【同步讲义】高中化学（沪科版2020）必修第一册--4.3 核外电子排布 讲义

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4.3 核外电子排布
学习聚焦




知识精讲

知识点01 核外电子排布的规律
核外电子的运动状态
1、电子云：电子在核外空间一定范围内出现，好像带负电荷的云雾笼罩在原子核的周围，我们形象地称它为 “电子云”。在电子云示意图中，小黑点表示电子出现的次数(注意：小黑点不表示电子数），小黑点的疏密（电子云密度)表示电子出现机会的多少。

2、电子层：根据电子的能量高低和运动区域离核的远近，分为七个电子层，电子层符号为n
3、电子亚层：在同一电子层中，电子的能量还稍有差别，电子云的形状也不相同，所以又把一个电子层分成一个或几个亚层，分别用s、p、d、f等符号表示。
s电子云为球形，P电子云为纺锤形……它们均以原子核为对称中心。每个电子层所含亚层数不等，K电子层只有一个S亚层(Is)，L电子层有s、P两个亚层(2s、2p) ，M电子层有s、p、d三个亚层(3s、3p、3d)，N电 子层有s、p、d、f四个亚层(4s、4P、4d、4f)。在同一个电子层，亚层电子的能量是按s、p、d、f的次序递增的。
电子的能量是由电子层和电子亚层共同决定的。
4、电子云伸展方向(又称为轨道）：电子云不仅有确定的形状，而且有一定的伸展方向。s电子云是球形对称的，一种伸展方向，P电子云有三种伸展方向，d电子云有五种伸展方向，f电子云有七种伸展方向。把在一定的电子层上，具有一定形状和伸展方向的电子云所占据的空间称为一个轨道。

5、电子自旋：电子自旋有两种状态，相当于顺时针和逆时针两种方向。每个轨道最多容纳两个电子。同一轨道中的两个电子称成对电子，若一个轨道中只有一个电子，该电子被称为单电子

各电子层上的电子亚层数、轨道数和最多容纳的电子数
电子层Oz)
电子亚层
轨道数(n2)
最多容纳电子数(2/z2)
K
Is
1
2
L
2s、2p
1 + 3
8
M
3s、3p、3d
1 + 3 + 5
18(不可能出现在最外层）
N
4s、4p、4d、4f
1+3+5+7
32(不可能出现在最外层和次外层）
0
5s( 5p、5d、5f、…
1 + 3 + 5 + 7 + -

P
6s、6p、6d、6f、…
1+3+5+7+…

Q
7s、7p、7d、7f、…
1+3+5+7+…


核外电子的排布规律
泡利不相容原理：在同一个原子中，不可能有运动状态完全相同的两个电子存在。即：同一原子中每一个轨道上只能容纳自旋方向相反的两个电子。

能量最低原理：在不违背泡利不相容原理的前提下，核外电子总是优先占有能量最低的轨道，只有当能量最低的轨道占满后，电子才依次进入能量较高的轨道。
在同一电子层上，各亚层的能量顺序为ns 3s<4s， 2p<3p<4p，3d<4d<5d，4f<5f<6f。对于不同电子层的不同电子亚层，其能量高低较为复杂，如下图所示。

从图可以看出，从第3电子层起就出现能级交错现象。例如：3d的能量似乎应该低于4s，而实际上，E3d>E4s。
因此，按能量最低原理，电子是先排4s，再排3d。由于能级交错，在次外层未达最大容量之前，已出现了最外层，而且最外层未达最大容量时，又进行次外层电子的填充，所以，原子最外层和次外层电子数一般达不到最大容量。
洪特规则：电子在进入同一亚层时，将尽可能分占不同的轨道，且自旋方向相同。量子力学证明，电子这样排布可使能量最低。同时，洪特为此又归纳出一种特例：对于同一电子亚层，当电子的排布为全充满、半充满或全空时，是比较稳定的。即：全充满p6或d10或f14，半充满p3或d5或f7，全空p0或d0或f0。
【即学即练1】



知识点02 结构示意图与电子式
核外电子排布的表示方法
1、结构示意图：（原子和离子）
氮原子：
2、电子式
氮原子： 氟化钠的电子式
COS的电子式是
3、电子排布式
硫原子： 1s22s22p63s23p4

