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高中化学人教版 (新课标)选修3 物质结构与性质第一章 原子结构与性质综合与测试教案设计
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这是一份高中化学人教版 (新课标)选修3 物质结构与性质第一章 原子结构与性质综合与测试教案设计，共18页。
章末复习提升
专题一 元素推断技巧
1．元素推断的一般思路
2．推断元素名称的方法
(1)利用稀有气体元素原子结构的特殊性。
稀有气体元素原子的电子层结构与同周期的非金属元素原子形成的阴离子的电子层结构相同，与下一周期的金属元素原子形成的阳离子的电子层结构相同。
①与He电子层结构相同的离子有H－、Li＋、Be2＋等。
②与Ne电子层结构相同的离子有F－、O2－、Na＋、Mg2＋、Al3＋等。
③与Ar电子层结构相同的离子有Cl－、S2－、K＋、Ca2＋等。
(2)利用常见元素及其化合物的特征。
①形成化合物种类最多的元素之一、单质是自然界中硬度最大的物质的元素或气态氢化物中氢的质量分数最高的元素：C。
②空气中含量最多的元素或气态氢化物的水溶液呈碱性的元素；N。
③地壳中含量最多的元素或氢化物在通常情况下呈液态的元素；O。
④单质密度最小的元素：H；单质密度最小的金属元素：Li。
⑤单质在常温下呈液态的非金属元素：Br；金属元素：Hg。
⑥最高价氧化物及其对应水化物既能与强酸反应，又能与强碱反应的元素：Be、Al。
⑦元素的气态氢化物和它的最高价氧化物对应水化物能发生化合反应的元素：N；能发生氧化还原反应的元素：S。
⑧元素的单质在常温下能与水反应放出气体的短周期元素：Li、Na、F。
3．确定元素位置的方法
(1)由基态原子的价电子排布式给元素定位。
周期序数＝电子层数(能层序数)＝最高能层序数
主族元素的族序数＝价电子数
第ⅢB族～第ⅦB族的价电子排布式为(n－1)d1－10ns1～2(镧系、锕系除外)，族序数＝价电子数。如锰的价电子排布式为3d54s2，它位于元素周期表中第四周期第ⅦB族。
第ⅠB族和第ⅡB族的价电子排布式为(n－1)d10ns1～2，弱序数＝ns轨道上的电子数。
(2)根据原子序数以0族为基准给元素定位：
稀有气体元素
He
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn
周期序数
一
二
三
四
五
六
原子序数
2
10
18
36
54
86
①原子序数－稀有气体元素的原子序数(相近且小)＝元素所在的纵列数。
第1、2纵列为第ⅠA族、ⅡA族，第3～7纵列为第ⅢB族～第ⅦB族，第8～10纵列为第Ⅷ族，第11、12纵列为第ⅠB族、ⅡB族，第13～17纵列为第ⅢA族～第ⅦA族。该元素的周期数＝稀有气体元素的周期数＋1。
如判断原子序数为41的元素在元素周期表中的位置。
分析：41与36接近，有41－36＝5，故该元素位于第五周期第ⅤB族。
注意：使用此法若为第六、七周期第ⅢB族(合镧系、锕系元素)后的元素需再减14定位。
②稀有气体元素的原子序数(相近且大)－原子序数＝18－该元素所在纵列数。
如判断新发现的114号元素在元素周期表中的位置。
分析：118－114＝4，为顺数第14纵列或倒数第5纵列，故114号元素位于第七周期第ⅣA族。
典例1 已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42。X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。X跟Y可形成化合物X2Y3，Z元素可以形成负一价离子。请回答下列问题：
(1)X元素基态原子的电子排布式为__1s22s22p63s23p63d104s24p3____，该元素的符号是__As____。
(2)Y元素基态原子的价层电子的轨道表示式为______，元素X与Y的电负性比较：X__＜____Y(填“＞”或“＜”)。
解析：X的最外层电子排布式为4s24p3，故为砷元素，原子序数为33；2p轨道上有两个未成对电子，可能是2p轨道上有2个或4个电子，即Y元素可能是碳或氧，因Y能够与砷形成As2Y3化合物，故Y为氧元素；As、O、Z的原子序数之和为42，故Z为氢元素。(2)在元素周期表中氧元素位于砷元素的右上方，故电负性大于砷。
〔变式训练1〕 A、B、C、D、E是元素周期表前四周期中五种常见的元素，其相关信息如下表：
元素
相关信息
A
原子核外L层电子数是K层的2倍
B
其一种单质可构成地球生物的“保护伞”
C
原子的第一电离能在第三周期中最小
D
基态原子最外层电子排布式为(n＋1)sn(n＋1)p(n＋2)
E
可形成多种氧化物，其中一种为具有磁性的黑色晶体
请回答下列问题：
(1)C在元素周期表中位于第__三____周期、第__ⅠA____族；E的基态原子核外电子排布式是__1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2____。
(2)B、C、D的简单离子半径由大到小的顺序为(用化学符号表示，下同)__S2－>O2－>Na＋____，B、D的简单气态氢化物中稳定性较大的是__H2O____。
(3)B、C的单质按物质的量之比为1︰2形成的化合物中化学键的类型为__共价键、离子键____。
解析：(1)同一周期从左到右，第一电离能逐渐增大，则C为钠元素，根据题给信息可推知E为铁元素。(2)臭氧层是地球生物的“保护伞”，则B为氧元素；根据D的基态原子最外层电子排布式可知n＝2，则D为硫元素。(3)B、C的单质按物质的量之比为1︰2形成的化合物为Na2O2，既含共价键，又含离子键。
专题二 元素“位、构、性”关系
1．元素“位、构、性”关系图解
2．同周期、同主族元素性质变化规律
性质
同一周期
(从左到右)
同一主族
(从上到下)
核外电子
的排布
电子层数
相同
增加
最外层
电子数
1→2或8
相同
金属性和
非金属性
金属性
减弱
增强
非金属性
增强
减弱
原子半径
减小
增大
单质的
氧化性
和还原性
氧化性
增强
减弱
还原性
减弱
增强
最高价氧
化物对应
水化物的
酸碱性
酸性
增强
减弱
碱性
减弱
增强
气态氢化物的稳定性
增强
减弱
第一电离能
增大(但ⅡA>
ⅢA，ⅤA>ⅥA )
减小
电负性
增大
减小
典例2 现有下列短周期元素性质的数据：
元素编号
元素性质
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
⑧
原子半径
(10－10m)
0.74
1.60
1.52
1.10
0.99
1.86
0.75
1.43
最高或最低
化合价
＋2
＋1
＋5
＋7
＋1
＋5
＋3
－2
－3
－1
－3
试回答下列问题：
(1)上述元素中处于第ⅤA族的有__④⑦____，处于第二周期的有__①③⑦____(以上均用编号表示)。
(2)上述元素中金属性最强的是__⑥____(用编号表示)。
(3)写出元素①⑧形成的化合物与KOH溶液反应的化学方程式：__Al2O3＋2KOH===2KAlO2＋H2O____。
(4)经验表明，除氢和氦外，当元素原子的电子层数(n)多于或等于原子最外层电子数(m)即(n－m)≥0时，该元素属于金属元素；当元素原子的最外层电子数(m)多于原子的电子层数(n)即(n－m)<0时，该元素属于非金属元素，试回答：
a．第n(n≥2)周期有__8－n____种非金属元素(含0族元素)。
B．根据周期表中每个周期非金属元素的种类，预测周期表中应有__23____种非金属元素(含0族元素)。还有__1____种未发现，未发现的非金属元素处在第__七____周期第__ⅧA____族(注：将0族看作ⅧA族)。
解析：(1)由化合价知，④和⑦在第ⅤA族，③⑥在第ⅠA族，①在第ⅥA族，②在第ⅡA族，⑤在第ⅦA族，⑧在第ⅢA族，因为⑦的原子半径小于④的原子半径，③的原子半径小于⑥的原子半径，由原子半径变化规律可知，⑦是N、④是P、③是Li、⑥是Na、①是O、②是Mg、⑤是Cl、⑧是Al。因为当元素原子的最外层电子数(m)多于原子的电子层(n)即(n－m)<0时，该元素属于非金属元素。原子的最外层电子数最多是8，第n(n≥2)周期应有8－n种非金属元素。
〔变式训练2〕 现有部分短周期元素的性质或原子结构如表：
元素编号
元素性质或原子结构
T
单质能与水剧烈反应，所得溶液呈弱酸性
X
L层p电子数比s电子数多2个
Y
第三周期元素的简单离子中半径最小
