第37讲 原子结构与性质2Word文件下载.docx
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比较元素非金属性的强弱可从它们之间的相互置换、氢化物的稳定性、最高价氧化物的水化物的酸性强弱等方面去判断。
答案:
(1)第3周期第ⅦA族 1s22s22p63s23p5
(2)2Na+2H2O===2NaOH+H2↑ 大于
(3)Cl 高氯酸的酸性大于硫酸的酸性(或氯化氢稳定性比硫化氢强)
2.下表列出前20号元素中的某些元素性质的一些数据:
原子半径(10-10m)
最高价态
最低价态
①
1.02
+6
-2
②
2.27
+1
-
③
0.74
④
1.43
+3
⑤
0.77
+4
-4
⑥
1.10
+5
-3
⑦
0.99
+7
-1
⑧
1.86
⑨
0.75
⑩
1.17
试回答下列问题:
(1)以上10种元素中,第一电离能最小的是________(填编号)。
(2)上述⑤、⑥、⑦三种元素中的某两种元素形成的化合物中,每一个原子都满足8电子稳定结构的物质可能是________________(写分子式)。
元素⑨和⑩形成的化合物的化学式为______________,元素①的原子价电子排布式是________。
(3)①⑥⑦⑩四种元素的气态氢化物的稳定性,由强到弱的顺序是________________(填化学式)。
(4)③和⑨两元素比较,非金属性较弱的是________(填名称),可以验证你的结论的是下列中的________(填序号)。
A.气态氢化物的挥发性和稳定性
B.单质中的键能
C.两元素的电负性
D.含氧酸的酸性
E.氢化物中X—H键的键长(X代表③和⑨两元素)
F.两单质在自然界的存在形式
由题意可知,10种元素是前20号元素,根据表中数据,我们不难推出①S,②K,③O,④Al,⑤C,⑥P,⑦Cl,⑧Na,⑨N,⑩Si。
(1)在同一周期中,从第ⅠA族到第ⅦA族,元素的第一电离能呈增大趋势;
同一主族中,从上向下,元素的第一电离能逐渐减小,故在10种元素中,第一电离能最小的是②K。
(2)C、P、Cl中的某两种元素形成的化合物中,PCl3或CCl4分子中的每一个原子都满足8电子稳定结构;
根据化合价知氮和硅形成氮化硅;
Si3N4;
硫元素的原子价电子排布式是3s23p4。
(3)元素的非金属性越强,形成气态氢化物越稳定,非金属性强弱为Cl>
S>
P>
Si,故其氢化物稳定性为HCl>
H2S>
PH3>
SiH4。
(4)氧元素和氮元素相比,非金属性较弱的是氮元素,可通过C、E验证。
(1)②
(2)PCl3、CCl4 Si3N4 3s23p4
(3)HCl>
SiH4
(4)氮元素 C、E
3.[2014·
厦门模拟]A、B、C、D、E五种元素,A元素的周期数、主族数、原子序数相同;
B的基态原子核外有3种能量不同的原子轨道,且每种轨道中的电子数相同;
C元素的电离能如图所示;
D元素的价电子构型为nsnnpn+2;
E是第四周期的过渡金属元素,血红蛋白中的E元素与BD形成的配位键比与D形成的配位键强。
E单质与BD形成的配合物E(BD)5,常温下呈液态,熔点为-20.5℃,沸点为103℃,易溶于非极性溶剂。
(1)E(BD)5晶体属于________(填晶体类型)。
(2)A元素和B元素组成的化合物分子之间________(填“有”或“没有”)形成氢键。
(3)基态E原子的电子排布式为_________________________________。
(4)B、C、D三种元素的电负性由大到小的顺序是______(填元素符号)。
(5)C2和B2A2的分子中根据电子云重叠的方式不同,都包含的共价键类型有________。
(6)已知原子数和电子数相同的粒子叫等电子体,等电子体的结构相似。
根据下表数据,说明BD分子比C2分子活泼的原因_____________
___________________________________________________________。
X-Y
X=Y
X≡Y
BD的键能(kJ/mol)
357.7
798.9
1071.9
C2的键能(kJ/mol)
154.8
418.4
941.7
由题意可推出A是H,B是C,C是N,D是O,E是Fe。
(1)由Fe(CO)5的物理性质——熔、沸点较低可推知该晶体是分子晶体。
(2)碳的氢化物分子间没有氢键。
(3)基态Fe原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2。
(4)由电负性的概念可知非金属性越强其电负性越大,故C、N、O三种元素的电负性由大到小的顺序是:
O、N、C。
(5)N2和C2H2中均有σ键和π键。
(6)由表中数据对比可知CO中断裂第一个π键所消耗能量(1071.9-798.9)kJ/mol比N2中断裂第一个π键消耗能量(941.7-418.4)kJ/mol小,故CO较活泼。
(1)分子晶体
(2)没有
(3)1s22s22p63s23p63d64s2
(4)O、N、C (5)σ键和π键
(6)CO中断裂第一个π键消耗的能量(273kJ/mol)比N2中断裂第一个π键消耗的能量(523.3kJ/mol)小,CO的第一个键较容易断裂,因此CO较活泼。
