2.2 课时1原子核外电子排布的周期性 元素第一电离能的周期性变化 同步练 （含答案） 2024-2025学年高二化学苏教版（2020）选择性必修2

课时1　原子核外电子排布的周期性　元素第一电离能的周期性变化
1 [2024扬州宝应阶段练习]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. 基态原子的N层上只有1个电子的元素，一定是s区元素
B. 原子的价电子排布式为(n－1)d6～8ns2的元素一定是ds区元素
C. 基态原子最外层有3个未成对电子的元素一定属于主族元素
D. 基态原子的价电子排布式为(n－1)dxnsy的元素的族序数一定为x＋y
2 下列有关原子核外电子排布的说法正确的是(　　)
A. 基态铬原子的电子排布式为[Ar]3d44s2
B. 原子结构示意图为的原子，核外有2个未成对电子
C. 在元素周期表中，非金属元素都在p区
D. 同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多
3 [2024连云港灌南期中]下列关于原子结构及元素周期表的说法错误的是(　　)
A. 位于同一轨道内的电子的运动状态不相同
B. 位于d区和ds区的元素都是金属元素
C. 前四周期未成对电子数最多的元素位于ⅥB族
D. 基态原子最外层电子排布为ns1的元素均在ⅠA族或ⅠB族
4 加工馒头、面包和饼干等产品时，加入的一些膨松剂(如碳酸氢铵、碳酸氢钠)可中和酸并受热分解，产生大量气体，使面团疏松、多孔，生产的食品松软，易消化吸收。下列说法正确的是(　　)
A. 钠元素的焰色试验属于化学变化
B. 第一电离能：O>C>Na
C. 基态钠原子占据的最高能级的电子云轮廓图呈纺锤形
D. 基态碳原子中能量最高的电子的电子云在空间中有5个伸展方向
5 [2024扬州阶段练习]X、Y、Z、Q、W是原子序数依次增大的前四周期元素，其中X是宇宙中含量最多的元素；在同周期元素中，第一电离能数值比Y大的元素有2种；Z元素原子的价电子排布是nsnn p2n；Q、W元素原子的最外层均只有1个电子，但Q元素原子中只有两种形状的电子云，W元素基态原子内层轨道均排满电子。下列说法正确的是(　　)
A. 第一电离能：XC. Q2Z2中阴、阳离子个数比为1∶1 D. W位于元素周期表的ds区
6 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s区全部是金属元素
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
7 [2024南通阶段练习]已知：X、Y是元素周期表第3周期的主族元素。X、Y元素的第一电离能(I1)至第四电离能(I4)数据(单位是kJ/mol)如下表所示。下列说法正确的是(　　)
元素 I1 I2 I3 I4
X 738 1 451 7 733 10 540
Y 578 1 817 2 745 11 575
A. X元素的常见化合价是＋3
B. Y元素是元素周期表的s区元素
C. Y单质在常温下不能与浓硝酸反应
D. 基态X原子、Y原子中s能级上的电子总数相等
8 已知：Q、R、X、Y、Z五种元素的原子序数递增，Z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，其余均为短周期主族元素，Y原子价层电子排布式为msnmpn，Q、X原子p轨道的电子数分别为2和4。下列说法正确的是(　　)
A. 第一电离能：X>R>Q
B. Z位于元素周期表d区
C. 原子半径：Y>X>R>Q
D. Q、Y形成的最高价氧化物的水化物的酸性：Q>Y
9 若某元素原子处于能量最低状态时，原子的最外层电子数为2，价层电子数为5，下列关于该元素的叙述正确的是(　　)
A. 该元素原子的M层有11个电子
B. 该元素处于元素周期表中ⅤA族
C. 该元素位于元素周期表的d区或p区
D. 该元素基态原子的价电子排布式为(n－1)d3ns2
10 下列说法不正确的是(　　)
A. 基态原子核外N层上有三个电子的元素一定是ⅢA族元素
B. 基态原子核外价层电子排布式为(n－1)d6～8ns2的元素一定是Ⅷ族元素
C. 基态原子的p能级上半充满的元素一定位于ⅤA族
D. 基态原子核外价层电子排布式为nsxnpy的元素的族序数一定为x＋y
11 [2024江苏期末]O、S、Se位于元素周期表中ⅥA族。下列说法正确的是(　　)
A. 原子半径：r(O)＞r(S)＞r(Se)
B. 第一电离能：I1(O)＜I1(S)＜I1(Se)
C. 热稳定性：H2O＜H2S＜H2Se
D. 在元素周期表中Te附近寻找半导体材料
12 [2024镇江阶段练习]如图是元素周期表的一部分，图中所列字母分别代表一种化学元素。
请回答下列问题。
(1) e位于元素周期表中________区，其基态原子电子排布式为____________。
(2) 基态c原子中有________个未成对电子，其中能量最高的电子所在原子轨道的电子云轮廓图为________。
(3) 基态g2+的外围电子的轨道表示式为________________________。
(4) 基态f的原子结构示意图为________。f元素可形成f2+、f3+，则离子半径由大到小的顺序是________，其中较稳定的是f3+，试从核外电子排布的角度解释其原因：_______________________________________________________________。
13 含过渡金属元素的物质种类繁多，应用广泛。回答下列问题。
(1) 乳酸亚铁[CH3CH(OH)COO]2Fe是一种常用的补铁剂。基态铁原子的简化电子排布式为__________，基态Fe2+核外电子的空间运动状态有________种。
(2) 下列N原子电子排布图表示的状态中，能量最低的是________(填字母，下同)。
A.