Z
L层有三个未成对电子
(1)写出元素X的离子结构示意图______。
(2)写出Y元素最高价氧化物的水化物的电离方程式__H＋＋AlO＋H2OAl(OH)3Al3＋＋3OH－____。
(3)根据对角线规则，元素周期表中Y左上方元素的最高价氧化物对应的水化物与NaOH反应的化学方程式为__Be(OH)2＋2NaOH===Na2BeO2＋2H2O____。
(4)元素T与氯元素相比，非金属性较强的是__F____(用元素符号表示)，下列表述中能证明这一事实的是__C____。
A．气态氢化物的挥发性和稳定性
B．单质分子中的键能
C．两元素的电负性
D．含氧酸的酸性
E．两单质在自然界的存在形式
(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四种元素的单质中化学性质明显不同于其他三种单质的是__Al____(填元素符号)，理由__具有金属性____。
解析：本题关键在于根据题目提供的元素性质或原子结构，判断出是什么元素；T：短周期元素，单质能与水剧烈反应的有Na和F2，因所得溶液呈弱酸性，只能为F；X：电子排布式为1s22s22p4，为O；Y：同周期元素，阳离子半径小于阴离子半径，当电子层排布相同时，质子数越多，微粒半径越小，根据以上规律，很容易得出Y为Al；Z：电子排布式为1s22s22p3，为N。
考纲要求 ☞
1．认识原子核外电子的运动状态，了解电子云、电子层(能层)、原子轨道(能级)的含义。
2．了解多电子原子核外电子分层排布遵循的原理，能用电子排布式表示1～36号元素的原子和离子的基态核外电子排布。
3．了解主族元素第一电离能、电负性等性质的周期性变化规律，能根据元素电负性说明元素的金属性和非金属性的周期性变化规律。
Z
1．(2018·全国卷Ⅰ)Li是最轻的固体金属，采用Li作为负极材料的电池具有小而轻、能量密度大等优良性能，得到广泛应用。回答下列问题：
(1)下列Li原子电子排布图表示的状态中，能量最低和最高的分别为__D____、__C____(填标号)。
(2)Li＋与H－具有相同的电子构型，r(Li＋)小于r(H－)，原因是__Li＋核电荷数较大，对外层电子的吸引力较强____。
解析：(1)根据核外电子排布规律可知Li的基态核外电子排布式为1s22s1，则D项排布能量最低；选项C中有2个电子处于2p能级上，能量最高。
(2)由于锂的核电荷数较大，原子核对最外层电子的吸引力较大，因此Li＋半径小于H－。
2．(2018·全国卷Ⅲ)锌在工业中有重要作用，也是人体必需的微量元素。回答下列问题：
(1)Zn原子核外电子排布式为__[Ar]3d104s2____。
(2)黄铜是人类最早使用的合金之一，主要由Zn和Cu组成。第一电离能I1(Zn)__大于____I1(Cu)(填“大于”或“小于”)。原因是__Zn核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子____。
解析：(1)锌原子为30号元素，核外电子排布式为[Ar]3d104s2。
(2)Zn核外电子排布式为[Ar]3d104s2，Cu核外电子排布式为[Ar]3d104s1。Zn核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子，所以第一电离能I1(Zn)大于I1(Cu)
3．(2018·全国卷Ⅱ)硫及其化合物有许多用途，相关物质的物理常数如下表所示：
H2S
S8
FeS2
SO2
SO3
H2SO4
熔点/℃
－85.5
115.2
>600
(分解)
－75.5
16.8
10.3
沸点/℃
－60.3
444.6
－10.0
45.0
337.0
回答问题：
(1)基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为______，基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为__哑铃(纺锤)____形。
解析：(1)铁元素为26号元素，基态铁原子的价层电子排布式为3d64s2，因此其价层电子排布图为。基态硫原子电子排布式为1s22s22p63s23p4，最高能级为3p能级，其电子云形状轮廓图为哑铃形或纺锤形。
4．(2017·新课标Ⅲ卷)研究发现，在CO2低压合成甲醇反应(CO2＋3H2===CH3OH＋H2O)中，Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。回答下列问题：
(1)Co基态原子核外电子排布式为__1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2____。元素Mn与O中，第一电离能较大的是__O____，基态原子核外未成对电子数较多的是__Mn____。
解析：(1)Co为27号元素，位于第四周期第Ⅷ族，铁之后，将电子按照能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则填入各电子轨道中，即可得到Co的基态原子核外电子排布式；金属性越强，第一电离能越小，而金属性：Mn＞O，故第一电离能较大的为O。Mn原子的价电子排布式为3d54s2，根据洪特规则，有5个未成对电子，而O原子的价电子排布式为2s22p4，仅有2个未成对电子，故基态原子核外未成对电子数较多的是Mn。
5．(2017·江苏卷)铁氮化合物(FexNy)在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。某FexNy的制备需铁、氮气、丙酮和乙醇参与。
(1)Fe3＋基态核外电子排布式为__[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5____。
(3)C、H、O三种元素的电负性由小到大的顺序为__H
(3)非金属性O>C>H。
第一章 学业质量标准检测
(90分钟，100分)
一、选择题(本题包括17个小题，每小题3分，共51分)
1．下列说法正确的是( B )
A．氢光谱是元素的所有光谱中最简单的光谱之一
B．“量子化”就是不连续的意思，微观粒子运动均有此特点
C．玻尔理论不但成功解释了氢原子光谱，而且还推广到其他原子光谱
D．原子中电子在具有确定半径的圆周轨道上像火车一样高速运转着
解析：A项氢光谱是元素的所有光谱中最简单的光谱。C项玻尔理论成功地解释了氢原子光谱，但对解释多电子原子的光谱却遇到困难。D项原子中的电子运动是没有规则，没有轨道的原子半径是电子运动出现的“区域”。
2．简单原子的原子结构可用下图形象地表示，其中●表示质子或电子，○表示中子，则下列有关①②③的叙述正确的组合是( A )
a．①②③互为同位素
B．①②③互为同素异形体
C．①②③是三种化学性质不同的粒子
D．①②③具有相同的质量数
e．①②③具有相同的质量
f．①②③是三种不同的原子
A．a、f B．b、c
C．d、e D．e、f
解析：由题可知所给出的是三种不同的原子，这三种原子都只有1个质子，则①②③分别代表H、H、H，它们是氢的三种同位素；同素异形体是指同种元素组成的结构不同的单质；同位素的物理性质不同，化学性质相同。
3．下列有关原子核外电子排布规律，说法正确的是( D )
A．原子核外电子都是先排内层后排外层
B．Fe2＋的价层电子排布式为3d54s1
C．15P原子的电子排布式是1s22s22p63s23p3p
D．同一原子中，1s、2s、3s能级最多容纳的电子数相同
解析：由构造原理可知，多电子原子中核外电子排布存在能级交错，例如，E(3d)>E(4s)，先排4s能级后排3d能级。Fe的基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，形成Fe2＋时，先失去最外层4s能级上的2个电子，故Fe2＋的价层电子排布式为3d6。根据洪特规则可知，p能级上有3个电子时，应分占三个轨道，则15P原子的电子排布式为1s22s22p63s23p3p3p。
4．下列元素中，基态原子的价电子排布式、电子排布式或电子排布图不正确的是( B )
A．Al 3s23p1
B．As [Ar]4s24p3
C．Ar 3s23p6
D．Ni 3d84s2
解析：B项应为[Ar]3d104s24p3。
5．下列叙述正确的是( B )
A．通常，同周期元素的第一电离能ⅦA族的元素最大
B．在同一主族中，自上而下第一电离能逐渐减小
C．第ⅠA、ⅡA族元素的原子，其半径越大，第一电离能越大
