?專題七　原子結構 元素周期律
1.我國自主研制的核電技術成果“華電一號”,其主要核燃料鈾-238得到一個中子后經過2次β衰變成為钚-239:92238U+01n92239U,92239U-10e+93239Np,93239Np94239Pu+-10e。下列有關說法錯誤的是　　(　　)
A.92238U和92239U互為同位素
B.93239Np和94239Pu化學性質不相同
C.94239Pu的中子數為145
D.92238U經過三步化學反應得到94239Pu
答案　D　原子是化學變化的最小微粒,原子核發(fā)生的變化不屬于化學反應,D錯誤。

2.1934年,約里奧·居里夫婦用α粒子(即24He)轟擊某金屬原子ZAX得到Z+230Y,其具有放射性,可衰變?yōu)閆+1WQ:24He+ZAXZ+230Y+01n,Z+2WYZ+1WQ+10e。基態(tài)Y原子3p能級半充滿。下列說法錯誤的是(　　)
A.X原子核內中子數與質子數之比為14∶13
B.X和Y的氧化物分別為堿性氧化物、酸性氧化物
C.第一電離能:XY,正確;D項,元素非金屬性越強,最高價氧化物對應的水化物的酸性越強,非金屬性:Cl>N>S>Na,所以最高價氧化物對應水化物的酸性:W>X>Z>Y,因此四種元素的最高價氧化物對應水化物中W的酸性最強,錯誤。

15.X、Y、Z為原子序數依次增大的短周期元素,基態(tài)Y原子2p軌道上有5個電子,Z與Y屬于同一主族,X和Z的最外層電子數之和為12。下列說法正確的是(　　)
A.原子半徑:r(X)r(F),A錯誤;X為N元素,氮原子的2p軌道為穩(wěn)定的半充滿結構,第一電離能比同周期相鄰元素的大,B錯誤;非金屬性越強,簡單氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性越強,非金屬性F>Cl,則熱穩(wěn)定性HF>HCl,C錯誤;電子占據了多少個原子軌道,就有多少種空間運動狀態(tài),Y為F元素,其核外電子排布式為1s22s22p5,共有1+1+3=5種不同空間運動狀態(tài)的電子,D正確。
16.原子序數依次增大的X、Y、Z、W四種元素形成化合物Z3[W(XY)6],其中X、Y、Z為主族元素。X最外層電子數是內層電子數的兩倍,Y的簡單氣態(tài)氫化物能使酚酞溶液變紅,W3+的3d軌道為半滿穩(wěn)定狀態(tài)。下列說法正確的是(　　)
A.Z和W一定位于同周期
B.原子半徑:Z>X>Y
C.四種元素基態(tài)原子中未成對電子數最多的是Y
D.該化合物屬于配合物,其內界σ鍵與π鍵的數目之比為1∶2
答案　B　X最外層電子數是內層電子數的兩倍,X是C元素,Y的簡單氣態(tài)氫化物能使酚酞溶液變紅,Y是N元素;W3+的3d軌道為半滿穩(wěn)定狀態(tài),W是Fe元素;Z顯+1價,X、Y、Z、W原子序數依次增大,Z是Na或K。Z是Na或K元素,W是Fe元素,不一定位于同周期,故A錯誤;一般原子的電子層數越多半徑越大,電子層數相同,質子數越多半徑越小,原子半徑:K>C>N,Na>C>N,B正確;Fe原子中有4個未成對電子,C原子中有2個未成對電子,N原子中有3個未成對電子,Na、K原子中都只有1個未成對電子,四種元素基態(tài)原子中未成對電子數最多的是Fe,故C錯誤;該化合物屬于配合物,其內界有6個配位鍵、6個鍵,配位鍵是σ鍵,一個三鍵中有1個σ鍵、2個π鍵,σ鍵與π鍵的數目之比為1∶1,故D錯誤。

17.X、Y、Z、W是四種短周期主族元素,且原子序數依次增大。X的基態(tài)原子的2p能級中未成對電子數與成對電子數相等,Y的焰色為黃色,W是地殼中含量最多的金屬元素,Z與X形成的化合物的晶胞如圖。下列說法正確的是(　　)

