(新高考)高考化学一轮复习课时练习第5章第1讲原子结构原子核外电子排布(含解析)

这是一份(新高考)高考化学一轮复习课时练习第5章第1讲原子结构原子核外电子排布(含解析)，共23页。试卷主要包含了原子结构与核素，基态原子核外电子排布及表示方法等内容，欢迎下载使用。

　物质结构与性质　元素周期律
第1讲　原子结构　原子核外电子排布
课 程 标 准
知 识 建 构
1.知道原子核外电子的能级高低顺序，了解原子核外电子排布的构造原理。
2．能说明微观粒子的运动状态与宏观物体运动特点的差异。
3．能结合能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则书写1～36号元素基态原子的核外电子排布和轨道表示式，并说明含义。


一、原子结构与核素、同位素
1．原子的构成
(1)构成原子的微粒

(2)微粒之间的等式关系
质量关系：质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)；
电性关系：
①原子中：质子数(Z)＝核电荷数＝核外电子数；
②阳离子的核外电子数＝质子数－阳离子所带的电荷数；
③阴离子的核外电子数＝质子数＋阴离子所带的电荷数。
(3)微粒符号周围数字的含义

2．元素、核素、同位素
(1)元素、核素、同位素的概念及相互关系

(2)同位素的特征
①同一元素的各种核素的中子数不同，质子数相同，化学性质几乎完全相同，物理性质不同；
②同一元素的各种稳定核素在自然界中所占的原子百分数(丰度)不变。
(3)氢元素的三种核素
H：名称为氕，不含中子；
H：用字母D表示，名称为氘或重氢；
H：用字母T表示，名称为氚或超重氢。
(4)几种重要核素的用途
核素
U
C
H
H
O
用途
核燃料
用于考古断代
制氢弹
示踪原子
3.相对原子质量
(1)原子(即核素)的相对原子质量：一个原子(即核素)的质量与一个12C质量的的比值。一种元素有几种同位素，就有几种不同核素的相对原子质量。
(2)元素的相对原子质量：是按该元素各种天然同位素原子所占的原子百分比算出的平均值。如：Ar(Cl)＝Ar(35Cl)×a%＋Ar(37Cl)×b%。
(3)核素的近似相对原子质量＝该核素的质量数。
【诊断1】 判断下列说法是否正确，正确的打√，错误的打×。
(1)任何原子的原子核均有质子和中子，任何离子均有电子(　　)
(2)一种元素可以有多种核素，也可能只有一种核素，有多少种核素就有多少种原子(　　)
(3)核聚变如H＋H―→He＋n，因为有新微粒生成，所以该变化是化学变化(　　)
(4)Cl与Cl得电子能力几乎相同(　　)
(5)一种核素只有一种质量数(　　)
(6)H2、D2、HD均为氢元素的不同单质，三者属于同素异形体(　　)
答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)√　(6)×
二、基态原子核外电子排布及表示方法
1．能层、能级与原子轨道
(1)能层(n)
①在多电子原子中，核外电子的能量不同。
②按电子的能量差异从内到外分成不同能层，通常用K、L、M、N……表示，能量依次升高。
(2)能级
①同一能层电子的能量也可能不同，分成不同的能级，通常用s、p、d、f等表示。
②同一能层里，各能级的能量按s、p、d、f的顺序依次升高。
(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，称为原子轨道。
(4)能层、能级与原子轨道的关系
①能级与原子轨道
能级
原子轨道
轨道形状
轨道个数
s
s
球形
1
p
px、py、pz
哑铃形
3
②能层、能级与原子轨道的数量关系
第n层，有n个能级，n2条原子轨道，最多容纳2n2个电子。
2．基态原子的核外电子排布
(1)能量最低原理：电子尽可能地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。

(2)泡利原理
每个原子轨道里最多只能容纳2个电子，且自旋状态相反。
如2s轨道上的电子排布为 ，不能表示为 。
(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，且自旋状态相同。如2p3的电子排布为 ，不能表示为 或 。
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或[Ar]3d54s1。
3．基态原子核外电子排布的表示方法
表示方法
以硫原子为例
电子排布式
1s22s22p63s23p4
简化电子排布式
[Ne]3s23p4
轨道表示式
(或电子排布图)

