(共44张PPT)
第一章 原子结构与性质
微专题1 核外电子排布的规范书写与应用
1．核外电子排布的表示方法
一、核外电子排布的规范书写
原子(离子)
结构示意图 含义 将每个能层上的电子总数表示在原子核外的式子
实例
电子排布式 含义 用数字在能级符号右上角标明该能级上排布的电子数，这就是电子排布式
实例 K：1s22s22p63s23p64s1
简化电子
排布式 含义 为了避免电子排布式书写过于烦琐，把内层电子达到稀有气体原子结构的部分以相应稀有气体元素符号外加方括号表示
实例 K：[Ar]4s1
价层电子
排布式 含义 主族元素的价层电子指最外层电子，价层电子排布式即最外层电子排布式
实例 Al：3s23p1
轨道表示式 含义 每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子
实例
电子式 含义 化学中常在元素符号周围用“·”或“×”来表示元素原子的最外层电子，相应的式子叫做电子式
实例
(5)洪特规则的特例：在能量相同的轨道(同一能级)上的电子排布处于全充满、半充满和全空状态时，具有较低的能量和较高的稳定性。如24Cr的价层电子排布式为3d54s1(半充满)，易错写为3d44s2。
①全充满：p6；d10；f14，
②半充满：p3；d5；f7，
③全空：p0；d0；f0。
如24Cr：[Ar]3d44s2……3d54s1(较稳定)，
29Cu：[Ar]3d94s2……3d104s1(较稳定)。
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1．下列电子排布式或外围电子轨道表示式不能表示基态粒子的是( )
A．K 1s22s22p63s23p63d1
B．P 1s22s22p63s23p3
答案：A
2．下列化学用语表示正确的是( )
A．基态O原子的电子排布式为[Ne]2s22p4
B．基态Mg2＋的电子排布式为1s22s22p63s2
答案：C
A．最外层有4个电子
B．有2种能量不同的电子
C．有8种运动状态不同的电子
D．s电子的电子云轮廓图是哑铃形
答案：C
解析：由图可知，最外层为L层，有6个电子，则该原子为氧原子，故A错误；相同能层、相同能级不同轨道的电子，能量相同；氧原子电子排布式为1s22s22p6，则有3种能量不同的电子，故B错误；在同一原子轨道中最多可以有两个自旋方向不同的电子，自旋方向不同，运动状态也就不相同，即运动状态个数等于电子数，则有8种运动状态不同的电子，故C正确；s电子的电子云轮廓图是球形，故D错误。故选C。
4．下列电子排布式或轨道表示式书写正确的是( )
A．O原子的轨道表示式：
B．Ca原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d2
C．Cr原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d44s2
D．Br－的电子排布式：[Ar]3d104s24p6
答案：D
5．以下基态原子的价层电子排布式正确的是( )
A．Mn：1s22s22p63s23p63d54s2
B．Zn：[Ar]3d104s2
C．Cr：3d44s2
D．Cu：3d104s1
答案：D
解析：1s22s22p63s23p63d54s2为基态Mn原子的电子排布式，基态Mn原子的价层电子排布式为3d54s2，A错误；[Ar]3d104s2为基态Zn原子的电子排布式，基态Zn原子的价层电子排布式为3d104s2，B错误；元素是24Cr，它们基态原子的价电子排布应该遵循洪特规则的特例，应该是3d54s1，C错误；原子轨道中电子处于全满、全空、半满时最稳定，所以基态Cu原子的价电子排布为3d104s1，D正确。故选D。
6．下列粒子中，基态价层电子排布式为3d5的是( )
A．Fe2＋ B．Fe3＋
C．Cu2＋ D．Cu＋
答案：B
解析：Fe的电子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2，则Fe2＋价层电子排布式为3d6，Fe3＋价层电子排布式为3d5，A项不符合题意，B项符合题意；Cu的电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s1，则Cu2＋价层电子排布式为3d9，Cu＋价层电子排布式为3d10，C、D两项均不符合题意。故选B。
7．写出下列原子或离子的①电子排布式、②价层电子的轨道表示式、③电子的空间运动状态、④未成对电子数。
(1)N：①_____________，②_____________，③_____________，④___________。
(2)Cl：①_______________，②____________，③____________，④__________________。
(3)Fe2＋：①_______________，②______________，③________，④________________。
(4)Cu：①________________________________________________，
②_________________________，③_____________________________，④________________________。