D．主族元素的原子形成单原子离子时的化合价数都和它的族序数相等
解析：通常，同周期元素中碱金属元素的第一电离能最小，零族元素的第一电离能最大。同一主族中，从上而下原子半径逐渐增大，失电子能力增强，第一电离能逐渐减小。非金属元素形成的简单阴离子，其化合价不等于族序数，如Cl－中Cl显－1价。
6．甲、乙两元素原子的L层电子数都是其他层电子总数的2倍。下列推断正确的是( D )
A．甲与乙位于同一周期
B．甲与乙位于同一主族
C．甲与乙都位于元素周期表的p区
D．甲与乙的原子序数之和为偶数
解析：甲和乙的电子层排布可能为1s22s22p2和1s22s22p63s2，即为碳和镁元素，它们位于不同的周期、不同的主族、不同的区域。
7．下列元素相关粒子的电子排布式中，前者一定是金属元素，后者一定是非金属元素的是( B )
A．[Ne]3s1 [Ne]3s2
B．[Ar]4s1 [Ne]3s23p4
C．[Ne]3s2 [Ar]4s2
D．[He]2s22p4 [Ne]3s23p5
解析：A项，两种元素分别为Na、Mg，均为金属；B项，两种元素分别为K、S，符合题意；C项，两种元素分别为Mg、Ca，均为金属；D项，两种元素分别为O、Cl，均为非金属。
8．下列说法正确的是( B )
A．原子核外电子排布式为1s2的原子与原子核外电子排布式为1s22s2的原子化学性质相似
B．Zn2＋的最外层电子排布式为3s23p63d10
C．基态铜原子的外围电子排布图：
D．基态碳原子的最外层电子排布图：
解析：A．原子核外电子排布式为1s2的元素为He，原子核外电子排布式为1s22s2的元素为Be，He性质稳定，Be较活泼，性质不同，故A错误；B．Zn的原子序数为30，电子排布为[Ar]3d104s2，失去2个电子变为锌离子，Zn2＋的最外层电子排布式为3s23p63d10，故B正确；C．Cu的原子序数为29，价电子排布为3d104s1，基态铜原子的价电子排布图为，故C错误；D．C的原子序数为6，价电子排布为2s22p2，基态碳原子的价电子排布图为，故D错误；故选B。
9．下列各项叙述正确的是( C )
A．镁原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2时，原子释放能量，由基态转化成激发态
B．价电子排布为5s25p1的元素位于第五周期第ⅠA族，是s区元素
C．所有原子任一能层的s电子云轮廓图都是球形，但球的半径大小不同
D．24Cr原子的电子排布式是：1s22s22p63s23p63d44s2
解析：A．镁原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2时，原子吸收能量，由基态转化成激发态，故A错误；B．价电子排布为5s25p1的元素，最外层电子数为3，则元素位于第五周期第Ⅲ A族，是p区元素，故B错误；C．所有原子任一能层的S电子云轮廓图都是球形，能层越大，球的半径越大，故C正确；D．24Cr原子的电子排布是：1s22s22p63s23p63d54s1，半充满轨道能量较低，故D错误；故选C。
10．(2018·湖北武汉月考)下列元素中基态原子的第一电离能最大的是( C )
A．B B．C
C．N D．O
解析：非金属性越强，第一电离能越大，氮元素的2p轨道电子处于半充满状态，稳定性强，因此第一电离能最大的是N，答案选C。
11．A元素的阳离子与B元素的阴离子具有相同的电子层结构，下列有关两元素的叙述中正确的是( B )
①原子半径：AB ③原子序数：A>B ④第一电离能：A>B ⑤A的正价与B的负价的绝对值相等 ⑥电负性：A
C．③⑤ D．③④⑤⑥
解析：A元素的阳离子与B元素的阴离子具有相同的电子层结构，则离子核外电子数相等，A元素处于B元素相邻的下一周期；①A元素形成阳离子与B元素形成阴离子，A元素处于B元素相邻的下一周期，电子层越多，原子半径越大原子半径A＞B，故①错误；②A元素处于B元素相邻的下一周期，原子序数A较大，核外电子排布相同的离子，原子序数越大，离子半径越小，所以B离子半径较大，即离子半径A＜B，故②错误；③A元素的阳离子与B元素的阴离子具有相同的电子层结构，则离子核外电子数相等，A元素处于B元素相邻的下一周期，原子序数A较大，即原子序数A＞B，故③正确；④金属易失电子，电离能较小，非金属元素不易失电子电离能较大，所以第一电离能：A＜B，故④错误；⑤A元素原子最外层电子数与B元素原子最外层电子数之和为8，则A的正价与B的负价绝对值相等，若A元素原子最外层电子数与B元素原子最外层电子数之和不为8，则A的正价与B的负价绝对值不相等，故⑤错误；⑥A能形成阳离子，说明A易失去电子，具有较强的金属性，A的电负性较弱，B能形成阴离子，说明在反应时易得到电子，具有较强的电负性，则A的电负性小于B的电负性，故⑥正确；所以③⑥正确；故选B。
12．下列说法正确的是( D )
A．原子的第一电离能越大，该元素的电负性就越大
B．原子的电子层数越多，原子半径越大
C．原子失去电子越多，说明其还原性越强
D．同一原子的能层越高，S电子云的半径越大
解析：A、这两者没直接关系，电离能是气态原子测出来的，电负性是从共价化合物中测出来的，一般第一电离能越大的电负性越大，但第二主族跟第三主族、第五主族跟第六主族比较特殊，如Mg的第一电离能大于Al，电负性却小于Al，错误；B、碱金属元素钠的半径就比钾的半径大，错误；C、原子失去电子越容易，其单质还原性越强，而不是原子失去电子越多，例如铝在反应中失去3个电子而钠在反应中失去1个电子，但是钠的还原性比铝强，错误。
13．原子最外层电子排布式为ns2的元素有很多种，下列对该元素的推测不正确的是( D )
A．该元素可能与ⅠA族某种元素性质相似
B．该元素的单质、氧化物、氢氧化物可能都与NaOH溶液反应
C．该元素原子中可能有未成对电子
D．该元素原子的得电子能力可能很强
解析：根据对角线规则，Li(ⅠA族)与Mg(3s2)相似，A项正确；铍元素(2s2)的单质、氧化物、氢氧化物均可与NaOH溶液反应，B项正确；Sc、Ti、V、Mn、Fe等原子的最外层电子排布式均为4s2，它们均有未成对电子，C项正确；最外层电子排布式为ns2的是氦和金属元素，不可能得电子能力很强。
14．用R代表短周期元素，R原子最外层的p能级上的未成对电子只有2个。下列关于R的描述中正确的是( C )
A．R的氧化物都能溶于水
B．R的最高价氧化物所对应的水化物都是H2RO3
C．R都是非金属元素
D．R的氧化物都能与NaOH溶液反应
解析：短周期元素的原子中，p能级上有2个未成对电子的原子的核外电子排布分别为1s22s22p2(C)、ls22s22p4(O)、1s22s22p63s23p2(Si)、1s22s22p63s23p4(S)，共有四种元素，其中SiO2不溶于水，Si、S的最高价氧化物对应的水化物分别是H4SiO4、H2SO4，CO不与NaOH溶液反应。
15．X、Y、Z为短周期元素，X原子最外层只有一个电子，Y原子的最外层电子数比内层电子总数少4，Z的最外层电子数是内层电子总数的3倍。下列有关叙述正确的是( C )
A．Y的价电子排布式为3s23p5
B．稳定性：Y的氢化物＞Z的氢化物
C．第一电离能：Y＜Z
D．X、Y两元素形成的化合物为离子化合物
解析：Y原子应该有3个电子层，最外层电子数为6，是硫元素，价电子排布式为3s23p4；Z元素是O，第一电离能O＞S；X可能是H，也可能是Li或Na，H2S是共价化合物。
16．“胃舒平”的主要成分是氢氧化铝，同时含有三硅镁(Mg2Si3O8·H2O)等化合物。下列叙述中错误的是( B )
A．镁元素基态原子的核外电子排布式是1s22s22p63s2
B．铝元素原子核外共有5种不同运动状态的电子
C．钠元素离子半径比铝离子半径大
D．金属铝与钠的最高价氧化物的水化物溶液发生反应的离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
解析：B中，Al原子核外电子排布图为。观察可知：原子中共有5种不同能级(分别为1s、2s、2p、3s、3p)，13种不同运动状态(指电子层、电子能级、轨道方向和自旋状态各不相同)的电子。
17．以下有关元素性质的说法不正确的是( D )
A．具有下列电子排布式的原子中，①1s22s22p63s23p2 ②1s22s22p3 ③1s22s22p2 ④1s22s22p63s23p4，原子半径最大的是①
B．下列原子的外围电子排布中，①3s23p1 ②3s23p2 ③3s23p3 ④3s23p4，对应的第一电离能最大的是③
