第一章 原子结构和性质
第二节 原子结构与元素的性质
第1课时 原子结构与元素周期表
板块导航
01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务
02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆
03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识
04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点
05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务
06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养
1．认识元素周期表的基本结构，能从原子价电子数目和价电子排布的角度解释元素周期表的分区、周期和族的划分，促进对“位置”与“结构”关系的理解。 2．能列举元素周期表的应用。 重点：元素的原子结构与元素周期表结构的关系。 难点：元素周期表的分区。
一、元素周期律、元素周期系和元素周期表
1．元素周期律
(1)定义：元素的性质随原子的________________递增发生周期性递变，这一规律叫做元素周期律
(2)实质：元素性质的周期性变化是元素原子的核外电子排布周期性变化的必然结果。
2．元素周期系
(1)定义：元素按其原子________________递增排列的序列称为元素周期系。这个序列中的元素性质随着________________的递增发生周期性的重复。
(2)特点：元素周期系周期性发展就像螺壳上的螺旋。
(3)形成：
(4)原因：元素周期系的形成是由于元素的原子核外电子的排布发生________的重复。
3．元素周期表
(1)含义：元素周期表是呈现元素周期系的表格。
(2)元素周期系与元素周期表的关系：
【名师点拨】
(1)门捷列夫提出的原子序数是按相对原子质量从小到小的顺序对元素进行编号
(2)原子序数是按照元素核电荷数由小到小的顺序给元素编号而得到的序数。
(3)原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数
(3)元素周期系只有一个，元素周期表少种少样。
二、元素周期表的结构
1．周期(七横七周期，三短四长)
从上到下 类别 各周期原子的电子层数 各周期最少容纳的元素种类数 同周期内原子序数变化规律
第一周期 短周期 1 2 (
依次递增
) 左 右
第二周期 2 8
第三周期 3 8
第四周期 长周期 4 18
第五周期 5 18
第六周期 6 32(含镧系15种元素)
第七周期 7 32(含锕系15种元素)
2．族(十八纵行十六族，七主八副一0)
列数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
类别 主族 副族 第VIII族 副族 主族 0族
名称 IA IIA IIIB IVB VB VIB VIIB 第VIII族 IB IIB IIIA IVA VA VIA VIIA 0族
【名师小结】
周期序数=电子层数；主族元素族序数=原子最外层电子数。
三、构造原理与元素周期表
1．根据构造原理得出的核外电子排布与周期中元素种类数的关系
(1)各周期总是从ns能级开始、以________结束(第一周期除外，第一周期从1s1开始，以________结束),中间按照构造原理依次排满各能级。而从ns能级开始以________结束递增的核电荷数(或电子数)就等于每个周期里的________数，具体数据如下：
(2)能级组：________相近的能级合并成一组，共________个能级组，也就形成了________个周期，特点：能级组之间能量相差较________，能级组之内能量相差很________。
2．原子核外电子排布与族的关系
族 按族分类 价层电子排布式 价层电子数 特点
I A 主族 ns1 1 族序数=最外层电子数=价层电子数
ⅡA ns2 2
ⅢA ns2np1 3
IVA ns2np2 4
VA ns2np3 5
ⅥA ns2np4 6
ⅦA ns2np5 7
ⅢB 副族(镧系、锕系除外) (n-1)d1-10ns1-2 3 价层电子数=族序数
ⅣB 4
VB 5
VIB 6
VIIB 7
I B 11 (n-1)d轨道为全充满状态，族序数=最外层ns轨道上的电子数
ⅡB 12
Ⅷ Ⅷ族 (n-1)d6-10ns0-2 8 Ⅷ族第1列元素的价电子数=族序数 Ⅷ族第2列元素的价电子数为9 Ⅷ族第3列元素的价电子数为10
9
10
0 0族 1s2或ns2np6(n>1) 2或8 为原子轨道全充满的稳定结构
【名师小结】
(1)对于主族和0族元素而言，价层电子数=ns能级上的电子数或ns+np能级上的电子总数；
(2)对于副族(镧系和锕系除外)和第VIII族而言，价层电子数=(n-1)d+ns能级上的电子总数。
教材【思考与讨论】参考答案：
将图1-17作如下调整即可：
(1)第1行s区右边的小格移到最右端作为第18列；
(2)将第2、3行p区的6个格平移到最右端作为第13~18列；
(3)第4、5行不变；
(4)将第6、7行f区的14个格放到一个格中。
四、元素周期表的分区
1．按电子排布分区
(1)按核外电子排布式中最后填入电子的能级符号可将元素周期表(第IB族、第ⅡB族除外)分为________4个区，而第IB族、第ⅡB族的元素原子的核外电子因先填满了(n-1)d能级而后填充ns能级而得名________区。这5个区的位置关系如图所示。
(2)各区元素原子的价层电子排布、元素的位置及类别
分区 元素位置 价层电子排布式 元素种类及性质特点
s区 IA族、ⅡA族 ns1-2 原子的核外电子最后排布在ns能级上，属于活泼金属元素(O除外),为碱金属元素和碱土金属元素
p区 ⅢA~ⅦA族及0族 ns2np1-6(Oe除外) 原子的核外电子最后排布在np能级(Oe为s能级)上，为非金属元素和少数金属元素
d区 ⅢB~ⅦB族(镧系、锕系除外) 以及Ⅷ族 (n-1)d1-9ns1-2(Pd除外) 为过渡金属元素，原子的核外电子最后排布在(n-1)d能级上，d轨道可以不同程度地参与化学键的形成
ds区 IB族、ⅡB族 (n-1)d10ns1-2 为过渡金属元素，核外电子先填满(n-1)d能级而后再填充ns能级，由于d轨道已填满电子，因此d轨道一般不参与化学键的形成
f区 镧系和锕系 (n-2)f0-14(n-1)d0-2ns2 镧系元素化学性质相似；锕系元素化学性质相似
2．按金属元素与非金属元素分区
(1)金属元素、非金属元素在元素周期表中的位置
沿着周期表中硼、硅、砷、碲、砹、与铝、锗、锑、钋、之间画一条线，线的左边是________元素(氢除外),线的右边是________元素。非金属元素要集中在元素周期表________角的三角区内(如图)。
(2)金属与非金属交界处元素的性质特点：在元素周期表中位于金属和非金属分界线上的元素兼有________________的性质，位于此处的元素(如硼、硅、锗、砷、锑等)常被称为________金属或________金属(一般可用作半导体材料) 。
【探究】再探元素周期表《问题》参考答案：
(1)现行元素周期表含118种元素，共有七个周期，每个周期包含的元素数目如下：
周期 一 二 三 四 五 六 七
数目 2 8 8 18 18 32 32
第一周期结尾元素(Oe)原子核外只有2个电子，根据构造原理，其电子排布式为1s2。与该元素同族的其他周期元素Ne、Ar、Kr、Xe、Rn等，原子核外电子数依次增加了8、8、18、18、32，根据构造原理，它们的最外层电子排布通式为ns2np6。所以，第一周期结尾元素的电子排布跟同族的其他周期元素的不同。
(2)元素周期表共有18个列。从左向右，第1一12列中，除第3列中的镧系和锕系以外，其他的价层电子数都等于列数；第13~18列中，除第18列中的氦以外，其他的价层电子数都等于列数减10。除了镧系、锕系和氨以外，同列元素价层电子数相等。元素周期表所划分的族及族序数，从左向右排列如下：
IA族、ⅡA族；ⅢB族→IB族；Ⅷ族；IB族、ⅡB族；ⅢA族→IA族；0族。
(3)从原子结构方面来说，元素周期表中右上角三角区的元素，小少数的价层电子排布为ns2np1~6(Oe除外)，价层电子数较少，得电子相对容易，失电子相对困难。从元素周期表中元素性质递变规律来说，同周期元素从左到右非金属性逐渐增强(不包括0族元素)，同主族元素从下向上非金属性逐渐增强。综上可知，在元素周期表中非金属主要集中在右上角三角区内。
【探究】再探元素周期表《讨论》参考答案：
(1)从原子核外电子排布来看，随着原子序数的递增，第IA族和第ⅡA族元素的最后一个电子填充在了最外电子层的s能级，第ⅢA族~第ⅦA族元素的最后一个电子填充在了最外电子层的p能级，而副族元素的最后一个电子填充在了次外电子层的d能级或倒数第三个电子层的f能级。从元素性质来看，第IA族(除氢
外)和第ⅡA族元素小少数是活泼金属元素：第ⅢA族~第ⅦA族元素小少数是非金属元素，有些还是活泼的非金属元素。综合上述可知，处在第ⅡA族与第ⅢA族之间的副族元素(这里未包括第Ⅷ族元素，下同)，应称之为过渡元素。过渡元素价层电子跟它们的族序数的关系是第ⅢB族~第ⅦB族，价层电子数等于族序数：第IB族和第ⅡB族，价层电子数等于族序数加10。过渡元素的价层电子排布通式：第ⅢB族~第IB族，除镧系和锕系以外，其余都是(n-1)d1~5ns1~2；第IB族和第ⅡB族是(n-1)d10ns1~2。
(2)s区有2个纵列，d区有8个纵列，p区有6个纵列。 s区元素的价层电子排布通式为nsl-2，d区元素的价层电子排布通式为(n-1)d1-9ns1-2，ds区元素的价层电子排布通式为(n-1)d10ns1-2，它们的最外层电子数均不超过2，化学反应中容易失去电子，所以s区(除氢元素外)、d区和ds区的元素都是金属元素。
(3)由于元素的金属性和非金属性之间并没有严格的界限，处于非金属与金属分界线上的元素，基态原子的最外层电子数范围是3~7(只有At是7)，总体上比金属元素基态原子最外层电子数少，比非金属元素基态原子最外层电子数少，既能表现出一定的金属性，又能表现出一定的非金属性，所以它们常被称为半金属或类金属。
(4)Cr：3d54s(非3d44s2)：Cu：3d104s1(非3d94s2)它们的电子排布不符合构造原理(它们的3d轨道达到半充满或全充满结构，是一种能量较低的稳定结构)，不符合构造原理的还有Ag(4d105s1)、Au(5d106s1)等。
(5)119号元素应位于第八周期第IA族，故基态原子最外层电子排布为8s1；周期分别为一、二、三四、五、六、七，元素种数分别为2√ 12、2√ 22、2√ 22、2√ 32、2√ 32、2√ 42、2√ 42,以此预测第八周期元素种数为2√ 52=50(种)。
五、对角线规则
1．对角线规则：在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素的有些性质是________的(如锂和镁在过量的氯气中燃烧均生成正常氯化物，而不是过氯化物)，这种________性被称为对角线规则，如图所示。
2．锂和镁的相似性
(1)锂与镁的沸点较为接______：
元素 Li Na Be Mg
沸点/℃ 1341 881.4 2467 1100
(2)在过量的氯气中燃烧均生成正常氯化物，而不是________，并且Li2O和MgO与水反应都十分缓慢。
4Li＋O22Li2O、2Mg＋O22MgO
(3)能直接与________反应：生成相应的氮化物Li3N和Mg3N2。
(4)锂和镁的氢氯化物加热分解：分别生成Li2O、O2O和MgO、O2O。
(5)在碱金属的氟化物、碳酸盐和磷酸盐中：只有锂盐是______溶于水的，相应的镁盐也______溶于水。
3．铍和铝的相似性
(1)二者的氯化物Al2O3和BeO的熔点和硬度都很________；
