第一章原子结构与性质测试题（含解析）高二化学人教版（2019）选择性必修2

第一章 原子结构与性质 测试题
一、选择题
1．下列说法正确的是
A．N3-、N2、N、N4互为同素异形体
B．环己烷和CH2=CH—COOH互为同系物
C．CH3CH2COOH和CH3CH2OOCH互为同分异构体
D．H2与D2互为同位素
2．锗元素在元素周期表中的信息如图所示。下列有关锗元素的说法错误的是
A．锗原子最外层有4个能量相同的电子
B．位于第四周期族
C．锗原子有2个未成对电子
D．锗原子M层有18个电子
3．A、B、C、D、E 五种元素在周期表中的相对位置如图所示，下列说法正确的是
A B
C D E
A．C的简单离子是它所在周期元素中离子半径最小的离子
B．D和E两元素的氧化物对应水化物的酸性E>D
C．B是周期表中电负性最强的元素
D．该五种元素中第一电离能由大到小进行排序为：B>A>E>D>C
4．某种基态离子X4+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p6，下列有关说法不正确的是
A．基态X原子的未成对电子数为2 B．该元素在第IVB族
C．基态原子价层电子自旋方向不完全相同 D．该基态原子核外有22种能量不同的电子
5．下列各分子中所有原子都满足最外层为8电子稳定结构的是
A．BeCl2 B．PCl3 C．CH4 D．PCl5
6．已知可与水发生反应，其反应的化学方程式为，下列化学用语或图示表达正确的是
A．中子数为20的氯原子： B．的电子式：
C．HClO的比例模型： D．氧原子核外电子轨道表示式：
7．下列原子半径最小的元素是
A．Na B．Mg C．O D．H
8．X、Y、Z、W都属于前4周期主族元素，基态X原子核外有7种运动状态不同的电子，基态Y原子的最外层电子数是其电子层数的3倍，Z是短周期金属性最强的元素，基态W原子的4p原子轨道上有5个电子。下列说法正确的是
A．第一电离能：I1(Z)B．原子半径由小到大的顺序：r(X)C．W是第VIIA族元素
D．X的简单气态氢化物的热稳定性比Y的强
9．下列轨道表示式能表示基态硫原子最外层结构的是
A． B． C． D．
10．X、Y、Z、W均属于短周期元素，其中X、Y位于同一主族，Y、Z、W处于同一周期。X原子的最外层电子数是其电子层数的3倍，基态Z原子的电子总数是其最高能级电子数的5倍，同周期中W电负性最大。下列说法正确的是
A．简单离子半径由小到大的顺序：XB．Y元素最高价氧化物对应水化物的化学式可表示为
C．上述元素形成的简单氢化物中X的氢化物沸点最高、最稳定
D．第一电离能：Z11．全国科学技术名词审定委员会于2007年3月21日宣布：111号元素(符号为Rg)的中文名称为“錀”(读音为伦)。下列说法正确的是
A．111号元素的质量数为111 B．111号元素是过渡元素
C．111号元素是非金属元素 D．111号元素位于第六周期、第IVA族
12．下列表示正确的是
A．乙醛的结构简式：CH3COH B．2－丁烯的键线式
C．H3O+的电子式： D．基态Cr的价电子轨道表示式：
13．短周期元素原子组成的某种分子的结构式如图所示。X原子的核外电子只有一种运动状态：W、Y、Z位于同一周期，Z元素原子中p轨道所含电子数与s轨道相等。E与W有相同数目的价电子。下列说法错误的是
A．电负性：
B．简单阴离子半径：
C．元素Y、Z形成氢化物，其键能，故对应氢化物沸点为：
D．同主族元素中，W形成的气态氢化物最稳定
14．下列能层中包含f能级的是
A．K层 B．L层 C．M层 D．N层
15．X、Y、Z、W、P、Q为短周期元素，其中Y的原子序数最小，它们的最高正价与原子半径关系如图所示。下列说法正确的是
A．Y在元素周期表中位于p区 B．第一电离能：Z>P>Q>X
C．离子半径： D．氧化物对应水化物的酸性：Q>P>Z
二、填空题