(5)Se：①____________________________，②________________，③____________________，④____________。
(6)Br－：①___________________，②________________________，③____________，④____________。
8．回答下列问题：
(1)Sc的价层电子排布式为______________。
(2)V的价层电子的轨道表示式为______________。
(3)基态铜原子的核外电子排布式(简写)为__________________。
(4)基态Ga原子的核外电子排布式(简写)为________________。
(5)第四周期核外电子排布未成对电子数和周期数相同的基态原子的核外电子排布式(简写)为________________。
解析：(1)已知Sc是21号元素，根据能级构造原理可知，Sc的核外电子排布式为1s22s2sp63s23p63d14s2，故Sc的价层电子排布式为3d14s2。
(3)已知Cu是29号元素，根据能级构造原理可知，Cu的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，基态铜原子的核外电子排布式(简写)为[Ar]3d104s1。
(4)已知Ga是31号元素，根据能级构造原理可知，Ga的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1，基态Ga原子的核外电子排布式(简写)为[Ar]3d104s24p1。
(5)第四周期核外电子排布未成对电子数和周期数相同即核外电子排布未成对电子数为4，该元素为Fe，则其基态原子的核外电子排布式(简写)为[Ar]3d64s2。
9．化学的符号表征是化学交流与传承的基础。关于C、N、O、Cl等元素有关的问题，完成下列填空。
(1)可以正确描述碳原子结构的是___________。
(2)下列有关微粒的描述正确的是_____________。
(3)写出N、Cl元素的气态氢化物常温下相互反应的化学方程式____
____________，其生成物的电子式为__________________。
(4)Cl元素基态原子的电子排布式为__________________，其最高能级是______________。
(5)在第四周期元素中，基态原子的未成对电子数最多的是____(填元素符号)，其价电子轨道表示式为________________________。
(4)Cl元素是17号元素，其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p5，其最高能级是3p。
10．电子排布式和轨道表示式的书写。
(1)基态Ti原子的核外电子排布式为__________________________。
(2)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________________。
(3)基态Fe原子价层电子的轨道表示式为______________。
(4)基态Fe原子的价层电子排布式为____________________。
解析：(1)Ti为22号元素，其基态Ti原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2(或[Ar]3d24s2)。
(2)Fe成为阳离子时首先失去最外层上的电子即4s轨道电子，Sm的价层电子排布式为4f66s2，先失去6s上2个电子，再失去4f上1个电子，则Sm3＋价层电子排布式为4f5；故答案为4s；4f5。
(4)Fe为26号元素，则基态Fe原子价层电子排布式为3d64s2。
1．未成对电子的定义
一个原子轨道中只有1个电子时，该电子即为未成对电子。一个原子轨道中有2个自旋状态相反的电子，这2个电子称为成对电子。
2．1～36号元素中，原子核外未成对电子数与价层电子排布之间的关系
(1)有1个未成对电子：ns1、ns2np1、ns2np5、3d14s2、3d104s1。
(2)有2个未成对电子：ns2np2、ns2np4、3d24s2、3d84s2。
(3)有3个未成对电子：ns2np3、3d34s2、3d74s2。
(4)有4个未成对电子：3d64s2。
(5)有5个未成对电子：3d54s2。
(6)有6个未成对电子：3d54s1。
二、基态原子中未成对电子(单电子)的判断方法
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1．在短周期元素中，元素的基态原子核外未成对电子数等于能层数的元素有a种，元素的基态原子最外层电子数是未成对电子数2倍的元素有b种，则a∶b的值为( )
A．1 B．2
C．3 D．4
答案：B
2．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元素可形成负一价离子。下列说法正确的是( )
A．X元素基态原子的电子排布式为[Ar]4s24p3
B．X元素是第四周期第ⅤA族元素
答案：B