价层电子排布式
3s23p4
4.原子状态与原子光谱
(1)原子状态
①基态原子：处于最低能量的原子。
②激发态原子：基态原子的电子吸收能量后，从低能级跃迁到高能级状态的原子。
(2)原子光谱：不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，用光谱仪记录下来便得到原子光谱。利用原子光谱的特征谱线可以鉴定元素，称为光谱分析。
(3)基态、激发态及光谱示意图

【诊断2】 判断下列说法是否正确，正确的打√，错误的打×。
(1)p能级能量一定比s能级的能量高(　　)
(2)2p和3p轨道形状均为哑铃形，能量也相等(　　)
(3)铁元素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s23d6(　　)
(4)磷元素基态原子的轨道表示式为
(　　)
(5)电子排布式1s22s22p63s23p10违反了能量最低原理(　　)
(6)表示的原子能量处于最低状态(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×

考点一　原子结构与微粒关系
【典例1】 某元素的一种同位素X原子的质量数为A，它与2H原子组成2HmX分子，此分子含N个中子，在a g 2HmX中所含电子的物质的量是(　　)
A.(A－N＋m) mol
B.(A－N) mol
C.(A－N＋m) mol
D.(A－N＋2m) mol
答案　D
解析　2HmX分子含N个中子，则同位素X含中子数为(N－m)，由同位素X的原子质量数为A可知，质子数为(A－N＋m)，则每个2HmX分子含有质子数为(A－N＋2m)，a g 2HmX的物质的量为＝ mol，故含有质子物质的量为(A－N＋2m) mol，因中性分子中质子数等于电子数，则a g 2HmX中所含电子的物质的量是(A－N＋2m) mol，故选D。

求一定质量的某物质中粒子数的答题模板
物质的质量物质的量指定粒子的物质的量粒子数

【对点练1】 (微粒中“粒子数”的确定)我国科学家通过测量SiO2中26Al和10Be两种核素的比例来确定“北京人”年龄，这种测量方法叫铝铍测年法。关于26Al和10Be的说法不正确的是(　　)
A．10Be和9Be是中子数不同质子数相同的不同原子
B．10Be的原子核内中子数比质子数多
C．5.2 g 26Al3＋中所含的电子数约为1.2×1023
D．26Al和26Mg的质子数、中子数和核外电子数都不相同
答案　C
解析　10Be和9Be互为同位素，中子数不同质子数相同，A正确；10Be的原子核内，质子数为4，中子数为10－4＝6，中子数比质子数多，B正确；5.2 g 26Al3＋中所含的电子数约为×(13－3)×NA mol－1≈1.2×1024，C错误；26Al和26Mg的质子数分别为13、12，中子数分别为13、14，核外电子数等于质子数，故两者所含质子数、中子数和核外电子数都不相同，D正确。
【对点练2】 (“同”字概念辨析)(2021·1月湖北学业水平选择考适应性测试，2)C的衰变反应为C―→X＋e，其半衰期(反应物的量被消耗到其初始量的一半需要的时间)为5730年。下列说法正确的是(　　)
A.C与X互为同位素
B.C与X的中子数相同
C.C和C的价层轨道电子数相差2
D.某考古样品中C的量应为其11460年前的
答案　D
解析　根据质子守恒，可知Z＝7，即X为N。A.C与N不属于同一种元素的原子，不互为同位素，错误；B.C与N的中子数分别为8、7，错误；C.C和C的价层电子排布为2s22p2，价层轨道电子数相同；D.11460年是半衰期5730年的2倍，因此11460年后变为原来的×＝倍，正确。
【对点练3】 (“10电子”微粒和“18电子”微粒)已知A、B、C、D是中学化学中常见的四种不同粒子，它们之间存在如图所示的转化关系(反应条件已经略去)：

