第1讲 原子结构与性质[考纲要求] 1.能规范书写常见元素(1～36号)原子核外电子的电子排布式和电子排布图。2.能运用原子核外电子跃迁等解释某些实际问题。3.能用电离能、电负性等解释元素的某些性质。4.掌握周期表各区、周期、族的原子核外电子排布规律及元素性质的递变规律。考点一 原子核外电子排布原理1．能层、能级与原子轨道(1)能层(n)：在多电子原子中，核外电子的能量是不同的，按照电子的能量差异将其分成不同能层。通常用K、L、M、N……表示，能量依次升高。(2)能级：同一能层里的电子的能量也可能不同，又将其分成不同的能级，通常用s、p、d、f等表示，同一能层里，各能级的能量按s、p、d、f的顺序升高，即：E(s)<E(p)<E(d)<E(f)。(3)原子轨道：电子云轮廓图给出了电子在核外经常出现的区域。这种电子云轮廓图称为原子轨道。原子轨道轨道形状轨道个数s球形1p哑铃形3特别提醒 第一能层(K)，只有s能级；第二能层(L)，有s、p两种能级，p能级上有三个原子轨道px、py、pz，它们具有相同的能量；第三能层(M)，有s、p、d三种能级。2．原子核外电子排布的原理(1)能量最低原理：即：电子尽先占有能量低的轨道，然后进入能量高的轨道，使整个原子的能量处于最低状态。如图为构造原理示意图，亦即基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序图：24\n(2)泡利原理一个原子轨道最多容纳2个电子，并且自旋状态相反。(3)洪特规则当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，并且自旋状态相同。洪特规则特例：当能量相同的原子轨道在全满(p6、d10、f14)、半满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)状态时，体系的能量最低，如：24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1。特别提醒 基态原子：处于最低能量的原子。当基态原子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。电子从激发态跃迁回基态时，释放一定频率的光子，这是产生原子光谱的原因。深度思考1．完成下表，理解能层、能级及其最多容纳电子数的关系能层一二三四五…符号KLMNO…能级1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s……最多容纳电子数22626102610142……281832…2n2特别提醒 (1)任一能层的能级总是从s能级开始，而且能级数等于该能层序数；(2)以s、p、d、f……排序的各能级可容纳的最多电子数依次为1、3、5、7……的二倍；(3)构造原理中存在着能级交错现象；(4)我们一定要记住前四周期的能级排布(1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p)。2．写出下列原子的电子排布式与简化电子排布式24\n原子电子排布式简化电子排布式N1s22s22p3[He]2s22p3Cl1s22s22p63s23p5[Ne]3s23p5Ca1s22s22p63s23p64s2[Ar]4s2Fe1s22s22p63s23p63d64s2[Ar]3d64s2Cu1s22s22p63s23p63d104s1[Ar]3d104s1特别提醒 当出现d轨道时，虽然电子按ns，(n－1)d，np顺序填序，但在书写电子排布式时，仍把(n－1)d放在ns前，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2正确；Fe：1s22s22p63s23p64s23d6错误。3．请用核外电子排布的相关规则解释Fe3＋较Fe2＋更稳定的原因？答案 26Fe价层电子的电子排布式为3d64s2，Fe3＋价层电子的电子排布式为3d5，Fe2＋价层电子的电子排布式为3d6。根据“能量相同的轨道处于全空、全满和半满时能量最低”的原则，3d5处于半满状态，结构更为稳定，所以Fe3＋较Fe2＋更为稳定。特别提醒 由于能级交错，3d轨道的能量比4s轨道的能量高，排电子时先排4s轨道再排3d轨道，而失电子时，却先失4s轨道上的电子。题组一 根据核外电子排布，正确理解电子能量状态1．下列电子排布图所表示的元素原子中，其能量处于最低状态的是__________。答案 ③⑤解析 ①不符合能量最低原理；②不符合洪特规则；④不符合能量最低原理。2．气态电中性基态原子的原子核外电子排布发生如下变化，吸收能量最多的是( )A．1s22s22p63s23p2→1s22s22p63s23p1B．1s22s22p63s23p3→1s22s22p63s23p2C．1s22s22p63s23p4→1s22s22p63s23p324\nD．1s22s22p63s23p63d104s24p2→1s22s22p63s23p63d104s24p1答案 B解析 np3处于半充满结构，稳定，失去一个电子吸收能量多。“两原理，一规则”的正确理解(1)原子核外电子排布符合能量最低原理，洪特规则，泡利原理，若违背其一，则电子能量不处于最低状态。