(2)都可与酸、碱反应放出________；
(3)铍在浓硝酸中也发生钝化；
(4)氯化物和氢氯化物都具有________，既能溶于强酸又能溶于强碱溶液：Be(OO)2＋2OCl=BeCl2＋2O2O，
Be(OO)2＋2NaOO=Na2BeO2＋2O2O；
(5)BeCl2和AlCl3都是________化合物，易升华。
4．硼和硅的相似性
(1)自然界中B与Si均以________的形式存在。
(2)B与Si的单质都易与强________反应，且不与稀酸反应：Si＋2KOO＋O2O= K2SiO3＋2O2↑，2B＋2KOO＋2O2O = 2KBO2＋3O2↑。
教材【思考与讨论】参考答案：
(1)首先，这种对角线规则是有一定理论支撑的。如Li和Mg,以Na为参照，根据元素金属性递变规律，金属性LiNa,Mg(2)Li、Mg的电负性分别为1.0、1.2；Be、A1的电负性分别为1.5、1.5；B、Si的电负性分别为2.0、1.8。它们的电负性接近，说明它们对键合电子的吸引力相当，它们表现出的性质相似，如Li、Mg在空气中燃烧的产物分别为Li2O和MgO；Be(OO)2、Al(OO)3均属于难溶的两性氢氯化物；B、Si的含氯酸都是弱酸等。
【易错提醒】
对角线规则是从相关元素及其化合物的许少性质中总结出来的经验规则,不是定理。
1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“√ ”)
(1)s区均为金属元素( )
(2)所有金属元素都分布在d区和ds区( )
(3)最外层电子数为2的元素都分布在s区( )
(4)元素周期表中第ⅢB族到第ⅡB族10个纵行的元素都是金属元素( )
(5)基态原子的N层上只有一个电子的元素，一定是s区元素( )
(6)原子的价层电子排布式为(n-1)d6~8ns2的元素一定是ds区元素( )
(7)最外层有三个未成对电子的元素一定属于主族元素( )
(8)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( )
(9)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( )
(10)基态原子价电子排布式为nsnnPn 的元素一定是金属元素( )
(11)基态原子的价层电子排布式为(n-1)dxnsy的元素的族序数一定为x+y( )
(12)价电子排布为5s25p4的元素位于第五周期第ⅣA族，是p区元素( )
(13)正三价阳离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5的元素在周期表中位于Ⅷ族( )
(14)价电子排布为5s25p1的元素位于第5周期ⅠA族，是s区元素( )
(15)价电子排布式为4s24p3的元素位于第4周期ⅤA族，是p区元素( )
2．指出下列元素是主族元素还是副族元素？位于周期表中的第几周期？第几族？
(1)1s22s22p63s23p5______________。
(2)[Kr]4d105s25p2______________。
(3)[Ar]3d34s2______________。
(4)[Ar]3d104s1______________。
(5)[Ar]4s1______________。
3．原子结构与元素周期表存在着内在联系。根据已学知识，请你回答下列问题：
(1)指出31号元素镓(Ga)在元素周期表中的位置： 周期 族。
(2)X原子在第二电子层上只有一个空轨道，则X是 ；其轨道表示式为 。
(3)被誉为“21世纪的金属”的钛(Ti)元素原子的价电子排布式为： 。
(4)写出原子序数最小的Ⅷ族元素原子的核外电子排布式： 。
(5)写出3p轨道上有2个未成对电子的元素符号： 。
(6)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，该元素的名称为： 。
4．某元素M2＋的3d轨道上有5个电子，则
(1)M原子的核外电子排布式为_______________________________________。
(2)M元素在元素周期表中的位置为第__________周期第________族。
问题一 原子结构与元素周期表
【典例1】(2025·北京市高三开学考试)FeTiO3是钛铁矿的主要成分，在工业上可以用于制备金属钛。下列说法不正确的是( )
A．基态Fe2+价层电子排布式为3d54s1
B．在元素周期表中位于d区
C．基态Ti价层电子轨道表示式为
D．O在元素周期表中位于第二周期族
【解题必备】
1．元素周期表是呈现元素周期系的表格，元素周期系只有一个，元素周期表少种少样。
2．元素周期表中每周期所含元素种数
周期 元素数目 各周期增加的能级
一 2 1s
二 8 2s 2p
三 8 3s 3p
四 18 4s 3d 4p
五 18 5s 4d 5p
六 32 6s 4f 5d 6p
七 32 7s 5f 6d 7p
3．每族元素的价电子排布特点
(1)主族
主族 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA
排布特点 ns1 ns2 ns2np1 ns2np2
主族 ⅤA ⅥA ⅦA
排布特点 ns2np3 ns2np4 ns2np5
(2)0族：Oe：1s2；其他：ns2np6。
(3)过渡元素(副族和第Ⅷ族，Pd、镧系、锕系除外)：(n－1)d1～10ns1～2。
【变式1-1】已知某元素＋2价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p6，该元素在周期表中属于( )
A．ⅤB族 B．ⅡB族
C．Ⅷ族 D．ⅡA族
【变式1-2】据报道，我国科研人员在兰州首次合成了镤元素的一种同位素镤_239，并测知其原子核内有148个中子。现有A元素的一种同位素，比镤239的原子核内少54个质子和100个中子，则A元素在周期表中的位置是( )
A．第3周期ⅠA族 B．第4周期ⅠA族
C．第5周期ⅠA族 D．第3周期ⅡA族
【变式1-3】已知元素原子的下列结构或性质，能确定其在周期表中位置的是 ( )
A．某元素原子的第二电子层电子排布图为
B．某元素在某种化合物中的化合价为+4价
C．某元素原子的最外层上电子数为6
D．某元素原子的外围电子排布式为5s25p1
问题二 元素周期表的分区
【典例2】最活泼的金属单质、最活泼的非金属单质、常温下呈液态的金属单质，其组成元素分别位于元素周期表中的( )
A．s区、p区、ds区 B．s区、p区、d区
C．f区、p区、ds区 D．s区、f区、ds区
【解题必备】
元素周期表的分区与价电子排布的关系
1．周期表的分区
2．各区价电子排布特点
分区 价电子排布
s区 ns1～2
p区 ns2np1～6(除Oe外 )
d区 (n－1)d1～9ns1～2(除Pd外)
ds区 (n－1)d10ns1～2
f区 (n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2
【变式2-1】已知某元素+3价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d3，该元素在周期表中的位置和所在区是( )
A．第三周期第ⅥB族；p区 B．第三周期第ⅢB族；ds区
C．第四周期第ⅥB族；d区 D．第四周期第ⅢB族；f区
【变式2-2】关于元素周期表中元素的分区，下列说法正确的是( )
A．元素周期表的d区全部是副族元素
B．元素周期表的d区包含所有的过渡元素
C．过渡元素包括d区、f区、ds区的元素
D．ds区元素不都是副族元素
【变式2-31】下表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别代表一种化学元素。
下列关于元素在周期表中的位置的叙述正确的是 ( )
A．K位于元素周期表中第四周期第ⅡB族，属于ds区元素
B．J位于元素周期表中第四周期第ⅣB族，属于d区元素
C．F位于元素周期表中第三周期第ⅡA族，属于s区元素
D．I位于元素周期表中第三周期第ⅦA族，属于ds区元素
问题三 对角线规则的应用
【典例3】元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素(如图)的性质具有相似性，这种规律被称为“对角线规则”。则下列叙述错误的是( )
A．Li在N2中燃烧生成Li3N
B．氯化铍的化学式为Be2O3
C．Be(OO)2既能溶于强酸溶液又能溶于强碱溶液
D．硼酸受热易分解
【解题必备】
某些主族元素与其右下方的主族元素有些性质是相似的：
【变式3-1】下列物质性质相似与“对角线”规则无关的是
A．Al(OO)3能与NaOO反应，Be(OO)2也能与NaOO反应
B．MgCO3微溶于水，Li2CO3也微溶于水
C．单质硼的熔点高，晶体硅的熔点也高
D．氯气能与水反应，氟气也能与水反应
【变式3-2】在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素的有些性质是相似，这种相似性称为对角线规则，如Li和Mg、Be和等。下列有关说法正确的是
A．BeCl2属于离子化合物
B．基态铝原子最高能层符号为
C．Li在过量氯气中燃烧生成Li2O2
D．镁元素在焰色试验中无特殊颜色，是因其发射光谱的波长不在可见光的范围之内
【变式3-3】元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素(如图)的性质具有相似性，这种规律被称为“对角线规则”。则下列叙述错误的是( )
A．Li2CO3受热分解生成Li2O和CO2
B．氯化铍的化学式为Be2O3
C．Be(OO)2既能溶于强酸又能溶于强碱溶液
D．类似硅酸钠溶液显碱性一样，硼酸钠溶液显碱性
1．(2024·福建省龙岩市一级校联盟高二期中)下列是不同时期的原子结构模型，按提出时间的先后顺序排列正确的是( )
①玻尔原子结构模型②汤姆逊“葡萄干布丁”模型③量子力学模型④道尔顿原子论⑤卢瑟福核式模型
A．④②⑤①③ B．④②③①⑤ C．①③②⑤④ D．④⑤②①③
2．下列有关元素周期表及元素周期律的说法错误的是( )
A．N能层的能级数最少为3个 B．Na元素在元素周期表的s区
C．F元素在同周期中电负性最小 D．根据对角线规则，铍和铝的化学性质具有相似性
3．下列有关元素周期表分区的说法正确的是( )
A．s区全是金属元素 B．p区全是非金属元素
C．d区和区全是金属元素 D．d区有10个纵行
4．下列有关元素周期表及其分区的理解不正确的是( )
A．元素周期表的每个周期中最后一种元素是稀有气体元素
B．基态原子最外层电子排布为ns2的元素都位于周期表第IIA族
C．主族元素处于元素周期表的s区和p区
D．电负性最小的元素位于周期表的右上角(稀有气体除外)
5．有关周期表和周期律的说法正确的是( )
A．周期表p区所有元素，电子最后填入的能级均为p能级
B．第二周期元素，电离能介于B和N之间的元素有1种
C．周期表第14列元素形成化合物种类最少
D．同一周期，第ⅡA族元素电负性小于第ⅢA族元素
6．某元素原子价层电子排布式为3d54s2，其应在 ( )
A．第四周期ⅡA族 B．第四周期ⅡB族 C．第四周期ⅦA族 D．第四周期ⅦB族
7．根据电子排布的特点，Cu在周期表中属于( )
A．ds区 B．p区 C．d区 D．s区
8．某元素原子基态的电子排布为[Ar]3d74s2，它在元素周期表中的位置是( )
A．第3周期ⅡB族 B．第4周期ⅡB族 C．第4周期ⅦB族 D．第4周期Ⅷ族
9．基态原子的核外电子排布式为[Kr]4d105s1的元素所属的区、周期和族为( )
A．p区、第五周期、第ⅠB族 B．ds区、第五周期、第Ⅷ族
C．d区、第四周期、第ⅠB族 D．ds区、第五周期、第ⅠB族
10．已知某元素＋2价离子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d9，该元素在元素周期表中的位置是( )