16．下列物质中：①金刚石 ②石墨 ③冰水混合物 ④纯净的空气 ⑤红磷 ⑥白磷 ⑦过氧化钠(Na2O2)⑧氧化钠 ⑨胆矾 ⑩CuSO4溶液 氧化钙
(1)属于混合物的是_______(填序号，下同)，属于单质的是_______，属于化合物的是_______。
(2)属于由相同元素组成的不同物质的是_______；_______；_______；_______。
(3)属于由同种元素组成的不同单质的是_______；_______。
17．铅酸蓄电池有电压稳定、安全、价格低廉等优点而广泛应用于生产生活中，其电池反应为。
(1)基态Pb原子的价层电子轨道表示式为_______。
(2)铅酸蓄电池放电时的负极反应式为_______。电池供电一段时间，铅酸蓄电池溶液的pH_______(填“变大”、“变小”或“不变”)。
(3)用铅酸蓄电池电化学降解法处理酸性硝酸盐污水，电化学降解的原理如图所示．
①A接铅酸蓄电池的_______极(填“”或“”)。
②电极上的电极反应式为_______。
③若电路中转移了2mol电子，则铅酸蓄电池的正极增重_______g；电解池膜两侧电解液的质量变化差()为_______g。
18．回答下列问题：
(1)选择下列物质填空(填写序号)：
①氯化钙 ②干冰 ③过氧化钠 ④氯化铵 ⑤铜晶体 ⑥氩晶体 ⑦晶体硅 ⑧石墨
固态时能导电的晶体有____(用所给物质序号填空，下同)；熔化时不破坏化学键的晶体有____；含有共价键的离子晶体有____；只由共价键构成的晶体是____。
(2)V原子结构示意图为：____，Fe2+的价电子轨道表示式为____；Co3+核外电子有____个未成对电子数。
19．亚铁氰化钾()是一种常见的食盐抗结剂，其三水合物()是黄色晶体，俗称黄血盐，遇立即产生深蓝色沉淀()。回答下列问题。
(1)O元素位于_______区，基态O原子核外电子的空间运动状态有_______种。
(2)Fe在元素周期表中的位置_______，基态Fe原子的价电子轨道表示式为_______。
(3)黄血盐()中四种非金属元素的第一电离能最大的是_______，该原子能量最高的电子所在能级符号为_______。
(4)亚铁氰化钾()中四种元素的电负性由大到小的顺序为_______。
(5)普鲁士蓝()中不同价态铁元素的简单微粒较稳定的是_______，其原因是_______。
20．填空。
(1)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相同且电负性小的元素是_______；26号元素价层电子排布式为_______；L原子核外电子占有9个轨道，而且有一个未成对电子，L是_______元素。
(2)硒(Se)是一种有抗癌、抗氧化作用的元素，可以形成多种化合物。
①基态硒原子的价层电子排布式为_______。
②锗、砷、硒三种元素的第一电离能大小排序为_______。
③下列说法正确的是_______(填字母)。
A．第一电离能：As>Ga B．电负性：As>Ga C．原子半径：As>Ga
④锗(Ge)是用途很广的半导体材料，基态锗原子的价层电子排布式为_______。在第二周期中，第一电离能位于硼元素与氮元素之间的元素有_______种。
⑤硼(B)及其化合物在化学中有重要的地位。Ga与B同主族，Ga的基态原子的核外电子排布式为_______，B、C、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序是_______。
(3)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元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。X与Y可形成化合物X2Y3，Z元素可以形成负一价离子。
①X元素基态原子的电子排布式为_______，该元素的化学符号是_______。
②Y元素原子的价层电子排布图为_______，该元素的名称是_______。