C．①Na、K、Rb ②N、P、As ③O、S、Se ④Na、P、Cl，元素的电负性随原子序数的增加而递增的是④
D．某元素的逐级电离能(kJ·mol－1)分别为738、1 451、7 733、10 540、13 630、17 995、21 703，当它与氯气反应时最可能生成的阳离子是③
①X＋ ②X2＋ ③X3＋ ④X4＋
解析：A选项：电子层数越多，最外层电子数越少，半径越大，①正确；B选项：四种元素均为第三周期元素，由电离能的变化规律及核外电子的排布情况知③中3p能级半充满，第一电离能最大；C选项：元素的电负性可用来衡量元素的金属性和非金属性的强弱，在元素周期表中，同一周期从左到右，元素的电负性逐渐增大，同一主族从上到下元素的电负性逐渐减小，故④符合；D选项：判断电离能与元素化合价的关系，关键看各级电离能之间的变化趋势，相邻两级电离能变化较大，说明再失去一个电子的难度增大，由此可判断出该离子所带的电荷数，所以X最有可能生成的阳离子是X2＋。
二、非选择题(本题包括5小题，共49分)
18．(8分)(1)元素C、N、O、K的电负性从大到小依次为__O>N>C>K____。
(2)CH4中共用电子对偏向C，SiH4中共用电子对偏向H，则C、Si、H的电负性由大到小的顺序为__C>H>Si____。
(3)右图是周期表中短周期的一部分，A的单质是空气中含量最多的物质，其中第一电离能最小的元素是__D____(填“A”“B”“C”或“D”)。
(4)氮化硼(BN)是一种重要的功能陶瓷材料。基态B原子的电子排布式为__1s22s22p1____；B和N相比，电负性较大的是__N____，BN中B元素的化合价为__＋3价____。
解析：(1)C、N、O位于第二周期，且相对位置为从左到右，电负性逐渐增大，K位于第四周期最左边，所以电负性最小。(2)共用电子对偏向电负性大的原子，所以C的电负性大于H的电负性，Si的电负性小于H的电负性。(3)A为N，A、C为第ⅤA族元素，其第一电离能大于第ⅥA族的，同一主族从上往下第一电离能逐渐减小，D的最小。(4)同一周期，从左至右，电负性增大，故电负性N>B。
19．(10分)W、X、Y、Z是四种常见的短周期元素，其原子半径随原子序数变化如图所示。已知W的一种核素的质量数为18，中子数为10；X和Ne原子的核外电子数相差1；Y的单质是一种常见的半导体材料；Z的电负性在同周期主族元素中最大。
(1)X位于元素周期表中第__三____周期第__ⅠA____族；W的基态原子核外有__2____个未成对电子。
(2)Z的气态氢化物和溴化氢相比，较稳定的是__HCl____(写化学式)。
(3)Y与Z形成的化合物和足量水反应，生成一种弱酸和一种强酸，该反应的化学方程式是__SiCl4＋3H2O===H2SiO3＋4HCl____。
解析：W的质子数Z＝A－N＝18－10＝8，则W为氧；X和Ne的核外电子数相差1，且图中X的原子半径大于W，则X为钠；Y的单质是一种常见的半导体材料，则Y为硅；Z的原子序数大于Y，且在同周期主族元素中电负性最大，则Z为氯。
(1)Na在元素周期表中位于第三周期第ⅠA族。O的基态原子的轨道表示式为，故有2个未成对电子。
(2)氯的非金属性强于溴，故HCl的稳定性更强。
(3)SiCl4与H2O反应的化学方程式为SiCl4＋3H2O===H2SiO3＋4HCl。
20．(8分)现有五种元素，其中A、B、C为短周期主族元素，D、E为第四周期元素，它们的原子序数依次增大。请根据下列相关信息，回答问题。
A元素的核外电子数和电子层数相等，也是宇宙中最丰富的元素
B元素原子的核外p电子数比s电子数少1
C原子的第一至第四电离能分别是：I1＝738 kJ·mol－1，
I2＝1 451 kJ·mol－1，I3＝7 733 kJ·mol－1，
I4＝10 540 kJ·mol－1
D是前四周期中电负性最小的元素
E在周期表的第七列
(1)已知BA5为离子化合物，写出其电子式______。
(2)B基态原子中能量最高的电子，其电子云在空间有__3____个方向，原子轨道呈__纺锤(或哑铃)____形。
(3)某同学根据上述信息，推断C基态原子的核外电子排布图为该同学所画的电子排布图违背了__泡利不相容原理____。
(4)E位于__第ⅦB____族__d____区，价电子排布式为__3d54s2____。
(5)检验D元素的方法是__焰色反应____，请用原子结构的知识解释产生此现象的原因是__当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将以光的形式释放能量____。
解析：根据提供信息，可以推断A为H，B为N，C为Mg，D为K，E为Mn。
(1)NH5的电子式为 。
(2)N的基态原子中能量最高的电子为2p能级上的电子，电子云在空间有3个方向，原子轨道呈纺锤形(或哑铃形)。
(3)该同学所画的电子排布图中3s能级上的两个电子自旋方向相同，违背了泡利不相容原理。
(4)Mn的价电子排布式为3d54s2，位于第四周期第ⅦB族，属于d区元素。
(5)检验钾元素可以利用焰色反应。
21．(13分)已知A、B、C、D、E、F、G都是元素周期表中短周期主族元素，它们的原子序数依次增大。A是元素周期表中原子半径最小的元素，D3B中阴、阳离子具有相同的电子层结构，B、C均可分别与A形成10电子分子，B、C属同一周期，两者可以形成许多种共价化合物，C、F属同一主族，B原子最外电子层的p能级上的电子处于半满状态，C的最外层电子数是内层电子数的3倍，E最外层电子数比最内层多1。请用具体的元素回答下列问题：
(1)E元素基态原子电子排布式为__1s22s22p63s23p1____。
(2)用电子排布图表示F元素原子的价电子构型______。
(3)F、G元素对应的最高价含氧酸中酸性较强的化学式为__HClO4____。
(4)离子半径：D＋__＜____B3－，第一电离能：B__＞____C，电负性：C__＞____F。(填“＜”、“＞”或“＝”)
(5)A、C形成的一种绿色氧化剂X有广泛应用，X分子中A、C原子个数比为1∶1，X的电子式为______，试写出Cu、稀硫酸与X反应制备硫酸铜的离子方程式__Cu＋2H＋＋H2O2===Cu2＋＋2H2O____。
(6)写出E与D的最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式__2Al＋2H2O＋2NaOH===2NaAlO2＋3H2↑____。
解析：A是原子半径最小的元素，为H，B是N，C是O，D是Na，E是Al，F是S，G是Cl。
(1)元素E(即A1)的基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p1。
(2)用电子排布图表示F元素(即硫元素)原子的价电子构型：
(3)硫、氯元素对应的最高价含氧酸中酸性较强的化学式为HClO4。
(4)D＋(Na＋)与B3－(N3－)具有相同的电子层结构，所以离子半径：Na＋
(6)A1与NaOH溶液反应的化学方程式为2Al＋2H2O＋2NaOH===2NaAlO2＋3H2↑
22．(10分)下表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别代表一种化学元素。试回答下列问题：
(1)元素p为26号元素，请写出其基态原子的电子排布式__1s22s22p63s23p63d64s2____。
(2)h的单质在空气中燃烧发出耀眼的白光，请用原子结构的知识解释发光的原因：__电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以光(子)的形式释放能量____。
(3)o、p两元素的部分电离能数据列于下表：
元素
o
p
电离能/kJ·mol－1
I1
717
759
I2
1 509
1 561
I3
3 248
2 957
比较两元素的I2、I3可知，气态o2＋再失去一个电子比气态p2＋再失去一个电子难。对此，你的解释是__Mn2＋的3d轨道电子排布为半满状态，比较稳定____。
(4)第三周期8种元素按单质熔点高低的顺序排列如图(Ⅰ)所示，其中电负性最大的是__2____(填下图中的序号)。
(5)表中所列的某主族元素的电离能情况如图(Ⅱ)所示，则该元素是__Al____(填元素符号)。
解析：(1)26号元素为铁元素，其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。
