高中化学第1章 原子结构与元素性质第2节 原子结构与元素周期表第2课时同步测试题

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第2课时　核外电子排布与元素周期表
[核心素养发展目标]　1.了解元素周期表周期、族的划分及其与原子核外电子排布的关系。2.了解元素周期表区的划分与原子核外电子排布的关系。
1．核外电子排布与周期的划分
(1)鲍林近似能级图

①能量相近的原子轨道属于同一能级组。
②不同能级组之间的能量差较大，同一能级组内能级之间的能量差较小。
(2)价电子
①定义：最外能级组中有可能参与化学反应的电子称为价电子。
②规律：主族元素原子的价电子数等于族序数。
③为便于研究元素性质与核外电子间的关系，人们常常只表示出原子的价电子排布，如Fe原子的价电子排布式为3d64s2。
易错警示　元素原子的价电子不一定是最外层的电子，主族元素的价电子是最外层电子，过渡元素的价电子除最外层电子外，还包括次外层的部分电子，甚至倒数第三层的电子。
(3)鲍林近似能级图与周期的划分
①第一能级组对应第1周期，涉及s轨道，该周期有2种元素，最多可容纳2个电子。
②第二能级组对应第2周期，涉及s、p轨道，该周期有8种元素，最多可容纳8个电子。
③第三能级组对应第3周期，涉及s、p轨道，该周期有8种元素，最多可容纳8个电子。
④第四能级组对应第4周期，涉及s、p、d轨道，该周期有18种元素，最多可容纳18个电子。
(4)电子层数与周期的划分
①一个能级组最多能容纳的电子数等于对应的周期包含的元素种数，所以元素周期表的7个周期分别对应7个能级组，且该能级组中最大的电子层数等于元素的周期序数。
②周期与电子层数n有关。最外层电子所在轨道的电子层数为n时，该原子所属元素属于第 n周期。

2．核外电子排布与族的划分
(1)将下列各主族元素的价电子数、价电子排布式填入表中：
族序数
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
价电子排布式
ns1
ns2
ns2np1
ns2np2
ns2np3
ns2np4
ns2np5
列数
1
2
13
14
15
16
17
价电子数
1
2
3
4
5
6
7

(2)以第4周期副族元素为例，填写下表：
副族元素
21Sc
22Ti
23V
24Cr
25Mn
29Cu
30Zn
族序数
ⅢB
ⅣB
ⅤB
ⅥB
ⅦB
ⅠB
ⅡB
价电子排布式
3d14s2
3d24s2
3d34s2
3d54s1
3d54s2
3d104s1
3d104s2
价电子数目
3
4
5
6
7



(3)依据上述表格，分析讨论族的划分与原子核外电子排布的关系
①族的划分依据
族的划分主要取决于原子的价电子数目和价电子排布。
②各族核外电子排布的特点

3．核外电子排布与区的划分
分区
族序数
价电子排布
s区
ⅠA、ⅡA
ns1～2
p区
ⅢA～0
ns2np1～6(氦除外)
d区
ⅢB(除镧系、锕系外)～Ⅷ
(n－1)d1～9ns1～2(钯除外)
ds区
ⅠB、ⅡB
(n－1)d10ns1～2
f区
镧系、锕系
(n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2


(1)每一周期都是从活泼金属元素开始，以稀有气体元素结束(　　)
(2)元素周期表中，7个横行是7个周期，18个纵行是18个族(　　)
(3)所有主族元素的最高化合价都等于其价电子数(　　)
(4)s区元素全都是金属元素，p区元素都是非金属元素(　　)
(5)最外层电子排布为ns2的元素一定是ⅡA元素(　　)
(6)元素原子的价电子一定是最外层电子(　　)
(7)有同学总结出如下规律：当某元素的≥1时，该元素是金属元素(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×　(7)×