(1)如果A、B、C、D均是10电子的粒子，请写出A、D的电子式：A________________；D_______________________________________。
(2)如果A和C是18电子的粒子，B和D是10电子的粒子，请写出：
①A与B在溶液中反应的离子方程式为___________________________________________________________________。
②根据上述离子方程式，可以判断C与B结合质子的能力大小是________(用化学式或离子符号表示)。
答案　(1)
(2)①HS－＋OH－===S2－＋H2O　②OH－＞S2－

寻找“10电子”微粒和“18电子”微粒的方法
(1)“10电子”微粒

(2)“18电子”微粒


考点二　原子核外电子排布原理
【典例2】 有四种短周期元素，它们的结构、性质等信息如下表所述：
元素
结构、性质等信息
A
是短周期中(除稀有气体外)原子半径最大的元素，该元素的某种合金是原子反应堆的导热剂
B
B与A同周期，其最高价氧化物的水化物呈两性
C
元素的气态氢化物极易溶于水，可用作制冷剂
D
是海水中除氢、氧元素外含量最多的元素，其单质或化合物也是自来水生产过程中常用的消毒杀菌剂
请根据表中信息填写：
(1)A原子的核外电子排布式______________________________________。
(2)B元素在周期表中的位置________________；离子半径：B________(填“大于”或“小于”)A。
(3)C原子的轨道表示式是_________________________________________，
其原子核外有________个未成对电子，能量最高的电子为________轨道上的电子，其轨道呈________形。
(4)D原子的电子排布式为________________________________________，
D－的结构示意图是________________。
(5)B的最高价氧化物对应的水化物与A的最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式为_____________________________________________________，
与D的氢化物的水溶液反应的化学方程式为______________________________
___________________________________________________________________。
答案　(1)1s22s22p63s1　(2)第三周期ⅢA族　小于
(3)
3　2p　哑铃
(4)1s22s22p63s23p5(或[Ne]3s23p5)　
(5)NaOH＋Al(OH)3===NaAlO2＋2H2O
3HCl＋Al(OH)3===AlCl3＋3H2O
解析　根据题中信息可推出：A为Na，B为Al，C为N，D为Cl。

核外电子排布常见错误
(1)在写基态原子的轨道表示式时，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)当出现d轨道时，虽然电子按ns、(n－1)d、np的顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把(n－1)d放在ns前，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2，而失电子时，却先失4s轨道上的电子，如Fe3＋：1s22s22p63s23p63d5。
(3)注意比较原子核外电子排布式、简化电子排布式、价层电子排布式的区别与联系。如Cu的电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1；简化电子排布式：[Ar]3d104s1；价层电子排布式：3d104s1。

【对点练4】 (原子核外电子排布规律)(2020·四川威远中学校月考)已知锰的核电荷数为25，下列有关基态锰原子核外电子排布正确的是(　　)
A．价层电子轨道表示式为
B．核外电子排布时，先排满4s轨道，再排3d轨道
C．锰原子失去电子形成Mn2＋时应失去 3d 轨道上的电子
D．锰原子的 2p 和 3p 轨道的形状、能量均相同
答案　B
解析　按洪特规则知，基态锰原子核外电子排布时，5个3d轨道上各有1个电子且自旋状态相同，价层电子轨道表示式为，A错误；4s轨道能量比3d轨道低，故核外电子排布时，先排满4s轨道，再排3d轨道，B正确；锰原子失去电子形成 Mn2＋时应先失去4s轨道上的电子，C错误；锰原子的2p和3p轨道的形状均为哑铃形、能量高低则不同，2p轨道能量低于3p轨道，D错误。
【对点练5】 (化学用语的规范使用)(2020·四川雅安中学月考)下列关于化学用语的表示错误的是(　　)
A．Na＋的轨道表示式：
B．氯离子的结构示意图：
C．甲基的电子式：
D．硫离子的核外电子排布式：1s22s22p63s23p6
答案　A
解析　Na＋核外电子排布式为1s22s22p6，因此其轨道表示式为，故A项错误；氯离子质子数为17，核外电子数为18，其结构示意图为，故B项正确；甲基为—CH3，其电子式为，故C项正确；硫离子核外有18个电子，根据构造原理可知，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p6，故D正确。
【对点练6】 (电子排布式、轨道表示式的书写)按要求书写电子排布式或轨道表示式。
(1)基态C原子的核外电子排布式为________。
(2)基态Ni原子的核外电子排布式为________。
(3)基态Cr3＋的核外电子排布式为________________。
(4)基态Mn2＋的核外电子排布式为________________。
(5)基态钒原子的价层电子轨道表示式为____________________________。
(6)基态镓(Ga)原子的电子排布式为________。
(7)基态Ni2＋的价层电子轨道表示式为_______________________________。
答案　(1)1s22s22p2　(2)[Ar]3d84s2　(3)[Ar]3d3
(4)[Ar]3d5　(5)
(6)[Ar]3d104s24p1　(7)