A.簡單離子的半徑:Y>Z>X
B.第一電離能:I1(W)>I1(Z)>I1(Y)
C.最高價氧化物對應水化物的堿性:Y>Z>W
D.ZX的晶胞中含14個X
答案　C　X的基態(tài)原子的2p能級中未成對電子數與成對電子數相等,則X為O;Y的焰色為黃色,Y為Na;W是地殼中含量最多的金屬元素,W為Al;Z的原子序數大于Na的原子序數,小于Al的原子序數,則Z為Mg。電子層結構相同的情況下,核電荷數越大,半徑越小,因此簡單離子半徑X>Y>Z,A錯誤;同周期元素從左到右第一電離能呈增大的趨勢,但是Mg的3s軌道上的電子處于全充滿狀態(tài),較為穩(wěn)定,因此第一電離能I1(Z)>I1(W)>I1(Y),B錯誤;元素的金屬性越強,其最高價氧化物對應水化物的堿性越強,因此最高價氧化物對應水化物的堿性Y>Z>W,C正確;X位于晶胞的頂點和面心,根據均攤法可知,個數為8×1/8+6×1/2=4個,D錯誤。

18.由短周期主族元素組成的一種新型漂白劑的結構如圖所示。其中W、X、Y、Z原子序數依次增大,W的族序數是周期序數的兩倍,基態(tài)時Z原子K、L層上的電子總數是3p原子軌道上電子數的兩倍,Y與Z位于不同周期。下列說法正確的是(　　)

A.簡單離子半徑:YF-,B錯誤;第一電離能:Cl>P>S(注意第ⅤA族元素的特殊性),C錯誤;最高價氧化物對應水化物的酸性:HNO3>H3PO4>H2CO3,D錯誤。

20.X、Y、Z、Q、R為原子序數依次增大的前四周期元素,X和Y可以形成一種紅棕色氣體,Z是同周期元素中原子半徑最大的元素,Q是地殼中含量最高的金屬元素,R的基態(tài)原子中有6個未成對電子。下列說法正確的是(　　)
A.原子半徑:r(Q)>r(Y)>r(X)
B.電負性:X>Y>Z
C.R位于元素周期表中第四周期第ⅣB族
D.Z的最高價氧化物對應水化物的堿性比Q的強
答案　D　X、Y、Z、Q、R為原子序數依次增大的前四周期元素,X和Y可以形成一種紅棕色氣體,紅棕色氣體為NO2,推知X為N,Y為O;Q是地殼中含量最高的金屬元素,則Q為Al;Z是同周期元素中原子半徑最大的元素,則Z為Na;R的基態(tài)原子中有6個未成對電子,則R為Cr。同主族元素從上到下原子半徑增大,同周期元素從左到右原子半徑減小,故r(Q)>r(X)>r(Y),A錯誤;同周期元素從左到右電負性增強,故電負性:Y>X>Z,B錯誤;R(Cr)的價電子數為6,R位于元素周期表中第四周期第ⅥB族,C錯誤;Z的最高價氧化物對應水化物為NaOH,Q的最高價氧化物對應水化物為Al(OH)3,元素的金屬性越強,最高價氧化物對應水化物的堿性越強,NaOH堿性強于Al(OH)3,D正確。

21.短周期主族非金屬元素W、X、Y、Z的原子序數依次增大,由這四種元素形成的一種鹽溶液,遇到FeCl3溶液呈現血紅色,該鹽溶液與NaOH在加熱條件下會生成一種能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍的氣體。下列說法不正確的是(　　)
A.該鹽的陽離子中含有配位鍵
B.三價鐵離子與該鹽的陰離子形成了配合物而呈現血紅色
C.該鹽的陽離子VSEPR模型名稱與其空間結構名稱相同
D.電負性:Y>Z>W>X
答案　D　未知鹽溶液遇到FeCl3溶液呈現血紅色,說明含有SCN-,與NaOH在加熱條件下會生成一種能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍的氣體,即為氨氣,說明該鹽溶液中含有NH4+,考慮到短周期主族非金屬元素W、X、Y、Z的原子序數依次增大,推知元素W、X、Y、Z依次為H、C、N、S。NH4+中含有配位鍵,A正確;Fe3+與SCN-反應生成配合物Fe(SCN)3,從而使溶液呈血紅色,B正確;NH4+的價層電子對數是4,沒有孤電子對,VSEPR模型名稱與其空間結構名稱相同,均為正四面體形,C正確;電負性:Y>Z>X>W,D錯誤。

22.常溫下,W、X、Y、Z四種短周期元素的最高價氧化物對應的水化物溶液(濃度均為0.01 mol/L)的pH和原子半徑、原子序數的關系如下圖所示。下列說法不正確的是(　　)