4、轨道排布式
O原子:
【即学即练2】



知识点03 核外电子排布和元素周期律
元素周期律的本质是原子核外电子排布的周期性。
随着原子序数的递增，增加的核电荷对核外电子产生的引力大于因电子数增加后与其它电子间的斥力，导致电子层数相同的元素原子半径减小，对核外电子的吸引力增加而越难失去电子，故金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。
原子半径的周期性变化规律
随着元素原子序数的递增，电子层数相同的元素的原子半径呈现出从大到小的周期性变化规律。(见下表)
原子序数
原子半径的变化
3～9
0.152 nm→0.071 nm
大→小
11～17
0.186 nm—}0.099 nm
大→小
【归纳】影响原子、离子半径大小的因素
①电子层数相同，核电荷数越大，原子核对核外电子的吸引力越大，原子半径越小。
②核电荷数相同时，核外电子数越大，原子核对核外电子的吸引力越小，原子半径越大，反之越小。如r(O)≤r(O2-)。
③核外电子层结构相同，核电荷数越大，原子核对核外电子的吸引力越大，半径越小。如r(O2-)>r(Na+)。
④最外层电子数相同时，电子层教越多，最外层电子离核越远，原子半径越大。如r(Na) 金属性和非金属性
元素的金属性和非金属性的强弱取决于元素原子得失电子能力的强弱。得电子能力越强，则元素的非金属性越强；失电子能力越强，则元素的金属性越强。
金属性强弱的判断依据：元素单质跟水(或酸)反应置换出氢的难易程度，以及它最高价氧化物对应的水化物的碱性强弱。如果元素的单质跟水(或酸)反应置换出氢气容易，而且它的氢氧化物碱性强，这种元素金属性就强，反之则弱。
非金属性强弱的判断依据：最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱，或跟氢气生成气态氢化物的难易程度以及气态氢化物的稳定性来判断。如果元素最高价氧化物对应的水化物的酸性强，或者它跟氢气生成气态氢化物容易且产物稳定，这种元素的非金属性就强，反之则弱。
(1)最外层电子数相同的元素金属性和非金属性递变规律
最外层电子数相同，随着核电荷数(原子序数)的递增，电子层数增多，原子半径相应增大，原子核对外层电子的吸引力逐渐减弱，失电子能力逐渐增强，得电子能力逐渐减弱。
（2）电子层数相同的元素金属性和非金属性递变规律
元素原子核外的电子层数相同，但随着核电荷数(原子序数)的递增，原子半径逐渐减小，原子核对最外层电子的吸引力逐渐增强，失电子能力逐渐减弱，得电子能力逐渐增强，因此，金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。
元素最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐减弱，酸性逐渐增强，它们气态氢化物的热稳定性逐渐增强。
【即学即练3】下列说法正确的是。
A．卤素单质的熔点随着原子序数增大而降低
B．和互为同位素，化学性质基本相同
C．碱金属单质与氧气反应都能生成两种含氧化合物
D．族序数等于周期序数的元素一定是金属元素
【答案】B
【解析】A．卤素单质的熔点随着原子序数增大而升高，A错误；
B．具有相同质子数，不同中子数的同一元素的不同核素互为同位素；和互为同位素，化学性质基本相同，B正确；
C．Li与氧气反应只生成Li2O，K与O2反应还能生成更复杂的氧化物，C错误；
D．族序数等于周期序数的元素不一定是金属元素，例如氢元素，D错误；
故选B。


常见考法
常见考法一 核外电子排布的规律
【例1】下列叙述中正确的是
A．两种微粒，若核外电子排布完全相同，其化学性质也一定相同
B．两种原子若核外电子排布相同，则一定属于同种元素
C．有单质参加或生成的反应一定为氧化还原反应
D．两种原子，若最外层电子数相同，其化学性质一定相似
【答案】B
【解析】A．核外电子排布完全相同的微粒可能是分子，也可能是离子，如Ne和钠离子、氧离子核外电子排布均相同，但三者化学性质不同，故A错误；
B．原子核外电子排布相同时说明原子电子数相同，核电荷数也相同，核电荷数相同的原子属于同种元素，故B正确；
C．，该转化有单质参与反应，但没有发生价态变化，不是氧化还原反应，故C错误；
D．He和Mg最外层都有两个电子，但He为稳定结构，不易发生化学反应，而镁为活泼金属，易发生氧化反应，故D错误；
故选：B。
【同步练习1】已知一般情况下原子核外最外层电子数相等的元素具有相似的化学性质。氟元素原子的核外电子排布示意图为。下列原子中，与氟元素原子的化学性质相似的是




A．
B．
C．
D．

A．A B．B C．C D．D
【答案】D
【解析】原子核外最外层电子数相等的元素具有相似的化学性质，氟元素原子最外层电子数为7个，原子中最外层电子数为7的原子与氟原子化学性质相似；
故答案选D。

常见考法二 分子、离子的结构示意图与电子式
【例2】下列有关化学用语表示正确的是
A．的结构示意图：
B．HClO的结构式：
C．质子数为53、中子数为78的碘原子：
D．的电子式：
【答案】B
【解析】A．的核电荷数为8，核外电子总数为10，其离子结构示意图为：，故A错误；
B．HClO为共价化合物，中心原子为氧，结构式：，故B正确；
C．质子数为53，中子数为78的碘原子的质量数=131，该原子正确的表示方法为I，故C错误；
D．H2O2为共价化合物，电子式为，故D错误；
故选B。
必杀技

【同步练习2】下列表示不正确的是
A．水分子的电子式： B．水的分子结构模型：
C．氯离子的结构示意图： D．二氧化碳的结构式：O－C－O
【答案】D
【解析】A．水是共价化合物，水分子的电子式为，故A正确；
B．水分子的空间构型为V形，结构模型为，故B正确；
C．氯离子核外有18个电子，结构示意图为，故C正确；
D．二氧化碳分子中存在2个碳氧双键，结构式为O=C=O，故D错误；
选D。
常见考法三 元素周期律
【例3】已知短周期元素M、N、X、Y、Z分布在三个周期，N、X最外层电子数相同，物质A由原子序数依次增大的元素X、Y、Z组成，其中Z的简单离子半径在同周期中最小，X、Y、Z简单离子的核外电子排布相同，物质A的结构式如图所示：

回答下列问题：
(1)Y、Z元素的中文名称为徐寿确定并使用至今，Y在周期表中的位置是___________，写出YM的电子式：___________。
(2)N、X、Y、Z简单离子的半径由大到小的顺序(用对应离子符号表示)：___________。
(3)在YZO2，与YX的混合液中，通入足量CO2，是工业制取A的一种方法，写出该反应的化学方程式：___________。
(4)镓(31Ga)与Z为同主族元素，氮化镓(GaN)和砷化镓(GaAs)作为第三代半导体材料，具有耐高温、耐高电压等特性，随着5G技术的发展，它们的商用价值进入“快车道”。废弃的含GaAs的半导体材料可以用浓硝酸溶解，生成H3AsO4和Ga(NO3)3，其中硝酸被还原为NO2写出该反应的化学方程式为___________。
(5)YZM4是有机合成的重要还原剂，其合成路线如图所示：，利用YZM4遇水反应生成的氢气的体积测定YZM4样品纯度。
①其反应的化学方程式为___________。
②现设计如图四种装置测定YZM4样品的纯度(假设杂质不参与反应)。

