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高中化学人教版 (2019)选择性必修2第一节 原子结构优秀第1课时同步练习题
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这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修2第一节 原子结构优秀第1课时同步练习题，共14页。
第二节 原子结构与元素的性质
第1课时 原子结构与元素周期表
[核心素养发展目标] 1.了解元素周期律、元素周期系和元素周期表的关系。2.能从核外电子排布角度，解释元素周期系的基本结构。3.通过原子结构和元素在周期表中的位置分析推理其他元素的位置及性质，培养学生的模型认知能力。
一、元素周期律、元素周期系和元素周期表
1．元素周期律：元素的性质随元素原子的核电荷数递增发生周期性递变。
2．元素周期系：元素按其原子核电荷数递增排列的序列。
3．元素周期表：呈现周期系的表格，元素周期系只有一个，元素周期表多种多样。
4．三张有重要历史意义的周期表
(1)门捷列夫周期表
门捷列夫周期表又称短式周期表，重要特征是从第四周期开始每个周期截成两截，第1～7族分主副族，第八族称为过渡元素。
(2)维尔纳周期表
维尔纳周期表是特长式周期表，每个周期一行，各族元素、过渡金属、稀有气体、镧系和锕系，各有各的位置，同族元素上下对齐，它确定了前五个周期的元素种类。
(3)玻尔元素周期表
玻尔元素周期表特别重要之处是把21～28、39～46等元素用方框框起，这说明他已经认识到，这些框内元素的原子新增加的电子是填入内层轨道的，他已经用原子结构解释元素周期系了，玻尔元素周期表确定了第六周期为32种元素。
为纪念门捷列夫发表第一张元素周期表(部分如下)150周年，联合国宣布2019年为“国际化学元素周期表年”。关于下表的说法正确的是( )
A．表中数字代表元素的原子序数
B．表中元素的排列依据是元素的原子结构
C．推测表中“？＝70”指代的元素的最高化合价为＋4
D．每一纵列都对应现在常用的元素周期表中的一族
答案 C
解析 表中数字代表元素的相对原子质量，故A错误；表中元素的排列依据是相对原子质量的大小，故B错误；推测表中“？＝70”和C、Si在同一横排，属于同主族，所以元素的最高化合价为＋4，故C正确；每一横行都对应现在常用的元素周期表中的同一族，故D错误。
二、构造原理与元素周期表
1．元素周期表的基本结构
(1)周期元素种数的确定
第一周期从1s1开始，以1s2结束，只有两种元素。其余各周期总是从ns能级开始，以np结束，从ns能级开始以np结束递增的核电荷数(或电子数)就等于每个周期里的元素数目。
周期
ns～np
电子数
元素数目
一
1s1～2
2
2
二
2s1～22p1～6
8
8
三
3s1～23p1～6
8
8
四
4s1～23d1～104p1～6
18
18
五
5s1～24d1～105p1～6
18
18
六
6s1～24f1～145d1～106p1～6
32
32
七
7s1～25f1～146d1～107p1～6
32
32
(2)元素周期表的形成
若以一个方格代表一种元素，每个周期排一个横排，并按s、p、d、f分段，左侧对齐，可得到如下元素周期表：
若将p段与p段对齐，d段与d段对齐、f段单独列出，将2s2与p段末端对齐，则得到书末的元素周期表
2．元素周期表探究
(1)元素周期表的结构
元素周期表
(2)元素周期表的分区
①根据核外电子的排布分区
按电子排布式中最后填入电子的能级符号可将元素周期表分为s、p、d、f 4个区，而ⅠB、ⅡB族这2个纵行的元素的核外电子因先填满了(n－1)d能级而后再填充ns能级而得名ds区。5个区的位置关系如下图所示。
②根据元素的金属性和非金属性分区
3．元素的对角线规则
(1)在元素周期表中，某些主族元素与其右下方的主族元素(如图)的有些性质是相似的(如锂和镁在过量的氧气中燃烧均生成正常氧化物，而不是过氧化物)，这种相似性被称为“对角线规则”。
(2)处于“对角线”位置的元素，它们的性质具有相似性。
实例分析：
①锂和镁的相似性
a．锂与镁的沸点较为接近：
元素
Li
Na
Be
Mg
沸点/℃
1 341
881.4
2 467
1 100
b.锂和镁在氧气中燃烧时只生成对应的氧化物，并且Li2O和MgO与水反应都十分缓慢。
4Li＋O22Li2O、2Mg＋O22MgO。
c．锂和镁与水的反应都十分缓慢，并且生成的氢氧化物难溶于水，附着于金属表面阻碍反应的进行。
d．锂和镁都能直接与氮气反应生成相应的氮化物Li3N和Mg3N2。
e．锂和镁的氢氧化物在加热时，可分解为Li2O、H2O和MgO、H2O。
f．在碱金属的氟化物、碳酸盐和磷酸盐中，只有锂盐是难溶于水的，相应的镁盐也难溶于水。
②铍和铝的相似性
a．铍与铝都可与酸、碱反应放出氢气，并且铍在浓硝酸中也发生钝化。
b．二者的氧化物和氢氧化物都既能溶于强酸又能溶于强碱溶液：
Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2O，Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O；
Be(OH)2＋2HCl===BeCl2＋2H2O，Be(OH)2＋2NaOH===Na2BeO2＋2H2O。
c．二者的氧化物Al2O3和BeO的熔点和硬度都很高。
d．BeCl2和AlCl3都是共价化合物，易升华。
③硼和硅的相似性
a．自然界中B与Si均以化合物的形式存在。
b．B与Si的单质都易与强碱反应，且不与稀酸反应：2B＋2KOH＋2H2O===2KBO2＋3H2↑，Si＋2KOH＋H2O===K2SiO3＋2H2↑。
c．硼烷和硅烷的稳定性都比较差，且都易水解。
d．硼和硅的卤化物的熔、沸点比较低，易挥发，易水解。
(1)价电子一定是最外层电子( )
(2)元素的价电子数一定等于其所在族的族序数( )
(3)同一族元素的价电子数一定相同( )
(4)基态原子的N层上只有一个电子的元素，一定是ⅠA元素( )
(5)原子的价电子排布为(n－1)d6～8ns2的元素一定是过渡元素( )
(6)基态原子的p能级上半充满的元素一定位于p区( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)√