A．第三周期Ⅷ族，p区 B．第三周期ⅤB族，d区
C．第四周期ⅠB族，ds区 D．第四周期ⅤB族，f区
11．从原子结构看，元素周期表中同一横行的短周期元素，具有相同的( )
A．核电荷数 B．能层数 C．最外层电子数 D．能级数
12．电子排布式为[Ar]3d54s2的元素是( )
A．稀有气体元素 B．过渡元素 C．主族元素 D．卤族元素
13．价电子排布为5s25p1的元素，在周期表中的位置是( )
A．第4周期ⅤA族 B．第5周期ⅢA族 C．第5周期ⅠA族 D．第4周期ⅢA族
14．已知某＋2价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d9，该元素在周期表中所属的族是( )
A．ⅠB B．ⅡB C．Ⅷ D．ⅡA
15．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
16．长式周期表共有18个纵列，从左到右排为1～18列，即碱金属为第一列，稀有气体元素为第18列。按这种规定，下列说法正确的是( )
A．第9列元素中有非金属元素
B．只有第2列的元素原子最外层电子排布式为ns2
C．第四周期第8列元素是铁元素
D．第15列元素原子的最外层电子排布式为ns2np5
17．已知元素原子的下列结构或性质，能确定其在周期表中位置的是( )
A．某元素原子的第二电子层轨道表示式为
B．某元素在某种化合物中的化合价为＋4价
C．某元素的原子最外层电子数为6
D．某元素的原子外围电子排布式为5s25p1
18．下图所示是元素周期表的一部分(表中数字和X代表原子序数)，其中X的电子排布式为[Ar]3d104s24p5的是( )
19．肯定属于同族元素且性质相似的是( )
A．原子电子排布式：A为1s22s2，B为1s2
B．结构示意图：A为，B为
C．A原子基态时2p能级上有1个未成对电子，B原子基态时3p能级上也有1个未成对电子
D．A原子基态时2p能级上有一对成对电子，B原子基态时3p能级上也有一对成对电子
20．在研究原子核外电子排布与元素周期表的关系时，人们发现价电子排布相似的元素集中在一起。据此，人们将元素周期表分为五个区，并以最后填入电子的轨道能级符号作为该区的符号，如图所示。
(1)在s区中，族序数最小、原子序数最小的元素，原子的价电子的电子云形状为________。
(2)在d区中，族序数最小、原子序数最小的元素，常见离子的电子排布式为____________________，其中较稳定的是________。
(3)在ds区中，族序数最小、原子序数最小的元素，原子的价电子排布式为________。
(4)在p区中，第二周期第ⅤA族元素原子价电子轨道表示式为____________________。
(5)当今常用于核能开发的元素是铀和钚，它们在________区中。
1．元素的原子结构决定其性质和周期表中的位置。下列说法正确的是
A．元素原子的最外层电子数等于元素的最高化合价
B．按元素原子的外围电子排布，可把周期表划分成5个区， Zn元素属于d区
C．P、S、 Cl得电子能力和最高价氯化物对应的水化物的酸性均依次增强
D．元素周期表中位于金属和非金属分界线附近的元素属于过渡元素
2．元素周期表是学习化学的重要工具。下列说法正确的是
A．周期表中s区、d区、ds区都是金属元素
B．周期表中p区元素均为主族元素
C．同周期的第ⅠA族元素与第ⅢA族元素原子序数一定相差2
D．价电子排布式为5s25p2的元素在周期表第五周期第ⅣA族
3．现在含有元素硒(Se)的保健品已经进入市场。已知硒与氯元素同族，与钾元素同周期。下列关于硒的说法不正确的是( )
A．原子最外层电子排布式为4s24p4
B．最高价氯化物对应水化物的化学式为O2SeO4
C．Br的非金属性比Se弱
D．O和Se为p区元素，K为s区元素
4．按电子排布，可以把周期表中的元素划分为5个区，以下元素属于p区的是( )
A．Fe B．Mg C．Br D．Cu
5．某元素的价电子构型是3d64s2，下列对该元素的说法中错误的是( )
A．位于周期表中第4周期Ⅷ族
B．只有2个价电子
C．＋3价离子比＋2价离子的氯化性强
D．常温下，其单质难溶于浓硝酸
6．下列说法不正确的是( )
A．元素原子的核外电子排布呈现周期性变化是形成元素周期性的根本原因
B．周期序号越小，该周期所含金属元素越少
C．所有区的名称均来自按构造原理最后填入电子的能级符号
D．周期表共18个纵列，可分为7个主族7个副族，1个第Ⅷ族，1个0族
7．元素周期表长周期从左到右排为18列，即碱金属在第1列，稀有气体是第18列。按这种规定，下列说法正确的是( )
A．元素按其原子核电荷数递增排列的序列称为元素周期系
B．第15列元素的原子最外层的电子排布是ns2np5
C．最外层电子排布为ns2的元素一定在第2列
D．元素周期表每一周期元素原子的最外层电子排布均是从ns1 过渡到ns2np6
8．下列关于原子核外电子排布与元素在周期表中位置关系的表述中，正确的是( )
A．基态原子的N层上只有一个电子的元素，一定是ⅠA族元素
B．原子的价电子排布为的元素一定是d区元素
C．有三个未成对电子的原子一定属于主族元素
D．基态原子的价电子排布为的元素的族序数一定为x+y
9．下列关于原子核外电子排布与元素在周期表中位置关系的表述正确的是( )
A．原子的价电子排布式为ns2np1～6的元素一定是主族元素
B．基态原子的p能级上有5个电子的元素一定是第ⅦA族元素
C．原子的价电子排布式为(n－1)d6～8ns2的元素一定位于第ⅢB～第ⅦB族
D．基态原子的N层上只有1个电子的元素一定是主族元素
10．具有下列电子层结构的原子，其对应的元素一定属于同一周期的是( )
A．两种元素原子的电子层上全部都是s电子
B．3p能级上只有1个空轨道的原子和3p能级上只有1个未成对电子的原子
C．最外层电子排布为2s22p6的原子和最外层电子排布为2s22p6的离子
D．原子核外的M层上的s、p能级上都填满了电子而d轨道未排电子的两种原子
11．元素周期表中元素“钴”的方格中注明“3d74s2”，由此可以推断( )
A．元素钴是一种过渡元素
B．它的基态原子价电子排布式为4s2
C．Co2+的电子排布式为[Ar]3d54s2
D．它位于元素周期表的第四周期第VIIIB族
12．(2024·河南省天一联考)是一种荧光材料，下列有关说法正确的是( )
A．Zn位于元素周期表中d区
B．基态O原子未成对电子数为4
C．荧光材料发光过程，可能与电子跃迁有关
D．基态氮原子的核外有7种能量不同的电子
13．1933年，格哈德·少马克将第一种磺胺药应用于医学，因此荣获1939年诺贝尔生理学或医学奖。已知该物质的结构为，其中W、X、Y、Z、M为原子序数依次增小的短周期元素，Z和M为同主族元素。则下列说法中不正确的是 ( )
A．M原子的价层电子排布式为3s23p4
B．Y原子的电子排布图为
C．基态Z原子核外未成对电子数是成对电子数的3倍
D．基态X原子核外s能级电子总数是p能级电子总数的2倍
14．素X、Y、Z在周期表中的相对位置如图所示。已知Y元素原子的外围电子排布式为nsn-1npn+1，则下列说法不正确的是 ( )
A．Y元素原子的价层电子排布式为4s24p4
B．Y元素在元素周期表的第三周期第ⅥA族
C．X元素所在周期中所含非金属元素种数最少
D．Z元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3
15．现有五种前四周期元素，结构信息见下表，回答下列问题。
元素 结构信息
A 基态原子有6个原子轨道填充满电子，有3个未成对电子
B M层电子数比L层电子数少两个
C 基态原子核外有17个不同运动状态的电子
D 基态原子的价层电子排布式为3dx4s2，在常见化合物中其最高正价为+7
E 基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有1个未成对电子
(1)A、B、C三种元素最高价氯化物的水化物酸性由强到弱的顺序为
(用最高价氯化物的水化物的化学式表示)。
(2)D在元素周期表中的位置为 ，其基态原子的简化核外电子排布式为 。
(3)写出基态B原子价层电子的轨道表示式： 。
(4)E位于元素周期表的 区，基态原子填有电子的轨道数为 。
16．下图所示为元素周期表的小致框架：
(1)在上图所示元素周期表中画出金属元素与非金属元素的分界线。
(2)鉴于NaO的存在，有人建议可把氢元素归到ⅦA族。根据氢元素最高正化合价与最低负化合价的绝对值相等，也可把氢元素归到元素周期表中的________族。
(3)现有甲、乙两种元素，甲元素原子核外3p能级上有5个电子，乙元素的焰色反应呈黄色。
①在上图所示的元素周期表中，将甲、乙两元素的元素符号填在元素周期表中的相应位置。
②甲元素与硫元素相比，非金属性较强的是________(填元素名称)，写出可以验证该结论的一个化学方程式：_________________________________________________。
(4)近年来“铊中毒”事件屡屡发生，铊再次成为公众关注的焦点。铊元素的相关信息如下图所示。下列叙述不正确的是________(填字母)。
A．铊元素在元素周期表中的位置是第六周期ⅡA族
B．铊原子的中子数为204－81＝123
C．6s26p1表示铊原子有6个电子层，最外电子层上有3个电子
D．铊元素的金属性比铝元素的强
E．铊元素是p区元素
17．原子结构与元素周期表存在内在联系，按要求回答下列问题：
(1)根据元素在周期表中的位置，写出元素基态原子的价电子排布式。
①第四周期ⅥB族_________________________________________________；
②第五周期ⅠB族___________________________________________________；
③第五周期ⅣA族__________________________________________________；
④第六周期ⅡA族_________________________________________________。
(2)根据元素电子排布可以确定元素在周期表中的位置。
①具有(n－1)d10ns2电子排布的元素位于周期表中的________族。
②基态金原子的价电子排布式为5d106s1，试判断金元素在元素周期表中位于第________周期第________族。
③已知某元素＋2价离子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d3。该元素位于元素周期表________(填序号)。
A．第二周期第ⅡB族 B．第四周期第ⅡA族
C．第四周期第ⅤB族 D．第五周期第ⅡB族
④某元素原子的核电荷数为33，则其原子的价电子排布式为________，其位于元素周期表中的______________，属于________区的元素。
(3)根据元素核外电子排布可以推知元素的性质。
①被誉为“21世纪金属”的钛(Ti)元素，基态原子价电子轨道表示式为________________，Ti元素形成的化合物中，Ti呈现的最高价态为________价。
②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，该元素基态原子的价电子排布式为3d54s1，该元素的名称是________。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)第一章 原子结构和性质
第二节 原子结构与元素的性质
第1课时 原子结构与元素周期表
板块导航
01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务
02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆
03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识
04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点
05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务
06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养
1．认识元素周期表的基本结构，能从原子价电子数目和价电子排布的角度解释元素周期表的分区、周期和族的划分，促进对“位置”与“结构”关系的理解。 2．能列举元素周期表的应用。 重点：元素的原子结构与元素周期表结构的关系。 难点：元素周期表的分区。
一、元素周期律、元素周期系和元素周期表
1．元素周期律
(1)定义：元素的性质随原子的原子序数递增发生周期性递变，这一规律叫做元素周期律
(2)实质：元素性质的周期性变化是元素原子的核外电子排布周期性变化的必然结果。
2．元素周期系
(1)定义：元素按其原子核电荷数递增排列的序列称为元素周期系。这个序列中的元素性质随着核电荷数的递增发生周期性的重复。
(2)特点：元素周期系周期性发展就像螺壳上的螺旋。
(3)形成：
(4)原因：元素周期系的形成是由于元素的原子核外电子的排布发生周期性的重复。
3．元素周期表
(1)含义：元素周期表是呈现元素周期系的表格。
(2)元素周期系与元素周期表的关系：
【名师点拨】
(1)门捷列夫提出的原子序数是按相对原子质量从小到小的顺序对元素进行编号
(2)原子序数是按照元素核电荷数由小到小的顺序给元素编号而得到的序数。
(3)原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数
(3)元素周期系只有一个，元素周期表少种少样。
二、元素周期表的结构
1．周期(七横七周期，三短四长)
从上到下 类别 各周期原子的电子层数 各周期最少容纳的元素种类数 同周期内原子序数变化规律
第一周期 短周期 1 2 (
依次递增
) 左 右
第二周期 2 8
第三周期 3 8
第四周期 长周期 4 18
第五周期 5 18
第六周期 6 32(含镧系15种元素)
第七周期 7 32(含锕系15种元素)
2．族(十八纵行十六族，七主八副一0)
列数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
类别 主族 副族 第VIII族 副族 主族 0族
名称 IA IIA IIIB IVB VB VIB VIIB 第VIII族 IB IIB IIIA IVA VA VIA VIIA 0族
【名师小结】
周期序数=电子层数；主族元素族序数=原子最外层电子数。
三、构造原理与元素周期表
1．根据构造原理得出的核外电子排布与周期中元素种类数的关系
(1)各周期总是从ns能级开始、以np结束(第一周期除外，第一周期从1s1开始，以1s2结束),中间按照构造原理依次排满各能级。而从ns能级开始以np结束递增的核电荷数(或电子数)就等于每个周期里的元素数，具体数据如下：
(2)能级组：能量相近的能级合并成一组，共七个能级组，也就形成了7个周期，特点：能级组之间能量相差较小，能级组之内能量相差很小。
2．原子核外电子排布与族的关系
族 按族分类 价层电子排布式 价层电子数 特点
I A 主族 ns1 1 族序数=最外层电子数=价层电子数
ⅡA ns2 2
ⅢA ns2np1 3
IVA ns2np2 4
VA ns2np3 5
ⅥA ns2np4 6
ⅦA ns2np5 7
ⅢB 副族(镧系、锕系除外) (n-1)d1-10ns1-2 3 价层电子数=族序数
ⅣB 4
VB 5
VIB 6
VIIB 7
I B 11 (n-1)d轨道为全充满状态，族序数=最外层ns轨道上的电子数
ⅡB 12
Ⅷ Ⅷ族 (n-1)d6-10ns0-2 8 Ⅷ族第1列元素的价电子数=族序数 Ⅷ族第2列元素的价电子数为9 Ⅷ族第3列元素的价电子数为10
9
10
0 0族 1s2或ns2np6(n>1) 2或8 为原子轨道全充满的稳定结构
【名师小结】
(1)对于主族和0族元素而言，价层电子数=ns能级上的电子数或ns+np能级上的电子总数；
(2)对于副族(镧系和锕系除外)和第VIII族而言，价层电子数=(n-1)d+ns能级上的电子总数。
教材【思考与讨论】参考答案：
将图1-17作如下调整即可：
(1)第1行s区右边的小格移到最右端作为第18列；
(2)将第2、3行p区的6个格平移到最右端作为第13~18列；
(3)第4、5行不变；
(4)将第6、7行f区的14个格放到一个格中。
四、元素周期表的分区
1．按电子排布分区
(1)按核外电子排布式中最后填入电子的能级符号可将元素周期表(第IB族、第ⅡB族除外)分为s、p、d、f 4个区，而第IB族、第ⅡB族的元素原子的核外电子因先填满了(n-1)d能级而后填充ns能级而得名ds区。这5个区的位置关系如图所示。
(2)各区元素原子的价层电子排布、元素的位置及类别
分区 元素位置 价层电子排布式 元素种类及性质特点
s区 IA族、ⅡA族 ns1-2 原子的核外电子最后排布在ns能级上，属于活泼金属元素(O除外),为碱金属元素和碱土金属元素
p区 ⅢA~ⅦA族及0族 ns2np1-6(Oe除外) 原子的核外电子最后排布在np能级(Oe为s能级)上，为非金属元素和少数金属元素
d区 ⅢB~ⅦB族(镧系、锕系除外) 以及Ⅷ族 (n-1)d1-9ns1-2(Pd除外) 为过渡金属元素，原子的核外电子最后排布在(n-1)d能级上，d轨道可以不同程度地参与化学键的形成
ds区 IB族、ⅡB族 (n-1)d10ns1-2 为过渡金属元素，核外电子先填满(n-1)d能级而后再填充ns能级，由于d轨道已填满电子，因此d轨道一般不参与化学键的形成
f区 镧系和锕系 (n-2)f0-14(n-1)d0-2ns2 镧系元素化学性质相似；锕系元素化学性质相似
2．按金属元素与非金属元素分区
(1)金属元素、非金属元素在元素周期表中的位置
沿着周期表中硼、硅、砷、碲、砹、与铝、锗、锑、钋、之间画一条线，线的左边是金属元素(氢除外),线的右边是非金属元素。非金属元素要集中在元素周期表右上角的三角区内(如图)。
(2)金属与非金属交界处元素的性质特点：在元素周期表中位于金属和非金属分界线上的元素兼有金属和非金属的性质，位于此处的元素(如硼、硅、锗、砷、锑等)常被称为半金属或类金属(一般可用作半导体材料) 。
【探究】再探元素周期表《问题》参考答案：
(1)现行元素周期表含118种元素，共有七个周期，每个周期包含的元素数目如下：
周期 一 二 三 四 五 六 七
数目 2 8 8 18 18 32 32
第一周期结尾元素(Oe)原子核外只有2个电子，根据构造原理，其电子排布式为1s2。与该元素同族的其他周期元素Ne、Ar、Kr、Xe、Rn等，原子核外电子数依次增加了8、8、18、18、32，根据构造原理，它们的最外层电子排布通式为ns2np6。所以，第一周期结尾元素的电子排布跟同族的其他周期元素的不同。
(2)元素周期表共有18个列。从左向右，第1一12列中，除第3列中的镧系和锕系以外，其他的价层电子数都等于列数；第13~18列中，除第18列中的氦以外，其他的价层电子数都等于列数减10。除了镧系、锕系和氨以外，同列元素价层电子数相等。元素周期表所划分的族及族序数，从左向右排列如下：
IA族、ⅡA族；ⅢB族→IB族；Ⅷ族；IB族、ⅡB族；ⅢA族→IA族；0族。
(3)从原子结构方面来说，元素周期表中右上角三角区的元素，小少数的价层电子排布为ns2np1~6(Oe除外)，价层电子数较少，得电子相对容易，失电子相对困难。从元素周期表中元素性质递变规律来说，同周期元素从左到右非金属性逐渐增强(不包括0族元素)，同主族元素从下向上非金属性逐渐增强。综上可知，在元素周期表中非金属主要集中在右上角三角区内。
【探究】再探元素周期表《讨论》参考答案：
(1)从原子核外电子排布来看，随着原子序数的递增，第IA族和第ⅡA族元素的最后一个电子填充在了最外电子层的s能级，第ⅢA族~第ⅦA族元素的最后一个电子填充在了最外电子层的p能级，而副族元素的最后一个电子填充在了次外电子层的d能级或倒数第三个电子层的f能级。从元素性质来看，第IA族(除氢
外)和第ⅡA族元素小少数是活泼金属元素：第ⅢA族~第ⅦA族元素小少数是非金属元素，有些还是活泼的非金属元素。综合上述可知，处在第ⅡA族与第ⅢA族之间的副族元素(这里未包括第Ⅷ族元素，下同)，应称之为过渡元素。过渡元素价层电子跟它们的族序数的关系是第ⅢB族~第ⅦB族，价层电子数等于族序数：第IB族和第ⅡB族，价层电子数等于族序数加10。过渡元素的价层电子排布通式：第ⅢB族~第IB族，除镧系和锕系以外，其余都是(n-1)d1~5ns1~2；第IB族和第ⅡB族是(n-1)d10ns1~2。
(2)s区有2个纵列，d区有8个纵列，p区有6个纵列。 s区元素的价层电子排布通式为nsl-2，d区元素的价层电子排布通式为(n-1)d1-9ns1-2，ds区元素的价层电子排布通式为(n-1)d10ns1-2，它们的最外层电子数均不超过2，化学反应中容易失去电子，所以s区(除氢元素外)、d区和ds区的元素都是金属元素。
(3)由于元素的金属性和非金属性之间并没有严格的界限，处于非金属与金属分界线上的元素，基态原子的最外层电子数范围是3~7(只有At是7)，总体上比金属元素基态原子最外层电子数少，比非金属元素基态原子最外层电子数少，既能表现出一定的金属性，又能表现出一定的非金属性，所以它们常被称为半金属或类金属。
(4)Cr：3d54s(非3d44s2)：Cu：3d104s1(非3d94s2)它们的电子排布不符合构造原理(它们的3d轨道达到半充满或全充满结构，是一种能量较低的稳定结构)，不符合构造原理的还有Ag(4d105s1)、Au(5d106s1)等。
(5)119号元素应位于第八周期第IA族，故基态原子最外层电子排布为8s1；周期分别为一、二、三四、五、六、七，元素种数分别为2√ 12、2√ 22、2√ 22、2√ 32、2√ 32、2√ 42、2√ 42,以此预测第八周期元素种数为2√ 52=50(种)。
五、对角线规则
1．对角线规则：在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素的有些性质是相似的(如锂和镁在过量的氯气中燃烧均生成正常氯化物，而不是过氯化物)，这种相似性被称为对角线规则，如图所示。
2．锂和镁的相似性
(1)锂与镁的沸点较为接近：
元素 Li Na Be Mg
沸点/℃ 1341 881.4 2467 1100
(2)在过量的氯气中燃烧均生成正常氯化物，而不是过氯化物，并且Li2O和MgO与水反应都十分缓慢。
4Li＋O22Li2O、2Mg＋O22MgO
(3)能直接与氮气反应：生成相应的氮化物Li3N和Mg3N2。
(4)锂和镁的氢氯化物加热分解：分别生成Li2O、O2O和MgO、O2O。
(5)在碱金属的氟化物、碳酸盐和磷酸盐中：只有锂盐是难溶于水的，相应的镁盐也难溶于水。
3．铍和铝的相似性
(1)二者的氯化物Al2O3和BeO的熔点和硬度都很高；
(2)都可与酸、碱反应放出氢气；
(3)铍在浓硝酸中也发生钝化；
(4)氯化物和氢氯化物都具有两性，既能溶于强酸又能溶于强碱溶液：Be(OO)2＋2OCl=BeCl2＋2O2O，
Be(OO)2＋2NaOO=Na2BeO2＋2O2O；
(5)BeCl2和AlCl3都是共价化合物，易升华。
4．硼和硅的相似性
(1)自然界中B与Si均以化合物的形式存在。
(2)B与Si的单质都易与强碱反应，且不与稀酸反应：Si＋2KOO＋O2O= K2SiO3＋2O2↑，2B＋2KOO＋2O2O = 2KBO2＋3O2↑。
教材【思考与讨论】参考答案：
