化学鲁科版 (2019)第2节 原子结构与元素周期表第2课时同步达标检测题

第2课时　核外电子排布与元素周期表

课后篇素养形成

必备知识基础练

1.元素周期表中有如图所示的元素,下列叙述正确的是 (　　)

A.钛元素原子的M层上共有10个电子

B.钛元素是ds区的过渡元素

C.钛元素原子最外层上有4个电子

D.47.87是钛原子的近似相对原子质量

答案A

解析钛元素原子的M层为第三层,M层电子排布式为3s23p63d2,共有10个电子,A正确;钛元素是d区元素,B错误;钛元素原子最外层电子排布式为4s2,有2个电子,C错误;47.87是钛元素的相对原子质量,D错误。

2.已知某元素+3价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5,该元素在周期表中的位置是(　　)

A.第3周期Ⅷ族,p区

B.第3周期ⅤB族,ds区

C.第4周期Ⅷ族,d区

D.第4周期Ⅴ族,f区

答案C

解析+3价离子的核外有23个电子,则对应的原子核外有26个电子,26号元素是铁,位于元素周期表中第4周期Ⅷ族,位于d区。

3.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等核素,下列关于金属钛的叙述不正确的是              (　　)

A.上述钛原子中,中子数不可能为22

B.钛元素在元素周期表中处于第4周期

C.钛的不同核素在元素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

解析钛元素的原子序数为22,位于第4周期ⅣB族,属于d区的过渡元素;根据题给三种核素的质量数可知,其中子数最小为26;钛的三种核素的质子数均为22,故位于元素周期表中同一位置。

4.下列说法中正确的是(　　)

A.原子轨道与电子云都是用来描述电子运动状态的

B.在p轨道中电子排布成而不能排布成的最直接的根据是泡利不相容原理

C.铝原子核外未成对电子数为2

D.原子核外的M层上的s能级和p能级都填满了电子,而d轨道上尚未排有电子的两种原子,其对应元素一定位于同一周期

答案A

解析对于多电子原子,可用原子轨道及电子云描述电子的运动状态,A正确;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,且自旋状态相同,称为洪特规则,B错误;Al是13号元素,原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p1,未成对电子数为1,C错误;原子核外的M层上的s能级和p能级都填满了电子,而d轨道上尚未排有电子的元素,可能是N层4s轨道上排布电子,也可能N层上没有电子存在,因此对应的元素不一定位于同一周期,D错误。

5.下列各组元素属于p区的是(　　)

A.原子序数为1、2、7的元素

B.S、O、P

C.Fe、Ar、Cl

D.Na、Li、Mg

答案B

解析根据元素分区标准可知,属于p区的元素最后填入的电子是p电子;原子序数为1的H元素属于s区,故A错误;O、S、P原子最后填入的电子都是p电子,所以属于p区,故B正确;铁属于d区,故C错误;锂、钠最后填入的电子是s电子,属于s区,故D错误。

6.(2021山东济南历城二中高二月考)某基态原子的价电子排布式为4d15s2,则下列说法正确的是(　　　)

A.该元素原子最外层共有3个电子

B.该元素位于第5周期ⅡA族,处于ds区

C.该元素原子的M层上共有18个运动状态不同的电子

D.该元素原子的N层上有5个空轨道

答案C

解析由价电子排布式为4d15s2可知,该元素应位于第5周期ⅢB族,该元素原子中共有39个电子,分5个电子层,其中M层上有18个电子,最外层上有2个电子,故A错误;该元素位于第5周期ⅢB族,处于d区,故B错误;该元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2,M能层上有18个电子,故C正确;该元素原子的N层的电子排布为4s24p64d1,4d轨道有4个空轨道,故D错误。

7.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Sm的价层电子排布式为4f66s2,Sm3+的价层电子排布式为4f5

C.Cu的核外电子排布式为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时形成的是吸收光谱

答案B

解析电子云通常用小黑点的疏密来表示,小黑点密表示在该处电子出现的概率更大,A错误;Sm3+是由Sm原子失去3个价电子形成的离子,该原子中6s轨道上的2个价电子在最外层最容易失去,另外4f轨道上也会失去一个电子,故Sm3+的价层电子排布式为4f5,B正确;Cu的价电子排布式为3d104s1,所以Cu处于ds区,C错误;电子由高能级跃迁至低能级时,需要释放能量,因此电子从1s22s22p33s1跃迁至1s22s22p4时形成的是发射光谱,D错误。