(2)h为Mg元素，Mg单质在空气中燃烧发出耀眼的白光，电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以光(子)的形式释放能量。
章末复习提升
专题一 元素推断技巧
1．元素推断的一般思路
2．推断元素名称的方法
(1)利用稀有气体元素原子结构的特殊性。
稀有气体元素原子的电子层结构与同周期的非金属元素原子形成的阴离子的电子层结构相同，与下一周期的金属元素原子形成的阳离子的电子层结构相同。
①与He电子层结构相同的离子有H－、Li＋、Be2＋等。
②与Ne电子层结构相同的离子有F－、O2－、Na＋、Mg2＋、Al3＋等。
③与Ar电子层结构相同的离子有Cl－、S2－、K＋、Ca2＋等。
(2)利用常见元素及其化合物的特征。
①形成化合物种类最多的元素之一、单质是自然界中硬度最大的物质的元素或气态氢化物中氢的质量分数最高的元素：C。
②空气中含量最多的元素或气态氢化物的水溶液呈碱性的元素；N。
③地壳中含量最多的元素或氢化物在通常情况下呈液态的元素；O。
④单质密度最小的元素：H；单质密度最小的金属元素：Li。
⑤单质在常温下呈液态的非金属元素：Br；金属元素：Hg。
⑥最高价氧化物及其对应水化物既能与强酸反应，又能与强碱反应的元素：Be、Al。
⑦元素的气态氢化物和它的最高价氧化物对应水化物能发生化合反应的元素：N；能发生氧化还原反应的元素：S。
⑧元素的单质在常温下能与水反应放出气体的短周期元素：Li、Na、F。
3．确定元素位置的方法
(1)由基态原子的价电子排布式给元素定位。
周期序数＝电子层数(能层序数)＝最高能层序数
主族元素的族序数＝价电子数
第ⅢB族～第ⅦB族的价电子排布式为(n－1)d1－10ns1～2(镧系、锕系除外)，族序数＝价电子数。如锰的价电子排布式为3d54s2，它位于元素周期表中第四周期第ⅦB族。
第ⅠB族和第ⅡB族的价电子排布式为(n－1)d10ns1～2，弱序数＝ns轨道上的电子数。
(2)根据原子序数以0族为基准给元素定位：
稀有气体元素
He
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn
周期序数
一
二
三
四
五
六
原子序数
2
10
18
36
54
86
①原子序数－稀有气体元素的原子序数(相近且小)＝元素所在的纵列数。
第1、2纵列为第ⅠA族、ⅡA族，第3～7纵列为第ⅢB族～第ⅦB族，第8～10纵列为第Ⅷ族，第11、12纵列为第ⅠB族、ⅡB族，第13～17纵列为第ⅢA族～第ⅦA族。该元素的周期数＝稀有气体元素的周期数＋1。
如判断原子序数为41的元素在元素周期表中的位置。
分析：41与36接近，有41－36＝5，故该元素位于第五周期第ⅤB族。
注意：使用此法若为第六、七周期第ⅢB族(合镧系、锕系元素)后的元素需再减14定位。
②稀有气体元素的原子序数(相近且大)－原子序数＝18－该元素所在纵列数。
如判断新发现的114号元素在元素周期表中的位置。
分析：118－114＝4，为顺数第14纵列或倒数第5纵列，故114号元素位于第七周期第ⅣA族。
典例1 已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42。X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。X跟Y可形成化合物X2Y3，Z元素可以形成负一价离子。请回答下列问题：
(1)X元素基态原子的电子排布式为__1s22s22p63s23p63d104s24p3____，该元素的符号是__As____。
(2)Y元素基态原子的价层电子的轨道表示式为______，元素X与Y的电负性比较：X__＜____Y(填“＞”或“＜”)。
解析：X的最外层电子排布式为4s24p3，故为砷元素，原子序数为33；2p轨道上有两个未成对电子，可能是2p轨道上有2个或4个电子，即Y元素可能是碳或氧，因Y能够与砷形成As2Y3化合物，故Y为氧元素；As、O、Z的原子序数之和为42，故Z为氢元素。(2)在元素周期表中氧元素位于砷元素的右上方，故电负性大于砷。
〔变式训练1〕 A、B、C、D、E是元素周期表前四周期中五种常见的元素，其相关信息如下表：
元素
相关信息
A
原子核外L层电子数是K层的2倍
B
其一种单质可构成地球生物的“保护伞”
C
原子的第一电离能在第三周期中最小
D
基态原子最外层电子排布式为(n＋1)sn(n＋1)p(n＋2)
E
可形成多种氧化物，其中一种为具有磁性的黑色晶体
请回答下列问题：
(1)C在元素周期表中位于第__三____周期、第__ⅠA____族；E的基态原子核外电子排布式是__1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2____。
(2)B、C、D的简单离子半径由大到小的顺序为(用化学符号表示，下同)__S2－>O2－>Na＋____，B、D的简单气态氢化物中稳定性较大的是__H2O____。
(3)B、C的单质按物质的量之比为1︰2形成的化合物中化学键的类型为__共价键、离子键____。
解析：(1)同一周期从左到右，第一电离能逐渐增大，则C为钠元素，根据题给信息可推知E为铁元素。(2)臭氧层是地球生物的“保护伞”，则B为氧元素；根据D的基态原子最外层电子排布式可知n＝2，则D为硫元素。(3)B、C的单质按物质的量之比为1︰2形成的化合物为Na2O2，既含共价键，又含离子键。
专题二 元素“位、构、性”关系
1．元素“位、构、性”关系图解
2．同周期、同主族元素性质变化规律
性质
同一周期
(从左到右)
同一主族
(从上到下)
核外电子
的排布
电子层数
相同
增加
最外层
电子数
1→2或8
相同
金属性和
非金属性
金属性
减弱
增强
非金属性
增强
减弱
原子半径
减小
增大
单质的
氧化性
和还原性
氧化性
增强
减弱
还原性
减弱
增强
最高价氧
化物对应
水化物的
酸碱性
酸性
增强
减弱
碱性
减弱
增强
气态氢化物的稳定性
增强
减弱
第一电离能
增大(但ⅡA>
ⅢA，ⅤA>ⅥA )
减小
电负性
增大
减小
典例2 现有下列短周期元素性质的数据：
元素编号
元素性质
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
⑧
原子半径
(10－10m)
0.74
1.60
1.52
1.10
0.99
1.86
0.75
1.43
最高或最低
化合价
＋2
＋1
＋5
＋7
＋1
＋5
＋3
－2
－3
－1
－3
试回答下列问题：
(1)上述元素中处于第ⅤA族的有__④⑦____，处于第二周期的有__①③⑦____(以上均用编号表示)。
(2)上述元素中金属性最强的是__⑥____(用编号表示)。
(3)写出元素①⑧形成的化合物与KOH溶液反应的化学方程式：__Al2O3＋2KOH===2KAlO2＋H2O____。
(4)经验表明，除氢和氦外，当元素原子的电子层数(n)多于或等于原子最外层电子数(m)即(n－m)≥0时，该元素属于金属元素；当元素原子的最外层电子数(m)多于原子的电子层数(n)即(n－m)<0时，该元素属于非金属元素，试回答：
a．第n(n≥2)周期有__8－n____种非金属元素(含0族元素)。
B．根据周期表中每个周期非金属元素的种类，预测周期表中应有__23____种非金属元素(含0族元素)。还有__1____种未发现，未发现的非金属元素处在第__七____周期第__ⅧA____族(注：将0族看作ⅧA族)。
解析：(1)由化合价知，④和⑦在第ⅤA族，③⑥在第ⅠA族，①在第ⅥA族，②在第ⅡA族，⑤在第ⅦA族，⑧在第ⅢA族，因为⑦的原子半径小于④的原子半径，③的原子半径小于⑥的原子半径，由原子半径变化规律可知，⑦是N、④是P、③是Li、⑥是Na、①是O、②是Mg、⑤是Cl、⑧是Al。因为当元素原子的最外层电子数(m)多于原子的电子层(n)即(n－m)<0时，该元素属于非金属元素。原子的最外层电子数最多是8，第n(n≥2)周期应有8－n种非金属元素。
〔变式训练2〕 现有部分短周期元素的性质或原子结构如表：
元素编号
元素性质或原子结构
T
单质能与水剧烈反应，所得溶液呈弱酸性
X
L层p电子数比s电子数多2个
Y
第三周期元素的简单离子中半径最小
Z
L层有三个未成对电子
(1)写出元素X的离子结构示意图______。
(2)写出Y元素最高价氧化物的水化物的电离方程式__H＋＋AlO＋H2OAl(OH)3Al3＋＋3OH－____。
