第1章 原子结构与性质 单元检测题 （含解析）高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2

第1章《原子结构与性质》单元检测题 高二化学沪科版（2020）选择性必修2
一、单选题
1．下列说法正确的是
A．最外层电子排布式为ns2的基态原子所对应元素一定位于ⅡA族
B．最外层电子排布式为ns1的基态原子所对应元素一定是金属元素
C．d区元素的原子一定都有d轨道电子
D．基态原子价电子排布式为nsnnpn的元素一定是金属元素
2．在探索微观世界的过程中，科学家们常通过提出假说来把握物质的结构及特点，不断拓展认识的新领域。关于假说，有如下表述，其中正确的是
A．假说是对现实中已知事物或现象的一种简化处理
B．假说是根据已知的科学事实和原理对未知领域的事物或现象的本质提出的一种推测
C．假说是对一个问题的所有幻想和假定
D．假说最终都可以变成科学理论
3．“胃舒平”的主要成分是氢氧化铝，同时含有三硅酸镁(Mg2Si3O8·nH2O)等化合物。下列叙述中错误的是
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．金属镁与铝用导线连接，放入盛有烧碱溶液的烧杯中，负极的电极反应式为：Al-3e-+4OH-=AlO+2H2O
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↑
4．元素M的基态原子的核外电子排布式为[Kr]4d105s25p5，下列有关元素M的说法不正确的是
A．M的最高正化合价为+ 7价 B．M位于元素周期表的P区
C．M的单质具有较强氧化性 D．常温下，M的单质呈液态
5．W、X、Y、Z四种元素的核电荷数依次增大，它们的离子电子层数相同且最外层电子数均为8，W原子的L层电子数是K层电子数的3倍，Z原子的K、M层电子数相同。下列说法正确的是
A．X和Y简单离子的半径之比大于1
B．X的最高化合价等于其最外层电子数
C．Y元素在元素周期表中的位置是第二周期0族
D．W比X更容易与氢气化合
6．下列叙述错误的是
A．洪特提出电负性概念
B．侯德榜发明联合制碱法
C．利用X-射线衍射验证B12为晶体态
D．利用核磁共振氢谱区别丙酮和丙醛
7．短周期非金属元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，四种元素的原子序数之和为40，W原子的最外层电子数是K层电子数的3倍，；四种元素与氙(Xe)元素组成的某化合物的结构如图所示。下列说法错误的是
A．简单离子半径：W>X>Y>Z
B．X与Y可形成两种以上的二元化合物
C．Z的氢化物的水溶液可用来刻蚀玻璃
D．常温下可以用铁、铝制容器来盛装X或W的最高价氧化物对应的水化物的溶液
8．下列说法中不正确的是
A．稳定性：HF>HCl>H2S>PH3 B．原子半径：Mg>Si>N>F
C．第一电离能：O>N>C>Si D．电负性：F>Cl>S>P
9．下列实验能达到目的的是
目的 实验方法或方案
A 探究浓度对化学反应速率的影响 量取同体积不同浓度的溶液，分别加入等体积等浓度的溶液，对比现象
B 比较和元素的非金属性强弱 将碳单质和二氧化硅固体混合置于硬质玻璃管内高温加热，并检验反应后产物
C 判断固体样品是否是铵盐 用试管取少量样品，加水溶解，加足量氢氧化钠溶液后加热，试管口放一张湿润的红色石蕊试纸，观察现象
D 验证溶液中含有的含碘微粒 向两支盛有溶液的试管中，分别滴加淀粉溶液和溶液，观察现象
A．A B．B C．C D．D
10．三甲基镓[(CH3)3Ga]是应用最广泛的一种金属有机化合物，可通过如下反应制备：GaCl3+(CH3)3Al(CH3)3Ga+AlCl3.(已知：GaCl3中Ga为最高价)下列说法错误的是
A．Al原子核外有13种运动状态不同的电子
B．27Al原子的中子数为14
C．Cl-的核外三个电子能层均充满电子
D．Ga位于周期表中第四周期ⅢA族
11．下列说法正确的是
A．元素J的基态原子核外有2个未成对电子，则该基态原子的价电子排布式可能为
B．元素K的基态原子4s轨道上有2个电子，则该基态原子的价电子排布式可能为
C．元素L、M的基态原子的最外层电子排布式分别为、，则L、M一定为同一族的元素
D．在通常情况下，原子核外电子的排布总是使原子处于能量最低状态
12．下列有关微粒性质的排列顺序中，错误的是
A．元素的电负性：PC．离子半径： D．原子的未成对电子数：P>S>Cl
13．下列说法或化学用语的使用正确的是
A．符号为M的能层最多容纳的电子数为32个
B．Se的价层电子排布为：3d104s24p4