3．(1)氧元素基态原子的核外未成对电子数为_________个，第三周期中有两个单电子的元素符号为_________(填一种即可)，M能层上有2个电子对的原子最外层共有___________种不同运动状态的电子。
(2)1～36号元素原子中未成对电子数为2的元素符号及价层电子排布式：_______________。
(3)某元素的原子序数为33，该元素原子的价层电子排布式为____，该元素原子核外有_______个能层，_________个能级，_________个原子轨道，有___________个单电子。
答案：(1)2 Si(或S) 6 (2)C：2s22p2，Si：3s23p2，Ge：4s24p2，O：2s22p4，S：3s23p4，Se：4s24p4，Ti：3d24s2，Ni：3d84s2 (3)4s24p3 4 8 18 3
4．(1)基态Fe2＋与Fe3＋离子中未成对的电子数之比为___________。
(2)Mn位于元素周期表中第四周期第___________族，基态Mn原子核外未成对电子有___________个。
(3)基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar]__________，有_________个未成对电子。
(4)镍元素基态原子的电子排布式为___________，3d能级上的未成对电子数为___________。
答案：(1)4∶5 (2)ⅦB 5 (3)3d104s24p2 2
(4)1s22s22p63s23p63d84s2 2
(1)第ⅠA、ⅢA、ⅦA族元素原子均有1个未成对电子；第ⅣA、ⅥA族元素原子均有2个未成对电子；第ⅤA族元素原子均有3个未成对电子，为主族元素中原子未成对电子数最多的元素。
(2)1～36号元素基态原子中，含未成对电子最多的为24Cr(3d54s1)，共有6个未成对电子。(共37张PPT)
第一章 原子结构与性质
微专题2 元素推断与元素周期律的综合应用
1．元素推断的一般思路
2．推断元素名称的方法
(1)利用稀有气体元素原子结构的特殊性
稀有气体元素原子的电子层结构与同周期的非金属元素原子形成的阴离子的电子层结构相同，与下一周期的金属元素原子形成的阳离子的电子层结构相同。
①与He电子层结构相同的离子有H－、Li＋、Be2＋等。
②与Ne电子层结构相同的离子有F－、O2－、Na＋、Mg2＋、Al3＋等。
③与Ar电子层结构相同的离子有Cl－、S2－、K＋、Ca2＋等。
(2)利用常见元素及其化合物的特征
①形成化合物种类最多的元素之一、单质是自然界中硬度最大的物质的元素或气态氢化物中氢的质量分数最高的元素：C。
②空气中含量最多的元素或气态氢化物的水溶液呈碱性的元素：N。
③地壳中含量最多的元素或氢化物在通常情况下呈液态的元素：O。
④单质密度最小的元素：H；单质密度最小的金属元素：Li。
⑤单质在常温下呈液态的非金属元素：Br；金属元素：Hg。
⑥最高价氧化物及其对应水化物既能与强酸反应，又能与强碱反应的元素：Be、Al。
⑦元素的气态氢化物和它的最高价氧化物对应水化物能发生化合反应的元素：N；能发生氧化还原反应的元素：S。
⑧元素的单质在常温下能与水反应放出气体的短周期元素：Li、Na、F。
3．由基态原子的价层电子排布确定元素在元素周期表中位置的方法
(1)由基态原子的价层电子排布式给元素定位
①周期序数＝电子层数(能层序数)＝最高能层序数
②主族元素的族序数＝价层电子数
③第ⅢB族～第ⅦB族的价层电子排布式为(n－1)d1～10ns1～2(镧系、锕系除外)，族序数＝价层电子数。如锰的价层电子排布式为3d54s2，它位于元素周期表中第四周期第ⅦB族。
④第ⅠB族和第ⅡB族的价层电子排布为(n－1)d10ns1～2，族序数＝ns能级上的电子数。
(2)根据原子序数以0族为基准给元素定位
稀有气体元素 He Ne Ar Kr Xe Rn
周期序数 一 二 三 四 五 六
原子序数 2 10 18 36 54 86
①原子序数－稀有气体元素的原子序数(相近且小)＝元素所在的纵列数。
第1、2纵列为第ⅠA族、ⅡA族，第3～7纵列为第ⅢB族～第ⅦB族，第8～10纵列为第Ⅷ族，第11、12纵列为第ⅠB族、ⅡB族，第13～17纵列为第ⅢA族～第ⅦA族。该元素的周期数＝稀有气体元素的周期数＋1。
如判断原子序数为41的元素在元素周期表中的位置。
分析：41与36接近，有41－36＝5，故该元素位于第五周期第ⅤB族。
注意：使用此法若为第六、七周期第ⅢB族(含镧系、锕系元素)后的元素需再减14定位。
②稀有气体元素的原子序数(相近且大)－原子序数＝18－该元素所在纵列数。
如判断114号元素在元素周期表中的位置。
分析：118－114＝4，为顺数第14纵列或倒数第5纵列，故114号元素位于第七周期第ⅣA族。
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1．某种阴离子的结构如图，Q、W、X、Y、Z五种短周期元素的原子半径依次增大，基态Q原子的电子填充了3个能级，有4对成对电子，Z与其他元素不在同一周期，下列说法正确的是( )
A．单质与氢气反应剧烈程度：X>Q
B．Q和W形成的化合物中W为最高正价
C．除Z外所有原子最外层都满足8电子稳定结构
D．氢化物沸点：W>Q>X>Y
答案：C
