說4s能級比3d能級能量低（實際上4s能級比3d能級能量高），而是指這樣順序填充電子可以使整個原子的能量最低。）（2）能量最低原理原子的電子排布遵循構造原理能使整個原子的能量處于最低狀態(tài)，簡稱能量最低原理。（3）泡利（不相容）原理：一個軌道里最多只能容納兩個電子，且電旋方向相反（用“↑↓”表示），這個原理稱為泡利原理。（4）洪特規(guī)則：當電子排布在同一能級的不同軌道（能量相同）時，總是優(yōu)先單獨占據一個軌道，而且自旋方向相同，這個規(guī)則叫洪特規(guī)則。比如，p3的軌道式為↑↑↑，而不是↑↓↑↑↑↑↑↓↑洪特規(guī)則特例：當p、d、f軌道填充的電子數為全空、半充滿或全充滿時，原子處于較穩(wěn)定的狀態(tài)。即p0、d0、f0、p3、d5、f7、p6、d10、f14時，是較穩(wěn)定狀態(tài)。前36號元素中，全空狀態(tài)的有4Be2s22p0、12Mg3s23p0、20Ca4s23d0；半充滿狀態(tài)的有：7N2s22p3、15P3s23p3、24Cr3d54s1、25Mn3d54s2、33As4s24p3；全充滿狀態(tài)的有10Ne2s22p6、18Ar3s23p6、29Cu3d104s1、30Zn3d104s2、36Kr4s24p6。4、基態(tài)原子核外電子排布的表示方法（1）電子排布式①用數字在能級符號的右上角表明該能級上排布的電子數，這就是電子排布式，例如K：1s22s22p63s23p64s1。②為了避免電子排布式書寫過于繁瑣，把內層電子達到稀有氣體元素原子結構的部分以相應稀有氣體的元素符號外加方括號表示，例如K：[Ar]4s1。（2）電子排布圖(軌道表示式)每個方框或圓圈代表一個原子軌道，每個箭頭代表一個電子。如基態(tài)硫原子的軌道表示式為 二、原子結構與元素周期表1、原子的電子構型與周期的關系（1）每周期第一種元素的最外層電子的排布式為ns1。每周期結尾元素的最外層電子排布式除He為1s2外，其余為ns2np6。He核外只有2個電子，只有1個s軌道，還未出現p軌道，所以第一周期結尾元素的電子排布跟其他周期不同。（2）一個能級組最多所容納的電子數等于一個周期所包含的元素種類。但一個能級組不一定全部是能量相同的能級，而是能量相近的能級。2、元素周期表的分區(qū)（10根據核外電子排布①分區(qū)②各區(qū)元素化學性質及原子最外層電子排布特點③若已知元素的外圍電子排布，可直接判斷該元素在周期表中的位置。如：某元素的外圍電子排布為4s24p4，由此可知，該元素位于p區(qū)，為第四周期ⅥA族元素。即最大能考查點二核外電子排布規(guī)律4．主族元素原子失去最外層電子形成陽離子，主族元素的原子得到電子填充在最外層形成陰離子。下列各原子或離子的電子排布式錯誤的是 ()。A．Ca2＋：1s22s22p63s23p6 B．O2－：1s22s22p4C．Cl－：1s22s22p63s23p6 D．Ar：1s22s22p63s23p6解析本題主要考查根據構造原理來書寫電子排布式，已知氧原子的電子排布式為1s22s22p4，故O2－的電子排布式應為1s22s22p6，B錯，A、C、D均正確。答案B5．鐵是常見金屬，它在元素周期表中位于第四周期Ⅷ族，原子序數為26，則Fe2＋的結構示意圖為 ()。A. B.C. D.解析根據軌道能量順序圖，電子首先進入能量低的原子軌道，鐵原子中的電子在填滿K層和L層及3s、3p原子軌道后，接著在4s原子軌道上填2個電子，然后在3d原子軌道上填6個電子，則鐵元素的基態(tài)原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，即鐵原子的結構示意圖是。從Fe→Fe2＋，Fe原子首先失去的是最外層4s原子軌道上的電子，而不是失去3d原子軌道上的電子。所以，Fe2＋的電子排布式為1s22s22p63s23p63d6，Fe2＋的結構示意圖為?！白钔鈱硬怀^8個電子，次外層不超過18個電子，倒數第三層不超過32個電子”是針對原子而言的，不適用于離子。故選C。答案C6．寫出具有下列電子排布的原子的核電荷數、名稱、元素符號及在元素周期表中的位置。(1)1s22s22p63s23p4；(2)1s22s22p63s23p63d104s24p65s2；(3)1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p66s1解析此題的突破口是各原子的電子排布式，根據電子層數和最外層電子數確定原子在元素周期表中的位置。答案(1)核電荷數16硫S第三周期ⅥA族(2)核電荷數38鍶Sr第五周期ⅡA族(3)核電荷數55銫Cs第六周期ⅠA族考查點三原子光譜、電子云與原子軌道7．