③已知化合物X2Y3在稀硫酸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_______。
21．在短周期元素中：原子核外电子总数是其最外层电子数2倍的元素是_____，原子电子层数和核外最外层电子数相等的元素是_____，最外层电子数为电子层2倍的元素是_____。
22．回答下列问题：
(1)下面是s能级与p能级的原子轨道图：
请回答下列问题：
①s电子的原子轨道呈_______形，每个s能级有_______个原子轨道；
②p电子的原子轨道呈_______形，每个p能级有_______个原子轨道。
(2)写出下列元素基态原子的电子排布式。
①Co：_______；
②Cu：_______。
(3)画出下列元素基态原子的轨道表示式。
①P：_______；
②F：_______。
三、元素或物质推断题
23．(1)有甲、乙、丙三种元素，甲元素M层的电子数是其K层的电子数的，乙元素原子核内无中子，丙元素原子核内有8个质子。
①丙元素的元素符号为___________。
②甲的单质与乙、丙两种元素组成的化合物反应的化学方程式为___________。
③甲元素的离子结构示意图为___________。
【参考答案】
一、选择题
1．C
解析：A．同素异形体应为单质，N3-、N为离子，A错误；
B．同系物官能团种类和个数相同，环己烷和CH2=CH—COOH官能团种类不同，B错误；
C．CH3CH2COOH和CH3CH2OOCH分子式相同而结构不同，故互为同分异构体，C正确；
D．同位素针对核素，H2是分子，D错误；
故选C。
2．A
解析：A．4s轨道和4p轨道上的电子能量不相同，A错误；
B．该元素的原子核电荷数为32，位于第四周期，最后一个电子填入4p轨道，属于p区元素，故位于第四周期 IVA 族，B正确；
C．4p轨道上有两个电子，根据洪特规则可知，这个电子各占据一个简并轨道，故锗原子有2个未成对电子，C正确；
D．根据构造原理，基态锗原子核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d104s24p2，锗原子M层，也就是第三能层，共有18个电子，D正确；
故答案选A。
3．A
【分析】由元素周期表结构可知A为N，B为O，C为Al，D为P，E为S。
解析：A．同周期元素中非金属元素简单离子半径比金属元素简单离子半径大，从左往右，金属元素简单离子半径逐渐减小，C为Al，是第三周期最右边的金属元素，故C的简单离子是它所在周期元素中离子半径最小的离子，A正确；
B．D为P，E为S，D和E两元素的最高价氧化物对应水化物的酸性E>D，但氧化物对应水化物的酸性无法比较，如H3PO4>H2SO3，B错误；
C．B为O，O不是周期表中电负性最强的元素，F是周期表中电负性最强的元素，C错误；
D．同主族从上到下第一电离能减小，同周期从左往右第一电离能呈增大趋势，但第ⅡA族、第ⅤA族元素第一电离大于同周期相邻元素，故该五种元素中第一电离能由大到小进行排序为：A>B>D>E>C，D错误；
答案选A。
4．D
【分析】X4+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p6，则X为22号元素，为Ti元素，以此解题。
解析：A．X的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2，基态X原子的未成对电子数为2，A正确；
B．由分析可知，X为22号元素，位于第四周期，第IVB族，B正确；
C．X的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2，其中4s上的电子的自旋方向不相同，C正确；
D．同一能级的电子能量是相等的。X的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2，其核外电子有7种能量不同的电子，D错误；