易误警示 在写基态原子的电子排布图时，常出现以下错误：①(违反能量最低原理)②(违反泡利原理)③(违反洪特规则)④(违反洪特规则)(2)半充满、全充满原子结构稳定如ns2、np3、np6Cr：3d54s1 Mn：3d54s2Cu：3d104s1Zn：3d104s2题组二 化学用语的正确使用3．(2022·上海，2)下列有关物质结构的表述正确的是( )A．次氯酸的电子式B．二氧化硅的分子式SiO2C．硫原子的最外层电子排布式3s23p4D．钠离子的结构示意图答案 C解析 次氯酸的电子式为，A错；二氧化硅是原子晶体，其结构中不存在分子，B错；钠离子是钠原子失去了最外层的1个电子，其结构示意图为24\n，D错。4．按要求用三种化学用语表示基态铁原子和三价铁离子，并回答问题。FeFe3＋原子(或离子)结构示意图电子排布式电子排布图(1)铁原子最外层电子数为________，铁在发生化学反应时，参加反应的电子可能是______________________________________________________________________。(2)请你通过比较、归纳，分别说出3种不同化学用语所能反映的粒子结构信息。答案 FeFe3＋原子(或离子)结构示意图电子排布式[Ar]3d64s2[Ar]3d5电子排布图(1)2 4s上的2个电子和3d上的1个电子(2)结构示意图：能直观地反映核内的质子数和核外的电子层数及各能层上的电子数。电子排布式：能直观地反映核外电子的能层、能级和各能级上的电子数。电子排布图：能反映各轨道的能量的高低，各轨道上的电子分布情况及自旋方向。5．A、B、C、D、E、F代表6种元素。请填空：(1)A元素基态原子的最外层有2个未成对电子，次外层有2个电子，其元素符号为__________；(2)B元素的负一价离子和C元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同，B的元素符号为________，C的元素符号为________；(3)D元素的正三价离子的3d能级为半充满，D的元素符号为________，其基态原子的电子排布式为____________________________________________________；(4)E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子，E的元素符号为________，其基态原子的电子排布式为__________________________。(5)F元素的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋1，则n＝________；原子中能量最高的是________电子。答案 (1)C或O (2)Cl K(3)Fe 1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s224\n(4)Cu 1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1(5)2 2p解析 (1)A元素基态原子次外层有2个电子，故次外层为K层，A元素有2个电子层，由题意可写出其电子排布图为，则该元素核外有6个电子，为碳元素，其元素符号为C，另外氧原子同样也符合要求，其电子排布图为。(2)B－、C＋的电子层结构都与Ar相同，即核外都有18个电子，则B为17号元素Cl，C为19号元素K。(3)D元素原子失去2个4s电子和1个3d电子后变成＋3价离子，其原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2即26号元素铁。(4)根据题意要求，首先写出电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1，该元素为29号元素Cu。(5)s能级只有1个原子轨道，故最多只能容纳2个电子，即n＝2，所以元素F的原子最外层电子排布式为2s22p3，由此可知F是N元素；根据核外电子排布的能量最低原理，可知氮原子的核外电子中的2p能级能量最高。24\n化学用语的规范使用及意义为了书写和学术交流的方便，采用国际统一的符号来表示各个元素元素符号 它们有各自不同的侧重点(1)原子结构示意图只能表示核外电子的分层排布和原子核内的质子数，如。(2)核组成式：如O，侧重于表示原子核的结构，它能告诉我们该原子核内的质子数和核外电子数以及质量数，并不能反映核外电子的排布情况。(3)电子排布式：如O原子的电子排布式为1s22s22p4，它能告诉我们氧原子核外的电子分为2个电子层，3个能级，并不能告诉我们原子核的情况，也不能告诉我们它的各个电子的运动状态。(4)电子排布图：如这个式子，对氧原子核外电子排布的情况表达得就更加详细。(5)价电子排布式：如Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，价电子排布式为3d64s2。价电子排布式能反映基态原子的能层数和参与成键的电子数以及最外层电子数。24\n考点二 原子结构与元素性质1．