A.X與Y形成的化合物的水溶液呈酸性
B.單質的沸點:Y>Z
C.簡單離子半徑:Y>Z>W>X
D.ZO2可作為自來水的消毒劑
答案　A　W、Y、Z的最高價氧化物對應的水化物溶液的pH都小于7,說明W、Y、Z都是非金屬元素,當濃度為0.01 mol/L時,W、Z最高價氧化物對應的水化物溶液的pH=2,則相應的水化物均為一元強酸,由于原子序數:Z>W,則Z是Cl、W是N;0.01 mol/L Y的最高價氧化物對應的水化物溶液的pHCl2,B正確。電子層數越多,離子半徑越大;電子層數相同時,核電荷數越大,離子半徑越小,則簡單離子半徑:S2->Cl->N3->Na+,C正確。ClO2是常用的自來水消毒劑,D正確。

23.一種由短周期元素組成的抗病毒化合物的結構如圖,其中Q、W、X、Y、Z的原子序數依次增大,Y原子最外層電子數是Z原子電子層數的三倍。下列說法正確的是(　　)

A.簡單離子半徑:X>Y>Z
B.Y的氫化物只含有極性鍵
C.Q、X、Y只能形成共價化合物
D.W、X、Y、Z四種元素形成的簡單氫化物中Z的沸點最高
答案　A　分析題給結構示意圖可知,W、X、Y、Z分別形成4、3、2、1個共價鍵,推測W位于ⅣA族,X位于ⅤA族,Y位于ⅥA族,Z位于ⅦA族。Q、W、X、Y、Z的原子序數依次增大,且Y原子最外層電子數是Z原子電子層數的三倍,故Y是O,Z是F,X是N,W是C;Q只形成1個化學鍵,故Q為H。Y的氫化物H2O2中有非極性鍵,B錯誤;Q、X、Y形成的NH4NO3是離子化合物,C錯誤;W、X、Y、Z四種元素形成的簡單氫化物中H2O的沸點最高,D錯誤。

24.科學家為了解決電池的導電性問題,合成了一種高效化合物,其結構如圖1所示,其中W、Y、Z、X、Q均為短周期主族元素,其原子半徑與原子序數的關系如圖2,Z和Q位于同一主族。下列說法錯誤的是　　(　　)

　　圖1　　　　　　　　　　　圖2
A.簡單離子的半徑:Q>Y>Z>X
B.第一電離能:Z>Y>Q
C.簡單氫化物分子的鍵角:Z>Q
D.W、X、Q均可與Z形成兩種常見的二元化合物
答案　B　每個Z原子均形成2對共用電子,每個Q形成6對共用電子,Z和Q位于同一主族且Z的原子序數小于Q,則Z為O,Q為S;W均形成一個共價鍵,W是H元素;Y的原子半徑大于Z,結合陰離子結構,可知Y是N元素;X可形成X+,可知X為Na元素。S2-有3個電子層,而N3-、O2-、Na+有2個電子層,核電荷數Na>O>N,因此簡單離子的半徑:S2->N3->O2->Na+,A正確;N的2p能級為半充滿穩(wěn)定結構,其第一電離能大于同周期相鄰元素,即I1(N)>I1(O),B錯誤;H2O、H2S分子的中心原子雜化方式都是sp3,均含有2個孤電子對,但由于電負性SY
B.第一電離能:Y>M>Z
C.工業(yè)上常用電解熔融物ZY制取Z單質
D.Z、M的簡單離子均可促進水的電離
答案　D　短周期元素中族序數等于周期序數的只有H、Be、Al三種元素,結合原子序數依次增大的信息,推知X為H,M為Al;Y原子核外最外層電子數是其電子總數的34,則Y為O;由題圖判斷出題給團簇分子的化學式為Z2Al2O4(OH)2,推知Z元素的化合價為+2,Z的原子序數在O和Al之間,則Z為Mg。核外電子排布相同時,核電荷數越大,簡單離子的半徑越小,則簡單離子半徑:O2->Mg2+>Al3+,A錯誤;非金屬元素第一電離能通常大于金屬元素第一電離能,而Mg的價層電子排布式為3s2,處于全充滿穩(wěn)定狀態(tài),故第一電離能比Al大,則第一電離能:O>Mg>Al,B錯誤;MgCl2的熔點遠低于MgO,故工業(yè)上常用電解熔融MgCl2的方法制取Mg單質,C錯誤;Mg2+、Al3+能發(fā)生水解,均可促進水的電離,D正確。

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