原子(离子)核外电子排布式(图)的书写
(1)核外电子排布式：按电子排入各能层中各能级的先后顺序，用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数的式子。如Cu：1s22s22p63s23p63d104s1，其简化电子排布式为[Ar]3d104s1。
(2)价层电子排布式：如Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，价层电子排布式为3d64s2。价层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。
(3)轨道表示式(电子排布图)：用方框表示原子轨道，用“↑”或“↓”表示自旋状态不同的电子，按排入各能层中各能级的先后顺序和在轨道中的排布情况书写。如：S：
。核外电子排布图能直观地反映出原子的核外电子的自旋情况以及成对的电子对数和未成对电子数。

1．(2020·课标全国Ⅰ，11)1934年约里奥－居里夫妇在核反应中用α粒子(即氦核He)轰击金属原子X，得到核素Y，开创了人造放射性核素的先河：
X＋He―→Y＋n
其中元素X、Y的最外层电子数之和为8。下列叙述正确的是(　　)
A.X的相对原子质量为26 　 B．X、Y均可形成三氯化物
C．X的原子半径小于Y的 　 D．Y仅有一种含氧酸
答案　B
解析　由X＋He―→Y＋n可得W＋4＝30＋1，则W＝27，设X的最外层电子数为x，结合题给信息可知，x＋x＋2＝8，解得x＝3，又X为金属原子，可得Z＝13，X为Al，Y为P。Al的质量数为27，A项错误；X(Al)、Y(P)均可形成三氯化物，分别为AlCl3、PCl3，B项正确；根据同一周期主族元素从左到右原子半径依次减小知，X(Al)的原子半径大于Y(P)的，C项错误；Y(P)有多种含氧酸，如H3PO3和H3PO4等，D项错误。
2.(2021·1月辽宁普高校招生考试适应性测试，4)下列说法错误的是(　　)
A.CH4分子球棍模型：
B.基态Si原子价电子排布图：
C.第一电离能：N>O>C
D.石墨质软的原因是其层间作用力微弱
答案　A
解析　C原子的半径大于H原子，因此CH4分子的球棍模型：，A错误；基态Si原子价电子排布式为3s23p2，价电子排布图为，B正确；N原子的2p轨道处于半满状态，因此其第一电离能比其左右的元素大，则第一电离能：N>O>C，C正确；在石墨中，同层的C原子以共价键结合，而每层之间以范德华力结合，其层间作用力微弱，层与层之间可以滑动，因此较为松软，D正确。
3.(高考组合题)电子排布式和轨道表示式的书写。
(1)(2020·全国Ⅱ)基态Ti原子的核外电子排布式为____________________。
(2)(2020·天津卷)Fe、Co、Ni在周期表中的位置为____________________，基态Fe原子的电子排布式为___________________________________________。
(3)(2019·全国卷Ⅱ)Fe成为阳离子时首先失去________轨道电子，Sm的价层电子排布式4f66s2，Sm3＋价层电子排布式为________。
(4)(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)。