1．在元素周期表中，同族元素的价层电子数相同，这是同族元素性质相似的结构基础。ⅠA、ⅡA、ⅢA、ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA、零族最外层电子排布的通式分别为ns1、ns2、ns2np1、ns2np2、ns2np3、ns2np4、ns2np5、ns2np6。
2．从第四周期开始，比短周期多出的元素全部是金属元素的原因。
提示 四、五周期多出来的各10种元素，它们的最外层电子数不超过2个，即为ns1～2(Pd除外)；而六、七周期比四、五周期又多出来的各14种元素，它们基态原子最外层也只有2个s电子，所以它们都是金属元素。
3．(1)s区、d区、p区分别有几个列。
提示 s区有两列；d区有8列，p区有6列。
(2)写出s区、p区、d区、ds区、f区价电子排布式的通式。
提示 s区：ns1～2
p区：ns2np1～6(He除外)
d区：(n－1)d1～9ns1～2(钯除外)
ds区：(n－1)d10ns1～2
f区：(n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2
(3)元素周期表中的第11列铜、银、金和第12列锌、镉、汞为什么称为ds区？
提示 第11列铜、银、金和第12列锌、镉、汞，由于该区开始的第11列铜、银、金按构造原理进行电子排布时，电子排布式中最后两个能级的电子排布应为(n－1)d9ns2，而事实上却是(n－1)d10ns1，可理解为先填满了(n－1)d能级而后再填充ns能级，因而得名ds区。
(4)为什么s区(H除外)、d区、ds区的元素都是金属元素？
提示 因为s区、d区和ds区元素的最外层电子数为1～2个。
(5)典型非金属元素的价电子数有什么特点。
提示 一般典型非金属元素的价电子数大于或等于4个(注：H、B除外)。
(6)为什么副族元素又称为过渡元素？
提示 由于副族元素是从典型的金属元素(s区元素)过渡到非金属元素(p区元素)的中间元素，因而又被称为过渡元素。
4．(1)写出13Al、24Cr、26Fe、29Cu、30Zn、33As等元素原子的核外电子排布式，并判断它们在元素周期表中的位置。
①13Al：__________________，____________________。
②24Cr：__________________，____________________。
③26Fe：__________________，____________________。
④29Cu：__________________，____________________。
⑤30Zn：__________________，____________________。
⑥33As：__________________，____________________。
(2)Cu、Cr的电子排布式不符合构造原理，此外还有哪些元素的基态原子电子排布不符合构造原理。
答案 (1)①1s22s22p63s23p1 第三周期ⅢA族
②1s22s22p63s23p63d54s1 第四周期ⅥB族
③1s22s22p63s23p63d64s2 第四周期Ⅷ族
④1s22s22p63s23p63d104s1 第四周期ⅠB族
⑤1s22s22p63s23p63d104s2 第四周期ⅡB族
⑥1s22s22p63s23p63d104s24p3 第四周期ⅤA族
(2)Mo(钼)、Ag(银)、Au(金)、Ru(钌)、Rh(铑)、Pd(钯)、Pt(铂)
5．(1)写出下列价电子层所对应的元素在周期表中的位置和所属的区，并指明属于金属还是非金属。
序号
①4s24p5
②4d105s2
③5s1
④3d74s2
在周期表中的位置
所属的区
金属还是非金属
(2)预言119号元素基态原子的最外层电子排布式。
答案 (1)①第四周期ⅦA族 p区 非金属
②第五周期ⅡB族 ds区 金属
③第五周期ⅠA族 s区 金属
④第四周期Ⅷ族 d区 金属
(2)8s1
根据原子结构特征判断元素在元素周期表中的位置
电子排布式价电子排布式
1．(2019·广南县第三中学校高二开学考试)下列对元素周期表的认识正确的是( )
A．有9行7个周期
B．有16列16个族
C．有三个短周期四个长周期
D．非金属元素存在于主族与副族中
答案 C
解析 元素周期表有7个横行，分为7个周期，故A错误；元素周期表有18列16个族，其中7个主族、7个副族、1个第Ⅷ族和1个0族，故B错误；元素周期表有7个周期，其中一、二、三为短周期，四、五、六、七为长周期，故C正确；副族中没有非金属元素，非金属元素全部是主族或0族元素，故D错误。
2．下列叙述中正确的是( )
A．除0族元素外，短周期元素的最高化合价在数值上都等于该元素所属的族序数
B．除短周期外，其他周期均有18种元素
C．副族元素中没有非金属元素
D．碱金属元素是指第ⅠA族的所有元素
答案 C
解析 A项中F的最高化合价为0价，O的最高化合价不是＋6，与族序数不等；B项中六、七周期所含元素数均不是18种；D项中H不属于碱金属。
3．外围电子排布为4d55s1的元素在周期表中的位置是( )
A．第四周期ⅠB族 B．第五周期ⅠB族
C．第四周期ⅥB族 D．第五周期ⅥB族
答案 D
解析 由于该元素的能级最高为5s，所以处于第五周期，外围电子排布为4d55s1。所以位于第ⅥB族。因此该元素在周期表中的位置是第五周期ⅥB族。
4．已知M2＋的3d轨道中有6个电子。试推断：
(1)M原子的电子排布式。
(2)M原子的最外层电子数为多少？
(3)M元素在周期表中的位置。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d64s2 (2)2 (3)第四周期Ⅷ族
解析 因3d能级未满，4p能级肯定无电子，故M应在过渡元素区，M一定为第四周期元素。该元素失电子时应先失去4s电子再失3d电子，故4s轨道应有2个电子。综上可推知M的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，应在第四周期Ⅷ族，最外层有2个电子。
5.仔细观察下图，回答下列问题：
(1)B的原子结构示意图为________，B元素位于元素周期表的第________周期________族。
(2)铍的最高价氧化物的水化物是________(填“酸性”“碱性”或“两性”)化合物，证明这一结论的有关离子方程式是_________________________________________________。