以下電子排布式是基態(tài)原子的電子排布的是 ()。①1s12s1②1s22s12p1③1s22s22p63s2④1s22s22p63s23p1A．①② B．①③ C．②③ D．③④解析根據構造原理，核外電子的排布總是首先占據能量較低的軌道，當能量較低軌道填滿后再進入能量較高的軌道，此時整個原子能量最低，處于基態(tài)。①中1s軌道未填滿就進入2s軌道屬于激發(fā)態(tài)，②中2s軌道未填滿就進入2p軌道也屬于激發(fā)態(tài)。只有③④屬于基態(tài)原子的電子排布。答案D8．下列有關電子云和原子軌道的說法中正確的是 ()。A．原子核外的電子像云霧一樣籠罩在原子核周圍，故稱電子云B．s能級原子軌道呈球形，處于該軌道上的電子只能在球殼內運動C．p能級原子軌道呈啞鈴狀，隨著能層的增加，p能級原子軌道也在增多D．p能級原子軌道與s能級原子軌道的平均半徑都隨能層序數的增大而增大解析電子云表示電子在核外某一區(qū)域出現的概率，故A項錯誤；原子軌道是電子出現概率為90%的電子云空間，只是表明電子在這一空間區(qū)域內出現的機會大，在此空間區(qū)域外出現的機會少，故B項錯誤；無論能層序數n如何變化，每個p能級都有3個原子軌道且相互垂直，故C項錯誤；電子的能量越高，電子在離核更遠的區(qū)域出現的機會越大，電子云將向更大的空間擴展，原子軌道半徑會逐漸增大。答案D9．X元素原子的最外層電子排布式為nsnnpn＋1，試回答下列問題：(1)電子排布式中的n＝________；原子中能量最高的是________電子，其電\子云在空間有________方向，呈現________形。(2)X元素的名稱是________；它的氫化物的電子式是________。解析(1)根據構造原理，先填滿ns能級，而s能級只有1個原子軌道，故最多只能容納2個電子，即n＝2，所以X元素原子的最外層電子排布式為2s22p3，由此可知X是氮元素；根據電子排布的能量最低原理，可知氮原子的核外電子中的2p能級能量最高，p電子云呈現啞鈴形，在空間伸展為三種]互相垂直的方向。(2)X是氮元素，則其氫化物的分子式為NH3，所以其電子式是答案(1)22p(寫成np也可以)三種互相垂直的啞鈴(2)氮考查點四綜合應用10．短周期的三種主族元素A、B、C，原子序數依次減小。A元素的2p能級上有3個未成對電子；B元素原子的最外電子層上的電子數是其電子層數的2倍；A、B、C三原子的核外電子層數之和是5。請回答：(1)三種元素的元素符號分別為：A________，B________，C________。(2)A與C形成的化合物的分子式是________，寫出該化合物與A的最高價氧化物對應水化物發(fā)生反應的化學方程式__________________________________________________________________________________________。解析A元素原子的2p能級上有3個未成對電子，即A的電子排布式為1s22s22p3，是氮元素；B元素原子的最外電子層上的電子數是其電子層數的2倍，可得出該元素為碳元素，核外電子排布式為1s22s22p2；由三種元素原子核外電子層數之和為5，可以推出C元素只有一個電子層，且為主族元素，所以C只能為氫元素。答案(1)NCH(2)NH3NH3＋HNO3=NH4NO311．有A、B、C、D、E5種元素，它們的核電荷數依次增大，且都小于20。其中A為非金屬元素，A和E屬同一族，它們原子的最外層電子排布式為ns1。B和D也屬同一族，它們原子最外層的p能級電子數是s能級電子數的兩倍，C原子最外層上電子數等于D原子最外層上電子數的一半。請回答下列問題：(1)A是________，B是________，C是________，D是________，E是________。(2)由這5種元素組成的一種化合物是(寫化學式)______________________。寫出該物質的一種主要用途：__________________________________________________________________________________________________________。(3)寫出C元素基態(tài)原子的電子排布式：_______________________________。(4)用電子排布圖表示D元素原子的最外層電子排布：________________。解析B和D屬同一族，它們原子最外層的p能級電子數是s能級電子數的兩倍，所以可得B、D的最外層電子排布式為ns2np4，所以B為氧元素、D為硫元素；而A和E屬同一族，它們原子的最外層電子排布式為ns1，所以A為氫元素，E為鉀元素；C原子最外層上電子數等于D原子最外層上電子數的一半，所以C的最外層電子排布式為ns2np1，即C為鋁元素。