原子结构与元素周期表存在着内在联系，按要求回答下列问题：
(1)由下列元素在周期表中的位置，写出元素原子的价电子排布式。
①第4周期ⅥB族：________；
②第5周期ⅠB族：________；
③第5周期ⅣA族：________；
④第6周期ⅡA族：________。
(2)根据元素的电子排布可以确定元素在周期表中的位置。
①具有(n－1)d10ns2电子排布的元素位于周期表中________族。
②基态金原子的价电子排布式为5d106s1，试判断金元素在元素周期表中位于第________周期________族。
③已知某元素＋2价离子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d3。该元素位于元素周期表第________周期________族。
④某元素原子的核电荷数为33，则其原子的价电子排布式为________，其位于元素周期表中的__________，属于________区的元素。
(3)根据元素的核外电子排布可以推知元素的性质。
①被誉为“21世纪的金属”的钛(Ti)元素基态原子价电子的轨道表示式为________。Ti元素形成的化合物中，Ti呈现的最高价态为________价。
②日常生活中广泛应用的不锈钢，在其生产过程中添加了某种元素，该元素的价电子排布式为3d54s1，该元素的名称为________。
(4)某元素简化电子排布式为[Xe]4f46s2，其应在______区。
(5)请利用电子排布的相关知识解释稀有气体元素原子具有特殊稳定性的原因：____________
_______________________________________________________________________________。
答案　(1)①3d54s1　②4d105s1　③5s25p2　④6s2　　(2)①ⅡB　②6　ⅠB　③4　ⅤB　④4s24p3　第4周期ⅤA族　p
(3)①　＋4　②铬　(4)f
(5)稀有气体元素原子的价电子排布式为1s2或ns2np6，这种全满结构是稀有气体元素原子具有特殊稳定性的内在原因

(1)最外层电子排布与周期表的关系
①原子的电子层数＝能级中最高能层序数＝周期序数
②主族元素原子的最外层电子数＝主族元素原子的价电子数＝主族序数
(2)对价电子认识的误区提醒
①价电子不一定是最外层电子，只有主族元素的价电子才是最外层电子。对于过渡元素还包括部分内层电子。
②元素的价电子数不一定等于其所在族的族序数。主族元素价电子数等于其族序数，过渡金属不一定。
③同一族元素的价电子排布不一定相同，如过渡元素中的镧系元素和锕系元素就不相同，在第Ⅷ族中部分元素的价电子排布也不相同。


1．价电子排布式为5s25p1的元素，位于周期表中(　　)
A．第4周期ⅤA族 B．第5周期ⅢA族
C．第5周期ⅠA族 D．第4周期ⅢA族
答案　B
解析　电子层数＝周期序数，价电子数＝主族元素的族序数，所以该元素位于第5周期ⅢA族。
2．根据电子排布的特点，Cu在周期表中属于(　　)
A．ds区 B．p区 C．d区 D．s区
答案　A
解析　铜为29号元素，核外电子排布式为1s2 2s22p63s23p63d104s1。按照构造原理，价电子排布式应为3d94s2，当3d处于半充满或全充满时，能量最低，最稳定，所以Cu的4s2上的一个电子将填充在3d上，故Cu在元素周期表中属于ds区。
3．如果n为第ⅡA族中某元素的原子序数，则原子序数为(n＋1)的元素可能位于(　　)
A．第ⅢA或ⅢB族 B．第ⅣA族
C．第ⅠB族 D．第ⅠA族
答案　A
解析　在元素周期表中，第2、3周期的第ⅡA族与第ⅢA族元素相邻，其原子序数相差1；第4、5、6、7周期的第ⅡA族与第ⅢB族相邻，其原子序数相差1；所以原子序数为(n＋1)的元素位于第ⅢA或ⅢB族。
4．主族元素A和B可形成组成为AB2的离子化合物，则A、B两原子的最外层电子排布分别为(　　)
A．ns2np2和ns2np4 B．ns2和ns2np4
C．ns2和ns2np5 D．ns2和ns2
答案　C
解析　由A和B为主族元素，且二者能形成AB2型的离子化合物，知A为第ⅡA族元素，B为第ⅦA族元素，故A元素原子的最外层电子排布为ns2，B元素原子的最外层电子排布为ns2np5。
5．某元素的最外层电子数为2，价电子数为5，并且是同族中原子序数最小的元素，关于该元素的判断错误的是(　　)
A．电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2
B．该元素为V
C．该元素为第ⅡA族元素
D．该元素位于d区
答案　C
解析　该元素的最外层电子数为2，并且为同族元素中原子序数最小的，所以该元素为第2周期或第4周期元素。又因其价电子数≠最外层电子数，可推出该元素并不是第2周期元素，应为第4周期元素，价电子排布式为3d34s2，故为23号元素V，d区元素。
6．完成下列小题。
(1)填表：
原子电子排布式
族
周期
区
①1s22s22p63s2