(3)根据对角线规则，元素周期表中Y左上方元素的最高价氧化物对应的水化物与NaOH反应的化学方程式为__Be(OH)2＋2NaOH===Na2BeO2＋2H2O____。
(4)元素T与氯元素相比，非金属性较强的是__F____(用元素符号表示)，下列表述中能证明这一事实的是__C____。
A．气态氢化物的挥发性和稳定性
B．单质分子中的键能
C．两元素的电负性
D．含氧酸的酸性
E．两单质在自然界的存在形式
(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四种元素的单质中化学性质明显不同于其他三种单质的是__Al____(填元素符号)，理由__具有金属性____。
解析：本题关键在于根据题目提供的元素性质或原子结构，判断出是什么元素；T：短周期元素，单质能与水剧烈反应的有Na和F2，因所得溶液呈弱酸性，只能为F；X：电子排布式为1s22s22p4，为O；Y：同周期元素，阳离子半径小于阴离子半径，当电子层排布相同时，质子数越多，微粒半径越小，根据以上规律，很容易得出Y为Al；Z：电子排布式为1s22s22p3，为N。
考纲要求 ☞
1．认识原子核外电子的运动状态，了解电子云、电子层(能层)、原子轨道(能级)的含义。
2．了解多电子原子核外电子分层排布遵循的原理，能用电子排布式表示1～36号元素的原子和离子的基态核外电子排布。
3．了解主族元素第一电离能、电负性等性质的周期性变化规律，能根据元素电负性说明元素的金属性和非金属性的周期性变化规律。
Z
1．(2018·全国卷Ⅰ)Li是最轻的固体金属，采用Li作为负极材料的电池具有小而轻、能量密度大等优良性能，得到广泛应用。回答下列问题：
(1)下列Li原子电子排布图表示的状态中，能量最低和最高的分别为__D____、__C____(填标号)。
(2)Li＋与H－具有相同的电子构型，r(Li＋)小于r(H－)，原因是__Li＋核电荷数较大，对外层电子的吸引力较强____。
解析：(1)根据核外电子排布规律可知Li的基态核外电子排布式为1s22s1，则D项排布能量最低；选项C中有2个电子处于2p能级上，能量最高。
(2)由于锂的核电荷数较大，原子核对最外层电子的吸引力较大，因此Li＋半径小于H－。
2．(2018·全国卷Ⅲ)锌在工业中有重要作用，也是人体必需的微量元素。回答下列问题：
(1)Zn原子核外电子排布式为__[Ar]3d104s2____。
(2)黄铜是人类最早使用的合金之一，主要由Zn和Cu组成。第一电离能I1(Zn)__大于____I1(Cu)(填“大于”或“小于”)。原因是__Zn核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子____。
解析：(1)锌原子为30号元素，核外电子排布式为[Ar]3d104s2。
(2)Zn核外电子排布式为[Ar]3d104s2，Cu核外电子排布式为[Ar]3d104s1。Zn核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子，所以第一电离能I1(Zn)大于I1(Cu)
3．(2018·全国卷Ⅱ)硫及其化合物有许多用途，相关物质的物理常数如下表所示：
H2S
S8
FeS2
SO2
SO3
H2SO4
熔点/℃
－85.5
115.2
>600
(分解)
－75.5
16.8
10.3
沸点/℃
－60.3
444.6
－10.0
45.0
337.0
回答问题：
(1)基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为______，基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为__哑铃(纺锤)____形。
解析：(1)铁元素为26号元素，基态铁原子的价层电子排布式为3d64s2，因此其价层电子排布图为。基态硫原子电子排布式为1s22s22p63s23p4，最高能级为3p能级，其电子云形状轮廓图为哑铃形或纺锤形。
4．(2017·新课标Ⅲ卷)研究发现，在CO2低压合成甲醇反应(CO2＋3H2===CH3OH＋H2O)中，Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。回答下列问题：
(1)Co基态原子核外电子排布式为__1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2____。元素Mn与O中，第一电离能较大的是__O____，基态原子核外未成对电子数较多的是__Mn____。
解析：(1)Co为27号元素，位于第四周期第Ⅷ族，铁之后，将电子按照能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则填入各电子轨道中，即可得到Co的基态原子核外电子排布式；金属性越强，第一电离能越小，而金属性：Mn＞O，故第一电离能较大的为O。Mn原子的价电子排布式为3d54s2，根据洪特规则，有5个未成对电子，而O原子的价电子排布式为2s22p4，仅有2个未成对电子，故基态原子核外未成对电子数较多的是Mn。
5．(2017·江苏卷)铁氮化合物(FexNy)在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。某FexNy的制备需铁、氮气、丙酮和乙醇参与。
(1)Fe3＋基态核外电子排布式为__[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5____。
(3)C、H、O三种元素的电负性由小到大的顺序为__H
(3)非金属性O>C>H。
第一章 学业质量标准检测
(90分钟，100分)
一、选择题(本题包括17个小题，每小题3分，共51分)
1．下列说法正确的是( B )
A．氢光谱是元素的所有光谱中最简单的光谱之一
B．“量子化”就是不连续的意思，微观粒子运动均有此特点
C．玻尔理论不但成功解释了氢原子光谱，而且还推广到其他原子光谱
D．原子中电子在具有确定半径的圆周轨道上像火车一样高速运转着
解析：A项氢光谱是元素的所有光谱中最简单的光谱。C项玻尔理论成功地解释了氢原子光谱，但对解释多电子原子的光谱却遇到困难。D项原子中的电子运动是没有规则，没有轨道的原子半径是电子运动出现的“区域”。
2．简单原子的原子结构可用下图形象地表示，其中●表示质子或电子，○表示中子，则下列有关①②③的叙述正确的组合是( A )
a．①②③互为同位素
B．①②③互为同素异形体
C．①②③是三种化学性质不同的粒子
D．①②③具有相同的质量数
e．①②③具有相同的质量
f．①②③是三种不同的原子
A．a、f B．b、c
C．d、e D．e、f
解析：由题可知所给出的是三种不同的原子，这三种原子都只有1个质子，则①②③分别代表H、H、H，它们是氢的三种同位素；同素异形体是指同种元素组成的结构不同的单质；同位素的物理性质不同，化学性质相同。
3．下列有关原子核外电子排布规律，说法正确的是( D )
A．原子核外电子都是先排内层后排外层
B．Fe2＋的价层电子排布式为3d54s1
C．15P原子的电子排布式是1s22s22p63s23p3p
D．同一原子中，1s、2s、3s能级最多容纳的电子数相同
解析：由构造原理可知，多电子原子中核外电子排布存在能级交错，例如，E(3d)>E(4s)，先排4s能级后排3d能级。Fe的基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，形成Fe2＋时，先失去最外层4s能级上的2个电子，故Fe2＋的价层电子排布式为3d6。根据洪特规则可知，p能级上有3个电子时，应分占三个轨道，则15P原子的电子排布式为1s22s22p63s23p3p3p。
4．下列元素中，基态原子的价电子排布式、电子排布式或电子排布图不正确的是( B )
A．Al 3s23p1
B．As [Ar]4s24p3
C．Ar 3s23p6
D．Ni 3d84s2
解析：B项应为[Ar]3d104s24p3。
5．下列叙述正确的是( B )
A．通常，同周期元素的第一电离能ⅦA族的元素最大
B．在同一主族中，自上而下第一电离能逐渐减小
C．第ⅠA、ⅡA族元素的原子，其半径越大，第一电离能越大
D．主族元素的原子形成单原子离子时的化合价数都和它的族序数相等
解析：通常，同周期元素中碱金属元素的第一电离能最小，零族元素的第一电离能最大。同一主族中，从上而下原子半径逐渐增大，失电子能力增强，第一电离能逐渐减小。非金属元素形成的简单阴离子，其化合价不等于族序数，如Cl－中Cl显－1价。