故选D。
5．B
【分析】对于共价化合物，元素化合价绝对值＋元素原子的最外层电子层＝8，则该元素原子满足8电子结构，据此判断。
解析：A．BeCl2中，Be元素位于第IIA族，则2＋2≠8，不满足分子中所有原子都满足最外层8电子结构，故A错误；
B．PCl3中，P原子的最外层电子为：5＋3＝8，Cl原子的最外层电子为：7＋1＝8，都满足8电子稳定结构，故B正确；
C．CH4中，H元素为ⅠA族元素，则1＋1≠8，不能满足分子中所以原子都满足外层8电子结构，故B错误；
D．PCl5中P元素化合价为＋5，P原子最外层电子数为5，所以5＋5＝10，P原子不满足8电子结构；Cl元素化合价为 1，Cl原子最外层电子数为7，所以1＋7＝8，Cl原子满足8电子结构，故D错误；
故答案选B。
6．C
解析：A．已知质量数等于质子数加中子数，故中子数为20的氯原子表示为：，A错误；
B．根据电子式的书写规则可知，NCl3的电子式为： ，B错误；
C．已知HClO的结构式为 ，故HClO的比例模型为： ，C正确；
D．已知O为8号元素，故氧原子核外电子轨道表示式： ，原式违背了洪特规则，D错误；
故答案为：C。
7．D
解析：同周期元素的原子半径随核电荷数的增大而减小，Na、Mg都在第三周期，有三个电子层，半径：Na>Mg；H只有一个电子层，O有两个电子层，半径：Na>Mg>O>H；半径最小的元素是H，故选D。
8．C
【分析】基态X原子核外有7种运动状态不同的电子，X为N；基态Y原子的最外层电子数是其电子层数的3倍，Y为O；Z是短周期金属性最强的元素，Z为Na；基态W原子的4p原子轨道上有5个电子为即[Ar]3d104s24p5，它为Br。
解析：A．金属性越强第一电离能越小。同周期中，N价电子为半满结构难失电子，第一电离能较大，而O失去一个电子后为半满稳定，即其第一电离能较小。所以第一电离能：ZB．原子半径大小：电子层多半径大，同电子层核电荷数多半径小，即半径为Z>X>Y，B项错误；
C．W为Br其价电子为4s24p5，它为VIIA族元素，C项正确；
D．同周期从左往右，非金属性增强，简单氢化物的稳定性增强，即X氢化物稳定性小于Y，D项错误；
故选C。
9．D
解析：基态硫原子最外层电子排布式为3s23p4，根据泡利原理和洪特规则，则其最外层结构为；
故选D。
10．C
【分析】X、Y、Z、W都属于短周期元素，X原子的最外层电子数是其电子层数的3倍，则X有2个电子层、最外层电子数为6，X为O；其中X、Y位于同一主族，则Y为S；Y、Z、W处于同一周期，同周期中W电负性最大，则W为Cl；基态Z原子的电子总数是其最高能级电子数的5倍，Z的最高能级为3p，Z为P，综上所述，X、Y、Z、W分别为O、S、P、Cl。
解析：A．电子层越多、离子半径越大，具有相同电子排布的离子中原子序数大的离子半径小，则简单离子半径由小到大的顺序为XB．Y元素最高价氧化物对应水化物的化学式可表示为H2YO4，故B错误；
C．上述元素形成的简单氢化物中X(O)的氢化物之间存在氢键，沸点最高，且O的非金属性最强，简单氢化物最稳定，故C正确；
D．同一主族从上到下第一电离能减小，X的第一电离能最大。同周期从左向右第一电离能呈增大趋势，但P的3p电子半满为稳定结构难失去电子，则第一电离能：Y故选：C。
11．B
解析：A． 111号元素的质子数为111，故A错误；
B． 111号元素位于第七周期、第IB族,是过渡元素，故B正确；
C． 111号元素是过渡元素，是金属元素，故C错误；
D． 111号元素位于第七周期、第IB族,故D错误；
故答案为：B
12．D
解析：A．乙醛的分子式为C2H4O，结构简式为CH3CHO，故A错误；
B．2－丁烯的结构简式为CH3CH=CHCH3，键线式为，故B错误；
C．水合氢离子是带有一个单位正电荷的阳离子，电子式为，故C错误；
D．铬元素的原子序数为24，基态原子价电子排布式为3d54s1，价电子轨道表示式：，故D正确；