解析：Q、W、X、Y、Z五种短周期元素的原子半径依次增大，基态Q原子的电子填充了3个能级，有4对成对电子，因此Q是F，Z与其他元素不在同一周期，原子半径最大，能形成6条共价键，因此Z是S，Y能形成4条共价键，Y是C，W能形成2条共价键，W是O，则X是N。元素的非金属性越强，单质与氢气反应越剧烈，非金属性F＞N，则单质与氢气反应剧烈程度为F＞N，A错误；氧元素无最高正价，B错误；根据结构简式可知结构中所有原子除S外，均满足8电子稳定结构，C正确；碳的氢化物种类很多，如高碳烃的沸点很高，无法比较氢化物沸点，D错误。故选C。
2．离子液体具有电导率高、熔点低、不燃烧、热稳定性高等优越性能，在电池电解质领域展现了良好的应用前景。某离子液体W的结构如图所示，其中M、N、Y、Z、Q、X是原子序数依次递增的短周期主族元素，M、N、Y、Z、Q同周期，Y的氢化物能够使湿润的红色石蕊试纸变蓝，X的最外层电子数是电子层数的2倍。下列分析错误的是( )
A．原子半径：M>Y>Z>Q
B．Q最高价氧化物对应的水化物的酸性最强
C．少量M单质的保存方法是密封在固体石蜡中
D．离子液体W电导率高是因为存在自由移动的阴阳离子
答案：B
解析：M、N、Y、Z、Q、X是原子序数依次递增的短周期主族元素，离子液体W中元素M带一个单位正电荷，则元素M为Li；N成四个共价键，则元素N为C；Y成两个共价键，且得到一个电子，Y的氢化物能够使湿润的红色石蕊试纸变蓝，则元素Y为N；Z成二个共价键，则元素Z为O；Q成一个共价键，则元素Q为F；X成六个共价键，则元素X为S。同周期元素从左到右原子半径依次减小，故原子半径：M>Y>Z>Q，故A正确；非金属性越强，最高价氧化物的水合物的酸性越强，O无最高正价，F无正价，故B错误；M是Li，其保存方法是密封在固体石蜡中，故C正确；离子液体W中存在自由移动的阴阳离子，因而电导率高，故D正确。故选B。
3．已知X、Y、Z、W、R是元素周期表前四周期中原子序数依次增大的常见元素，相关信息如下表：
元素 相关信息
X 元素原子的核外p电子数比s电子数少1
Y 地壳中含量最多的元素
Z 第一电离能至第四电离能分别是：I1＝578 kJ·mol－1，I2＝1 817 kJ·mol－1，I3＝2 745 kJ·mol－1，I4＝11 575 kJ·mol－1
W 前四周期中电负性最小的元素
R 在周期表的第十一列
答案：B
解析：X元素原子的核外p电子数比s电子数少1，故X为N；Y为地壳中含量最多的元素，故Y为O；Z的第一电离能至第四电离能分别是：I1＝578 kJ·mol－1，I2＝1 817 kJ·mol－1，I3＝2 745 kJ·mol－1，I4＝11 575 kJ·mol－1，第四电离能远远大于第三电离能，故Z为Al；W为前四周期中电负性最小的元素，W为K；R在周期表的第十一列，故R为Cu；X、Y、Z、W、R分别为N、O、Al、K、Cu。X为N元素，核外电子排布式为1s22s22p3，基态原子中能量最高的电子处于2p能级，有3个电子，其电子云在空间有3个方向，故A正确；与Al元素成“对角线规则”的元素Be的最高价氧化物的水化物具有两性，该两性物质与强碱反应的离子方
4．某短周期主族元素M的电离能I1～I7数据如表所示(单位：kJ·mol－1)
I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7
578 1 817 2 745 11 575 14 830 18 376 23 293
下列关于元素M的推断错误的是( )
A．M元素位于元素周期表中第ⅢA族
B．M元素的最高化合价为＋3价
C．M元素的第一电离能高于同周期相邻元素
D．M元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p1
答案：C
解析：由电离能数据可知，该元素最外层有3个电子，且总电子数超过7，因此M为Al，其第一电离能比Mg的低。铝元素位于周期表的第ⅢA族，A正确；元素最高正价为其最外层电子数，B正确；第ⅡA族元素电离能＞第ⅢA族元素电离能，C错误；Al元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p1，D正确。故选C。
5．已知元素周期表中1～18号元素中的四种元素的简单离子W3＋、X＋、Y2－、Z－都具有相同的电子层结构，下列判断正确的是( )
A．元素的第一电离能：X>W
B．离子的还原性：Y2－>Z－
C．氢化物的稳定性：H2Y>HZ
D．原子半径：X
答案：B
解析：1～18号元素中的四种元素的简单离子W3＋、X＋、Y2－、Z－都具有相同的电子层结构，则W和X是金属元素，且在元素周期表中W位于X的右侧，Y和Z是非金属元素，在元素周期表中位于W和X的上一周期，其中Z位于Y的右侧。同周期元素从左到右金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强，即金属性：X>W，非金属性：Z>Y，所以元素的第一电离能：XW，离子的还原性：Y2－>Z－，氢化物的稳定性：H2Y6．短周期主族元素W、X、Y、Z原子序数依次增大，W、Z位于同一主族，四种元素形成的一种化合物的结构如图所示。下列说法错误的是( )
A．W的简单氢化物稳定性比X的弱