6．甲、乙两元素原子的L层电子数都是其他层电子总数的2倍。下列推断正确的是( D )
A．甲与乙位于同一周期
B．甲与乙位于同一主族
C．甲与乙都位于元素周期表的p区
D．甲与乙的原子序数之和为偶数
解析：甲和乙的电子层排布可能为1s22s22p2和1s22s22p63s2，即为碳和镁元素，它们位于不同的周期、不同的主族、不同的区域。
7．下列元素相关粒子的电子排布式中，前者一定是金属元素，后者一定是非金属元素的是( B )
A．[Ne]3s1 [Ne]3s2
B．[Ar]4s1 [Ne]3s23p4
C．[Ne]3s2 [Ar]4s2
D．[He]2s22p4 [Ne]3s23p5
解析：A项，两种元素分别为Na、Mg，均为金属；B项，两种元素分别为K、S，符合题意；C项，两种元素分别为Mg、Ca，均为金属；D项，两种元素分别为O、Cl，均为非金属。
8．下列说法正确的是( B )
A．原子核外电子排布式为1s2的原子与原子核外电子排布式为1s22s2的原子化学性质相似
B．Zn2＋的最外层电子排布式为3s23p63d10
C．基态铜原子的外围电子排布图：
D．基态碳原子的最外层电子排布图：
解析：A．原子核外电子排布式为1s2的元素为He，原子核外电子排布式为1s22s2的元素为Be，He性质稳定，Be较活泼，性质不同，故A错误；B．Zn的原子序数为30，电子排布为[Ar]3d104s2，失去2个电子变为锌离子，Zn2＋的最外层电子排布式为3s23p63d10，故B正确；C．Cu的原子序数为29，价电子排布为3d104s1，基态铜原子的价电子排布图为，故C错误；D．C的原子序数为6，价电子排布为2s22p2，基态碳原子的价电子排布图为，故D错误；故选B。
9．下列各项叙述正确的是( C )
A．镁原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2时，原子释放能量，由基态转化成激发态
B．价电子排布为5s25p1的元素位于第五周期第ⅠA族，是s区元素
C．所有原子任一能层的s电子云轮廓图都是球形，但球的半径大小不同
D．24Cr原子的电子排布式是：1s22s22p63s23p63d44s2
解析：A．镁原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2时，原子吸收能量，由基态转化成激发态，故A错误；B．价电子排布为5s25p1的元素，最外层电子数为3，则元素位于第五周期第Ⅲ A族，是p区元素，故B错误；C．所有原子任一能层的S电子云轮廓图都是球形，能层越大，球的半径越大，故C正确；D．24Cr原子的电子排布是：1s22s22p63s23p63d54s1，半充满轨道能量较低，故D错误；故选C。
10．(2018·湖北武汉月考)下列元素中基态原子的第一电离能最大的是( C )
A．B B．C
C．N D．O
解析：非金属性越强，第一电离能越大，氮元素的2p轨道电子处于半充满状态，稳定性强，因此第一电离能最大的是N，答案选C。
11．A元素的阳离子与B元素的阴离子具有相同的电子层结构，下列有关两元素的叙述中正确的是( B )
①原子半径：A
C．③⑤ D．③④⑤⑥
解析：A元素的阳离子与B元素的阴离子具有相同的电子层结构，则离子核外电子数相等，A元素处于B元素相邻的下一周期；①A元素形成阳离子与B元素形成阴离子，A元素处于B元素相邻的下一周期，电子层越多，原子半径越大原子半径A＞B，故①错误；②A元素处于B元素相邻的下一周期，原子序数A较大，核外电子排布相同的离子，原子序数越大，离子半径越小，所以B离子半径较大，即离子半径A＜B，故②错误；③A元素的阳离子与B元素的阴离子具有相同的电子层结构，则离子核外电子数相等，A元素处于B元素相邻的下一周期，原子序数A较大，即原子序数A＞B，故③正确；④金属易失电子，电离能较小，非金属元素不易失电子电离能较大，所以第一电离能：A＜B，故④错误；⑤A元素原子最外层电子数与B元素原子最外层电子数之和为8，则A的正价与B的负价绝对值相等，若A元素原子最外层电子数与B元素原子最外层电子数之和不为8，则A的正价与B的负价绝对值不相等，故⑤错误；⑥A能形成阳离子，说明A易失去电子，具有较强的金属性，A的电负性较弱，B能形成阴离子，说明在反应时易得到电子，具有较强的电负性，则A的电负性小于B的电负性，故⑥正确；所以③⑥正确；故选B。
12．下列说法正确的是( D )
A．原子的第一电离能越大，该元素的电负性就越大
B．原子的电子层数越多，原子半径越大
C．原子失去电子越多，说明其还原性越强
D．同一原子的能层越高，S电子云的半径越大
解析：A、这两者没直接关系，电离能是气态原子测出来的，电负性是从共价化合物中测出来的，一般第一电离能越大的电负性越大，但第二主族跟第三主族、第五主族跟第六主族比较特殊，如Mg的第一电离能大于Al，电负性却小于Al，错误；B、碱金属元素钠的半径就比钾的半径大，错误；C、原子失去电子越容易，其单质还原性越强，而不是原子失去电子越多，例如铝在反应中失去3个电子而钠在反应中失去1个电子，但是钠的还原性比铝强，错误。
13．原子最外层电子排布式为ns2的元素有很多种，下列对该元素的推测不正确的是( D )
A．该元素可能与ⅠA族某种元素性质相似
B．该元素的单质、氧化物、氢氧化物可能都与NaOH溶液反应
C．该元素原子中可能有未成对电子
D．该元素原子的得电子能力可能很强
解析：根据对角线规则，Li(ⅠA族)与Mg(3s2)相似，A项正确；铍元素(2s2)的单质、氧化物、氢氧化物均可与NaOH溶液反应，B项正确；Sc、Ti、V、Mn、Fe等原子的最外层电子排布式均为4s2，它们均有未成对电子，C项正确；最外层电子排布式为ns2的是氦和金属元素，不可能得电子能力很强。
14．用R代表短周期元素，R原子最外层的p能级上的未成对电子只有2个。下列关于R的描述中正确的是( C )
A．R的氧化物都能溶于水
B．R的最高价氧化物所对应的水化物都是H2RO3
C．R都是非金属元素
D．R的氧化物都能与NaOH溶液反应
解析：短周期元素的原子中，p能级上有2个未成对电子的原子的核外电子排布分别为1s22s22p2(C)、ls22s22p4(O)、1s22s22p63s23p2(Si)、1s22s22p63s23p4(S)，共有四种元素，其中SiO2不溶于水，Si、S的最高价氧化物对应的水化物分别是H4SiO4、H2SO4，CO不与NaOH溶液反应。
15．X、Y、Z为短周期元素，X原子最外层只有一个电子，Y原子的最外层电子数比内层电子总数少4，Z的最外层电子数是内层电子总数的3倍。下列有关叙述正确的是( C )
A．Y的价电子排布式为3s23p5
B．稳定性：Y的氢化物＞Z的氢化物
C．第一电离能：Y＜Z
D．X、Y两元素形成的化合物为离子化合物
解析：Y原子应该有3个电子层，最外层电子数为6，是硫元素，价电子排布式为3s23p4；Z元素是O，第一电离能O＞S；X可能是H，也可能是Li或Na，H2S是共价化合物。
16．“胃舒平”的主要成分是氢氧化铝，同时含有三硅镁(Mg2Si3O8·H2O)等化合物。下列叙述中错误的是( B )
A．镁元素基态原子的核外电子排布式是1s22s22p63s2
B．铝元素原子核外共有5种不同运动状态的电子
C．钠元素离子半径比铝离子半径大
D．金属铝与钠的最高价氧化物的水化物溶液发生反应的离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
解析：B中，Al原子核外电子排布图为。观察可知：原子中共有5种不同能级(分别为1s、2s、2p、3s、3p)，13种不同运动状态(指电子层、电子能级、轨道方向和自旋状态各不相同)的电子。
17．以下有关元素性质的说法不正确的是( D )
A．具有下列电子排布式的原子中，①1s22s22p63s23p2 ②1s22s22p3 ③1s22s22p2 ④1s22s22p63s23p4，原子半径最大的是①
B．下列原子的外围电子排布中，①3s23p1 ②3s23p2 ③3s23p3 ④3s23p4，对应的第一电离能最大的是③
C．①Na、K、Rb ②N、P、As ③O、S、Se ④Na、P、Cl，元素的电负性随原子序数的增加而递增的是④
D．某元素的逐级电离能(kJ·mol－1)分别为738、1 451、7 733、10 540、13 630、17 995、21 703，当它与氯气反应时最可能生成的阳离子是③
