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高中化学第一章原子结构与性质单元练习含解析新人教版选择性必修第二册
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这是一份高中化学第一章原子结构与性质单元练习含解析新人教版选择性必修第二册，共22页。
单元素养评价(一)(第一章)
(75分钟 100分)
一、选择题。本题共16小题，共44分。第1～10小题，每小题2分；第11～16小题，每小题4分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1．(2021·衡水高二检测)玻尔理论、量子力学理论都是对核外电子运动的描述方法，根据对它们的理解，下列叙述中正确的是( )
A．因为s轨道的形状是球形的，所以s电子做的是圆周运动
B．3px、3py、3pz的差异之处在于三者中电子(基态)的能量不同
C．钒原子核外有4种形状的原子轨道
D．原子轨道和电子云都是用来形象地描述电子运动状态的
【解析】选D。s轨道是球形的，这是电子云轮廓图，表示电子在原子核外出现的概率密度，不是说电子在做圆周运动，A错误；p能级有三个原子轨道，同一能层上的p轨道能量相同，3px、3py、3pz能量相同，它们的差异是延伸方向不同，B错误；23号钒，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2，能级有s、p、d三种，对应的原子轨道形状有3种，C错误；电子云的轮廓图称为原子轨道，形象地描述电子运动的状态，D正确。
【补偿训练】
(2021·天津河西区高二检测)下列关于多电子原子核外电子排布的说法错误的是
( )
A．各能层含有的能级数等于能层序数
B．各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束
C．各能层最多可容纳的电子数一定是偶数
D．各能级的原子轨道数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7
【解析】选B。各能层含有的能级数与其能层数相等为n(n代表能层序数)，即第n能层含有n个能级，如第一能层能级数为1，1s，故A正确；各能层的能级都是从s能级开始，每个能层上能级个数与能层数相等，所以有的能层不含f能级，故B错误；根据核外电子排布规律，每一能层最多可容纳的电子数2n2(n为能层序数)，各能层最多可容纳的电子数一定是偶数，故C正确；根据电子云的空间形状可知，各能级包含的原子轨道数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7，故D正确。
2.(2021·襄阳高二检测)短周期元素X、Y在周期表中的相对位置如图所示，且已知X基态原子的价电子排布为nsnnpn＋1，下列说法不正确的是( )
A．X元素的电负性大于Y
B．X元素的第一电离能大于Y
C．X在周期表中位于第二周期第ⅢA族
D．原子半径Mg＞Y
【解析】选C。X基态原子的价电子层为nsnnpn＋1，则n＝2，可知n＋1＝3，即X的价电子层为2s22p3，X为N，结合元素在周期表的位置可知Y为Si。非金属性N＞Si，则X元素的电负性大于Y，故A正确；非金属性越强，第一电离能越大，则X元素的第一电离能大于Y，故B正确；X为N，在周期表中位于第二周期第ⅤA族，故C错误；同一周期，从左到右，原子半径减小，则原子半径：Mg＞Y，故D正确。
3．下列能级按能量由低到高的顺序排列正确的是( )
A．3s<3p<3d<4s B．4s<4p<3d<4d
C．4s<3d<4p<5s D．1s<2s<3s<2p
【解析】选C。A项，3d＞4s；B项，4p＞3d；D项，3s＞2p。
4．(2021·武汉高二检测)下列说法不正确的是( )
A．元素“氦、铷、铯”等是通过原子光谱发现的
B．锂原子的2s与5s 轨道皆为球形分布
C．Co2＋的价电子排布式为3d54s2
D．钠元素的第二电离能大于镁元素的第二电离能
【解析】选C。原子光谱是由原子中的电子在能量变化时所释放或吸收的一系列波长的光所组成的光谱，每一种原子的光谱都不同，用原子光谱可以研究原子结构，A正确；无论是哪一个能层，只要是s能级，原子轨道都是球形分布，B正确；Co是27号元素，原子的价层电子排布式是3d74s2，Co原子失去最外层的2个电子变为Co2＋，其价电子排布式为3d7，C错误；钠元素原子的最外层只有1个电子，失去这个电子后形成最外层8个电子的稳定结构，再失去比较难，所以第二电离能较大；而Mg原子最外层有2个电子，失去第二个电子后次外层变为最外层，达到8个电子的稳定结构，所以钠元素的第二电离能大于镁元素的第二电离能，D 正确。
5．(2021·太原高二检测)下列有关说法正确的是( )
A．电子云通常用小黑点的疏密来表示，小黑点密表示在该空间的电子数多
B．已知Co的价层电子排布式为3d74s2，Co3＋的价层电子排布式为3d6
C．Cu的核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s1，所以Cu处于s区
D．原子光谱的特征谱线用于鉴定元素，从1s22s22p33s1跃迁至1s22s22p4时形成是吸收光谱
【解析】选B。小黑点密表示电子在原子核外空间的单位体积内电子出现的概率大，不能说明电子数目多，故A错误；已知Co的价层电子排布式为3d74s2，Co3＋的价层电子排布式为3d6，故B正确；Cu的核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s1，价电子排布为3d104s1，所以Cu处于ds区，故C错误；从1s22s22p33s1跃迁至1s22s22p4时，需释放能量，故光谱仪摄取的是发射光谱，故D错误。
6．下列各选项所述的两个量，前者一定大于后者的是( )
①3d轨道的能量和4s轨道的能量；
②同一电子层中第一个p轨道与第二个p轨道的能量；
③2s和3s的轨道半径；
④同一原子的基态和激发态的能量；
⑤F元素和O元素的电负性；
⑥Mg元素和Al元素的第一电离能；
⑦H原子和H＋的半径。
A．①⑤⑥⑦ B．②③⑤ C．②④⑦ D．全对
【解析】选A。①3d轨道的能量大于4s轨道的能量；②同一电子层中第一个p轨道与第二个p轨道的能量相等；③2s的轨道半径小于3s的轨道半径；④同一原子的基态的能量小于激发态；⑤F元素电负性大于O元素的电负性；⑥Mg元素的第一电离能大于Al元素的第一电离能；⑦H原子的半径大于H＋的半径。
7．(2021·济南高二检测)化合物是一种高效消毒剂，其蒸气和溶液都具有很强的杀菌能力，可用于生活消毒。其中X、Y、Z 为原子序数依次增大的短周期元素，基态Z原子的核外电子位于5个不同的原子轨道中。下列说法正确的是( )
A．该物质与医用酒精的杀菌原理相同
B．元素的电负性：X＜Y＜Z
C．最高正化合价：X＜Y＜Z
D．该化合物中X、Y、Z均满足8电子稳定结构
【解析】选B。X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素，Y存在四个键，可能为C和Si，Z与Y形成双键，又存在—Z—Z—的形式可知Z为O，则Y为C，X为H。该物质为过氧乙酸，是利用其具有强氧化性来消毒，医用酒精的杀菌原理是酒精的分子具有很大的渗透能力，它能穿过细菌表面的膜，打入细菌的内部，使构成细菌生命基础中的蛋白质分子结构改变，引起蛋白质变性从而达到杀灭细菌的目的，所以二者的杀菌原理不同，A错误；同周期从左往右电负性逐渐增强，同主族从下往上电负性逐渐增强，所以元素的电负性：X＜Y＜Z，B正确；O无最高正价，C错误；该化合物中含有氢，氢不满足8电子的稳定结构，D错误。
【补偿训练】
(2021·日照高二检测)下列描述中正确的是( )
A．基态碳原子的轨道表示式：
B．第四周期中未成对电子数最多的原子为Mn
C．基态核外电子的排布为1s22s22p63s23p4的原子，3p能级有一个空轨道
D．磷元素的第一电离能大于硫元素的第一电离能
【解析】选D。基态C原子中电子占据3个能级，分别位于1s、2s、2p能级，且每个能级有2个电子，其轨道表示式为，故A错误；第四周期中未成对电子数最多的原子中，3d能级上有5个电子、4s能级上有1个电子，应该为Cr元素，故B错误；3p能级有3个轨道，电子优先独占1个轨道，有4个电子时，3p能级上不存在空轨道，故C错误；磷元素3p能级为半充满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻硫元素，故D正确。
8．(2021·南昌高二检测)下列说法正确的是( )
A．1s22s22p63s13p1表示的是基态原子的电子排布
B．电子仅在激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱
C．第三周期元素的原子半径从左到右逐渐减小，第一电离能依次增大
D．日常生活中的许多可见光，如霓虹灯光、节日焰火等，都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关
【解析】选D。1s22s22p63s13p1表示的不是基态原子的电子排布，因为其3s轨道没有排满就排布了3p轨道，违反了能量最低原理，A不正确；电子在激发态跃迁到基态时会产生原子发射光谱，电子在基态跃迁到激发态时会产生原子吸收光谱，B不正确；第三周期元素的原子半径从左到右逐渐减小，第一电离能呈依次增大趋势，但是，因为Mg和P的原子结构相对较稳定，其第一电离能均高于其右边的元素，C不正确；电子在激发态跃迁到基态时会产生原子发射光谱。日常生活中的许多可见光，如霓虹灯光、节日焰火等，都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关，D说法正确。
【补偿训练】
下列表达方式正确的是( )
A．As的电子排布式：[Ar]4s24p3
B．N的价电子轨道表示式
C．Cr原子结构示意图
D．Fe2＋的价电子排布式为：[Ar]3d54s1
【解析】选C。As的原子序数为33，属于主族元素，由构造原理可知电子排布为1s22s22p63s23p63d104s24p3，所以As原子的简化电子排布式为：[Ar]3d104s24p3，故A错误；N原子价电子为2s、2p电子，所以原子的价电子轨道表示式为，故B错误；Cr为24号元素，原子核中有24个质子，分别位于4个电子层上，价电子有6个电子，故Cr的原子结构示意图为，故C正确；Fe2＋核外有24个电子，电子排布式为[Ar]3d6，所以Fe2＋的价电子排布式为3d6，故D错误。
9．(2021·银川高二检测)已知X和Y均为第三周期元素，其原子的第一至第四电离能如表所示：下列说法正确的是( )
电离能/kJ·mol－1
I1
I2
I3
I4
X
578
1 817
2 745
11 578
Y
738
1 451
7 733
10 540
A.X通常显＋3价，Y通常显＋1价
B．X的第一电离能小于Y的第一电离能，所以X比Y金属性强
C．X、Y的最高价氧化物的水化物都不能与氢氧化钠反应