故选D。
13．C
【分析】由题干信息可知，各元素都是短周期元素，其中X原子的核外电子只有一种运动状态，则X为H元素；Z元素原子中p轨道所含电子数与s轨道相等，核外电子排布式为1s22s22p4或1s22s22p63s2，分子结构式中Z形成2个共价键，故Z为O元素；W、Y、Z（氧）位于同一周期，即W、Y处于第二周期，分子结构中Y形成4个共价键、W形成1个共价键，故Y为C元素、W为F元素；E与W（氟）有相同数目的价电子，则E为Cl元素，据此分析解题。
解析：A．由分析可知，X为H、Y为C、W为F，故电负性为F＞C＞H即，A正确；
B．由分析可知，W为F、Z为O、E为Cl，故简单阴离子半径为Cl-＞O2-＞F-即，B正确；
C．由分析可知，Y为C、Z为O，由于电负性O＞C，则元素Y、Z形成氢化物，其键能H-O＞C-H即，C的氢化物有很多气体、液态和固体物质，故其对应氢化物沸点不好比较，且熔沸点的高低与共价键的键能大小无因果关系，C错误；
D．已知金属的电负性(非金属性)越强，其气态氢化物越稳定，F是同主族元素中电负性(非金属性)最强的，故同主族元素中，W即F形成的气态氢化物最稳定，D正确；
故答案为：C。
14．D
解析：A．K层包含1s能级，A错误；
B．L层包含2s和2p能级，B错误；
C．M层包含3s、3p、3d，C错误；
D．N层包含4s、4p、4d、4f能级，D正确；
故选D。
15．C
【分析】由题干图示信息可知，X为+1价，原子半径最大，故X为Na，Y为+2价，原子序数最小，Y为Be，Z为+4价，原子半径大于Y，故Z为Si，W为+5价，原子半径小于Y，W为N，P为+6价，则P为S，Q为+7价，则Q为Cl，据此分析解题。
解析：A．由分析可知，Y为Be，故Y在元素周期表中位于s区，A错误；
B．由分析可知，X为Na、Z为Si、P为S、Q为Cl，为同一周期元素，从左往右第一电离能呈增大趋势，故第一电离能Cl＞S＞Si＞Na即Q >P> Z>X，B错误；
C．由分析可知，W为N、P为S、Q为Cl，离子半径为S2-＞Cl-＞N3-即，C正确；
D．由分析可知，Q为Cl、P为S、Z为Si，其最高价氧化物对应水化物的酸性为HClO4＞H2SO4＞H2SiO3即Q>P>Z，但不是最高价氧化物对应水化物的酸性则无此规律，如H2SO4＞HClO，D错误；
故答案为：C。
二、填空题
16．(1) ④⑩ ①②⑤⑥ ③⑦⑧⑨
(2) ①② ⑤⑥ ⑦⑧ ⑨⑩
(3) ①② ⑤⑥
【分析】混合物指有两种或两种以上的物质构成；单质指由同种元素组成；化合物指由两种或两种以上的元素组成的纯净物。
解析：（1）④纯净的空气虽然有纯净二字，但属于混合物，⑩CuSO4溶液是由溶质和溶剂组成的，属于混合物，故属于混合物的是④⑩；①金刚石、②石墨、⑤红磷、⑥白磷分别属于碳元素和磷元素的单质，故属于单质的是①②⑤⑥；③冰水混合物，虽有混合两个字，但冰和水属于同一种物质，是化合物，⑦过氧化钠（Na2O2）、⑧氧化钠、①氧化钙是氧化物，属于化合物，⑨胆矾是结晶水合物，是化合物，故属于化合物的是③⑦⑧⑨ 。
（2）属于由相同元素组成的不同物质的是①和②，互为碳元素的同素异形体；⑤和⑥，互为磷元素的同素异形体；⑦和⑧都是由氧元素和钠元素组成的氧化物；⑨胆矾的化学式是CuSO45H2O，因此它和⑩CuSO4溶液的组成元素相同。
（3）单质由同种元素组成，属于由同种元素组成的不同单质的是①和②，⑤和⑥。
17．(1)
(2) 变大
(3) 64 14.4
解析：（1）铅位于元素周期表第六周期第ⅣA族，位于p区，基态Pb原子6s、6p能级上的电子为其价层电子，则基态Pb原子价层电子轨道表示式为，故答案为：；
（2）铅蓄电池放电时，负极上Pb失电子和硫酸根离子反应生成硫酸铅，电极反应式为，根据电池反应可知，反应的过程中消耗硫酸生成水，氢离子浓度减小，溶液的pH变大，故答案为：；变大；