(3)根据周期律知识，硼酸酸性比碳酸______________，理由是__________________________
________________________________________________________________________。
(4)根据Mg在空气中的燃烧情况，Li在空气中燃烧生成的产物为________(用化学式表示)。
答案 (1) 二 ⅢA
(2)两性 Be(OH)2＋2OH－===BeO＋2H2O，Be(OH)2＋2H＋===Be2＋＋2H2O
(3)弱 硼的非金属性比碳弱 (4)Li2O、Li3N
解析 (1)B是5号元素，原子结构示意图为。
(2)Be(OH)2与Al(OH)3的化学性质相似，但差别在于Be的化合价是＋2价。
(3)B比C的非金属性弱。
(4)Mg在空气中与O2、CO2、N2反应得MgO、Mg3N2，将Li与Mg类比得答案。
6．在研究原子核外电子排布与元素周期表的关系时，人们发现价电子排布相似的元素集中在一起。据此，人们将元素周期表分为5个区，如图所示。请回答下列问题：
(1)在s区中，族序数最大、原子序数最小的元素，其原子的价电子的电子云形状为________。
(2)在d区中，族序数最大、原子序数最小的元素，其常见离子的电子排布式为________________，其中较稳定的是________。
(3)在ds区中，族序数最大、原子序数最小的元素，其原子的价电子排布式为________。
(4)在p区中，第二周期ⅤA族元素原子的价电子的轨道表示式为________。
(5)当今常用于核能开发的元素是铀和钚，它们在______区中。
答案 (1)球形 (2)Fe2＋：1s22s22p63s23p63d6，Fe3＋：1s22s22p63s23p63d5 Fe3＋ (3)3d104s2
(4) (5)f
解析 (1)s区为ⅠA族、ⅡA族，符合条件的元素为Be，其电子排布式为1s22s2，价电子的电子云形状为球形。
(2)d区为ⅢB～ⅦB族(不包括镧系、锕系)、Ⅷ族，族序数最大且原子序数最小的元素为Fe，其常见离子为Fe2＋、Fe3＋，电子排布式分别为1s22s22p63s23p63d6、1s22s22p63s23p63d5，由离子的电子排布式可知Fe3＋的3d能级为半充满状态，其稳定性大于Fe2＋。
(3)符合条件的元素为Zn，其电子排布式为
1s22s22p63s23p63d104s2，价电子排布式为3d104s2。
(4)符合题意的元素为N，其价电子的轨道表示式为。
(5)铀和钚均为锕系元素，位于f区。
题组一 元素周期表
1．关于元素周期表中元素的分区，下列说法正确的是( )
A．元素周期表的s区全部是金属元素
B．元素周期表的d区包含所有的过渡元素
C．过渡元素包括d区和ds区的元素
D．p区元素都是非金属元素
答案 C
解析 s区中的H是一个特例，它属于非金属元素，故A错误；d区包括ⅢB～ⅦB族(镧系和锕系除外)元素和Ⅷ族元素，ds区包括ⅠB族和ⅡB族元素，过渡元素包括所有的副族元素和Ⅷ族元素，即包括了d区和ds区的元素，故B错误、C正确；p区包括ⅢA～ⅦA族元素和0族元素，其中的铝、铅等都是金属元素，故D错误。
2．(2019·山东济宁高二期末)下列说法中正确的是( )
A．所有金属元素都分布在d区和ds区
B．元素周期表中ⅢB族到ⅡB族10个纵列的元素都是金属元素
C．ns电子的能量不一定高于(n－1)p 电子的能量
D．电子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3违反了洪特规则
答案 B
解析 在周期表中金属元素分布在s区、d区、ds区、f区和p区，故A错误；元素周期表中ⅢB族到ⅡB族10个纵列的元素，称为过渡元素，全部为金属，故B正确；电子能量与能层和能级都有关，ns电子的能量一定高于(n－1)p电子的能量，故C错误；根据能量最低原理知，电子先排能量低的轨道后排能量高的轨道，则21Sc的电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2，故D错误。
3．下面元素周期表中全部是金属元素的区域为( )
A．只有s区 B．只有d区
C．s区、d区和ds区 D．d区和ds区
答案 D
解析 s区的氢为非金属，d区和ds区全部为金属，p区包含大多数非金属元素。
4．闪烁着银白色光泽的金属钛(22Ti)因具有密度小、强度大、无磁性等优良的机械性能，被广泛地应用于军事、医学等领域，号称“崛起的第三金属”。已知钛有48Ti、49Ti、50Ti等同位素，下列关于金属钛的叙述中不正确的是( )
A．上述钛原子中，中子数不可能为22
B．钛元素在周期表中处于第四周期
C．钛的不同同位素在周期表中处于不同的位置
D．钛元素是d区的过渡元素
答案 C
解析 题给三种同位素原子中，中子数最小为26，故A项正确；Ti位于第四周期ⅣB族，属于d区元素，故B、D项正确；同种元素的不同同位素在周期表中的位置相同，故C项错误。
5．元素周期表中共有18纵列，从左到右排为18列，第1列为碱金属元素(氢元素除外)，第18列为稀有气体元素，则下列说法正确的是( )
A．第9列元素中没有非金属元素
B．第15列元素原子的最外层电子排布式是ns2np5
C．最外层电子排布式为ns2的元素一定在第2列
D．第11、12列为d区元素
答案 A
解析 A项，第9列为Ⅷ族，全部为金属元素；B项，第15列为ⅤA族，其元素原子的最外层电子排布式为ns2np3；C项，He的最外层电子排布式为1s2，却在第18列；D项，第11、12列元素原子的价电子排布式为(n－1)d10ns1～2，所以为ds区元素。
题组二 原子核外电子排布与元素周期表
6．已知某元素＋2价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p6，该元素在周期表中属于( )
A．ⅤB族 B．ⅡB族
C．Ⅷ族 D．ⅡA族
答案 D
解析 由题意推知，该元素的外围电子排布为4s2，故该元素位于第四周期ⅡA族。
7．某元素简化电子排布式为[Xe]4f46s2，其应在( )
A．s区 B．p区 C．d区 D．f区
答案 D
解析 元素在周期表中的分区，取决于元素原子的最后一个电子所进入的能级，因最后一个电子进入f能级，所以该元素为f区元素。
8．外围电子排布为3d104s2的元素在周期表中的位置是( )
A．第三周期ⅦB族 B．第三周期ⅡB族
C．第四周期ⅦB族 D．第四周期ⅡB族
