高考化学一轮复习第五章物质结构与性质学案（含答案）
文档属性
| 名称 | 高考化学一轮复习第五章物质结构与性质学案（含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 9.2MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-06-22 19:13:59 | ||
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文档简介
第五章 物质结构与性质
第15讲 原子结构 核外电子排布
复习要点 1.了解元素、核素和同位素的含义。2.了解原子的构成，了解原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数以及它们之间的关系。3.了解原子核外电子的运动状态、能级分布和排布原理，能正确书写1～36号元素原子核外电子、价层电子排布式和轨道表示式。4.了解电子在原子轨道之间的跃迁及其简单应用。
考点 原子结构 核素 同位素
A基础知识重点疑难
1.原子的构成
（1）原子的构成
（2）原子的表示方法
笔记：主要以表示方法体现或结合NA考查：如（2023浙江1月）中子数为18的氯原子Cl（×）；（2023福建）0.1 mol [NH3OH]＋含有的质子数为1.5NA（×）；（2024浙江1月）中子数为10的氧原子O （√）
（3）微粒之间 的关系
①原子中：质子数（Z）＝核电荷数＝ 核外电子 数；
②质量数（A）＝ 质子数 （Z）＋ 中子数 （N）；
③阳离子的核外电子数＝质子数－阳离子所带的电荷数；
④阴离子的核外电子数＝质子数＋阴离子所带的电荷数。
笔记：近年融合核反应判断元素，如（2022河北）中子轰击X原子的核反应为X＋nY＋H，其中Y可用于测定文物年代，则X为 。（提示N）
（4）两种相对原子质量
①原子（即核素）的相对原子质量：一个原子（即核素）的质量与12C质量的 的比值。一种元素有几种同位素，就有几种不同核素的相对原子质量。
②元素的相对原子质量：该元素各种天然同位素原子所占的原子百分比与相对原子质量的乘积之和。
如Ar（Cl）＝Ar（35Cl）×a％＋Ar（37Cl）×b％。
2.元素、核素、同位素、同素异形体的比较
元素 核素 同位素 同素异形体
本质 质子数相同的一类原子 质子数、中子数都一定的原子 质子数相同、中子数不同的核素 同种元素形成的不同单质 ①
范畴 同类原子 原子 原子 单质
特性 只有种类，没有个数 化学反应中的最小微粒 化学性质几乎完全相同 组成元素相同、单质性质不同
决定 因素 质子数 质子数、中子数 质子数、中子数 组成元素、结构
举例 H、C、O三种元素 1H、2H、3H三种核素 12C、14C ② 互称同位素 O2与O3互为同素异形体
笔记：①（2024广东）C60与石墨烯互为同素异形体（√）
②用于考古断代（2024甘肃CC和C互为同位素（√）3.常见“10电子”“18电子”的微粒
（1）常见“10电子 ”的微粒
笔记：由延伸出的阴、阳离子和氢化物
（2）常见“18电子 ”的微粒
笔记：由Ar延伸出的阴、阳离子和氢化物等
（3）其他等电子微粒
①“2电子”的微粒：He、H－、Li＋、Be2＋、H2。
②“9电子”的微粒：—F、—OH、—NH2、—CH3。
③“14电子”的微粒：Si、N2、CO、、CN－、C2H2。
④“16电子”的微粒：S、O2、C2H4、HCHO。
B题组集训提升能力
题组一 微粒中“粒子数”的确定
1.（2025·郑州模拟）现有下列几组粒子：①N2、CO、C2H2；②N、H3O＋、OH－；③、、CN－；④P、S、Cl。对上述四组粒子归类正确的是（ ）
A.质子数相等、电子数和原子数不相等：①
B.质子数和电子数相等、原子数不相等：②
C.电子数相等、质子数和原子数不相等：③
D.原子数和电子数相等、质子数不相等：④
解析：①N2、CO、C2H2的质子数和电子数都为14，原子数不相等；②N、H3O＋、OH－的原子数和质子数不相等，电子数都为10；③、、CN－的原子数和电子数都相等，质子数不相等；④P、S、Cl三种酸根离子所含的总电子数都为50、原子数都为5，但三种酸根离子的质子数不相等。
答案：D
2.（2024·北京化学）我国科研人员利用激光操控方法，从Ca原子束流中直接俘获41Ca原子，实现了对同位素41Ca的灵敏检测。41Ca的半衰期（放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间）长达10万年，是14C的17倍，可应用于地球科学与考古学。下列说法正确的是（ ）
20 Ca
钙
4s2
40.08
A.41Ca的原子核内有21个中子
B.41Ca的半衰期长，说明41Ca难以失去电子
C.41Ca衰变一半所需的时间小于14C衰变一半所需的时间
D.从Ca原子束流中直接俘获41Ca原子的过程属于化学变化
解析：41Ca的质量数为41，质子数为20，所以中子数为41－20＝21，A正确；41Ca的半衰期长短与其得失电子能力没有关系，B错误；根据题意可知，41Ca衰变一半所需的时间要大于14C衰变一半所需的时间，C错误；从Ca原子束流中直接俘获41Ca原子的过程没有新物质产生，不属于化学变化，D错误。
答案：A
3.（2022·山东化学OO的半衰期很短，自然界中不能稳定存在。人工合成反应如下：OHeOXOHeOY。下列说法正确的是（ ）
A.X的中子数为2
B.X、Y互为同位素
C.OO可用作示踪原子研究化学反应历程
D.自然界不存在O2O2分子是因其化学键不稳定
解析：根据质量守恒可知，X微粒为He，Y微粒为He，据此分析解题。由分析可知，X微粒为He，根据质量数等于质子数加中子数可知，该微粒的中子数为4，A错误；由分析可知，X微粒为He，Y微粒为He，二者为具有相同质子数、不同中子数的原子，故互为同位素，B正确；由题干信息可知，O与O的半衰期很短，故不适宜用作示踪原子研究化学反应历程，C错误；自然界中不存在O2与O2并不是因其化学键不稳定，而是由于O与O的半衰期很短，很容易转化为其他原子，D错误。
答案：B
题组二 “四素”的辨析
4.（2025·名师汇编）下列说法不正确的是 （填序号）。
①32S和34S互为同位素（2022·浙江1月选考）
②C70和纳米碳管互为同素异形体（2022·浙江1月选考）
③CH2ClCH2Cl和CH3CHCl2互为同分异构体（2022·浙江1月选考）
④C3H6和C4H8一定互为同系物（2022·浙江1月选考）
⑤月壤中的3He与地球上的3H互为同位素
⑥14N2和15N2互为同位素
⑦Fe2C和Fe3C互为同素异形体
解析：32S和34S是质子数相同、中子数不同的原子，互为同位素，故①正确；C70和纳米碳管是由碳元素组成的不同单质，互为同素异形体，故②正确；CH2ClCH2Cl和CH3CHCl2的分子式相同、结构不同，互为同分异构体，故③正确；C3H6和C4H8可能为烯烃或环烷烃，所以不一定是同系物，故④错误；同位素是同种元素的不同种原子，3He和3H的质子数不同，不是同一种元素，不互为同位素，故⑤错误；14N2和15N2均为氮分子，不为同位素，故⑥错误；同素异形体的研究对象是单质，Fe2C和Fe3C均为化合物，不互为同素异形体，故⑦错误。
答案：④⑤⑥⑦
5.（2025·八省联考四川卷）O3和HI发生反应：O3＋2HII2＋O2＋H2O，NA是阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是（ ）
A.O3是非极性键形成的极性分子
B.HI的电子式是
C.O3和O2互为同素异形体
D.1 mol 1O含有的中子数是8NA
解析：臭氧分子的中心氧原子和两个配位氧原子之间的O—O具有极性，电子云偏向配位氧原子，故O3是由极性键形成的极性分子，A错误；HI是共价化合物，HI的电子式是，B正确；O3和O2是由氧元素形成的不同的单质，互为同素异形体，C正确；1O中H原子中没有中子，O原子中有8个中子，故1 mol 1O含有的中子数是8NA，D正确。
答案：A
解题感悟
“四素”概念的区别和联系
考点 原子核外电子排布原理
A基础知识重点疑难
1.核外电子运动状态
（1）能层与能级
①能层（n）
核外电子按能量不同分成能层。通常用K、L、M、N……表示，能量依次 增大 。
②能级 ①
同一能层电子的能量也可能不同，又将其分成不同的能级 ②，通常用 s、p、d、f 表示。
笔记：①（2024河北）原子光谱是不连续的线状谱线，原因是原子的能级是量子化的（√）
②能层含有的能级数：能层数＝能级数，即第1能层只有1个能级1s
（2）电子云和原子轨道
①电子云 ：核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云。
②原子轨道
能级符号 ns np nd nf
轨道形状 球形 哑铃形 — —
轨道数目 1 3 5 7
笔记：形象描述电子运动状态，小黑点疏密表示电子出现的概率
（3）能层、能级、原子轨道和容纳电子数之间的关系及能量高低
①能层、能级、原子轨道和容纳电子数之间的关系
能层（n） 能级 最多容纳电子数
序数 符号 符号 原子轨道数 ① 各能级 各能层
一 K 1s ② 1 2 2
二 L 2s 1 2 8
2p 3 6
三 M 3s 1 2 18
3p 3 6
3d 5 10
四 N 4s 1 2 32
4p 3 6
4d 5 10
4f 7 14
… … … … … …
n … … … … 2n2
②能量高低
a.相同能层上原子轨道能量：ns＜np＜nd＜nf…
b.形状相同的原子轨道能量：1s＜2s＜3s＜4s…
c.同一能层内形状相同而伸展方向不同的原子轨道的能量相等，如npx、npy、npz轨道（简并轨道）的能量相等。
笔记：①（2023重庆）基态Ca原子的核外电子填充在6个轨道中（×）
②（2024山东）激发态H原子的轨道表示式：
↑
（×）
（4）电子的自旋：电子的自旋状态有两种。
2.基态原子核外电子的排布规律
（1）基态原子核外电子在原子轨道上的填充顺序——构造原理
笔记：能级交错规律：ns＜（n－2）f＜（n－1）d＜np
（2）基态原子核外电子排布原则
洪特规则特例：当能量相同的原子轨道在全满（p6、d10、f14）、半满（p3、d5、f7）和全空（p0、d0、f0）状态时，体系的能量较低 ③，如：24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1。
笔记：①（2024湖北）泡利原理认为一个原子轨道内最多容纳两个自旋相反的电子（√）；（2024北京）Sn位于元素周期表的第5周期第ⅣA族，基态原子最外层轨道表示式为 （提示：
↑↓
↑ ↑
）
②利用电子排布分析成对或未成对电子，如（2023新课标卷）基态原子未成对电子数：B＜C＜O＜N（×）；（2024重庆）基态时，Mg原子和Mn原子的单电子数相等（×）
③应用：比较电离能大小、微粒稳定性，如第一电离能Mg＞Al，第二电离能Cu＞Fe，稳定性Cu＋＞Cu2＋
（2023海南）Cu基态原子核外电子排布符合构造原理（×）
（3）原子核外电子排布表示方法
表示方法 举例
原子结构示意图 ①
电子排布式 ② Cr：1s22s22p63s23p63d54s1
简化 ③电子排布式 Cu：[Ar]3d104s1
价层电子排布式 Fe： 3d64s2
轨道表示式 O： ↑↓
↑↓
↑↓↑↑
笔记：①（2024江苏）S2－的结构示意图为（×）
②（2023重庆）O2－的核外电子排布式为 。（提示：1s22s22p6）
③[He]＝1s2
[Ne]＝1s22s22p6
[Ar]＝1s22s22p63s23p6
（4）基态原子核外电子排布式的书写模板 ①及注意事项（以Cr为例）
①明确原子的核外电子数：Cr的原子序数为24，核外有24个电子。
②根据构造原理中的能级填充顺序及每个能级最多容纳的电子数，依次填充电子：1s22s22p63s23p64s23d4。
③验证是否符合洪特规则特例，若符合，则调整最后两个能级上填充的电子数：1s22s22p63s23p64s13d5。
④将相同能层的能级写在一起：1s22s22p63s23p63d54s1。
⑤简写方法：把与稀有气体元素原子结构相同的部分内层电子用相应稀有气体元素的符号外加方括号的形式来表示。如：[Ar]3d54s1 ②。
笔记：①核外电子排布的书写是高考必考内容，如（2023湖南）基态N原子的价层电子排布图：
↑↓
↑ ↑ ↑
（√）；（2023福建）基态Cu2＋的价层电子排布式为 。（提示：3d9）
②核外电子排布应用：（1）判断周期、族、分区；（2）判断电子空间运动状态和电子运动状态；（3）判断电离能大小（特别是全满、半满、全空）；（4）判断电子的自旋状态；（5）判断成对电子、未成对电子数目
（5）核外电子排布常见错误及注意事项
①书写基态原子的电子排布图时常出现的错误
a.
↑
↑ ↑
（违反能量最低原理 ①）。
b.↑↑（违反泡利原理）。
c.
↑ ↓
（违反洪特规则 ②）。
②当出现d轨道时虽然电子按ns、（n－1）d、np的顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把（n－1）d放在ns前，即将能层低的能级写在前，而不能按填充顺序写，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2。
③注意比较原子核外电子排布式、简化电子排布式、价层电子排布式 ③的区别与联系。如Cu的电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1；简化电子排布式：[Ar]3d104s1；价层电子排布式：3d104s1。
笔记：①（2023辽宁）基态Ni原子价层电子排布式：3d10（×）
②（2023浙江1月）碳的基态原子轨道表示式：
↑↓
↑↓
↑↓
（×）
③（2022江苏）锗原子（32Ge）基态核外电子排布式为4s24p2（×）
3.电子的跃迁与原子光谱
（1）电子的跃迁
笔记：①比较能量高低，如1s22s22p1＜1s12s22p2
②发射光谱解释金属元素的焰色试验，如（2023海南）NaCl焰色试验为黄色，与Cl电子跃迁有关（×）
（2）不同元素原子的电子发生跃迁时会 吸收 或 释放 不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素原子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。
B题组集训提升能力
题组一 能层、能级及原子轨道
1.（2025·北京模拟）下列表述不正确的是（ ）
A.原子轨道能量：1s＜2s＜3s＜4s
B.M能层存在3个能级、9个原子轨道
C.4s电子能量较高，总是在比3s电子离核更远的地方运动
D.同一周期，碱金属元素的第一电离能最小，最容易失电子
解析：离原子核越远，能量越高，1s、2s、3s、4s离核越来越远，轨道能量：1s＜2s＜3s＜4s，故A正确；M能层存在3个能级，分别为3s、3p、3d，s、p、d能级分别含有1、3、5个原子轨道，共9个原子轨道，故B正确；能级和能层只是表明电子在该处出现的概率大小，与电子运动的位置无关，故C错误；同一周期，从左到右，第一电离能呈增大趋势，碱金属元素的第一电离能最小，最容易失电子，故D正确。
答案：C
2.按要求填空。
（1）基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为 形。
（2）基态K原子中，核外电子占据最高能层的符号是 ，占据该能层电子的电子云轮廓图为 形。
（3）处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用 形象化描述。在基态14C原子中，核外存在 对自旋相反的电子。
（4）基态Co原子核外电子排布式为 。元素Mn与O中，第一电离能较大的是 ，基态原子核外未成对电子数较多的是 。
（5）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 。
解析：（1）基态S原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4，最高能级为3p，其电子云轮廓图为哑铃形。（2）基态K原子占据K、L、M、N四个能层，其中能量最高的是N能层。N能层上为4s电子，电子云轮廓图为球形。（3）电子在原子核外出现的概率密度分布通常用电子云来形象化描述。基态14C原子的电子排布图为
↑↓
↑↓
↑ ↑
，所以其基态原子中，核外存在2对自旋相反的电子。（4）Co是27号元素，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2。元素Mn与O中，由于O是非金属元素而Mn是金属元素，所以O的第一电离能大于Mn的。基态O原子核外电子排布式为1s22s22p4，其核外未成对电子数是2，而基态Mn原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，其核外未成对电子数是5，因此Mn的基态原子核外未成对电子数比O的多。
答案：（1）哑铃 （2）N 球 （3）电子云 2
（4）1s22s22p63s23p63d74s2（或[Ar]3d74s2）
O Mn
（5）1s22s22p63s23p63d84s2（或[Ar]3d84s2） 2
解题感悟
能层、能级与电子能量的关系
题组二 电子自旋状态及运动状态
3.按要求填空：
（1）基态F原子核外电子的运动状态有 种。
（2）基态Ti原子的价层电子排布式为 ，其原子核外电子的空间运动状态有 种，共有 种运动状态不同的电子。
解析：（1）基态F原子共有9个核外电子，则每个电子都有对应的轨道和自旋状态，所以核外电子的运动状态有9种。（2）基态Ti原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2，价层电子排布式为3d24s2；s轨道有1种空间运动状态，p轨道有3种空间运动状态，d轨道有5种空间运动状态，3d轨道只有2个电子，有2种空间运动状态，因此基态Ti原子的核外电子的空间运动状态有12种；核外有22个电子，有22种运动状态。
答案：（1）9 （2）3d24s2 12 22
4.（2025·名师汇编）在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，而且它们的自旋相反。按要求填空：
（1）在元素周期表中，与Li的化学性质最相似的邻族元素是 ，该元素基态原子核外M层电子的自旋 （填“相同”或“相反”）。
（2）基态S原子的价电子中，两种自旋状态的电子数之比为 。（2022·河北化学）
（3）原子中运动的电子有两种相反的自旋状态，若一种自旋状态用＋表示，与之相反的用－表示，称为电子的自旋磁量子数。对于基态的磷原子，其价层电子自旋磁量子数的代数和为 。
解析：（1）根据对角线原则，Li与Mg的化学性质最相似。基态时Mg原子M层的两个电子处于3s轨道上，且自旋相反。
（2）基态S原子的价电子排布式为3s23p4，根据基态原子电子排布规则，两种自旋状态的电子数之比为1∶2或2∶1。
（3）对于基态磷原子，其价层电子排布式为3s23p3，其中3s轨道的2个电子自旋相反，自旋磁量子数的代数和为0；根据洪特规则可知，其3p轨道的3个电子自旋相同，因此，基态磷原子的价层电子的自旋磁量子数的代数和为＋或－。