D．工业上制取X采用的是电解熔融的X的氧化物，制取Y采取的是电解熔融的Y的氯化物
【解析】选D。X的第四电离能突然增大，X最外层有3个电子，X是Al元素，铝通常显＋3价；Y的第三电离能突然增大，Y最外层有2个电子，Y是Mg元素，镁通常显＋2价，故A错误；Al的第一电离能小于Mg的第一电离能，但Mg比Al的金属性强，故B错误；氢氧化铝能与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，故C错误；工业上采用的是电解熔融的氧化铝冶炼金属铝，电解熔融的氯化镁冶炼金属镁，故D正确。
【补偿训练】
(2021·宁德高二检测)下列各组元素各项性质比较正确的是( )
A．第一电离能：B＜C＜O＜N
B．最高正价：F＞O＞N＞C
C．电负性：C＞O＞Si＞Na
D．还原性：Cl－＞I－
【解析】选A。同一周期元素原子第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第ⅡA族元素大于第ⅢA族元素，第ⅤA族元素大于第ⅥA族元素，N原子的2p能级容纳3个电子，N元素最外层为半充满结构，较稳定，应最大，所以第一电离能：B＜C＜O＜N，故A正确；F非金属性最强，无正价，故B错误；同周期元素从左到右电负性逐渐增大，同主族从上到下电负性逐渐减小，则有电负性：O＞C＞Si＞Na，故C错误；元素的非金属性越强，其简单阴离子的还原性越弱，非金属性Cl＞I，则还原性Cl－＜I－，故D错误。
10．我国的纳米基础研究能力已跻身于世界的前列，例如曾被选为我国年度十大科技成果之一的一项成果就是合成一种一维的纳米材料，其化学式为RN。已知该化合物里与氮微粒结合的Rn＋核外有28个电子，则R位于元素周期表的
( )
A．第三周期ⅤA族
B．第四周期ⅢA族
C．第五周期ⅢA族
D．第四周期ⅤA族
【解析】选B。由化学式RN知R为＋3价，故R原子核外有31个电子，核电荷数为31，价层电子排布为4s24p1，为镓元素，位于第四周期ⅢA族。
11．(2021·南宁高二检测)下列各项叙述中，正确的是( )
A．P、S、N的第一电离能逐渐增大
B．价电子排布式为4s24p3的元素位于第四周期ⅤA族，是p区元素
C．2p和3p轨道形状相同，能量也相等
D．碳原子价层电子轨道表示式为：
【解析】选B。N、P为同主族元素，第一电离能N大于P，P与S同周期，因为P的3p轨道半充满，所以第一电离能P大于S，A不正确；从价电子排布式4s24p3中可以看出，该元素的电子层数为4，价电子数为5，则该元素位于第四周期ⅤA族，电子最后进入4p轨道，所以是p区元素，B正确；2p和3p轨道形状都为哑铃形，但2p轨道的能量比3p低，C不正确；轨道表示式不满足洪特规则，D不正确。
12．(2021·武汉高二检测)下列电子排布式中，原子处于激发态的是( )
A．1s22s22p63s23p63d34s2
B．1s22s22p63s23p63d44s2
C．1s22s22p63s23p63d54s2
D．1s22s22p63s23p63d64s2
【解析】选B。1s22s22p63s23p63d34s2的核外电子排布符合基态原子核外电子填充的能级顺序和能量最低原理、泡利原理及洪特规则，原子处于基态，故A不选；1s22s22p63s23p63d44s2为激发态，是能量较高的状态，根据能量最低原理知，其基态应为1s22s22p63s23p63d54s1，故B选；1s22s22p63s23p63d54s2的核外电子排布符合基态原子核外电子填充的能级顺序和能量最低原理、泡利原理及洪特规则，原子处于基态，故C不选；1s22s22p63s23p63d64s2的核外电子排布符合基态原子核外电子填充的能级顺序和能量最低原理、泡利原理及洪特规则，原子处于基态，故D不选。
13．(2021·潍坊高二检测)有短周期元素的三种离子分别为Xn＋、Ym＋、Zn－，已知m＞n，且X、Y、Z三种原子的M电子层中的电子数均为奇数，若按X→Y→Z的顺序，下列说法正确的是( )
A．最高价氧化物对应的水化物的碱性依次增强
B．原子半径依次增大
C．元素的第一电离能和电负性依次增大
D．原子序数依次减小
【解析】选C。X、Y、Z为短周期元素，且X、Y、Z三种原子的M电子层中的电子数均为奇数，则X、Y、Z一定是在第三周期，简单离子为Xn＋、Ym＋、Zn－，且数值m>n，所以X为钠元素，Y为铝元素，Z为氯元素；NaOH为强碱，Al(OH)3是两性氢氧化物，HClO4是强酸，则它们的最高价氧化物对应水化物的碱性依次减弱，酸性依次增强，故A错误；同周期元素原子半径随原子序数的增加而减小，X、Y、Z半径依次减小，故B错误；Na、Al、Cl的第一电离能依次增大，电负性依次增大，故C正确；Na、Al，Cl的原子序数依次增大，故D错误。
14．(2021·日照高二检测)下表中所列的五种短周期元素，原子序数连续，但与表中排列顺序无关。用m表示基态原子的价电子数，用n表示基态原子的未成对电子数，m－n的值如下表所示：
元素
A
B
C
D
E
m－n
8
6
4
2
0
下列说法错误的是( )
A．第一电离能：A>C
B．电负性：E
【解析】选D。短周期元素的价电子数就是其最外层电子数，用m表示基态原子的价电子数，用n表示基态原子的未成对电子数，A元素m－n为8，说明A的最外层电子数为8，均已成对，故A只能是Ne或者Ar， B元素m－n为6，说明B的最外层电子数为7，6个已成对，故B只能是F或者Cl，同理推导出：C为O或S，D为N、C、B、Be或P、Si、Al、Mg，E为Na或Li、H，又A、B、C、D、E原子序数连续，故只能分别为Ne、F、O、N、Na，据此分析作答。同一周期从左往右元素的第一电离能呈增大趋势，分析可知A为惰性气体元素，其第一电离能在同周期中最大，故A>C，A正确；据分析可知，E是Na为金属元素， D是N为非金属元素，故电负性E
A.Z原子中只有1个电子，故其核外只有1个原子轨道
B.原子序数：W＞X，对应的简单离子半径顺序：W＜X
C.基态Y原子中有3种能量不同的电子，这些电子的运动状态共5种
D.元素M是与Y同主族的短周期元素，则金属性W＞M， 第一电离能W>M
【解析】选A。W、Y、Z为不同周期不同主族的短周期元素，说明有一种元素为H，根据图示结构可知，W形成＋2价阳离子，X形成2个共价键，Z形成1个共价键，则Z为H元素，W位于ⅡA族，X位于ⅥA族；W、X对应的简单离子核外电子排布相同，则W为Mg，X为O元素；W、Y、Z的最外层电子数之和等于X的最外层电子数，Y的最外层电子数为：6－2－1＝3，Y的最外层p能级上只有一个单电子，Y与H、Mg不同周期，则Y为B元素，据此解答。 Z原子中只有1个电子，占据核外1个原子轨道，其他原子轨道也有，只不过没有电子，故A错误；镁离子和氧离子都含有2个电子层，核电荷数越大离子半径越小，则离子半径：W
A．Y元素原子的电子排布图为
B．X位于元素周期表中第三周期ⅤA族
C．电负性：Z>Y>X
D．第一电离能：X
17．(15分)回答下列问题：
(1)(2019·海南高考)Mn位于元素周期表中第四周期________族。
(2)(2019·全国卷Ⅱ)比较离子半径：F－________O2－(填“大于”“等于”或“小于”)。
(3)(2018·全国卷Ⅰ)Li＋与H－具有相同的电子构型，r(Li＋)小于r(H－)，原因是_____________________。
(4)(2016·全国卷Ⅰ)光催化还原CO2制备CH4反应中，带状纳米Zn2GeO4是该反应的良好催化剂。Zn、Ge、O电负性由大至小的顺序是__________。
(5)(2019·全国卷Ⅲ)在元素周期表中，与Li的化学性质最相似的邻族元素是________。
(6)(2019·全国卷Ⅰ)下列状态的镁中，电离最外层一个电子所需能量最大的是______________(填标号)。
(7)(2018·全国卷Ⅲ)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)_______I1(Cu)(填“大于”或“小于”)。原因是__________。
(8)(2017·全国卷Ⅰ)元素Mn与O中，第一电离能较大的是________。
(9)元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量称作第一电子亲和能(E1)。第二周期部分元素的E1变化趋势如图所示，其中除氮元素外，其他元素的E1自左而右依次增大的原因是_________________；
氮元素的E1呈现异常的原因是________________________。
【解析】(1)Mn是25号元素，根据原子序数与元素周期表判断其位置；(2)F－和O2－的核外电子排布相同，核电荷数越大，则半径越小，故半径：F－
(4)O>Ge>Zn (5)Mg (6)A (7)大于 Zn核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子 (8)O
(9)同周期随着核电荷数依次增大，原子半径逐渐变小，故结合一个电子释放出的能量依次增大 N的2p能级处于半充满状态，相对稳定，不易结合一个电子
18．(13分)(2021·鄂东南高二联考)Ti、Na、Mg、C、N、O、Fe等元素的研究一直在进行中，其单质及化合物在诸多领域都有广泛的应用。回答下列问题：
(1)钠在火焰上灼烧的黄光是一种________(填字母)。
A．吸收光谱 B．发射光谱
(2)下列Mg原子的核外电子排布式中，能量最高的是________，能量最低的是________(填序号)。
a．1s22s22p43s13p3p3p
b．1s22s22p33s23p3p3p
c．1s22s22p63s13p
d．1s22s22p63s2
(3)Ti原子核外共有________种运动状态不同的电子，最高能层电子的电子云轮廓形状为________，其价电子排布图为______________。与Ti同周期的所有过渡元素的基态原子中，写出任意一种最外层电子数与钛不同的元素价电子排布式________________。
(4)N、O、Mg元素的前3级电离能如表所示：
元素
I1/kg·mol－1
I2/kJ·mol－1
I3/kJ·mol－1
X
737.7
1 450.7
7 732.7
Y
1 313.9
3 388.3
5 300.5
Z
1 402.3
2 856.0
4 578.1
X、Y、Z中为N元素的是________，判断理由是____________。
(5) 琥珀酸亚铁片是用于缺铁性贫血的预防和治疗的常见药物，临床建议服用维生素C促进“亚铁”的吸收，避免生成Fe3＋，从结构角度来看，Fe2＋易被氧化成Fe3＋的原因是__________。
Fe3＋与Fe2＋的离子半径大小关系为Fe3＋________Fe2＋(填“大于”或“小于”)，原因：_________________。