原子结构与周期表的关系(1)原子结构与周期表的关系(完成下列表格)周期能层数每周期第一个元素每周期最后一个元素原子序数基态原子的电子排布式原子序数基态原子的电子排布式二23[He]2s1101s22s22p6三311[Ne]3s1181s22s22p63s23p6四419[Ar]4s1361s22s22p63s23p63d104s24p6五537[Kr]5s1541s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6六655[Xe]6s1861s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s26p6(2)原子构型与族的关系①对主族元素：主族元素的族序数＝原子的最外层电子数。②对副族元素：次外层电子数多于8个而少于18个的一些元素，它们除了能失去最外层的电子外，还能失去次外层上的一部分电子。例如元素钪[Ar]3d14s2，总共可以失去三个电子，钪为ⅢB族元素。所以，失去的(或参加反应的)电子总数就等于该元素所在的族序数。除第Ⅷ族元素外，大多数元素所在族的族序数等于(n－1)d＋ns(n为最外层)的电子数。归纳总结 (1)周期的序号等于能层数。(2)每一周期都是从活泼碱金属开始逐渐过渡到活泼的非金属，最后以惰性气体结束(第一周期除外)。(3)主族元素所在族的序数等于该元素原子的价电子数，等于最外层电子数。(4)ⅢB～ⅦB族元素原子的价电子数目与族序数相同。(3)元素周期表的分区①根据核外电子排布a．分区24\nb．各区元素化学性质及原子最外层电子排布特点分区元素分布外围电子排布元素性质特点s区ⅠA、ⅡA族及He元素ns1～2除氢、氦外都是活泼金属元素；通常是最外层电子参与反应p区ⅢA族～ⅦA族、0族(除氦外)ns2np1～6通常是最外层电子参与反应d区ⅢB族～ⅦB族、Ⅷ族(除镧系、锕系外)(n－1)d1～9ns1～2d轨道可以不同程度地参与化学键的形成ds区ⅠB族、ⅡB族(n－1)d10ns1～2金属元素f区镧系、锕系(n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2镧系元素化学性质相近，锕系元素化学性质相近c.若已知元素的外围电子排布，可直接判断该元素在周期表中的位置。如：某元素的外围电子排布为4s24p4，由此可知，该元素位于p区，为第四周期ⅥA族元素。即最大能层为其周期数，最外层电子数为其族序数，但应注意过渡元素(副族与第Ⅷ族)的最大能层为其周期数，外围电子数应为其纵列数而不是其族序数(镧系、锕系除外)。②根据元素金属性与非金属性可将元素周期表分为金属元素区和非金属元素区(如下图)，处于金属与非金属交界线(又称梯形线)附近的非金属元素具有一定的金属性，又称为半金属或准金属，但不能叫两性非金属。2．元素周期律(1)原子半径24\n①影响因素②变化规律元素周期表中的同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐减小；同主族元素从上到下，原子半径逐渐增大。(2)电离能①第一电离能：气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量，符号：I1，单位：kJ·mol－1。②规律a．同周期：第一种元素的第一电离能最小，最后一种元素的第一电离能最大，总体呈现从左至右逐渐增大的变化趋势。b．同族元素：从上至下第一电离能逐渐减小。c．同种原子：逐级电离能越来越大(即I1<I2<I3…)。(3)电负性①含义：元素的原子在化合物中吸引键合电子能力的标度。元素的电负性越大，表示其原子在化合物中吸引键合电子的能力越强。②标准：以最活泼的非金属氟的电负性为4.0作为相对标准，计算得出其他元素的电负性(稀有气体未计)。③变化规律金属元素的电负性一般小于1.8，非金属元素的电负性一般大于1.8，而位于非金属三角区边界的“类金属”(如锗、锑等)的电负性则在1.8左右。在元素周期表中，同周期从左至右，元素的电负性逐渐增大，同主族从上至下，元素的电负性逐渐减小。深度思考1．某元素的原子序数为29，试问：(1)写出该元素的名称及元素符号。(2)写出该元素原子的电子排布式。(3)它有多少个能层？有多少个能级？(4)它的价电子排布式是什么？(5)它属于第几周期？第几族？主族还是副族？属于哪一个分区？(6)它有多少个未成对电子？思考点拨 依据构造原理，写出电子排布式，依据能层数，确定周期的序号，依据价电子排布式，确定其所在的族及区。答案 (1)该元素为铜其元素符号为Cu。(2)1s22s22p63s23p63d104s124\n(3)4个能层，7个能级 (4)3d104s1(5)属于第四周期，ⅠB族为副族元素，属于ds区(6)有1个未成对电子解析 29号元素为铜(Cu)元素，其原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，故有四个能层，七个能级，价电子排布为3d104s1，属于第ⅠB族，为ds区。其价电子的电子排布图为，故有一个未成对电子。2．为什么一个原子的逐级电离能是逐渐增大的？答案 随着电子的逐个失去，阳离子所带的正电荷数越来越大，再要失去一个电子需克服的电性吸力也越来越大，消耗的能量越来越多。