(5)(2018·全国卷Ⅱ)基态Fe原子价层电子的轨道表达式(电子排布图)为___________________________________________________________________。
答案　(1) 1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2
(2)第四周期第Ⅷ族　1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2
(3)4s　4f5　(4)A　(5)
4．(高考组合题)原子核外未成对电子数的判断。
(1)(2020·全国Ⅰ)基态Fe2＋与Fe3＋离子中未成对的电子数之比为________。
(2)(2020·上海等级考)碳原子核外电子中未成对电子数是________。
(3)(2017·全国卷Ⅲ)元素Mn与O中，基态原子核外未成对电子数较多的是________。
(4)(2016·全国卷Ⅰ)基态Ge原子有________个未成对电子。
(5)(2016·全国卷Ⅱ)镍元素基态原子的3d能级上的未成对电子数为________。
答案　(1)4∶5　(2)2　(3)Mn　(4)2　(5)2
5．(高考组合题)电子云图形和电子运动状态的判断。
(1)(2018·全国卷Ⅱ)基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为________形。
(2)(2017·全国卷Ⅰ)基态K原子中，核外电子占据的最高能层的符号是________，占据该能层电子的电子云轮廓图形状为________。
(3)(2015·全国卷Ⅰ)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用________形象化描述。在基态14C原子中，核外存在________对自旋相反的电子。
答案　(1)哑铃(纺锤)　(2)N　球形　(3)电子云　2

一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)
1．下列各离子的电子排布式错误的是(　　)
A．Na＋　1s22s22p6 B．F－　1s22s22p6
C．N3＋　1s22s22p6 D．O2－　1s22s22p6
答案　C
解析　Na＋核外电子数为10，其电子排布式为： 1s22s22p6，故A正确；F－，核外电子总数为10，电子排布式为：1s22s22p6，故B正确； N3＋核外含有4个电子，其电子排布式为：1s22s2，故C错误；O2－电子排布式为： 1s22s22p6，故D正确。
2．(2020·陕西省咸阳市实验中学月考)下列描述原子结构的化学用语正确的是(　　)
A．碳原子结构示意图：
B．基态铜原子(29Cu)的价层电子排布式：3d94s2
C．氧原子核外能量最高的电子云的形状：
D．碳原子核外电子的轨道表示式：
答案　C
解析　碳原子结构示意图应该为：，A错误；基态铜原子(29Cu)的价层电子排布式应该为：3d104s1，B错误；氧原子核外能量最高的电子是2p4，p能级电子云形状为哑铃形，C正确；碳原子核外电子的轨道表示式应该为：，D错误。
3．科学家成功合成了一种拥有117个质子的新元素。科学家用Ca轰击Bk，生成了6个拥有117个质子的新原子，其中的5个原子有176个中子，1个原子有177个中子。下列有关说法正确的是(　　)
A．第117号元素是副族元素
B.Bk的质量数为97
C.Ca的中子数为48
D.Ca2＋的中子数比核外电子数多10
答案　D
解析　A．第117号元素在元素周期表中的第17列即ⅦA族，为主族元素，A错误；B.Bk的质子数为97，质量数为249，B错误；C.Ca的质子数为20，质量数为48，中子数＝48－20＝28，C错误；D.Ca2＋的质子数为20，质量数为48，中子数＝48－20＝28，核外电子数＝20－2＝18，中子数比核外电子数多10，D正确。
4．(2020·山东等级考模拟卷)某元素基态原子4s轨道上有1个电子，则该基态原子价电子排布不可能是(　　)
A．3p64s1 B．4s1
C．3d54s1 D．3d104s1
答案　A
解析　A项为19K，核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s1，主族元素的价电子是最外层电子，应为4s1，A项错误；B项为19K的价层电子排布式，正确；C项为24Cr，副族元素的价电子是最外层电子与次外层的部分电子，核外电子为[Ar]3d54s1，即价电子为3d54s1；D项为29Cu，价电子为3d104s1,3d轨道上的电子处于全充满状态，整个体系的能量最低。
5．(2020·山东模拟)近日，温州大学王舜教授课题组与美国北德克萨斯大学ZhenhaiXia教授合作在杂原子掺杂碳的超级电容领域取得了新突破。下列C原子轨道表示式表示的状态中能量关系正确的是(　　)