从简约性、准确性考虑，最适宜的方案是___________(填编号)。
③取样品a g，若实验测得氢气的体积为V mL(标准状态)，则YZM4样品纯度为___________(用代数式表示)。
【答案】(1)     第三周期第ⅠA族    
(2)Cl-＞F-＞Na+＞Al3+
(3)NaAlO2+6NaF+4CO2+2H2O=Na3AlF6+4NaHCO3
(4)GaAs+11HNO3(浓)=H3AsO4+8NO2↑+Ga(NO3)3+4H2O
(5)     NaAlH4+2H2O=NaAlO2+4H2↑     乙    

【解析】短周期元素M、N、X、Y、Z分布在三个周期，X、Y、Z简单离子的核外电子排布相同，Z的简单离子半径在同周期中最小，则Z为铝元素；Y与铝离子核外排布相同，形成+1价阳离子，则Y为钠元素，X原子序数小于Y，且X的简单离子与钠离子核外排布相同，结合X的成键情况可知X为F元素；N、X最外层电子数相同，则N是Cl元素，且M原子序数最小，进一步推出M为氢元素，然后根据物质的性质及元素周期律分析解答。
【解析】（1）根据上述分析可知：M是H，N是Cl，X是F，Y是Na，Z是Al元素。
Y是11号Na元素，原子核外电子排布是2、8、1，根据原子结构与元素位置关系可知Na位于元素周期表第三周期第ⅠA族；
Y是Na，M是H，YM是NaH，该物质是离子化合物，Na+与H-通过离子键结合形成离子化合物，其电子式为：；
（2）N是Cl，X是F，Y是Na，Z是Al元素，它们形成的简单离子分别是Cl-、F-、Na+、Al3+，其中Cl-核外有3个电子层，而F-、Na+、Al3+都具有2个电子层，离子核外电子层数越多，离子半径越大；当离子核外电子层结构相同时，离子的核电荷数越大，离子半径就越小，所以简单离子半径由大到小的顺序为：Cl-＞F-＞Na+＞Al3+；
（3）X是F，Y是Na，Z是Al，则YZO2为NaAlO2，YX是NaF，A是Na3AlF6，向NaAlO2、NaF的水溶液中通入CO2气体，反应产生Na3AlF6和NaHCO3，反应的化学方程式为：NaAlO2+6NaF+4CO2+2H2O=Na3AlF6+4NaHCO3；
（4）废弃的含GaAs的半导体材料可以用浓硝酸溶解，生成H3AsO4和Ga(NO3)3，根据电子守恒、原子守恒，可得该反应的化学方程式为GaAs+11HNO3(浓)=H3AsO4+8NO2↑+Ga(NO3)3+4H2O；
（5）M是H，N是Cl，X是F，Y是Na，Z是Al元素。Cl2与Al在加热时反应产生AlCl3，然后与NaH在特定条件下反应产生YZM4是NaAlH4。
①NaAlH4，其中含有的氢元素为- 1价，遇水反应生成的气体是H2。根据原子守恒和化合价升降守恒，可得反应的化学方程式为：NaAlH4+2H2O=NaAlO2+4H2↑；
②根据题给的装置图，从简约性、准确性考虑，最适宜的方案是乙；
③取样品a g，若实验测得氢气的体积为V mL (标准状态)，根据方程式NaAlH4+2H2O=NaAlO2+4H2↑可得关系式：NaAlH4~4H2，则NaAlH4样品纯度为=
必杀技

【同步练习3】现有部分短周期元素的性质或原子结构如下表：
元素编号
元素的性质或原子结构
T
M层上有6个电子
X
最外层电子数是次外层电子数的2倍
Y
常温下单质为双原子分子，其氢化物的水溶液呈碱性
Z
元素的最高正化合价是＋7价
M
短周期主族原子半径最大

(1)元素X的一种核素可用于测定文物年代，这种核素的符号是___________。
(2)元素Y与氢元素形成一种离子YH，写出某溶液中含该微粒的检验方法：___________。
(3)元素Z与元素T相比，原子得电子能力较强的是___________(用元素符号表示)，下列表述中能证明这一事实的是___________(填序号)。
①常温下Z的单质和T的单质状态不同
②Z的氢化物比T的氢化物稳定
③一定条件下Z和T的单质都能与氢氧化钠溶液反应
④Z单质、T单质与铁反应，产物中铁元素价态
⑤Z氢化物的还原性比T的氢化物强
⑥Z单质能置换出T单质
(4)T、Z、M对应的离子半径有小到大的顺序是___________(用化学式填写)
(5)探寻物质的性质差异性是学习的重要方法之一，T、X、Y、Z四种元素的最高价氧化物对应的水化物中化学性质明显不同于其他三种的是___________(填化学式)，理由是___________。
【答案】(1)C
(2)在溶液中加入NaOH溶液然后加热，用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体，如果试纸变蓝，证明溶液中含
(3)     Cl     ②④⑥
(4)S2->Cl->Na+
(5)     H2CO3     H2CO3是弱酸，H2SO4、HNO3和HClO4都是强酸