【解析】(1)钠在火焰上灼烧时，原子中的电子吸收了能量，从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道，但处于能量较高轨道上的电子是不稳定的，很快跃迁回能量较低的轨道，这时就将多余的能量以黄光的形式放出，属于发射光谱；(2)基态原子具有的能量最低，得到能量后，电子发生跃迁，从低轨道跃迁到高能级的轨道，能量最高的是b，能量最低的是d；(3)Ti元素原子核外有22个电子，所以原子中运动状态不同的电子共有22种；其电子排布式：1s22s22p63s23p63d24s2；最高能层为4s能级，电子云轮廓形状为球形；价电子排布为3d24s2，价电子排布图：。 与Ti同周期的所有过渡元素的基态原子中，最外层电子数与钛不同，结合构造原理与洪特规则，符合条件的元素原子的价电子排布式为3d54s1、3d104s1；(4)金属元素第一电离能I1小于非金属元素，则第一电离能I1最小的X为Mg元素；N原子价电子排布式为2s22p3，N与O相比，2p轨道处于半充满的稳定结构，故失去第一个电子较难，I1较大，则I1较大的Z为N元素；(5)Fe2＋价电子为3d6，失去1个电子形成更稳定的3d5半满状态的Fe3＋，导致Fe2＋ 易被氧化成Fe3＋；因为Fe3＋与Fe2＋核电荷数相同，但是核外电子少，所以核对电子吸引能力大，半径小。
答案：(1)B (2)b d (3)22 球形
3d54s1或3d104s1
(4)Z N原子价电子排布式为2s22p3，N与O相比，2p轨道处于半充满的稳定结构，故失去第一个电子较难，I1较大
(5)Fe3＋的3d5半满状态更稳定 小于 核电荷数相同，但是Fe3＋核外电子数少
【补偿训练】
在原子结构理论中，有四个原理，分别是①构造原理，②泡利原理，③洪特规则，④能量最低原理。在以下的现象中主要决定的因素是(填序号，各只填一项)。
(1)各能级最多容纳的电子数是该能级原子轨道数的2倍________；
(2)碳原子的核外电子排布基态时是1s22s22p2而不是1s22s12p3________；
(3)最外层电子数不会超过8个，次外层电子数不会超过18个________；
(4)铬(24Cr)的电子排布式是
1s22s22p63s23p63d54s1而不是
1s22s22p63s23p63d44s2________；
(5)在磷原子的基态原子结构中，有3个未成对的单电子________；
(6)第四周期元素中，4p轨道半充满的是_______，3d轨道半充满的是____________，4s轨道半充满的是________。(填元素符号)
【解析】(1)泡利原理：每个原子轨道最多容纳2个电子且自旋方向相反，各能级最多容纳的电子数是该能级原子轨道数的2倍，其主要决定因素是泡利原理，故选②；(2)基态原子的电子在核外排布时首先要遵循能量最低原理，所以碳原子的核外电子排布基态时是1s22s22p2而不是1s22s12p3，其主要决定因素是能量最低原理，故选④；(3)最外层电子数不会超过8个，次外层电子数不会超过18个，其主要决定因素是构造原理，故选①；(4)原子轨道中电子处于全满、全空或半满时较稳定，所以在等价轨道(相同电子层、电子亚层上的各个轨道)上排布的电子将尽可能分占不同的轨道，且自旋方向相同，铬(24Cr)的电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1而不是1s22s22p63s23p63d44s2，其主要决定因素是洪特规则，故选③；(5)在等价轨道(相同电子层、电子亚层上的各个轨道)上排布的电子将尽可能分占不同的轨道，且自旋方向相同，磷原子的基态原子结构中，有3个未成对的单电子，其主要决定因素是洪特规则，故选③；(6)第四周期元素中，4p轨道半充满时其4s轨道全充满，该原子是As；3d轨道半充满时4s能级可能有1个电子或2个电子，如果4s能级是1个电子为Cr，如果4s能级有2个电子为Mn；4s轨道半充满时，3d轨道可能没有电子、可能有5个电子、可能有10个电子，如果3d轨道没有电子时该原子是K、如果3d轨道有5个电子时该原子是Cr、如果3d轨道有10个电子时该原子是Cu。
答案：(1)② (2)④ (3)① (4)③ (5)③
(6)As Cr、Mn K、Cr、Cu
19．(13分)(2021·南宁高二检测)我国科学家使用了新的铝铍埋藏测年法测量北京猿人的生存年代。这种方法的测量对象是石英(二氧化硅)，它是砂石的主要成分。当宇宙射线打到地面时，会将石英中的硅原子和氧原子打破，生成铝和铍的同位素。只要测出一块石头中26Al和10Be的含量，就能推算出它被埋入地下的时间。完成下列填空：
(1)写出Be的核外电子排布式_______________________。
Be所在的周期中，最外层有2个未成对电子的元素的符号是________、________。
(2)写出Al的最外层电子轨道表示式_________________________。
铝原子核外有________种运动状态不同的电子；铝原子核外有________种能量不同的电子。有一种与26Al中子数相同的硅的核素，写出该核素符号________，该硅电负性________(填“大于”或“小于”)Al 。
(3)比较Al3＋、S2－和Cl－半径由大到小的顺序____________________；
这3种元素最高价氧化物对应的水化物中酸性最强的是________(写化学式)。
(4)铝单质在氧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： ____________。铝元素最高价氧化物与氢氧化钠溶液反应的化学方程式_____________。
【解析】(1)Be的原子序数为4，位于第二周期第ⅡA族，核外电子排布式为1s22s2，Be所在的周期中元素C：1s22s22p2，O：1s22s22p4，2p轨道均有2个未成对电子。(2)Al的最外层有3个电子，电子排布式为3s23p1，则最外层电子轨道表示式为；铝原子核外有13个电子则有13种运动状态不同的电子；铝原子核外电子排布为1s22s22p63s23p1，五种轨道，五种能量； 26Al中中子数为13，而硅的质子数为14，所以该核素为Si；硅与铝同周期，同周期元素，原子序数越大，电负性也越大，所以硅的电负性大于铝。(3)比较半径：①电子层越多，半径越大②当电子层数相同时，核电荷数越大，吸电子能力越强，半径越小，因此离子半径 S2－＞Cl－＞Al3＋；元素非金属性越强，最高价氧化物对应的水化物酸性越强，氯元素的非金属性最强，则 HClO4酸性最强。(4)铝在氧气中燃烧发出耀眼的白光，在反应过程中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； 铝元素最高价氧化物为Al2O3可以与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠与水，方程式为Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O。
答案：(1)1s22s2 C O
(2) 13 5 Si 大于
(3) S2－＞Cl－＞Al3＋ HClO4
(4)铝在氧气中燃烧发出耀眼的白光，在反应过程中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 Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O
【补偿训练】
1．按要求完成下列问题：
(1)第三周期中半径最大的元素A，其基态原子的价层电子轨道表示式为____________；
(2)B元素的负二价离子电子层结构与氖相同，写出B离子的电子排布式____________；
(3)元素C的M层p轨道电子比s轨道电子多2个，写出元素的原子结构示意图：____________；
(4)元素D处于周期表第四周期第ⅦB族，其原子的价电子排布式为________；
(5)某元素E的激发态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p34s1，则该元素基态原子的电子排布式为____________；
(6)元素F基态原子核外有8个原子轨道占有电子，则该原子电子排布式是：____________；
(7)G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，G的元素符号为_____________，其基态原子的电子排布式为____________。
【解析】(1)第三周期中半径最大的是钠元素，原子序数为11，钠元素基态原子的价层电子为3s能级上1个电子，所以基态原子的价层电子轨道表示式为；(2)B元素的负二价离子电子层结构与氖相同，说明B元素是氧元素，B离子为O2－，核外有10个电子，离子的电子排布式为1s22s22p6；(3)元素C的M层p轨道电子比s轨道多2个，所以C是16号硫元素，硫原子质子数为16，核外电子数＝质子数＝16，有3个电子层，最外层电子数为6，故硫原子的结构示意图为；(4)D处于第四周期第ⅦB族，是Mn元素，其原子核外电子数为25，原子的价电子排布式为3d54s2；(5)根据激发态原子核外电子排布式知该元素核外有16个电子，根据构造原理知，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4；(6)元素F基态原子核外有8个原子轨道占有电子，则F为硅元素，所以该原子电子排布式是1s22s22p63s23p2；(7)G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，则G为铜元素，原子基态的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。
答案：(1) (2)1s22s22p6 (3)
(4)3d54s2 (5)1s22s22p63s23p4
(6)1s22s22p63s23p2
(7)Cu 1s22s22p63s23p63d104s1
2．(2021·青岛高二检测)科学家合成一种新化合物(如图所示)。
其中W、X、Y、Z为同一短周期元素，W是所在周期中第一电离能最小的元素，Y元素基态原子的未成对电子数等于其电子层数，Z元素的原子核外最外层电子数是X核外电子数的一半。
回答下列问题：
(1)W、X、Y、Z原子半径由大到小的顺序为____________(用对应的元素符号表示)。
(2)Z的核外电子排布式为________________。
(3)基态X原子价电子轨道表示式为______________。
(4)W元素基态原子核外电子有________种运动状态，其中电子占据能量最高的原子轨道符号表示为________。
(5)X的电负性________(填“大于”或“小于”)Y，原因是___________。
【解析】W、X、Y、Z为同一短周期元素，据图可知X能形成4个共价键，则应为第ⅣA族元素，Z核外最外层电子数是X核外电子数的一半，则X核外电子数最大为14(Z不可能为0族元素)，则X为C或Si，若X为C，则Z为B，不符合图示成键规律，所以X为Si，Z为Cl，四种元素位于第三周期；Y元素基态原子的未成对电子数等于其电子层数，则Y核外电子排布为1s22s22p63s23p3，即为P元素；根据图示可知，W元素的阳离子带一个正电荷，且W是所在周期中第一电离能最小的元素，则W为Na元素。(1)同一周期从左向右原子半径逐渐减小，则W、X、Y、Z原子半径由大到小的顺序为Na＞Si＞P＞Cl；(2)Cl的核外电子数＝核电荷数＝17，Cl的核外电子排布式为1s22s22p63s23p5；(3)Si处于周期表中第三周期第ⅣA族，基态Si的价电子排布式为3s23p2，则基态硅原子价电子的轨道表示式是；(4)Na的核外电子总数＝原子序数＝11，每个电子的运动状态都不同，则Na原子核外电子有11种不同的运动状态；Na元素基态原子中能量最高的电子所占据的原子轨道为3s；(5)同周期元素P比Si原子半径小，核电荷数多，吸引电子能力更强，所以Si的电负性小于P。