A．①＝②＝③＝④ B．③＞④＞①＞②
C．②＞①＞④＞③ D．④＞③＞①＝②
答案　C
解析　电子能量为1s＜2s＜2p，则2p轨道上电子越多、1s、2s轨道上电子越少，其能量越高，则能量由高到低的顺序是②＞①＞④＞③。
6．工业上通常利用反应2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑来获得单质铝，该反应还需要添加Na3[AlF6](冰晶石)以降低氧化铝的熔化温度。下列表示相关微粒的化学用语错误的是(　　)
A．质子数与中子数相等的氟原子：F
B．[AlF6]－的中心离子的结构示意图：
C．基态钠原子外围电子排布式：3s1
D．基态氧原子的轨道表示式：
答案　D
解析　A．氟原子质子数为9，则质子数与中子数相等的氟原子质量数为18，原子符号表示为：F，故A正确；B.铝离子的核外电子数为10，有2个电子层，各层电子数分别为2、8，铝离子结构示意图为，故B正确；C.根据构造原理的能级顺序，电子大多是按能级顺序填充的，填满一个能级再填一个新能级；11号钠基态原子的电子排布式为：1s22s22p63s1，其外围电子排布式为：3s1，此状态能量最低，故C正确；D.由于简并轨道(能级相同的轨道)中电子优先单独占据1个轨道，且自旋方向相同，原子的能量最低，O原子能量最低排布图为：，故D错误。
7．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．价层电子排布式为6s26p3的元素位于第六周期第ⅢA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时吸收能量；B项价电子排布为6s26p3的元素位于第六周期ⅤA族，是p区元素；D项原子轨道处于全空、全满或半充满状态时，能量最低，故24Cr原子的核外电子排布式应是1s22s22p63s23p63d54s1。
8．(2020·银川一中月考)周期表中27号元素钴的方格中注明“3d74s2”，由此可以推断(　　)
A．它位于周期表的第四周期ⅡA族
B．它的基态核外电子排布式可简写为[Ar]4s2
C．Co2＋的核外价层电子排布式为3d54s2
D．Co位于周期表中第9列
答案　D
解析　3d74s2为价层电子排布式，可知其位于d区，为过渡元素，A项错误；“3d74s2”为Co的价电子排布，其简写式中，也要注明3d轨道，B项错误；失电子时，应失去最外层的电子，即先失4s上的电子，Co2＋的价电子排布为3d7，C项错误；“7＋2＝9”，说明它位于周期表的第9列，D项正确。
9．下列关于化学用语表示不正确的是(　　)
A．氮原子的轨道表示式是：
B．镁原子由1s22s22p63s2→ls22s22p63p2时，原子吸收能量，由基态转化成激发态
C．钾原子的电子排布式是1s22s22p63s23p64s1
D．F元素的电负性小于O元素
答案　D
解析　A．基态氮原子核外电子总数为7,2p轨道3个电子各占据1个轨道，并且自旋方向相同，故A正确；B.基态Mg的电子排布式为1s22s22p63s2，能量处于最低状态，当变为ls22s22p63p2时，电子发生跃迁，需要吸收能量，变为激发态，故B正确；C.钾元素核外有19个电子，根据构造原理书写出基态原子简化电子排布式为：1s2s22p63s23p64s1，故C正确；D.同周期自左而右电负性增大，故F元素的电负性大于O元素，故D错误。
10．(2020·临沂一模)下列状态的铝元素中，电离最外层的一个电子所需能量最小的是(　　)
A．
B．
C．[Ne]
D．
答案　D
解析　AB为基态，其中A失去最外层1个电子，为第三电离能，B失去最外层1个电子，为第二电离能；C为铝离子，稳定结构，失去最外层1个电子所需能量最大；D为铝原子的核外电子排布的激发态，易失去最外层的一个电子；所以电离最外层的一个电子所需能量最小的是D。
11．具有如下电子层结构的原子，其相应元素一定属于同一主族的是(　　)
A．3p能级上有2个未成对电子的原子和4p能级上有2个未成对电子的原子
B．3p能级上只有1个空轨道的原子和4p能级上只有1个空轨道的原子
C．最外层电子排布为1s2的原子和最外层电子排布为2s22p6的原子
D．最外层电子排布为1s2的原子和最外层电子排布为2s2的原子
答案　B