答案：（1）Mg 相反 （2）1∶2（或2∶1）
（3）＋（或－）
解题感悟
核外电子运动状态数目的判断
电子的运动状态与原子核外电子数目相等；空间运动状态与核外电子填充原子轨道的数目相等。
题组三 “两原理、一规则”书写轨道表示式
5.按要求填空：
（1）Ca2＋和Cl－的最外层电子轨道表示式均为 。
（2）（2024·新课标卷）Ni基态原子价层电子的轨道表示式为 。
（3）（2024·广东化学）基态N原子价层电子的轨道表示式为 。
（4）（2024·北京化学）Sn位于元素周期表的第5周期第ⅣA族。Sn的基态原子最外层轨道表示式为 。
答案：（1）
↑↓
↑↓ ↑↓ ↑↓
（2）
↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑
↑↓
（3）
↑↓
↑ ↑ ↑
（4）
↑↓
↑ ↑
题组四 电子排布式的书写及应用
6.（1）（2024·安徽化学）基态Ni原子价层电子排布式为 。
（2）（2024·浙江1月选考）基态Cr2＋的简化电子排布式： 。
（3）（2024·浙江6月选考）下列有关单核微粒的描述正确的是 。
A.Ar的基态原子电子排布方式只有一种
B.Na的第二电离能＞Ne的第一电离能
C.Ge的基态原子简化电子排布式为[Ar]4s24p2
D.Fe原子变成Fe＋，优先失去3d轨道上的电子
（4）（2024·全国甲卷）ⅣA族元素基态原子核外未成对电子数为 ，在与其他元素形成化合物时，呈现的最高化合价为 。
（5）（2023·北京化学）基态S原子价层电子排布式是 。
（6）（2023·浙江6月选考）基态N原子的价层电子排布式是 。
（7）（2023·全国乙卷）基态Fe原子的价层电子排布式为 。
（8）（2023·浙江1月选考）由硅原子核形成的三种微粒，电子排布式分别为①[Ne]3s23p2、②[Ne]3s23p1、③[Ne]3s23p14s1，有关这些微粒的叙述，正确的是 。
A.微粒半径：③＞①＞②
B.电子排布属于基态原子（或离子）的是①②
C.电离一个电子所需最低能量：①＞②＞③
D.得电子能力：①＞②
解析：（3）根据原子核外电子排布规律，基态Ar原子的电子排布方式只有1s22s22p63s23p6一种，A项正确；Na的第二电离能指气态基态Na＋失去一个电子转化为气态基态正离子所需的最低能量，Na＋和Ne具有相同的电子层结构，Na＋的核电荷数大于Ne，Na＋的原子核对外层电子的吸引力大于Ne的，故Na的第二电离能＞Ne的第一电离能，B项正确；Ge的原子序数为32，基态Ge原子的简化电子排布式为[Ar]3d104s24p2，C项错误；基态Fe原子的价层电子排布式为3d64s2，Fe原子变成Fe＋，优先失去4s轨道上的电子，D项错误。
答案：（1）3d84s2 （2）[Ar]3d4 （3）AB （4）2 ＋4 （5）3s23p4 （6）2s22p3 （7）3d64s2 （8）AB
解题感悟
根据元素所在周期，结合元素周期表书写原子的核外电子排布式，前四周期元素原子价层电子以外的部分与前一周期稀有气体原子结构相同，以此为基础。
（1）前三周期主族元素根据最外层电子数书写
例：S的最外层电子数为6，核外电子排布式为[Ne]3s23p4。
解题感悟
（2）第四周期从K开始，数到n，就可以写成“[Ar]＋n个电子”。
例：Fe，从K开始数到Fe为8，其核外电子排布式为[Ar]3d64s2。
注意：
书写原子核外电子排布式，涉及d轨道时：
填充顺序n＝4或5，ns→（n－1）d→np
书写顺序n＝4或5，（n－1）d→ns→np
限时跟踪检测（十五） 原子结构 核外电子排布
1.（2025·鄂东南省级示范高中期中）门捷列夫曾经说过：“从积累的事实得出结论就是理论；而理论使我们能够预见事实。”2016年IUPAC确认了四种新元素，其中一种为Mc，中文名为“镆”。元素Mc可由反应AmCaMc＋n得到。下列有关说法正确的是（ ）
A.Mc元素的质子数为115
B.287Mc与288Mc互为同素异形体
CCa原子的中子数为20
D.Mc元素位于元素周期表中第ⅥA族
解析Mc质子数为115，A正确；287Mc与288Mc质子数相同而中子数不同，互为同位素，B错误Ca原子的中子数为41－20＝21，C错误；Mc元素核外电子排布为2、8、18、32、32、18、5，位于元素周期表中第ⅤA族，D错误。
答案：A
2.下列说法正确的是（ ）
A.同一原子中3s、3p、3d、4s能量依次升高
B.某原子核外电子由1s22s22p63s23p1→1s22s22p63s13p2，原子放出能量
C.p能级的原子轨道呈哑铃形，随着能层数的增加，p能级原子轨道数也在增多
D.按照“泡利不相容”原理，在同一个原子中不可能存在两个运动状态完全相同的电子
解析：同一原子中，3s、3p、4s、3d能量依次升高，故A错误；3s能级上的电子比3p能级上的电子能量更低，所以原子核外电子由 1s22s22p63s23p1→1s22s22p63s13p2，原子要吸收能量，故B错误；p能级的原子轨道是哑铃形的，任何能层的p能级都有3个原子轨道，与能层数无关，故C错误；在多电子的原子中，电子填充在不同的能层，能层又分不同的能级，同一能级又有不同的原子轨道，每个轨道中最多可以填充两个电子，自旋状态相反，在一个基态多电子的原子中，不可能有两个运动状态完全相同的电子，故D正确。
答案：D
3.（2025·娄底一模）下列有关说法不正确的是（ ）
A.As的价层电子排布式：4s24p3
B.py轨道的电子云轮廓图：
C.核外电子的空间运动状态与其运动状态是一样的
D.中心原子是sp杂化的，其分子的空间结构不一定为直线形
解析：As的原子序数为33，位于第四周期ⅤA族，基态As原子的价层电子排布式为4s24p3，A正确；p轨道的电子云轮廓图为哑铃形，py轨道的电子云轮廓图为，B正确；核外电子的空间运动状态不包括其自旋，而运动状态则包括自旋，两者不同，C错误；中心原子是sp杂化的，若不为ABn型分子，其分子的空间结构不一定为直线形，例如环辛炔，D正确。
答案：C
4.（2025·张家口检测）科学家以钙离子撞击Cf（锎），产生了一种超重元素Og，其反应可表示为CaCfOg＋n。下列说法正确的是（ ）
A.钙离子的电子式为
BCf与Og的中子数相差25
C.1个n与1个12C的质量之比约为1∶1
DCa与Ca互为同素异形体
解析：钙离子的电子式为Ca2＋，故A错误Cf的中子数为249－98＝151Og的中子数为294－118＝176，二者中子数之差为176－151＝25，故B正确n的质量数为1，12C的质量数为12，则1个n与1个12C的质量之比约为1∶12，故C错误Ca与Ca质子数相同，中子数不同，互为同位素，故D错误。
答案：B
5.下列说法错误的是（ ）
A.电子排布式为1s22s22p63s23p1的元素，其价态为＋3价时最稳定
B.在同一能级上运动的电子，其运动状态肯定不同
C.碳原子核外能量最高的电子云轮廓图如图所示
D.钠原子由1s22s22p63p1→1s22s22p63s1时，吸收能量，由激发态转化成基态
解析：电子排布式为1s22s22p63s23p1的元素是Al，其最外层有3个电子，易失去最外层的3个电子达到8电子稳定结构，所以铝元素的价态为＋3价时最稳定，A项正确；在同一能级上运动的电子，其自旋状态不同，故其运动状态肯定不同，B项正确；碳原子核外能量最高的电子为2p能级上的电子，C项正确；钠原子由1s22s22p63p1→1s22s22p63s1时，由激发态转化成基态，放出能量，D项错误。
答案：D
6.（2025·湖北联考）下列Li原子电子排布图表示的状态中，电离最外层一个电子所需能量最小的是（ ）
A.
↑
↑↓
B.
↑↓
↑
C.
↑
↑↓
D.
↑↓
↑
解析：A项为有1个电子跃迁到2s轨道的激发态；B项为有1个电子跃迁到2s、一个电子跃迁到2p轨道的激发态；C项为有2个电子跃迁到2p轨道的激发态；D项为基态原子。所以C中电子能量最高，最不稳定，最易失电子，电离最外层一个电子所需能量最小。
答案：C
7.下列对原子结构的描述正确的是（ ）
A.Fe原子的价层电子排布式为3d64s2
B.Cu的基态原子核外电子共有15种不同的运动状态
C.S的基态原子的轨道表示式为
↓↑
↓↑
↓↑ ↓↑ ↓↑
↓↑
↓↑ ↓↑
D.4f、4s、3d原子轨道的能量关系：E（4f）＞E（4s）＞E（3d）
解析：Fe的原子序数为26，电子排布式为[Ar]3d64s2，因此基态Fe原子的价层电子排布式为3d64s2，故A正确；Cu的原子序数为29，原子核外有29个电子，所以基态Cu原子核外电子共有29种不同的运动状态，故B错误；基态S原子的轨道表示式为
↓↑
↓↑
↓↑ ↓↑ ↓↑
↓↑
↓↑ ↑ ↑
，故C错误；由原子轨道能量的高低顺序：1s＜2s＜2p＜3s＜3p＜4s＜3d＜4p＜5s＜4d＜5p＜6s＜4f……可知，4f、4s、3d原子轨道的能量关系为E（4f）＞E（3d）＞E（4s），故D错误。
答案：A
8.（2025·辽宁模拟）下列说法或表达方式中正确的是（ ）
A.1s22s22p63s23p64s24p3是基态原子的电子排布式
B.铜属于ds区元素，氯属于p区元素，二者基态原子未成对电子数目不相同
C.Fe3＋核外电子共有23种运动状态，其d能级电子自旋方向相同
D.基态原子最外层电子排布为ns1的元素均在ⅠA族或ⅠB族
解析：根据构造原理，4p能级能量比3d能级高，基态原子的电子应先填充完3d能级，再填充4p能级，故1s22s22p63s23p64s24p3应是激发态原子的电子排布式，故A错误；Cu位于第四周期ⅠB族，属于ds区元素，Cl位于第三周期ⅦA族，属于p区元素，Cu原子、Cl原子都有1个未成对电子，故B错误；原子核外没有运动状态相同的电子，Fe3＋核外电子有23个，即核外电子共有23种运动状态，Fe3＋的d能级电子排布式为3d5，电子优先单独占有1个轨道且自旋方向相同，故C正确；基态Cr原子最外层电子排布式为4s1，其位于ⅥB族，故D错误。
答案：C
9.以下列出的是一些基态原子的2p轨道和3d轨道中电子排布的情况，违背洪特规则的是（ ）
①
↑↓ ↑ ↑
②
↑ ↓ ↑
③
↑ ↑ ↑↑
④
↑↓ ↑ ↑ ↑
⑤
↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓
⑥
↑ ↑ ↑ ↓ ↑↓
A.①②③ B.②④⑥
C.④⑤⑥ D.③④⑥
解析：洪特规则：当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同。泡利原理：在一个原子轨道里，最多容纳2个电子，且自旋方向相反。①符合洪特规则和泡利原理，不符合题意；②违背洪特规则，符合题意；③违背泡利原理，不符合题意；④违背洪特规则，符合题意；⑤符合洪特规则和泡利原理，不符合题意；⑥违背洪特规则，符合题意；综上所述，选项B符合题意。
答案：B
10.（2025·中山模拟）X、Y、Z、N是原子序数依次增大的4种短周期元素，其元素性质或原子结构如表。下列说法正确的是（ ）
元素 元素性质或原子结构
X 原子核外s能级上的电子总数与p能级上的电子总数相等，但第一电离能低于同周期相邻元素
Y 原子核外s能级上的电子总数与p能级上的电子总数相等，但第一电离能高于同周期相邻元素
Z 其价层电子中，在不同形状的原子轨道中运动的电子数相等
N 只有一个未成对电子
A.原子半径：Z＞Y＞X
B.元素的电负性：X＞N＞Z
C.元素的第一电离能：Z＞N＞Y
D.X的基态原子的电子轨道表示式：
↑↓ ↑ ↑
解析：由题意分析可知，X、Y、Z、N分别为O、Mg、Si、Cl。原子半径大小为Mg＞Si＞O，故A错误；电负性大小为O＞Cl＞Si，故B正确；元素的第一电离能大小为Cl＞Si＞Mg，故C错误；O的基态原子的轨道表示式为
↑↓
↑↓
↑↓ ↑ ↑
，故D错误。
答案：B
11.（2025·河北承德模拟）如图是s能级和p能级的原子轨道图，试回答下列问题：
（1）s电子的原子轨道呈 形，每个s能级有 个原子轨道；p电子的原子轨道呈 形，每个p能级有 个原子轨道。
（2）元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋1，原子中能量最高的是 电子，其电子云在空间有 个方向。
（3）下列原子或离子的电子排布式或轨道表示式正确的 （填序号）。
①K＋：1s22s22p63s23p6
②F：1s22s23p5
③P：
↑↓
↑↓
↑↓ ↑↓ ↑↓
↑↓
↑↓ ↑
④Cu：1s22s22p63s23p63d94s2
⑤Fe2＋：1s22s22p63s23p63d6
⑥Mg：1s22s22p63s2
⑦O：
↑↓
↑↓
↑↑ ↑ ↑
解析：（1）s电子的原子轨道为球形；每个s能级有1个原子轨道；p电子的原子轨道呈哑铃形，每个p能级有3个原子轨道。（2）np能级上已填充电子，说明ns能级已经排满电子，故n＝2，元素X的原子核外电子排布式为1s22s22p3，原子中能量最高的是2p电子，其电子云在空间有3个相互垂直的伸展方向。（3）①K＋核外有18个电子，核外电子排布式为1s22s22p63s23p6，正确；②3p能级能量比2p能级高，应是2p能级填充5个电子，错误；③3p能级应是3个电子优先单独占据1个轨道，且自旋方向相同，错误；④应满足洪特规则特例，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，错误；⑤原子形成阳离子先失去最外层的电子，Fe2＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6，正确；⑥符合能量最低原理，正确；⑦同一轨道中2个电子自旋方向相反，错误。
答案：（1）球 1 哑铃 3
（2）2p 3个相互垂直的伸展
（3）①⑤⑥
12.（2025·广东模拟）有四种短周期元素，它们的结构、性质等信息如表所述：
元素 结构、性质等信息
A 是短周期中（除稀有气体外）原子半径最大的元素，该元素的某种合金是原子反应堆的导热剂
B B与A同周期，其最高价氧化物对应的水化物呈两性
C 元素的气态氢化物极易溶于水，可用作制冷剂
D 是海水中除氢、氧元素外含量最多的元素，其单质或化合物也是自来水生产过程中常用的消毒杀菌剂
请根据表中信息填写：
（1）A原子的核外电子排布式是 。
（2）B元素在周期表中的位置是 ，离子半径：B （填“大于”或“小于”）A。
（3）C原子的轨道表示式是 ，
其原子核外有 个未成对电子，能量最高的电子为 轨道上的电子，其轨道呈 形。
（4）D原子的核外电子排布式为 ，
D－的结构示意图是 。
（5）B的最高价氧化物对应的水化物与A的最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式为 ，与D的氢化物的水溶液反应的化学方程式为
。
答案：（1）1s22s22p63s1 （2）第三周期第ⅢA族
小于
（3）
↑↓
↑↓
↑ ↑ ↑
3 2p 哑铃
（4）1s22s22p63s23p5（或[Ne]3s23p5）
（5）NaOH＋Al（OH）3Na[Al（OH）4] 3HCl＋Al（OH）3AlCl3＋3H2O
第16讲 元素周期表 元素周期律
复习要点 1.能从原子价层电子数目和价层电子排布的角度解释元素周期表的分区、周期和族的划分，能列举元素周期律（表）的应用。2.了解元素电离能、电负性的含义，能描述主族元素第一电离能、电负性变化的一般规律，能从电子排布的角度对这一规律进行解释，能说明元素电负性大小与原子在化合物中吸引电子能力的关系，能利用电负性判断元素的金属性与非金属性的强弱、推断化学键的极性。
考点 元素周期表的结构与价层电子排布
A基础知识重点疑难
1.元素周期表的编排原则
2.元素周期表的结构
周期 ②
（7个）
族 ②
（16个）
笔记：①（2022重庆）“北斗三号”导航卫星搭载计时铷原子钟，铷是第ⅠA族元素（√）
②周期表在高考中考生必记：
①短周期周期表
②1～36号元素的周期数、族数、分区
③各主族所含元素种类
④0族序数：2、10、18、36、54、86、118
3.元素周期表中数值规律
（1）元素周期表中常见的四组等量关系
①核电荷数＝质子数＝原子序数；
②核外电子层数＝周期序数；
③主族序数 ＝最外层电子数＝最高正价（O、F除外）；
④非金属元素：最低负价＝主族序数－8（H、B除外）。
笔记：副族序数：价层电子（n－1）dansb，a＋b≤7，则a＋b＝副族序数；7＜a＋b≤10：Ⅷ族；a＋b＞10 ：a＋b－10＝副族序数
（2）元素原子序数差的规律
①同周期主族元素原子序数差的关系
a.短周期元素、分布在过渡元素同侧的长周期元素：原子序数差＝族序数差。
b.分布在过渡元素两侧的长周期元素：第四、五周期元素原子序数差＝族序数差＋10，第六、七周期元素原子序数差＝族序数差＋24。
②同主族、邻周期元素的原子序数差的关系
a.过渡元素左侧的同主族元素，即第ⅠA、第ⅡA族 ，原子序数之差为上一周期元素种数。
b.过渡元素右侧的同主族元素，即第ⅢA～第ⅦA族，原子序数之差为下一周期元素种数。
笔记：（2022海南）钠元素与钾元素的原子序数相差18（×）
4.原子价层电子数与元素在周期表的位置关系
（1）原子价层电子数与周期的关系
周期 能层数（n） 每周期中各元素原 子价层电子排布特点
二 2 2s1→2s22p6
三 3 3s1→3s23p6
四 4 4s1→ →4s24p6
五 5 5s1→ →5s25p6
六 6 6s1→ →6s26p6
（2）原子价层电子数与族的关系
族 价层电子排布式 规律
主族 ⅠA、ⅡA ns1～2 价层电子数＝族序数
ⅢA～ⅦA ns2np1～5
0族 ns2np6 （He除外） 最外层电子数＝8
副族 ⅠB、ⅡB （n－1）d10ns1～2 最外层ns轨道上的电子数＝族序数
ⅢB～ⅦB （n－1）d1～5ns1～2 （镧系、锕系除外） 价层电子数＝族序数
Ⅷ （n－1）d6～9ns1～2 （钯除外） 除0族元素外，若价层电子数分别为8、9、10，则分别是第Ⅷ族的8、9、10列
（3）原子价层电子与元素周期表的分区
①按价层电子排布
②各区元素化学性质及价层电子排布的特点
分区 元素分布 价层电子排布 元素性质 特点
s区 ⅠA族、 ⅡA族 ns1～2 ① 除氢元素外都是活泼金属元素；通常是最外层电子参与反应
p区 ⅢA族～ ⅦA族、 0族 ns2np1～6 （He除外） 通常是最外层电子参与反应（0族元素除外）
d区 ⅢB族～ ⅦB族 、 Ⅷ族 ②（镧 系、锕系 除外） （n－1）d1～9ns1～2 （Pd除外） d轨道可以不同程度地参与化学键的形成
ds区 ③ ⅠB族、 ⅡB族 （n－1）d10ns1～2 金属元素
f区 镧系、 锕系 （n－2）f0～14 （n－1）d0～2ns2 镧系元素的化学性质非常相近，锕系元素的化学性质也非常相近
笔记：①（2022辽宁）Na位于元素周期表p区（×）
②判断元素所在区的方法：（1）从价层电子排布及特点判断；（2）从所在周期表的族判断。如 （2023海南）“嫦娥石”[（Ca8Y）Fe（PO4）7]中的Fe位于周期表中的ds区（×），（2024重庆）Mn和Cu均为d区元素（×）
③（2023浙江1月）Cu元素位于周期表p区（×）
（4）元素周期表的分界线