3．为什么镁的第一电离能比铝的大，磷的第一电离能比硫的大？答案 Mg：1s22s22p63s2 P：1s22s22p63s23p3。镁原子、磷原子最外层能级中，电子处于全满或半满状态，相对比较稳定，失电子较难。如此相同观点可以解释N的第一电离能大于O，Zn的第一电离能大于Ga。4．为什么Na容易形成＋1价离子，而Mg、Al易形成＋2价、＋3价离子？答案 Na的I1比I2小很多，电离能差值很大，说明失去第一个电子比失去第二个电子容易得多，所以Na容易失去一个电子形成＋1价离子；Mg的I1和I2相差不多，而I2比I3小很多，所以Mg容易失去两个电子形成＋2价离子；Al的I1、I2、I3相差不多，而I3比I4小很多，所以Al容易失去三个电子形成＋3价离子。而电离能的突跃变化，说明核外电子是分能层排布的。5．元素电负性的具体应用有哪些？答案 (1)确定元素类型(一般>1.8，非金属元素；<1.8，金属元素)。(2)确定化学键类型(两元素电负性差值>1.7，离子键；<1.7，共价键)。(3)判断元素价态正负(电负性大的为负价，小的为正价)。(4)电负性是判断金属性和非金属性强弱的重要参数(表征原子得电子能力强弱)，电负性越大，非金属性越强。F的电负性最大，为4.0。特别提醒 (1)金属活动性顺序与元素相应的电离能大小顺序不完全一致，故不能根据金属活动性顺序表判断电离能的大小。(2)不能将电负性1.8作为划分金属和非金属的绝对标准。(3)共价化合物中，两种元素电负性差值越大，它们形成共价键的极性就越强。题组一 元素推断与元素逐级电离能1．根据下列五种元素的第一至第四电离能数据(单位：kJ·mol－1)，回答下列各题：24\n元素代号I1I2I3I4Q2080400061009400R500460069009500S7401500770010500T5801800270011600U420310044005900(1)在周期表中，最可能处于同一族的是________。A．Q和RB．S和TC．T和UD．R和TE．R和U(2)下列离子的氧化性最弱的是________。A．S2＋B．R2＋C．T3＋D．U＋(3)下列元素中，化学性质和物理性质最像Q元素的是________________________。A．硼B．铍C．氦D．氢(4)每种元素都出现相邻两个电离能的数据相差较大的情况，这一事实从一个侧面说明：____________________________________________________________________，如果U元素是短周期元素，你估计它的第2次电离能飞跃数据将发生在失去第______个电子时。(5)如果R、S、T是同周期的三种主族元素，则它们的原子序数由小到大的顺序是__________，其中________元素的第一电离能异常高的原因是________________。答案 (1)E (2)D (3)C(4)电子分层排布，各能层能量不同 10(5)R<S<T S S元素的最外层电子处于s能级全充满状态，能量较低，比较稳定，失去一个电子吸收的能量较多解析 (1)根据电离能的变化趋势知，Q为稀有气体元素，R为第ⅠA族元素，S为第ⅡA族元素，T为第ⅢA族元素，U为第ⅠA族元素，所以R和U处于同一主族。(2)由于U＋为第ⅠA族元素且比R电离能小，所以U＋的氧化性最弱。(3)由于Q是稀有气体元素，所以氦的物理性质和化学性质与此最像。(4)电离能的突跃变化，说明核外电子是分层排布的。若U是短周期元素，则U是Na，其核外电子排布式为1s22s22p63s1，由于2s22p6所处能层相同，所以它的第2次电离能飞跃数据发生在失去第10个电子时。(5)同一周期，第一电离能呈增大趋势，但ⅡA、ⅤA族比相邻元素要高，因为其最外层电子呈全充满或半充满结构。24\n题组二 元素推断与电负性应用2．如图：元素符号LiBeBCOF电负性值0.981.572.042.553.443.98元素符号NaAlSiPSCl电负性值0.931.611.902.192.583.16(1)根据对角线规则，Be、Al元素最高价氧化物对应水化物的性质相似，它们都具有两性，其中Be(OH)2显示这种性质的离子方程式是___________________________。(2)通过分析电负性值变化规律，确定Mg元素电负性值的最小范围____________。(3)请归纳元素的电负性和金属、非金属的关系是__________________________。(4)从电负性角度，判断AlCl3是离子化合物还是共价化合物？请说出理由，并设计一个实验方案证明上述所得结论。答案 (1)Be(OH)2＋2H＋===Be2＋＋2H2O，Be(OH)2＋2OH－===BeO＋2H2O(2)0.93～1.57(3)非金属性越强，电负性越大；金属性越强，电负性越小(4)Al元素和Cl元素的电负性差值为1.55<1.7，所以形成共价键，为共价化合物。将氯化铝加热到熔融态，进行导电性实验，如果不导电，说明是共价化合物。