C．Ni的简化电子排布式：[Ar]3d94s1
D．构造原理呈现的能级交错源于光谱学实验
二、填空题
14．有两种气态单质和，已知2.4g和2.1g所含的原子个数相等，而分子数之比为2：3。A和B的原子核内质子数都等于中子数，A原子L层电子数是K层的3倍。
(1)A、B的元素符号分别为__。
(2)中的m值为__。
(3)B的能层数目为___________。
(4)A、B形成的一种化合物与水反应能生成另一种由A、B形成的气态化合物。写出该反应的化学方程式：__。
15．回答下列问题：
(1)基态Ti原子的核外电子排布式为___________
(2)Fe在周期表中的位置为___________
(3)基态Cu原子的价电子排布式为___________
(4)基态Ca2+核外电子排布式为___________
16．金属锡及其化合物在生产和科研中应用广泛。回答下列问题：
(1)某种含锡的有机金属化合物的结构如图所示。已知烷基配位体以C、N整合形式键合于Sn原子。

①基态Sn原子的价电子轨道表示式为_______，在周期表中的位置为_______，C、Si、Cl电负性由大到小的顺序为_______。
②该化合物中共有_______种杂化方式；提供电子对形成配位键的原子是_______。
(2)一种含锡的多元金属硫化物的晶胞结构为四方晶系，已知金属原子均呈四面体配位，晶胞棱边夹角均为90°，其结构可看作是由两个立方体A、B上下堆叠而成。如图，甲为A的体对角线投影图，乙为B的沿y轴方向的投影图。A中Fe、Sn位置互换即为B。
①该硫化物的化学式为_______，晶胞中Sn的配位数与Cu的配位数之比为_______。
②立方体A、B棱长均为a pm，以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子的分数坐标。晶胞中部分原子的分数坐标为、，则晶胞中Sn原子的分数坐标为_______；晶胞中Sn原子和Cu原子间的最短距离为_______pm。
17．原子半径递变规律
同周期主族元素，从左到右，核电荷数________，核对电子的吸引作用也就_______，使原子的半径_________。
同主族元素，电子的能层________，电子之间的排除作用________，将使原子的半径__________。
18．依据原子结构知识回答下列问题。
(1)下列有关说法错误的是_______。
A．简单离子的还原性：P3->O2->F-
B．在元素周期表第二周期中元素原子的第一电离能介于硼和氮之间的元素有两种
C．焰色试验与电子跃迁有关
D．基态铝原子占据的最高能级的电子云轮廓图的形状为球形
(2)基态V原子中具有_______种不同能量的电子，具有_______种不同空间运动状态的电子，具有_______种不同运动状态的电子。
(3)基态Cu原子的简化电子排布式为_______，基态Se原子的价电子轨道表示式为_______，基态Mn2+的价电子排布式为_______。
(4)Li2O是离子晶体，其形成过程中的能量变化如图(a)所示。
可知，Li原子的第一电离能为_______kJ·mol-1，O=O键键能为_______kJ·mol-1。
19．填空。
(1)[2021福建]N、O、S的第一电离能大小为，原因是_______。
(2)[2020全国I]Li及其周期表中相邻元素的第一电离能如表所示。，原因是_______。，原因是_______。
520 900 801
Na 496 Mg 738 Al 578
(3)[2019全国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)。
A． B． C． D．
20．甲、乙、丙、丁、戊代表五种元素．请填空：
(1)甲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，其元素名称为_______，其基态原子的电子排布式为_______．
(2)乙元素的负一价离子和丙元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同，乙的元素符号为_______，丙元素的基态原子的电子排布式为_______．
(3)丁元素的正三价离子的3d能级为半充满，丁的元素符号为_______，其基态原子的电子排布式为_______．
(4)戊元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子，该元素在周期表中的位置是_______(指明周期与族)，其基态原子价层电子排布式为_______．
21．图为元素周期表的一部分，请参照①～⑧在表中的位置，回答下列问题：