答案：(1)Na＞Si＞P＞Cl
(2)1s22s22p63s23p5或[Ne]3s23p5
(3) (4) 11 3s
(5)小于 同周期元素P比Si原子半径小，核电荷数多，吸引电子能力更强
3．填写下列空白[第(1)～(4)小题用元素符号填写]。
(1)第三周期原子半径最小的元素________；
(2)第一电离能最大的元素________；
(3)电负性最大的元素________；
(4)第四周期中第一电离能最小的元素________；
(5)含有8个质子，10个中子的原子的化学符号________；
(6)最外层电子排布为4s24p1的原子的核电荷数为__________；
(7)周期表中最活泼的非金属元素原子的轨道表示式为________；
(8)某元素核外有三个电子层，最外层电子数是核外电子总数的，写出该元素的离子结构示意图________；
(9)写出基态铜原子的电子排布式____________，位于________区。
【解析】(1)同周期从左到右，原子半径减小，所以第三周期原子半径最小的元素是氯；(2)第一电离能最大的元素是稀有气体元素氦；(3)电负性最大的元素是非金属性最强的氟；(4)第四周期中第一电离能最小的元素是金属性最强的钾；(5)表示含有8个质子、10个中子的元素为O元素，其质量数＝质子数＋中子数＝8＋10＝18，该原子的化学符号为；(6)电子排布为4s24p1的原子中其内层电子层上完全排满电子，所以该原子中电子数＝2＋8＋18＋3＝31，原子中核外电子数＝核电荷数，所以它的核电荷数为31；(7)周期表中最活泼的非金属元素F，核外电子排布式为1s22s22p5，其原子的轨道表示式为；(8)设最外层电子数为x，则x＝(x＋2＋8)×，求得x＝2，其核外电子数＝质子数＝12，该元素为Mg，离子结构示意图为；(9)Cu的价层电子排布式为3d104s1，基态铜原子的电子排布式1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1；Cu属于第ⅠB族元素，在周期表中位于ds区。
答案：(1)Cl (2)He (3)F (4)K (5)O
(6)31
(7) (8)
(9)1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1 ds
20．(15分)(2021·福州高二检测)如图为元素周期表的一部分：
Ⅰ.(1)元素③的基态原子轨道表示式为___________。
(2)元素③④⑤的第一电离能由大到小的顺序为____________(填元素符号)。
(3)以下组合的原子间反应最容易形成离子键的是__________(选填A、B、C、D，下同)。
A．②和⑤ B．①和⑤ C．⑤和⑥ D．⑥和⑧
(4)某些不同族元素的性质也有一定的相似性，如上表中元素⑦与元素②的单质及其化合物有相似的性质。写出元素②的最高价氧化物与NaOH溶液反应的离子方程式_________________。
Ⅱ.(1)如图是部分元素原子的第一电离能I1随原子序数变化关系(其中12号至17号元素的有关数据缺失)。
①根据图示变化规律，可推测S的第一电离能的大小(最小)范围为________
(2)用In表示元素的第n电离能，则图中的a、b、c分别代表( )
A．a为I1、b为I2、c为I3
B．a为I3、b为I2、c为I1
C．a为I2、b为I3、c为I1
D．a为I1、b为I3、c为I2
(3)铜、锌两种元素的第一电离能、第二电离能如表所示
电离能/kJ·mol－1
I1
I2
Cu
746
1 958
Zn
906
1 733
铜的第一电离能(I1)小于锌的第一电离能，而铜的第二电离能(I2)却大于锌的第二电离能，其主要原因是____________________。
【解析】Ⅰ.(1)由图可知，③为N元素，基态原子电子排布式为1s22s22p3，则基态原子轨道表示式为；(2)同一周期第一电离能随原子序数增大呈现增大的趋势，但同一周期第ⅡA族元素比第ⅢA族元素的第一电离能大，第ⅤA族比第ⅥA族第一电离能大，所以N，O，F三种元素的第一电离能从大到小次序为F＞N＞O；(3)由周期表中的位置可知，①为H，②为Be，⑤为F，⑥为Na，⑧为Cl，五种元素中最活泼的金属钠和最活泼的非金属氟之间最容易形成离子键，C项正确；(4)由于Be与Al的性质相似，所以参照Al2O3与NaOH溶液的反应，BeO与NaOH溶液反应的离子方程式为2OH－＋BeO===BeO＋H2O；
Ⅱ.(1)①同一周期第一电离能随原子序数增大呈现增大的趋势，但同一周期第ⅡA族元素比第ⅢA族元素的第一电离能大，第ⅤA族比第ⅥA族第一电离能大；所以S的第一电离能大于Si，小于P；②金属性越强，越容易失去电子，第一电离能越小，图中第一电离能最小的元素是Rb，在第五周期ⅠA族；(2)a中Na元素的电离能远大于Mg的电离能，则a应表示的是I2；b中Na元素的电离能小于Mg的电离能，Mg的电离能远大于Al的电离能，则b应表示的是I3；c中Al元素的电离能小于Mg的电离能，S元素的电离能小于P的电离能，并且从Na到Cl，电离能呈现较明显的增加的趋势，则c应表示的是I1，C项正确；(3)Cu原子失去一个电子后，核外电子排布为[Ar]3d10，而锌失去一个电子后核外电子排布为[Ar]3d104s1，根据洪特规则，铜达到了较稳定状态，所以Cu的第二电离能相对较大。
答案：Ⅰ.(1)
(2)F＞N＞O (3)C
(4)2OH－＋BeO===BeO＋H2O
Ⅱ.(1)①Si P ②第五周期ⅠA族
(2)C (3)Cu原子失去一个电子后，核外电子排布为[Ar]3d10，而锌失去一个电子后核外电子排布为[Ar]3d104s1，根据洪特规则，铜达到了较稳定状态，所以Cu的第二电离能相对较大
【补偿训练】
1．(2021·锦州高二检测)如图是元素周期表的一部分，用化学用语回答下列问题：
(1)D的基态电子排布式可简写为：___________；
H代表的元素在周期表中的位置是_________________。
(2)G、J、K、M对应的简单离子的半径由大到小的顺序是______________(用离子符号表示)
(3)在所列元素中，电负性最大的元素是________(填元素符号)。
(4)已知某原子的各级电离能如下：I1＝577 kJ·mol－1，I2＝1 817 kJ·mol－1，I3＝2 745 kJ·mol－1，I4＝11 578 kJ·mol－1，则该原子在化合物中表现的化合价为____________。
(5)元素周期表中位于斜对角线的两种元素及其性质十分相似，称之为对角线规则。根据元素周期表对角线规则，金属铍Be及其化合物与铝单质及其化合物性质十分相似。Be(OH)2和Mg(OH)2可用试剂NaOH溶液鉴别。涉及的化学方程式为________________。
【解析】依据元素在周期表中的相对位置，首先判断出元素种类分别为A是H，B是Na， E是O，F是Mg，G是Al，H是Fe，D是Cu，I是P，J是S，K是Cl，L是Br，M是Ca，X是C，Y是F，然后结合元素周期律以及相关物质的性质分析解答。(1)D是Cu为29号元素，则D的基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，可简写为[Ar]3d104s1；H是Fe为26号元素，它在元素周期表中的位置是第四周期第Ⅷ族。(2)G是Al ，J是S，K是Cl，M是Ca ，G、J、K、M对应的简单离子分别为Al3＋、S2－、Cl－、Ca2＋，S2－、Cl－、Ca2＋的核外电子数相同，原子序数越大，半径越小，所以半径由大到小的顺序是S2－>Cl－>Ca2＋，Al3＋核外有两个电子层，Ca2＋核外有三个电子层，所以半径是Ca2＋>Al3＋，所以半径由大到小的顺序是S2－>Cl－>Ca2＋>Al3＋。(3)元素的非金属性越强，电负性越大，在所列元素中，F的非金属性最强，所以电负性最大的元素是F。(4)分析该元素的电离能可知，第四电离能剧增，第一二三电离能较小，说明该元素容易失去3个电子，则该元素的化合价为＋3价。(5)金属铍Be及其化合物与铝单质及其化合物性质十分相似，则Be(OH)2可以和NaOH溶液反应生成类似于偏铝酸钠的Na2BeO2，所以Be(OH)2和Mg(OH)2可用NaOH试剂溶液鉴别。其反应的化学方程式为 Be(OH)2＋2NaOH===Na2BeO2＋2H2O，Mg(OH)2和NaOH溶液不反应。
答案：(1)[Ar]3d104s1 第四周期第Ⅷ族
(2)S2－>Cl－>Ca2＋>Al3＋
(3)F (4)＋3
(5)Be(OH)2＋2NaOH===Na2BeO2＋2H2O
2．仔细观察如下示意图：
回答下列问题：
(1)B原子的电子排布式为________________，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，硼酸的酸性比碳酸________，理由是_______________。
【解析】(1)B是5号元素，电子排布式为1s22s22p1。
(2)Be(OH)2与Al(OH)3的化学性质相似，差别在于Be的化合价是＋2价。(3)B比C的非金属性弱。
答案：(1)1s22s22p1 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
3．在周期表中，同一主族元素化学性质相似。目前也发现有些元素的化学性质和它在周期表中左上方或右下方的另一主族元素性质相似，这称为对角线规则。据此请回答：
(1)锂在空气中燃烧，除生成________外，也生成微量的________。
(2)若已知反应Be2C＋4H2O===2Be(OH)2＋CH4↑，则Al4C3遇足量强碱溶液反应的离子方程式为________________________。
(3)科学家证实，BeCl2属共价化合物，设计一个简单实验证明，其方法是___________________。
【解析】(1)根据对角线规则，锂与镁的化学性质相似。在空气中除与O2作用生成Li2O外，还可与N2作用生成Li3N。(2)由于Be、Al元素性质相似，依据所给信息有Al4C3＋12H2O===4Al(OH)3＋3CH4↑，当强碱过量时有Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O，合并得Al4C3＋4OH－＋4H2O===4AlO＋3CH4↑。(3)根据离子化合物在溶于水或熔融时导电，而共价化合物熔融时不导电，可将BeCl2加热至熔融状态，若不导电则可证明BeCl2是共价化合物。