24\n正确表述元素周期律项目同周期(从左→右)同主族(从上→下)原子核外电子排布电子层数相同，最外层电子数逐渐增多，1→7(第一周期1→2)最外层电子数相同，电子层数递增原子半径逐渐减小(0族除外)逐渐增大元素主要化合价最高正价由(＋1→＋7)最低负价由－4→－1最高正价＝主族序数，非金属最低负价＝主族序数－8原子得、失电子能力得电子能力逐渐增强，失电子能力逐渐减弱得电子能力逐渐减弱，失电子能力逐渐增强元素的第一电离能第一电离能呈增大的趋势第一电离能逐渐减小元素的电负性电负性逐渐增大电负性逐渐减小元素金属性、非金属性金属性逐渐减弱非金属性逐渐增强金属性逐渐增强非金属性逐渐减弱单质氧化性、还原性氧化性逐渐增强还原性逐渐减弱氧化性逐渐减弱还原性逐渐增强最高价氧化物对应水化物的酸碱性碱性逐渐减弱酸性逐渐增强碱性逐渐增强酸性逐渐减弱非金属气态氢化物的稳定性生成由难到易稳定性逐渐增强生成由易到难稳定性逐渐减弱题组三 教材回扣练习3．(选修3P24－1)下列说法中正确的是( )A．处于最低能量的原子叫做基态原子B．3p2表示3p能级有两个轨道C．同一原子中，1s、2s、3s电子的能量逐渐减小D．同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多答案 A4．(选修3P24－2)X、Y、Z三种元素的原子，其最外层电子排布分别为ns1、3s23p1和2s22p4，由这三种元素组成的化合物的化学式可能是( )24\nA．XYZ2B．X2YZ3C．X2YZ2D．XYZ3答案 A5．(选修3P24－3)下列说法中，不符合ⅦA族元素性质特征的是( )A．从上到下原子半径逐渐减小B．易形成－1价离子C．从上到下单质的氧化性逐渐减弱D．从上到下氢化物的稳定性依次减弱答案 A6．(选修3P24－4)下列说法中，正确的是( )A．在周期表里，主族元素所在的族序数等于原子核外电子数B．在周期表里，元素所在的周期数等于原子核外电子层数C．最外层电子数为8的都是稀有气体元素的原子D．元素的原子序数越大，其原子半径也越大答案 B7．(选修3P24－6)A、B、C、D都是短周期元素。A的原子核外有两个电子层，最外层已达到饱和。B位于A元素的下一周期，最外层的电子数是A最外层电子数的1/2。C的离子带有两个单位正电荷，它的核外电子排布与A元素原子相同。D与C属同一周期，D原子的最外层电子数比A的最外层电子数少1。(1)根据上述事实判断：A是________，B是________，C是________，D是________。(2)C的离子的核外电子排布式为________________；D原子的核外电子排布式为______________。(3)B位于第________周期________族，它的最高价氧化物的化学式是__________，最高价氧化物的水化物是一种________酸。答案 (1)Ne Si Mg Cl (2)1s22s22p6 1s22s22p63s23p5 (3)三 ⅣA SiO2 弱1．(2022·安徽理综，25)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：元素相关信息XX的基态原子L层电子数是K层电子数的2倍YY的基态原子最外层电子排布式为nsnnpn＋224\nZZ存在质量数为23，中子数为12的核素WW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：________________________________________________________________。答案 (1)四 Ⅷ 2 (2)小 H2O(3)或(4)丙烷(其他合理答案均可) CH3COOH＋HCO===CO2↑＋CH3COO－＋H2O(其他合理答案均可)解析 解答本题应首先根据原子结构特征以及化合物性质推断出各元素，然后根据要求解答。根据原子的核外电子排布特征推知X为C元素；Y的最外层电子排布式为2s22p4，为O元素；Z的质子数为11，为Na元素；W的白色氢氧化物为Fe(OH)2，W为Fe元素。(1)Fe位于第四周期第Ⅷ族，其基态原子最外层电子数为2。(2)同周期元素自左向右电负性逐渐增大(稀有气体元素除外)，元素的非金属性逐渐增强，则电负性C<O；元素的非金属性越强，气态氢化物越稳定，则稳定性H2O>CH4。(3)Na2O2与CO2反应生成Na2CO3和O2，反应的化学方程式为2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2，每生成1molO2转移电子2mol。(4)在由碳原子和氢原子形成的多种分子中有两种氢原子的有丙烷、正丁烷、异丁烷等。该无机阴离子为HCO，可与由C、H、O构成的CH3COOH反应生成CO2：CH3COOH＋HCO===CO2↑＋CH3COO－＋H2O。2．[2022·福建理综，30(1)(2)](1)元素的第一电离能：Al______Si(填“>”或“<”)。(2)基态Mn2＋的核外电子排布式为________________________________________。答案 (1)<24\n(2)1s22s22p63s23p63d5(或[Ar]3d5)解析 (1)同一周期元素自左向右第一电离能有增大趋势，故第一电离能Al<Si。