（3）①由图可知，电解硝酸根离子生成N2，N原子得电子发生还原反应，则Ag-Pt电极为阴极，Pt电极为阳极，阳极连接电源正极，所以A连接PbO2，故答案为：PbO2；
②Ag-Pt电极上硝酸根离子得电子生成氮气和水，电极反应式为，故答案为：；
③若电解过程中转移2mol电子，铅蓄电池正极上电极反应式为，正极增加的质量为一个S原子和2个氧原子的质量，转移2mol电子，生成1mol硫酸铅，则正极增加的质量=1mol×32g/mol+2×16g/mol=64g；电解过程中，Pt电极发生的反应为，若电解过程中转移2mol电子，左边消耗了1mol水，电解池膜左边减少的质量为消耗的水的质量，为18g，右边减少的质量为生成的氮气的质量再减去移动过来的氢离子的质量，为0.2mol×28g/mol-2mol×1g/mol=3.6g，则Δm左-Δm右=18g-3.6g=14.4g ，故答案为：64；14.4。
18．(1) ⑤⑧ ②⑥ ③④ ⑦
(2) 4
解析：（1）①氯化钙中只含有离子键，属于离子晶体；②干冰是由分子构成的，为分子晶体；③过氧化钠中含有离子键和共价键，属于离子晶体；④氯化铵中含有离子键和共价键，属于离子晶体；⑤铜晶体属于金属晶体，含有自由移动的电子；⑥氩晶体是由单原子分子构成的晶体，属于分子晶体；⑦晶体硅中只含有Si-Si键，属于共价晶体；⑧石墨中含有自由移动的电子，属于混合晶体；
固态时能导电的晶体中含有自由移动的电子，固态时能导电的晶体有⑤⑧；熔化时不破坏化学键的晶体为分子晶体有②⑥；含有共价键的离子晶体有③④；只由共价键构成的晶体是共价晶体有⑦；
故答案为：⑤⑧；②⑥；③④；⑦；
（2）V为23号元素，其原子结构示意图为：；Fe2+的价电子为其3d能级上的电子，其价电子轨道表示式为；Co3+核外电子排布式为[Ar]3d6，该离子未成对电子数是4；
故答案为：；；4；
19．(1) p 5
(2) 第四周期第Ⅷ族
(3) N 2p
(4)N>C>Fe>K
(5) 的价电子排布式为，的价电子排布式为，前者为半充满状态故较稳定
解析：（1）由元素周期表结构知氧元素位于P区；基态氧原子的核外电子排布式为1s22s22p4，又空间运动状态指电子占据的轨道数，即基态氧原子核外电子的空间运动状态有5种；
（2）由元素周期表结构知，铁元素位于第8列，即所在位置为第四周期第Ⅷ族；基态Fe原子的价电子排布式为3d64s2，所以其轨道表示式；
（3）同主族随原子序数递增，第一电离能递减，又同周期随原子序数递增，第一电离能递增，但第IIA族大于第IIIA族、第VA族大于VIA族，所以H、C、N、O四种元素第一电离能最大的是N；基态氮原子核外电子排布式为1s22s22p3，所以能量最高的电子所在能级符号为2p；
（4）电负性是描述原子对键合电子吸引能力，同主族从上到下电负性递减，同周期从左向右电负性递增，所以电负性顺序为N>C>Fe>K；
（5）普鲁士蓝()中存在三价铁离子和二价亚铁离子，又的价电子排布式为半充满状态，的价电子排布式为，且半充满状态较稳定，所以较稳定。
20．(1) C 3d64s2 Cl
(2) 4s24p4 As>Se>Ge AB 4s24p2 3 1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1 O>C>B
(3) 1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3 As 氧 As2O3＋6Zn＋6H2SO4=2AsH3↑＋6ZnSO4＋3H2O
解析：（1）基态Ni原子的核外电子排布式为[Ar]3d84s2，Ni有2个未成对电子，第二周期基态原子中有2个未成对电子的是C和O，电负性小的元素是C；26号元素为Fe，Fe原子的价层电子排布式为3d64s2；L原子核外电子占有9个原子轨道时，3p能级上的3个轨道均被占据，有1个未成对电子的只能是3p5，故L是氯元素。
（2）①硒为34号元素，基态硒原子的价层电子排布式为4s24p4。