①分界线：沿着元素周期表中 铝、锗、锑、钋 与 硼、硅、砷、碲、砹 的交界处画一条虚线，即为金属元素区和非金属元素区的分界线。
②各区位置：分界线左下方为 金属元素区 ，分界线右上方为 非金属元素区 。
③分界线附近元素的性质：既表现 金属元素 的性质，又表现 非金属元素 的性质。
5.元素周期表的三大应用
（1）科学预测：为新元素的发现及预测它们的原子结构和性质提供了线索 。
笔记：同一主族元素单质、化合物有相似性和递变性
（2）寻找新材料
笔记：（2023江苏）可在周期表中元素Si附近寻找新半导体材料 （√）
（3）用于工农业生产
对探矿有指导意义的是地球化学元素的分布与它们在元素周期表中的位置关系，研制农药材料等。
B题组集训提升能力
题组一 元素周期表结构和规律
1.（2025·南京模拟）如图，A、B、C、D、E是元素周期表中的5种元素（不包括镧系和锕系）。下列说法不正确的是（ ）
A.A、E原子序数之差可能为2
B.D、E原子序数之差可能是18或32
C.B、C原子序数之差一定是2
D.B、D原子序数之差不可能是7
解析：由题给5种元素的位置关系可以看出，A不是ⅠA族或0族元素，则A、E原子序数之差不可能为2，A项错误；D、E原子序数之差可能是18或32，B项正确；B、C之间仅隔有E一种元素，故原子序数之差一定为2，C项正确；B、D原子序数之差应大于8，D项正确。
答案：A
2.（2025·烟台模拟）下列关于元素周期表的说法正确的是（ ）
A.原子序数相差8的两短周期元素，它们一定是同主族元素
B.价层电子排布式为5s25p4的元素位于第五周期第ⅥA族，是p区元素
C.镧系元素在周期表中占据同一格，它们互为同位素
D.第四周期元素中，基态原子未成对电子数目最多的是锰
解析：原子序数相差8的短周期元素可能在同一主族，如氧和硫，也可能不在同一主族，如H和F，故A错误；价层电子排布式为5s25p4的元素，有5个电子层，最外层有6个电子，则该元素位于第五周期第ⅥA族，是p区元素，故B正确；质子数相同、中子数不同的原子互称同位素，57～71号元素放在同一格，称为镧系元素，质子数均不同，不互为同位素，故C错误；在第四周期所有元素中，基态原子未成对电子数最多的元素的价层电子排布式为3d54s1，为铬元素，元素符号为Cr，故D错误。
答案：B
题组二 元素在周期表中的位置
3.第114号和第116号元素的名称缩写为Fl、Lv。下列有关这两种元素的说法错误的是（ ）
A.两种元素位于同一周期
B.116号元素位于第ⅥA族
C.116号元素的价层电子排布式为6d107s27p4
D.114号元素属于p区
解析：114号元素和116号元素分别位于元素周期表中第七周期ⅣA族和ⅥA族，第116号元素的价层电子排布式为7s27p4，C项错误。
答案：C
4.已知下列元素基态原子的核外电子排布，分别判断其元素符号、原子序数并指出其在元素周期表中的位置。
元素 元素 符号 原子 序数 区 周期 族
A：1s22s22p63s1
B：
C：3d104s1
D：[Ne]3s23p4
E：价层电子轨道表示式为 ↓↑
↓↑↓↑↑
答案：A：Na 11 s 三 ⅠA
B：Fe 26 d 四 Ⅷ
C：Cu 29 ds 四 ⅠB
D：S 16 p 三 ⅥA
E：Cl 17 p 三 ⅦA
解题感悟
根据稀有气体元素的原子序数
确定主族元素在周期表中位置的方法
（1）记住稀有气体元素的原子序数（2He、10Ne、18Ar、36Kr、54Xe、86Rn、118Og），便可确定主族元素的位置。
（2）原子序数－最邻近的稀有气体元素的原子序数＝ΔZ。
若ΔZ＞0，则位于稀有气体元素下一周期，族序数为ΔZ。
若ΔZ＜0，则与稀有气体元素同周期，族序数为8－｜ΔZ｜。
题组三 元素周期表的应用
5.（2025·自贡模拟）元素周期表和元素周期律可指导人们进行规律性推测和判断。下列说法中不合理的是（ ）
A.若aX2＋和bY－的核外电子层结构相同，则原子序数：a＝b＋3
B.盐酸（HCl）酸性比H2SiO3强，则元素的非金属性：Cl＞Si
C.硅、锗都位于金属元素与非金属元素的交界处，都可用作半导体材料
D.Be与Al在周期表中处于对角线位置，可推出：Be（OH）2＋2OH－[Be（OH）4]2－
解析：若aX2＋和bY－的核外电子层结构相同，则a－2＝b＋1，即a＝b＋3，故A正确；HCl不是氯元素的最高价含氧酸，不能据此比较Cl、Si的非金属性强弱，故B错误；硅、锗位于金属元素与非金属元素的分界处，元素既表现出一定的金属性又表现出一定的非金属性，都可以用作半导体材料，故C正确；Be与Al在周期表中处于对角线位置，则Be（OH）2和Al（OH）3性质相似，可推出：Be（OH）2＋2OH－[Be（OH）4]2－，故D正确。
答案：B
考点 元素周期律
A基础知识重点疑难
1.元素周期律
笔记：（2024湖北）元素性质随着原子序数递增而呈周期性变化的规律称为元素周期律（√）
2.主族元素的周期性变化 规律
项目 同周期（左→右） 同主族（上→下）
原 子 结 构 核电荷数 逐渐 增大 逐渐 增大
电子层数 相同 逐渐 增多
原子半径 逐渐 减小 逐渐 增大
离子半径 阳离子逐渐 减小 ，阴离子逐渐 减小 ，r（阴离子） ＞ r（阳离子） 逐渐 增大
性 质 化合价 最高正化合价由 ＋1 → ＋7 （O、F除外），最低负化合价＝ －（8－主族序数） （H、B除外） 相同，最高正化合价＝ 主族序数 （O、F除外）
元素的金 属性和非 金属性 金属性逐渐 减弱 ，非金属性逐渐 增强 金属性逐渐 增强 ，非金属性逐渐 减弱
第一电离能 呈增大的趋势 逐渐 减小
电负性 逐渐 增大 逐渐减小
气态氢 化物的 稳定性 逐渐 增强 逐渐 减弱
最高价氧 化物对应 的水化物 的酸碱性 碱性逐渐 减弱 ，酸性逐渐 增强 碱性逐渐 增强 ，酸性逐渐 减弱
笔记：考生必记：元素的性质（原子半径、电离能、电负性、金属性、非金属性）的同周期及同主族的递变规律及特殊性，如O、F无最高正价，同周期ⅡA与ⅢA、ⅤA与ⅥA族元素第一电离能的大小比较，如（2022天津）O、Si、Fe、Ca、Al、Mg六种元素中，原子半径Al＜Si（×）；第一电离能Mg＜Ca（×）；Fe位于元素周期表的p区（×）；这六种元素中电负性最大的是O （√）
（1）微粒半径大小的比较 方法
笔记：拓展应用：比较键能大小、键长；比较离子晶体、共价晶体、金属晶体熔、沸点高低
（2）元素金属性、非金属性强弱比较
金属性比较 本质 原子越易失电子，金属性越强（与原子失电子数目无关）
判断依据 ①在金属活动性顺序中位置越靠前，金属性越强（通常情况）
②单质与水或非氧化性酸反应越剧烈，金属性越强
③单质还原性越强或简单阳离子氧化性越弱，金属性越强
④最高价氧化物对应水化物的碱性越强，金属性越强 ①
⑤若Xn＋＋YX＋Ym＋，则Y的金属性比X强
非金属性比 较 ② 本质 原子越易得电子，非金属性越强（与原子得电子数目无关）
判断依据 ①与H2化合越容易或气态氢化物越稳定，非金属性越强
②单质氧化性越强或简单阴离子还原性越弱，非金属性越强
③最高价氧化物对应水化物的酸性越强，非金属性越强
④若An－＋BBm－＋A，则B的非金属性比A强
笔记：①（2022江苏）碱性强弱：NaOH＜Al（OH）3（×），（2024安徽）用MgCl2溶液、AlCl3溶液、氨水比较镁和铝的金属性强弱（×）
②（2023天津）可以比较C、Si非金属性的方法：单质氧化性（√）、氧化物熔点（×）、和氢气化合难易程度（√）、最高价氧化物水化物酸性（√）
（3）主族元素简单氢化物性质递变规律
①热稳定性
递变规律：元素非金属性越强，对应简单氢化物的热稳定性越强。
注意：a.除了最简单氢化物外，某些主族元素还可以形成复杂氢化物，如C形成的烃、N形成的联氨（N2H4）、O形成的过氧化氢（H2O2），这些物质的热稳定性不能作为判断对应元素非金属性强弱的依据。b.非金属元素最简单氢化物的酸性和非金属性的递变规律不一致。
②熔、沸点
类型 比较
离子 化合物 H元素形成的离子型化合物中，金属阳离子所带电荷越多，离子半径越小，氢化物熔、沸点越高
共价 化合物 一般情况下，非金属元素简单氢化物的相对分子质量越大，熔、沸点越高，但由于NH3、H2O、HF分子间存在氢键，所以它们的熔、沸点是同主族非金属元素的最简单氢化物中最高的。如沸点HF（19.6 ℃）＞HI＞HBr＞HCl
③酸、碱性
特点 比较 举例
同主族 随原子序数增加，碱性减弱，酸性增强 酸性：HI＞HBr＞HCl＞HF
同周期 随原子序数增加，碱性减弱，酸性增强 NH3显碱性，H2O显中性，HF显酸性
（4）常见主族元素最高价氧化物对应水化物性质的递变规律
笔记：巧记：酸性右上强，碱性左下强
3.电离能大小判断方法
（1）第一电离能变化规律 ①
①同一周期 ②：第一种元素的第一电离能最小，最后一种元素的第一电离能最大，从左到右总体呈 增大 的变化趋势，但受电子层结构的影响有曲折起伏。
第ⅡA族元素原子的价层电子排布为全充满（ns2）；ⅤA族元素 ③原子的价层电子排布式为ns2np3，其中np轨道为半充满。全充满、半充满、全空状态均比较稳定 ④，具有较大的第一电离能。
②同主族：从上到下，第一电离能逐渐 减小 。
笔记：①（2023重庆）Ca、Fe、P、O、Y（钇，原子序数比铁大13）中，第一电离能最小的是Fe （×）
②（2024安徽）基态原子的第一电离能：Cl＞P （√）
③（2023新课标卷）基态原子的第一电离能：C＜N＜O （×），（2024浙江1月）第一电离能Ge＜Se＜As（√）
④（2024北京）第二周期主族元素的第一电离能依次增大（×）
（2）同种元素电离能逐级增大，即I1＜I2 ＜I3……
笔记：利用电子排布全充满、半充满、全空讨论I2，如（2022河北）Cu与Zn相比，第二电离能与第一电离能差值更大的是 ，原因是 。（提示：Cu Cu＋的价层电子排布为3d10，为全充满较稳定状态，较难失去1个电子，Zn＋的价层电子排布为3d104s1，Zn＋易失去4s1电子达到稳定状态）
4.电负性
5.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，Li2CO3、MgCO3都微溶于水，Be（OH）2、Al（OH）3都具有两性等。
6.元素周期律的应用
（1）比较不同周期、不同主族元素的性质
①比较Ca（OH）2和Al（OH）3碱性强弱的方法
金属性：Mg＞Al，Ca＞Mg，则碱性：Ca（OH）2 ＞ Mg（OH）2 ＞ Al（OH）3。
②比较H2O和SiH4稳定性强弱的方法
非金属性：C＞Si，O＞C，则氢化物稳定性：H2O ＞ CH4 ＞ SiH4。
（2）预测未知元素的某些性质
①已知Ca（OH）2微溶，Mg（OH）2难溶，可推知Be（OH）2 难 溶。
②已知卤族元素的性质递变规律，可推知未学元素砹（At）的化合物的性质：HAt 不 稳定，水溶液呈 酸 性，AgAt 难 溶于水。
B题组集训提升能力
题组一 微粒半径的比较
1.比较下列微粒半径大小（用“＞”或“＜”填空）：
（1）Na Mg Cl
（2）Li Na K
（3）Na＋ Mg2＋ Al3＋
（4）F－ Cl－ Br－
（5）Cl－ O2－ Na＋ Mg2＋
（6）Fe2＋ Fe3＋
答案：（1）＞ ＞ （2）＜ ＜ （3）＞ ＞
（4）＜ ＜ （5）＞ ＞ ＞ （6）＞
解题感悟
“三看法”比较粒子半径的大小
“一看”电子层数：当最外层电子数相同时，电子层数越多，半径越大。
例：r（Li）＜r（Na）＜r（K）＜r（Rb）＜r（Cs）；r（F－）＜r（Cl－）＜r（Br－）＜r（I－）。
“二看”核电荷数：当电子层数或电子层结构相同时，核电荷数越大，半径越小。
例：r（Na）＞r（Mg）＞r（Al）＞r（Si）＞r（P）＞r（S）＞r（Cl）；r（O2－）＞r（F－）＞r（Na＋）＞r（Mg2＋）＞r（Al3＋）。
“三看”核外电子数：当核电荷数和电子层数均相同时，核外电子数越多，半径越大。
例：r（Cl－）＞r（Cl）。
题组二 金属性和非金属性比较及应用
2.下列实验不能达到实验目的的是（ ）
选项 实验操作 实验目的
A Cl2、Br2分别与H2反应 比较氯、溴的非金属性强弱
B 向MgCl2、AlCl3溶液中分别通入NH3 比较镁、铝的金属性强弱
C 测定等物质的量浓度的H2CO3、H2SO4溶液的pH 比较碳、硫的非金属性强弱
D Fe、Cu分别放入盐酸中 比较铁、铜的金属性强弱
解析：Cl2、Br2分别与H2反应，根据反应条件的难易即可判断出氯、溴的非金属性强弱，A项正确；向MgCl2、AlCl3溶液中分别通入NH3，MgCl2与NH3·H2O反应生成Mg（OH）2沉淀，AlCl3与NH3·H2O反应生成Al（OH）3沉淀，无法比较二者的金属性强弱，B项错误；H2CO3、H2SO4分别为C、S的最高价氧化物对应的水化物，酸性越强，元素非金属性越强，所以通过测定相同浓度的溶液的pH可判断二者非金属性强弱，C项正确；利用Fe、Cu放入盐酸中所产生的现象不同即可判断出Fe、Cu的金属性强弱，D项正确。
答案：B
3.根据元素周期律比较下列各组性质（用“＞”或“＜”填空）：
（1）金属性：K Na Mg；非金属性：F O S。
（2）碱性：Mg（OH）2 Ca（OH）2 KOH。
（3）酸性：HClO4 H2SO4 HClO。
（4）热稳定性：CH4 NH3 H2O。
（5）还原性：HBr HCl，I－ S2－。
（6）氧化性：Fe3＋ Cu2＋ Fe2＋。
答案：（1）＞ ＞ ＞ ＞ （2）＜ ＜ （3）＞ ＞ （4）＜ ＜ （5）＞ ＜ （6）＞ ＞
题组三 电离能的比较及应用
4.下表列出了某短周期元素R的各级电离能数据（用I1、I2……表示，单位为kJ·mol－1）。
I1 I2 I3 I4 ……
R 740 1 500 7 700 10 500
下列关于元素R的判断中一定正确的是（ ）
A.R的最高正价为＋3价
B.R元素位于元素周期表中第ⅡB族
C.R元素第一电离能大于同周期相邻元素
D.R元素基态原子的电子排布式为1s22s2
解析：由表示数据I3 I2知其最高正价为＋2价，R元素位于元素周期表中第ⅡA族，最外层有2个电子，R不一定是Be元素。
答案：C
解题感悟
电离能的应用
应用 依据原理
判断元素金属性的强弱 电离能越小，金属原子越容易失去电子，金属性越强；反之越弱
判断元素的化合价 如果某元素的In＋1 In，则该元素的常见化合价为＋n。如钠元素I2 I1，所以钠原子的最外层电子数为1，其化合价为＋1
判断核外电子的分层排布情况 多电子原子中，元素的各级电离能逐级增大，当电离能的变化出现突变时，电子层数就可能发生变化
判断原子的核外电子排布特点 同周期元素从左向右，元素的第一电离能并不是逐渐增大的，当元素的核外电子排布是全空、半充满或全充满状态时，第一电离能就会反常的大
5.（1）Cu与Zn相比，第二电离能与第一电离能差值更大的是 ，原因是
。
（2）图a、b、c分别表示C、N、O和F的逐级电离能I变化趋势（纵坐标的标度不同）。第一电离能的变化图是 （填标号），判断的根据是 ；第三电离能的变化图是 （填标号）。
a b
c
（3）黄铜是人类最早使用的合金之一，主要由Zn和Cu组成。第一电离能I1（Zn） （填“大于”或“小于”）I1（Cu）。原因是 。
（4）元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量称作第一电子亲和能（E1）。第二周期部分元素的E1变化趋势如图所示，其中除氮元素外，其他元素的E1自左而右依次增大的原因是
；
氮元素的E1呈现异常的原因是
。
（5）单质铜及镍都是由 键形成的晶体；元素铜与镍的第二电离能分别为ICu＝1 958 kJ·mol－1、INi＝1 753 kJ·mol－1，ICu＞INi的原因是 。
解析：（2）气态基态＋2价阳离子失去1个电子生成气态基态＋3价阳离子所需要的能量为该原子的第三电离能，同周期原子的第三电离能的总体变化趋势也是逐渐升高，但由于C原子在失去2个电子之后的2s能级为全充满状态，因此其再失去一个电子需要的能量高，则满足这一规律的图像为图b。（3）锌的价层电子排布式为3d104s2，为全充满稳定结构，较难失去电子，铜的价层电子排布式为3d104s1，较易失去一个电子，因此锌的第一电离能大于铜的第一电离能。
答案：（1）Cu Cu的第一电离能比Zn的第一电离能小，但Cu失去1个电子后形成的Cu＋的价层电子排布为3d10，较难失去电子，Zn失去1个电子后形成的Zn＋的价层电子排布为3d104s1，较易失去1个电子达到稳定状态 （2）a 同周期第一电离能的总体变化趋势是逐渐升高的，但由于N元素的2p能级为半充满状态，因此N元素的第一电离能较C、O两种元素高 b （3）大于 Zn核外电子排布为全充满稳定结构，较难失电子 （4）同周期元素随核电荷数依次增大，原子半径逐渐变小，故结合一个电子释放出的能量依次增大 N原子的2p轨道为半充满状态，具有稳定性，故不易结合一个电子 （5）金属 铜失去的是全充满的3d10电子，镍失去的是4s1电子
题组四 电负性的比较及应用
6.（2023·北京化学）下列事实不能通过比较氟元素和氯元素的电负性进行解释的是（ ）
A.F—F键的键能小于Cl—Cl键的键能
B.三氟乙酸的Ka大于三氯乙酸的Ka
C.氟化氢分子的极性强于氯化氢分子的极性
D.气态氟化氢中存在（HF）2，而气态氯化氢中是HCl分子
解析：F原子半径小，电子云密度大，两个原子间的斥力较强，F—F键不稳定，因此F—F键的键能小于Cl—Cl键的键能，与电负性无关，A符合题意；氟的电负性大于氯的电负性，F—C键的极性大于Cl—C键的极性，使F3C—的极性大于Cl3C—的极性，导致三氟乙酸的羧基中的羟基极性更大，更容易电离出氢离子，酸性更强，B不符合题意；氟的电负性大于氯的电负性，F—H键的极性大于Cl—H键的极性，导致HF分子极性强于HCl，C不符合题意；氟的电负性大于氯的电负性，与氟原子相连的氢原子可以与另外的氟原子形成分子间氢键，因此气态氟化氢中存在（HF）2，D不符合题意。
答案：A
解题感悟
电负性的应用
（1）判断金属性与非金属性的强弱
金属元素的电负性一般小于1.8，金属元素的电负性越小，金属元素越活泼；非金属元素的电负性一般大于1.8，非金属元素的电负性越大，非金属元素越活泼。
（2）判断元素在化合物中的价态
电负性大的元素易呈现负价；电负性小的元素易呈现正价。
（3）判断化学键的类型
电负性差值大的元素原子之间形成的化学键主要是离子键；电负性差值小的元素原子之间形成的化学键主要是共价键。
7.（1）（2023·全国乙卷）中国第一辆火星车“祝融号”成功登陆火星。探测发现火星上存在大量橄榄石矿物（MgxFe2－xSiO4）。橄榄石中，各元素电负性大小顺序为 ，铁的化合价为 。
（2）（2022·湖南化学）富马酸亚铁（FeC4H2O4）是一种补铁剂。富马酸分子的结构模型如图所示：
富马酸亚铁中各元素的电负性由大到小的顺序为 。
（3）（2022·海南化学）ZnO晶体中部分O原子被N原子替代后可以改善半导体的性能，Zn—N键中离子键成分的百分数小于Zn—O键，原因是
。
解析：（1）元素的金属性越强，其电负性越小，元素的非金属性越强则其电负性越大，因此，橄榄石（MgxFe2－xSiO4）中，各元素电负性大小顺序为O＞Si＞Fe＞Mg；因为MgxFe2－xSiO4中Mg、Si、O的化合价分别为＋2、＋4和－2，根据化合物中各元素化合价的代数和为0，可以确定铁的化合价为＋2。