②[Kr]4d105s25p2



③[Ar]3d14s2




(2)某元素原子共有3个价电子，其中一个价电子位于第3电子层d轨道，试回答：
①该元素核外电子排布式为________，价电子的轨道表示式为________。
②该元素的元素符号为________，在周期表中的位置为________，该元素最高正化合价为________价。
(3)某元素M2＋的3d轨道上有5个电子，试推出：
①M原子的核外电子排布式为___________________________________________________。
②M原子的最外层和最高能级组中电子数分别为______、________。
③M元素在元素周期表中的位置为第________周期________族。
答案　(1)①ⅡA　3　s　②ⅣA　5　p　③ⅢB　4　d
(2)①1s22s22p63s23p63d14s2(或[Ar]3d14s2) 　
②Sc　第4周期ⅢB族　＋3
(3)①1s22s22p63s23p63d54s2　②2　7　③4　ⅦB

一、单项选择题
1．周期表共有18个纵列，从左到右排为1～18列，碱金属元素为第1列，稀有气体元素为第18列。按这种规定，下列说法正确的是(　　)
A．第4周期第8列元素是铁元素
B．只有第2列元素原子的最外层电子排布为ns2
C．第14列元素原子未成对电子数是同周期元素中最多的
D．第15列元素原子的价电子排布为ns2np5
答案　A
解析　第4周期第8列元素的原子序数为26，为铁元素，A正确；原子最外层电子排布为ns2的元素不一定位于第2列，例如第18列氦元素原子最外层电子排布为1s2，B错误；第4周期中，相应原子的未成对电子数最多的元素是铬元素，其原子核外有6个未成对电子，第14列锗元素原子的价电子排布式为4s24p2，未成对电子只有2个，C错误；第15列元素原子的价电子排布为ns2np3，原子核外最外层有5个电子，D错误。
2．已知某元素对应的离子M2＋的电子排布式为1s22s22p63s23p6，则该元素在周期表中的位置正确的是(　　)
A．第3周期ⅣA族 B．第4周期ⅡB族
C．第4周期Ⅷ族 D．第4周期ⅡA族
答案　D
解析　M2＋的电子排布式为1s22s22p63s23p6，该元素原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s2，该原子核外最外层有2个电子，有4个电子层，故该元素应位于第4周期ⅡA族，D正确。
3．(2019·广东佛山一中高二月考)下列关于元素周期表和元素周期律的说法正确的是(　　)
A．主族元素最后一个电子都填在p能级上，价电子通式为ns2np1～5
B．基态Ag的价电子排布式为4d105s1，由此可判断Ag在第5周期ⅠB族，处于d区
C．过渡元素只包含属于副族元素的金属元素
D．元素性质随核电荷数递增发生周期性的递变是因为元素的原子核外电子的排布发生周期性的变化
答案　D
解析　主族元素原子的外围电子排布为ns1～2或ns2np1～5，因此主族元素的原子核外电子最后填入的能级是s能级或p能级，故A错误；基态Ag的价电子排布式为4d105s1，由此可判断Ag在第5周期ⅠB族，属于ds区，故B错误；过渡元素包括周期表中所有副族元素和第Ⅷ族元素，故C错误。
4．某化学学习小组在学习元素周期系和周期的划分时提出以下观点：
①周期系的形成是由原子的结构决定的；
②元素周期系中第ⅠA族元素统称为碱金属元素；
③每一周期元素原子价电子排布均是从ns1开始至ns2np6结束；
④元素周期系的每一周期元素的种类均相同；
⑤基态原子核外电子排布式为1s22s22p3和1s22s22p63s23p3的两元素位于同一周期；
⑥周期序号越大，该周期所含金属元素一般越多。
你认为正确的是(　　)
A．①⑥ B．①②③⑤⑥
C．①④⑥ D．②③⑤
答案　A