②同周期元素，从左到右第一电离能增大，但是砷为第ⅤA元素，半满结构，第一电离能大于硒，故锗、砷、硒三种元素的第一电离能大小排序为As>Se>Ge。
③A.同周期，从左到右第一电离能增大，故第一电离能：As>Ga；B.同周期从左到右电负性增大，故电负性：As>Ga；C.同周期从左到右半径减小，原子半径：As④锗(Ge)是用途很广的半导体材料，基态锗原子的价层电子排布式为4s24p2。在第二周期中，第一电离能位于硼元素与氮元素之间的元素铍、碳和氧三种元素。
⑤硼(B)及其化合物在化学中有重要的地位。Ga与B同主族，Ga的基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1，B、C、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序是O>C>B。
（3）X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，X为As；Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子，X与Y可形成化合物X2Y3，Y为O；X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42，Z元素可以形成负一价离子，Z为H。
①X元素为砷，基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3，该元素的化学符号是As。
②Y元素为氧元素，原子的价层电子排布图为。
③已知化合物As2O3在稀硫酸中可被金属锌还原为AsH3，产物还有ZnSO4和H2O，该反应的化学方程式是As2O3＋6Zn＋6H2SO4=2AsH3↑＋6ZnSO4＋3H2O。
21． Be H、Be、Al C、S
解析：在短周期元素中，原子核外电子总数是其最外层电子数2倍的元素是铍；若原子电子层数为1，最外层电子数也为1的元素是H，若原子电子层数为2，最外层电子数也为2的元素是Be，若原子电子层数为3，最外层电子数也为3的元素是Al，所以原子电子层数和核外最外层电子数相等的元素是 H、Be、Al；电子层数为1，没有最外层电子数为电子层2倍的元素，电子层数为2，最外层电子数为电子层2倍的元素是C，电子层数为3，最外层电子数为电子层2倍的元素是S。故答案为Be， H、Be、Al；C、S。
22．(1) 球形 1 纺锤 3
(2) 1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2 1s22s22p63s23p63d104s1[Ar]3d104s1
(3)
解析：（1）s电子的原子轨道呈球形，每个s能级有1个原子轨道；p电子的原子轨道呈纺锤形，每个p能级有3个原子轨道；
（2）①Co的原子序数是27，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2；
②Cu的原子序数是29，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1[Ar]3d104s1；
（3）P元素基态原子的轨道表示式
F元素基态原子的轨道表示式
三、元素或物质推断题
23． O 2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
【解析】有甲、乙、丙三种元素,甲元素M层的电子数是其K层的电子数的，其M层电子数为1，则甲为Na；乙元素原子核内无中子，则乙为H；丙元素原子核内有8个质子，则丙为O；据以上分析解答。
解析：①由上述分析可以知道，丙元素的元素符号为O，故答案为：O；
②甲的单质为Na，乙、丙两种元素组成的化合物为H2O，Na和水反应的化学方程式为：2Na+2H2O=2NaOH+H2↑，故答案为：2Na+2H2O=2NaOH+H2↑；
③甲元素为钠，核电荷数为11，Na+结构示意图为：，故答案为：。