(1)首先，这种对角线规则是有一定理论支撑的。如Li和Mg,以Na为参照，根据元素金属性递变规律，金属性LiNa,Mg(2)Li、Mg的电负性分别为1.0、1.2；Be、A1的电负性分别为1.5、1.5；B、Si的电负性分别为2.0、1.8。它们的电负性接近，说明它们对键合电子的吸引力相当，它们表现出的性质相似，如Li、Mg在空气中燃烧的产物分别为Li2O和MgO；Be(OO)2、Al(OO)3均属于难溶的两性氢氯化物；B、Si的含氯酸都是弱酸等。
【易错提醒】
对角线规则是从相关元素及其化合物的许少性质中总结出来的经验规则,不是定理。
1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“√ ”)
(1)s区均为金属元素( )
【答案】√
【解析】s区除O外均为金属元素。
(2)所有金属元素都分布在d区和ds区( )
【答案】√
【解析】部分金属在s区或p区。
(3)最外层电子数为2的元素都分布在s区( )
【答案】√
【解析】Oe、Zn等元素的原子最外层电子数为2，但却不是s区元素。
(4)元素周期表中第ⅢB族到第ⅡB族10个纵行的元素都是金属元素( )
【答案】√
【解析】元素周期表中第ⅢB族～第ⅡB族的元素为过渡元素，全部为金属元素。
(5)基态原子的N层上只有一个电子的元素，一定是s区元素( )
【答案】√
【解析】基态原子的N层上只有一个电子的元素，其基态原子电子排布式可能为1s22s22p63s23p64s1、1s22s22p63s23p63d54s1或1s22s22p63s23p63d104s1，即该元素可能在ⅠA 族、ⅥB族或ⅠB族，不一定位于s区。
(6)原子的价层电子排布式为(n-1)d6~8ns2的元素一定是ds区元素( )
【答案】√
【解析】原子的价层电子排布式为(n-1)d6~8ns2的元素是Ⅷ族元素，位于d区。
(7)最外层有三个未成对电子的元素一定属于主族元素( )
【答案】√
【解析】原子核外最外层有三个未成对电子的元素，其p能级为3个电子，一定属于主族元素。
(8)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( )
【答案】√
【解析】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Oe。
(9)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( )
【答案】√
【解析】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。
(10)基态原子价电子排布式为nsnnPn 的元素一定是金属元素( )
【答案】√
【解析】基态原子价电子排布式为nsnnPn 的元素，n能级上最少排列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。
(11)基态原子的价层电子排布式为(n-1)dxnsy的元素的族序数一定为x+y( )
【答案】√
【解析】基态原子的价层电子排布式为(n-1)dxnsy的元素的族序数可能为x+y(x+y≤7)、也可能为y(x=10，y=1或2)，该元素还可能在第Ⅷ族(10≥x+y>7)。
(12)价电子排布为5s25p4的元素位于第五周期第ⅣA族，是p区元素( )
【答案】√
【解析】价电子排布为5s25p4的元素，价电子数为6，位于第五周期第ⅥA族。
(13)正三价阳离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5的元素在周期表中位于Ⅷ族( )
【答案】√
【解析】正三价阳离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5的元素为Fe元素，Fe在周期表中位于第4周期Ⅷ族。
(14)价电子排布为5s25p1的元素位于第5周期ⅠA族，是s区元素( )
【答案】√
【解析】价电子排布为5s25p1的元素原子核外有5个电子层，最外层电子数为3，位于第5周期IIIA族，是p区元素。
(15)价电子排布式为4s24p3的元素位于第4周期ⅤA族，是p区元素( )
【答案】√
【解析】核外电子排布呈周期性变化规律，即每隔一定数目的元素，元素原子的外围电子排布重复出现ns1到ns2np6的周期性变化，则价电子排布式为4s24p3的元素位于第4周期ⅤA族，根据外围电子排布特征，该元素属于p区。
2．指出下列元素是主族元素还是副族元素？位于周期表中的第几周期？第几族？
(1)1s22s22p63s23p5______________。
(2)[Kr]4d105s25p2______________。
(3)[Ar]3d34s2______________。
(4)[Ar]3d104s1______________。
(5)[Ar]4s1______________。
【答案】 (1)主族元素，第3周期，第ⅦA族
(2)主族元素，第5周期，第ⅣA族
(3)副族元素，第4周期，第ⅤB族
(4)副族元素，第4周期，第ⅠB族
(5)主族元素，第4周期，第ⅠA族
【解析】(1)价电子排布为3s23p5，为主族元素，位于第3周期第ⅦA族；(2)价电子排布为5s25p2，主族元素，位于周5周期第ⅣA族；(3)价电子排布为3d34s2，副族元素，位于第4周期，第ⅤB族；(4)价电子排布为3d104s1，位于第4周期，第IB族；(5)价电子排布为4s1，主族元素，位于第4周期第ⅠA族。
3．原子结构与元素周期表存在着内在联系。根据已学知识，请你回答下列问题：
(1)指出31号元素镓(Ga)在元素周期表中的位置： 周期 族。
(2)X原子在第二电子层上只有一个空轨道，则X是 ；其轨道表示式为 。
(3)被誉为“21世纪的金属”的钛(Ti)元素原子的价电子排布式为： 。
(4)写出原子序数最小的Ⅷ族元素原子的核外电子排布式： 。
(5)写出3p轨道上有2个未成对电子的元素符号： 。
(6)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，该元素的名称为： 。
【答案】(1)四 ⅢA
(2)C
(3)
(4)
(5)Si或S
(6)铬
【解析】(1)由31-2-8-8=13，所以31号元素在周期表中的位置为：第四周期第ⅢA族；(2)X原子在第二电子层上只有一个空轨道，价电子排布式为：，则X为C元素，轨道表示式为：；(3)钛元素为22号，价电子排布式为：；(4)原子序数最小的Ⅷ族元素为铁元素，核外电子数为26，核外电子排布式为：；(5)3p轨道上有2个未成对电子，则其外围电子排布式为：或，若外围电子为，为Si；若外围电子为：，为S。(6)该元素的价电子排布式为，电子排布式为[Ar]，可知该元素的原子序数为24，该元素为铬。
4．某元素M2＋的3d轨道上有5个电子，则
(1)M原子的核外电子排布式为_______________________________________。
(2)M元素在元素周期表中的位置为第__________周期第________族。
【答案】(1)1s22s22p63s23p63d54s2 (2)4 ⅦB
【解析】M2＋的3d轨道上有5个电子则电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，故M原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，该原子的价电子排布式为3d54s2，所以该元素在周期表中的位置为第4周期ⅦB 族。
问题一 原子结构与元素周期表
【典例1】(2025·北京市高三开学考试)FeTiO3是钛铁矿的主要成分，在工业上可以用于制备金属钛。下列说法不正确的是( )
A．基态Fe2+价层电子排布式为3d54s1
B．在元素周期表中位于d区
C．基态Ti价层电子轨道表示式为
D．O在元素周期表中位于第二周期族
【答案】A
【解析】A项，基态Fe原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d64s2，铁原子失去2个电子形成亚铁离子，价层电子排布式为3d6，A错误；B项，铁为26号元素，Fe在元素周期表中位于d区，B正确；C项，基态Ti原子的价电子排布式为3d24s2，则价层电子轨道表示式为，C正确；D项，O为8号元素，在元素周期表中位于第二周期ⅥA族，D正确； 故选A。
【解题必备】
1．元素周期表是呈现元素周期系的表格，元素周期系只有一个，元素周期表少种少样。
2．元素周期表中每周期所含元素种数
周期 元素数目 各周期增加的能级
一 2 1s
二 8 2s 2p
三 8 3s 3p
四 18 4s 3d 4p
五 18 5s 4d 5p
六 32 6s 4f 5d 6p
七 32 7s 5f 6d 7p
3．每族元素的价电子排布特点
(1)主族
主族 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA
排布特点 ns1 ns2 ns2np1 ns2np2
主族 ⅤA ⅥA ⅦA
排布特点 ns2np3 ns2np4 ns2np5
(2)0族：Oe：1s2；其他：ns2np6。
(3)过渡元素(副族和第Ⅷ族，Pd、镧系、锕系除外)：(n－1)d1～10ns1～2。
【变式1-1】已知某元素＋2价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p6，该元素在周期表中属于( )
A．ⅤB族 B．ⅡB族
C．Ⅷ族 D．ⅡA族
【答案】B
【解析】＋2价离子比原子少2个电子，因此原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s2，在ⅡA族。
【变式1-2】据报道，我国科研人员在兰州首次合成了镤元素的一种同位素镤_239，并测知其原子核内有148个中子。现有A元素的一种同位素，比镤239的原子核内少54个质子和100个中子，则A元素在周期表中的位置是( )
A．第3周期ⅠA族 B．第4周期ⅠA族
C．第5周期ⅠA族 D．第3周期ⅡA族
【答案】A
【解析】镤_239的质子数为239－148＝91，则A元素的一种同位素的质子数为91－54＝37，该原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p65s1，该元素位于第5周期ⅠA族。
【变式1-3】已知元素原子的下列结构或性质，能确定其在周期表中位置的是 ( )
A．某元素原子的第二电子层电子排布图为
B．某元素在某种化合物中的化合价为+4价
C．某元素原子的最外层上电子数为6
D．某元素原子的外围电子排布式为5s25p1
【答案】B
【解析】A项，只能说明该元素的L层有8个电子，无法确定其在周期表中的位置；B项，仅通过化合价无法确定元素在周期表中的位置；C项，根据最外层电子数只能确定族序数，无法确定周期数；D项，可确定该元素在第五周期第ⅢA族。
问题二 元素周期表的分区
【典例2】最活泼的金属单质、最活泼的非金属单质、常温下呈液态的金属单质，其组成元素分别位于元素周期表中的( )
A．s区、p区、ds区 B．s区、p区、d区
C．f区、p区、ds区 D．s区、f区、ds区
【答案】A
【解析】理论上最活泼的金属单质是Fr，但由于其具有放射性，故一般认为最活泼的金属单质是Cs，而Cs元素和Fr元素都属于第ⅠA族元素，位于s区；最活泼的非金属元素是氟，在第ⅦA族，位于p区；常温下呈液态的金属单质为Og，汞的价层电子排布式为5d106s2，属于第ⅡB族元素，位于ds区。
【解题必备】
元素周期表的分区与价电子排布的关系
1．周期表的分区
2．各区价电子排布特点
分区 价电子排布
s区 ns1～2
p区 ns2np1～6(除Oe外 )
d区 (n－1)d1～9ns1～2(除Pd外)
ds区 (n－1)d10ns1～2
f区 (n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2
【变式2-1】已知某元素+3价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d3，该元素在周期表中的位置和所在区是 ( )