B．Y与X、Z、W均能形成离子化合物
C．W与Y形成的化合物只含离子键
D．四种元素中简单离子半径最大的是Z
答案：C
解析：根据四种元素形成的化合物结构可知，Y能形成带有1个正电荷的阳离子，Z能形成6个共价键，X能形成1个共价键，W能形成2个共价键，则Z的最外层电子数为6，位于第ⅥA族，且短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，W、Z位于同一主族，则W为O，Z为S；Y的原子序数大于O，小于S，则Y为Na；X的原子序数在O和Na之间，则X为F。由于非金属性：O7．有5种元素X、Y、Z、Q、T。基态X原子的价层电子排布为(n＋2)sn；Y元素基态的正三价离子的3d轨道为半充满；Z原子的核外电子总数等于基态Q原子的最外层电子数；基态Q原子的L电子层的p能级上只有一对成对电子；基态T原子有1个3p空轨道。下列叙述错误的是( )
A．元素Y和Q可形成化合物Y2Q3
B．简单气态氢化物的稳定性：Q>T>Z
C．X和Q结合生成的化合物中一定含有离子键
D．原子半径：X>Z>Q
答案：B
解析：基态X原子的价层电子排布为(n＋2)sn，由于s能级最多有2个电子，则基态X原子的价层电子排布可能为3s1或4s2，X元素为Na元素或Ca元素；Y元素基态的正三价离子的3d轨道为半充满，则基态Y3＋的价层电子排布为3d5，基态Y原子的价层电子排布为3d64s2，Y元素为Fe元素；基态Q原子的L电子层的p能级上只有一对成对电子，则基态Q原子的核外电子排布式为1s22s22p4，Q元素为O元素；Z原子的核外电子总数等于基态Q原子的最外层电子数，则Z元素为C元素；基态T原子有1个3p空轨道，则基态T原子的价层电子排布为3s23p2，T元素为Si元素。Fe与O可形成化合物Fe2O3，A正确；同周期元素从左向右，简单气态氢化物稳定性逐渐增大，同主族元素从上到下，简单气态氢化物稳定性逐渐减小，则简单气态氢化物稳定性：O>C>Si，B错误；X元素为Na元素或Ca元素，与O形成的化合物中一定含有离子键，C正确；电子层数越多，原子半径越大，电子层数相同时，核电荷数越大，原子半径越小，则原子半径：X>Z>Q，D正确。
8．a、b、c、d、e、f是原子序数依次增大的非0族元素，位于元素周期表的前四周期。a的一种核素无中子，b的s能级电子数与p能级的电子数之比为4∶3，c与e同主族，未成对电子数为2，d在同周期元素中的原子半径最大，f在同周期元素中的未成对电子数最多。请回答下列问题：
(1)上述元素中，位于元素周期表p区的元素有____________(填元素符号)，其中基态c原子中电子占据的最高能级的原子轨道形状是_____。
(2)基态e原子的核外电子排布式为__________________，其核外有____________种不同空间运动状态的电子。
(3)b、c、d、e的简单离子半径由大到小的顺序为____________(用离子符号表示)，b、c、e元素中，第一电离能最大的元素为________，原因为_______________________________________。
(4)基态f原子的未成对电子数与成对电子数之比为____________，下列属于f原子激发态电子排布式的有___________(填标号)。
A．[Ar]3d54s14p1 B．[Ar]3d54s1
C．[Ar]3d44s14p1 D．[Ar]3d44s04p2
答案：(1)N、O、S 哑铃形 (2)1s22s22p63s23p4(或[Ne]3s23p4) 9 (3)S2－>N3－>O2－>Na＋ N N原子2p轨道半充满，比相邻的O原子更稳定，更难失去电子；O、S同主族，S原子半径大于O原子，更易失去电子 (4)1∶3 CD
解析：由题意知，a、b、c、d、e、f是原子序数依次增大的非0族元素，位于元素周期表的前四周期。a的一种核素无中子则a为H，b的s能级电子数与p能级的电子数之比为4∶3即其核外电子排布式为1s22s22p3，则b为N，c与e同主族，未成对电子数为2，即c的核外电子排布式为1s22s22p4，则c为O，e为S，d在同周期元素中的原子半径最大，则d为Na，f在同周期元素中的未成对电子数最多，即f为第四周期中未成对电子数最多的，其价层电子排布式为3d54s1，则f为Cr，综上分析可知，a、b、c、d、e、f分别是H、N、O、Na、S、Cr。
(1)根据元素分区的标准可知，上述元素中，H、Na位于s区，N、O、S位于元素周期表p区，Cr位于d区，其中基态c即O原子中电子占据的最高能级的原子轨道即2p，其形状是哑铃形。
(2)由分析可知，e为S，故其基态e原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4或[Ne]3s23p4，其核外电子共占据9个原子轨道，则其核外有9种不同空间运动状态的电子。
(3)由分析可知，b、e、d、e分别是N、O、Na、S，则b、c、d、e的简单离子即N3－、O2－、Na＋、S2－，其中N3－、O2－、Na＋具有相同的电子层结构，且核电荷数依次增大，离子半径依次减小，S2－比它们多一个电子层，离子半径最大，故其离子半径由大到小的顺序为S2－>N3－>O2－>Na＋，由于N原子2p轨道半充满，比相邻的O原子更稳定，更难失去电子；O、S同主族，S原子半径大于O原子，更易失去电子，b、c、e即N、O、S元素中，第一电离能最大的元素为N。