【解析】T元素M层上有6个电子，T是S元素；X元素最外层电子数是次外层电子数的2倍，X是C元素；Y元素常温下单质为双原子分子，其氢化物的水溶液呈碱性，Y是N元素；Z元素元素的最高正化合价是＋7价，Z是Cl元素；M元素是短周期主族原子半径最大的，M是Na元素。
【解析】（1）X元素是C，C-14可用于测定文物年代，这种核素的符号是C；
（2）Y是N元素，与碱反应放出氨气，的检验方法为：在溶液中加入NaOH溶液然后加热，用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体，如果试纸变蓝，证明溶液中含；
（3）同周期元素从左到右，得电子能力依次增强，元素Cl与元素S相比，原子得电子能力较强的是Cl；
①单质的状态与原子得电子能力无关，故不选①；
②原子得电子能力越强，气态氢化物越稳定，HCl比H2S稳定，证明得电子能力Cl>S，故选②；
③S和Cl2能与氢氧化钠溶液反应，不能证明得失电子能力强弱，故不选③；
④S和Fe反应生成FeS、Cl2与铁反应生成FeCl3，产物中铁元素价态，证明Cl得电子能力大于S，故选④；
⑤H2S的还原性比HCl强，故不选⑤；
⑥Cl2能置换出硫化物中的S，说明Cl2的氧化性大于S，证明Cl得电子能力大于S，故选⑥；
选②④⑥；
（4）电子层数越多半径越大，电子层数相同时，质子数越多半径越小，离子半径由小到大的顺序是S2->Cl->Na+；
（5）H2SO4、HNO3和HClO4都是强酸，H2CO3是弱酸，所以学性质明显不同于其他三种的是H2CO3。




常见考法四 原子半径
【例3】核外电子层结构相同的是
A．、、、Ar B．、、、
C．、、、Ar D．、、、
【答案】C
【解析】A．镁离子、铝离子的电子层结构相同，比氯离子和氩原子少一个电子层，A错误；
B．钠离子、氟离子和氖原子电子层结构相同，比硫离子少一个电子层，B错误；
C．钾离子、钙离子、硫离子和氩核外都是18个电子，所以电子层结构相同，C正确；
D．钠离子和镁离子电子层结构相同，氯离子和钾离子电子层结构相同，但钠离子和镁离子比氯离子和钾离子少一个电子层，D错误；
故选C。

【同步练习4】短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，X是地壳中含量最多的元素，Y是原子半径最大的短周期元素，Z的氧化物具有两性，W的最外层有7个电子。下列说法正确的是
A．原子半径：r(W)>r(Z)>r(X)
B．由X、Y组成的两种化合物都是离子化合物
C．Z的最高价氧化物对应水化物的碱性比Y的强
D．W的简单气态氢化物中含非极性共价键
【答案】B
【解析】A．电子层数越多，原子半径越大，Al和Cl原子核外有3个电子层，O原子核外有2个电子层，同周期元素，核电荷数越大，原子半径越小，则原子半径：r(Al)＞r(Cl)＞r(O)，A错误；
B．X为O元素，Y为Na元素，两者组成的化合物Na2O或Na2O2均为离子化合物，B正确；
C．Z为Al元素，Y为Na元素，因为Al的金属性弱于Na，所以Al的最高价氧化物对应水化物的碱性弱于Na，C错误；
D．W的简单气态氢化物为HCl，其不含非极性共价键，D错误；
故选B。
常见考法五 金属性与非金属性
【例5】若X元素的原子最外电子层有2个电子，Y元素的最外层有7个电子，则X、Y两种元素形成的化合物的化学式可能是
A． B． C． D．
【答案】A
【解析】若X元素的原子最外电子层有2个电子，X易失去最外层电子形成+2价阳离子，Y元素的最外层有7个电子，Y易得1个电子形成-1价阴离子，根据化合价代数和等于0，X、Y两种元素形成的化合物的化学式可能是，故选A。

必杀技

【同步练习5】


分层提分


题组A 基础过关练
1．几种短周期元素的原子半径及主要化合价见表：
元素代号
L
M
Q
R
T
原子半径/nm
0.160
0.143
0.102
0.089
0.074
主要化合价
+2
+3
+6、-2
+2
-2