答案(1)HOAlSK(寫元素名稱也可)(2)KAl(SO4)2·12H2O凈水劑(3)1s22s22p63s23p1(4),12.已知X、Y和Z三種元素的原子序數之和等于42。X元素原子的4p軌道上有3個未成對電子，Y元素原子的最外層2p軌道上有2個未成對電子。X跟Y可形成化合物X2Y3，Z元素可以形成負一價離子。請回答下列問題：,（1）X元素原子基態(tài)時的電子排布式為，該元素的符號是。,（2）Y元素原子的價層電子的電子排布圖為，該元素的名稱是。,（3）已知化合物X2Y3在稀硫酸溶液中可被金屬鋅還原為XZ3，產物還有ZnSO4和H2O，該反應的化學方程式是,________________________________________________________________________。,解析（1）X元素原子的4p軌道上有3個未成對電子，則X是第四周期第ⅤA族元素，即X為As，其電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3。,（2）Y元素原子的最外層2p軌道上有2個未成對電子，且As跟Y可形成化合物As2Y3，可推知Y為O；又因為X、Y和Z三種元素的原子序數之和等于42，可得到Z為H。,（3）X2Y3為As2O3，XZ3為AsH3，則As2O3與稀硫酸和Zn反應的化學方程式為As2O3＋6Zn＋6H2SO4=2AsH3↑＋6ZnSO4＋3H2O。,答案（1）1s22s22p63s23p63d104s24p3As（3）As2O3＋6Zn＋6H2SO4=2AsH3↑＋6ZnSO4＋3H第二節(jié)原子結構與元素的性質考查點一原子結構與元素周期表1．元素周期表中，非金屬元素存在的區(qū)域為 ()。A．只有s區(qū) B．只有p區(qū)C．s區(qū)、d區(qū)和ds區(qū) D．s區(qū)和p區(qū)解析非金屬元素除H元素在s區(qū)外，其余的均在p區(qū)。答案D2．閃爍著銀白色光澤的金屬鈦(22Ti)因具有密度小、強度大、無磁性等優(yōu)良的機械性能，被廣泛的應用于軍事、醫(yī)學等領域，號稱“崛起的第三金屬”。已知鈦有48Ti、49Ti、50Ti等同位素，下列關于金屬鈦的敘述中不正確的是()。A．上述鈦原子中，中子數不可能為22B．鈦元素在周期表中處于第四周期C．鈦的不同同位素在周期表中處于不同的位置D．鈦元素是d區(qū)的過渡元素解析題給三種同位素原子中，中子數最小為26，故A選項正確；Ti位于第四周期ⅣB族，屬于d區(qū)元素，故B、D選項正確；同種元素的不同同位素在周期表中的位置相同，C選項錯誤。答案C考查點二元素周期律的應用3．下列各組元素性質的遞變情況錯誤的是 ()。A．Li、Be、B原子的最外層電子數依次增多B．P、S、Cl元素的最高化合價依次升高C．N、O、F電負性依次增大D．Na、K、Rb第一電離能逐漸增大解析同周期元素的電負性從左至右逐漸增大，故C項正確；同主族元素的第一電離能從上至下逐漸減小，故D項錯誤。答案D4．下列敘述中正確的是 ()。A．同一周期中，ⅦA族元素的原子半徑最大B．ⅥA族元素的原子，其半徑越大，越容易得到電子C．室溫時，0族元素的單質都是氣體D．同一周期中，堿金屬元素的第一電離能最大解析同一周期中，ⅦA族元素的原子半徑最小，A項錯誤；同一主族中，原子半徑越大，越難得電子，B項錯誤；C項正確；同一周期中，堿金屬元素的第一電離能最小，D項錯誤。答案C5．下列各元素，最易形成離子化合物的組合是 · ()。①第三周期第一電離能最小的元素②外圍電子構型為2s22p6的原子③2p能級為半滿的元素④電負性最大的元素A．①② B．③④ C．②③ D．①④解析①為Na元素，④為活潑非金屬元素F，故①④易形成離子鍵，故選D。答案D6．現有四種元素的基態(tài)原子的電子排布式如下：①1s22s22p63s23p4②1s22s22p63s23p3③1s22s22p3④1s22s22p5則下列有關比較中正確的是 ()。A．第一電離能：④>③>②>①B．原子半徑：④>③>②>①C．電負性：④>③>②>①D．最高正化合價：④>③＝②>①解析由電子排布式可知：①為S，②為P，③為N，④為F。根據元素周期、律可知：第一電離能為④>③>②>①，A項正確；原子半徑應是②最大，④最小，B項不正確；電負性應是④最大，②最小，C項不正確；F無正價，②、③最高正化合價為＋5價，①的最高正化合價為＋6價，D項不正確。答案A考查點三微粒半徑大小比較7．已知An＋、B(n＋1)＋、Cn－、D(n＋1)－都有相同的電子層結構，則原子半徑由大到小的順序是 ()。A．C>D>B>A B．A>B>C>DC．D>C>A>B D．