(4)由分析可知，f为Cr，其基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d54s1，则基态f原子的未成对电子数与成对电子数之比为6∶18＝1∶3，[Ar]3d54s14p1为Mn的激发态电子排布式，A不符合题意；[Ar]3d54s1为Cr的基态电子排布式，B不符合题意；[Ar]3d44s14p1是Cr的基态电子中3d上的电子跃迁到4p上，故为Cr的激发态电子排布式，C符合题意；[Ar]3d44s04p2是Cr的基态电子中3d和4s上的电子跃迁到4p上，故为Cr的激发态电子排布式，D符合题意。
9．现有X、Y、Z、W、R五种前四周期的元素，它们的原子序数依次增大。请根据下列相关信息，回答有关问题。
X元素是形成化合物种类最多的元素
Y元素基态原子的核外p电子比s电子多3个
Z元素最高正价与最低负价的代数和为4
W元素主族序数与周期数的差为4
R元素位于元素周期表中的第八列
(1)R元素位于元素周期表的____________区。已知该元素的＋3价离子比＋2价离子稳定，请简述其原因：________________________。
(2)W的基态原子含有____________个原子轨道，其中电子所占据的最高能级的原子轨道呈____________形。
(3)X、Y、Z、W的最高价氧化物对应水化物的酸性由强到弱的顺序为____________________________________(用化学式表示)。
(4)YW3的电子式为__________________________。该物质遇水会发生水解反应，生成HYO2，同时产生白雾，写出该反应的化学方程式：______________________________________________。
答案：(1)d ＋2价离子的价层电子排布式为3d6，而＋3价离子的价层电子排布式为3d5，为较稳定的半充满结构
(2)9 纺锤(哑铃)
(3)HClO4>H2SO4>H3PO4(或HPO3>H2CO3)
解析：X元素是形成化合物种类最多的元素，为C元素。Y元素基态原子的核外p电子比s电子多3个，1s22s22p63s23p3，为P元素。Z元素最高正价与最低负价的代数和为4，最高正价为x，最低负价为－y，有①x＋y＝8、②x－y＝4，为S元素。W元素主族序数与周期数的差为4，第三周期第ⅦA族，为Cl元素。R元素位于元素周期表中的第八列，为Fe元素。(1)R元素为Fe，位于元素周期表第四周期第Ⅷ族，属于d区。其＋3价离子比＋2价离子稳定的原因为＋2价离子的价层电子排布式为3d6，而＋3价离子的价层电子排布式为3d5，为较稳定的半充满结构。
(2)W元素为Cl，核外电子排布式：1s22s22p63s23p5，基态原子轨道有1＋1＋3＋1＋3＝9个，其中电子所占据的最高能级的原子轨道3p，呈哑铃形。
(3)X、Y、Z、W的最高价氧化物对应水化物为H2CO3、H3PO4、H2SO4、HClO4，酸性由强到弱的顺序为HClO4>H2SO4>H3PO4>H2CO3。第一章 阶段重点突破练(一)
1．已知某基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2，该元素在元素周期表中的位置和区分别是( C )
A．第四周期第ⅡB族：s区
B．第四周期第ⅧB族；d区
C．第四周期第Ⅷ族：d区
D．第四周期第Ⅷ族：ds区
答案：C
解析：由某基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2，可知共4个电子层，为第四周期元素，价电子排布为3d84s2，为Ni，最后填充d电子，为d区元素，位于第四周期第Ⅷ族。故选C。
2．原子序数在前36号的某原子最外层电子排布式为ns1，则该原子在元素周期表中不可能位于( C )
A．第ⅠA族 B．第ⅥB族
C．第Ⅷ族 D．第ⅠB族
答案：C
3.(2023·日照高二期末)元素周期表中有如图所示的元素，下列叙述正确的是( A )
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，电子排布为3s23p63d2，共有10个电子，A正确；钛元素是d区的过渡元素，B错误；钛元素原子最外层为4s2，有2个电子，C错误；47.87是钛原子的相对原子质量，D错误。
4．(2023·开封高二月考)已知1～18号元素的离子aW3＋、bX＋、cY2－、dZ－都具有相同的电子层结构，下列关系正确的是( D )
A．质子数：c>d，离子的还原性：Y2－>Z－
B．氢化物的稳定性：H2Y>HZ
C．原子半径：XD．电负性：Z>Y>W>X
答案：D
解析：离子aW3＋、bX＋、cY2－、dZ－都具有相同的电子层结构，则有a－3＝b－1＝c＋2＝d＋1，可知原子序数a>b>d>c，Y、Z为非金属元素，处于第二周期，Y为O元素，Z为F元素，W、X为金属元素，处于第三周期，W为Al元素，X为Na元素。
5．W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素，且原子核外L层的电子数分别为0、5、8、8，其最外层电子数之和为18。下列说法正确的是( A )