答案：(1)Li2O Li3N (2)Al4C3＋4OH－＋4H2O===4AlO＋3CH4↑ (3)将BeCl2加热到熔融状态，如不能导电则证明BeCl2是共价化合物
单元素养评价(一)(第一章)
(75分钟 100分)
一、选择题。本题共16小题，共44分。第1～10小题，每小题2分；第11～16小题，每小题4分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1．(2021·衡水高二检测)玻尔理论、量子力学理论都是对核外电子运动的描述方法，根据对它们的理解，下列叙述中正确的是( )
A．因为s轨道的形状是球形的，所以s电子做的是圆周运动
B．3px、3py、3pz的差异之处在于三者中电子(基态)的能量不同
C．钒原子核外有4种形状的原子轨道
D．原子轨道和电子云都是用来形象地描述电子运动状态的
【解析】选D。s轨道是球形的，这是电子云轮廓图，表示电子在原子核外出现的概率密度，不是说电子在做圆周运动，A错误；p能级有三个原子轨道，同一能层上的p轨道能量相同，3px、3py、3pz能量相同，它们的差异是延伸方向不同，B错误；23号钒，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2，能级有s、p、d三种，对应的原子轨道形状有3种，C错误；电子云的轮廓图称为原子轨道，形象地描述电子运动的状态，D正确。
【补偿训练】
(2021·天津河西区高二检测)下列关于多电子原子核外电子排布的说法错误的是
( )
A．各能层含有的能级数等于能层序数
B．各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束
C．各能层最多可容纳的电子数一定是偶数
D．各能级的原子轨道数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7
【解析】选B。各能层含有的能级数与其能层数相等为n(n代表能层序数)，即第n能层含有n个能级，如第一能层能级数为1，1s，故A正确；各能层的能级都是从s能级开始，每个能层上能级个数与能层数相等，所以有的能层不含f能级，故B错误；根据核外电子排布规律，每一能层最多可容纳的电子数2n2(n为能层序数)，各能层最多可容纳的电子数一定是偶数，故C正确；根据电子云的空间形状可知，各能级包含的原子轨道数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7，故D正确。
2.(2021·襄阳高二检测)短周期元素X、Y在周期表中的相对位置如图所示，且已知X基态原子的价电子排布为nsnnpn＋1，下列说法不正确的是( )
A．X元素的电负性大于Y
B．X元素的第一电离能大于Y
C．X在周期表中位于第二周期第ⅢA族
D．原子半径Mg＞Y
【解析】选C。X基态原子的价电子层为nsnnpn＋1，则n＝2，可知n＋1＝3，即X的价电子层为2s22p3，X为N，结合元素在周期表的位置可知Y为Si。非金属性N＞Si，则X元素的电负性大于Y，故A正确；非金属性越强，第一电离能越大，则X元素的第一电离能大于Y，故B正确；X为N，在周期表中位于第二周期第ⅤA族，故C错误；同一周期，从左到右，原子半径减小，则原子半径：Mg＞Y，故D正确。
3．下列能级按能量由低到高的顺序排列正确的是( )
A．3s<3p<3d<4s B．4s<4p<3d<4d
C．4s<3d<4p<5s D．1s<2s<3s<2p
【解析】选C。A项，3d＞4s；B项，4p＞3d；D项，3s＞2p。
4．(2021·武汉高二检测)下列说法不正确的是( )
A．元素“氦、铷、铯”等是通过原子光谱发现的
B．锂原子的2s与5s 轨道皆为球形分布
C．Co2＋的价电子排布式为3d54s2
D．钠元素的第二电离能大于镁元素的第二电离能
【解析】选C。原子光谱是由原子中的电子在能量变化时所释放或吸收的一系列波长的光所组成的光谱，每一种原子的光谱都不同，用原子光谱可以研究原子结构，A正确；无论是哪一个能层，只要是s能级，原子轨道都是球形分布，B正确；Co是27号元素，原子的价层电子排布式是3d74s2，Co原子失去最外层的2个电子变为Co2＋，其价电子排布式为3d7，C错误；钠元素原子的最外层只有1个电子，失去这个电子后形成最外层8个电子的稳定结构，再失去比较难，所以第二电离能较大；而Mg原子最外层有2个电子，失去第二个电子后次外层变为最外层，达到8个电子的稳定结构，所以钠元素的第二电离能大于镁元素的第二电离能，D 正确。
5．(2021·太原高二检测)下列有关说法正确的是( )
A．电子云通常用小黑点的疏密来表示，小黑点密表示在该空间的电子数多
B．已知Co的价层电子排布式为3d74s2，Co3＋的价层电子排布式为3d6
C．Cu的核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s1，所以Cu处于s区
D．原子光谱的特征谱线用于鉴定元素，从1s22s22p33s1跃迁至1s22s22p4时形成是吸收光谱
【解析】选B。小黑点密表示电子在原子核外空间的单位体积内电子出现的概率大，不能说明电子数目多，故A错误；已知Co的价层电子排布式为3d74s2，Co3＋的价层电子排布式为3d6，故B正确；Cu的核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s1，价电子排布为3d104s1，所以Cu处于ds区，故C错误；从1s22s22p33s1跃迁至1s22s22p4时，需释放能量，故光谱仪摄取的是发射光谱，故D错误。
6．下列各选项所述的两个量，前者一定大于后者的是( )
①3d轨道的能量和4s轨道的能量；
②同一电子层中第一个p轨道与第二个p轨道的能量；
③2s和3s的轨道半径；
④同一原子的基态和激发态的能量；
⑤F元素和O元素的电负性；
⑥Mg元素和Al元素的第一电离能；
⑦H原子和H＋的半径。
A．①⑤⑥⑦ B．②③⑤ C．②④⑦ D．全对
【解析】选A。①3d轨道的能量大于4s轨道的能量；②同一电子层中第一个p轨道与第二个p轨道的能量相等；③2s的轨道半径小于3s的轨道半径；④同一原子的基态的能量小于激发态；⑤F元素电负性大于O元素的电负性；⑥Mg元素的第一电离能大于Al元素的第一电离能；⑦H原子的半径大于H＋的半径。
7．(2021·济南高二检测)化合物是一种高效消毒剂，其蒸气和溶液都具有很强的杀菌能力，可用于生活消毒。其中X、Y、Z 为原子序数依次增大的短周期元素，基态Z原子的核外电子位于5个不同的原子轨道中。下列说法正确的是( )
A．该物质与医用酒精的杀菌原理相同
B．元素的电负性：X＜Y＜Z
C．最高正化合价：X＜Y＜Z
D．该化合物中X、Y、Z均满足8电子稳定结构
【解析】选B。X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素，Y存在四个键，可能为C和Si，Z与Y形成双键，又存在—Z—Z—的形式可知Z为O，则Y为C，X为H。该物质为过氧乙酸，是利用其具有强氧化性来消毒，医用酒精的杀菌原理是酒精的分子具有很大的渗透能力，它能穿过细菌表面的膜，打入细菌的内部，使构成细菌生命基础中的蛋白质分子结构改变，引起蛋白质变性从而达到杀灭细菌的目的，所以二者的杀菌原理不同，A错误；同周期从左往右电负性逐渐增强，同主族从下往上电负性逐渐增强，所以元素的电负性：X＜Y＜Z，B正确；O无最高正价，C错误；该化合物中含有氢，氢不满足8电子的稳定结构，D错误。
【补偿训练】
(2021·日照高二检测)下列描述中正确的是( )
A．基态碳原子的轨道表示式：
B．第四周期中未成对电子数最多的原子为Mn
C．基态核外电子的排布为1s22s22p63s23p4的原子，3p能级有一个空轨道
D．磷元素的第一电离能大于硫元素的第一电离能
【解析】选D。基态C原子中电子占据3个能级，分别位于1s、2s、2p能级，且每个能级有2个电子，其轨道表示式为，故A错误；第四周期中未成对电子数最多的原子中，3d能级上有5个电子、4s能级上有1个电子，应该为Cr元素，故B错误；3p能级有3个轨道，电子优先独占1个轨道，有4个电子时，3p能级上不存在空轨道，故C错误；磷元素3p能级为半充满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻硫元素，故D正确。
8．(2021·南昌高二检测)下列说法正确的是( )
A．1s22s22p63s13p1表示的是基态原子的电子排布
B．电子仅在激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱
C．第三周期元素的原子半径从左到右逐渐减小，第一电离能依次增大
D．日常生活中的许多可见光，如霓虹灯光、节日焰火等，都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关
【解析】选D。1s22s22p63s13p1表示的不是基态原子的电子排布，因为其3s轨道没有排满就排布了3p轨道，违反了能量最低原理，A不正确；电子在激发态跃迁到基态时会产生原子发射光谱，电子在基态跃迁到激发态时会产生原子吸收光谱，B不正确；第三周期元素的原子半径从左到右逐渐减小，第一电离能呈依次增大趋势，但是，因为Mg和P的原子结构相对较稳定，其第一电离能均高于其右边的元素，C不正确；电子在激发态跃迁到基态时会产生原子发射光谱。日常生活中的许多可见光，如霓虹灯光、节日焰火等，都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关，D说法正确。
【补偿训练】
下列表达方式正确的是( )
A．As的电子排布式：[Ar]4s24p3
B．N的价电子轨道表示式
C．Cr原子结构示意图
D．Fe2＋的价电子排布式为：[Ar]3d54s1
【解析】选C。As的原子序数为33，属于主族元素，由构造原理可知电子排布为1s22s22p63s23p63d104s24p3，所以As原子的简化电子排布式为：[Ar]3d104s24p3，故A错误；N原子价电子为2s、2p电子，所以原子的价电子轨道表示式为，故B错误；Cr为24号元素，原子核中有24个质子，分别位于4个电子层上，价电子有6个电子，故Cr的原子结构示意图为，故C正确；Fe2＋核外有24个电子，电子排布式为[Ar]3d6，所以Fe2＋的价电子排布式为3d6，故D错误。
9．(2021·银川高二检测)已知X和Y均为第三周期元素，其原子的第一至第四电离能如表所示：下列说法正确的是( )
电离能/kJ·mol－1
I1
I2
I3
I4
X
578
1 817
2 745
11 578
Y
738
1 451
7 733
10 540
A.X通常显＋3价，Y通常显＋1价
B．X的第一电离能小于Y的第一电离能，所以X比Y金属性强
C．X、Y的最高价氧化物的水化物都不能与氢氧化钠反应
D．工业上制取X采用的是电解熔融的X的氧化物，制取Y采取的是电解熔融的Y的氯化物