答案 D
解析 该元素的最大能层为4，应位于第四周期，3d和4s电子数之和为12，应在第12列，是ⅡB族。
9．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ⅡA族元素
D．该元素位于d区
答案 C
解析 某元素的最外层电子数为2，价电子数为5，说明最外层电子数和价电子数不相等，则价电子应存在d能级电子，并且是同族中原子序数最小的元素，则可知应为第四周期元素，电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2，为第四周期ⅤB族元素，为V元素，位于d区。
10．已知某元素原子的价电子排布式为(n－1)dansb，则下列说法正确的是( )
A．该元素是金属元素
B．该元素位于周期表中d区
C．该元素的族序数为a＋b
D．该元素位于周期表中第四周期
答案 A
解析 由原子的价电子排布式为(n－1)dansb可知该元素应为过渡元素，是金属元素，A正确；该元素可能位于周期表的d区或ds区，B错误；其族序数不一定是a＋b(如铜)，C错误；该元素可能位于周期表中的第四、第五或第六周期，D错误。
11．下列关于原子核外电子排布与元素在周期表中位置关系的表述中，正确的是( )
A．基态原子的N层上只有一个电子的元素，一定是第ⅠA族元素
B．基态原子的价电子排布为(n－1)d6～8ns2的元素一定是副族元素
C．基态原子的p能级上半充满的元素一定位于p区
D．基态原子的价电子排布为(n－1)dxnsy的元素的族序数一定为x＋y
答案 C
解析 基态原子的N层上只有一个电子的元素，可能为K、Cr或Cu，K为主族元素，Cr、Cu为副族元素，故A错误；副族元素的d能级电子数为10或1～5，原子的价电子排布为(n－1)d6～8ns2的元素为Ⅷ族元素，故B错误；基态原子的p能级上半充满的元素，电子最后填充p能级，属于p区，故C正确；ⅢB～ⅦB及Ⅷ族元素，其族序数为外围电子中d、s能级含有的电子数目之和，族序数一定为x＋y，ⅠB族、ⅡB族元素，族序数等于外围电子排布中s能级中的电子数，族序数为y，故D错误。
12．某元素原子的电子排布式为[Ar]3d104s24p1，根据原子核外电子排布与元素在元素周期表中的位置关系，完成下列各题：
(1)该元素处于元素周期表的第________周期，该周期的元素种数是________。
(2)该元素处于元素周期表的第________族，该族的非金属元素种数是________。
(3)该元素处于元素周期表的________区，该区包括________族的元素。
答案 (1)四 18 (2)ⅢA 1 (3)p ⅢA～ⅦA、0
解析 (1)根据元素原子有4个电子层容纳电子，则该元素处于第四周期，故共有18种元素。(2)由外围电子排布为4s24p1可以知道，该元素处于p区，为主族元素，最外层电子数为3，处于第ⅢA族，该族元素只有一种非金属元素——硼。(3)由外围电子排布为4s24p1可以知道，该元素处于p区，由该区元素的价层电子的电子排布为ns24p1～6，可以确定所包含元素族的种数为ⅢA～ⅦA族、0族。
13．下表为元素周期表的一部分，其中的编号代表对应的元素。
请回答下列问题：
(1)表中属于d区的元素是________(填编号)。
(2)表中元素①的6个原子与元素③的6个原子形成的某种环状物名称为________。
(3)某元素的特征电子排布式为nsnnpn＋1，该元素原子的核外最外层电子数为________。
答案 (1)⑨ (2)苯 (3)5
解析 (1)⑨属于d区元素。
(2)元素①是氢元素，元素③是碳元素，依题意，形成的环状物是苯。
(3)从nsnnpn＋1可知，n＝2，该元素为N元素，最外层电子数为5。
14．结合元素周期表回答下列问题：
(1)表中的实线是元素周期表的部分边界，请在图中用实线补全元素周期表的边界。
(2)表中所列元素，属于短周期元素的有________(用元素符号回答，下同)，属于主族元素的有________。
(3)g元素位于第________周期________族；i元素位于第________周期________族。
(4)元素f是第________周期________族元素，请按氦元素的式样写出该元素的原子序数、元素符号、元素名称、相对原子质量________。
(5)写出b元素的基态原子的电子排布式________，写出h元素的符号________，该原子的价层电子的轨道表示式________。
答案 (1)
(2)H、C、Na、Mg、Al、S、Ar H、C、Na、Mg、Al、S
(3)三 0 四 ⅡB
(4)三 ⅥA
(5)1s22s22p2 Ti
15．有A、B、C、D、E、F、G七种元素，除E为第四周期元素外其余均为短周期元素。A、E、G位于元素周期表的s区，其余元素位于p区，A、E的原子外围电子层排布相同，A的原子中没有成对电子；B元素基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子总数相同；C元素原子的外围电子层排布式为nsnnpn＋1；D元素单质的氧化性在同周期主族元素的单质中排第二位；F的基态原子核外成对电子数是单电子数的3倍；G的基态原子占据两种形状的原子轨道，且两种形状轨道中的电子总数均相同。回答下列问题：
(1)写出下列元素的符号：D________，G________。
(2)E元素位于周期表________区，________族。
(3)写出C的电子排布式：________。
(4)B的原子结构示意图为________。
(5)基态A原子中含有的未成对电子数为________。
答案 (1)S Mg (2)s ⅠA (3)1s22s22p3
(4) (5)1
解析 A、B、C、D、E、F、G七种元素，除E为第四周期元素外其余均为短周期元素，A、E、G位于元素周期表的s区，A、E的原子外围电子层排布相同，A的原子中没有成对电子，则A为H，E为第四周期ⅠA族元素，即E为K；B、C、D、F元素位于p区，C元素原子的外围电子层排布式为nsnnpn＋1，n＝2时符合，则C为N元素；B元素基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道且每种轨道中的电子总数相同，电子排布式为1s22s22p2，则B为C元素；D元素单质的氧化性在同周期主族元素的单质中排第二，D排在N元素之后则D为S；F的基态原子核外成对电子数是成单电子数的3倍，F的原子序数比C元素的大，其电子排布为1s22s22p4，即F为O元素，G的基态原子占据两种形状的原子轨道，且两种形状轨道中的电子总数相同，G位于元素周期表的s区，则G电子排布式为1s22s22p63s2，则G为Mg元素。