(2)Mn是25号元素，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，故Mn2＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5。3．[2022·山东理综，32(2)]Ni是元素周期表中第28号元素，第二周期基态原子未成对电子数与Ni相同且电负性最小的元素是__________。答案 C(碳)解析 Ni有2个未成对电子，第二周期所含元素的基态原子中有2个未成对电子的原子为碳原子和氧原子，电负性最小的元素为碳。4．[2022·浙江自选，15(1)(2)(5)](1)可正确表示原子轨道的是________。A．2sB．2dC．3pxD．3f(2)写出基态镓(Ga)原子的电子排布式：____________________________________。(5)用“>”、“<”或“＝”填空：第一电离能的大小：Mg______Al；熔点的高低：KCl______MgO。答案 (1)AC (2)1s22s22p63s23p63d104s24p1 (5)> <解析 (1)L层不存在2d轨道，M层不存在3f轨道，A、C可正确表示原子轨道。(2)Ga为31号元素，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1。(5)同一周期元素原子的第一电离能一般随着原子序数的递增而增大，但因镁原子3p轨道全空，原子结构相对稳定，因此第一电离能比相邻的铝原子的第一电离能大；KCl、MgO均为离子晶体，而离子晶体的熔点高低取决于晶格能的大小，阴、阳离子半径越小，离子所带电荷数越多，晶格能越大，晶体的熔点越高，故熔点：KCl<MgO。1．下列各项叙述中，正确的是( )A．N、P、As的电负性随原子序数的增大而增大B．价电子排布为4s24p3的元素位于第四周期第ⅤA族，是p区元素C．2p和3p轨道形状均为哑铃形，能量也相等D．氮原子的最外层电子排布图：答案 B解析 同主族元素从上到下，电负性减小；2p轨道能量低于3p；利用“洪特规则”可知D项最外层电子排布图错误。24\n2．下列各项叙述中，正确的是( )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答案 C解析 A项镁原子由基态转化为激发态，要吸收能量；价电子排布为5s25p1的元素位于第五周期第ⅢA族，是p区元素；原子轨道处于全空、全满或半充满状态时，能量最低，故24Cr原子的电子排布式应是1s22s22p63s23p63d54s1。3．下列关于钠元素的几种表达式错误的是( )A．Na＋的电子排布图：B．Na＋的结构示意图：C．Na的电子排布式：1s22s22p63s1D．Na的简化电子排布式：[Na]3s1答案 D解析 Na的简化电子排布式为[Ne]3s1。即上一周期的稀有气体[元素符号]＋该原子的价电子排布。4．具有以下结构的原子，一定属于主族元素的是( )A．最外层有8个电子的原子B．最外层电子排布为ns2的原子C．次外层无未成对电子的原子D．最外层有3个未成对电子的原子答案 D解析 最外层有8个电子的原子为0族元素；第四周期中的副族元素Sc、Ti、Mn等最外层电子排布均为4s2；所有元素的原子次外层均无未成对的电子；最外层有3个未成对电子的元素的价层电子排布一定是ns2np3，位于ⅤA族。5．在基态多电子原子中，关于核外电子能量的叙述错误的是( )A．电离能最小的电子能量最高B．在离核最近区域内运动的电子能量最低C．最易失去的电子能量最高D．p轨道电子能量一定高于s轨道电子能量答案 D24\n解析 轨道电子的能量主要取决于能层，例如4s轨道电子能量大于3p轨道电子的能量。6．下列关于元素第一电离能的说法不正确的是( )A．钾元素的第一电离能小于钠元素的第一电离能，故钾的活泼性强于钠B．因同周期元素的原子半径从左到右逐渐减小，故第一电离能必依次增大C．最外层电子排布为ns2np6(当只有K层时为1s2)的原子，第一电离能较大D．对于同一元素而言，原子的电离能I1<I2<I3<…答案 B解析 第一电离能越小，表明该元素原子越易失去电子，活泼性越强，A项正确；同周期元素的原子半径从左到右逐渐减小，第一电离能一般来说依次增大，但有反常，如第一电离能：N>O、Mg>Al，B项错；C项所述元素为零族元素，性质稳定，第一电离能都较大。7．同周期内不同元素的第一电离能I1随着原子序数的增大而增大，但个别元素的I1出现反常现象。下列关系正确的是( )A．I1(氮)>I1(氧)B．I1(氟)<I1(氧)C．I1(镁)<I1(铝)D．I1(钙)>I1(镁)答案 A解析 A中N原子p电子轨道属于半充满状态，较稳定，其I1会出现反常；B中F和O，F的原子半径较小，非金属性氟>氧，因而I1(氟)>I1(氧)；C中镁3s全满，较为稳定，I1出现反常；D中镁和钙最外层ns2均为全满，但金属钙比镁多一个能层，钙的原子半径较大，因而I1(钙)<I1(镁)。8．现有①、②、③三种元素的基态原子的电子排布式如下：①1s22s22p63s23p4；②1s22s22p63s23p3；③1s22s22p3。则下列有关比较中正确的是( )A．第一电离能：③>②>①B．原子半径：③>②>①C．电负性：③>②>①D．