（2）金属元素的电负性小于非金属元素，则铁元素的电负性最小，非金属元素的非金属性越强，电负性越大，氢、碳、氧的非金属性依次增强，则电负性依次增大，所以富马酸亚铁中四种元素的电负性由大到小的顺序为O＞C＞H＞Fe。
（3）由于电负性O＞N，O对电子的吸引能力更强，Zn和O更易形成离子键，因此Zn—N键中离子键成分的百分数小于Zn—O键。
答案：（1）O＞Si＞Fe＞Mg ＋2 （2）O＞C＞H＞Fe （3）电负性O＞N，O对电子的吸引能力更强，Zn和O更易形成离子键
题组五 元素周期律的综合应用
8.（2024·河北化学）侯氏制碱法工艺流程中的主反应为QR＋YW3＋XZ2＋W2ZQWXZ3＋YW4R，其中W、X、Y、Z、Q、R分别代表相关化学元素。下列说法正确的是（ ）
A.原子半径：W＜X＜Y
B.第一电离能：X＜Y＜Z
C.单质沸点：Z＜R＜Q
D.电负性：W＜Q＜R
解析：侯氏制碱法主反应的化学方程式为NaCl＋NH3＋CO2＋H2ONaHCO3↓＋NH4Cl，则可推出W、X、Y、Z、Q、R分别为H元素、C元素、N元素、O元素、Na元素、Cl元素。一般原子的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，则原子半径：H＜N＜C，故A错误；同周期从左到右元素第一电离能呈增大趋势，ⅡA族、ⅤA族元素的第一电离能大于同周期相邻元素，则第一电离能：C＜O＜N，故B错误；O2、Cl2为分子晶体，相对分子质量越大，沸点越高，二者在常温下均为气体，Na在常温下为固体，则沸点：O2＜Cl2＜Na，故C正确；同周期主族元素，从左往右电负性逐渐增大，同主族元素，从上到下电负性逐渐减小，电负性：Na＜H＜Cl，故D错误。
答案：C
9.（2024·江苏化学）明矾[KAl（SO4）2·12H2O]可用作净水剂。下列说法正确的是（ ）
A.半径：r（Al3＋）＞r（K＋）
B.电负性：χ（O）＞χ（S）
C.沸点：H2S＞H2O
D.碱性：Al（OH）3＞KOH
解析：Al3＋有2个电子层，而K＋有3个电子层，因此，K＋的半径较大，A错误；同一主族的元素，其电负性从上到下依次减小，O和S都是ⅥA的元素，O元素的电负性较大，B正确；虽然H2S的相对分子质量较大，但是H2O分子间可形成氢键，因此H2O的沸点较高，C错误；元素的金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的碱性越强，K的金属性强于Al，因此KOH的碱性较强，D错误。
答案：B
考点 元素“位—构—性”推断及元素周期律的应用
A基础知识重点疑难
1.同一元素的“位—构—性”关系
2.元素推断的依据
（1）依据原子结构推断元素
①根据原子最外层电子数的规律推断元素
最外层电子数（N） 元素在周期表中的位置
3≤N＜8 第ⅢA～ⅦA族
N＝1或2 第ⅠA族、第ⅡA族、副族、0族元素氦
N＞次外层电子数 第二周期（Li、Be除外）
②熟悉在周期表中具有特殊位置 ①的元素（1～20号元素）
族序数等于周期数的元素 H、Be、Al
族序数等于周期数2倍的元素 C、S
族序数等于周期数3倍 ②的元素 O
周期数是族序数2倍的元素 Li、Ca
周期数是族序数3倍的元素 Na
最高正价与最低负价代数和为零的元素 H、C、Si
最高正价是最低负价绝对值3倍的元素 S
除H外，原子半径最小的主族元素 F
笔记：①电子排布规律是高考的重点，如s和p轨道电子数目、自旋状态、电子的运动状态、未成对电子数目、周期与族的关系等
②利用结构示意图、电子排布式、轨道表示式推断倍数关系
（2）依据短周期元素的成键特点推断元素
短周期 元素 族 常见成 键情况 特殊成 键情况
H ⅠA 1个共价键：—X —
B、Al ⅢA 3个共价键： 4个共价键：（位于阴离子中 ）
C、Si ⅣA 4个共价键：或 或—X≡ —
N、P ⅤA 3个共价键：或或≡X 4个共价键：或（位于阳离子中）；5个共价键：（位于阴离子中）。N可形成（N为10e－结构）等
O、S ⅥA 2个共价键：或 S可形成（S为12e－结构）等
F、Cl ⅦA 1个共价键： Cl可形成 （Cl为14e－结构）等
（注：X表示对应表格中的元素）
[拓展]中B与1个H形成的是配位键，B为缺电子原子，可提供空轨道。配位键是指成键的一方提供孤电子对，另一方提供空轨道而形成的“电子对给予—接受”键，如，氮原子提供孤电子对并与B原子共用而形成氨硼烷中的配位键。
笔记：阴、阳离子可视为某原子得n个电子或失n个电子，如B得1个电子，形成4个价层电子，形成4个共价键
（3）依据短周期元素及其化合物 ①的特征推断元素
信息 推断出的 元素（物质）
一种核素无中子 H
元素形成的化合物种类最多；某核素可用于考古断代；元素形成的常见不同单质的硬度差异很大 C
元素的气态氢化物可用作制冷剂，其水溶液呈碱性；元素的简单气态氢化物与其最高价氧化物对应水化物能发生化合反应；元素的一种氧化物为红棕色气体 N
元素的一种单质（1个单质分子由3个原子构成）可用于自来水消毒；元素的单质液态时呈淡蓝色；元素的氢化物常温下呈液态 O
元素的非金属性最强；元素的气态氢化物最稳定；元素的气态氢化物的水溶液可刻蚀玻璃 ②；元素的单质可在常温下与水剧烈反应置换出氧气 F
元素在地壳中含量很高，但无游离态；元素是传统无机非金属材料的主角；元素单质经常作为半导体材料；元素的氧化物可用作光导纤维 Si
元素的游离态常存在于火山喷发口附近；元素的气态氢化物与其气态氧化物反应生成该元素单质（黄色）；含该元素的两种含氧酸式盐之间能发生反应 S
元素的单质为黄绿色有毒气体 ③；元素的单质或氧化物可用于自来水消毒；可用浓氨水检验元素的单质是否泄漏；元素的气态氢化物和最高价氧化物对应的水化物均为一元强酸 Cl
短周期元素中原子半径最大；元素的焰色为黄色；元素的某合金可作为原子反应堆的导热剂；元素的过氧化物可作为供氧剂 Na
元素原子的最外层电子数与最内层电子数相同 Be、Mg
地壳中含量最高的金属元素；工业上用电解其氧化物的方法获取该金属；元素的单质可用于野外焊接铁轨；金属元素的单质、氧化物和氢氧化物既能溶于强酸溶液也能溶于强碱溶液 Al
导致酸雨形成的氧化物 氮氧化物、 硫氧化物
温室气体 H2O、CO2、CH4、N2O等
有刺激性气味的气体 NH3、Cl2、 SO2等
浓度为0.01 mol·L－1的溶液，pH＝2 HCl、HNO3、HClO3、HClO4等
浓度为0.01 mol·L－1的溶液，pH＜2 H2SO4等
浓度为0.01 mol·L－1的溶液，pH＞2 HF、H2S、 H2CO3等
浓度为0.01 mol·L－1的溶液，pH＝12 NaOH、 LiOH等
笔记：①（2022海南）短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，X、Y同周期并相邻，Y是组成水的元素之一，Z在同周期主族元素中金属性最强，W原子在同周期主族元素中原子半径最小，则X、Y、Z、W为 。（提示：N、O、Na、Cl）
②特殊的性质可作为推断的突破口
③重点掌握短周期元素、单质、化合物的性质
B题组集训提升能力
题组一 由原子结构推断元素
1.（2024·浙江1月选考）X、Y、Z、M和Q五种主族元素，原子序数依次增大，X原子半径最小，短周期中M电负性最小，Z与Y、Q相邻，基态Z原子的s能级与p能级的电子数相等，下列说法不正确的是（ ）
A.沸点：X2Z＞X2Q
B.M与Q可形成化合物M2Q、M2Q2
C.化学键中离子键成分的百分数：M2Z＞M2Q
D.Y与Q离子空间结构均为三角锥形
解析：由题意分析可知，X、Y、Z、M、Q分别为H、N、O、Na、S，以此分析解答。H2O中含有氢键，则沸点高于H2S，A正确；Na与O形成Na2O、Na2O2，O与S同族，化学性质相似，B正确；Na2O的电子式为Na＋]2－Na＋，Na2S的电子式为Na＋]2－Na＋，离子键百分比＝（电负性差值/总电负性差值）×100％，O的电负性大于S，则Na2O离子键成分的百分数大于Na2S，C正确；N中的N原子为sp2杂化，孤电子对数为0，离子空间结构为平面三角形，S中的S原子为sp3杂化，孤电子对数为1，离子空间结构为三角锥形，D错误。
答案：D
2.（2025·八省联考四川卷）M、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素，M是宇宙中含量最多的元素，X的最高价含氧酸具有强氧化性，Y的基态原子价层电子数为其内层电子数的3倍，Z与Y同族。下列说法正确的是（ ）
A.电负性：Y＞X＞Z
B.第一电离能：Y＞X＞M
C.原子半径：Z＞Y＞X
D.简单气态氢化物的稳定性：X＞Z＞Y
解析：M、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素，M是宇宙中含量最多的元素，则M是H；Y的基态原子价层电子数为其内层电子数的3倍，Y为O；因为原子序数依次增大，X的最高价含氧酸具有强氧化性，则X为N；Z与Y同族，则Z为S，据此分析解答。元素的非金属性越强，电负性越大，非金属性为O＞N＞S，则电负性为O＞N＞S，故A正确；同周期元素从左到右，第一电离能呈增大趋势，其中ⅡA＞ⅢA，ⅤA＞ⅥA，位于ⅤA族的氮元素的2p轨道为较稳定的半充满结构，第一电离能大于同周期相邻元素，则氮元素的第一电离能大于氧元素，故B错误；同周期元素从左到右，原子半径依次减小，则氮原子的原子半径大于氧原子，故C错误；元素的非金属性越强，简单气态氢化物的稳定性越强，非金属性的强弱顺序为O＞N＞S，则简单气态氢化物的稳定性强弱顺序为H2O＞NH3＞H2S，故D错误。
答案：A
3.（2025·八省联考河南卷）某化合物分子式为YWZX2，W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期元素，X与Z同主族，W与X质子数之和等于Z的质子数，Y最外层电子数是其内层电子总数的一半。下列说法正确的是（ ）
A.电负性：W＜Y
B.WX2的空间结构为直线形
C.最简单氢化物的沸点：X＜Z
D.Y的第一电离能高于同周期相邻元素
解析：W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期元素，Y最外层电子数是其内层电子总数的一半且之前还有两个元素，则Y为P；因为X与Z同主族，则X与Z分别可能是O与S或F与Cl，又因为W与X质子数之和等于Z的质子数，则X与Z分别是F与Cl，则W是O，W、X、Y、Z依次是O、F、P、Cl。同周期元素从左到右电负性逐渐增大，同主族元素从上到下电负性逐渐减小，P电负性小于N，N电负性小于O，故电负性W＞Y，A错误；OF2中中心原子O的价层电子对数＝＋2＝4，孤电子对数为2，空间结构为V形，B错误；HF分子间可以形成氢键，而HCl无氢键，则最简单氢化物的沸点：X＞Z，C错误；Y的第一电离能高于同周期相邻元素，第ⅤA族的第一电离能比同周期相邻元素高，D正确。
答案：D
题组二 由元素及单质、化合物性质推断元素
4.（2024·甘肃化学）X、Y、Z、W、Q为短周期元素，原子序数依次增大，最外层电子数之和为18。Y原子核外有两个单电子，Z和Q同族，Z的原子序数是Q的一半，W元素的焰色试验呈黄色。下列说法错误的是（ ）
A.X、Y组成的化合物有可燃性
B.X、Q组成的化合物有还原性
C.Z、W组成的化合物能与水反应
D.W、Q组成的化合物溶于水呈酸性
解析：X、Y、Z、W、Q为短周期元素，W元素的焰色试验呈黄色，W为Na元素；Z和Q同族，Z的原子序数是Q的一半，则Z为O元素、Q为S元素；Y原子核外有两个单电子且原子序数小于Z，Y为C元素；X、Y、Z、W、Q的最外层电子数之和为18，则X的最外层电子数为18－4－6－1－6＝1，X可能为H或Li。若X为H，H与C组成的化合物为烃，烃能够燃烧，若X为Li，Li与C组成的化合物也具有可燃性，A项正确；X、Q组成的化合物中Q（即S）元素呈－2价，为S元素的最低价，具有还原性，B项正确；Z、W组成的化合物为Na2O、Na2O2，Na2O与水反应生成NaOH，Na2O2与水反应生成NaOH和O2，C项正确；W、Q组成的化合物Na2S属于强碱弱酸盐，其溶于水所得溶液呈碱性，D项错误。
答案：D
5.（2024·黑、吉、辽化学）如下反应相关元素中，W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素，基态X原子的核外电子有5种空间运动状态，基态Y、Z原子有两个未成对电子，Q是ds区元素，焰色试验呈绿色。下列说法错误的是（ ）
QZY4溶液QZX4Y4W12溶液
A.单质沸点：Z＞Y＞W
B.简单氢化物键角：X＞Y
C.反应过程中有蓝色沉淀产生
D.QZX4Y4W12是配合物，配位原子是Y
解析：W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素，基态X原子的核外电子有5种空间运动状态，即5个原子轨道（1s、2s、2px、2py、2pz），则X可能为N、O、F；Y、Z原子有两个未成对电子，可能为C、O、Si、S；Q是ds区元素，焰色试验呈绿色，则Q为Cu元素；结合溶液中的转化实验：CuSO4溶液中通入NH3至过量生成[Cu（NH3）4]SO4，推得W为H、X为N、Y为O、Z为S。S单质常温下为固体，其沸点高于O2（或O3）和H2，O2（或O3）、H2为分子晶体，分子间只存在范德华力，相对分子质量O2（或O3）＞H2，则沸点O2（或O3）＞H2，故单质沸点：Z＞Y＞W，A正确；NH3和H2O中N、O原子都是sp3杂化，N原子上有1个孤电子对，O原子上有2个孤电子对，H2O中孤电子对的斥力更大，故键角：NH3＞H2O，B正确；CuSO4溶液中逐渐通入NH3，先生成蓝色沉淀[Cu（OH）2]，继续通入NH3生成[Cu（NH3）4]2＋，C正确；由[Cu（NH3）4]2＋的结构可知，配位原子是氮原子（X），D错误。
答案：D
题组三 由物质的结构、化学键推断元素
6.（2024·贵州化学）某化合物由原子序数依次增大的短周期主族元素W、X、Y、Z、Q组成（结构如图）。X的最外层电子数等于内层电子数，Y是有机物分子骨架元素，Q和W能形成两种室温下常见的液态化合物。下列说法错误的是（ ）
A.第一电离能：Y＜Z＜Q
B.该化合物中Q和W之间可形成氢键
C.X与Al元素有相似的性质
D.W、Z、Q三种元素可形成离子化合物
解析：已知W、X、Y、Z、Q为原子序数依次增大的短周期主族元素，Y是有机物分子骨架元素，故Y为C；X的最外层电子数等于内层电子数，故X为Be；由题图可知，W形成1个共价键，Q形成2个共价键，W的原子序数最小，且Q和W能形成两种室温下常见的液态化合物，故W为H、Q为O，形成的液态化合物为H2O和H2O2；Z的原子序数介于Y（C）和Q（O）之间，故Z为N。A项，同周期主族元素从左到右第一电离能呈增大趋势，但是N的2p轨道为半充满状态，较为稳定，其第一电离能大于同周期相邻元素，故第一电离能：C＜O＜N，错误；B项，该化合物中与N原子相连的H原子能与O原子形成氢键，正确；C项，根据对角线规则，Be元素与Al元素具有相似的性质，正确；D项，H、N、O可形成离子化合物NH4NO3，正确。
答案：A
7.（2025·八省联考云南卷）我国科研工作者合成了一种非线性光学晶体QWX3Y6Z，其阴离子结构如图所示（电荷未标出）。X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期元素，基态X的核外电子有5种运动状态，Y、Z与X同周期，W的氢氧化物具有两性，Q是第六周期半径最大的主族元素。下列说法错误的是（ ）
A.金属性：Q＞W
B.原子半径：Z＞Y
C.该晶体结构中X的化合价为＋3价
D.Y的第一电离能比同周期相邻元素的都低
解析：X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期元素，基态X的核外电子有5种运动状态，每一种电子的运动状态各不相同，则X为B元素，Y、Z与X同周期，Y为O元素，Z为F元素；W的氢氧化物具有两性，则W为Al元素，Q是第六周期半径最大的主族元素，则为Cs元素；QWX3Y6Z为CsAlB3O6F。同主族元素从上到下金属性增强，同周期元素从左到右金属性依次减弱，故金属性：Q（Cs）＞W（Al），A正确；同周期从左到右原子半径减小，故原子半径：Z（F）＜Y（O），B错误；Cs为＋1价，Al为＋3价，O为－2价，F为－1价，则该晶体CsAlB3O6F结构中X的化合价为＋3价，C正确；同周期元素由左到右第一电离能呈递增趋势，但N原子的2p轨道为半充满状态较为稳定，故N、O、F三种元素第一电离能由大到小的顺序为F＞N＞O，Y的第一电离能比同周期相邻元素的都低，D正确。
答案：B
题组四 由元素周期表片段推断元素
8.（2022·广东化学）甲～戊均为短周期元素，在元素周期表中的相对位置如图所示。戊的最高价氧化物对应的水化物为强酸。下列说法不正确的是（ ）
A.原子半径：丁＞戊＞乙
B.非金属性：戊＞丁＞丙
C.甲的氢化物遇氯化氢一定有白烟产生
D.丙的最高价氧化物对应的水化物一定能与强碱反应
解析：甲～戊是短周期元素，戊的最高价氧化物对应的水化物为强酸，则可能是硫酸或高氯酸，若是高氯酸，则戊为Cl，甲为N、乙为F、丙为P、丁为S；若是硫酸，则戊为S，甲为C、乙为O、丙为Si、丁为P。根据“层多径大”、同电子层结构“核多径小”原则，则原子半径：丁＞戊＞乙，故A正确。根据同周期主族元素从左到右非金属性逐渐增强，则非金属性：戊＞丁＞丙，故B正确。甲的氢化物可能为氨气，也可能为甲烷、乙烷等，若是氨气，则遇氯化氢一定有白烟产生；若是甲烷、乙烷等，则遇氯化氢不反应，没有白烟生成，故C错误。丙的最高价氧化物对应的水化物可能是硅酸，也可能是磷酸，都一定能与强碱反应，故D正确。
答案：C
题组五 根据特殊化合价推断元素
9.X、Y为第三周期元素，Y最高正价与最低负价的代数和为6，二者形成的一种化合物能以[XY4]＋[XY6]－的形式存在。下列说法错误的是（ ）
A.原子半径：X＞Y
B.简单氢化物的还原性：X＞Y
C.同周期元素形成的单质中Y氧化性最强
D.同周期中第一电离能小于X的元素有4种
解析：Y位于第三周期，且最高正价与最低负价的代数和为6，则Y是Cl，X为第三周期元素，由X、Y形成的阴离子和阳离子知，X与Y容易形成共价键，该化合物中X为＋5价，可知X是P。P与Cl位于同一周期，同周期主族元素从左往右，原子半径逐渐减小，则P半径大于Cl，即X＞Y，故A项正确。X、Y对应的简单氢化物分别是PH3和HCl，离子半径：P3－＞Cl－，所以PH3的失电子能力强于HCl，即还原性：X＞Y，故B项正确。同周期主族元素从左往右，金属性减弱，非金属性增强，单质的还原性减弱，氧化性增强，所以Cl2的氧化性最强，故C项正确。同一周期元素从左往右，第一电离能呈现增大的趋势，第ⅡA、ⅤA族元素的第一电离能大于相邻元素的第一电离能，所以第三周期元素第一电离能从小到大依次为Na、Al、Mg、Si、S、P、Cl，所以同周期中第一电离能小于P的元素有5种，故D项错误。
答案：D
10.（2022·重庆化学）R、X、Y、Z均为短周期主族元素，Y与Z同主族且Z的原子序数大于Y。R和X的原子获得1个电子均可形成稀有气体原子的电子层结构，R的最高化合价为＋1。1 mol化合物RZY3X含58 mol电子。下列说法正确的是 （ ）