第二节 原子结构与元素的性质
第1课时 原子结构与元素周期表
[核心素养发展目标] 1.了解元素周期律、元素周期系和元素周期表的关系。2.能从核外电子排布角度，解释元素周期系的基本结构。3.通过原子结构和元素在周期表中的位置分析推理其他元素的位置及性质，培养学生的模型认知能力。
一、元素周期律、元素周期系和元素周期表
1．元素周期律：元素的性质随元素原子的核电荷数递增发生周期性递变。
2．元素周期系：元素按其原子核电荷数递增排列的序列。
3．元素周期表：呈现周期系的表格，元素周期系只有一个，元素周期表多种多样。
4．三张有重要历史意义的周期表
(1)门捷列夫周期表
门捷列夫周期表又称短式周期表，重要特征是从第四周期开始每个周期截成两截，第1～7族分主副族，第八族称为过渡元素。
(2)维尔纳周期表
维尔纳周期表是特长式周期表，每个周期一行，各族元素、过渡金属、稀有气体、镧系和锕系，各有各的位置，同族元素上下对齐，它确定了前五个周期的元素种类。
(3)玻尔元素周期表
玻尔元素周期表特别重要之处是把21～28、39～46等元素用方框框起，这说明他已经认识到，这些框内元素的原子新增加的电子是填入内层轨道的，他已经用原子结构解释元素周期系了，玻尔元素周期表确定了第六周期为32种元素。
为纪念门捷列夫发表第一张元素周期表(部分如下)150周年，联合国宣布2019年为“国际化学元素周期表年”。关于下表的说法正确的是( )
A．表中数字代表元素的原子序数
B．表中元素的排列依据是元素的原子结构
C．推测表中“？＝70”指代的元素的最高化合价为＋4
D．每一纵列都对应现在常用的元素周期表中的一族
答案 C
解析 表中数字代表元素的相对原子质量，故A错误；表中元素的排列依据是相对原子质量的大小，故B错误；推测表中“？＝70”和C、Si在同一横排，属于同主族，所以元素的最高化合价为＋4，故C正确；每一横行都对应现在常用的元素周期表中的同一族，故D错误。
二、构造原理与元素周期表
1．元素周期表的基本结构
(1)周期元素种数的确定
第一周期从1s1开始，以1s2结束，只有两种元素。其余各周期总是从ns能级开始，以np结束，从ns能级开始以np结束递增的核电荷数(或电子数)就等于每个周期里的元素数目。
周期
ns～np
电子数
元素数目
一
1s1～2
2
2
二
2s1～22p1～6
8
8
三
3s1～23p1～6
8
8
四
4s1～23d1～104p1～6
18
18
五
5s1～24d1～105p1～6
18
18
六
6s1～24f1～145d1～106p1～6
32
32
七
7s1～25f1～146d1～107p1～6
32
32
(2)元素周期表的形成
若以一个方格代表一种元素，每个周期排一个横排，并按s、p、d、f分段，左侧对齐，可得到如下元素周期表：
若将p段与p段对齐，d段与d段对齐、f段单独列出，将2s2与p段末端对齐，则得到书末的元素周期表
2．元素周期表探究
(1)元素周期表的结构
元素周期表
(2)元素周期表的分区
①根据核外电子的排布分区
按电子排布式中最后填入电子的能级符号可将元素周期表分为s、p、d、f 4个区，而ⅠB、ⅡB族这2个纵行的元素的核外电子因先填满了(n－1)d能级而后再填充ns能级而得名ds区。5个区的位置关系如下图所示。
②根据元素的金属性和非金属性分区
3．元素的对角线规则
(1)在元素周期表中，某些主族元素与其右下方的主族元素(如图)的有些性质是相似的(如锂和镁在过量的氧气中燃烧均生成正常氧化物，而不是过氧化物)，这种相似性被称为“对角线规则”。
(2)处于“对角线”位置的元素，它们的性质具有相似性。
实例分析：
①锂和镁的相似性
a．锂与镁的沸点较为接近：
元素
Li
Na
Be
Mg
沸点/℃
1 341
881.4
2 467
1 100
b.锂和镁在氧气中燃烧时只生成对应的氧化物，并且Li2O和MgO与水反应都十分缓慢。
4Li＋O22Li2O、2Mg＋O22MgO。
c．锂和镁与水的反应都十分缓慢，并且生成的氢氧化物难溶于水，附着于金属表面阻碍反应的进行。
d．锂和镁都能直接与氮气反应生成相应的氮化物Li3N和Mg3N2。
e．锂和镁的氢氧化物在加热时，可分解为Li2O、H2O和MgO、H2O。
f．在碱金属的氟化物、碳酸盐和磷酸盐中，只有锂盐是难溶于水的，相应的镁盐也难溶于水。
②铍和铝的相似性
a．铍与铝都可与酸、碱反应放出氢气，并且铍在浓硝酸中也发生钝化。
b．二者的氧化物和氢氧化物都既能溶于强酸又能溶于强碱溶液：
Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2O，Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O；
Be(OH)2＋2HCl===BeCl2＋2H2O，Be(OH)2＋2NaOH===Na2BeO2＋2H2O。
c．二者的氧化物Al2O3和BeO的熔点和硬度都很高。
d．BeCl2和AlCl3都是共价化合物，易升华。
③硼和硅的相似性
a．自然界中B与Si均以化合物的形式存在。
b．B与Si的单质都易与强碱反应，且不与稀酸反应：2B＋2KOH＋2H2O===2KBO2＋3H2↑，Si＋2KOH＋H2O===K2SiO3＋2H2↑。
c．硼烷和硅烷的稳定性都比较差，且都易水解。
d．硼和硅的卤化物的熔、沸点比较低，易挥发，易水解。
(1)价电子一定是最外层电子( )
(2)元素的价电子数一定等于其所在族的族序数( )
(3)同一族元素的价电子数一定相同( )
(4)基态原子的N层上只有一个电子的元素，一定是ⅠA元素( )
(5)原子的价电子排布为(n－1)d6～8ns2的元素一定是过渡元素( )
(6)基态原子的p能级上半充满的元素一定位于p区( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)√
1．在元素周期表中，同族元素的价层电子数相同，这是同族元素性质相似的结构基础。ⅠA、ⅡA、ⅢA、ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA、零族最外层电子排布的通式分别为ns1、ns2、ns2np1、ns2np2、ns2np3、ns2np4、ns2np5、ns2np6。