解析　元素周期系的形成原因是原子核外电子排布呈周期性变化，①正确；第ⅠA族元素除氢元素之外称为碱金属元素，②错误；第1周期元素原子价电子排布从1s1开始到1s2结束，③错误；随着周期数的增多，元素种类有增多的趋势，④错误；基态原子核外电子排布式为1s22s22p3的元素位于第2周期，而基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p3的元素位于第3周期，⑤错误；元素周期表中，随着周期数的增大，该周期所含金属元素的种数一般逐渐增多，⑥正确。
5．(2019·山东日照校级月考)下列有关原子结构与元素周期表的理解不正确的是(　　)
A．元素周期表的每个周期中第一种元素的原子最外层有1个电子
B．元素周期表的每个周期(除第1周期外)中最后一种元素的原子最外层有8个电子
C．元素周期表的每个周期中第一种元素是碱金属元素
D．元素周期表的每个周期中最后一种元素是稀有气体元素
答案　C
解析　每个周期第一种元素原子的最外层电子排布为ns1，A项正确；每个周期(除第1周期外)最后一种元素原子的最外层电子排布为ns2np6，B项正确；第1周期中第一种元素是H，不是碱金属元素，C项错误；每个周期中最后一种元素均为稀有气体元素，D项正确。
6．某元素基态原子的电子排布式为[Ar]3d74s2，它在元素周期表中的位置是(　　)
A．第3周期ⅡB族 B．第4周期ⅡB族
C．第4周期ⅦB族 D．第4周期Ⅷ族
答案　D
解析　由[Ar]3d74s2可知该元素位于第4周期，又由价电子数为9知其位于第4周期第9纵列，为第Ⅷ族元素。
7．具有下列电子层结构的原子，其对应元素一定属于同一周期的是(　　)
A．两种原子的电子层上全部都是s电子
B．3p能级上只有一个空轨道的原子和3p能级上有一个未成对电子的原子
C．最外层电子排布为2s22p6的原子和最外层电子排布为2s22p6的离子
D．原子核外的M层上的s能级和p能级都填满了电子，而d轨道上尚未排有电子的两种原子
答案　B
解析　第1周期的氢、氦和第2周期的锂、铍原子的电子层上全是s电子，显然它们属于不同周期，故A错；3p能级上只有一个空轨道的原子是硅，3p能级上有一个未成对电子的原子是铝或氯，同在第3周期，故B正确；最外层电子排布为2s22p6的原子是第2周期的氖，而最外层电子排布为2s22p6的离子可能是第2周期的氧离子、氟离子，也可能是第3周期的钠离子、镁离子、铝离子，故C错；原子核外的M层上的s能级和p能级都填满了电子，而d轨道上尚未排有电子的原子可能是第3周期的氩，也可能是第4周期的钾、钙，故D错。
8．价电子排布式为5s25p3的元素是(　　)
A．第5周期ⅢA族 B．51号元素
C．非金属元素 D．Te
答案　B
解析　5s25p3，5指的是电子层数，即属于第5周期，价电子指的是最外层电子数，主族元素所在族序数等于最外层电子，即属于第ⅤA族元素，属于主族元素，推出此元素是锑(Sb)，B正确。
9．(2019·黑龙江双鸭山一中高二月考)元素周期表中，有非金属元素的区域为(　　)

A．只有s区 B．只有p区
C．f区、d区和ds区 D．s区和p区
答案　D
解析　氢元素在s区，其余非金属元素位于p区，故选D。
10．已知某基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2，该元素在周期表中的位置和区分别是(　　)
A．第4周期ⅡB族；s区
B．第4周期ⅧB族；d区
C．第4周期Ⅷ族；d区
D．第4周期Ⅷ族；ds区
答案　C
解析　由原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2可知共有4个电子层，为第4周期元素，价电子排布式为3d84s2，为d区元素，位于第4周期Ⅷ族，故选C。
二、不定项选择题
11．下列说法正确的是(　　)
A．所有金属元素都分布在d区和ds区
B．最外层电子数为2的元素都分布在s区
C．元素周期表中第ⅢB族到第ⅡB族10个纵行的元素都是金属元素
D．s区为金属元素
答案　C
解析　s区除H外均为金属元素，故A、D项错误；Zn等元素的原子最外层电子数为2，但却不是s区元素，B项错误；元素周期表中第ⅢB族到第ⅡB族的元素为过渡元素，全部为金属元素，C项正确。
12．元素X、Y、Z在周期表中的相对位置如图所示。已知Y元素原子的价电子排布式为nsn－1npn＋1，则下列说法不正确的是(　　)