A.R与X形成的化合物水溶液呈碱性
B.X是四种元素中原子半径最大的
C.Y单质的氧化性比Z单质的弱
D.Z的原子最外层电子数为6
解析：由题干信息可知，R、X、Y、Z均为短周期主族元素，Y与Z同主族且Z的原子序数大于Y，R和X的原子获得1个电子均可形成稀有气体原子的电子层结构，R的最高化合价为＋1，则R为H，X为Cl或F；1 mol化合物RZY3X含58 mol电子，设Y的原子序数为a，则Z的原子序数为a＋8；若X为F，则有1＋9＋a＋8＋3a＝58，解得a＝10，则Y为Ne，不符合题意；若X为Cl，则有1＋17＋a＋8＋3a＝58，解得a＝8，则Y为O，Z为S，符合题干要求；故R为H、X为Cl、Y为O、Z为S，据此分析解答。由分析可知，R为H、X为Cl，故R与X形成的化合物即HCl，其水溶液呈酸性，故A项错误。R为H、X为Cl、Y为O、Z为S，其中S是四种元素中原子半径最大的，故B项错误。Y为O、Z为S，由于O的非金属性比S强，故O2的氧化性比S单质强，故C项错误。Z为S，是16号元素，S原子最外层电子数为6，故D项正确。
答案：D
解题感悟
常见的具有特殊化合价的短周期主族元素
（1）H、C、Si：最高正价与最低负价代数和为零。
（2）S：最高正价是最低负价绝对值的3倍；最高正价与最低负价代数和为4。
（3）O、F：无正价。
限时跟踪检测（十六） 元素周期表 元素周期律
1.（2025·南京模拟）反应Na2HPO4＋NH3·H2O＋MgCl2NH4MgPO4↓＋2NaCl＋H2O可用于处理含磷废水，下列说法正确的是（ ）
A.半径大小：r（Na＋）＞r（Mg2＋）
B.酸性强弱：H3PO4＞HClO4
C.电离能大小：I1（O）＞I1（N）
D.电负性大小：χ（H）＞χ（N）
解析：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，则半径大小：r（Na＋）＞r（Mg2＋），A正确。非金属性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越强，酸性强弱：H3PO4＜HClO4，B错误。同一周期随着原子序数增大，第一电离能呈增大趋势，N的2p轨道为半充满稳定状态，第一电离能大于同周期相邻元素，故N、O的第一电离能大小：I1（O）＜I1（N），C错误。同周期元素从左到右，金属性减弱，非金属性增强，电负性增强；同主族元素从上到下，金属性增强，非金属性减弱，电负性减弱，则电负性大小：χ（H）＜χ（N），D错误。
答案：A
2.（2025·贵州模拟）根据表中短周期元素的有关信息判断，下列说法错误的是（ ）
元素编号 E F G H I J K L
原子半径 /nm 0.037 0.074 0.082 0.099 0.102 0.143 0.160 0.186
最高化合 价或最低 化合价 ＋1 －2 ＋3 －1 －2 ＋3 ＋2 ＋1
A.电负性大小：F＞H＞I
B.简单离子半径：K＞F＞L
C.第一电离能：K＞J＞L
D.L、K、J的最高价氧化物对应水化物碱性逐渐减弱
解析：F、I的最低负化合价都为－2，为第ⅥA族元素，根据原子半径可知F为O，I为S；E、L的最高正化合价都为＋1，结合原子半径大小可知E为H，L为Na；K的最高正化合价为＋2，结合原子半径可知K为Mg；G、J的最高正化合价都为＋3，结合原子半径可知G为B，J为Al；H的最低化合价为－1，为ⅦA族元素，其原子半径大于F，则H为Cl。同周期元素从左到右电负性逐渐增强，同主族元素从上到下电负性逐渐减弱，电负性大小：O＞Cl＞S，A正确；电子层数相同，原子序数越大，离子半径越小，离子半径：O2－＞Na＋＞Mg2＋，B错误；Mg核外电子排布处于全充满的稳定结构，其第一电离能大于同周期相邻族元素，则第一电离能：Mg＞Al＞Na，C正确；Na、Mg、Al元素金属性逐渐减弱，其最高价氧化物对应水化物碱性逐渐减弱，D正确。
答案：B
3.（2025·广东2月大联考）短周期元素甲、乙、丙、丁、戊在元素周期表中的相对位置如图所示，已知戊的非金属性最强且其基态原子p轨道只有一个未成对电子。下列说法错误的是（ ）
A.简单离子半径：丙＞丁＞戊
B.简单氢化物的沸点：乙＜丙
C.简单氢化物的键角：甲＞乙
D.第一电离能：甲＜乙＜丙＜丁＜戊
解析：戊的非金属性最强且其基态原子p轨道只有一个未成对电子，则电子排布式为1s22s22p5，戊是F，则甲是Si，乙是P，丙是N，丁是O。具有相同电子层结构的离子，核电荷数越大半径越小，离子半径：N3－＞O2－＞F－，A正确；NH3分子间存在氢键，沸点更高，B正确；SiH4、PH3两个分子的中心原子都是sp3杂化，PH3有一个孤对电子，键角比SiH4的小，C正确；N的2p轨道电子为半充满稳定结构，所以第一电离能：N＞O，D错误。
答案：D
4.（2025·遂宁第一次诊断）U、V、W、Z是原子序数依次增大的四种短周期元素。盐X由U、V、Z三种元素组成，y为元素W的单质，物质a、b、c、d、e、f均为中学常见二元化合物。各物质间能发生如图所示的转化关系（部分反应的产物及反应条件已略），相对分子质量：c比b大16，f比e大16。已知：非金属性Z强于V，下列推断错误的是（ ）
A.原子半径：Z＞W＞V
B.物质沸点：a＜d
C.X为正盐或酸式盐
D.g的酸性强于h
解析：由相对分子质量：c比b大16，f比e大16可知，c比b、f比e多一个O，又因为y为元素W的单质，所以y为O2，W为氧元素；由b、c、e、f均为中学常见二元化合物可知b、c、e、f均为氧化物；盐X溶液与盐酸反应生成的物质a能连续两次被氧气氧化最后生成含氧酸g，推测X中含有S2－或HS－，则S2－（HS－）H2SSO2SO3H2SO4；盐X溶液与氢氧化钠溶液反应生成的物质d能连续两次被氧气氧化，最后生成含氧酸h，推测X可能是铵盐，则NNH3NONO2HNO3，H2SO4、HNO3均为强酸，符合题意，故可以确定X是S或NH4HS，从而进一步确定a为H2S，b为SO2，c为SO3，d为NH3，e为NO，f为NO2，g为H2SO4，h为HNO3。盐XS或NH4HS]由U、V、Z三种元素组成，即N、H、S三种元素组成，U、V、W、Z是原子序数依次增大的四种短周期元素，即原子序数：U＜V＜W＜Z。原子序数：H ＜N＜S，因此U为H，V为N，Z为S，W为O。同一主族从上到下原子半径逐渐增大，所以原子半径：O＜S，即原子半径：Z＞W；同一周期从左到右原子半径逐渐减小，所以原子半径：N＞O，即原子半径：V＞W， A错误。a为H2S，d为NH3，因为NH3分子间存在氢键，所以沸点：H2S＜NH3， B正确。盐X为S（正盐）或NH4HS（酸式盐）， C正确。g为H2SO4，h为HNO3，因为S的非金属性较强，则酸性：H2SO4＞HNO3， D正确。
答案：A
5.（2025·江西南昌一模）香花石是我国地质学家发现的新矿物，其化学式为N3（YMZ4）3·2XW。已知X、Y、Z、W、M、N为原子序数依次增大的前20号元素；其中X、Y、N为金属元素，且Y与N同主族；Z原子的s能级电子总数等于p能级的电子总数，W原子核外有1个未成对电子，M的最外层电子数是最内层电子数的2倍。下列说法正确的是（ ）
A.原子半径：M＞W＞Z
B.第一电离能：N＞Y
C.电负性：X＞Y＞W
D.简单氢化物的沸点：Z＞W
解析：X、Y、Z、W、M、N为原子序数依次增大的前20号元素，其中X、Y、N为金属元素。Z原子的s能级电子总数等于p能级的电子总数，则电子排布式为1s22s22p4，为O元素；M的最外层电子数是最内层电子数的2倍，为Si元素；W原子核外有1个未成对电子，为F元素；Y与N同主族，则X为Li、Y为Be、N为Ca。原子半径：M（Si）＞Z（O）＞W（F），A项错误；同主族元素从上到下，第一电离能逐渐减小，故第一电离能：Y（Be）＞N（Ca），B项错误；同周期主族元素从左往右，电负性逐渐增大，则电负性：W（F）＞Y（Be）＞X（Li），C项错误；H2O、HF中均存在分子间氢键，水分子间氢键个数多于HF，故沸点：H2O＞HF，D项正确。
答案：D
6.（2025·河北邢台二模）已知X、Y、Z、W为短周期主族元素。常温下，它们的原子半径、原子序数、最高价氧化物对应水化物的溶液（浓度均为0.01 mol·L－1）的pH之间的关系如图所示。下列说法错误的是 （ ）
A.W的氢化物的沸点可能高于水的沸点
B.XZ晶胞中X的配位数为6，X周围等距且距离最近的X有12个
C.W与X形成的化合物中，W的化合价可能为－3价
D.Y2Z2分子中四个原子可能共直线
解析：由题图可知，原子半径：X＞Y＞Z＞W，原子序数：Z＞Y＞X＞W，再结合常温下0.01 mol·L－1最高价氧化物对应水化物溶液的pH，可得X、Y、Z、W依次为Na、S、Cl、N。N2H4的沸点高于水，A项正确。X是Na，Z是Cl，NaCl晶胞中Na＋周围等距且距离最近的Na＋有12个，配位数为6，B项正确。N与Na形成的化合物为Na3N，N的化合价为－3价，C项正确。Y2Z2为S2Cl2，类比H2O2，可知四个原子不可能共直线，D项错误。
答案：D
7.（2025·湖北十一校二模）X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期主族元素，X原子有两个单电子且电负性是四种元素中最大的，Y原子的最外层电子数是X原子内层电子数的2倍，Z原子s能级上电子数与p能级上电子数之比为2∶3，W的第一电离能大于Z。下列说法正确的是 （ ）
A.电负性：Y＜Z＜W
B.原子半径：X＜Z＜W＜Y
C.四种元素基态原子的未成对电子数：X＜Y＜Z＜W
D.简单氢化物的稳定性：Z＜Y＜W＜X
解析：X原子有两个单电子且电负性是四种元素中最大的，则X为O元素；Y原子的最外层电子数是X原子内层电子数的2倍，则Y为Si元素；Z原子s能级上电子数与p能级上电子数之比为2∶3，则Z为P元素；W的第一电离能大于P，则W为Cl元素。原子半径：O＜Cl＜P＜Si，B项错误；O、Si、P、Cl的未成对电子数分别是2、2、3、1，C项错误；元素的非金属性越强，其简单氢化物的稳定性就越强，简单氢化物的稳定性：SiH4＜PH3＜HCl＜H2O，D项错误。
答案：A
8.（2025·河北唐山一模）M、X、Y、Z、W均为短周期元素，原子序数依次减小，能形成如图所示的化合物，下列说法正确的是 （ ）
A.第一电离能：M＞Y＞X＞Z
B.简单氢化物的稳定性：X＞Y
C.X与W形成的化合物不能使酸性KMnO4溶液褪色
D.由M、X、Z、W四种元素组成的化合物，其水溶液显碱性
解析：M、X、Y、Z、W均为短周期元素，且原子序数依次减小，结合化合物的结构可知，M为Na元素；阴离子中X形成2个共价键、Y形成3个共价键、Z形成4个共价键、W形成1个共价键，结合原子序数可知，X为O元素、Y为N元素、Z为C元素、W为H元素。第一电离能：N＞O＞C＞Na，A项错误；非金属性：O＞N，则其简单氢化物稳定性：H2O＞NH3，B项正确；X（O）与W（H）形成的化合物有H2O、H2O2，H2O2具有还原性，能使酸性KMnO4溶液褪色，C项错误；由M、X、Z、W四种元素组成的化合物若为碳酸氢钠，其水溶液显碱性，但若为NaHC2O4，其水溶液显酸性，D项错误。
答案：B
9.（2025·福建部分地市一模）一种金属有机框架材料的化学式为M2（ZXY）4，其结构如图。X、Y、Z、M为原子序数依次增大的1～36号元素，其中X、Z位于不同周期，四种元素中Y的第一电离能最大，M＋的d轨道全充满。下列说法正确的是（ ）
A.键角：XZ2＞ZXY－
B.最简单氢化物沸点：Z＞Y＞X
C.电负性：X＞Y＞M
D.最高价氧化物对应水化物酸性：Z＞X
解析：M＋的d轨道全充满，M为Cu；X、Y、Z、M为原子序数依次增大的1～36号元素，其中X、Z位于不同周期，四种元素中Y的第一电离能最大，结合M2（ZXY）4的结构知，X为C，Y为N，Z为S。XZ2为CS2，类比CO2可知CS2的空间结构为直线形，键角为180°；ZXY－为SCN－，SCN－的空间结构为直线形，键角为180°，A项错误。X、Y、Z的最简单氢化物依次为CH4、NH3、H2S，由于NH3分子间形成氢键，则NH3的沸点最高，即Y的最简单氢化物的沸点最高，B项错误。同周期从左到右
第15讲 原子结构 核外电子排布
复习要点 1.了解元素、核素和同位素的含义。2.了解原子的构成，了解原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数以及它们之间的关系。3.了解原子核外电子的运动状态、能级分布和排布原理，能正确书写1～36号元素原子核外电子、价层电子排布式和轨道表示式。4.了解电子在原子轨道之间的跃迁及其简单应用。
考点 原子结构 核素 同位素
A基础知识重点疑难
1.原子的构成
（1）原子的构成
（2）原子的表示方法
笔记：主要以表示方法体现或结合NA考查：如（2023浙江1月）中子数为18的氯原子Cl（×）；（2023福建）0.1 mol [NH3OH]＋含有的质子数为1.5NA（×）；（2024浙江1月）中子数为10的氧原子O （√）
（3）微粒之间 的关系
①原子中：质子数（Z）＝核电荷数＝ 核外电子 数；
②质量数（A）＝ 质子数 （Z）＋ 中子数 （N）；
③阳离子的核外电子数＝质子数－阳离子所带的电荷数；
④阴离子的核外电子数＝质子数＋阴离子所带的电荷数。
笔记：近年融合核反应判断元素，如（2022河北）中子轰击X原子的核反应为X＋nY＋H，其中Y可用于测定文物年代，则X为 。（提示N）
（4）两种相对原子质量
①原子（即核素）的相对原子质量：一个原子（即核素）的质量与12C质量的 的比值。一种元素有几种同位素，就有几种不同核素的相对原子质量。
②元素的相对原子质量：该元素各种天然同位素原子所占的原子百分比与相对原子质量的乘积之和。
如Ar（Cl）＝Ar（35Cl）×a％＋Ar（37Cl）×b％。
2.元素、核素、同位素、同素异形体的比较
元素 核素 同位素 同素异形体
本质 质子数相同的一类原子 质子数、中子数都一定的原子 质子数相同、中子数不同的核素 同种元素形成的不同单质 ①
范畴 同类原子 原子 原子 单质
特性 只有种类，没有个数 化学反应中的最小微粒 化学性质几乎完全相同 组成元素相同、单质性质不同
决定 因素 质子数 质子数、中子数 质子数、中子数 组成元素、结构
举例 H、C、O三种元素 1H、2H、3H三种核素 12C、14C ② 互称同位素 O2与O3互为同素异形体
笔记：①（2024广东）C60与石墨烯互为同素异形体（√）
②用于考古断代（2024甘肃CC和C互为同位素（√）3.常见“10电子”“18电子”的微粒
（1）常见“10电子 ”的微粒
笔记：由延伸出的阴、阳离子和氢化物
（2）常见“18电子 ”的微粒
笔记：由Ar延伸出的阴、阳离子和氢化物等
（3）其他等电子微粒
①“2电子”的微粒：He、H－、Li＋、Be2＋、H2。
②“9电子”的微粒：—F、—OH、—NH2、—CH3。
③“14电子”的微粒：Si、N2、CO、、CN－、C2H2。
④“16电子”的微粒：S、O2、C2H4、HCHO。
B题组集训提升能力
题组一 微粒中“粒子数”的确定
1.（2025·郑州模拟）现有下列几组粒子：①N2、CO、C2H2；②N、H3O＋、OH－；③、、CN－；④P、S、Cl。对上述四组粒子归类正确的是（ ）
A.质子数相等、电子数和原子数不相等：①
B.质子数和电子数相等、原子数不相等：②
C.电子数相等、质子数和原子数不相等：③
D.原子数和电子数相等、质子数不相等：④
解析：①N2、CO、C2H2的质子数和电子数都为14，原子数不相等；②N、H3O＋、OH－的原子数和质子数不相等，电子数都为10；③、、CN－的原子数和电子数都相等，质子数不相等；④P、S、Cl三种酸根离子所含的总电子数都为50、原子数都为5，但三种酸根离子的质子数不相等。
答案：D
2.（2024·北京化学）我国科研人员利用激光操控方法，从Ca原子束流中直接俘获41Ca原子，实现了对同位素41Ca的灵敏检测。41Ca的半衰期（放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间）长达10万年，是14C的17倍，可应用于地球科学与考古学。下列说法正确的是（ ）
20 Ca
钙
4s2
40.08
A.41Ca的原子核内有21个中子
B.41Ca的半衰期长，说明41Ca难以失去电子
C.41Ca衰变一半所需的时间小于14C衰变一半所需的时间
D.从Ca原子束流中直接俘获41Ca原子的过程属于化学变化
解析：41Ca的质量数为41，质子数为20，所以中子数为41－20＝21，A正确；41Ca的半衰期长短与其得失电子能力没有关系，B错误；根据题意可知，41Ca衰变一半所需的时间要大于14C衰变一半所需的时间，C错误；从Ca原子束流中直接俘获41Ca原子的过程没有新物质产生，不属于化学变化，D错误。
答案：A
3.（2022·山东化学OO的半衰期很短，自然界中不能稳定存在。人工合成反应如下：OHeOXOHeOY。下列说法正确的是（ ）
A.X的中子数为2
B.X、Y互为同位素
C.OO可用作示踪原子研究化学反应历程
D.自然界不存在O2O2分子是因其化学键不稳定
解析：根据质量守恒可知，X微粒为He，Y微粒为He，据此分析解题。由分析可知，X微粒为He，根据质量数等于质子数加中子数可知，该微粒的中子数为4，A错误；由分析可知，X微粒为He，Y微粒为He，二者为具有相同质子数、不同中子数的原子，故互为同位素，B正确；由题干信息可知，O与O的半衰期很短，故不适宜用作示踪原子研究化学反应历程，C错误；自然界中不存在O2与O2并不是因其化学键不稳定，而是由于O与O的半衰期很短，很容易转化为其他原子，D错误。
答案：B
题组二 “四素”的辨析
4.（2025·名师汇编）下列说法不正确的是 （填序号）。
①32S和34S互为同位素（2022·浙江1月选考）
②C70和纳米碳管互为同素异形体（2022·浙江1月选考）
③CH2ClCH2Cl和CH3CHCl2互为同分异构体（2022·浙江1月选考）
④C3H6和C4H8一定互为同系物（2022·浙江1月选考）
⑤月壤中的3He与地球上的3H互为同位素
⑥14N2和15N2互为同位素
⑦Fe2C和Fe3C互为同素异形体
解析：32S和34S是质子数相同、中子数不同的原子，互为同位素，故①正确；C70和纳米碳管是由碳元素组成的不同单质，互为同素异形体，故②正确；CH2ClCH2Cl和CH3CHCl2的分子式相同、结构不同，互为同分异构体，故③正确；C3H6和C4H8可能为烯烃或环烷烃，所以不一定是同系物，故④错误；同位素是同种元素的不同种原子，3He和3H的质子数不同，不是同一种元素，不互为同位素，故⑤错误；14N2和15N2均为氮分子，不为同位素，故⑥错误；同素异形体的研究对象是单质，Fe2C和Fe3C均为化合物，不互为同素异形体，故⑦错误。
答案：④⑤⑥⑦
5.（2025·八省联考四川卷）O3和HI发生反应：O3＋2HII2＋O2＋H2O，NA是阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是（ ）
A.O3是非极性键形成的极性分子
B.HI的电子式是
C.O3和O2互为同素异形体
D.1 mol 1O含有的中子数是8NA