最高正化合价：③>②>①答案 A解析 由基态原子的电子排布式可知①、②、③分别为S、P、N。P原子由于3p轨道处于半充满的稳定状态，故其第一电离能大于S，因此三者第一电离能大小关系为N>P>S；原子半径P最大；电负性：N>S>P；S的最高正化合价最高，为＋6，N、P为＋5。9．下表中元素均为中学化学中常见短周期元素，根据表中信息，下列说法不正确的是24\n( )元素代号XYZWN原子半径/nm0.1860.0740.1020.0990.160主要化合价＋1－2－2、＋6＋7、－1＋2A.X与W形成的化合物是共价化合物B．常温下单质与水反应速率：X>NC．最高价氧化物对应水化物酸性：W>ZD．X和Y的单质在一定条件下反应可生成一种淡黄色的固体化合物答案 A解析 根据表中信息，X为Na，Y为O，Z为S，W为Cl，N为Mg。A项，NaCl为离子化合物；B项，Na的活泼性大于Mg；C项，酸性HClO4>H2SO4；D项，Na2O2为淡黄色固体。10．以下有关元素性质的说法不正确的是( )A．具有下列电子排布式的原子中，①1s22s22p63s23p2②1s22s22p3 ③1s22s22p2 ④1s22s22p63s23p4原子半径最大的是①B．具有下列最外层电子排布式的原子中，①3s23p1 ②3s23p2 ③3s23p3 ④3s23p4第一电离能最大的是③C．①Na、K、Rb ②N、P、As ③O、S、Se ④Na、P、Cl，元素的电负性随原子序数增大而递增的是④D．某元素气态基态原子的逐级电离能分别为738、1451、7733、10540、13630、17995、21703，当它与氯气反应时可能生成的阳离子是X3＋答案 D解析 A项，①为Si，②为N，③为C，④为S，原子半径最大的为Si，正确；B项，①为Al，②为Si，③为P，④为S，第一电离能最大的为P，正确；C项，同一主族元素，第一电离能从上到下逐渐减小；同一周期，第一电离能呈增大趋势，正确；D项，根据电离能变化趋势，最外层应有2个电子，所以与Cl2反应时应呈＋2价，D错。11．现有七种元素，其中A、B、C、D、E为短周期主族元素，F、G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B元素原子的核外p电子数比s电子数少1C原子的第一至第四电离能如下：I1＝738kJ·mol－1 I2＝1451kJ·mol－1 I3＝7733kJ·mol－1 24\nI4＝10540kJ·mol－1D原子核外所有p轨道全满或半满E元素的主族序数与周期数的差为4F是前四周期中电负性最小的元素G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元素基态原子中能量最高的电子，其电子云在空间有__________个方向，原子轨道呈________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_____________________________________。(4)G位于________族________区，该元素的核外电子排布式为_________________。(5)DE3中心原子的杂化方式为____________，用价层电子对互斥理论推测其空间构型为__________。(6)检验F元素的方法是________________，请用原子结构的知识解释产生此现象的原因：_______________________________________________________________。答案 (1) (2)3 哑铃(3)泡利原理 (4)第ⅦB d 1s22s22p63s23p63d54s2(5)sp3 三角锥形(6)焰色反应 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或基态时，将以光的形式释放能量解析 由题给信息可知元素A、B、C、D、E、F、G分别为H、N、Mg、P、Cl、K、Mn。(1)离子化合物NH5为氢化铵。(2)N原子的基态原子能量最高的电子为p电子，p电子云有三个方向，原子轨道呈哑铃形。(3)题图中3s轨道的两个电子自旋方向相同，违背了泡利原理。(5)PCl3的中心原子P的价层电子对数为4，故为sp3杂化；因外层有一对孤对电子，故空间构型为三角锥形。12．已知元素的某种性质“X”和原子半径、金属性、非金属性等一样，也是元素的一种基本性质。下面给出13种元素的X的数值：元素AlBBeCClFLi24\nX的数值1.52.01.52.52.84.01.0元素MgNaOPSSiX的数值1.20.93.52.12.51.7试结合元素周期律知识完成下列问题：(1)经验规律告诉我们：当形成化学键的两原子相应元素的X差值大于1.7时，所形成的一般为离子键；当小于1.7时，一般为共价键。试推断AlBr3中的化学键类型是__________。(2)根据上表给出的数据，简述主族元素的X的数值大小与元素的得失电子能力大小的关系：__________；简述第二周期元素(除稀有气体外)的X的数值大小与原子半径之间的关系：____________。(3)请你预测Br与I元素的X数值的大小关系__________________。