①X＋ ②X2＋ ③X3＋ ④X4＋
解析：A选项：电子层数越多，最外层电子数越少，半径越大，①正确；B选项：四种元素均为第三周期元素，由电离能的变化规律及核外电子的排布情况知③中3p能级半充满，第一电离能最大；C选项：元素的电负性可用来衡量元素的金属性和非金属性的强弱，在元素周期表中，同一周期从左到右，元素的电负性逐渐增大，同一主族从上到下元素的电负性逐渐减小，故④符合；D选项：判断电离能与元素化合价的关系，关键看各级电离能之间的变化趋势，相邻两级电离能变化较大，说明再失去一个电子的难度增大，由此可判断出该离子所带的电荷数，所以X最有可能生成的阳离子是X2＋。
二、非选择题(本题包括5小题，共49分)
18．(8分)(1)元素C、N、O、K的电负性从大到小依次为__O>N>C>K____。
(2)CH4中共用电子对偏向C，SiH4中共用电子对偏向H，则C、Si、H的电负性由大到小的顺序为__C>H>Si____。
(3)右图是周期表中短周期的一部分，A的单质是空气中含量最多的物质，其中第一电离能最小的元素是__D____(填“A”“B”“C”或“D”)。
(4)氮化硼(BN)是一种重要的功能陶瓷材料。基态B原子的电子排布式为__1s22s22p1____；B和N相比，电负性较大的是__N____，BN中B元素的化合价为__＋3价____。
解析：(1)C、N、O位于第二周期，且相对位置为从左到右，电负性逐渐增大，K位于第四周期最左边，所以电负性最小。(2)共用电子对偏向电负性大的原子，所以C的电负性大于H的电负性，Si的电负性小于H的电负性。(3)A为N，A、C为第ⅤA族元素，其第一电离能大于第ⅥA族的，同一主族从上往下第一电离能逐渐减小，D的最小。(4)同一周期，从左至右，电负性增大，故电负性N>B。
19．(10分)W、X、Y、Z是四种常见的短周期元素，其原子半径随原子序数变化如图所示。已知W的一种核素的质量数为18，中子数为10；X和Ne原子的核外电子数相差1；Y的单质是一种常见的半导体材料；Z的电负性在同周期主族元素中最大。
(1)X位于元素周期表中第__三____周期第__ⅠA____族；W的基态原子核外有__2____个未成对电子。
(2)Z的气态氢化物和溴化氢相比，较稳定的是__HCl____(写化学式)。
(3)Y与Z形成的化合物和足量水反应，生成一种弱酸和一种强酸，该反应的化学方程式是__SiCl4＋3H2O===H2SiO3＋4HCl____。
解析：W的质子数Z＝A－N＝18－10＝8，则W为氧；X和Ne的核外电子数相差1，且图中X的原子半径大于W，则X为钠；Y的单质是一种常见的半导体材料，则Y为硅；Z的原子序数大于Y，且在同周期主族元素中电负性最大，则Z为氯。
(1)Na在元素周期表中位于第三周期第ⅠA族。O的基态原子的轨道表示式为，故有2个未成对电子。
(2)氯的非金属性强于溴，故HCl的稳定性更强。
(3)SiCl4与H2O反应的化学方程式为SiCl4＋3H2O===H2SiO3＋4HCl。
20．(8分)现有五种元素，其中A、B、C为短周期主族元素，D、E为第四周期元素，它们的原子序数依次增大。请根据下列相关信息，回答问题。
A元素的核外电子数和电子层数相等，也是宇宙中最丰富的元素
B元素原子的核外p电子数比s电子数少1
C原子的第一至第四电离能分别是：I1＝738 kJ·mol－1，
I2＝1 451 kJ·mol－1，I3＝7 733 kJ·mol－1，
I4＝10 540 kJ·mol－1
D是前四周期中电负性最小的元素
E在周期表的第七列
(1)已知BA5为离子化合物，写出其电子式______。
(2)B基态原子中能量最高的电子，其电子云在空间有__3____个方向，原子轨道呈__纺锤(或哑铃)____形。
(3)某同学根据上述信息，推断C基态原子的核外电子排布图为该同学所画的电子排布图违背了__泡利不相容原理____。
(4)E位于__第ⅦB____族__d____区，价电子排布式为__3d54s2____。
(5)检验D元素的方法是__焰色反应____，请用原子结构的知识解释产生此现象的原因是__当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将以光的形式释放能量____。
解析：根据提供信息，可以推断A为H，B为N，C为Mg，D为K，E为Mn。
(1)NH5的电子式为 。
(2)N的基态原子中能量最高的电子为2p能级上的电子，电子云在空间有3个方向，原子轨道呈纺锤形(或哑铃形)。
(3)该同学所画的电子排布图中3s能级上的两个电子自旋方向相同，违背了泡利不相容原理。
(4)Mn的价电子排布式为3d54s2，位于第四周期第ⅦB族，属于d区元素。
(5)检验钾元素可以利用焰色反应。
21．(13分)已知A、B、C、D、E、F、G都是元素周期表中短周期主族元素，它们的原子序数依次增大。A是元素周期表中原子半径最小的元素，D3B中阴、阳离子具有相同的电子层结构，B、C均可分别与A形成10电子分子，B、C属同一周期，两者可以形成许多种共价化合物，C、F属同一主族，B原子最外电子层的p能级上的电子处于半满状态，C的最外层电子数是内层电子数的3倍，E最外层电子数比最内层多1。请用具体的元素回答下列问题：
(1)E元素基态原子电子排布式为__1s22s22p63s23p1____。
(2)用电子排布图表示F元素原子的价电子构型______。
(3)F、G元素对应的最高价含氧酸中酸性较强的化学式为__HClO4____。
(4)离子半径：D＋__＜____B3－，第一电离能：B__＞____C，电负性：C__＞____F。(填“＜”、“＞”或“＝”)
(5)A、C形成的一种绿色氧化剂X有广泛应用，X分子中A、C原子个数比为1∶1，X的电子式为______，试写出Cu、稀硫酸与X反应制备硫酸铜的离子方程式__Cu＋2H＋＋H2O2===Cu2＋＋2H2O____。
(6)写出E与D的最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式__2Al＋2H2O＋2NaOH===2NaAlO2＋3H2↑____。
解析：A是原子半径最小的元素，为H，B是N，C是O，D是Na，E是Al，F是S，G是Cl。
(1)元素E(即A1)的基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p1。
(2)用电子排布图表示F元素(即硫元素)原子的价电子构型：
(3)硫、氯元素对应的最高价含氧酸中酸性较强的化学式为HClO4。
(4)D＋(Na＋)与B3－(N3－)具有相同的电子层结构，所以离子半径：Na＋
(6)A1与NaOH溶液反应的化学方程式为2Al＋2H2O＋2NaOH===2NaAlO2＋3H2↑
22．(10分)下表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别代表一种化学元素。试回答下列问题：
(1)元素p为26号元素，请写出其基态原子的电子排布式__1s22s22p63s23p63d64s2____。
(2)h的单质在空气中燃烧发出耀眼的白光，请用原子结构的知识解释发光的原因：__电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以光(子)的形式释放能量____。
(3)o、p两元素的部分电离能数据列于下表：
元素
o
p
电离能/kJ·mol－1
I1
717
759
I2
1 509
1 561
I3
3 248
2 957
比较两元素的I2、I3可知，气态o2＋再失去一个电子比气态p2＋再失去一个电子难。对此，你的解释是__Mn2＋的3d轨道电子排布为半满状态，比较稳定____。
(4)第三周期8种元素按单质熔点高低的顺序排列如图(Ⅰ)所示，其中电负性最大的是__2____(填下图中的序号)。
(5)表中所列的某主族元素的电离能情况如图(Ⅱ)所示，则该元素是__Al____(填元素符号)。
解析：(1)26号元素为铁元素，其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。
(2)h为Mg元素，Mg单质在空气中燃烧发出耀眼的白光，电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以光(子)的形式释放能量。
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