【解析】选D。X的第四电离能突然增大，X最外层有3个电子，X是Al元素，铝通常显＋3价；Y的第三电离能突然增大，Y最外层有2个电子，Y是Mg元素，镁通常显＋2价，故A错误；Al的第一电离能小于Mg的第一电离能，但Mg比Al的金属性强，故B错误；氢氧化铝能与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，故C错误；工业上采用的是电解熔融的氧化铝冶炼金属铝，电解熔融的氯化镁冶炼金属镁，故D正确。
【补偿训练】
(2021·宁德高二检测)下列各组元素各项性质比较正确的是( )
A．第一电离能：B＜C＜O＜N
B．最高正价：F＞O＞N＞C
C．电负性：C＞O＞Si＞Na
D．还原性：Cl－＞I－
【解析】选A。同一周期元素原子第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第ⅡA族元素大于第ⅢA族元素，第ⅤA族元素大于第ⅥA族元素，N原子的2p能级容纳3个电子，N元素最外层为半充满结构，较稳定，应最大，所以第一电离能：B＜C＜O＜N，故A正确；F非金属性最强，无正价，故B错误；同周期元素从左到右电负性逐渐增大，同主族从上到下电负性逐渐减小，则有电负性：O＞C＞Si＞Na，故C错误；元素的非金属性越强，其简单阴离子的还原性越弱，非金属性Cl＞I，则还原性Cl－＜I－，故D错误。
10．我国的纳米基础研究能力已跻身于世界的前列，例如曾被选为我国年度十大科技成果之一的一项成果就是合成一种一维的纳米材料，其化学式为RN。已知该化合物里与氮微粒结合的Rn＋核外有28个电子，则R位于元素周期表的
( )
A．第三周期ⅤA族
B．第四周期ⅢA族
C．第五周期ⅢA族
D．第四周期ⅤA族
【解析】选B。由化学式RN知R为＋3价，故R原子核外有31个电子，核电荷数为31，价层电子排布为4s24p1，为镓元素，位于第四周期ⅢA族。
11．(2021·南宁高二检测)下列各项叙述中，正确的是( )
A．P、S、N的第一电离能逐渐增大
B．价电子排布式为4s24p3的元素位于第四周期ⅤA族，是p区元素
C．2p和3p轨道形状相同，能量也相等
D．碳原子价层电子轨道表示式为：
【解析】选B。N、P为同主族元素，第一电离能N大于P，P与S同周期，因为P的3p轨道半充满，所以第一电离能P大于S，A不正确；从价电子排布式4s24p3中可以看出，该元素的电子层数为4，价电子数为5，则该元素位于第四周期ⅤA族，电子最后进入4p轨道，所以是p区元素，B正确；2p和3p轨道形状都为哑铃形，但2p轨道的能量比3p低，C不正确；轨道表示式不满足洪特规则，D不正确。
12．(2021·武汉高二检测)下列电子排布式中，原子处于激发态的是( )
A．1s22s22p63s23p63d34s2
B．1s22s22p63s23p63d44s2
C．1s22s22p63s23p63d54s2
D．1s22s22p63s23p63d64s2
【解析】选B。1s22s22p63s23p63d34s2的核外电子排布符合基态原子核外电子填充的能级顺序和能量最低原理、泡利原理及洪特规则，原子处于基态，故A不选；1s22s22p63s23p63d44s2为激发态，是能量较高的状态，根据能量最低原理知，其基态应为1s22s22p63s23p63d54s1，故B选；1s22s22p63s23p63d54s2的核外电子排布符合基态原子核外电子填充的能级顺序和能量最低原理、泡利原理及洪特规则，原子处于基态，故C不选；1s22s22p63s23p63d64s2的核外电子排布符合基态原子核外电子填充的能级顺序和能量最低原理、泡利原理及洪特规则，原子处于基态，故D不选。
13．(2021·潍坊高二检测)有短周期元素的三种离子分别为Xn＋、Ym＋、Zn－，已知m＞n，且X、Y、Z三种原子的M电子层中的电子数均为奇数，若按X→Y→Z的顺序，下列说法正确的是( )
A．最高价氧化物对应的水化物的碱性依次增强
B．原子半径依次增大
C．元素的第一电离能和电负性依次增大
D．原子序数依次减小
【解析】选C。X、Y、Z为短周期元素，且X、Y、Z三种原子的M电子层中的电子数均为奇数，则X、Y、Z一定是在第三周期，简单离子为Xn＋、Ym＋、Zn－，且数值m>n，所以X为钠元素，Y为铝元素，Z为氯元素；NaOH为强碱，Al(OH)3是两性氢氧化物，HClO4是强酸，则它们的最高价氧化物对应水化物的碱性依次减弱，酸性依次增强，故A错误；同周期元素原子半径随原子序数的增加而减小，X、Y、Z半径依次减小，故B错误；Na、Al、Cl的第一电离能依次增大，电负性依次增大，故C正确；Na、Al，Cl的原子序数依次增大，故D错误。
14．(2021·日照高二检测)下表中所列的五种短周期元素，原子序数连续，但与表中排列顺序无关。用m表示基态原子的价电子数，用n表示基态原子的未成对电子数，m－n的值如下表所示：
元素
A
B
C
D
E
m－n
8
6
4
2
0
下列说法错误的是( )
A．第一电离能：A>C
B．电负性：E
【解析】选D。短周期元素的价电子数就是其最外层电子数，用m表示基态原子的价电子数，用n表示基态原子的未成对电子数，A元素m－n为8，说明A的最外层电子数为8，均已成对，故A只能是Ne或者Ar， B元素m－n为6，说明B的最外层电子数为7，6个已成对，故B只能是F或者Cl，同理推导出：C为O或S，D为N、C、B、Be或P、Si、Al、Mg，E为Na或Li、H，又A、B、C、D、E原子序数连续，故只能分别为Ne、F、O、N、Na，据此分析作答。同一周期从左往右元素的第一电离能呈增大趋势，分析可知A为惰性气体元素，其第一电离能在同周期中最大，故A>C，A正确；据分析可知，E是Na为金属元素， D是N为非金属元素，故电负性E
A.Z原子中只有1个电子，故其核外只有1个原子轨道
B.原子序数：W＞X，对应的简单离子半径顺序：W＜X
C.基态Y原子中有3种能量不同的电子，这些电子的运动状态共5种
D.元素M是与Y同主族的短周期元素，则金属性W＞M， 第一电离能W>M
【解析】选A。W、Y、Z为不同周期不同主族的短周期元素，说明有一种元素为H，根据图示结构可知，W形成＋2价阳离子，X形成2个共价键，Z形成1个共价键，则Z为H元素，W位于ⅡA族，X位于ⅥA族；W、X对应的简单离子核外电子排布相同，则W为Mg，X为O元素；W、Y、Z的最外层电子数之和等于X的最外层电子数，Y的最外层电子数为：6－2－1＝3，Y的最外层p能级上只有一个单电子，Y与H、Mg不同周期，则Y为B元素，据此解答。 Z原子中只有1个电子，占据核外1个原子轨道，其他原子轨道也有，只不过没有电子，故A错误；镁离子和氧离子都含有2个电子层，核电荷数越大离子半径越小，则离子半径：W
A．Y元素原子的电子排布图为
B．X位于元素周期表中第三周期ⅤA族
C．电负性：Z>Y>X
D．第一电离能：X
17．(15分)回答下列问题：
(1)(2019·海南高考)Mn位于元素周期表中第四周期________族。
(2)(2019·全国卷Ⅱ)比较离子半径：F－________O2－(填“大于”“等于”或“小于”)。
(3)(2018·全国卷Ⅰ)Li＋与H－具有相同的电子构型，r(Li＋)小于r(H－)，原因是_____________________。
(4)(2016·全国卷Ⅰ)光催化还原CO2制备CH4反应中，带状纳米Zn2GeO4是该反应的良好催化剂。Zn、Ge、O电负性由大至小的顺序是__________。
(5)(2019·全国卷Ⅲ)在元素周期表中，与Li的化学性质最相似的邻族元素是________。
(6)(2019·全国卷Ⅰ)下列状态的镁中，电离最外层一个电子所需能量最大的是______________(填标号)。
(7)(2018·全国卷Ⅲ)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)_______I1(Cu)(填“大于”或“小于”)。原因是__________。
(8)(2017·全国卷Ⅰ)元素Mn与O中，第一电离能较大的是________。
(9)元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量称作第一电子亲和能(E1)。第二周期部分元素的E1变化趋势如图所示，其中除氮元素外，其他元素的E1自左而右依次增大的原因是_________________；
氮元素的E1呈现异常的原因是________________________。
【解析】(1)Mn是25号元素，根据原子序数与元素周期表判断其位置；(2)F－和O2－的核外电子排布相同，核电荷数越大，则半径越小，故半径：F－
(4)O>Ge>Zn (5)Mg (6)A (7)大于 Zn核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子 (8)O
(9)同周期随着核电荷数依次增大，原子半径逐渐变小，故结合一个电子释放出的能量依次增大 N的2p能级处于半充满状态，相对稳定，不易结合一个电子
18．(13分)(2021·鄂东南高二联考)Ti、Na、Mg、C、N、O、Fe等元素的研究一直在进行中，其单质及化合物在诸多领域都有广泛的应用。回答下列问题：
(1)钠在火焰上灼烧的黄光是一种________(填字母)。
A．吸收光谱 B．发射光谱
(2)下列Mg原子的核外电子排布式中，能量最高的是________，能量最低的是________(填序号)。
a．1s22s22p43s13p3p3p
b．1s22s22p33s23p3p3p
c．1s22s22p63s13p
d．1s22s22p63s2
(3)Ti原子核外共有________种运动状态不同的电子，最高能层电子的电子云轮廓形状为________，其价电子排布图为______________。与Ti同周期的所有过渡元素的基态原子中，写出任意一种最外层电子数与钛不同的元素价电子排布式________________。
(4)N、O、Mg元素的前3级电离能如表所示：
元素
I1/kg·mol－1
I2/kJ·mol－1
I3/kJ·mol－1
X
737.7
1 450.7
7 732.7
Y
1 313.9
3 388.3
5 300.5
Z
1 402.3
2 856.0
4 578.1
X、Y、Z中为N元素的是________，判断理由是____________。
(5) 琥珀酸亚铁片是用于缺铁性贫血的预防和治疗的常见药物，临床建议服用维生素C促进“亚铁”的吸收，避免生成Fe3＋，从结构角度来看，Fe2＋易被氧化成Fe3＋的原因是__________。
Fe3＋与Fe2＋的离子半径大小关系为Fe3＋________Fe2＋(填“大于”或“小于”)，原因：_________________。