下列叙述正确的是A．L、R的单质与稀盐酸反应的剧烈程度L＜R B．L的最高价氧化物的水化物具有两性
C．元素的非金属性：Q＜T D．L、Q形成的简单离子核外电子数相等
【答案】C
【解析】由短周期元素的原子半径及主要化合价见表，Q有+6、-2价，则Q为S元素；T只有- 2价，则T为O元素；L、R均为+2价，L的原子半径大，则L为Mg，R为Be；M的原子半径比L小，且为+3价；M为A1，然后结合元素周期律及物质的结构与性质解答。
由上述分析可知，L为Mg、M为A1、Q为S、R为Be、T为O元素。
A．元素的金属性越强，其单质与酸反应越剧烈，元素的金属性：Be＜Mg，则单质与盐酸反应的速率L＞R，A错误；
B．L为Mg ，其最高价氧化物对应的水化物Mg(OH)2，Mg(OH)2属于中强碱，不是两性物质，因此不具有两性，B错误；
C．Q为S、T为O元素，二者是同一主族元素，原子核外电子层数越多，元素的非金属性越强，故元素的非金属性：Q(S)＜T(O)，C正确；
D．L为Mg，Q为S，L、Q形成的简单离子Mg2+、S2-核外电子数分别为10、18，二者核外电子数不相等，D错误；
故合理选项是C。
2．下列说法错误的是
A．钠在氧气中燃烧生成过氧化钠，则锂在氧气中燃烧也生成过氧化锂
B．CO2的分子构型为直线形，则COS分子构型也为直线形
C．在多电子原子中，电子的能量是不相同的，离核较近的区域内运动的电子能量较低
D．已知第117号元素的原子最外层电子数是7，则该元素位于第七周期第ⅦA族
【答案】A
【解析】A．锂的活泼性小于Na，锂在氧气中燃烧生成氧化锂，故A错误；
B．CO2、COS中C原子杂化方式都是sp杂化，都是直线形分子，故B正确；
C．在多电子原子中，电子的能量是不相同的，离核越近的电子能量越低，故C正确；
D．主族元素的最外层电子数等于主族序数，第117号元素的原子最外层电子数是7，则该元素位于第七周期第ⅦA族，故D正确；
选A。
3．下列化学用语表达正确的是
A．和是同一种核素 B．的原子结构示意图为
C．石墨和金刚石互为同素异形体 D．和互为同位素
【答案】C
【解析】A．和具有相同数目的质子而不同数目的中子，故是Se元素的两种核素，A错误；
B．核素符号中，元素符号左上角的是质量数，已知B是5号元素，故的原子结构示意图为 ，B错误；
C．石墨和金刚石是由同一元素碳元素形成的性质不同的几种单质，故互为同素异形体，C正确；
D．同位素是指具有相同的质子数而不同中子数的同一元素的不同核素，故和不互为同位素，D错误；
故答案为：C。
4．元素的化学性质主要取决于原子的
A．质子数 B．中子数
C．最外层电子数 D．核外电子数
【答案】C
【解析】原子的最外层电子少于4个时，容易失去电子；多于4个少于8个时，容易获得电子；最外层为8个电子(只有1层排2个)时，元素的化学性质最稳定；元素的性质，特别是化学性质，与原子的最外层电子数关系非常密切，和核内质子数、核外电子总数、核内中子数无关；
故选C。
5．1~18号元素中，原子核外电子层数等于最外层电子数的元素一共有
A．1种 B．3种 C．5种 D．7种
【答案】B
【解析】1~18号元素中，原子核外电子层数等于最外层电子数的元素是氢、铍、铝，一共有3种，故选B。
6．元素周期表的发现是近现代化学理论诞生的标志，全世界几乎所有化学教科书后都附有元素周期表。下表为元素周期表的一部分，请回答下列有关问题。

IA
ⅡA
ⅢA
IVA
VA
VIA
VIA
0
1
①







2



②
③
④


3
⑤

⑥


⑦
⑧

4
⑨





⑩


(1)由元素①和④可形成四核18e- 的分子，写出该分子的电子式_______。
(2)元素④和⑤组成的淡黄色固体可作供氧剂的原因_______(用化学方程式表示)。
(3)元素②、③、④简单氢化物的稳定性由低到高顺序为_______(用化学式表示)。
(4)元素⑥、⑦、⑨的简单离子半径由大到小顺序为_______(用离子符号表示)。
(5)写出元素⑥与⑤的最高价氧化物对应水化物反应的离子方程式_______。
(6)元素的非金属性：⑧_______⑩(填“>”或“＜”)，下列事实能说明上述结论的是_______。
A．元素⑧的单质与⑩的氢化物的水溶液发生反应，溶液变为橙黄色
B．元素⑧的最高价氧化物对应水化物的酸性比元素⑩的弱
C．元素⑧和⑩的氢化物受热分解，前者的分解温度高
D．元素⑧的氢化物的水溶液的酸性比元素⑩的弱
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)     >     A C

【解析】根据元素周期表的结构可知，①~⑩分别为
【解析】（1）根据上述分析，由和形成的四核的分子为，该分子的电子式为；
（2）构成的淡黄色固体化合物为，该化合物与反应的化学方程式为；
（3）元素非金属性越强，其简单氢化物的稳定性越强，为同周期元素，非金属性依次增强，故简单氢化物的稳定性由高到低顺序为；
（4），最外层电子排布相同，电子层数越少半径越小，电子层数相同时，核电荷数越大，半径越小，故，的简单离子半径由大到小顺序为；
（5）与NaOH反应的离子方程式；
（6）为同主族元素，非金属性从上到下依次减弱，故元素的非金属性：；
A．溶液变为橙黄色说明与反应置换出了，说明氧化性，故非金属性，A项正确；
B．元素⑧的最高价氧化物对应水化物的酸性比元素⑩的强，能说明此结论，B项错误；
C．元素简单氢化物越稳定，说明其非金属性越强，故比分解温度高，可以说明非金属性，C项正确；
D．元素简单氢化物的水溶液的酸性不能说明非金属性强弱，D项错误；
故选A C，答案：>，A C。
题组B 能力提升练
7．现有四种短周期元素的有关信息如表所示
元素
结构特点及在周期表中的位置
单质及化合物的部分性质与用途
甲
在元素周期表中，主族序数等于周期序数
单质常用于制合金
乙
原子最外层电子数是次外层电子数的一半
单质是重要的半导体材料
丙
原子最外层电子数是内层电子数的2倍
单质存在多种同素异形体
丁
元素能形成两种不同的单质，最外层电子是电子层数的三倍
丁的一种单质与溶液反应生成丁的另一种单质