8.请完成下列各题的填空:

(1)氢化钠(NaH)电子式为　　　　　　　,氢负离子的结构示意图为　　　　　。 

(2)元素X的最外层电子数是次外层电子数的2倍,该元素名称是　　　,该元素核外电子排布式为　　　　　　,该元素的价电子轨道表示式为　　　　　　　　　　。 

(3)前四周期元素中,未成对电子数为5的元素符号是　　　　　,该元素在周期表中的位置为第　　　周期　　　　族,属于　　　区。 

(4)C、N、O三种元素的原子核外未成对电子数依次为　　　　　。 

答案(1)Na+H]-　　(2)碳　1s22s22p2

　(3)Mn　4　ⅦB　d　(4)2、3、2

解析(1)NaH是离子化合物,阴离子是H-,NaH的电子式为Na+H]-,氢负离子的结构示意图为。

(2)由题意可知X是碳元素,核外电子排布式为1s22s22p2,价电子轨道表示式为。

(3)前四周期元素中,未成对电子数为5即外围电子排布式为3d54s2,该元素原子序数为25,为Mn元素,该元素在周期表中的位置为第4周期ⅦB族,属于d区。

(4)C、N、O三种元素原子的核外电子排布式分别为1s22s22p2、1s22p22p3、1s22s22p4,则未成对电子数依次为2、3、2。

关键能力提升练

9.(双选)(2021山东德州高二期末)下列说法正确的是 (　　)

A.电子仅在激发态跃迁到基态才产生原子光谱

B.在已知元素中,基态原子的4s能级中只有1个电子且位于d区的元素共有1种

C.核电荷数为26的元素原子核外价电子轨道表示式为

D.核外电子数为奇数的基态原子,其原子轨道中可能不含未成对电子

答案BC

解析电子由激发态跃迁到基态时,会产生发射光谱,电子由基态跃迁到激发态时,会产生吸收光谱,吸收光谱与发射光谱总称原子光谱,故A错误;元素基态原子最外层仅有的一个电子位于4s能级,即4s1,该原子4s能级未填充满,其中一种情况是按照能级顺序填充为1s22s22p63s23p64s1,为K元素,另一种情况是按照洪特规则的特例填充为1s22s22p63s23p63d54s1或1s22s22p63s23p63d104s1,分别为24Cr和29Cu,位于d区的只有Cr,故B正确;铁原子3d能级上有6个电子,4s能级上有2个电子,即原子核外价电子轨道表示式为,故C正确;每个原子轨道最多容纳2个电子,核外电子数为奇数的基态原子,原子轨道中一定有未成对电子,故D错误。

10.(2021山东日照高三校际联考)下列各项叙述正确的是 (　　)

A.基态原子核外电子排布式为[Ar]3d104s2和[Ar]4s2对应的元素同族

B.钠原子核外电子排布式由1s22s22p63s11s22s22p63d1过程中释放能量

C.某基态原子的价电子排布式为4d15s2,它是第5周期ⅢB族元素,属于d区元素

D.3s、3p能级上排满了电子且3d能级上未排电子的两原子对应的元素同周期

答案C

解析电子排布式为[Ar]3d104s2的元素是Zn元素,位于ⅡB族,[Ar]4s2为Ca元素原子的电子排布式,A项错误;原子由基态变为激发态需要吸收能量,B项错误;价电子排布式为4d15s2的元素位于d区,C项正确;D项中未说明4s能级上有无电子,故不一定处于同一周期,D项错误。

11.(双选)主族元素最外层电子排布式为ns1的元素X与最外层电子排布式为msm-1mpm+2的元素Y形成化合物Z,下列说法正确的是(　　)

A.Z可表示为XY

B.熔融状态的Z一定导电

C.Z的水溶液用Pt电极电解时,溶液的pH升高

D.Z的水溶液为中性

答案AC

解析X原子的最外层电子排布式为ns1,所以X原子是ⅠA族的元素,Y最外层电子排布式为3s23p5,为Cl元素,所以X与元素Y形成化合物Z可表示为XY,可以是HCl、NaCl、KCl等,故A正确;熔融状态的HCl不导电,故B错误;用惰性电极电解盐酸或者氯化钠或者氯化钾溶液时,溶液的pH均升高,故C正确;当Z为HCl时,溶液为酸性,若为NaCl或KCl时水溶液才为中性,故D错误。