2．从第四周期开始，比短周期多出的元素全部是金属元素的原因。
提示 四、五周期多出来的各10种元素，它们的最外层电子数不超过2个，即为ns1～2(Pd除外)；而六、七周期比四、五周期又多出来的各14种元素，它们基态原子最外层也只有2个s电子，所以它们都是金属元素。
3．(1)s区、d区、p区分别有几个列。
提示 s区有两列；d区有8列，p区有6列。
(2)写出s区、p区、d区、ds区、f区价电子排布式的通式。
提示 s区：ns1～2
p区：ns2np1～6(He除外)
d区：(n－1)d1～9ns1～2(钯除外)
ds区：(n－1)d10ns1～2
f区：(n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2
(3)元素周期表中的第11列铜、银、金和第12列锌、镉、汞为什么称为ds区？
提示 第11列铜、银、金和第12列锌、镉、汞，由于该区开始的第11列铜、银、金按构造原理进行电子排布时，电子排布式中最后两个能级的电子排布应为(n－1)d9ns2，而事实上却是(n－1)d10ns1，可理解为先填满了(n－1)d能级而后再填充ns能级，因而得名ds区。
(4)为什么s区(H除外)、d区、ds区的元素都是金属元素？
提示 因为s区、d区和ds区元素的最外层电子数为1～2个。
(5)典型非金属元素的价电子数有什么特点。
提示 一般典型非金属元素的价电子数大于或等于4个(注：H、B除外)。
(6)为什么副族元素又称为过渡元素？
提示 由于副族元素是从典型的金属元素(s区元素)过渡到非金属元素(p区元素)的中间元素，因而又被称为过渡元素。
4．(1)写出13Al、24Cr、26Fe、29Cu、30Zn、33As等元素原子的核外电子排布式，并判断它们在元素周期表中的位置。
①13Al：__________________，____________________。
②24Cr：__________________，____________________。
③26Fe：__________________，____________________。
④29Cu：__________________，____________________。
⑤30Zn：__________________，____________________。
⑥33As：__________________，____________________。
(2)Cu、Cr的电子排布式不符合构造原理，此外还有哪些元素的基态原子电子排布不符合构造原理。
答案 (1)①1s22s22p63s23p1 第三周期ⅢA族
②1s22s22p63s23p63d54s1 第四周期ⅥB族
③1s22s22p63s23p63d64s2 第四周期Ⅷ族
④1s22s22p63s23p63d104s1 第四周期ⅠB族
⑤1s22s22p63s23p63d104s2 第四周期ⅡB族
⑥1s22s22p63s23p63d104s24p3 第四周期ⅤA族
(2)Mo(钼)、Ag(银)、Au(金)、Ru(钌)、Rh(铑)、Pd(钯)、Pt(铂)
5．(1)写出下列价电子层所对应的元素在周期表中的位置和所属的区，并指明属于金属还是非金属。
序号
①4s24p5
②4d105s2
③5s1
④3d74s2
在周期表中的位置
所属的区
金属还是非金属
(2)预言119号元素基态原子的最外层电子排布式。
答案 (1)①第四周期ⅦA族 p区 非金属
②第五周期ⅡB族 ds区 金属
③第五周期ⅠA族 s区 金属
④第四周期Ⅷ族 d区 金属
(2)8s1
根据原子结构特征判断元素在元素周期表中的位置
电子排布式价电子排布式
1．(2019·广南县第三中学校高二开学考试)下列对元素周期表的认识正确的是( )
A．有9行7个周期
B．有16列16个族
C．有三个短周期四个长周期
D．非金属元素存在于主族与副族中
答案 C
解析 元素周期表有7个横行，分为7个周期，故A错误；元素周期表有18列16个族，其中7个主族、7个副族、1个第Ⅷ族和1个0族，故B错误；元素周期表有7个周期，其中一、二、三为短周期，四、五、六、七为长周期，故C正确；副族中没有非金属元素，非金属元素全部是主族或0族元素，故D错误。
2．下列叙述中正确的是( )
A．除0族元素外，短周期元素的最高化合价在数值上都等于该元素所属的族序数
B．除短周期外，其他周期均有18种元素
C．副族元素中没有非金属元素
D．碱金属元素是指第ⅠA族的所有元素
答案 C
解析 A项中F的最高化合价为0价，O的最高化合价不是＋6，与族序数不等；B项中六、七周期所含元素数均不是18种；D项中H不属于碱金属。
3．外围电子排布为4d55s1的元素在周期表中的位置是( )
A．第四周期ⅠB族 B．第五周期ⅠB族
C．第四周期ⅥB族 D．第五周期ⅥB族
答案 D
解析 由于该元素的能级最高为5s，所以处于第五周期，外围电子排布为4d55s1。所以位于第ⅥB族。因此该元素在周期表中的位置是第五周期ⅥB族。
4．已知M2＋的3d轨道中有6个电子。试推断：
(1)M原子的电子排布式。
(2)M原子的最外层电子数为多少？
(3)M元素在周期表中的位置。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d64s2 (2)2 (3)第四周期Ⅷ族
解析 因3d能级未满，4p能级肯定无电子，故M应在过渡元素区，M一定为第四周期元素。该元素失电子时应先失去4s电子再失3d电子，故4s轨道应有2个电子。综上可推知M的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，应在第四周期Ⅷ族，最外层有2个电子。
5.仔细观察下图，回答下列问题：
(1)B的原子结构示意图为________，B元素位于元素周期表的第________周期________族。
(2)铍的最高价氧化物的水化物是________(填“酸性”“碱性”或“两性”)化合物，证明这一结论的有关离子方程式是_________________________________________________。
(3)根据周期律知识，硼酸酸性比碳酸______________，理由是__________________________
________________________________________________________________________。
(4)根据Mg在空气中的燃烧情况，Li在空气中燃烧生成的产物为________(用化学式表示)。