(其他合理答案酌情给分)
4.[2012·
安徽理综]X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的常见元素,其相关信息如下表:
相关信息
X
X的基态原子L层电子数是K层电子数的2倍
Y
Y的基态原子最外层电子排布式为:
nsnnpn+2
Z
Z存在质量数为23,中子数为12的核素
W
W有多种化合价,其白色氢氧化物在空气中会迅速变成灰绿色,最后变成红褐色
(1)W位于元素周期表第________周期第________族,其基态原子最外层有________个电子。
(2)X的电负性比Y的________(填“大”或“小”);
X和Y的气态氢化物中,较稳定的是________(写化学式)。
(3)写出Z2Y2与XY2反应的化学方程式,并标出电子转移的方向和数目:
__________________________________________________。
(4)在X的原子与氢原子形成的多种分子中,有些分子的核磁共振氢谱显示有两种氢,写出其中一种分子的名称:
________。
氢元素、X、Y的原子也可共同形成多种分子和某种常见无机阴离子,写出其中一种分子与该无机阴离子反应的离子方程式:
________________________________。
根据题给信息可知X为C元素;
Y的基态原子最外层电子排布式为nsnnpn+2,因为s能级最多可容纳2个电子,所以Y为O元素;
Z为Na元素;
因为W的白色氢氧化物在空气中会迅速变成灰绿色,最后变为红褐色,故W为Fe元素。
(1)Fe元素位于元素周期表第四周期第Ⅷ族,其基态原子最外层电子数为2。
(2)O元素的非金属性强于C元素,所以C的电负性比O小。
气态氢化物中H2O更稳定。
(3)Na2O2与CO2的反应为
+2CO2===2Na2CO3+O2或
(4)根据信息,C和H形成的氢化物中有两种类型氢的分子可以写出很多,如:
CH3CH2CH3、(CH3)3CH、(CH3)2CHCH(CH3)2等;
H、C和O元素形成的能相互反应的粒子也可以写出很多,如:
CH3COOH+HCO
===CH3COO-+CO2↑+H2O等。
(1)四 Ⅷ 2
(2)小 H2O
(3)
或
+2CO2===2Na2CO3+O2
(4)丙烷(其他合理答案均可)
===CH3COO-+CO2↑+H2O(其他合理答案均可)
5.[2014·
东北三校联考]某配位化合物为深蓝色晶体,由原子序数由小到大的A、B、C、D、E五种元素构成,其原子个数比为14∶4∶5∶1∶1。
其中C、D元素同主族且原子序数D为C的二倍,E元素的外围电子排布式为(n-1)dn+6ns1,回答下列问题。
(1)元素B、C、D的第一电离能由大到小的排列顺序为________。
(用元素符号表示)
(2)D元素原子的最外层电子排布图为____________________________
______________________________________________________________。
(3)该配位化合物的化学式为________,配体的中心原子的杂化方式为________。
(4)C元素可与A元素形成两种常见的化合物,其原子个数比分别为1∶1和1∶2,两种化合物可以任意比互溶,解释其主要原因为_____________
(5)A元素与B元素可形成分子式为A2B2的某化合物,该化合物的分子具有平面结构,则其结构式为______,分子中含有________个σ键,________个π键。
根据提供信息,可知C为O,D为S,E的外围电子排布式为3d104s1,为Cu。
根据该配合物的颜色和组成,可以推断为[Cu(NH3)4]SO4·
H2O。
(1)N、O、S的第一电离能由大到小的顺序为N>
O>
S。
(2)S的最外层有6个电子,电子排布图为
(3)[Cu(NH3)4]SO4·
H2O中配体为NH3,中心原子N的杂化方式为sp3。
(4)H2O2分子与H2O分子之间形成氢键,因此可以任意比互溶。
(5)该化合物的结构式为H—N===N—H,根据一个双键中含有1个σ键,1个π键,可知该分子中含有3个σ键,1个π键。
(1)N>
S
(2)
H2O或Cu(NH3)4SO4·
H2O sp3杂化
(4)H2O2分子与H2O分子之间形成氢键(从相似相溶原理,分子结构相似的物质易互溶等角度回答,只要答案合理即可)
(5)H—N===N—H 3 1
6.已知元素周期表中共有18纵行,如图实线表示元素周期表的边界。
按电子排布,可把周期表里的元素划分为几个区;
s区、p区、d区、ds区等。
除ds区外,其他区的名称来自按构造原理最后填入的电子的能级符号。
(1)请在图中用实线画出s区、p区、d区、ds区的边界线,并分别用阴影
和
表示d区和ds区。
(2)有的同学受这种划分的启发,认为d区内6、7纵行的部分元素可以排在另一区,你认为应排在______区。
(3)请在元素周期表中用元素符号标出4s轨道半充满的元素。
(4)请利用电子排布的相关知识解释Fe3+比Fe2+稳定的原因:
(5)随着科学技术的发展,不断有新的元素被发现。