【解析】(1)钠在火焰上灼烧时，原子中的电子吸收了能量，从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道，但处于能量较高轨道上的电子是不稳定的，很快跃迁回能量较低的轨道，这时就将多余的能量以黄光的形式放出，属于发射光谱；(2)基态原子具有的能量最低，得到能量后，电子发生跃迁，从低轨道跃迁到高能级的轨道，能量最高的是b，能量最低的是d；(3)Ti元素原子核外有22个电子，所以原子中运动状态不同的电子共有22种；其电子排布式：1s22s22p63s23p63d24s2；最高能层为4s能级，电子云轮廓形状为球形；价电子排布为3d24s2，价电子排布图：。 与Ti同周期的所有过渡元素的基态原子中，最外层电子数与钛不同，结合构造原理与洪特规则，符合条件的元素原子的价电子排布式为3d54s1、3d104s1；(4)金属元素第一电离能I1小于非金属元素，则第一电离能I1最小的X为Mg元素；N原子价电子排布式为2s22p3，N与O相比，2p轨道处于半充满的稳定结构，故失去第一个电子较难，I1较大，则I1较大的Z为N元素；(5)Fe2＋价电子为3d6，失去1个电子形成更稳定的3d5半满状态的Fe3＋，导致Fe2＋ 易被氧化成Fe3＋；因为Fe3＋与Fe2＋核电荷数相同，但是核外电子少，所以核对电子吸引能力大，半径小。
答案：(1)B (2)b d (3)22 球形
3d54s1或3d104s1
(4)Z N原子价电子排布式为2s22p3，N与O相比，2p轨道处于半充满的稳定结构，故失去第一个电子较难，I1较大
(5)Fe3＋的3d5半满状态更稳定 小于 核电荷数相同，但是Fe3＋核外电子数少
【补偿训练】
在原子结构理论中，有四个原理，分别是①构造原理，②泡利原理，③洪特规则，④能量最低原理。在以下的现象中主要决定的因素是(填序号，各只填一项)。
(1)各能级最多容纳的电子数是该能级原子轨道数的2倍________；
(2)碳原子的核外电子排布基态时是1s22s22p2而不是1s22s12p3________；
(3)最外层电子数不会超过8个，次外层电子数不会超过18个________；
(4)铬(24Cr)的电子排布式是
1s22s22p63s23p63d54s1而不是
1s22s22p63s23p63d44s2________；
(5)在磷原子的基态原子结构中，有3个未成对的单电子________；
(6)第四周期元素中，4p轨道半充满的是_______，3d轨道半充满的是____________，4s轨道半充满的是________。(填元素符号)
【解析】(1)泡利原理：每个原子轨道最多容纳2个电子且自旋方向相反，各能级最多容纳的电子数是该能级原子轨道数的2倍，其主要决定因素是泡利原理，故选②；(2)基态原子的电子在核外排布时首先要遵循能量最低原理，所以碳原子的核外电子排布基态时是1s22s22p2而不是1s22s12p3，其主要决定因素是能量最低原理，故选④；(3)最外层电子数不会超过8个，次外层电子数不会超过18个，其主要决定因素是构造原理，故选①；(4)原子轨道中电子处于全满、全空或半满时较稳定，所以在等价轨道(相同电子层、电子亚层上的各个轨道)上排布的电子将尽可能分占不同的轨道，且自旋方向相同，铬(24Cr)的电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1而不是1s22s22p63s23p63d44s2，其主要决定因素是洪特规则，故选③；(5)在等价轨道(相同电子层、电子亚层上的各个轨道)上排布的电子将尽可能分占不同的轨道，且自旋方向相同，磷原子的基态原子结构中，有3个未成对的单电子，其主要决定因素是洪特规则，故选③；(6)第四周期元素中，4p轨道半充满时其4s轨道全充满，该原子是As；3d轨道半充满时4s能级可能有1个电子或2个电子，如果4s能级是1个电子为Cr，如果4s能级有2个电子为Mn；4s轨道半充满时，3d轨道可能没有电子、可能有5个电子、可能有10个电子，如果3d轨道没有电子时该原子是K、如果3d轨道有5个电子时该原子是Cr、如果3d轨道有10个电子时该原子是Cu。
答案：(1)② (2)④ (3)① (4)③ (5)③
(6)As Cr、Mn K、Cr、Cu
19．(13分)(2021·南宁高二检测)我国科学家使用了新的铝铍埋藏测年法测量北京猿人的生存年代。这种方法的测量对象是石英(二氧化硅)，它是砂石的主要成分。当宇宙射线打到地面时，会将石英中的硅原子和氧原子打破，生成铝和铍的同位素。只要测出一块石头中26Al和10Be的含量，就能推算出它被埋入地下的时间。完成下列填空：
(1)写出Be的核外电子排布式_______________________。
Be所在的周期中，最外层有2个未成对电子的元素的符号是________、________。
(2)写出Al的最外层电子轨道表示式_________________________。
铝原子核外有________种运动状态不同的电子；铝原子核外有________种能量不同的电子。有一种与26Al中子数相同的硅的核素，写出该核素符号________，该硅电负性________(填“大于”或“小于”)Al 。
(3)比较Al3＋、S2－和Cl－半径由大到小的顺序____________________；
这3种元素最高价氧化物对应的水化物中酸性最强的是________(写化学式)。
(4)铝单质在氧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： ____________。铝元素最高价氧化物与氢氧化钠溶液反应的化学方程式_____________。
【解析】(1)Be的原子序数为4，位于第二周期第ⅡA族，核外电子排布式为1s22s2，Be所在的周期中元素C：1s22s22p2，O：1s22s22p4，2p轨道均有2个未成对电子。(2)Al的最外层有3个电子，电子排布式为3s23p1，则最外层电子轨道表示式为；铝原子核外有13个电子则有13种运动状态不同的电子；铝原子核外电子排布为1s22s22p63s23p1，五种轨道，五种能量； 26Al中中子数为13，而硅的质子数为14，所以该核素为Si；硅与铝同周期，同周期元素，原子序数越大，电负性也越大，所以硅的电负性大于铝。(3)比较半径：①电子层越多，半径越大②当电子层数相同时，核电荷数越大，吸电子能力越强，半径越小，因此离子半径 S2－＞Cl－＞Al3＋；元素非金属性越强，最高价氧化物对应的水化物酸性越强，氯元素的非金属性最强，则 HClO4酸性最强。(4)铝在氧气中燃烧发出耀眼的白光，在反应过程中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； 铝元素最高价氧化物为Al2O3可以与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠与水，方程式为Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O。
答案：(1)1s22s2 C O
(2) 13 5 Si 大于
(3) S2－＞Cl－＞Al3＋ HClO4
(4)铝在氧气中燃烧发出耀眼的白光，在反应过程中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 Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O
【补偿训练】
1．按要求完成下列问题：
(1)第三周期中半径最大的元素A，其基态原子的价层电子轨道表示式为____________；
(2)B元素的负二价离子电子层结构与氖相同，写出B离子的电子排布式____________；
(3)元素C的M层p轨道电子比s轨道电子多2个，写出元素的原子结构示意图：____________；
(4)元素D处于周期表第四周期第ⅦB族，其原子的价电子排布式为________；
(5)某元素E的激发态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p34s1，则该元素基态原子的电子排布式为____________；
(6)元素F基态原子核外有8个原子轨道占有电子，则该原子电子排布式是：____________；
(7)G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，G的元素符号为_____________，其基态原子的电子排布式为____________。
【解析】(1)第三周期中半径最大的是钠元素，原子序数为11，钠元素基态原子的价层电子为3s能级上1个电子，所以基态原子的价层电子轨道表示式为；(2)B元素的负二价离子电子层结构与氖相同，说明B元素是氧元素，B离子为O2－，核外有10个电子，离子的电子排布式为1s22s22p6；(3)元素C的M层p轨道电子比s轨道多2个，所以C是16号硫元素，硫原子质子数为16，核外电子数＝质子数＝16，有3个电子层，最外层电子数为6，故硫原子的结构示意图为；(4)D处于第四周期第ⅦB族，是Mn元素，其原子核外电子数为25，原子的价电子排布式为3d54s2；(5)根据激发态原子核外电子排布式知该元素核外有16个电子，根据构造原理知，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4；(6)元素F基态原子核外有8个原子轨道占有电子，则F为硅元素，所以该原子电子排布式是1s22s22p63s23p2；(7)G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，则G为铜元素，原子基态的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。
答案：(1) (2)1s22s22p6 (3)
(4)3d54s2 (5)1s22s22p63s23p4
(6)1s22s22p63s23p2
(7)Cu 1s22s22p63s23p63d104s1
2．(2021·青岛高二检测)科学家合成一种新化合物(如图所示)。
其中W、X、Y、Z为同一短周期元素，W是所在周期中第一电离能最小的元素，Y元素基态原子的未成对电子数等于其电子层数，Z元素的原子核外最外层电子数是X核外电子数的一半。
回答下列问题：
(1)W、X、Y、Z原子半径由大到小的顺序为____________(用对应的元素符号表示)。
(2)Z的核外电子排布式为________________。
(3)基态X原子价电子轨道表示式为______________。
(4)W元素基态原子核外电子有________种运动状态，其中电子占据能量最高的原子轨道符号表示为________。
(5)X的电负性________(填“大于”或“小于”)Y，原因是___________。
【解析】W、X、Y、Z为同一短周期元素，据图可知X能形成4个共价键，则应为第ⅣA族元素，Z核外最外层电子数是X核外电子数的一半，则X核外电子数最大为14(Z不可能为0族元素)，则X为C或Si，若X为C，则Z为B，不符合图示成键规律，所以X为Si，Z为Cl，四种元素位于第三周期；Y元素基态原子的未成对电子数等于其电子层数，则Y核外电子排布为1s22s22p63s23p3，即为P元素；根据图示可知，W元素的阳离子带一个正电荷，且W是所在周期中第一电离能最小的元素，则W为Na元素。(1)同一周期从左向右原子半径逐渐减小，则W、X、Y、Z原子半径由大到小的顺序为Na＞Si＞P＞Cl；(2)Cl的核外电子数＝核电荷数＝17，Cl的核外电子排布式为1s22s22p63s23p5；(3)Si处于周期表中第三周期第ⅣA族，基态Si的价电子排布式为3s23p2，则基态硅原子价电子的轨道表示式是；(4)Na的核外电子总数＝原子序数＝11，每个电子的运动状态都不同，则Na原子核外电子有11种不同的运动状态；Na元素基态原子中能量最高的电子所占据的原子轨道为3s；(5)同周期元素P比Si原子半径小，核电荷数多，吸引电子能力更强，所以Si的电负性小于P。