(4)某有机化合物分子中含有S—N键，你认为该共用电子对偏向于__________原子(填元素符号)。答案 (1)共价键(2)元素X的数值越大，得电子能力越强(或元素X的数值越小，失电子能力越强) 原子半径越小，X的数值越大 (3)Br大于I (4)N13．元素A～D是元素周期表中短周期的四种元素，请根据表中信息回答下列问题。元素ABCD性质或结构信息单质制成的高压灯，发出的黄光透雾力强、射程远工业上通过分离液态空气获得其单质，原子的最外层未达到稳定结构单质常温、常压下是气体，原子的L层有一个未成对的p电子＋2价阳离子的核外电子排布与氖原子相同(1)上表中与A属于同一周期的元素是________(填元素符号)，写出D离子的电子排布式____________________________________________________________。(2)D和C形成的化合物属于__________晶体。写出C单质与水反应的化学方程式_____________________________________________________________________。(3)对元素B的单质或化合物描述正确的是________(填序号)。a．B元素的最高正价为＋6b．常温、常压下单质难溶于水c．单质分子中含有18个电子d．在一定条件下镁条能与B的单质反应(4)A和D两元素金属性较强的是_____________________________(写元素符号)。写出能证明该结论的一个实验事实_______________________________________。24\n答案 (1)Mg 1s22s22p6(2)离子 2F2＋2H2O===4HF＋O2(3)bd(4)Na 钠与水反应比镁与水反应剧烈(或氢氧化钠的碱性比氢氧化镁的强，合理即可)解析 由钠的用途可知，A元素是钠；原子的最外层电子未达到稳定结构，B可能是氮或氧；L层有一个未成对电子，常温下又是气体，故C是氟；D易知是Mg。14．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元素通常只可以形成正一价离子。请回答下列问题：(1)X元素原子基态时的电子排布式为_____________，该元素的符号是_________。(2)Y元素原子的价电子的电子排布图为________________，该元素的名称是________。(3)已知化合物X2Y3在稀硫酸溶液中可被金属锌还原为XZ3，产物还有ZnSO4和H2O，该反应的化学方程式是___________________________________________。答案 (1)1s22s22p63s23p63d104s24p3{或[Ar]3d104s24p3} As(2) 氧 (3)As2O3＋6Zn＋6H2SO4===2AsH3↑＋6ZnSO4＋3H2O解析 X元素的4p轨道已填充电子，故前三个电子层已填满，该元素是33号元素As；Y的2p轨道有2个未成对电子，则Y可能是碳或氧，又Y能够与As形成As2Y3，故Y是氧；则Z只能是氢。15．下表是元素周期表的一部分。表中所列的字母分别代表某一化学元素。(1)下列________(填写编号)组元素的单质可能都是电的良导体。①a、c、h ②b、g、k ③c、h、l ④d、e、f(2)如给核外电子足够的能量，这些电子便会摆脱原子核的束缚而离去。核外电子离开该原子或离子所需要的能量主要受两大因素的影响：①原子核对核外电子的吸引力，②形成稳定结构的倾向。下表是一些气态原子失去核外不同电子所需的能量(kJ·mol－1)：锂XY24\n失去第一个电子519502580失去第二个电子729645701820失去第三个电子1179969202750失去第四个电子955011600①通过上述信息和表中的数据分析为什么锂原子失去核外第二个电子时所需的能量要远远大于失去第一个电子所需的能量：_____________________________。②表中X可能为以上13种元素中的________(填写字母)元素，则该元素属于________区元素。用元素符号表示X和j所能形成的化合物的化学式是__________。③Y是周期表中________族元素。④以上13种元素中，________(填写字母)元素原子失去核外第一个电子需要的能量最多。答案 (1)①④ (2)①锂原子失去核外第一个电子后即达到稳定结构，所以锂原子失去核外第二个电子时所需的能量要远远大于失去第一个电子所需的能量 ②a s Na2O和Na2O2 ③ⅢA ④m解析 b为H，a为Na，c为Mg，d为Sr，e为Ti，f为Al，g为Ge，h为C，i为P，j为O，k为Te，l为Cl，m为Ar。(1)金属以及石墨为电的良导体，所以①④都符合。(2)①由于Li失去一个电子后，达到稳定结构，所以再失去一个电子所需能量远远大于失去第一个电子所需能量。②根据X的逐级电离能数据，X最外层应有1个电子，应为Na元素，即a，Na在s区，Na与O(j)可形成Na2O，Na2O2两种化合物。③根据Y的逐级电离能数据，Y最外层应有3个电子，对应的应为Al(f)。④稀有气体元素原子最稳定，失去第一个电子需要能量最多。24