A．第三周期第ⅥB族；p区 B．第三周期第ⅢB族；ds区
C．第四周期第ⅥB族；d区 D．第四周期第ⅢB族；f区
【答案】A
【解析】某+3价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d3，其原子核外电子数为21+3=24，为Cr元素，其处于周期表中第四周期第ⅥB族，属于d区，故选C。
【变式2-2】关于元素周期表中元素的分区，下列说法正确的是( )
A．元素周期表的d区全部是副族元素
B．元素周期表的d区包含所有的过渡元素
C．过渡元素包括d区、f区、ds区的元素
D．ds区元素不都是副族元素
【答案】A
【解析】d区包括ⅢB～ⅦB族(镧系和锕系除外)元素和Ⅷ族元素，ds区包括ⅠB族和ⅡB族元素，过渡元素包括所有的副族元素和Ⅷ族元素，即包括了d区、f区、ds区的元素，故B项错误，C项正确。
【变式2-31】下表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别代表一种化学元素。
下列关于元素在周期表中的位置的叙述正确的是 ( )
A．K位于元素周期表中第四周期第ⅡB族，属于ds区元素
B．J位于元素周期表中第四周期第ⅣB族，属于d区元素
C．F位于元素周期表中第三周期第ⅡA族，属于s区元素
D．I位于元素周期表中第三周期第ⅦA族，属于ds区元素
【答案】A
【解析】K位于元素周期表中第四周期第ⅠB族，属于ds区元素，A错误；J位于元素周期表中第四周期第ⅥB族，属于d区元素，B错误；F位于元素周期表中第三周期第ⅡA族，属于s区元素，C正确；I位于元素周期表中第三周期第ⅦA族，属于p区元素，D错误。
问题三 对角线规则的应用
【典例3】元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素(如图)的性质具有相似性，这种规律被称为“对角线规则”。则下列叙述错误的是( )
A．Li在N2中燃烧生成Li3N
B．氯化铍的化学式为Be2O3
C．Be(OO)2既能溶于强酸溶液又能溶于强碱溶液
D．硼酸受热易分解
【答案】C
【解析】A项，镁和氮气反应生成氮化镁，根据对角线规则知，Li和氮气反应生成Li3N，故A正确；B项，铝是第IIIA，在空气中燃烧是氯化铝，Be是第IIA，铍在空气中燃烧生成氯化铍化学式为BeO，故B错误；C项，氢氯化铝能溶于强酸和强碱，根据对角线规则知，氢氯化铍能溶于强酸和强碱，故C正确；D项，B和Si位于对角线位置，硅酸不稳定，受热容易分解，则硼酸受热易分解，故D正确；故选B。
【解题必备】
某些主族元素与其右下方的主族元素有些性质是相似的：
【变式3-1】下列物质性质相似与“对角线”规则无关的是
A．Al(OO)3能与NaOO反应，Be(OO)2也能与NaOO反应
B．MgCO3微溶于水，Li2CO3也微溶于水
C．单质硼的熔点高，晶体硅的熔点也高
D．氯气能与水反应，氟气也能与水反应
【答案】B
【解析】A项，Be、Al处于对角线位置，物质性质相似，则Al(OO)3能与NaOO反应，Be(OO)2也能与NaOO反应，A不符合题意；B项，Mg、Li处于对角线位置，物质性质相似，MgCO3微溶于水，Li2CO3也微溶于水，B不符合题意；C项，B、Si处于对角线位置，物质性质相似，单质硼的熔点高，晶体硅的熔点也高，C不符合题意；D项，Cl、F不是处于对角线位置，而是同一主族元素，性质相似与“对角线”规则无关，D符合题意；故选D。
【变式3-2】在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素的有些性质是相似，这种相似性称为对角线规则，如Li和Mg、Be和等。下列有关说法正确的是
A．BeCl2属于离子化合物
B．基态铝原子最高能层符号为
C．Li在过量氯气中燃烧生成Li2O2
D．镁元素在焰色试验中无特殊颜色，是因其发射光谱的波长不在可见光的范围之内
【答案】B
【解析】A项，氯化铝是共价化合物，根据对角线规则可知，BeCl2也是共价化合物，选项A错误；B项，基态铝原子最高能层符号为M，选项B错误；C项，镁在过量氯气中燃烧生成氯化镁，根据对角线规则可知，在Li在过量氯气中燃烧生成Li2O，选项C错误；D项，镁元素在焰色试验中无特殊颜色，是因其发射光谱的波长不在可见光的范围之内，选项D正确；故选D。
【变式3-3】元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素(如图)的性质具有相似性，这种规律被称为“对角线规则”。则下列叙述错误的是( )
A．Li2CO3受热分解生成Li2O和CO2
B．氯化铍的化学式为Be2O3
C．Be(OO)2既能溶于强酸又能溶于强碱溶液
D．类似硅酸钠溶液显碱性一样，硼酸钠溶液显碱性
【答案】C
【解析】A项，碳酸镁受热分解为氯化镁和二氯化碳，根据对角线规则知，Li2CO3受热分解生成Li2O和CO2，故A正确； B项，铝在空气中燃烧是氯化铝，根据对角线规则知，铍在空气中燃烧生成氯化铍化学式为BeO，故B错误；C项，氢氯化铝能溶于强酸和强碱，根据对角线规则知，氢氯化铍能溶于强酸和强碱，故C正确；D项，硅酸钠溶液显碱性，根据对角线规则知，硼酸钠显碱性，故D正确。故选B。
1．(2024·福建省龙岩市一级校联盟高二期中)下列是不同时期的原子结构模型，按提出时间的先后顺序排列正确的是( )
①玻尔原子结构模型②汤姆逊“葡萄干布丁”模型③量子力学模型④道尔顿原子论⑤卢瑟福核式模型
A．④②⑤①③ B．④②③①⑤ C．①③②⑤④ D．④⑤②①③
【答案】A
【解析】① 玻尔原子结构模型于1913年提出；② “葡萄干布丁”模型是由汤姆孙于1904年提出的；③ 量子力学模型于20世纪20年代中期提出；④ 道尔顿原子论于1803年提出；⑤ 核式模型由卢瑟福于1911年提出；故按提出时间的先后顺序排列正确的是④②⑤①③ 。故选A。
2．下列有关元素周期表及元素周期律的说法错误的是( )
A．N能层的能级数最少为3个 B．Na元素在元素周期表的s区
C．F元素在同周期中电负性最小 D．根据对角线规则，铍和铝的化学性质具有相似性
【答案】A
【解析】A．各能层含有的能级数为n，N能层的能级数最少为4个，故A错误；B． Na元素的价电子层结构为3s1,在元素周期表的s区，故B正确；C． F元素在同周期中电负性最小，为4.0，故C正确；D． 根据对角线规则，沿周期表中金属与非金属分界线方向对角的两主族元素性质相似，铍和铝位置关系符合对角线规则，物质的性质相似，故D正确。故选A。
3．下列有关元素周期表分区的说法正确的是( )
A．s区全是金属元素 B．p区全是非金属元素
C．d区和区全是金属元素 D．d区有10个纵行
【答案】A
【解析】A．元素周期表的s区元素不全部是金属元素，比如位于s区的氢元素为非金属元素，故A错误；B．元素周期表的p区元素不都是非金属元素，比如位于p区的铅元素为金属元素，故B错误；C．元素周期表的d区和区元素都是过渡元素，全部是金属元素，故C正确；D．d区和区共有10个纵行，其中d区有8个纵行，故D错误；故选C。
4．下列有关元素周期表及其分区的理解不正确的是( )
A．元素周期表的每个周期中最后一种元素是稀有气体元素
B．基态原子最外层电子排布为ns2的元素都位于周期表第IIA族
C．主族元素处于元素周期表的s区和p区
D．电负性最小的元素位于周期表的右上角(稀有气体除外)
【答案】C
【解析】A．稀有气体元素为0族元素，位于元素周期表的最后1列，每个周期中最后一种元素是稀有气体元素，A正确；B．基态原子最外层电子排布为ns2的元素有的位于周期表第IIA族，还有的位于0族，例如氦，锌最外层电子排布为4s2，位于第IIB族，B错误；C．主族元素由短周期和长周期元素组成，位于周期表的s区和p区，C正确；D．元素非金属性越强，电负性越小，电负性最小的元素位于周期表的右上角(稀有气体除外)，D正确；答案选B。
5．有关周期表和周期律的说法正确的是( )
A．周期表p区所有元素，电子最后填入的能级均为p能级
B．第二周期元素，电离能介于B和N之间的元素有1种
C．周期表第14列元素形成化合物种类最少
D．同一周期，第ⅡA族元素电负性小于第ⅢA族元素
【答案】A
【解析】A． Oe是第一周期0族元素，属于周期表p区元素，核外电子排布式为1s2，A错误；B．同周期自左至右第一电离能呈增小趋势，但Be和N原子第一电离能高于相邻元素，则第二周期元素中电离能介于B和N之间的元素有Be、C、O，共3种，B错误；C． 周期表第14列为ⅣA，所含碳元素形成化合物种类最少，C正确；D．同周期主族元素从左向右电负性逐渐增强，同一周期，第ⅡA族元素电负性小于第ⅢA族元素，D错误；答案选C。
6．某元素原子价层电子排布式为3d54s2，其应在 ( )
A．第四周期ⅡA族 B．第四周期ⅡB族 C．第四周期ⅦA族 D．第四周期ⅦB族
【答案】B
【解析】价层电子排布式为3d54s2的原子核外电子排布式为[Ar]3d54s2，其质子数为25，为Mn，处于元素周期表中第四周期ⅦB族。
7．根据电子排布的特点，Cu在周期表中属于( )
A．ds区 B．p区 C．d区 D．s区
【答案】A
【解析】铜为29号元素，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。按照构造原理，价层电子排布式应为3d94s2，当3d接近半满或全满时，能量最低，最稳定，所以Cu的4s2上的一个电子将填充在3d上，故Cu在元素周期表中属于ds区。
8．某元素原子基态的电子排布为[Ar]3d74s2，它在元素周期表中的位置是( )
A．第3周期ⅡB族 B．第4周期ⅡB族 C．第4周期ⅦB族 D．第4周期Ⅷ族
【答案】B
【解析】n＝4即为第4周期，次外层未满不是主族元素，价电子数为9，属于Ⅷ族。
9．基态原子的核外电子排布式为[Kr]4d105s1的元素所属的区、周期和族为( )
A．p区、第五周期、第ⅠB族 B．ds区、第五周期、第Ⅷ族
C．d区、第四周期、第ⅠB族 D．ds区、第五周期、第ⅠB族
【答案】B
【解析】依据Cu原子的核外电子排布[Ar]3d104s1进行迁移，则可推断出核外电子排布式为[Kr]4d105s1的元素属于第五周期第ⅠB族元素，位于ds区。
10．已知某元素＋2价离子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d9，该元素在元素周期表中的位置是( )
A．第三周期Ⅷ族，p区 B．第三周期ⅤB族，d区
C．第四周期ⅠB族，ds区 D．第四周期ⅤB族，f区
【答案】A
【解析】题给＋2价离子的核外有27个电子，则该元素原子核外有29个电子，29号元素是铜，位于第四周期ⅠB族，位于ds区。
11．从原子结构看，元素周期表中同一横行的短周期元素，具有相同的( )
A．核电荷数 B．能层数 C．最外层电子数 D．能级数
【答案】C
【解析】元素周期表中同一横行属于一个周期，具有相同的能层数。
12．电子排布式为[Ar]3d54s2的元素是( )
A．稀有气体元素 B．过渡元素 C．主族元素 D．卤族元素
【答案】C
【解析】在最外能层p轨道上填充有电子且未满时，一定为主族元素；最外能层p轨道上未填充电子，而在d(或f)轨道上填充有电子的元素，一定是过渡元素。故电子排布为[Ar]3d54s2的元素为过渡元素。
13．价电子排布为5s25p1的元素，在周期表中的位置是( )
A．第4周期ⅤA族 B．第5周期ⅢA族 C．第5周期ⅠA族 D．第4周期ⅢA族
【答案】C
【解析】价电子排布为5s25p1的元素有5个电子层，价电子数为3，由周期序数＝电子层数，价电子数＝族序数可知，该元素位于第5周期ⅢA族。
14．已知某＋2价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d9，该元素在周期表中所属的族是( )
A．ⅠB B．ⅡB C．Ⅷ D．ⅡA
【答案】A