则甲、乙、丙、丁四种元素的原子序数从大到小的排列顺序为A．甲、乙、丙、丁 B．丁、甲、乙、丙
C．丙、丁、甲、乙 D．乙、甲、丁、丙
【答案】D
【解析】四种短周期元素，甲在元素周期表中，主族序数等于周期数，工业上用电解法冶炼该金属，则甲为Al；乙单质是重要的半导体材料，则乙为Si；丙原子最外层电子数是最内层电子数的2倍，则丙原子只能有2个电子层，最外层电子数为4，则丙为C，其单质有多种同素异形体；丁元素最外层电子是电子层数的三倍，能形成两种不同的单质，丁的一种单质与KI溶液反应生成丁的另一种单质，两种单质为氧气和臭氧，丁为O元素。
据分析可知，甲、乙、丙、丁分别是Al、Si、C、O元素，其原子序数由大到小顺序依次是Si、Al、O、C，即依次是乙、甲、丁、丙，所以D正确；
故答案选D。
8．下列表示方法错误的是
A．的电子式 B．的结构式：
C．的球棍模型 D．离子的结构示意图
【答案】C
【解析】A．的电子式中氮原子达到最外层8电子的稳定结构，氢原子最外层2个电子稳定结构，电子式为　，A正确；
B．的结构式中两原子之间一个共价键，结构式为，B正确；
C．图示为的比例模型，C错误；
D．氯原子最外层得到一个电子变为氯离子，的结构示意图为，D正确；
故选C。
9．氢化钠(NaH)是一种白色的离子化合物，其与水反应生成H2和NaOH。氢化钠中钠元素是+1价；下列叙述中，不正确的是
A．NaH的电子式为Na+[：H]-
B．NaH中氢元素的离子的电子层排布与锂原子的电子层排布相同
C．微粒半径H->Li+
D．NaH与H2O反应时，水作氧化剂
【答案】B
【解析】A．氢化钠中钠元素是+1价，H为-1价，属于离子化合物，其电子式为Na+[：H]-，A正确；
B．NaH中氢离子核外有2个电子，与锂离子的电子层排布相同，B错误；
C．电子排布相同时，核电荷数越小，简单离子半径越大，所以微粒半径：H->Li+，C正确；
D．NaH与H2O发生归中反应生成氢气和氢氧化钠，水中H元素化合价降低，作氧化剂，D正确；
故选B。
10．下列化学用语的表示正确的是
A．CO2的结构式：O—C—O
B．S2-的结构示意图
C．氨分子的电子式：
D．NaHCO3在水中的电离方程式：
【答案】B
【解析】A．CO2的结构式为O=C=O，A错误；
B．S是元素周期表中第16号元素，最外层有6个电子，得到2个电子后形成稳定结构的，其结构示意图为：，B正确；
C．氨分子的电子式为：，C错误；
D．是弱酸的酸式酸根，书写强电解质NaHCO3在水中的电离方程式时不能把拆分，其电离方程式为：，D错误；
故选B。
11．某粒子的结构示意图如图所示，关于该粒子的说法不正确的是

A．核外电子数为16 B．核外M电子层上有6个电子
C．该粒子为硫原子 D．在化学反应中易失电子
【答案】D
【解析】由示意图可知核电荷数=核外电子数=16，故为S原子结构示意图。
【解析】A．在原子中，核电荷数=质子数=原子序数=核外电子数=16，故A正确；
B．M电子层为第3电子层，则核外M电子层上有6个电子，故B正确；
C．由分析知，该粒子为硫原子，故C正确；
D．通常，最外层电子数大于4，易得电子；最外层电子数小于4，易失电子，故S原子易得电子，故D错误；
故选D。
12．如图是部分元素周期表，序号代表某一元素请用化学用语回答下列问题。
族
周期
IA

0
1

IIA
IIIA
IVA
VA
VIA
VIIA

2



①
②
③
④

3
⑤

⑥
⑦

⑧
⑨
⑩

(1)①~⑩中，最活泼的金属元素是______(写元素符号)；稀有气体元素名称是______；②的简单气态氢化物电子式是______。
(2)①、④、⑤原子半径由大到小的顺序是______。
(3)⑧、⑨的气态氢化物，更稳定的是______(填化学式)；结构式为______。
(4)①~⑨的最高价氧化物的水化物中：酸性最强的是______(填化学式)；碱性最强的物质的电子式为______，它与⑥的最高价氧化物的水化物反应的离子方程式为______。
【答案】(1)     Na     氩    
(2)Na＞C＞F
(3)     HCl     H-Cl
(4)     HClO4          Al(OH)3+OH-=+2H2O

【解析】依据元素在周期表中的位置，可确定①、②、③、④、⑤、⑥、⑦、⑧、⑨、⑩分别为C、N、O、F、Na、Al、Si、S、Cl、Ar元素。
【解析】（1）①~⑩中，金属元素只有Na、Al两种，最活泼的金属元素是Na；稀有气体元素名称是氩；②为N元素，其简单气态氢化物的化学式为NH3，电子式是。答案为：Na；氩；；
（2）①、④、⑤分别为C、F、Na，C、F都为第二周期元素且C在F的左边，Na为第三周期元素，则原子半径由大到小的顺序是Na＞C＞F。答案为：Na＞C＞F；
（3）⑧、⑨的气态氢化物分别为H2S、HCl，非金属性S＜Cl，则更稳定的是HCl；结构式为H-Cl。答案为：HCl；H-Cl；
（4）①~⑨的最高价氧化物的水化物中，除O、F外，非金属性最强的元素是Cl，则酸性最强的是HClO4；金属性最强的金属是Na，则NaOH的碱性最强，电子式为，它与⑥的最高价氧化物的水化物Al(OH)3反应，生成NaAlO2等，离子方程式为Al(OH)3+OH-=+2H2O。答案为：HClO4；；Al(OH)3+OH-=+2H2O。
13．现有中学化学常见的金属单质A、B、C和气体甲、乙、丙、丁以及物质D、E、F、G、H、X，其中气体乙为黄绿色气体。它们之间的相互转化关系如图所示(图中有些反应的生成物和反应的条件没有标出)。