A>B>D>C解析A、B、C、D四種元素的相對位置……DCABZ，根據原子半徑大小變化規(guī)律可知A>B>D>C。答案D8．a、b、c、d是四種短周期元素。a、b、d同周期，c、d同主族。a的原子結構示意圖為，b與c形成的化合物的電子式為。下列說法中正確的是 ()。A．原子半徑：a>c>d>bB．電負性：a>b>d>cC．原子序數：d>a>c>bD．最高價含氧酸的酸性：c>d>a解析由a的原子結構示意圖分析得，a應為硅元素，位于第三周期；因為a、b、d同周期，b元素顯＋1價，故b應為Na；又因c顯－3價，則c應為氮或磷，但d為第三周期元素，且c與d同主族，故d應為磷，c應為氮元素。將a、b、c、d四種元素代入分析即可解答。答案D考查點四綜合應用9．如圖所示為元素周期表的大致框架(1)在如圖所示元素周期表中畫出金屬元素與非金屬元素的分界線．(2)鑒于NaH的存在，有人建議可把氫元素歸到ⅦA族。但根據氫元素最高正化合價與最低負化合價的絕對值相等，可把氫元素歸到元素周期表中的________族。(3)現有甲、乙兩種元素，甲元素原子核外3p能級上有5個電子，乙元素的焰色反應呈黃色。①在如圖所示的元素周期表中，將甲、乙兩元素的元素符號填在甲、乙兩元素在元素周期表中的相應位置。②甲元素與硫元素相比較，非金屬性較強的是________(填名稱)，寫出可以驗證該結論的一個化學方程式：__________________________________________________________________________________________________。81Tl鉈204.46s26p1(4)2008年8月2日，CCTV－1《焦點訪談》欄目中報道了“鉈中毒事件”，鉈再次成為公眾關注的焦點。鉈的相關信息如右圖卡片中所示。下列敘述不正確的是 ()。A．鉈在元素周期表中的位置是第六周期ⅡA族B．鉈原子的中子數為204－81＝123C．6s26p1表示鉈原子有6個電子層，最外電子層中有3個電子D．鉈的金屬性比鋁的強E．鉈元素是p區(qū)元素解析(1)在周期表中沿著B、Si、As、Te、At和Al、Ge、Sb、Po劃一條折線，即為金屬元素和非金屬元素的分界線。(2)首先要靈活接受信息，有人建議可把氫元素歸到ⅦA族，是因為NaH中的H－與X－(F－、Cl－、Br－、I－)有相似之處，即最低化合價相等。當氫元素最高正化合價與最低負化合價的絕對值相等時，可認為氫元素處在周期表中的ⅣA族。(3)①甲元素原子核外3p軌道上有5個電子，即該元素原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p5，由此可知甲為Cl元素；乙元素的焰色反應呈黃色，說明乙元素是Na元素。甲位于周期表中第三周期ⅦA族，乙位于周期表中第三周期ⅠA族。②因為同一周期時，元素的非金屬性隨著核電荷數的遞增而增強，所以氯、硫相比，非金屬較強的是氯元素。例如，Cl2可以與H2S發(fā)生置換反應：H2S＋Cl2=2HCl＋S↓。(4)根據鉈的原子序數為81，可推知該元素位于第六周期ⅢA族，與Al同主族，且位于Al元素的下方，屬于p區(qū)元素，A選項錯誤，C、D選項正確；204.4是鉈元素的相對原子質量，不是質量數，故B選項錯誤。答案(1)如下圖所示(2)ⅣA(3)①如下圖所示②氯H2S＋Cl2=2HCl＋S↓(4)AB10．第三周期元素X、Y、Z的各級電離能數據如下表：I/(kJ·mol－1)I1I2I3I4X7381451773310540Y496456269129540Z5771817274511578請回答：X、Y、Z三種元素的元素符號分別為________、________、________；常見化合價分別為________、________、________；電負性由小到大的順序是________。解析應用電離能的數值來推斷元素，主要是通過電離能判斷穩(wěn)定化合價，再通過化合價來判斷元素。如：Y496456269129540可以推斷出Y元素＋1價穩(wěn)定，進而推斷為Na。答案MgNaAl＋2價＋1價＋3價Na＜Mg＜Al11．W、X、Y、Z是周期表前36號元素中的四種常見元素，其原子序數一次增大。W、Y的氧化物是導致酸雨的主要物質，X的基態(tài)原子核外有7個原子軌道填充了電子，Z能形成紅色(或磚紅色)的Z2O和黑色的ZO兩種氧化物。(1)W位于元素周期表第____周期第____族。W的氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性比H2O(g)________(填“強”或“弱”)。(2)Y的基態(tài)原子核外電子排布式是________，Y的第一電離能比X的____