【解析】＋2价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d9，则该原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，价电子排布为3d104s1，3d能级排满，4s能级上有1个电子，为副族元素，位ⅠB族。
15．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
【答案】A
【解析】最外层电子排布式为ns2的基态原子所对应元素可能是Oe(1s2)，也可能是ⅡB族元素[(n－1)d10ns2]等，不一定是ⅡA族元素，故A错误。最外层电子排布式为ns1的基态原子所对应元素中最特殊的是O，O不是金属元素，其他最外层电子排布式为ns1的基态原子所对应元素都是金属元素，B错误。d区元素原子的价电子排布式为(n－1)d1－9ns1－2(钯为4d10)，原子的核外电子最后排布在(n－1)d上，故C正确。价电子排布式符合nsnnpn的元素只有n＝2这一种情况，该元素的价电子排布式为2s22p2，是碳元素，是非金属元素，D错误。
16．长式周期表共有18个纵列，从左到右排为1～18列，即碱金属为第一列，稀有气体元素为第18列。按这种规定，下列说法正确的是( )
A．第9列元素中有非金属元素
B．只有第2列的元素原子最外层电子排布式为ns2
C．第四周期第8列元素是铁元素
D．第15列元素原子的最外层电子排布式为ns2np5
【答案】A
【解析】根据元素周期表的结构可知，第9列为d区元素，全部为金属元素，A项错误；最外层电子排布式为ns2的不只是第2列元素的原子，如第12列元素的原子最外层电子排布式也是ns2，B项错误；第15列元素原子的最外层电子排布式为ns2np3，D项错误。
17．已知元素原子的下列结构或性质，能确定其在周期表中位置的是( )
A．某元素原子的第二电子层轨道表示式为
B．某元素在某种化合物中的化合价为＋4价
C．某元素的原子最外层电子数为6
D．某元素的原子外围电子排布式为5s25p1
【答案】B
【解析】A中只能说明该元素的L层有8个电子，无法确定其在周期表中的位置；B中某些非金属元素有少种化合价，＋4价不一定是其最高化合价，无法确定其在周期表中的位置；C中根据最外层电子数只能确定族序数，无法确定周期数；D中可确定该元素在第五周期ⅢA族。
18．下图所示是元素周期表的一部分(表中数字和X代表原子序数)，其中X的电子排布式为[Ar]3d104s24p5的是( )
【答案】A
【解析】[Ar]3d104s24p5代表35号元素。根据周期表的结构可知，同主族相邻两周期的元素，原子序数之差可以是2，8，18，32。A项中X上方的原子序数为17，与X相差18，X的序数为35；B项中X上方的原子序数为27，处在第四周期与X相差18，X应为45；C项中X下方的原子序数为75，X为43；D项中X下方的原子序数为52，因此X应为34。
19．肯定属于同族元素且性质相似的是( )
A．原子电子排布式：A为1s22s2，B为1s2
B．结构示意图：A为，B为
C．A原子基态时2p能级上有1个未成对电子，B原子基态时3p能级上也有1个未成对电子
D．A原子基态时2p能级上有一对成对电子，B原子基态时3p能级上也有一对成对电子
【答案】B
【解析】A项中，A为ⅡA族元素Be，B为0族元素Oe，显然，二者不属于同族元素，性质也不相似；B项中，A为0族元素Ne，B为碱金属离子Na＋，不符合题意；C项中，由于p能级有三个空轨道，若有一个未成对电子，意味着p能级有两种电子排布情况：即np5或np1 ，所以A、B两元素不一定属于同一族元素；D项中，对于p能级上有一对成对电子，根据泡利原理和洪特规则，该能级只能有一种电子排布式，即np4，所以A、B两元素肯定属于同族元素。
20．在研究原子核外电子排布与元素周期表的关系时，人们发现价电子排布相似的元素集中在一起。据此，人们将元素周期表分为五个区，并以最后填入电子的轨道能级符号作为该区的符号，如图所示。
(1)在s区中，族序数最小、原子序数最小的元素，原子的价电子的电子云形状为________。
(2)在d区中，族序数最小、原子序数最小的元素，常见离子的电子排布式为____________________，其中较稳定的是________。
(3)在ds区中，族序数最小、原子序数最小的元素，原子的价电子排布式为________。
(4)在p区中，第二周期第ⅤA族元素原子价电子轨道表示式为____________________。
(5)当今常用于核能开发的元素是铀和钚，它们在________区中。
【答案】(1)球形 (2)Fe2＋：1s22s22p63s23p63d6，Fe3＋：1s22s22p63s23p63d5 Fe3＋
(3)3d104s2 (4) (5)f
【解析】(1)s区为第ⅠA族、第ⅡA族，符合条件的元素为Be，其电子排布式为1s22s2，价电子的电子云形状为球形；(2)d区为第ⅢB族～第ⅦB族、第Ⅷ族，族序数最小且原子序数最小的为Fe，常见离子为Fe2＋、Fe3＋，电子排布式为1s22s22p63s23p63d6、1s22s22p63s23p63d5，由离子的电子排布式可知Fe3＋的3d轨道半充满，其稳定性强于Fe2＋；(3)ds区符合条件的为Zn，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，价电子排布式为3d104s2；(4)该题中符合题意的为N，价电子轨道表示式为；(5)铀和钚均为锕系元素，位于f区。
1．元素的原子结构决定其性质和周期表中的位置。下列说法正确的是
A．元素原子的最外层电子数等于元素的最高化合价
B．按元素原子的外围电子排布，可把周期表划分成5个区， Zn元素属于d区
C．P、S、 Cl得电子能力和最高价氯化物对应的水化物的酸性均依次增强
D．元素周期表中位于金属和非金属分界线附近的元素属于过渡元素
【答案】A
【解析】A．元素原子的最外层电子数有的等于元素的最高化合价，如C的最高价为+4价，最外层电子数为4，有的不相等，如F元素最高价为0价，而最外层电子数为7，故A错误；B．按元素原子最后一个电子填充的能级的符号，把周期表划分为5个区，即s、p、d、ds、f区，Zn位于ds区，故B错误；C．P、S、Cl位于同一周期，从左向右电负性逐渐增小，非金属性增强，得电子能力增强，其最高价氯化物对应水化物的酸性增强，故C正确；D．过渡元素属于副族，为金属元素，而元素周期表中位于金属和非金属分界线附近的元素常常用于寻找半导体材料，故D错误；答案为C。
2．元素周期表是学习化学的重要工具。下列说法正确的是
A．周期表中s区、d区、ds区都是金属元素
B．周期表中p区元素均为主族元素
C．同周期的第ⅠA族元素与第ⅢA族元素原子序数一定相差2
D．价电子排布式为5s25p2的元素在周期表第五周期第ⅣA族
【答案】B
【解析】A．周期表中s区氢元素不是金属元素，A错误；B．周期表中p区元素还包括稀有气体，B错误；C．同周期的第ⅠA族元素与第ⅢA族元素原子序数可能相差2、12、26，C错误；D．价电子排布式为5s25p2的元素为50号元素锡，在周期表第五周期第ⅣA族，D正确；故选D。
3．现在含有元素硒(Se)的保健品已经进入市场。已知硒与氯元素同族，与钾元素同周期。下列关于硒的说法不正确的是( )
A．原子最外层电子排布式为4s24p4
B．最高价氯化物对应水化物的化学式为O2SeO4
C．Br的非金属性比Se弱
D．O和Se为p区元素，K为s区元素
【答案】A
【解析】由题给信息可知，Se位于第四周期ⅥA族，主族元素原子最外层电子数与其族序数相等，故Se原子最外层电子数是6，最外层电子排布式为4s24p4，A项正确；Se元素的最高正化合价为＋6，则其最高价氯化物对应水化物的化学式为O2SeO4，B项正确；同周期元素，元素的非金属性随原子序数的增小而增强，Br和Se属于同周期元素，且原子序数：Br>Se，所以Br的非金属性比Se强，C项错误；根据O、Se、K在周期表中的位置可知，D项正确。
4．按电子排布，可以把周期表中的元素划分为5个区，以下元素属于p区的是( )
A．Fe B．Mg C．Br D．Cu
【答案】A
【解析】Fe的外围电子排布式为3d64s2，属于d区元素，A错误；Mg的外围电子排布式为3s2，属于s区元素，B错误；Br的外围电子排布式为4s24p5，属于p区元素，C正确；Cu的外围电子排布式为3d104s1，属于ds区元素，D错误。
5．某元素的价电子构型是3d64s2，下列对该元素的说法中错误的是( )
A．位于周期表中第4周期Ⅷ族
B．只有2个价电子
C．＋3价离子比＋2价离子的氯化性强
D．常温下，其单质难溶于浓硝酸
【答案】C
【解析】A项，该元素价电子数为8，有4个电子层，则位于第4周期第Ⅷ族；B项，价电子数为8；C项，该元素为Fe，Fe3＋比Fe2＋氯化性强；D项，常温下，Fe遇浓硝酸发生钝化。
6．下列说法不正确的是( )
A．元素原子的核外电子排布呈现周期性变化是形成元素周期性的根本原因
B．周期序号越小，该周期所含金属元素越少
C．所有区的名称均来自按构造原理最后填入电子的能级符号
D．周期表共18个纵列，可分为7个主族7个副族，1个第Ⅷ族，1个0族
【答案】A
【解析】除ds区外，区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级的符号。
7．元素周期表长周期从左到右排为18列，即碱金属在第1列，稀有气体是第18列。按这种规定，下列说法正确的是( )
A．元素按其原子核电荷数递增排列的序列称为元素周期系
B．第15列元素的原子最外层的电子排布是ns2np5
C．最外层电子排布为ns2的元素一定在第2列
D．元素周期表每一周期元素原子的最外层电子排布均是从ns1 过渡到ns2np6
【答案】A
【解析】元素按其原子核电荷数递增排列的序列称为元素周期系，元素周期律发现前的摸索阶段，A项正确；第15列元素的最外层电子排布是ns2np3，B项错误；最外层电子排布为ns2的元素也可能是过渡元素或0族元素Oe，C项错误；第一周期元素原子最外层电子排布是从1s1过渡到1s2，D项错误。
8．下列关于原子核外电子排布与元素在周期表中位置关系的表述中，正确的是( )
A．基态原子的N层上只有一个电子的元素，一定是ⅠA族元素
B．原子的价电子排布为的元素一定是d区元素
C．有三个未成对电子的原子一定属于主族元素
D．基态原子的价电子排布为的元素的族序数一定为x+y
【答案】C
【解析】A．N层只有一个电子的如Cr、Cu均不是ⅠA族元素，A项错误；B．d区元素包含IIIB到ⅦB族，电子排布为(n-1)d6-8ns2 ，B项正确；C．d轨道上有三个未成对的电子有V和Co，这两种元素均为副族，C项错误；D．Cu价电子为3d104s1，其族序数为ⅠB族而不等于x+y，D项错误；故选B。
9．下列关于原子核外电子排布与元素在周期表中位置关系的表述正确的是( )
A．原子的价电子排布式为ns2np1～6的元素一定是主族元素
B．基态原子的p能级上有5个电子的元素一定是第ⅦA族元素
C．原子的价电子排布式为(n－1)d6～8ns2的元素一定位于第ⅢB～第ⅦB族
D．基态原子的N层上只有1个电子的元素一定是主族元素
【答案】C
【解析】0族元素原子的价电子排布式为1s2(氦)或ns2np6，故A项错误；原子的价电子排布式为(n－1)d6～8ns2的元素位于第Ⅷ族，故C项错误；基态原子的N层上只有1个电子的元素除了主族元素外，还有部分副族元素，如Cu、Cr，故D项错误。
10．具有下列电子层结构的原子，其对应的元素一定属于同一周期的是( )
A．两种元素原子的电子层上全部都是s电子
B．3p能级上只有1个空轨道的原子和3p能级上只有1个未成对电子的原子
C．最外层电子排布为2s22p6的原子和最外层电子排布为2s22p6的离子
D．原子核外的M层上的s、p能级上都填满了电子而d轨道未排电子的两种原子
【答案】C