若把第七周期排满,则元素周期表共可以排布________种元素。
本题从深层次上考查了元素周期表的结构。
依据构造原理最后填入的电子的能级符号,将元素周期表划分为几个区,对于24号元素,其核外价电子排布似乎应该是3d44s2,而实际上是3d54s1,原因是能量相同的轨道处于全空、全充满和半充满时能量最低,而29号元素也正是因为这一点而排成3d104s1,而不是3d94s2,故29号、30号元素所在纵行归为ds区,所以该同学认为d区内6、7纵行的部分元素可以排在ds区是有道理的。
对于Fe3+比Fe2+稳定的原因也可从铁的核外电子排布特点来解释。
(1)如图:
(2)ds
(3)见上表
(4)Fe价电子的排布式为3d64s2,Fe2+为3d6,Fe3+为3d5,依据“能量相同的轨道处于全空、全充满和半充满时能量最低”的原则,3d5处于半充满状态,结构更稳定,故Fe3+比Fe2+稳定
(5)118
7.W、X、Y、Z是周期表前36号元素中的四种常见元素,其原子序数依次增大。
W、Y的氧化物是导致酸雨的主要物质,X的基态原子核外有7个原子轨道填充了电子,Z能形成红色(或砖红色)的Z2O和黑色的ZO两种氧化物。
(1)W在元素周期表第________周期第________族。
W的气态氢化物稳定性比H2O(g)________(填“强”或“弱”)。
(2)Y的基态原子核外电子排布式是________,Y的第一电离能比X的________(填“大”或“小”)。
(3)Y的最高价氧化物对应水化物的浓溶液与Z的单质反应的化学方程式是_____________________________________________________。
(4)写出X的单质和FeO反应的化学方程式是_____________________
形成酸雨的主要物质是氮和硫的氧化物,Y的原子序数比W大,由此可推出W为氮元素,Y为硫元素;
根据基态原子核外电子排布所遵循的原则,可以写出X的电子排布式为1s22s22p63s23p1,X为铝元素;
Z能够形成红色(或砖红色)的Z2O和黑色ZO两种氧化物,推知Z为铜元素。
(1)W是氮元素,同周期元素气态氢化物稳定性从左到右逐渐增强。
(2)S的原子半径比Al的小,更难失电子,第一电离能S的大于Al。
(4)属于铝热反应。
3FeO+2Al
Al2O3+3Fe。
(1)2 ⅤA 弱
(2)1s22s22p63s23p4 大
(3)Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O
(4)3FeO+2Al
Al2O3+3Fe
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济南模拟]已知元素X、Y的原子最外层分别有n个和(m-5)个电子,次外层分别有(n+2)个和m个电子,据此判断:
(1)元素X和Y分别是________和________(填元素符号);
其电子排布式分别为________和________;
其价电子的电子排布图分别为________和________。
(2)这两种元素最高价氧化物对应水化物和NaOH三者之间发生反应的离子方程式为_______________________________________________
元素X的原子的最外层电子数为n个,次外层电子数为(n+2)个,则X不可能位于第2周期(否则最外层无电子,那么只有一个电子层,不可能),只可能是第3周期元素,次外层电子数为8,则n=6,X是硫元素;
同理元素Y也是第3周期元素,m=8,Y为铝元素。
(1)S Al 1s22s22p63s23p4
1s22s22p63s23p1
(2)3H++Al(OH)3===Al3++3H2O,H++OH-===H2O,
Al(OH)3+OH-===AlO
+2H2O
2.A、B、C、D是短周期的四种主族元素,它们的原子序数依次增大,四种元素中只有C是金属元素,A与C的最外层电子数相等,C、D两元素原子的电子数之和为A、B两种元素原子的电子数之和的3倍。
试推断:
(1)写出A、B、C、D的元素符号;
A________、B________、C________、D________;
(2)写出D元素基态原子的电子排布式_________________________;
(3)B、C、D三元素的第一电离能由大到小的顺序为________(填名称)。
(1)只有C是金属元素,A与C的最外层电子数相等,则A可能是氢元素,C可能是钠元素,由C、D两元素原子的电子数之和为A、B两种元素原子的原子数之和的3倍,设B、D的电子数分别为x、y,则11+y=3(1+x),根据B是非金属元素,且3x=8+y,D的原子序数最大,则D的原子序数为16,B的原子序数为8。
(2)D元素即硫元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4;
(3)B、C、D三元素的第一电离能大小顺序为氧>
硫>
钠。
(1)H O Na S
(2)1s22s22p63s23p4 (3)氧>
钠
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