解析　当p能级上有2个或者4个电子时，p能级上都有2个未成对电子，所以相应元素可能是第ⅣA族，也可能是第ⅥA族，故A项不符合题意；p能级上有3个轨道，当p能级有1个空轨道时，另两个轨道各容纳了1个电子，加上s能级上的2个电子，最外层为4个电子，所以不管处于哪个能层，只要最外层为4个电子，就属于第ⅣA族，故B项符合题意；最外层电子排布为1s2的原子是He，最外层电子排布为2s22p6的原子是Ne，两者均属于0族元素，题干中要求属于同一主族元素，故C项不符合题意；最外层电子排布为2s2的原子是Be，属于第ⅡA族，而最外层电子排布为1s2的原子是He，属于0族，故D项也是错误的。
12．原子序数依次增大的X、Y、Z、W四种元素，其中X是形成化合物种类最多的元素，Y原子基态时最外层电子数是其内层电子数的2倍，Z原子基态时2p原子轨道上有3个未成对的电子，W的原子序数为29。下列说法正确的是(　　)
A．Y2X2分子中Y原子轨道的杂化类型为sp2杂化
B．化合物YX4的沸点比化合物ZX3的沸点高
C．W的价层电子排布式为3d94s2
D．Y元素的电负性小于Z元素的电负性
答案　D
解析　由题目条件可以推知这四种元素分别是H、C、N、Cu。Y2X2分子根据推测出的元素应该是C2H2分子，而C2H2分子中的C原子的轨道的杂化类型为sp杂化，故A项错误；化合物YX4应该是CH4，化合物ZX3应该是NH3由于NH3分子间存在氢键，导致NH3的沸点高于CH4所以化合物YX4的沸点比ZX3低，故B项错误； W是29号铜元素，其价层电子排布式为3d104s1，故C项错误； Y元素是C元素，Z元素是N元素，电负性：C 二、非选择题(本题包括4小题)
13．A、B、C、D、E代表前四周期的五种元素，请填空：
(1)A元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有两个电子，A元素原子的轨道表示式是________。
(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轨道为半充满，D的元素符号为________，其基态原子的价层电子排布式为________。
(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，其基态原子的简化核外电子排布式为________，在元素周期表中的位置是________。
答案　(1)
(2)Cl　K　(3)Fe　3d64s2
(4)[Ar]3d104s1　第四周期第ⅠB族。
解析　(1)基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子的元素符号为N，其电子排布式为：1s22s22p3，所以轨道表示式为；(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，离子核外都有18个电子，阴离子为Cl－，则B的元素符号为Cl，阳离子为K＋，C的元素符号为K；(3)D元素的正三价离子的3d轨道为半充满，电子数为5，则基态原子的价层电子排布式为3d64s2，应为Fe；(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，基态原子的简化核外电子排布式为[Ar]3d104s1，应为Cu，在元素周期表中的位置是第四周期第ⅠB族。
14．(1)锗(Ge)是典型的半导体元素，在电子、材料等领域应用广泛，则基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar]________，有________个未成对电子。
(2)碳及其化合物广泛存在于自然界中，则处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用________形象化描述。在基态原子中，核外存在________对自旋相反的电子。
(3)基态铁原子有________个未成对电子，三价铁离子的电子排布式为：________，可用硫氰化钾检验三价铁离子，形成配合物的颜色为________。
(4)某元素位于第四周期第Ⅷ族，其基态原子的未成对电子数与基态碳原子的未成对电子数相同，则其基态原子的价层电子排布式为________。
(5)下列Li原子轨道表示式表示的状态中，能量最低和最高的分别为________、________(填标号)。