(1)②在周期表中的位置是_______。
(2)①～⑧中，化学性质最稳定的是_______(填元素符号)，非金属性最强的是_______(填元素符号)，最高价氧化物对应水化物酸性最强的是_______(填化学式)。
(3)元素③的非金属性比⑥_______(填“强”或“弱”)，请从原子结构的角度解释：_______，请用一个化学方程式加以说明_______。
22．按要求回答下列问题：
(1)①基态原子的N层有1个未成对电子，M层未成对电子数最多的元素的价电子排布式为_____。
②最外层电子数是次外层电子数3倍的元素的轨道表示式为_____。
③Cu原子的结构示意图为_____。
(2)N原子核外有_____种不同运动状态的电子。基态N原子中，能量最高的电子所占据的原子轨道的形状为_____。
(3)某元素+3价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d3，该元素在周期表中的_____区。
参考答案：
1．C
【详解】A．最外层电子排布式为ns2的基态原子所对应元素不一定位于ⅡA族，可能位于副族或0族，如副族的Zn或0族的He，A错误；
B．最外层电子排布式为ns1的基态原子所对应元素不一定位于IA族，可能位于副族，如副族的Cu等，B错误；
C．d区元素的基态原子都含有d轨道电子，所以d区元素的基态原子一定都有d轨道电子，C正确；
D．基态原子价电子排布式为nsnnpn的元素，n能级上最多排列2个电子，则n=2，所以该原子基态价电子排布式为2s22p2，该元素为6号C元素，C属于非金属元素，D错误；
故合理选项是C。
2．B
【详解】物理学中的假说是以事物或现象和科学理论为依据，对未知领域的事物或现象提出的一种推测。故ACD错误，B正确；
故答案为：B。
3．B
【详解】A．镁为12号元素，基态原子的核外电子排布式是：1s22s22p63s2，A正确；
B．原子核外有几个电子就有几种不同的运动状态，所以铝原子核外电子有13种运动状态，B错误；
C．金属镁与铝用导线连接，放入盛有烧碱溶液的烧杯中，金属铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，故负极的电极反应式为：Al-3e-+4OH-=AlO+2H2O，C正确；
D．钠的最高价氧化物的水化物为氢氧化钠，铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，故反应的离子方程式为：2Al＋2OH-＋2H2O=2AlO＋3H2↑，D正确；
故选B。
4．D
【详解】M的基态原子的核外电子排布式为[Kr]4d105s25p5，则M为位于元素周期表P区的I元素，元素的非金属性强，最高正化合价为+ 7价，常温下，碘单质为紫黑色固体，具有较强氧化性，故选D。
5．A
【详解】W、X、Y、Z四种元素的核电荷数依次增大，它们的离子电子层数相同且最外层电子数均为8，W原子的L层电子数是K层电子数的3倍，则为2、6，为O元素；Z原子的K、M层电子数相同，则为Mg元素，故X为F、Y为Na。
A．X和Y简单离子的半径F->Na+，故之比大于1，选项A正确；
B．X为F元素，无正价，最外层电子数为7，选项B错误；
C．Y为Na元素，在元素周期表中的位置是第二周期ⅠA族，选项C错误；
D．W比X的非金属性弱，更难与氢气化合，选项D错误；
答案选A。
6．A
【详解】A．洪特提出洪特规则、电负性概念是美国化学家鲍林提出的，A错误；
B． 侯德榜发明联合制碱法，饱和食盐水中先通入氨气到饱和、再通入过量二氧化碳，可析出碳酸氢钠晶体，分离出的碳酸氢钠经过受热分解就得到纯碱、母液通过加食盐和氨气提取氯化铵晶体后再可循环利用，B正确；
C．X-射线衍射可测定晶体结构，利用X-射线衍射验证B12为晶体态，C正确；
D．利用核磁共振氢谱可测定分子内氢原子的化学环境，丙酮分子内有1种氢原子、丙醛分子内有3种氢原子，利用核磁共振氢谱区别丙酮和丙醛，D正确；
答案选A。
7．D
【分析】短周期非金属元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，W原子的最外层电子数是K层电子数的3倍，且W原子序数最大，推测W为硫；X可以形成3个共价键且原子序数最小，推测为氮；Y能形成2个共价键，原子序数大于氮，小于硫、Z，推测为氧；四种元素的原子序数之和为40，则Z为氟；代入检验推理正确；
【详解】A．电子层数越多半径越大，电子层数相同时，核电荷数越大，半径越小；则简单离子半径：W>X>Y>Z，A正确；
B．氮氧可以形成一氧化氮、二氧化氮等多种二元化合物，B正确；
C．HF的水溶液可和二氧化硅反应，可以用来刻蚀玻璃，C正确；