解析：臭氧分子的中心氧原子和两个配位氧原子之间的O—O具有极性，电子云偏向配位氧原子，故O3是由极性键形成的极性分子，A错误；HI是共价化合物，HI的电子式是，B正确；O3和O2是由氧元素形成的不同的单质，互为同素异形体，C正确；1O中H原子中没有中子，O原子中有8个中子，故1 mol 1O含有的中子数是8NA，D正确。
答案：A
解题感悟
“四素”概念的区别和联系
考点 原子核外电子排布原理
A基础知识重点疑难
1.核外电子运动状态
（1）能层与能级
①能层（n）
核外电子按能量不同分成能层。通常用K、L、M、N……表示，能量依次 增大 。
②能级 ①
同一能层电子的能量也可能不同，又将其分成不同的能级 ②，通常用 s、p、d、f 表示。
笔记：①（2024河北）原子光谱是不连续的线状谱线，原因是原子的能级是量子化的（√）
②能层含有的能级数：能层数＝能级数，即第1能层只有1个能级1s
（2）电子云和原子轨道
①电子云 ：核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云。
②原子轨道
能级符号 ns np nd nf
轨道形状 球形 哑铃形 — —
轨道数目 1 3 5 7
笔记：形象描述电子运动状态，小黑点疏密表示电子出现的概率
（3）能层、能级、原子轨道和容纳电子数之间的关系及能量高低
①能层、能级、原子轨道和容纳电子数之间的关系
能层（n） 能级 最多容纳电子数
序数 符号 符号 原子轨道数 ① 各能级 各能层
一 K 1s ② 1 2 2
二 L 2s 1 2 8
2p 3 6
三 M 3s 1 2 18
3p 3 6
3d 5 10
四 N 4s 1 2 32
4p 3 6
4d 5 10
4f 7 14
… … … … … …
n … … … … 2n2
②能量高低
a.相同能层上原子轨道能量：ns＜np＜nd＜nf…
b.形状相同的原子轨道能量：1s＜2s＜3s＜4s…
c.同一能层内形状相同而伸展方向不同的原子轨道的能量相等，如npx、npy、npz轨道（简并轨道）的能量相等。
笔记：①（2023重庆）基态Ca原子的核外电子填充在6个轨道中（×）
②（2024山东）激发态H原子的轨道表示式：
↑
（×）
（4）电子的自旋：电子的自旋状态有两种。
2.基态原子核外电子的排布规律
（1）基态原子核外电子在原子轨道上的填充顺序——构造原理
笔记：能级交错规律：ns＜（n－2）f＜（n－1）d＜np
（2）基态原子核外电子排布原则
洪特规则特例：当能量相同的原子轨道在全满（p6、d10、f14）、半满（p3、d5、f7）和全空（p0、d0、f0）状态时，体系的能量较低 ③，如：24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1。
笔记：①（2024湖北）泡利原理认为一个原子轨道内最多容纳两个自旋相反的电子（√）；（2024北京）Sn位于元素周期表的第5周期第ⅣA族，基态原子最外层轨道表示式为 （提示：
↑↓
↑ ↑
）
②利用电子排布分析成对或未成对电子，如（2023新课标卷）基态原子未成对电子数：B＜C＜O＜N（×）；（2024重庆）基态时，Mg原子和Mn原子的单电子数相等（×）
③应用：比较电离能大小、微粒稳定性，如第一电离能Mg＞Al，第二电离能Cu＞Fe，稳定性Cu＋＞Cu2＋
（2023海南）Cu基态原子核外电子排布符合构造原理（×）
（3）原子核外电子排布表示方法
表示方法 举例
原子结构示意图 ①
电子排布式 ② Cr：1s22s22p63s23p63d54s1
简化 ③电子排布式 Cu：[Ar]3d104s1
价层电子排布式 Fe： 3d64s2
轨道表示式 O： ↑↓
↑↓
↑↓↑↑
笔记：①（2024江苏）S2－的结构示意图为（×）
②（2023重庆）O2－的核外电子排布式为 。（提示：1s22s22p6）
③[He]＝1s2
[Ne]＝1s22s22p6
[Ar]＝1s22s22p63s23p6
（4）基态原子核外电子排布式的书写模板 ①及注意事项（以Cr为例）
①明确原子的核外电子数：Cr的原子序数为24，核外有24个电子。
②根据构造原理中的能级填充顺序及每个能级最多容纳的电子数，依次填充电子：1s22s22p63s23p64s23d4。
③验证是否符合洪特规则特例，若符合，则调整最后两个能级上填充的电子数：1s22s22p63s23p64s13d5。
④将相同能层的能级写在一起：1s22s22p63s23p63d54s1。
⑤简写方法：把与稀有气体元素原子结构相同的部分内层电子用相应稀有气体元素的符号外加方括号的形式来表示。如：[Ar]3d54s1 ②。
笔记：①核外电子排布的书写是高考必考内容，如（2023湖南）基态N原子的价层电子排布图：
↑↓
↑ ↑ ↑
（√）；（2023福建）基态Cu2＋的价层电子排布式为 。（提示：3d9）
②核外电子排布应用：（1）判断周期、族、分区；（2）判断电子空间运动状态和电子运动状态；（3）判断电离能大小（特别是全满、半满、全空）；（4）判断电子的自旋状态；（5）判断成对电子、未成对电子数目
（5）核外电子排布常见错误及注意事项
①书写基态原子的电子排布图时常出现的错误
a.
↑
↑ ↑
（违反能量最低原理 ①）。
b.↑↑（违反泡利原理）。
c.
↑ ↓
（违反洪特规则 ②）。
②当出现d轨道时虽然电子按ns、（n－1）d、np的顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把（n－1）d放在ns前，即将能层低的能级写在前，而不能按填充顺序写，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2。
③注意比较原子核外电子排布式、简化电子排布式、价层电子排布式 ③的区别与联系。如Cu的电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1；简化电子排布式：[Ar]3d104s1；价层电子排布式：3d104s1。
笔记：①（2023辽宁）基态Ni原子价层电子排布式：3d10（×）
②（2023浙江1月）碳的基态原子轨道表示式：
↑↓
↑↓
↑↓
（×）
③（2022江苏）锗原子（32Ge）基态核外电子排布式为4s24p2（×）
3.电子的跃迁与原子光谱
（1）电子的跃迁
笔记：①比较能量高低，如1s22s22p1＜1s12s22p2
②发射光谱解释金属元素的焰色试验，如（2023海南）NaCl焰色试验为黄色，与Cl电子跃迁有关（×）
（2）不同元素原子的电子发生跃迁时会 吸收 或 释放 不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素原子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。
B题组集训提升能力
题组一 能层、能级及原子轨道
1.（2025·北京模拟）下列表述不正确的是（ ）
A.原子轨道能量：1s＜2s＜3s＜4s
B.M能层存在3个能级、9个原子轨道
C.4s电子能量较高，总是在比3s电子离核更远的地方运动
D.同一周期，碱金属元素的第一电离能最小，最容易失电子
解析：离原子核越远，能量越高，1s、2s、3s、4s离核越来越远，轨道能量：1s＜2s＜3s＜4s，故A正确；M能层存在3个能级，分别为3s、3p、3d，s、p、d能级分别含有1、3、5个原子轨道，共9个原子轨道，故B正确；能级和能层只是表明电子在该处出现的概率大小，与电子运动的位置无关，故C错误；同一周期，从左到右，第一电离能呈增大趋势，碱金属元素的第一电离能最小，最容易失电子，故D正确。
答案：C
2.按要求填空。
（1）基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为 形。
（2）基态K原子中，核外电子占据最高能层的符号是 ，占据该能层电子的电子云轮廓图为 形。
（3）处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用 形象化描述。在基态14C原子中，核外存在 对自旋相反的电子。
（4）基态Co原子核外电子排布式为 。元素Mn与O中，第一电离能较大的是 ，基态原子核外未成对电子数较多的是 。
（5）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 。
解析：（1）基态S原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4，最高能级为3p，其电子云轮廓图为哑铃形。（2）基态K原子占据K、L、M、N四个能层，其中能量最高的是N能层。N能层上为4s电子，电子云轮廓图为球形。（3）电子在原子核外出现的概率密度分布通常用电子云来形象化描述。基态14C原子的电子排布图为
↑↓
↑↓
↑ ↑
，所以其基态原子中，核外存在2对自旋相反的电子。（4）Co是27号元素，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2。元素Mn与O中，由于O是非金属元素而Mn是金属元素，所以O的第一电离能大于Mn的。基态O原子核外电子排布式为1s22s22p4，其核外未成对电子数是2，而基态Mn原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，其核外未成对电子数是5，因此Mn的基态原子核外未成对电子数比O的多。
答案：（1）哑铃 （2）N 球 （3）电子云 2
（4）1s22s22p63s23p63d74s2（或[Ar]3d74s2）
O Mn
（5）1s22s22p63s23p63d84s2（或[Ar]3d84s2） 2
解题感悟
能层、能级与电子能量的关系
题组二 电子自旋状态及运动状态
3.按要求填空：
（1）基态F原子核外电子的运动状态有 种。
（2）基态Ti原子的价层电子排布式为 ，其原子核外电子的空间运动状态有 种，共有 种运动状态不同的电子。
解析：（1）基态F原子共有9个核外电子，则每个电子都有对应的轨道和自旋状态，所以核外电子的运动状态有9种。（2）基态Ti原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2，价层电子排布式为3d24s2；s轨道有1种空间运动状态，p轨道有3种空间运动状态，d轨道有5种空间运动状态，3d轨道只有2个电子，有2种空间运动状态，因此基态Ti原子的核外电子的空间运动状态有12种；核外有22个电子，有22种运动状态。
答案：（1）9 （2）3d24s2 12 22
4.（2025·名师汇编）在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，而且它们的自旋相反。按要求填空：
（1）在元素周期表中，与Li的化学性质最相似的邻族元素是 ，该元素基态原子核外M层电子的自旋 （填“相同”或“相反”）。
（2）基态S原子的价电子中，两种自旋状态的电子数之比为 。（2022·河北化学）
（3）原子中运动的电子有两种相反的自旋状态，若一种自旋状态用＋表示，与之相反的用－表示，称为电子的自旋磁量子数。对于基态的磷原子，其价层电子自旋磁量子数的代数和为 。
解析：（1）根据对角线原则，Li与Mg的化学性质最相似。基态时Mg原子M层的两个电子处于3s轨道上，且自旋相反。
（2）基态S原子的价电子排布式为3s23p4，根据基态原子电子排布规则，两种自旋状态的电子数之比为1∶2或2∶1。
（3）对于基态磷原子，其价层电子排布式为3s23p3，其中3s轨道的2个电子自旋相反，自旋磁量子数的代数和为0；根据洪特规则可知，其3p轨道的3个电子自旋相同，因此，基态磷原子的价层电子的自旋磁量子数的代数和为＋或－。
答案：（1）Mg 相反 （2）1∶2（或2∶1）
（3）＋（或－）
解题感悟
核外电子运动状态数目的判断
电子的运动状态与原子核外电子数目相等；空间运动状态与核外电子填充原子轨道的数目相等。
题组三 “两原理、一规则”书写轨道表示式
5.按要求填空：
（1）Ca2＋和Cl－的最外层电子轨道表示式均为 。
（2）（2024·新课标卷）Ni基态原子价层电子的轨道表示式为 。
（3）（2024·广东化学）基态N原子价层电子的轨道表示式为 。
（4）（2024·北京化学）Sn位于元素周期表的第5周期第ⅣA族。Sn的基态原子最外层轨道表示式为 。
答案：（1）
↑↓
↑↓ ↑↓ ↑↓
（2）
↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑
↑↓
（3）
↑↓
↑ ↑ ↑
（4）
↑↓
↑ ↑
题组四 电子排布式的书写及应用
6.（1）（2024·安徽化学）基态Ni原子价层电子排布式为 。
（2）（2024·浙江1月选考）基态Cr2＋的简化电子排布式： 。
（3）（2024·浙江6月选考）下列有关单核微粒的描述正确的是 。
A.Ar的基态原子电子排布方式只有一种
B.Na的第二电离能＞Ne的第一电离能
C.Ge的基态原子简化电子排布式为[Ar]4s24p2
D.Fe原子变成Fe＋，优先失去3d轨道上的电子
（4）（2024·全国甲卷）ⅣA族元素基态原子核外未成对电子数为 ，在与其他元素形成化合物时，呈现的最高化合价为 。
（5）（2023·北京化学）基态S原子价层电子排布式是 。
（6）（2023·浙江6月选考）基态N原子的价层电子排布式是 。
（7）（2023·全国乙卷）基态Fe原子的价层电子排布式为 。
（8）（2023·浙江1月选考）由硅原子核形成的三种微粒，电子排布式分别为①[Ne]3s23p2、②[Ne]3s23p1、③[Ne]3s23p14s1，有关这些微粒的叙述，正确的是 。
A.微粒半径：③＞①＞②
B.电子排布属于基态原子（或离子）的是①②
C.电离一个电子所需最低能量：①＞②＞③
D.得电子能力：①＞②
解析：（3）根据原子核外电子排布规律，基态Ar原子的电子排布方式只有1s22s22p63s23p6一种，A项正确；Na的第二电离能指气态基态Na＋失去一个电子转化为气态基态正离子所需的最低能量，Na＋和Ne具有相同的电子层结构，Na＋的核电荷数大于Ne，Na＋的原子核对外层电子的吸引力大于Ne的，故Na的第二电离能＞Ne的第一电离能，B项正确；Ge的原子序数为32，基态Ge原子的简化电子排布式为[Ar]3d104s24p2，C项错误；基态Fe原子的价层电子排布式为3d64s2，Fe原子变成Fe＋，优先失去4s轨道上的电子，D项错误。
答案：（1）3d84s2 （2）[Ar]3d4 （3）AB （4）2 ＋4 （5）3s23p4 （6）2s22p3 （7）3d64s2 （8）AB
解题感悟
根据元素所在周期，结合元素周期表书写原子的核外电子排布式，前四周期元素原子价层电子以外的部分与前一周期稀有气体原子结构相同，以此为基础。
（1）前三周期主族元素根据最外层电子数书写
例：S的最外层电子数为6，核外电子排布式为[Ne]3s23p4。
解题感悟
（2）第四周期从K开始，数到n，就可以写成“[Ar]＋n个电子”。
例：Fe，从K开始数到Fe为8，其核外电子排布式为[Ar]3d64s2。
注意：
书写原子核外电子排布式，涉及d轨道时：
填充顺序n＝4或5，ns→（n－1）d→np
书写顺序n＝4或5，（n－1）d→ns→np
限时跟踪检测（十五） 原子结构 核外电子排布
1.（2025·鄂东南省级示范高中期中）门捷列夫曾经说过：“从积累的事实得出结论就是理论；而理论使我们能够预见事实。”2016年IUPAC确认了四种新元素，其中一种为Mc，中文名为“镆”。元素Mc可由反应AmCaMc＋n得到。下列有关说法正确的是（ ）
A.Mc元素的质子数为115
B.287Mc与288Mc互为同素异形体
CCa原子的中子数为20
D.Mc元素位于元素周期表中第ⅥA族
解析Mc质子数为115，A正确；287Mc与288Mc质子数相同而中子数不同，互为同位素，B错误Ca原子的中子数为41－20＝21，C错误；Mc元素核外电子排布为2、8、18、32、32、18、5，位于元素周期表中第ⅤA族，D错误。
答案：A
2.下列说法正确的是（ ）
A.同一原子中3s、3p、3d、4s能量依次升高
B.某原子核外电子由1s22s22p63s23p1→1s22s22p63s13p2，原子放出能量
C.p能级的原子轨道呈哑铃形，随着能层数的增加，p能级原子轨道数也在增多
D.按照“泡利不相容”原理，在同一个原子中不可能存在两个运动状态完全相同的电子
解析：同一原子中，3s、3p、4s、3d能量依次升高，故A错误；3s能级上的电子比3p能级上的电子能量更低，所以原子核外电子由 1s22s22p63s23p1→1s22s22p63s13p2，原子要吸收能量，故B错误；p能级的原子轨道是哑铃形的，任何能层的p能级都有3个原子轨道，与能层数无关，故C错误；在多电子的原子中，电子填充在不同的能层，能层又分不同的能级，同一能级又有不同的原子轨道，每个轨道中最多可以填充两个电子，自旋状态相反，在一个基态多电子的原子中，不可能有两个运动状态完全相同的电子，故D正确。
答案：D
3.（2025·娄底一模）下列有关说法不正确的是（ ）
A.As的价层电子排布式：4s24p3
B.py轨道的电子云轮廓图：
C.核外电子的空间运动状态与其运动状态是一样的
D.中心原子是sp杂化的，其分子的空间结构不一定为直线形
解析：As的原子序数为33，位于第四周期ⅤA族，基态As原子的价层电子排布式为4s24p3，A正确；p轨道的电子云轮廓图为哑铃形，py轨道的电子云轮廓图为，B正确；核外电子的空间运动状态不包括其自旋，而运动状态则包括自旋，两者不同，C错误；中心原子是sp杂化的，若不为ABn型分子，其分子的空间结构不一定为直线形，例如环辛炔，D正确。
答案：C
4.（2025·张家口检测）科学家以钙离子撞击Cf（锎），产生了一种超重元素Og，其反应可表示为CaCfOg＋n。下列说法正确的是（ ）
A.钙离子的电子式为
BCf与Og的中子数相差25
C.1个n与1个12C的质量之比约为1∶1
DCa与Ca互为同素异形体
解析：钙离子的电子式为Ca2＋，故A错误Cf的中子数为249－98＝151Og的中子数为294－118＝176，二者中子数之差为176－151＝25，故B正确n的质量数为1，12C的质量数为12，则1个n与1个12C的质量之比约为1∶12，故C错误Ca与Ca质子数相同，中子数不同，互为同位素，故D错误。
答案：B
5.下列说法错误的是（ ）
A.电子排布式为1s22s22p63s23p1的元素，其价态为＋3价时最稳定
B.在同一能级上运动的电子，其运动状态肯定不同
C.碳原子核外能量最高的电子云轮廓图如图所示
D.钠原子由1s22s22p63p1→1s22s22p63s1时，吸收能量，由激发态转化成基态
解析：电子排布式为1s22s22p63s23p1的元素是Al，其最外层有3个电子，易失去最外层的3个电子达到8电子稳定结构，所以铝元素的价态为＋3价时最稳定，A项正确；在同一能级上运动的电子，其自旋状态不同，故其运动状态肯定不同，B项正确；碳原子核外能量最高的电子为2p能级上的电子，C项正确；钠原子由1s22s22p63p1→1s22s22p63s1时，由激发态转化成基态，放出能量，D项错误。
答案：D
6.（2025·湖北联考）下列Li原子电子排布图表示的状态中，电离最外层一个电子所需能量最小的是（ ）
A.