A．电负性：YB．第一电离能：Y>X
C．化合物WZ难溶于水
D．由Y与Z形成的化合物YZ3和YZ5均满足8电子稳定结构
答案：A
解析：W、X、Y、Z均为短周期主族元素，原子序数依次增大，且原子核外L能层的电子数分别为0、5、8、8，则W是H元素，X是N元素，Y、Z为第三周期元素；它们的最外层电子数之和为18，W最外层电子数是1，X最外层电子数是5，Y、Z最外层电子数之和是12，且二者都是主族元素，Y原子序数小于Z，则Y是P元素、Z是Cl元素。
6．X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的常见元素。其相关信息如下表：
元素 相关信息
X X的基态原子L层电子数是K层的2倍
Y Y的基态原子最外层电子排布式为nsnnpn＋2
Z Z存在质量数为23，中子数为12的核素
W W有多种化合价，在溶液中生成的白色氢氧化物在空气中会迅速变成灰绿色，最后变成红褐色
下列说法不正确的是( B )
A．W是Fe元素
B．X的电负性比Y的大
C．Z2Y2中阴离子和阳离子个数比为1∶2
D．XY2是一种直线形分子
答案：B
解析：X的基态原子L层电子数是K层的2倍，X是C；Y的基态原子最外层电子排布式为nsnnpn＋2，n＝2，即2s22p4，为O；Z存在质量数为23，中子数为12的核素，质子数为11，为Na；W有多种化合价，在溶液中生成的白色氢氧化物在空气中会迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，为Fe。
7．(2023·山东济宁高二月考)如图为元素周期表前四周期的一部分，下列有关 R、W、X、Y、Z五种元素的叙述中，正确的是( D )
A．W元素的第一电离能小于Y元素的第一电离能
B．Y、Z的阴离子电子层结构都与 R 原子的相同
C．p能级未成对电子最多的是 Z 元素
D．X元素是电负性最大的元素
答案：D
解析：由元素在周期表的位置可知，X为F、W为P、Y为S、R为Ar、Z为Br。P的3p电子半满为稳定结构，则W元素的第一电离能大于Y元素的第一电离能，故A错误；Z的阴离子有4个电子层，Y的阴离子与R原子均为3个电子层，电子层结构不同，故B错误；p能级有3个轨道，最多有3个未成对电子，则p轨道上未成对电子最多的是W(P)元素，故C错误；非金属性越强，电负性越大，则X(F)元素是电负性最大的元素，故D正确。
8.X、Y、Z、W均为短周期主族元素，它们在元素周期表中的相对位置如图所示，下列说法正确的是( B )
A．Y的价层电子排布式是ns2np5
B．四种元素所形成的最简单氢化物中，沸点最高的可能是Y的氢化物
C．Y、Z之间可形成离子化合物
D．X、Z、W的最高价氧化物所对应的水化物不可能均是强酸
答案：B
解析：根据X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置可知，Y可能为C、N、O，当Y为N时，形成的最简单氢化物为氨气，分子间能够形成氢键，沸点最高，当Y为O时，X为N，Z为S，W为Cl，水常温下为液体，水的沸点最高，故B正确；根据X、Y、Z、W在周期表中的相对位置可知，Y可能为C、N、O，Y、Z同主族，且为短周期元素，二者不可能形成离子化合物，故C错误；当X、Z、W分别为N、S、Cl时，对应最高价含氧酸分别为硝酸、硫酸和高氯酸，都是强酸，故D错误。
9.(2021·浙江6月选考，15)已知短周期元素X、Y、Z、M、Q和R在周期表中的相对位置如图所示，其中Y的最高化合价为＋3。下列说法不正确的是( A )
A．还原性：ZQ2B．X能从ZO2中置换出Z
C．Y能与Fe2O3反应得到Fe
D．M最高价氧化物的水化物能与其最低价氢化物反应
答案：A
解析：ZQ2为CS2，ZR4为CCl4，CS2中硫的还原性强于CCl4中的氯元素，A错误；Mg和CO2发生反应：2Mg＋CO22MgO＋C，B正确；Al和Fe2O3发生铝热反应：2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe，C正确；M为N，N的最高价氧化物对应的水化物为HNO3，最低价氢化物为NH3，二者发生反应：HNO3＋NH3===NH4NO3，D正确。
10．(2023·张家界高二月考)有A、B、C、D、E、F六种主族元素，有关信息如下：
①短周期元素C原子的价层电子排布式为ns2np2，E的单质可在空气中燃烧；
②如图是元素周期表中主族元素的一部分；
③A、B同周期，其电离能数据如下(单位：kJ·mol－1)：
I1 I2 I3 I4
A 738 1 451 7 733 10 540
B 578 1 817 2 745 11 575
试回答下列问题：
(1)F原子的核外电子排布式为___________。
(2)C、D、E元素的电负性相对大小为___________(用元素符号表示)。
(3)化合价是元素的一种性质，由A、B的电离能数据判断下列说法正确的是___________(填字母)。
a．A通常显＋1价，B通常显＋4价
b．B元素的第一电离能较小，其活泼性比A强
c．A、B的单质分别与盐酸反应放出等量氢气时，消耗单质的物质的量之比为3∶2
答案：(1)1s22s22p63s23p63d104s24p4 (2)S>P>Si c