D．常温下可以用铁、铝制容器来盛装X或W的最高价氧化物对应的水化物的浓溶液，浓硫酸浓硝酸可以使铁、铝钝化，稀硫酸不行，D错误；
故选D。
8．C
【详解】A．元素非金属性越强，其简单氢化物越稳定，非金属性：F>Cl>S>P，氢化物稳定性：HF>HCl>H2S>PH3，A正确；
B．同一周期主族元素从左向右原子半径逐渐减小，原子半径：Mg>Si，N>F，电子层数越多，原子半径越大，原子半径：Mg>Si>N>F，B正确；
C．同一主族元素从上向下第一电离能逐渐减小，同一周期主族元素从左向右第一电离能呈增大趋势，第IIA族和第VA族最外层处于全满、半满状态，第一电离能比同周期相邻元素第一电离能大，因此第一电离能：N>O>C>Si，C错误；
D．同一周期主族元素从左向右电负性逐渐增大，同一主族元素从上向下电负性逐渐减小，因此电负性：F>Cl>S>P，D正确；
答案选C。
9．D
【详解】A．溶液与溶液反应无明显现象，无法探究浓度对化学反应速率的影响，A错误；
B．单质碳可以与二氧化硅发生反应，但这个反应发生的原理是高沸点物质制备低沸点物质，不能用于两种元素的非金属性比较，B错误；
C．若混合物中含有铵盐，也会出现实验中的现象，所以只能证明固体样品中含有铵盐，C错误；
D．向两支盛有溶液的试管中，分别滴加淀粉溶液和溶液，前者溶液变蓝，后者溶液出现黄色沉淀，证明溶液中存在， D正确；
故答案为：D。
10．C
【详解】A．铝原子的核外电子排布式为：1s22s22p63s23p1，有1+1+3+1+1=7个原子轨道，则核外电子有7种空间运动状态，故A正确；
B．27Al原子的质量数为27，质子数为13，则中子数=质量数-质子数=27-13=14，故B正确；
C．Cl-核外各层所含电子数分别为2、8、8，M层最多容纳18个电子，则M层没有充满电子，故C错误；
D．Ga是31号元素，核外有四个电子层，最外层有三个电子，则位于周期表的第四周期ⅢA族，故D正确；
故选：C。
11．D
【详解】A．若基态原子的价电子排布式为3d64s2，则其3d能级有 4个未成对电子，故A错误；
B．能级全空、半满、全满能量更低，所以基态原子的价电子排布式不应为3d94s2，此时应为3d104s1 ，故B错误；
C．L的最外层电子排布式为3s2，则为镁元素， M的最外层电子排布式为4s2，其可能为钙元素，但也可能为过渡元素，如Fe(3d64s2)，不一定为同族元素，故 C错误；
D．原子核外电子总是先占据能量较低的轨道，然后依次进入能量较高的轨道；使整个原子处于能量最低状态，故D正确；
故答案选D。
12．B
【详解】A．得电子能量越强，电负性越大，得电子能量PB．C的电子排布式：，N的电子排布式：，p轨道处于半充满状态，O的电子排布式：，第一电离能N最大，B项错误；
C．这些离子是电子层一样多的微粒，根据荷电核数越多半径越小，则离子半径，C项正确；
D．P，S，Cl原子的未成对电子数分别为3，2，1，即原子未成对电子数： P>S>Cl，D项正确；
答案选B。
13．D
【详解】A．符号为M的能层序号为3，最多容纳的电子数为，A项错误；
B．Se是34号元素，其价层电子排布为4s24p4，B项错误；
C．Ni是28号元素，其简化电子排布式[Ar]3d84s2，C项错误；
D．以光谱学事实为基础，从氢开始，随核电荷数递增，新增电子填入能级的顺序称为构造原理，D项正确；
答案选D。
14．(1)O、N
(2)3
(3)2
(4)
【分析】由A原子L层电子数是K层的3倍，可知A为O。根据题意，设A、B原子的摩尔质量分别为x、y，则，解得，，已知y=16，则x=14，由此可知B为N，m、n均为正整数，则m=3，n=2，则为，为。
【详解】（1）据分析可知，A、B的元素符号分别为O、N；
故答案为：O、N；
（2）据分析可知，中的m值为3；
故答案为：3；
（3）B为N元素，N有2个能层，分别为K、L能层；
故答案为：2；
（4）A、B形成的一种化合物NO2与水反应能生成另一种由A、B形成的气态化合物NO，该反应的化学方程式为3NO2+H2O=2HNO3+NO；
故答案为：3NO2+H2O=2HNO3+NO。
15．(1)1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2
(2)第四周期第Ⅷ族
(3)3d104s1
(4)1s22s22p63s23p6
【详解】（1）Ti的原子序数为22，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2。
（2）Fe的原子序数为26，在元素周期表中位于第四周期第Ⅷ族。