答案 (1) 二 ⅢA
(2)两性 Be(OH)2＋2OH－===BeO＋2H2O，Be(OH)2＋2H＋===Be2＋＋2H2O
(3)弱 硼的非金属性比碳弱 (4)Li2O、Li3N
解析 (1)B是5号元素，原子结构示意图为。
(2)Be(OH)2与Al(OH)3的化学性质相似，但差别在于Be的化合价是＋2价。
(3)B比C的非金属性弱。
(4)Mg在空气中与O2、CO2、N2反应得MgO、Mg3N2，将Li与Mg类比得答案。
6．在研究原子核外电子排布与元素周期表的关系时，人们发现价电子排布相似的元素集中在一起。据此，人们将元素周期表分为5个区，如图所示。请回答下列问题：
(1)在s区中，族序数最大、原子序数最小的元素，其原子的价电子的电子云形状为________。
(2)在d区中，族序数最大、原子序数最小的元素，其常见离子的电子排布式为________________，其中较稳定的是________。
(3)在ds区中，族序数最大、原子序数最小的元素，其原子的价电子排布式为________。
(4)在p区中，第二周期ⅤA族元素原子的价电子的轨道表示式为________。
(5)当今常用于核能开发的元素是铀和钚，它们在______区中。
答案 (1)球形 (2)Fe2＋：1s22s22p63s23p63d6，Fe3＋：1s22s22p63s23p63d5 Fe3＋ (3)3d104s2
(4) (5)f
解析 (1)s区为ⅠA族、ⅡA族，符合条件的元素为Be，其电子排布式为1s22s2，价电子的电子云形状为球形。
(2)d区为ⅢB～ⅦB族(不包括镧系、锕系)、Ⅷ族，族序数最大且原子序数最小的元素为Fe，其常见离子为Fe2＋、Fe3＋，电子排布式分别为1s22s22p63s23p63d6、1s22s22p63s23p63d5，由离子的电子排布式可知Fe3＋的3d能级为半充满状态，其稳定性大于Fe2＋。
(3)符合条件的元素为Zn，其电子排布式为
1s22s22p63s23p63d104s2，价电子排布式为3d104s2。
(4)符合题意的元素为N，其价电子的轨道表示式为。
(5)铀和钚均为锕系元素，位于f区。
题组一 元素周期表
1．关于元素周期表中元素的分区，下列说法正确的是( )
A．元素周期表的s区全部是金属元素
B．元素周期表的d区包含所有的过渡元素
C．过渡元素包括d区和ds区的元素
D．p区元素都是非金属元素
答案 C
解析 s区中的H是一个特例，它属于非金属元素，故A错误；d区包括ⅢB～ⅦB族(镧系和锕系除外)元素和Ⅷ族元素，ds区包括ⅠB族和ⅡB族元素，过渡元素包括所有的副族元素和Ⅷ族元素，即包括了d区和ds区的元素，故B错误、C正确；p区包括ⅢA～ⅦA族元素和0族元素，其中的铝、铅等都是金属元素，故D错误。
2．(2019·山东济宁高二期末)下列说法中正确的是( )
A．所有金属元素都分布在d区和ds区
B．元素周期表中ⅢB族到ⅡB族10个纵列的元素都是金属元素
C．ns电子的能量不一定高于(n－1)p 电子的能量
D．电子排布式(21Sc)1s22s22p63s23p63d3违反了洪特规则
答案 B
解析 在周期表中金属元素分布在s区、d区、ds区、f区和p区，故A错误；元素周期表中ⅢB族到ⅡB族10个纵列的元素，称为过渡元素，全部为金属，故B正确；电子能量与能层和能级都有关，ns电子的能量一定高于(n－1)p电子的能量，故C错误；根据能量最低原理知，电子先排能量低的轨道后排能量高的轨道，则21Sc的电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2，故D错误。
3．下面元素周期表中全部是金属元素的区域为( )
A．只有s区 B．只有d区
C．s区、d区和ds区 D．d区和ds区
答案 D
解析 s区的氢为非金属，d区和ds区全部为金属，p区包含大多数非金属元素。
4．闪烁着银白色光泽的金属钛(22Ti)因具有密度小、强度大、无磁性等优良的机械性能，被广泛地应用于军事、医学等领域，号称“崛起的第三金属”。已知钛有48Ti、49Ti、50Ti等同位素，下列关于金属钛的叙述中不正确的是( )
A．上述钛原子中，中子数不可能为22
B．钛元素在周期表中处于第四周期
C．钛的不同同位素在周期表中处于不同的位置
D．钛元素是d区的过渡元素
答案 C
解析 题给三种同位素原子中，中子数最小为26，故A项正确；Ti位于第四周期ⅣB族，属于d区元素，故B、D项正确；同种元素的不同同位素在周期表中的位置相同，故C项错误。
5．元素周期表中共有18纵列，从左到右排为18列，第1列为碱金属元素(氢元素除外)，第18列为稀有气体元素，则下列说法正确的是( )
A．第9列元素中没有非金属元素
B．第15列元素原子的最外层电子排布式是ns2np5
C．最外层电子排布式为ns2的元素一定在第2列
D．第11、12列为d区元素
答案 A
解析 A项，第9列为Ⅷ族，全部为金属元素；B项，第15列为ⅤA族，其元素原子的最外层电子排布式为ns2np3；C项，He的最外层电子排布式为1s2，却在第18列；D项，第11、12列元素原子的价电子排布式为(n－1)d10ns1～2，所以为ds区元素。
题组二 原子核外电子排布与元素周期表
6．已知某元素＋2价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p6，该元素在周期表中属于( )
A．ⅤB族 B．ⅡB族
C．Ⅷ族 D．ⅡA族
答案 D
解析 由题意推知，该元素的外围电子排布为4s2，故该元素位于第四周期ⅡA族。
7．某元素简化电子排布式为[Xe]4f46s2，其应在( )
A．s区 B．p区 C．d区 D．f区
答案 D
解析 元素在周期表中的分区，取决于元素原子的最后一个电子所进入的能级，因最后一个电子进入f能级，所以该元素为f区元素。
8．外围电子排布为3d104s2的元素在周期表中的位置是( )
A．第三周期ⅦB族 B．第三周期ⅡB族
C．第四周期ⅦB族 D．第四周期ⅡB族
答案 D
解析 该元素的最大能层为4，应位于第四周期，3d和4s电子数之和为12，应在第12列，是ⅡB族。
9．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ⅡA族元素
D．该元素位于d区
答案 C