B.
C.
D.
(3) 第二电离能：I2(Cu)________(填“>”或“<”)I2(Zn)，理由是_______________
______________________________________________________________________。
(4) 下列有关说法不正确的是________。
A. FeSO4可用作净水剂
B. Fe2+的价层电子排布式为3d44s2
C. Fe元素位于元素周期表第4周期Ⅷ族
(5) 将含有未成对电子的物质置于外磁场中，会使磁场强度增大，称其为顺磁性物质，下列物质中，属于顺磁性物质的是________。
A. [Cu(NH3)2]Cl　 B. [Cu(NH3)4]SO4
C. [Zn(NH3)4]SO4　 D. Na2[Zn(OH)4]
(6) 铜、锌两种元素的第一电离能、第二电离能如表所示。元素1的元素符号为________，元素2在周期表中位于第4周期________族。
电离能/(kJ/mol) I1 I2
元素1 906 1 733
元素2 746 1 958
用In表示元素的第n电离能，则图中的甲、乙、丙分别代表________。
甲 乙 丙
A. I1、I2、I3 B. I2、I3、I1
C. I3、I2、I1 D. I1、I3、I2
14 现有X、Y、Z、W、R五种前4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：____________________________________。　　　　　　　　
15 [2025南京中华中学学情调研]人类对元素化合物的研究由来已久，并且持续进步。如合成氨(N2＋3H22NH3)是人类科学技术发展史上的一项重大成就，在很大程度上解决了地球上因粮食不足而导致的饥饿问题，是化学和技术对社会发展与进步的巨大贡献。金属元素Ti、Na、Mg、Fe等元素单质及化合物在诸多领域都有广泛的应用。
(1) 基态氢原子中，核外电子的电子云轮廓图形状为________。
(2) 自然界中的氮元素主要以分子的形式存在于空气中，是人工固氮的主要来源。基态氮原子的轨道表示式为______________。N2分子的电子式为________。
(3) 铁触媒是普遍使用的以铁为主体的多成分催化剂，通常还含有Al2O3、K2O、CaO、MgO、Cr2O3等氧化物中的几种。
①基态铁原子简化的核外电子排布式为________，上述氧化物所涉及的元素中，处于元素周期表中p区的元素是________。
②第一电离能：Mg________(填“>”或“<”，下同)Al，离子半径：Fe3+________Fe2+。
(4) 碱金属元素的第一电离能(I1)数据如表所示：
元素 Li Na K Rb Cs
I1/(kJ/mol) ＋520 ＋496 ＋419 ＋403 ＋376
从原子结构的角度解释碱金属元素第一电离能的递变规律：_______________
______________________________________________________________________。
课时1　原子核外电子排布的周期性元素第一电离能的周期性变化
1. C　基态原子的N层上只有1个电子，其价电子排布式可能为4s1或3d54s1或3d104s1，不一定是s区元素，A错误；原子的价电子排布式为(n－1)d6～8ns2的元素是Ⅷ族元素，一定是d区元素，B错误；基态原子最外层有3个未成对电子的元素，其p能级有3个电子，一定属于主族元素，C正确；基态原子的价电子排布式为(n－1)dxnsy的元素，其族序数可能为x＋y(x＋y<7)、也可能为y(x＝10，y＝1或2)，该元素还可能在Ⅷ族(10≥x＋y>7)，D错误。
2. B　铬为24号元素，基态铬原子的电子排布式为[Ar]3d54s1，A错误；原子结构示意图为的原子为O，其电子排布式为1s22s22p4，核外有2个未成对电子，B正确；氢元素位于s区，C错误；同一原子中，2p、3p、4p能级都含有3个伸展方向不同的轨道，D错误。
3. D　前4周期元素(即1～36号元素)，未成对电子数最多的元素外围电子排布为3d54s1，共有6个未成对电子，该元素是铬，处于元素周期表中第4周期ⅥB族，C正确；基态原子的最外层电子排布是ns1，若为主族元素，则位于ⅠA族，若为过渡金属元素，则位于ⅥB族或ⅠB族，D错误。
4. B　钠元素的焰色试验属于物理变化，A错误；同周期元素随核电荷数增大，第一电离能整体呈增大趋势；同主族元素随核电荷数增大，第一电离能减小，第一电离能O>C>Li>Na，B正确；基态钠原子占据的最高能级的电子位于3s轨道中，其电子云轮廓图呈球形，C错误；基态碳原子中能量最高的电子位于3p轨道中，其电子云在空间中有3个伸展方向，D错误。