（3）Cu的原子序数为29，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，则价电子排布式为3d104s1。
（4）Ca的原子序数为20，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2，Ca失去2个电子后形成Ca2+，则核外电子排布式为1s22s22p63s23p6。
16．(1) 第5周期第ⅣA族 3 N、Sn
(2) 1：1
【详解】（1）①已知Sn是50号元素，其与C元素位于同一主族，故基态Sn原子的价电子轨道表示式为，在周期表中的位置为第5周期第ⅣA族，根据同一周期有从左往右元素电负性依次增大，同一主族从上往下元素电负性依次减小可知，C、Si、Cl电负性由大到小的顺序为Cl＞C＞Si；
②苯环上的C、N采用sp2杂化，甲基、-CH-为sp3杂化，中心Sn原子周围价层电子对数为5，故该Sn原子采用sp3d杂化，则该化合物中共有3种杂化方式，由题干配合物结构示意图可知，提供电子对形成配位键的原子为N、Sn；
（2）根据题意分析该晶胞是一个面心立方晶胞，S原子位于晶胞的顶点和面心，Cu、Fe、Sn分别位于体对角线上，因此用均摊法算出：S：4 ，Cu ：2 ， Fe ： 1， Sn：1，因此该硫化物的化学式为Cu2FeSnS4；晶胞中Sn和Cu最近的是位于顶点的S都是一个，因此二者配位数之比为1：1；根据图示可以确定Sn原子的分数坐标(1/4,3/4,1/8), (3/4,4/4,5/8)；晶胞中Sn原子和Cu原子间的最短距离为面对角线的一半。
17． 越大 越大 减小 越多 越大 增大
【详解】由图可知，同周期主族元素，从左到右，原子具有的电子的能层数相同，核电荷数越大，核对电子的引力越大，从而使原子半径逐渐减小；同主族元素，从上到下，原子具有的电子的能层数越多，电子之间的排除作用越大，使原子半径逐渐增大；虽然自上到下核电荷数也增多，可使原子半径逐渐减小，但前者是主要因素，故最终原子半径逐渐增大。
18．(1)BD
(2) 7 13 23
(3) [Ar]3d104s1 3d5
(4) 520 498
【详解】（1）A．元素的非金属性越强，其简单离子的还原性越弱，非金属性：F＞O＞P，则简单离子的还原性：P3-＞O2-＞F-，故A正确；
B．在元素周期表第二周期中元素原子的第一电离能介于硼和氮之间的元素有Be、C、O元素，三种元素，故B错误；
C．形成烟花的过程中金属原子由较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态，电子发生跃迁，故C正确；
D．基态铝原子占据的最高能级为p能级，p能级的电子电子云形状为哑铃形，故D错误；
故答案为：BD；
（2）基态V原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2，该原子中具有1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s共7种不同能量的电子，s能级的电子有1种空间运动状态，p能级上的电子有3种不同空间运动状态，d能级上的电子有5种不同空间运动状态，所以具有1+1+3+1+3+3+1=13种不同空间运动状态的电子，每一个电子具有一种移动状态，所以具有23种不同运动状态的电子，故答案为：7；13；23；
（3）基态Cu原子核外有29个电子，根据构造原理书写其简化基态核外电子排布式为[Ar]3d104s1，基态Se原子的价电子为4s、4p能级上的电子，其价电子轨道表示式为，基态Mn2+的价电子为3d能级上的5个电子，其价电子排布式为3d5，故答案为：[Ar]3d104s1；；3d5；
（4）Li原子的第一电离能为Li(g)原子失去1个电子形成Li+(g)所需要的能量，故Li的第一电离能为：=520kJ/mol；O=O键键能是指断裂1molO=O键生成O(g)原子所需能量，故O=O键的键能为：2×249kJ/mol=498kJ/mol，故答案为：520；498。
19．(1)N原子2p轨道半充满，比相邻的O原子更稳定，更难失电子；O、S同主族，S原子半径大于O原子，更易失去电子
(2) Na与Li同族，Na电子层数多，原子半径大，易失去电子；Li、Be、B均为第二周期元素，随原子序数递增，第一电离能呈增大的趋势，而Be的2s能级处于全充满状态，较难失去电子，故Be的第一电离能比B的大； Be为全充满稳定结构，第一电离能最大。与Li相比，B核电荷数大，原子半径小，较难失去电子，第一电离能较大
(3)A
【详解】（1）N、O同周期，N原子2p轨道半充满，为稳定结构，比相邻的O原子更难失电子，故N的第一电离能比O大；O、S同主族，S原子半径大于O原子，更易失去电子，故O的第一电离能比S大，所以N、O、S的第一电离能大小为。