请根据以上信息完成下列各题：
(1)金属B中的元素在元素周期表中的位置为_______。
(2)在反应①、②、④、⑤、⑦中，不属于氧化还原反应的是_______(填编号)。
(3)标准状况下，3.9g的固体X与足量的水反应得到200mLD溶液，反应过程中生成气体丁的体积为_______mL，D溶液中溶质的物质的量浓度为_______。
(4)写出反应③的离子方程式：_______，该反应的氧化剂是_______。
(5)写出反应④的化学方程式：_______，反应过程⑥中的实验现象为_______。
【答案】(1)第三周期第IIIA族
(2)⑦
(3)     560     0.5
(4)          水(或)
(5)          产生白色絮状沉淀，白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最终变为红褐色

【解析】金属单质A和O2反应生成淡黄色固体X，则X为Na2O2，A为Na；Na与H2O反应产生气体甲是H2，D为NaOH，金属B和氢氧化钠溶液反应，说明B为Al，黄绿色气体乙为Cl2，气体甲和氯气反应生成丙为HCl，物质E为盐酸溶液， D是NaOH，D溶液和G溶液反应生成红褐色沉淀H为Fe(OH)3，盐酸与金属C反应产生金属氯化物，该氯化物与NaOH溶液反应产生Fe(OH)3，则C是Fe，F为FeCl2、G为FeCl3；Na2O2与水反应生成NaOH和O2，则气体丁为O2；据此分析解答。
【解析】（1）根据分析，金属B为Al，其位于元素周期表的第三周期第IIIA族；
（2）反应①、②、④、⑤分别为Na和H2O、Na2O2和H2O、H2和Cl2、Fe和盐酸的反应，均为氧化还原反应，反应⑦为FeCl3和NaOH的反应，为复分解反应，属于非氧化还原反应，则不属于氧化还原反应的是⑦；
（3）Na2O2与H2O发生反应，0.05molNa2O2反应生成0.025molO2，体积为；反应生成0.1molNaOH，所得溶液中溶质的物质的量浓度为；
（4）根据分析，反应③为Al和NaOH溶液反应生成NaAlO2和H2，反应的离子方程式为；该反应中，H2O中H元素化合价降低，作氧化剂；
（5）反应④为H2和Cl2在点燃条件下反应生成HCl，化学方程式为；反应⑥为FeCl2和NaOH反应生成NaCl和Fe(OH)2，Fe(OH)2在空气中久置最终转变为Fe(OH)3，观察到的现象为：产生白色絮状沉淀，白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最终变为红褐色。
题组C 培优拔尖练
14．下列原子结构示意图中，正确的是
A． B． C． D．
【答案】A
【解析】A．表示氯原子结构示意图，A正确；
B．氯原子最外层电子数应为7，B表示氯离子结构示意图，B错误；
C．钾原子结构示意图核外应有四个电子层，由内到外电子数分别有2、8、8、1，C错误；
D．同C解析，D错误；
故选A。
15．短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，X是地壳中含量最多的元素，Y是原子半径最大的短周期元素，Z的氧化物具有两性，W的最外层有7个电子。下列说法正确的是
A．原子半径：r(W)>r(Z)>r(X)
B．由X、Y组成的两种化合物都是离子化合物
C．Z的最高价氧化物对应水化物的碱性比Y的强
D．W的简单气态氢化物中含非极性共价键
【答案】B
【解析】X是地壳中含量最多的元素，则X为O元素；Y是原子半径最大的短周期主族元素，则Y为Na元素；Z的氧化物具有两性，则Z为Al元素；W的原子序数最大，且最外层有7个电子，则W为Cl元素；据此解题。
A．电子层数越多，原子半径越大，Al和Cl原子核外有3个电子层，O原子核外有2个电子层，同周期元素，核电荷数越大，原子半径越小，则原子半径：r(Al)＞r(Cl)＞r(O)，A错误；
B．X为O元素，Y为Na元素，两者组成的化合物Na2O或Na2O2均为离子化合物，B正确；
C．Z为Al元素，Y为Na元素，因为Al的金属性弱于Na，所以Al的最高价氧化物对应水化物的碱性弱于Na，C错误；
D．W的简单气态氢化物为HCl，其不含非极性共价键，D错误；
故选B。
16．在元素周期表右上方的非金属区最容易找到的材料是
A．制催化剂的材料 B．半导体材料
C．制农药的材料 D．耐高温、耐腐蚀的合金材料
【答案】C
【解析】A．可以用于做催化剂的元素种类较多，一般为过渡金属元素，故A错误；
B．在金属元素和非金属元素交接区域的元素通常既具有金属性又具有非金属性，可以用来做良好的半导体材料，如硅等，故B错误；
C．非金属元素位于右上方，部分非金属可以用来做制农药的材料，故C正确；
D．耐高温、耐腐蚀的合金材料为金属材料，一般具有较强的金属性，大多属于过渡金属元素，故D错误；
故选C。
17．下列表示物质结构的化学用语正确的是
A．的结构示意图： B．H、D、T表示同一种核素
C．8个中子的碳原子的核素符号： D．、具有不同的最外层电子数
【答案】C
【解析】A．氯离子的核电荷数为17，核外有3个电子层，最外层电子数为8，离子的结构示意图为，故A错误；
B．H、D、T的质子数相同、中子数不同，表示不同种核素，故B 错误；
C．8个中子的碳原子的质子数为6、质量数为14，核素符号为，故C正确；
D．、的最外层电子数都为7，故D错误；
故选C。
18．在第n电子层中，当它作为原子的最外电子层时，最多容纳的电子数与n-1层相同，当它作为原子的次外层时，其电子数比n+1层最少能多10个，则此电子层是
A．K层 B．M层 C．L层 D．N层
【答案】B
【解析】n作为最外层电子时，最多只能容纳8个电子，所以n-1层为8个电子，为L层，则n应该为M层；若n为次外层，则n+1为最外层，次外层电子数最多为10+8=18，则进一步证明了n为M层；
故答案为B。
19．铁60同位素的现身，揭秘了超新星爆炸历史真相。下列说法中正确的是
A．铁60的质子数为60
B．与的核外电子数相同，属于不同核素
C．的核内质子数比中子数多8
D．与的化学性质相似，互为同素异形体
【答案】B
【解析】A．铁60的质量数为60，故A错误；
B．与的核外电子数都是26，二者的中子数不同，属于不同核素，故B正确；
C．的核内质子数是26、中子数是60-26=34，质子数比中子数少8，故C错误；
D．与是质子数相同、中子数不同的原子，互为同位素，故D错误；
选B。
20．2005年有科学家在《Science》上发表论文，宣布发现铝的超原子结构 Al13和Al14，并在质谱仪检测到稳定的等。Al13和Al14的性质很像现行周期表中某些主族元素，已知当这类超原子具有40个价电子时最稳定(价电子指最外层电子)。下列说法不正确的是
A．Al13与卤素原子(ⅦA族)性质相似，能形成稳定的
B．Al14与HI反应的化学方程式为：Al14＋2HI=Al14I2＋H2↑
C．Al14超原子与烧碱溶液一定生成NaAlO2和氢气
D．Al14超原子共有42个价电子，容易失去2个电子形成稳定的Al
【答案】C
【解析】A．根据当这类超原子具有40个价电子时最稳定(价电子指最外层电子)，则Al13与卤素原子(ⅦA族)性质相似，能形成稳定的，故A正确；
B．根据题意Al14易失去2个电子，形成稳定离子，则Al14与HI反应的化学方程式为：Al14＋2HI=Al14I2＋H2↑，故B正确；
C．根据题意Al14易失去2个电子，形成稳定离子，则Al14超原子与烧碱溶液不一定生成NaAlO2和氢气，可能生成Na2Al14O2和氢气，故C错误；
D．Al14超原子共有42个价电子，根据当这类超原子具有40个价电子时最稳定(价电子指最外层电子)，容易失去2个电子形成稳定的Al，故D正确。
综上所述，答案为C。
21．随原子序数递增，八种短周期元素(用字母x、y等表示)原子半径的相对大小、最高正价或最低负价的变化如图所示。回答下列问题：