↑
↑↓
B.
↑↓
↑
C.
↑
↑↓
D.
↑↓
↑
解析：A项为有1个电子跃迁到2s轨道的激发态；B项为有1个电子跃迁到2s、一个电子跃迁到2p轨道的激发态；C项为有2个电子跃迁到2p轨道的激发态；D项为基态原子。所以C中电子能量最高，最不稳定，最易失电子，电离最外层一个电子所需能量最小。
答案：C
7.下列对原子结构的描述正确的是（ ）
A.Fe原子的价层电子排布式为3d64s2
B.Cu的基态原子核外电子共有15种不同的运动状态
C.S的基态原子的轨道表示式为
↓↑
↓↑
↓↑ ↓↑ ↓↑
↓↑
↓↑ ↓↑
D.4f、4s、3d原子轨道的能量关系：E（4f）＞E（4s）＞E（3d）
解析：Fe的原子序数为26，电子排布式为[Ar]3d64s2，因此基态Fe原子的价层电子排布式为3d64s2，故A正确；Cu的原子序数为29，原子核外有29个电子，所以基态Cu原子核外电子共有29种不同的运动状态，故B错误；基态S原子的轨道表示式为
↓↑
↓↑
↓↑ ↓↑ ↓↑
↓↑
↓↑ ↑ ↑
，故C错误；由原子轨道能量的高低顺序：1s＜2s＜2p＜3s＜3p＜4s＜3d＜4p＜5s＜4d＜5p＜6s＜4f……可知，4f、4s、3d原子轨道的能量关系为E（4f）＞E（3d）＞E（4s），故D错误。
答案：A
8.（2025·辽宁模拟）下列说法或表达方式中正确的是（ ）
A.1s22s22p63s23p64s24p3是基态原子的电子排布式
B.铜属于ds区元素，氯属于p区元素，二者基态原子未成对电子数目不相同
C.Fe3＋核外电子共有23种运动状态，其d能级电子自旋方向相同
D.基态原子最外层电子排布为ns1的元素均在ⅠA族或ⅠB族
解析：根据构造原理，4p能级能量比3d能级高，基态原子的电子应先填充完3d能级，再填充4p能级，故1s22s22p63s23p64s24p3应是激发态原子的电子排布式，故A错误；Cu位于第四周期ⅠB族，属于ds区元素，Cl位于第三周期ⅦA族，属于p区元素，Cu原子、Cl原子都有1个未成对电子，故B错误；原子核外没有运动状态相同的电子，Fe3＋核外电子有23个，即核外电子共有23种运动状态，Fe3＋的d能级电子排布式为3d5，电子优先单独占有1个轨道且自旋方向相同，故C正确；基态Cr原子最外层电子排布式为4s1，其位于ⅥB族，故D错误。
答案：C
9.以下列出的是一些基态原子的2p轨道和3d轨道中电子排布的情况，违背洪特规则的是（ ）
①
↑↓ ↑ ↑
②
↑ ↓ ↑
③
↑ ↑ ↑↑
④
↑↓ ↑ ↑ ↑
⑤
↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓
⑥
↑ ↑ ↑ ↓ ↑↓
A.①②③ B.②④⑥
C.④⑤⑥ D.③④⑥
解析：洪特规则：当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同。泡利原理：在一个原子轨道里，最多容纳2个电子，且自旋方向相反。①符合洪特规则和泡利原理，不符合题意；②违背洪特规则，符合题意；③违背泡利原理，不符合题意；④违背洪特规则，符合题意；⑤符合洪特规则和泡利原理，不符合题意；⑥违背洪特规则，符合题意；综上所述，选项B符合题意。
答案：B
10.（2025·中山模拟）X、Y、Z、N是原子序数依次增大的4种短周期元素，其元素性质或原子结构如表。下列说法正确的是（ ）
元素 元素性质或原子结构
X 原子核外s能级上的电子总数与p能级上的电子总数相等，但第一电离能低于同周期相邻元素
Y 原子核外s能级上的电子总数与p能级上的电子总数相等，但第一电离能高于同周期相邻元素
Z 其价层电子中，在不同形状的原子轨道中运动的电子数相等
N 只有一个未成对电子
A.原子半径：Z＞Y＞X
B.元素的电负性：X＞N＞Z
C.元素的第一电离能：Z＞N＞Y
D.X的基态原子的电子轨道表示式：
↑↓ ↑ ↑
解析：由题意分析可知，X、Y、Z、N分别为O、Mg、Si、Cl。原子半径大小为Mg＞Si＞O，故A错误；电负性大小为O＞Cl＞Si，故B正确；元素的第一电离能大小为Cl＞Si＞Mg，故C错误；O的基态原子的轨道表示式为
↑↓
↑↓
↑↓ ↑ ↑
，故D错误。
答案：B
11.（2025·河北承德模拟）如图是s能级和p能级的原子轨道图，试回答下列问题：
（1）s电子的原子轨道呈 形，每个s能级有 个原子轨道；p电子的原子轨道呈 形，每个p能级有 个原子轨道。
（2）元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋1，原子中能量最高的是 电子，其电子云在空间有 个方向。
（3）下列原子或离子的电子排布式或轨道表示式正确的 （填序号）。
①K＋：1s22s22p63s23p6
②F：1s22s23p5
③P：
↑↓
↑↓
↑↓ ↑↓ ↑↓
↑↓
↑↓ ↑
④Cu：1s22s22p63s23p63d94s2
⑤Fe2＋：1s22s22p63s23p63d6
⑥Mg：1s22s22p63s2
⑦O：
↑↓
↑↓
↑↑ ↑ ↑
解析：（1）s电子的原子轨道为球形；每个s能级有1个原子轨道；p电子的原子轨道呈哑铃形，每个p能级有3个原子轨道。（2）np能级上已填充电子，说明ns能级已经排满电子，故n＝2，元素X的原子核外电子排布式为1s22s22p3，原子中能量最高的是2p电子，其电子云在空间有3个相互垂直的伸展方向。（3）①K＋核外有18个电子，核外电子排布式为1s22s22p63s23p6，正确；②3p能级能量比2p能级高，应是2p能级填充5个电子，错误；③3p能级应是3个电子优先单独占据1个轨道，且自旋方向相同，错误；④应满足洪特规则特例，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，错误；⑤原子形成阳离子先失去最外层的电子，Fe2＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6，正确；⑥符合能量最低原理，正确；⑦同一轨道中2个电子自旋方向相反，错误。
答案：（1）球 1 哑铃 3
（2）2p 3个相互垂直的伸展
（3）①⑤⑥
12.（2025·广东模拟）有四种短周期元素，它们的结构、性质等信息如表所述：
元素 结构、性质等信息
A 是短周期中（除稀有气体外）原子半径最大的元素，该元素的某种合金是原子反应堆的导热剂
B B与A同周期，其最高价氧化物对应的水化物呈两性
C 元素的气态氢化物极易溶于水，可用作制冷剂
D 是海水中除氢、氧元素外含量最多的元素，其单质或化合物也是自来水生产过程中常用的消毒杀菌剂
请根据表中信息填写：
（1）A原子的核外电子排布式是 。
（2）B元素在周期表中的位置是 ，离子半径：B （填“大于”或“小于”）A。
（3）C原子的轨道表示式是 ，
其原子核外有 个未成对电子，能量最高的电子为 轨道上的电子，其轨道呈 形。
（4）D原子的核外电子排布式为 ，
D－的结构示意图是 。
（5）B的最高价氧化物对应的水化物与A的最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式为 ，与D的氢化物的水溶液反应的化学方程式为
。
答案：（1）1s22s22p63s1 （2）第三周期第ⅢA族
小于
（3）
↑↓
↑↓
↑ ↑ ↑
3 2p 哑铃
（4）1s22s22p63s23p5（或[Ne]3s23p5）
（5）NaOH＋Al（OH）3Na[Al（OH）4] 3HCl＋Al（OH）3AlCl3＋3H2O
第16讲 元素周期表 元素周期律
复习要点 1.能从原子价层电子数目和价层电子排布的角度解释元素周期表的分区、周期和族的划分，能列举元素周期律（表）的应用。2.了解元素电离能、电负性的含义，能描述主族元素第一电离能、电负性变化的一般规律，能从电子排布的角度对这一规律进行解释，能说明元素电负性大小与原子在化合物中吸引电子能力的关系，能利用电负性判断元素的金属性与非金属性的强弱、推断化学键的极性。
考点 元素周期表的结构与价层电子排布
A基础知识重点疑难
1.元素周期表的编排原则
2.元素周期表的结构
周期 ②
（7个）
族 ②
（16个）
笔记：①（2022重庆）“北斗三号”导航卫星搭载计时铷原子钟，铷是第ⅠA族元素（√）
②周期表在高考中考生必记：
①短周期周期表
②1～36号元素的周期数、族数、分区
③各主族所含元素种类
④0族序数：2、10、18、36、54、86、118
3.元素周期表中数值规律
（1）元素周期表中常见的四组等量关系
①核电荷数＝质子数＝原子序数；
②核外电子层数＝周期序数；
③主族序数 ＝最外层电子数＝最高正价（O、F除外）；
④非金属元素：最低负价＝主族序数－8（H、B除外）。
笔记：副族序数：价层电子（n－1）dansb，a＋b≤7，则a＋b＝副族序数；7＜a＋b≤10：Ⅷ族；a＋b＞10 ：a＋b－10＝副族序数
（2）元素原子序数差的规律
①同周期主族元素原子序数差的关系
a.短周期元素、分布在过渡元素同侧的长周期元素：原子序数差＝族序数差。
b.分布在过渡元素两侧的长周期元素：第四、五周期元素原子序数差＝族序数差＋10，第六、七周期元素原子序数差＝族序数差＋24。
②同主族、邻周期元素的原子序数差的关系
a.过渡元素左侧的同主族元素，即第ⅠA、第ⅡA族 ，原子序数之差为上一周期元素种数。
b.过渡元素右侧的同主族元素，即第ⅢA～第ⅦA族，原子序数之差为下一周期元素种数。
笔记：（2022海南）钠元素与钾元素的原子序数相差18（×）
4.原子价层电子数与元素在周期表的位置关系
（1）原子价层电子数与周期的关系
周期 能层数（n） 每周期中各元素原 子价层电子排布特点
二 2 2s1→2s22p6
三 3 3s1→3s23p6
四 4 4s1→ →4s24p6
五 5 5s1→ →5s25p6
六 6 6s1→ →6s26p6
（2）原子价层电子数与族的关系
族 价层电子排布式 规律
主族 ⅠA、ⅡA ns1～2 价层电子数＝族序数
ⅢA～ⅦA ns2np1～5
0族 ns2np6 （He除外） 最外层电子数＝8
副族 ⅠB、ⅡB （n－1）d10ns1～2 最外层ns轨道上的电子数＝族序数
ⅢB～ⅦB （n－1）d1～5ns1～2 （镧系、锕系除外） 价层电子数＝族序数
Ⅷ （n－1）d6～9ns1～2 （钯除外） 除0族元素外，若价层电子数分别为8、9、10，则分别是第Ⅷ族的8、9、10列
（3）原子价层电子与元素周期表的分区
①按价层电子排布
②各区元素化学性质及价层电子排布的特点
分区 元素分布 价层电子排布 元素性质 特点
s区 ⅠA族、 ⅡA族 ns1～2 ① 除氢元素外都是活泼金属元素；通常是最外层电子参与反应
p区 ⅢA族～ ⅦA族、 0族 ns2np1～6 （He除外） 通常是最外层电子参与反应（0族元素除外）
d区 ⅢB族～ ⅦB族 、 Ⅷ族 ②（镧 系、锕系 除外） （n－1）d1～9ns1～2 （Pd除外） d轨道可以不同程度地参与化学键的形成
ds区 ③ ⅠB族、 ⅡB族 （n－1）d10ns1～2 金属元素
f区 镧系、 锕系 （n－2）f0～14 （n－1）d0～2ns2 镧系元素的化学性质非常相近，锕系元素的化学性质也非常相近
笔记：①（2022辽宁）Na位于元素周期表p区（×）
②判断元素所在区的方法：（1）从价层电子排布及特点判断；（2）从所在周期表的族判断。如 （2023海南）“嫦娥石”[（Ca8Y）Fe（PO4）7]中的Fe位于周期表中的ds区（×），（2024重庆）Mn和Cu均为d区元素（×）
③（2023浙江1月）Cu元素位于周期表p区（×）
（4）元素周期表的分界线
①分界线：沿着元素周期表中 铝、锗、锑、钋 与 硼、硅、砷、碲、砹 的交界处画一条虚线，即为金属元素区和非金属元素区的分界线。
②各区位置：分界线左下方为 金属元素区 ，分界线右上方为 非金属元素区 。
③分界线附近元素的性质：既表现 金属元素 的性质，又表现 非金属元素 的性质。
5.元素周期表的三大应用
（1）科学预测：为新元素的发现及预测它们的原子结构和性质提供了线索 。
笔记：同一主族元素单质、化合物有相似性和递变性
（2）寻找新材料
笔记：（2023江苏）可在周期表中元素Si附近寻找新半导体材料 （√）
（3）用于工农业生产
对探矿有指导意义的是地球化学元素的分布与它们在元素周期表中的位置关系，研制农药材料等。
B题组集训提升能力
题组一 元素周期表结构和规律
1.（2025·南京模拟）如图，A、B、C、D、E是元素周期表中的5种元素（不包括镧系和锕系）。下列说法不正确的是（ ）
A.A、E原子序数之差可能为2
B.D、E原子序数之差可能是18或32
C.B、C原子序数之差一定是2
D.B、D原子序数之差不可能是7
解析：由题给5种元素的位置关系可以看出，A不是ⅠA族或0族元素，则A、E原子序数之差不可能为2，A项错误；D、E原子序数之差可能是18或32，B项正确；B、C之间仅隔有E一种元素，故原子序数之差一定为2，C项正确；B、D原子序数之差应大于8，D项正确。
答案：A
2.（2025·烟台模拟）下列关于元素周期表的说法正确的是（ ）
A.原子序数相差8的两短周期元素，它们一定是同主族元素
B.价层电子排布式为5s25p4的元素位于第五周期第ⅥA族，是p区元素
C.镧系元素在周期表中占据同一格，它们互为同位素
D.第四周期元素中，基态原子未成对电子数目最多的是锰
解析：原子序数相差8的短周期元素可能在同一主族，如氧和硫，也可能不在同一主族，如H和F，故A错误；价层电子排布式为5s25p4的元素，有5个电子层，最外层有6个电子，则该元素位于第五周期第ⅥA族，是p区元素，故B正确；质子数相同、中子数不同的原子互称同位素，57～71号元素放在同一格，称为镧系元素，质子数均不同，不互为同位素，故C错误；在第四周期所有元素中，基态原子未成对电子数最多的元素的价层电子排布式为3d54s1，为铬元素，元素符号为Cr，故D错误。
答案：B
题组二 元素在周期表中的位置
3.第114号和第116号元素的名称缩写为Fl、Lv。下列有关这两种元素的说法错误的是（ ）
A.两种元素位于同一周期
B.116号元素位于第ⅥA族
C.116号元素的价层电子排布式为6d107s27p4
D.114号元素属于p区
解析：114号元素和116号元素分别位于元素周期表中第七周期ⅣA族和ⅥA族，第116号元素的价层电子排布式为7s27p4，C项错误。
答案：C
4.已知下列元素基态原子的核外电子排布，分别判断其元素符号、原子序数并指出其在元素周期表中的位置。
元素 元素 符号 原子 序数 区 周期 族
A：1s22s22p63s1
B：
C：3d104s1
D：[Ne]3s23p4
E：价层电子轨道表示式为 ↓↑
↓↑↓↑↑
答案：A：Na 11 s 三 ⅠA
B：Fe 26 d 四 Ⅷ
C：Cu 29 ds 四 ⅠB
D：S 16 p 三 ⅥA
E：Cl 17 p 三 ⅦA
解题感悟
根据稀有气体元素的原子序数
确定主族元素在周期表中位置的方法
（1）记住稀有气体元素的原子序数（2He、10Ne、18Ar、36Kr、54Xe、86Rn、118Og），便可确定主族元素的位置。
（2）原子序数－最邻近的稀有气体元素的原子序数＝ΔZ。
若ΔZ＞0，则位于稀有气体元素下一周期，族序数为ΔZ。
若ΔZ＜0，则与稀有气体元素同周期，族序数为8－｜ΔZ｜。
题组三 元素周期表的应用
5.（2025·自贡模拟）元素周期表和元素周期律可指导人们进行规律性推测和判断。下列说法中不合理的是（ ）
A.若aX2＋和bY－的核外电子层结构相同，则原子序数：a＝b＋3
B.盐酸（HCl）酸性比H2SiO3强，则元素的非金属性：Cl＞Si
C.硅、锗都位于金属元素与非金属元素的交界处，都可用作半导体材料
D.Be与Al在周期表中处于对角线位置，可推出：Be（OH）2＋2OH－[Be（OH）4]2－
解析：若aX2＋和bY－的核外电子层结构相同，则a－2＝b＋1，即a＝b＋3，故A正确；HCl不是氯元素的最高价含氧酸，不能据此比较Cl、Si的非金属性强弱，故B错误；硅、锗位于金属元素与非金属元素的分界处，元素既表现出一定的金属性又表现出一定的非金属性，都可以用作半导体材料，故C正确；Be与Al在周期表中处于对角线位置，则Be（OH）2和Al（OH）3性质相似，可推出：Be（OH）2＋2OH－[Be（OH）4]2－，故D正确。
答案：B
考点 元素周期律
A基础知识重点疑难
1.元素周期律
笔记：（2024湖北）元素性质随着原子序数递增而呈周期性变化的规律称为元素周期律（√）
2.主族元素的周期性变化 规律
项目 同周期（左→右） 同主族（上→下）
原 子 结 构 核电荷数 逐渐 增大 逐渐 增大
电子层数 相同 逐渐 增多
原子半径 逐渐 减小 逐渐 增大
离子半径 阳离子逐渐 减小 ，阴离子逐渐 减小 ，r（阴离子） ＞ r（阳离子） 逐渐 增大
性 质 化合价 最高正化合价由 ＋1 → ＋7 （O、F除外），最低负化合价＝ －（8－主族序数） （H、B除外） 相同，最高正化合价＝ 主族序数 （O、F除外）
元素的金 属性和非 金属性 金属性逐渐 减弱 ，非金属性逐渐 增强 金属性逐渐 增强 ，非金属性逐渐 减弱
第一电离能 呈增大的趋势 逐渐 减小
电负性 逐渐 增大 逐渐减小
气态氢 化物的 稳定性 逐渐 增强 逐渐 减弱
最高价氧 化物对应 的水化物 的酸碱性 碱性逐渐 减弱 ，酸性逐渐 增强 碱性逐渐 增强 ，酸性逐渐 减弱
笔记：考生必记：元素的性质（原子半径、电离能、电负性、金属性、非金属性）的同周期及同主族的递变规律及特殊性，如O、F无最高正价，同周期ⅡA与ⅢA、ⅤA与ⅥA族元素第一电离能的大小比较，如（2022天津）O、Si、Fe、Ca、Al、Mg六种元素中，原子半径Al＜Si（×）；第一电离能Mg＜Ca（×）；Fe位于元素周期表的p区（×）；这六种元素中电负性最大的是O （√）
（1）微粒半径大小的比较 方法
笔记：拓展应用：比较键能大小、键长；比较离子晶体、共价晶体、金属晶体熔、沸点高低
（2）元素金属性、非金属性强弱比较
金属性比较 本质 原子越易失电子，金属性越强（与原子失电子数目无关）
判断依据 ①在金属活动性顺序中位置越靠前，金属性越强（通常情况）
②单质与水或非氧化性酸反应越剧烈，金属性越强
③单质还原性越强或简单阳离子氧化性越弱，金属性越强