（2）Li和Na均为第ⅠA族元素，由于Na电子层数多，原子半径大，故Na比Li容易失去最外层电子，即；Li、Be、B均为第二周期元素，随原子序数递增，第一电离能呈增大的趋势，而Be的2s能级处于全充满状态，较难失去电子，故Be的第一电离能比B的大，所以。
（3）结合各选项可知，B项为基态镁原子，C项为激发态镁原子，A项和D项均为Mg失去一个电子得到的；失去电子后，原子核对最外层电子的吸引力更强，所以失去一个电子所需能量比Mg失去一个电子所需能量更大，且由于，3s能级上的电子更稳定，故电离3s能级上的电子所需能量更大，故选A。
20．(1) 氮 1s22s22p3
(2) Cl 1s22s22p63s23p64s1
(3) Fe 1s22s22p63s23p63d64s2
(4) 第四周期第ⅠB族 3d104s1
【详解】（1）甲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，原子核外电子排布为1s22s22p3，为N元素；
（2）乙元素的负一价离子和丙元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同，则乙为Cl元素、丙为K元素，K原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s1；
（3）丁元素的正三价离子的3d能级为半充满，原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，为Fe元素；
（4）戊元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子，原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s1，元素在周期表中位置为：第四周期第ⅠB族，其基态原子价层电子排布式为3d104s1。
21．(1)第二周第IVA族
(2) He F HClO4
(3) 强 同主族，从上到下，元素原子半径逐渐增大，得电子能力减弱，元素非金属性减弱 2H2S＋O2=2S↓＋2H2O
【分析】由元素在周期表的位置可知，元素①～⑧分别为H、C、O、F、Na、S、Cl、He；化学性质最稳定的是稀有气体元素，非金属性最强元素在周期表的左上角同周期左到右，最高价氧化物对应水化物酸性增强，从下到上，酸性增强；同主族，从上到下，元素的金属性增强，非金属性减弱，同主族，从上到下，元素原子半径逐渐增大，得电子能力减弱，元素非金属性减弱置换反应可以证明元素的非金属性强弱；据此分析解题。
【详解】（1）由元素在周期表的位置可知，元素①～⑧分别为H、C、O、F、Na、S、Cl、He；②是C，在周期表中的位置是第二周第ⅣA族，故答案为第二周第ⅣA族；
（2）①～⑧中，化学性质最稳定的是，稀有气体元素He，非金属性最强元素在周期表的左上角，是F元素，同周期左到右，最高价氧化物对应水化物酸性增强，从下到上，酸性增强，所以酸性最强的是HClO4，故答案为He、F、HClO4；
（3）同主族，从上到下，元素的金属性增强，非金属性减弱，所以元素③的非金属性比⑥强，同主族，从上到下，元素原子半径逐渐增大，得电子能力减弱，元素非金属性减弱，氧气和硫化氢能发生置换反应可以证明，反应方程式为2H2S＋O2＝2S↓＋2H2O；故答案为强；同主族，从上到下，元素原子半径逐渐增大，得电子能力减弱，元素非金属性减弱，可以从单质的氧化性进行比较，即氧气可氧化硫化氢生成硫单质和水，涉及的化学方程式为；2H2S＋O2＝2S↓＋2H2O。
【点睛】本题考查结构性质位置关系应用，侧重同主族元素化合物性质相似性与递变性考查，难度不大，注意基础知识的理解掌握。
22．(1) 3d54s1
(2) 7 哑铃状
(3)属于d区
【详解】（1）基态原子的N层有1个未成对电子，M层未成对电子数最多，应该为5个，则该元素的价电子排布式为3d54s1；最外层电子数是次外层电子数3倍的元素为8个电子的O，该元素轨道表示式为；Cu原子核外有29个电子，其结构示意图为；
（2）N原子核外有7个电子，每个电子的运动状态都不同，所以有7种不同运动状态的电子。基态N原子中，能量最高的电子所占据的原子轨道的形状为为2p能级，形状为哑铃形；
（3）某元素+3价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d3，则该元素的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，为Cr，在d区。