(1)f在元素周期表中的位置位于_______。
(2)写出f单质与e的最高价氧化物对应的水化物反应的离子方程式：_______。
(3)写出y、z、d的最简单氢化物的稳定性由强到弱的顺序_______(用化学式表示)。
(4)写出元素y用于测定文物年代的一种同位素的原子符号_______。
(5)用电子式表示y的最高价氧化物：_______。
(6)d的一种氢化物分子中既含非极性键又含极性键，其结构式为_______。
(7)化工厂常用氨水检验输送氯气的管道是否泄漏，其发生的反应为8NH3+3Cl2=6NH4Cl+N2，氧化剂与还原剂的物质的量之比为_______；当生成28gN2时，被氧化的物质在标况下的体积为_______L。
【答案】(1)第三周期第IIIA族
(2)2Al+2H2O+2OH-=2+3H2↑
(3)H2O＞NH3＞CH4
(4)
(5)
(6)H-O-O-H
(7)     3:2     44.8

【解析】各元素均为短周期元素，d、g的最低价均为-2，二者处于VIA族，且d的原子序数小于g，故d为O元素、g为S元素；h有最低价-1价，原子序数大于硫，故h为Cl元素；e有+1价，处于IA族，原子序数大于氧，故e为Na元素；f有最高价+3价，原子序数大于Na，故f为Al元素；x有最高价+1价，处于IA族，但原子半径小于氧，故x为H元素；y、z最高正价分别为+4、+5价，原子序数y＜z＜d(氧)，故y为C元素、z为N元素，然后根据元素周期律及物质的性质分析解答。
【解析】（1）f是Al元素，原子核外电子排布是2、8、3，根据元素原子结构与元素位置关系可知：Al位于元素周期表第三周期第IIIA族。
（2）f是Al，e是Na，Na元素最高价氧化物对应的水化物是NaOH，Al与NaOH溶液反应产生NaAlO2、H2，反应的离子方程式为：2Al+2H2O+2OH-=2+3H2↑。
（3）元素的非金属性越强，其简单氢化物的稳定性就越强。y是C，z是N，d是O，它们是同一周期元素，元素的非金属性：O＞N＞C，所以三种元素形成的简单氢化物的稳定性：H2O＞NH3＞CH4。
（4）y是C，C元素的一种同位素原子和用于测度文物年代，该原子质子数是6，中子数是8，质量数是14，可表示为：。
（5）y是C元素，其最高价氧化物化学式是CO2，在该物质分子中C原子与2个O原子形成4个共价键，使每个分子都达到最外层8个电子的稳定结构，其电子式为：。
（6）d是O元素，若其一种氢化物分子中既含非极性键又含极性键，该物质是H2O2，其分子中的2个O原子形成一个共价单键，每个O原子再分别与H原子形成1个共价键，使分子中每个原子都达到稳定结构，其结构式为：H-O-O-H。
（7）8NH3+3Cl2=6NH4Cl+N2反应中，氯气中氯元素的化合价降低，氯气为氧化剂，氨气转变为氮气时N元素化合价升高，8NH3中6NH3化合价不变、2NH3~N2，则部分氨气为还原剂，氧化剂与还原剂的物质的量之比为3:2；当生成28gN2时，氮气的物质的量为1mol，则被氧化的物质即氨气为2mol，在标况下的体积为44.8L。