5. D　X为H元素，Y为N元素，Z为O元素，Q为Na元素，W为Cu元素。同周期主族元素，从左到右第一电离能总体呈增大趋势，但ⅡA、ⅤA族元素的第一电离能比同周期相邻元素大，故第一电离能H＜O＜N，A错误；NO2属于不成盐氧化物，B错误；Na2O2是由Na＋和O构成的离子化合物，阴、阳离子个数比为1∶2，C错误；Cu的原子序数为29，价电子排布式为3d104s1，位于元素周期表的ds区，D正确。
6. C　元素周期表的s区不全部是金属元素，如氢元素，A错误；过渡元素处于元素周期表的d区、ds区和f区，则元素周期表的d区仅包含部分过渡元素，B错误，C正确；ⅠB族和ⅡB族元素处于元素周期表的ds区，则ds区元素都是副族元素，D错误。
7. D　主族元素的电离能突然增大，表明价电子层上的电子已完全失去，开始失去下一能层上的电子，则X元素的常见化合价是＋2，X为Mg，Y元素的常见化合价为＋3，Y为Al，A错误；Al元素在元素周期表的p区，B错误；常温下，Al在浓硝酸中会发生钝化，钝化属于化学变化，C错误；基态Mg的电子排布式为1s22s22p63s2，基态Al的电子排布式为1s22s22p63s23p1，二者s能级上的电子总数相等，D正确。
8. D　由题给信息推知，Q、R、X、Y、Z分别为C、N、O、Si、Cu。ⅤA族元素的p轨道为半充满状态，更加稳定，第一电离能大于同周期相邻元素，故第一电离能N>O，A错误；铜位于元素周期表ds区，B错误；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C>N>O，C错误；非金属性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越强，非金属性C>Si，则酸性H2CO3>H2SiO3，D正确。
9. D　某元素原子处于能量最低状态时，原子的最外层电子数为2，说明该元素的最外层电子排布式为ns2，价层电子数为5，则说明该元素基态原子的价电子排布式为(n－1)d3ns2。该元素基态原子的价电子排布式为(n－1)d3ns2，故当n＝4时，则该元素原子的M层电子排布为3s23p63d3，共有11个电子，当n＝5时，则M层上排满，共有18个电子，A错误，D正确；该元素基态原子的价电子排布式为(n－1)d3ns2，该元素处于元素周期表中ⅤB族，B错误；该元素基态原子的价电子排布式为(n－1)d3ns2，该元素位于元素周期表的d区，C错误。
10. D　基态原子核外N层上有三个电子的元素，价电子排布式是4s24p1，其最外层有3个电子，则一定是ⅢA族元素，A正确；基态原子核外价层电子排布式为(n－1)d6～8ns2的元素一定是Ⅷ族元素，B正确；基态原子的p能级上半充满，为ns2np3，最外层电子数是5，该元素一定位于ⅤA族，C正确；当x＝2，y＝6时，该元素是0族元素，族序数不是x＋y＝8，D错误。
11. D　同主族元素，从上到下原子半径依次增大，即原子半径r(O)12. (1) s　1s22s22p63s1
(2) 3　纺锤形
(3)
(4) 　Fe3+13. (1) [Ar]3d64s2　14　(2) D　(3) >　Zn＋的价电子排布式为3d104s1，Cu＋的价电子排布式为3d10，Cu＋的3d轨道处于全充满状态，更稳定　(4) AB　(5) B　(6) Zn　ⅠB　B
解析：(6) Cu原子失去一个电子后，核外电子排布为[Ar]3d10，而Zn为[Ar]3d104s1，铜达到了稳定状态，故Cu的第二电离能相对较大，故元素1为Zn；元素2为Cu，铜位于第4周期ⅠB族。Mg的基态原子3s轨道为全充满，较稳定，比相邻的ⅠA和ⅢA族元素的第一电离能大，P的3p能级上半充满，较稳定，比相邻的ⅣA和ⅥA族的第一电离能大，故丙图表示第一电离能；当第3周期元素原子均失去1个电子后，Na＋的2p轨道全充满，较稳定，第二电离能陡然升高，故甲图表示第二电离能；当失去两个电子后，Mg2+的2p轨道全充满，较稳定，第三电离能比Na大，故乙图表示第三电离能，故选B。
14. (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，为较稳定的半充满状态　(2) 9　纺锤
(3) HClO4>H2SO4>H3PO4>H2CO3
(4) 　PCl3＋2H2O===HPO2＋3HCl
解析：依据题给信息推知，X、Y、Z、W、R分别为C、P、S、Cl、Fe。(2) W元素为Cl，核外电子排布式为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为3p，呈纺锤形。(3) X、Y、Z、W的最高价氧化物对应水化物为H2CO3、H3PO4、H2SO4、HClO4，非金属性Cl>S>P>C，则酸性HClO4>H2SO4>H3PO4>H2CO3。
15. (1) 球形
(2) 　
(3) ①[Ar]3d64s2　Al、O　②>　<
(4) 同主族元素自上而下，原子半径增大，原子核对最外层电子的吸引力减弱，原子越容易失去电子，故第一电离能越小