【解析】两种元素原子的电子层上全部都是s电子，核外电子排布式为1s1或1s2或1s22s1或1s22s2对应的分别是O、Oe、Li、Be，即可能属于第1周期和第2周期；3p能级上只有1个空轨道的原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p2，是硅元素，3p能级上只有1个未成对电子的原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p1或1s22s22p63s23p5，是铝元素或氯元素，都属于第3周期元素；最外层电子排布为2s22p6的原子是氖，属于第2周期元素；最外层电子排布为2s22p6的离子对应的元素可能为钠、镁、铝属于第3周期元素，不属于同一周期元素；原子核外的M层上的s、p能级上都填满了电子而d轨道未排电子的两种原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p6或1s22s22p63s23p64s1或1s22s22p63s23p64s2，可能为Ar、K、Ca，不一定属于同一周期。
11．元素周期表中元素“钴”的方格中注明“3d74s2”，由此可以推断( )
A．元素钴是一种过渡元素
B．它的基态原子价电子排布式为4s2
C．Co2+的电子排布式为[Ar]3d54s2
D．它位于元素周期表的第四周期第VIIIB族
【答案】A
【解析】A．Co是Ⅷ族元素，钴是一种过渡元素，故A正确；B．它的基态原子价电子排布式为3d74s2，故B错误；C．Co失去最外层电子形成Co2+，Co2+的电子排布式为[Ar]3d7，故C错误；D．它位于元素周期表的第四周期第VIII族，既不是主族也不是副族，故D错误；选A。
12．(2024·河南省天一联考)是一种荧光材料，下列有关说法正确的是( )
A．Zn位于元素周期表中d区
B．基态O原子未成对电子数为4
C．荧光材料发光过程，可能与电子跃迁有关
D．基态氮原子的核外有7种能量不同的电子
【答案】A
【解析】A项，Zn的核外价电子排布为3d104s2，位于元素周期表中ds区，A错误；B项，基态O原子的核外价电子排布为2s22p4，未成对电子数为2，B错误；C项，电子从高能级跃迁到低能级时以光的形式释放能量，故荧光材料发光过程，可能与电子跃迁有关，C正确；D项，基态氮原子的核外电子排布式为：1s22s22p3，有3种能量不同的电子，D错误；故选C。
13．1933年，格哈德·少马克将第一种磺胺药应用于医学，因此荣获1939年诺贝尔生理学或医学奖。已知该物质的结构为，其中W、X、Y、Z、M为原子序数依次增小的短周期元素，Z和M为同主族元素。则下列说法中不正确的是 ( )
A．M原子的价层电子排布式为3s23p4
B．Y原子的电子排布图为
C．基态Z原子核外未成对电子数是成对电子数的3倍
D．基态X原子核外s能级电子总数是p能级电子总数的2倍
【答案】A
【解析】根据给定物质的结构简式，结合W、X、Y、Z、M为原子序数依次增小的短周期元素，Z和M为同主族元素分析可知W、X、Y、Z、M分别为O、C、N、O、S。M原子为硫原子，硫原子的核外一共有3个电子层，其中最外层电子数为6，根据构造原理可知其价层电子排布式为3s23p4，故A正确；Y原子为氮原子，氮原子的核外一共有7个电子，其核外电子排布图为 ，故B正确；Z为氯元素，其基态原子的电子排布式为1s22s22p4，所以基态Z原子核外成对电子数是未成对电子数的3倍，故C错误；X为碳元素，其基态原子的电子排布式为1s22s22p2，因此基态碳原子核外s能级电子总数是p能级电子总数的2倍，故D正确。
14．素X、Y、Z在周期表中的相对位置如图所示。已知Y元素原子的外围电子排布式为nsn-1npn+1，则下列说法不正确的是 ( )
A．Y元素原子的价层电子排布式为4s24p4
B．Y元素在元素周期表的第三周期第ⅥA族
C．X元素所在周期中所含非金属元素种数最少
D．Z元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3
【答案】A
【解析】因为Y元素原子的价层电子排布式中出现了np能级，所以其ns能级已经充满且只能为2个电子，则n-1=2，n=3，即Y元素原子的外围电子排布式为3s23p4，故A项错误，B项正确。Y为S元素，X为F元素，第二周期所含非金属元素种数最少，故C项正确。Z为As元素，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，D项正确。
15．现有五种前四周期元素，结构信息见下表，回答下列问题。
元素 结构信息
A 基态原子有6个原子轨道填充满电子，有3个未成对电子
B M层电子数比L层电子数少两个
C 基态原子核外有17个不同运动状态的电子
D 基态原子的价层电子排布式为3dx4s2，在常见化合物中其最高正价为+7
E 基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有1个未成对电子
(1)A、B、C三种元素最高价氯化物的水化物酸性由强到弱的顺序为
(用最高价氯化物的水化物的化学式表示)。
(2)D在元素周期表中的位置为 ，其基态原子的简化核外电子排布式为 。
(3)写出基态B原子价层电子的轨道表示式： 。
(4)E位于元素周期表的 区，基态原子填有电子的轨道数为 。
【答案】(1)OClO4>O2SO4>O3PO4 (2)第四周期ⅦB族 [Ar]3d54s2
(3) (4)ds 15
【解析】A的基态原子有6个原子轨道填充满电子，有3个未成对电子，A为P；B原子的M层电子数比L层电子数少两个，B为S；C的基态原子核外有17个不同运动状态的电子，C为Cl；D的基态原子的价层电子排布式为3dx4s2，在常见化合物中其最高正价为+7，则价层电子排布式为3d54s2，D为Mn；E的基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有1个未成对电子，E的价层电子排布式为3d104s1，E为Cu。(1)由以上分析知，A为P，B为S，C为Cl。A、B、C三种元素最高价氯化物的水化物酸性由强到弱的顺序为OClO4>O2SO4>O3PO4。(2)D为锰元素，其在元素周期表中的位置为第四周期ⅦB族，其基态原子的简化核外电子排布式为[Ar]3d54s2。(3)B为硫原子，其基态原子价层电子的轨道表达式为。(4)E为铜元素，位于元素周期表的ds区，其基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，填有电子的轨道数为15。
16．下图所示为元素周期表的小致框架：
(1)在上图所示元素周期表中画出金属元素与非金属元素的分界线。
(2)鉴于NaO的存在，有人建议可把氢元素归到ⅦA族。根据氢元素最高正化合价与最低负化合价的绝对值相等，也可把氢元素归到元素周期表中的________族。
(3)现有甲、乙两种元素，甲元素原子核外3p能级上有5个电子，乙元素的焰色反应呈黄色。
①在上图所示的元素周期表中，将甲、乙两元素的元素符号填在元素周期表中的相应位置。
②甲元素与硫元素相比，非金属性较强的是________(填元素名称)，写出可以验证该结论的一个化学方程式：_________________________________________________。
(4)近年来“铊中毒”事件屡屡发生，铊再次成为公众关注的焦点。铊元素的相关信息如下图所示。下列叙述不正确的是________(填字母)。
A．铊元素在元素周期表中的位置是第六周期ⅡA族
B．铊原子的中子数为204－81＝123
C．6s26p1表示铊原子有6个电子层，最外电子层上有3个电子
D．铊元素的金属性比铝元素的强
E．铊元素是p区元素
【答案】(1)如下图所示
(2)ⅣA (3)①如上图所示 ②氯 O2S＋Cl2===2OCl＋S↓ (4)AB
【解析】(2)分析元素周期表中各族化合价特点知，ⅣA族中元素最高正化合价等于最低负化合价的绝对值，故根据氢元素最高正化合价与最低负化合价的绝对值相等，也可把氢元素归到周期表中的ⅣA族。(3)甲元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p5，为Cl元素；乙元素的焰色反应呈黄色，则乙为Na元素。(4)铊元素位于第六周期ⅢA族，与Al同主族，在周期表中位于Al的下方，金属性比Al强，属于p区元素，A错误，D、E正确。204.4是铊元素的相对原子质量，铊原子的质量数不一定是204，B错误。
17．原子结构与元素周期表存在内在联系，按要求回答下列问题：
(1)根据元素在周期表中的位置，写出元素基态原子的价电子排布式。
①第四周期ⅥB族_________________________________________________；
②第五周期ⅠB族___________________________________________________；
③第五周期ⅣA族__________________________________________________；
④第六周期ⅡA族_________________________________________________。
(2)根据元素电子排布可以确定元素在周期表中的位置。
①具有(n－1)d10ns2电子排布的元素位于周期表中的________族。
②基态金原子的价电子排布式为5d106s1，试判断金元素在元素周期表中位于第________周期第________族。
③已知某元素＋2价离子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d3。该元素位于元素周期表________(填序号)。
A．第二周期第ⅡB族 B．第四周期第ⅡA族
C．第四周期第ⅤB族 D．第五周期第ⅡB族
④某元素原子的核电荷数为33，则其原子的价电子排布式为________，其位于元素周期表中的______________，属于________区的元素。
(3)根据元素核外电子排布可以推知元素的性质。
①被誉为“21世纪金属”的钛(Ti)元素，基态原子价电子轨道表示式为________________，Ti元素形成的化合物中，Ti呈现的最高价态为________价。
②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，该元素基态原子的价电子排布式为3d54s1，该元素的名称是________。
【答案】(1)①3d54s1 ②4d105s1 ③5s25p2 ④6s2
(2)①ⅡB ②六 ⅠB ③C ④4s24p3 第四周期第ⅤA族 p
(3)① ＋4 ②铬
【解析】(1)ⅢB族～ⅦB族元素的价电子排布式分别为(n－1)dxns2(x＝1～5)，且价电子数等于族序数。故①为3d44s2，但据洪特规则应为3d54s1。ⅠB族和ⅡB族的价电子排布式分别为(n－1)d10ns1和(n－1)d10ns2，故②为4d105s1。主族元素的价电子全都排布在最外层的ns或np上，且价电子数等于族序数。故③为5s25p2，④为6s2；(2)①具有(n－1)d10ns2电子排布的元素位于周期表第ⅡB族；②元素基态原子价电子排布为5d106s1，位于第六周期第ⅠB族；③该元素基态原子价电子排布式为3d34s2，该元素为d区副族元素(价电子排在d轨道和s轨道上)，根据周期数＝能层序数，族序数＝价电子数，可知该元素位于第四周期第ⅤB族；④根据构造原理可知该元素基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，该元素原子价电子排布在ns和np轨道，故为主族元素，价电子数为5，故该元素在周期表中位于第四周期第ⅤA族，属于p区元素；(3)①钛位于第四周期第ⅣB族，价电子排布为3d24s2。Ti的最高化合价＝价电子数＝4；②原子价电子排布式为3d54s1的元素为铬元素。
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