X

Y

Z



A.Y元素原子的价电子排布式为4s24p4
B．Y元素在元素周期表的第2周期ⅥA族
C．X元素所在周期中所含非金属元素最多
D．Z元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3
答案　AB
解析　因为Y元素原子的价电子排布式中出现了np能级，故其ns能级已经充满且只能为2个电子，则n－1＝2，n＝3，即Y元素原子的价电子排布式为3s23p4，A、B项错误；Y为S元素，X为F元素，第2周期所含非金属元素最多，C项正确；Z为As元素，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，D项正确。
13．下列各组基态原子中，彼此化学性质一定相似的是(　　)
A．原子核外电子排布式为1s2的X原子与原子核外电子排布式为1s22s2的Y原子
B．原子核外M层上仅有两个电子的X原子与原子核外N层上仅有两个电子的Y原子
C．2p轨道上只有一对成对电子的X原子和3p轨道上只有一对成对电子的Y原子
D．最外层都只有一个电子的X、Y原子
答案　C
解析　核外电子排布式为1s2的原子为He，核外电子排布式为1s22s2的原子为Be，二者性质不相似，A错误；X原子为Mg，Y原子N层上仅有2个电子，可能为Ca、Fe等，化学性质不一定相似，B错误；p轨道上只有一对成对电子，则价电子排布式为ns2np4，故X为O，Y为S，二者为同主族元素，化学性质相似，C正确；原子核外最外层只有1个电子，可能是第ⅠA族元素，也可能是过渡元素，化学性质不一定相似，D错误。
14．第7周期已排满，则下列有关第7周期元素的推论可能错误的是(　　)
A．第7周期有32种元素，全部是放射性元素
B．第7周期最后一种元素的单质常温常压下是气体
C．第7周期ⅦA族元素的原子序数为116
D．第7周期ⅢA族元素的氢氧化物与Al(OH)3具有相似的化学性质
答案　CD
解析　第7周期有32种元素，原子序数为87～118，全部是放射性元素，A正确；第7周期最后一种元素是稀有气体元素，其单质常温常压下是气体，B正确；117号元素位于第ⅦA族，C错误；第7周期ⅢA族元素的氢氧化物应具有强碱性，而Al(OH)3是两性氢氧化物，D错误。
三、非选择题
15．(2019·山东青岛二中期末)甲元素原子的L电子层上只有一个空原子轨道；乙元素原子的核电荷数为33。根据甲、乙两元素的信息，回答有关问题：
(1)甲的元素符号是________；其轨道表示式为______________________________________。
(2)乙元素原子的最外层电子排布式为_____________，其在元素周期表中的位置是_________
_______________________________________________________________________________。
(3)甲属于________区元素，乙属于________区元素。
答案　(1)C　
(2)4s24p3　第4周期ⅤA族　(3)p　p
解析　(1)甲元素原子的L电子层上只有一个空原子轨道，则其电子排布式为1s22s22p2，是碳元素，其轨道表示式为。(2)乙元素原子的核电荷数为33，则乙原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，在元素周期表中位于第4周期ⅤA族。(3)甲为C，乙为As(砷)，均属于p区元素。
16．根据已学知识，回答下列问题。
(1)已知下列元素基态原子的电子排布式，判断它们所在的周期和族。
①1s22s22p63s23p1：________；
②1s22s22p63s23p63d54s1：________；
③1s22s22p63s23p63d64s2：________；
④1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s26p2：________。
(2)已知下列元素在周期表中的位置，写出它们的元素符号和价电子排布式。
①第4周期ⅣB族________、________；
②第5周期ⅦA族________、________。
答案　(1)①第3周期ⅢA族　②第4周期ⅥB族　③第4周期Ⅷ族　④第6周期ⅣA族　(2)①Ti　3d24s2　②I　5s25p5