答案　(1)3d104s24p2　2
(2)电子云　2
(3)4　1s22s22p63s23p63d5　红色
(4)3d84s2
(5)D　C
解析　(1)Ge是32号元素，位于第四周期第ⅣA族，基态Ge原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2，在最外层的4s能级上2个电子为成对电子，4p轨道中2个电子分别处以不同的轨道内，有2轨道未成对电子；(2)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用电子云形象化描述，离核近的区域电子云密度较大，离核远的区域电子云密度较小，C原子核外电子排布式为1s22s22p2，轨道表示式为：，则在基态C原子中，核外存在2对自旋相反的电子；(3)26号元素Fe基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，基态Fe原子核外处在能量最高的能级为3d，排布了6个电子，有6种不同的运动状态，可知在3d上存在4个未成对电子，失去电子变为铁离子时，三价铁离子的电子排布式为1s22s22p43s23p43d5，可用硫氰化钾检验三价铁离子，形成配合物的颜色为红色；(4)某元素位于第四周期Ⅷ族，其基态原子的未成对电子数与基态碳原子的未成对电子数相同，C原子的电子排布为1s22s22p2，未成对电子数为2，则该元素为Ni，其基态原子的价层电子排布式为3d84s2；(5)原子核外电子排布中，如果电子所占的轨道能级越高，该原子能量越高，根据图知，电子排布能量最低的是1s、2s能级，能量最高的是2s、2p能级。
15．A、B、C、D、E、F六种短周期主族元素，原子序数依次增大。
元素
信息
B
其单质在常温下为双原子分子，与A可形成分子X，X的水溶液呈碱性
D
其简单阳离子与X具有相同的电子数，且是同周期中简单阳离子中半径最小的
E
元素原子最外层比次外层少2个电子
C、F
两种元素的原子最外层共有13个电子
则：(1)B的原子结构示意图为_____________________________________。
(2)B、C、E分别与A形成的化合物中最稳定的是_______________________
(写化学式)。
(3)C与D形成的化合物的化学式是____________，它的性质决定了它在物质的分类中应属于____________；请写出该化合物对应水化物与NaOH溶液反应的离子方程式：________________________________________________________。
(4)F的单质在反应中常作________剂，该单质的水溶液与E的低价氧化物反应的离子方程式为________________________________________________。
答案　(1)　(2)H2O
(3)Al2O3　两性氧化物　Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
(4)氧化　Cl2＋SO2＋2H2O===4H＋＋2Cl－＋SO
解析　A、B、C、D、E、F六种短周期主族元素，原子序数依次增大，X的水溶液显碱性，则A为H，B为N；D的简单阳离子与X的电子数相同，且D是同周期中简单阳离子中半径最小的，则D为Al；E元素原子最外层比次外层少2个电子，则E为S，F为Cl；C、F两种元素的原子最外层共有13个电子，则C为O。
16．元素X、Y、Z、M、N均为短周期主族元素，且原子序数依次增大。已知Y元素原子最外层电子数与核外电子总数之比为3∶4，M元素原子的最外层电子数与次外层电子数之比为3∶4，且M原子的质子数是Y原子的2倍；N－、Z＋、X＋的半径逐渐减小；化合物XN在常温下为气体。据此回答下列问题：
(1)写出Z与N形成的化合物的电子式____________。
(2)X与Y可分别形成10电子和18电子的分子，写出该18电子分子转化成10电子分子的化学方程式______________________________________________
_________________________________________________________(分解反应)。
(3)如图表示由上述元素组成的两种气体分子在一定条件下的密闭容器中充分反应前后的转化关系，请写出该转化过程的化学方程式：___________________________________________________________________。

(4)A、B均为由上述五种元素中的三种元素组成的强电解质，且组成元素的原子个数之比为1∶1∶1。若在各自的水溶液中，A能抑制水的电离，B能促进水的电离，则A的化学式为________，B的化学式为________。
答案　(1) 　(2)2H2O22H2O＋O2↑
(3)2SO2＋O22SO3　(4)NaOH　NaClO(或NaHS)
解析　根据Y元素原子最外层电子数与核外电子总数之比为3∶4，则Y是O元素；M元素原子的最外层电子数与次外层电子数之比为3∶4，则M是S元素，N为短周期主族元素，原子序数大于S元素，N为Cl元素，根据化合物XN在常温下为气体，推断X为H，根据N－、Z＋、X＋的半径逐渐减小，推断Z为Na元素。