12.若A2+与Bn-的电子层结构相同,且2个A原子与3个B原子的电子总数相等,则下列说法正确的是              (　　)

A.B为硫元素

B.B元素原子的价电子排布式为2s22p3

C.A元素原子的核外电子排布式为[Ne]3s2

D.A、B都是元素周期表中p区的元素

答案C

解析设A的核电荷为a,B的核电荷为b,根据题意可得a-2=b+n,2a=3b,得b=2n+4,n=1,b=6,a=9,不符合题意,n=2,b=8,a=12,符合题意,n=3,b=10,a=15,不符合题意。则A为镁,B为氧。B为氧元素,故A错误;B元素原子的价电子排布式为2s22p4,故B错误;Mg元素原子的核外电子排布式为[Ne]3s2,故C正确;B是元素周期表中p区的元素,A是元素周期表中s区的元素,故D错误。

13.下图是元素周期表中短周期的一部分,A、B、C三种元素的原子核外电子数之和等于B的质量数,B元素的原子核内质子数等于中子数,下列叙述正确的是(　　)

A.B为第2周期的元素,也是p区元素

B.C的氢化物在同族中酸性最强

C.三种元素都处于s区

D.C的价电子排布式为2s22p5

答案D

解析根据图示及元素周期表结构可知,B位于第3周期,A、C位于第2周期,设B的核外电子总数为x,B的核电荷数=质子数=x,B元素的原子核内质子数等于中子数,则B的质量数为2x;则A的核外电子数=原子序数=x-8-1,C的核外电子数为x-8+1,A、B、C三种元素的原子核外电子数之和等于B的质量数,则x+(x-8-1)+(x-8+1)=2x,解得x=16,则B为S元素、A为N元素、C为F元素。S为第3周期的元素,故A错误;C是F元素,为ⅦA族元素,HF为弱酸,而同主族的HCl、HBr、HI都属于强酸,故B错误;N、S、F三种元素都属于p区,故C错误;C是F元素,原子最外层有7个电子,故其价电子排布式为2s22p5,故D正确。

14.根据核外电子的排布特点推断元素的性质:

(1)A元素基态原子的最外层有3个未成对电子,次外层有2个电子,其基态原子的轨道表示式为　　　　　　　,在周期表中位于　　　区。 

(2)B元素基态原子的M层全充满,N层没有成对电子且只有一个未成对电子,B的基态原子的价层电子排布式为　　　　　　。 

(3)请利用电子排布的相关知识分析。稳定性:F　　　(填“>”或“<”)Fe2+,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)通过(3)的解答,请归纳基态原子核外电子排布除了符合构造原理、泡利不相容原理、洪特规则外,还有哪些结构稳定?　 　　　　　　　　。 

答案(1)　p　(2)3d104s1

(3)>　正三价铁离子的3d能级电子数为5,为半充满的稳定状态,二价铁离子3d能级电子数为6,为不稳定状态　(4)全充满、半充满、全空结构

解析(1)A元素基态原子的最外层有3个未成对电子,次外层有2个电子,说明A原子有两个电子层,其基态原子的电子排布式为1s22s22p3,其基态原子的轨道表示式为,价电子排布式为2s22p3,在周期表中位于p区。

(2)B元素基态原子的M层全充满,则3d能级是全充满,N层没有成对电子且只有一个未成对电子,即4s能级上只有1个电子,B的基态原子的价层电子排布式为3d104s1。

(3)根据电子排布的相关知识可知,稳定性:F>Fe2+,原因是正三价铁离子的3d能级为半充满,3d能级电子数为5,为稳定状态,二价铁离子3d能级电子数为6,为不稳定状态。

(4)通过(3)的解答,基态原子核外电子排布除了符合构造原理、泡利不相容原理、洪特规则外,还有全充满、半充满、全空结构稳定。

15.回答下列问题:

(1)在1~18号元素中,除稀有气体元素外,原子半径最大的元素是　　　　　(填元素符号,下同),非金属性最强的元素是　　　　。 

(2)某元素的3p轨道上有1个未成对电子,该元素为　　　　　　(用元素符号表示)。 

(3)某元素原子的价电子排布式为4s24p4,它在周期表中的位置是　　　　　　　　　,其最高正化合价是　　　　。 

(4)某元素的激发态(不稳定状态)原子的电子排布式为1s22s22p63s13p3,该元素基态原子的电子排布式为　　　　　　　　　。 

(5)日常生活中广泛应用的不锈钢,在其生产过程中添加了某种元素,该元素的价电子排布式为3d54s1,则该元素的名称为　　　　,它在元素周期表中位于　　　区。 

答案　(1)Na　F　(2)Al或Cl　(3)第4周期ⅥA族　+6　(4)1s22s22p63s23p2　(5)铬　d

解析(1)在1~18号元素中,除稀有气体元素外,原子半径最大的元素是Na,非金属性最强的元素是F。

(2)某元素的3p轨道上有1个未成对电子,原子的价电子排布式为3s23p1或3s23p5,该元素为Al或Cl。

(3)某元素原子的价电子排布式为4s24p4,它在周期表中的位置是第4周期ⅥA族,其最高正化合价是+6。

(4)某元素的激发态(不稳定状态)原子的电子排布式为1s22s22p63s13p3,根据能量最低原理,应先排满3s能级,则该元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p2。

(5)价电子排布式为3d54s1的元素位于第4周期ⅥB族,该元素的名称为铬,它在元素周期表中位于d区。

学科素养拔高练

16.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个电子分子,B、C属同一周期,且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。请回答下列问题:

(1)E元素原子基态电子排布式为　　　　　　　。 

(2)F元素原子的价电子轨道表示式为　　　　　　　　　　。 

(3)F、G元素对应的最高价含氧酸中酸性较强的分子式为　　　　　　　　　　。 

(4)A、C形成的两种常见分子中,其中一种为绿色氧化剂的电子式为　　　　　　　。 

(5)基态G原子中,电子占据的最高电子层符号是　　　,该电子层有　　　　个能级,电子数是　　　。该原子有　　　种运动状态不同的电子,最高能级符号是　　　　,未成对电子数为　　　　。 

(6)与E同族有4个电子层的元素符号为　　　　,它的简化电子排布式为　　　　　　　　,与该元素同周期且核电荷数比其小7的元素在周期表中的位置为　　　　　　　　　　,该元素的价电子排布式为　　　　　　,　　　　(填“能”或“不能”)满足构造原理。 

答案(1)1s22s22p63s23p1　(2)

(3)HClO4　(4)H　(5)M　3　7　17　3p　1　(6)Ga　[Ar]3d104s24p1　第4周期ⅥB族　3d54s1　不能

解析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,则A是氢元素,D3B中阴、阳离子具有相同的电子层结构,B原子最外电子层的p能级上的电子处于半满状态,为ⅤA族元素,B为-3价、D为+1价且D是金属元素,D的原子序数大于B、C,则D为钠元素、B为氮元素,B、C均可分别与A形成10个电子分子,B、C属同一周期,两者可以形成许多种共价化合物,C的最外层电子数是内层电子数的3倍,则C是氧元素,C、F属同一主族,则F是硫元素,E最外层电子数比最内层多1,则E最外层电子数为3,E是铝元素,G的原子序数大于F,且为短周期主族元素,则G是氯元素。

(1)E是铝元素,其原子核外有13个电子,根据构造原理知其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p1。

(2)F为硫元素,其价电子轨道表示式为。

(3)元素的非金属性越强,其最高价氧化物的水化物酸性越强,氯元素的非金属性强于硫元素,则S、Cl元素对应的最高价含氧酸中酸性较强的分子式为HClO4。

(4)A、C形成的一种绿色氧化剂有广泛应用,该氧化剂是双氧水,其电子式为H。

(5)基态氯原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p5,电子占据最高电子层为第3电子层,电子层符号为M;该电子层中有s、p、d三个能级;第三电子层中电子数为2+5=7;氯原子中电子数为17,因此共有17种运动状态不同的电子;最高能级符号为3p;价电子轨道表示式为,则核外未成对电子数为1。

(6)Al位于第3周期ⅢA族,第4周期ⅢA族元素为Ga,简化电子排布式为[Ar]3d104s24p1;ⅢA族位于从左至右的第13列,因此同周期且核电荷数比Ga小7的元素在周期表中的位置为第4周期ⅥB族,该元素核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,价电子排布式为3d54s1;其满足洪特规则特例,不满足构造原理。