解析 某元素的最外层电子数为2，价电子数为5，说明最外层电子数和价电子数不相等，则价电子应存在d能级电子，并且是同族中原子序数最小的元素，则可知应为第四周期元素，电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2，为第四周期ⅤB族元素，为V元素，位于d区。
10．已知某元素原子的价电子排布式为(n－1)dansb，则下列说法正确的是( )
A．该元素是金属元素
B．该元素位于周期表中d区
C．该元素的族序数为a＋b
D．该元素位于周期表中第四周期
答案 A
解析 由原子的价电子排布式为(n－1)dansb可知该元素应为过渡元素，是金属元素，A正确；该元素可能位于周期表的d区或ds区，B错误；其族序数不一定是a＋b(如铜)，C错误；该元素可能位于周期表中的第四、第五或第六周期，D错误。
11．下列关于原子核外电子排布与元素在周期表中位置关系的表述中，正确的是( )
A．基态原子的N层上只有一个电子的元素，一定是第ⅠA族元素
B．基态原子的价电子排布为(n－1)d6～8ns2的元素一定是副族元素
C．基态原子的p能级上半充满的元素一定位于p区
D．基态原子的价电子排布为(n－1)dxnsy的元素的族序数一定为x＋y
答案 C
解析 基态原子的N层上只有一个电子的元素，可能为K、Cr或Cu，K为主族元素，Cr、Cu为副族元素，故A错误；副族元素的d能级电子数为10或1～5，原子的价电子排布为(n－1)d6～8ns2的元素为Ⅷ族元素，故B错误；基态原子的p能级上半充满的元素，电子最后填充p能级，属于p区，故C正确；ⅢB～ⅦB及Ⅷ族元素，其族序数为外围电子中d、s能级含有的电子数目之和，族序数一定为x＋y，ⅠB族、ⅡB族元素，族序数等于外围电子排布中s能级中的电子数，族序数为y，故D错误。
12．某元素原子的电子排布式为[Ar]3d104s24p1，根据原子核外电子排布与元素在元素周期表中的位置关系，完成下列各题：
(1)该元素处于元素周期表的第________周期，该周期的元素种数是________。
(2)该元素处于元素周期表的第________族，该族的非金属元素种数是________。
(3)该元素处于元素周期表的________区，该区包括________族的元素。
答案 (1)四 18 (2)ⅢA 1 (3)p ⅢA～ⅦA、0
解析 (1)根据元素原子有4个电子层容纳电子，则该元素处于第四周期，故共有18种元素。(2)由外围电子排布为4s24p1可以知道，该元素处于p区，为主族元素，最外层电子数为3，处于第ⅢA族，该族元素只有一种非金属元素——硼。(3)由外围电子排布为4s24p1可以知道，该元素处于p区，由该区元素的价层电子的电子排布为ns24p1～6，可以确定所包含元素族的种数为ⅢA～ⅦA族、0族。
13．下表为元素周期表的一部分，其中的编号代表对应的元素。
请回答下列问题：
(1)表中属于d区的元素是________(填编号)。
(2)表中元素①的6个原子与元素③的6个原子形成的某种环状物名称为________。
(3)某元素的特征电子排布式为nsnnpn＋1，该元素原子的核外最外层电子数为________。
答案 (1)⑨ (2)苯 (3)5
解析 (1)⑨属于d区元素。
(2)元素①是氢元素，元素③是碳元素，依题意，形成的环状物是苯。
(3)从nsnnpn＋1可知，n＝2，该元素为N元素，最外层电子数为5。
14．结合元素周期表回答下列问题：
(1)表中的实线是元素周期表的部分边界，请在图中用实线补全元素周期表的边界。
(2)表中所列元素，属于短周期元素的有________(用元素符号回答，下同)，属于主族元素的有________。
(3)g元素位于第________周期________族；i元素位于第________周期________族。
(4)元素f是第________周期________族元素，请按氦元素的式样写出该元素的原子序数、元素符号、元素名称、相对原子质量________。
(5)写出b元素的基态原子的电子排布式________，写出h元素的符号________，该原子的价层电子的轨道表示式________。
答案 (1)
(2)H、C、Na、Mg、Al、S、Ar H、C、Na、Mg、Al、S
(3)三 0 四 ⅡB
(4)三 ⅥA
(5)1s22s22p2 Ti
15．有A、B、C、D、E、F、G七种元素，除E为第四周期元素外其余均为短周期元素。A、E、G位于元素周期表的s区，其余元素位于p区，A、E的原子外围电子层排布相同，A的原子中没有成对电子；B元素基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子总数相同；C元素原子的外围电子层排布式为nsnnpn＋1；D元素单质的氧化性在同周期主族元素的单质中排第二位；F的基态原子核外成对电子数是单电子数的3倍；G的基态原子占据两种形状的原子轨道，且两种形状轨道中的电子总数均相同。回答下列问题：
(1)写出下列元素的符号：D________，G________。
(2)E元素位于周期表________区，________族。
(3)写出C的电子排布式：________。
(4)B的原子结构示意图为________。
(5)基态A原子中含有的未成对电子数为________。
答案 (1)S Mg (2)s ⅠA (3)1s22s22p3
(4) (5)1
解析 A、B、C、D、E、F、G七种元素，除E为第四周期元素外其余均为短周期元素，A、E、G位于元素周期表的s区，A、E的原子外围电子层排布相同，A的原子中没有成对电子，则A为H，E为第四周期ⅠA族元素，即E为K；B、C、D、F元素位于p区，C元素原子的外围电子层排布式为nsnnpn＋1，n＝2时符合，则C为N元素；B元素基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道且每种轨道中的电子总数相同，电子排布式为1s22s22p2，则B为C元素；D元素单质的氧化性在同周期主族元素的单质中排第二，D排在N元素之后则D为S；F的基态原子核外成对电子数是成单电子数的3倍，F的原子序数比C元素的大，其电子排布为1s22s22p4，即F为O元素，G的基态原子占据两种形状的原子轨道，且两种形状轨道中的电子总数相同，G位于元素周期表的s区，则G电子排布式为1s22s22p63s2，则G为Mg元素。
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