答案：(1)Na＞Si＞P＞Cl
(2)1s22s22p63s23p5或[Ne]3s23p5
(3) (4) 11 3s
(5)小于 同周期元素P比Si原子半径小，核电荷数多，吸引电子能力更强
3．填写下列空白[第(1)～(4)小题用元素符号填写]。
(1)第三周期原子半径最小的元素________；
(2)第一电离能最大的元素________；
(3)电负性最大的元素________；
(4)第四周期中第一电离能最小的元素________；
(5)含有8个质子，10个中子的原子的化学符号________；
(6)最外层电子排布为4s24p1的原子的核电荷数为__________；
(7)周期表中最活泼的非金属元素原子的轨道表示式为________；
(8)某元素核外有三个电子层，最外层电子数是核外电子总数的，写出该元素的离子结构示意图________；
(9)写出基态铜原子的电子排布式____________，位于________区。
【解析】(1)同周期从左到右，原子半径减小，所以第三周期原子半径最小的元素是氯；(2)第一电离能最大的元素是稀有气体元素氦；(3)电负性最大的元素是非金属性最强的氟；(4)第四周期中第一电离能最小的元素是金属性最强的钾；(5)表示含有8个质子、10个中子的元素为O元素，其质量数＝质子数＋中子数＝8＋10＝18，该原子的化学符号为；(6)电子排布为4s24p1的原子中其内层电子层上完全排满电子，所以该原子中电子数＝2＋8＋18＋3＝31，原子中核外电子数＝核电荷数，所以它的核电荷数为31；(7)周期表中最活泼的非金属元素F，核外电子排布式为1s22s22p5，其原子的轨道表示式为；(8)设最外层电子数为x，则x＝(x＋2＋8)×，求得x＝2，其核外电子数＝质子数＝12，该元素为Mg，离子结构示意图为；(9)Cu的价层电子排布式为3d104s1，基态铜原子的电子排布式1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1；Cu属于第ⅠB族元素，在周期表中位于ds区。
答案：(1)Cl (2)He (3)F (4)K (5)O
(6)31
(7) (8)
(9)1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1 ds
20．(15分)(2021·福州高二检测)如图为元素周期表的一部分：
Ⅰ.(1)元素③的基态原子轨道表示式为___________。
(2)元素③④⑤的第一电离能由大到小的顺序为____________(填元素符号)。
(3)以下组合的原子间反应最容易形成离子键的是__________(选填A、B、C、D，下同)。
A．②和⑤ B．①和⑤ C．⑤和⑥ D．⑥和⑧
(4)某些不同族元素的性质也有一定的相似性，如上表中元素⑦与元素②的单质及其化合物有相似的性质。写出元素②的最高价氧化物与NaOH溶液反应的离子方程式_________________。
Ⅱ.(1)如图是部分元素原子的第一电离能I1随原子序数变化关系(其中12号至17号元素的有关数据缺失)。
①根据图示变化规律，可推测S的第一电离能的大小(最小)范围为________
(2)用In表示元素的第n电离能，则图中的a、b、c分别代表( )
A．a为I1、b为I2、c为I3
B．a为I3、b为I2、c为I1
C．a为I2、b为I3、c为I1
D．a为I1、b为I3、c为I2
(3)铜、锌两种元素的第一电离能、第二电离能如表所示
电离能/kJ·mol－1
I1
I2
Cu
746
1 958
Zn
906
1 733
铜的第一电离能(I1)小于锌的第一电离能，而铜的第二电离能(I2)却大于锌的第二电离能，其主要原因是____________________。
【解析】Ⅰ.(1)由图可知，③为N元素，基态原子电子排布式为1s22s22p3，则基态原子轨道表示式为；(2)同一周期第一电离能随原子序数增大呈现增大的趋势，但同一周期第ⅡA族元素比第ⅢA族元素的第一电离能大，第ⅤA族比第ⅥA族第一电离能大，所以N，O，F三种元素的第一电离能从大到小次序为F＞N＞O；(3)由周期表中的位置可知，①为H，②为Be，⑤为F，⑥为Na，⑧为Cl，五种元素中最活泼的金属钠和最活泼的非金属氟之间最容易形成离子键，C项正确；(4)由于Be与Al的性质相似，所以参照Al2O3与NaOH溶液的反应，BeO与NaOH溶液反应的离子方程式为2OH－＋BeO===BeO＋H2O；
Ⅱ.(1)①同一周期第一电离能随原子序数增大呈现增大的趋势，但同一周期第ⅡA族元素比第ⅢA族元素的第一电离能大，第ⅤA族比第ⅥA族第一电离能大；所以S的第一电离能大于Si，小于P；②金属性越强，越容易失去电子，第一电离能越小，图中第一电离能最小的元素是Rb，在第五周期ⅠA族；(2)a中Na元素的电离能远大于Mg的电离能，则a应表示的是I2；b中Na元素的电离能小于Mg的电离能，Mg的电离能远大于Al的电离能，则b应表示的是I3；c中Al元素的电离能小于Mg的电离能，S元素的电离能小于P的电离能，并且从Na到Cl，电离能呈现较明显的增加的趋势，则c应表示的是I1，C项正确；(3)Cu原子失去一个电子后，核外电子排布为[Ar]3d10，而锌失去一个电子后核外电子排布为[Ar]3d104s1，根据洪特规则，铜达到了较稳定状态，所以Cu的第二电离能相对较大。
答案：Ⅰ.(1)
(2)F＞N＞O (3)C
(4)2OH－＋BeO===BeO＋H2O
Ⅱ.(1)①Si P ②第五周期ⅠA族
(2)C (3)Cu原子失去一个电子后，核外电子排布为[Ar]3d10，而锌失去一个电子后核外电子排布为[Ar]3d104s1，根据洪特规则，铜达到了较稳定状态，所以Cu的第二电离能相对较大
【补偿训练】
1．(2021·锦州高二检测)如图是元素周期表的一部分，用化学用语回答下列问题：
(1)D的基态电子排布式可简写为：___________；
H代表的元素在周期表中的位置是_________________。
(2)G、J、K、M对应的简单离子的半径由大到小的顺序是______________(用离子符号表示)
(3)在所列元素中，电负性最大的元素是________(填元素符号)。
(4)已知某原子的各级电离能如下：I1＝577 kJ·mol－1，I2＝1 817 kJ·mol－1，I3＝2 745 kJ·mol－1，I4＝11 578 kJ·mol－1，则该原子在化合物中表现的化合价为____________。
(5)元素周期表中位于斜对角线的两种元素及其性质十分相似，称之为对角线规则。根据元素周期表对角线规则，金属铍Be及其化合物与铝单质及其化合物性质十分相似。Be(OH)2和Mg(OH)2可用试剂NaOH溶液鉴别。涉及的化学方程式为________________。
【解析】依据元素在周期表中的相对位置，首先判断出元素种类分别为A是H，B是Na， E是O，F是Mg，G是Al，H是Fe，D是Cu，I是P，J是S，K是Cl，L是Br，M是Ca，X是C，Y是F，然后结合元素周期律以及相关物质的性质分析解答。(1)D是Cu为29号元素，则D的基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，可简写为[Ar]3d104s1；H是Fe为26号元素，它在元素周期表中的位置是第四周期第Ⅷ族。(2)G是Al ，J是S，K是Cl，M是Ca ，G、J、K、M对应的简单离子分别为Al3＋、S2－、Cl－、Ca2＋，S2－、Cl－、Ca2＋的核外电子数相同，原子序数越大，半径越小，所以半径由大到小的顺序是S2－>Cl－>Ca2＋，Al3＋核外有两个电子层，Ca2＋核外有三个电子层，所以半径是Ca2＋>Al3＋，所以半径由大到小的顺序是S2－>Cl－>Ca2＋>Al3＋。(3)元素的非金属性越强，电负性越大，在所列元素中，F的非金属性最强，所以电负性最大的元素是F。(4)分析该元素的电离能可知，第四电离能剧增，第一二三电离能较小，说明该元素容易失去3个电子，则该元素的化合价为＋3价。(5)金属铍Be及其化合物与铝单质及其化合物性质十分相似，则Be(OH)2可以和NaOH溶液反应生成类似于偏铝酸钠的Na2BeO2，所以Be(OH)2和Mg(OH)2可用NaOH试剂溶液鉴别。其反应的化学方程式为 Be(OH)2＋2NaOH===Na2BeO2＋2H2O，Mg(OH)2和NaOH溶液不反应。
答案：(1)[Ar]3d104s1 第四周期第Ⅷ族
(2)S2－>Cl－>Ca2＋>Al3＋
(3)F (4)＋3
(5)Be(OH)2＋2NaOH===Na2BeO2＋2H2O
2．仔细观察如下示意图：
回答下列问题：
(1)B原子的电子排布式为________________，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，硼酸的酸性比碳酸________，理由是_______________。
【解析】(1)B是5号元素，电子排布式为1s22s22p1。
(2)Be(OH)2与Al(OH)3的化学性质相似，差别在于Be的化合价是＋2价。(3)B比C的非金属性弱。
答案：(1)1s22s22p1 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
3．在周期表中，同一主族元素化学性质相似。目前也发现有些元素的化学性质和它在周期表中左上方或右下方的另一主族元素性质相似，这称为对角线规则。据此请回答：
(1)锂在空气中燃烧，除生成________外，也生成微量的________。
(2)若已知反应Be2C＋4H2O===2Be(OH)2＋CH4↑，则Al4C3遇足量强碱溶液反应的离子方程式为________________________。
(3)科学家证实，BeCl2属共价化合物，设计一个简单实验证明，其方法是___________________。
【解析】(1)根据对角线规则，锂与镁的化学性质相似。在空气中除与O2作用生成Li2O外，还可与N2作用生成Li3N。(2)由于Be、Al元素性质相似，依据所给信息有Al4C3＋12H2O===4Al(OH)3＋3CH4↑，当强碱过量时有Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O，合并得Al4C3＋4OH－＋4H2O===4AlO＋3CH4↑。(3)根据离子化合物在溶于水或熔融时导电，而共价化合物熔融时不导电，可将BeCl2加热至熔融状态，若不导电则可证明BeCl2是共价化合物。
答案：(1)Li2O Li3N (2)Al4C3＋4OH－＋4H2O===4AlO＋3CH4↑ (3)将BeCl2加热到熔融状态，如不能导电则证明BeCl2是共价化合物
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