解析：根据题意，满足价层电子排布式为ns2np2的元素为碳、硅；元素C、D、E在同一周期，假设C为碳，则E为氧，氧气不能在空气中燃烧，所以C为硅，则D为磷，E为硫，单质硫能在空气中燃烧生成SO2，所以F为硒。(3)根据表中数据，A的第三电离能远远大于第二电离能，则A是第ⅡA族元素，通常显＋2价；B元素的第四电离能远远大于第三电离能，则B是第ⅢA族元素，通常显＋3价、a错误；B元素的第一电离能小，但它在反应时需要失去3个电子，判断其活泼性不能只看第一电离能，根据同周期元素的性质递变规律可知，b错误；产生等量的H2，A、B失去电子数相等，即可得出消耗A、B的单质的物质的量之比为3∶2，c正确。
11．电离能是衡量元素失电子能力的重要依据，随着元素核电荷数的递增，电离能的值呈现周期性变化规律。根据所学知识，回答下列问题。
(1)第一电离能指的是_______________。
(2)如图是部分元素原子的第一电离能I1随原子序数的变化关系(其中12号至17号元素的有关数据缺失)。
①根据图示变化规律，可推测S的第一电离能的大小(最小)范围为___________②据图可知，第二周期元素原子第一电离能I1出现反常的元素是___________。
③图中第四周期第一电离能最小的元素在周期表中的位置：___________________。
④根据对角线规则铍元素最高价氧化物的水化物应该具有___________。
(3)用In表示元素的第n电离能，则图中的a、b、c分别代表___________(填字母)。
A．a为I1、b为I2、c为I3
B．a为I3、b为I2、c为I1
C．a为I2、b为I3、c为I1
D．a为I1、b为I3、c为I1
(4)铜、锌两种元素的第一电离能、第二电离能如下表所示：
电离能/(kJ·mol－1) I1 I2
Cu 746 1 958
Zn 906 1 733
铜的第一电离能(I1)小于锌的第一电离能，而铜的第二电离能(I2)却大于锌的第二电离能，其主要原因是____________________________________________。
答案：(1)气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需的最低能量 (2)①Si P ②Be和N ③第四周期第ⅠA族 ④两性 (3)C (4)Cu原子失去一个电子后，核外电子排布为[Ar]3d10，而锌为[Ar]3d104s1，铜达到了较稳定状态，所以Cu的第二电离能相对较大
解析：(2)①由图中数据可知，第ⅡA、ⅤA族元素的第一电离能有突变，因此S的第一电离能的最小范围为SiZn，其原因是Cu原子失去一个电子后，核外电子排布为[Ar]3d10，而锌为[Ar]3d104s1，铜达到了较稳定状态，所以Cu的第二电离能相对较大。
12．现有七种元素，其中A、B、C、D、E为短周期主族元素，F、G为第四周期元素，它们的原子序数依次增大。请根据下列相关信息，回答问题。
元素 相关信息
A 元素的核外电子数和能层数相等，也是宇宙中最丰富的元素
B 元素原子的p轨道电子数比s轨道电子数少1
C 原子的第一至第四电离能分别是I1＝738 kJ/mol；I2＝1 451 kJ/mol；I3＝7 733 kJ/mol；I4＝10 540 kJ/mol
D 原子核外所有p轨道全满或半满
E 元素的主族序数与周期数的差为4
F 是前四周期中电负性最小的元素
G 在周期表的第七列
(1)已知BA5为离子化合物，写出其电子式___________________________。
(2)B基态原子中能量最高的电子，其电子云在空间有___________个方向，原子轨道呈___________形。
(3)某同学根据上述信息，推断C基态原子的轨道表示式为。该同学所画的轨道表示式违背了___________。
(4)G位于第___________族___________区，价层电子排布式为___________。
答案：(1) (2)3 (3)哑铃 泡利原理 (4)ⅦB d 3d54s2
解析：A、B、C、D、E为短周期主族元素，F、G为第四周期元素，它们的原子序数依次增大。A元素的核外电子数和能层数相等，是宇宙中最丰富的元素，则A为H元素；B元素原子的p轨道电子数比s轨道电子数少1，B元素原子核外有2个电子层，为1s22s22p3，故B为N元素；由C原子的第一至第四电离能数据可知，第三电离能陡增，故C位于第ⅡA族，原子序数大于N元素，故C为Mg元素；D位于第三周期，D原子核外所有p轨道全满或半满，最外层电子排布式为3s23p3，故D为P元素；E应为第三周期元素，E元素的主族序数与周期数的差为4，为第ⅦA族元素，故E为Cl元素；F是前四周期中电负性最小的元素，故F为K元素；G在周期表的第七列，G为Mn元素。(1)NH5是离子化合物，则含有NH，阴离子是H－。(2)氮元素的能量最高的电子为2p轨道上的电子，p轨道有3个方向，呈哑铃形。(3)3s轨道的两个电子自旋平行，违反了泡利原理。(4)Mn原子的价层电子排布式为3d54s2，最后填充的电子为3d轨道，故属于d区元素，位于第四周期第ⅦB族。
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