④最高价氧化物对应水化物的碱性越强，金属性越强 ①
⑤若Xn＋＋YX＋Ym＋，则Y的金属性比X强
非金属性比 较 ② 本质 原子越易得电子，非金属性越强（与原子得电子数目无关）
判断依据 ①与H2化合越容易或气态氢化物越稳定，非金属性越强
②单质氧化性越强或简单阴离子还原性越弱，非金属性越强
③最高价氧化物对应水化物的酸性越强，非金属性越强
④若An－＋BBm－＋A，则B的非金属性比A强
笔记：①（2022江苏）碱性强弱：NaOH＜Al（OH）3（×），（2024安徽）用MgCl2溶液、AlCl3溶液、氨水比较镁和铝的金属性强弱（×）
②（2023天津）可以比较C、Si非金属性的方法：单质氧化性（√）、氧化物熔点（×）、和氢气化合难易程度（√）、最高价氧化物水化物酸性（√）
（3）主族元素简单氢化物性质递变规律
①热稳定性
递变规律：元素非金属性越强，对应简单氢化物的热稳定性越强。
注意：a.除了最简单氢化物外，某些主族元素还可以形成复杂氢化物，如C形成的烃、N形成的联氨（N2H4）、O形成的过氧化氢（H2O2），这些物质的热稳定性不能作为判断对应元素非金属性强弱的依据。b.非金属元素最简单氢化物的酸性和非金属性的递变规律不一致。
②熔、沸点
类型 比较
离子 化合物 H元素形成的离子型化合物中，金属阳离子所带电荷越多，离子半径越小，氢化物熔、沸点越高
共价 化合物 一般情况下，非金属元素简单氢化物的相对分子质量越大，熔、沸点越高，但由于NH3、H2O、HF分子间存在氢键，所以它们的熔、沸点是同主族非金属元素的最简单氢化物中最高的。如沸点HF（19.6 ℃）＞HI＞HBr＞HCl
③酸、碱性
特点 比较 举例
同主族 随原子序数增加，碱性减弱，酸性增强 酸性：HI＞HBr＞HCl＞HF
同周期 随原子序数增加，碱性减弱，酸性增强 NH3显碱性，H2O显中性，HF显酸性
（4）常见主族元素最高价氧化物对应水化物性质的递变规律
笔记：巧记：酸性右上强，碱性左下强
3.电离能大小判断方法
（1）第一电离能变化规律 ①
①同一周期 ②：第一种元素的第一电离能最小，最后一种元素的第一电离能最大，从左到右总体呈 增大 的变化趋势，但受电子层结构的影响有曲折起伏。
第ⅡA族元素原子的价层电子排布为全充满（ns2）；ⅤA族元素 ③原子的价层电子排布式为ns2np3，其中np轨道为半充满。全充满、半充满、全空状态均比较稳定 ④，具有较大的第一电离能。
②同主族：从上到下，第一电离能逐渐 减小 。
笔记：①（2023重庆）Ca、Fe、P、O、Y（钇，原子序数比铁大13）中，第一电离能最小的是Fe （×）
②（2024安徽）基态原子的第一电离能：Cl＞P （√）
③（2023新课标卷）基态原子的第一电离能：C＜N＜O （×），（2024浙江1月）第一电离能Ge＜Se＜As（√）
④（2024北京）第二周期主族元素的第一电离能依次增大（×）
（2）同种元素电离能逐级增大，即I1＜I2 ＜I3……
笔记：利用电子排布全充满、半充满、全空讨论I2，如（2022河北）Cu与Zn相比，第二电离能与第一电离能差值更大的是 ，原因是 。（提示：Cu Cu＋的价层电子排布为3d10，为全充满较稳定状态，较难失去1个电子，Zn＋的价层电子排布为3d104s1，Zn＋易失去4s1电子达到稳定状态）
4.电负性
5.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，Li2CO3、MgCO3都微溶于水，Be（OH）2、Al（OH）3都具有两性等。
6.元素周期律的应用
（1）比较不同周期、不同主族元素的性质
①比较Ca（OH）2和Al（OH）3碱性强弱的方法
金属性：Mg＞Al，Ca＞Mg，则碱性：Ca（OH）2 ＞ Mg（OH）2 ＞ Al（OH）3。
②比较H2O和SiH4稳定性强弱的方法
非金属性：C＞Si，O＞C，则氢化物稳定性：H2O ＞ CH4 ＞ SiH4。
（2）预测未知元素的某些性质
①已知Ca（OH）2微溶，Mg（OH）2难溶，可推知Be（OH）2 难 溶。
②已知卤族元素的性质递变规律，可推知未学元素砹（At）的化合物的性质：HAt 不 稳定，水溶液呈 酸 性，AgAt 难 溶于水。
B题组集训提升能力
题组一 微粒半径的比较
1.比较下列微粒半径大小（用“＞”或“＜”填空）：
（1）Na Mg Cl
（2）Li Na K
（3）Na＋ Mg2＋ Al3＋
（4）F－ Cl－ Br－
（5）Cl－ O2－ Na＋ Mg2＋
（6）Fe2＋ Fe3＋
答案：（1）＞ ＞ （2）＜ ＜ （3）＞ ＞
（4）＜ ＜ （5）＞ ＞ ＞ （6）＞
解题感悟
“三看法”比较粒子半径的大小
“一看”电子层数：当最外层电子数相同时，电子层数越多，半径越大。
例：r（Li）＜r（Na）＜r（K）＜r（Rb）＜r（Cs）；r（F－）＜r（Cl－）＜r（Br－）＜r（I－）。
“二看”核电荷数：当电子层数或电子层结构相同时，核电荷数越大，半径越小。
例：r（Na）＞r（Mg）＞r（Al）＞r（Si）＞r（P）＞r（S）＞r（Cl）；r（O2－）＞r（F－）＞r（Na＋）＞r（Mg2＋）＞r（Al3＋）。
“三看”核外电子数：当核电荷数和电子层数均相同时，核外电子数越多，半径越大。
例：r（Cl－）＞r（Cl）。
题组二 金属性和非金属性比较及应用
2.下列实验不能达到实验目的的是（ ）
选项 实验操作 实验目的
A Cl2、Br2分别与H2反应 比较氯、溴的非金属性强弱
B 向MgCl2、AlCl3溶液中分别通入NH3 比较镁、铝的金属性强弱
C 测定等物质的量浓度的H2CO3、H2SO4溶液的pH 比较碳、硫的非金属性强弱
D Fe、Cu分别放入盐酸中 比较铁、铜的金属性强弱
解析：Cl2、Br2分别与H2反应，根据反应条件的难易即可判断出氯、溴的非金属性强弱，A项正确；向MgCl2、AlCl3溶液中分别通入NH3，MgCl2与NH3·H2O反应生成Mg（OH）2沉淀，AlCl3与NH3·H2O反应生成Al（OH）3沉淀，无法比较二者的金属性强弱，B项错误；H2CO3、H2SO4分别为C、S的最高价氧化物对应的水化物，酸性越强，元素非金属性越强，所以通过测定相同浓度的溶液的pH可判断二者非金属性强弱，C项正确；利用Fe、Cu放入盐酸中所产生的现象不同即可判断出Fe、Cu的金属性强弱，D项正确。
答案：B
3.根据元素周期律比较下列各组性质（用“＞”或“＜”填空）：
（1）金属性：K Na Mg；非金属性：F O S。
（2）碱性：Mg（OH）2 Ca（OH）2 KOH。
（3）酸性：HClO4 H2SO4 HClO。
（4）热稳定性：CH4 NH3 H2O。
（5）还原性：HBr HCl，I－ S2－。
（6）氧化性：Fe3＋ Cu2＋ Fe2＋。
答案：（1）＞ ＞ ＞ ＞ （2）＜ ＜ （3）＞ ＞ （4）＜ ＜ （5）＞ ＜ （6）＞ ＞
题组三 电离能的比较及应用
4.下表列出了某短周期元素R的各级电离能数据（用I1、I2……表示，单位为kJ·mol－1）。
I1 I2 I3 I4 ……
R 740 1 500 7 700 10 500
下列关于元素R的判断中一定正确的是（ ）
A.R的最高正价为＋3价
B.R元素位于元素周期表中第ⅡB族
C.R元素第一电离能大于同周期相邻元素
D.R元素基态原子的电子排布式为1s22s2
解析：由表示数据I3 I2知其最高正价为＋2价，R元素位于元素周期表中第ⅡA族，最外层有2个电子，R不一定是Be元素。
答案：C
解题感悟
电离能的应用
应用 依据原理
判断元素金属性的强弱 电离能越小，金属原子越容易失去电子，金属性越强；反之越弱
判断元素的化合价 如果某元素的In＋1 In，则该元素的常见化合价为＋n。如钠元素I2 I1，所以钠原子的最外层电子数为1，其化合价为＋1
判断核外电子的分层排布情况 多电子原子中，元素的各级电离能逐级增大，当电离能的变化出现突变时，电子层数就可能发生变化
判断原子的核外电子排布特点 同周期元素从左向右，元素的第一电离能并不是逐渐增大的，当元素的核外电子排布是全空、半充满或全充满状态时，第一电离能就会反常的大
5.（1）Cu与Zn相比，第二电离能与第一电离能差值更大的是 ，原因是
。
（2）图a、b、c分别表示C、N、O和F的逐级电离能I变化趋势（纵坐标的标度不同）。第一电离能的变化图是 （填标号），判断的根据是 ；第三电离能的变化图是 （填标号）。
a b
c
（3）黄铜是人类最早使用的合金之一，主要由Zn和Cu组成。第一电离能I1（Zn） （填“大于”或“小于”）I1（Cu）。原因是 。
（4）元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量称作第一电子亲和能（E1）。第二周期部分元素的E1变化趋势如图所示，其中除氮元素外，其他元素的E1自左而右依次增大的原因是
；
氮元素的E1呈现异常的原因是
。
（5）单质铜及镍都是由 键形成的晶体；元素铜与镍的第二电离能分别为ICu＝1 958 kJ·mol－1、INi＝1 753 kJ·mol－1，ICu＞INi的原因是 。
解析：（2）气态基态＋2价阳离子失去1个电子生成气态基态＋3价阳离子所需要的能量为该原子的第三电离能，同周期原子的第三电离能的总体变化趋势也是逐渐升高，但由于C原子在失去2个电子之后的2s能级为全充满状态，因此其再失去一个电子需要的能量高，则满足这一规律的图像为图b。（3）锌的价层电子排布式为3d104s2，为全充满稳定结构，较难失去电子，铜的价层电子排布式为3d104s1，较易失去一个电子，因此锌的第一电离能大于铜的第一电离能。
答案：（1）Cu Cu的第一电离能比Zn的第一电离能小，但Cu失去1个电子后形成的Cu＋的价层电子排布为3d10，较难失去电子，Zn失去1个电子后形成的Zn＋的价层电子排布为3d104s1，较易失去1个电子达到稳定状态 （2）a 同周期第一电离能的总体变化趋势是逐渐升高的，但由于N元素的2p能级为半充满状态，因此N元素的第一电离能较C、O两种元素高 b （3）大于 Zn核外电子排布为全充满稳定结构，较难失电子 （4）同周期元素随核电荷数依次增大，原子半径逐渐变小，故结合一个电子释放出的能量依次增大 N原子的2p轨道为半充满状态，具有稳定性，故不易结合一个电子 （5）金属 铜失去的是全充满的3d10电子，镍失去的是4s1电子
题组四 电负性的比较及应用
6.（2023·北京化学）下列事实不能通过比较氟元素和氯元素的电负性进行解释的是（ ）
A.F—F键的键能小于Cl—Cl键的键能
B.三氟乙酸的Ka大于三氯乙酸的Ka
C.氟化氢分子的极性强于氯化氢分子的极性
D.气态氟化氢中存在（HF）2，而气态氯化氢中是HCl分子
解析：F原子半径小，电子云密度大，两个原子间的斥力较强，F—F键不稳定，因此F—F键的键能小于Cl—Cl键的键能，与电负性无关，A符合题意；氟的电负性大于氯的电负性，F—C键的极性大于Cl—C键的极性，使F3C—的极性大于Cl3C—的极性，导致三氟乙酸的羧基中的羟基极性更大，更容易电离出氢离子，酸性更强，B不符合题意；氟的电负性大于氯的电负性，F—H键的极性大于Cl—H键的极性，导致HF分子极性强于HCl，C不符合题意；氟的电负性大于氯的电负性，与氟原子相连的氢原子可以与另外的氟原子形成分子间氢键，因此气态氟化氢中存在（HF）2，D不符合题意。
答案：A
解题感悟
电负性的应用
（1）判断金属性与非金属性的强弱
金属元素的电负性一般小于1.8，金属元素的电负性越小，金属元素越活泼；非金属元素的电负性一般大于1.8，非金属元素的电负性越大，非金属元素越活泼。
（2）判断元素在化合物中的价态
电负性大的元素易呈现负价；电负性小的元素易呈现正价。
（3）判断化学键的类型
电负性差值大的元素原子之间形成的化学键主要是离子键；电负性差值小的元素原子之间形成的化学键主要是共价键。
7.（1）（2023·全国乙卷）中国第一辆火星车“祝融号”成功登陆火星。探测发现火星上存在大量橄榄石矿物（MgxFe2－xSiO4）。橄榄石中，各元素电负性大小顺序为 ，铁的化合价为 。
（2）（2022·湖南化学）富马酸亚铁（FeC4H2O4）是一种补铁剂。富马酸分子的结构模型如图所示：
富马酸亚铁中各元素的电负性由大到小的顺序为 。
（3）（2022·海南化学）ZnO晶体中部分O原子被N原子替代后可以改善半导体的性能，Zn—N键中离子键成分的百分数小于Zn—O键，原因是
。
解析：（1）元素的金属性越强，其电负性越小，元素的非金属性越强则其电负性越大，因此，橄榄石（MgxFe2－xSiO4）中，各元素电负性大小顺序为O＞Si＞Fe＞Mg；因为MgxFe2－xSiO4中Mg、Si、O的化合价分别为＋2、＋4和－2，根据化合物中各元素化合价的代数和为0，可以确定铁的化合价为＋2。
（2）金属元素的电负性小于非金属元素，则铁元素的电负性最小，非金属元素的非金属性越强，电负性越大，氢、碳、氧的非金属性依次增强，则电负性依次增大，所以富马酸亚铁中四种元素的电负性由大到小的顺序为O＞C＞H＞Fe。
（3）由于电负性O＞N，O对电子的吸引能力更强，Zn和O更易形成离子键，因此Zn—N键中离子键成分的百分数小于Zn—O键。
答案：（1）O＞Si＞Fe＞Mg ＋2 （2）O＞C＞H＞Fe （3）电负性O＞N，O对电子的吸引能力更强，Zn和O更易形成离子键
题组五 元素周期律的综合应用
8.（2024·河北化学）侯氏制碱法工艺流程中的主反应为QR＋YW3＋XZ2＋W2ZQWXZ3＋YW4R，其中W、X、Y、Z、Q、R分别代表相关化学元素。下列说法正确的是（ ）
A.原子半径：W＜X＜Y
B.第一电离能：X＜Y＜Z
C.单质沸点：Z＜R＜Q
D.电负性：W＜Q＜R
解析：侯氏制碱法主反应的化学方程式为NaCl＋NH3＋CO2＋H2ONaHCO3↓＋NH4Cl，则可推出W、X、Y、Z、Q、R分别为H元素、C元素、N元素、O元素、Na元素、Cl元素。一般原子的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，则原子半径：H＜N＜C，故A错误；同周期从左到右元素第一电离能呈增大趋势，ⅡA族、ⅤA族元素的第一电离能大于同周期相邻元素，则第一电离能：C＜O＜N，故B错误；O2、Cl2为分子晶体，相对分子质量越大，沸点越高，二者在常温下均为气体，Na在常温下为固体，则沸点：O2＜Cl2＜Na，故C正确；同周期主族元素，从左往右电负性逐渐增大，同主族元素，从上到下电负性逐渐减小，电负性：Na＜H＜Cl，故D错误。
答案：C
9.（2024·江苏化学）明矾[KAl（SO4）2·12H2O]可用作净水剂。下列说法正确的是（ ）
A.半径：r（Al3＋）＞r（K＋）
B.电负性：χ（O）＞χ（S）
C.沸点：H2S＞H2O
D.碱性：Al（OH）3＞KOH
解析：Al3＋有2个电子层，而K＋有3个电子层，因此，K＋的半径较大，A错误；同一主族的元素，其电负性从上到下依次减小，O和S都是ⅥA的元素，O元素的电负性较大，B正确；虽然H2S的相对分子质量较大，但是H2O分子间可形成氢键，因此H2O的沸点较高，C错误；元素的金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的碱性越强，K的金属性强于Al，因此KOH的碱性较强，D错误。
答案：B
考点 元素“位—构—性”推断及元素周期律的应用
A基础知识重点疑难
1.同一元素的“位—构—性”关系
2.元素推断的依据
（1）依据原子结构推断元素
①根据原子最外层电子数的规律推断元素
最外层电子数（N） 元素在周期表中的位置
3≤N＜8 第ⅢA～ⅦA族
N＝1或2 第ⅠA族、第ⅡA族、副族、0族元素氦
N＞次外层电子数 第二周期（Li、Be除外）
②熟悉在周期表中具有特殊位置 ①的元素（1～20号元素）
族序数等于周期数的元素 H、Be、Al
族序数等于周期数2倍的元素 C、S
族序数等于周期数3倍 ②的元素 O
周期数是族序数2倍的元素 Li、Ca
周期数是族序数3倍的元素 Na
最高正价与最低负价代数和为零的元素 H、C、Si
最高正价是最低负价绝对值3倍的元素 S
除H外，原子半径最小的主族元素 F
笔记：①电子排布规律是高考的重点，如s和p轨道电子数目、自旋状态、电子的运动状态、未成对电子数目、周期与族的关系等
②利用结构示意图、电子排布式、轨道表示式推断倍数关系
（2）依据短周期元素的成键特点推断元素
短周期 元素 族 常见成 键情况 特殊成 键情况
H ⅠA 1个共价键：—X —
B、Al ⅢA 3个共价键： 4个共价键：（位于阴离子中 ）
C、Si ⅣA 4个共价键：或 或—X≡ —
N、P ⅤA 3个共价键：或或≡X 4个共价键：或（位于阳离子中）；5个共价键：（位于阴离子中）。N可形成（N为10e－结构）等
O、S ⅥA 2个共价键：或 S可形成（S为12e－结构）等
F、Cl ⅦA 1个共价键： Cl可形成 （Cl为14e－结构）等
（注：X表示对应表格中的元素）
[拓展]中B与1个H形成的是配位键，B为缺电子原子，可提供空轨道。配位键是指成键的一方提供孤电子对，另一方提供空轨道而形成的“电子对给予—接受”键，如，氮原子提供孤电子对并与B原子共用而形成氨硼烷中的配位键。
笔记：阴、阳离子可视为某原子得n个电子或失n个电子，如B得1个电子，形成4个价层电子，形成4个共价键
（3）依据短周期元素及其化合物 ①的特征推断元素
信息 推断出的 元素（物质）
一种核素无中子 H
元素形成的化合物种类最多；某核素可用于考古断代；元素形成的常见不同单质的硬度差异很大 C
元素的气态氢化物可用作制冷剂，其水溶液呈碱性；元素的简单气态氢化物与其最高价氧化物对应水化物能发生化合反应；元素的一种氧化物为红棕色气体 N
元素的一种单质（1个单质分子由3个原子构成）可用于自来水消毒；元素的单质液态时呈淡蓝色；元素的氢化物常温下呈液态 O
元素的非金属性最强；元素的气态氢化物最稳定；元素的气态氢化物的水溶液可刻蚀玻璃 ②；元素的单质可在常温下与水剧烈反应置换出氧气 F
元素在地壳中含量很高，但无游离态；元素是传统无机非金属材料的主角；元素单质经常作为半导体材料；元素的氧化物可用作光导纤维 Si
元素的游离态常存在于火山喷发口附近；元素的气态氢化物与其气态氧化物反应生成该元素单质（黄色）；含该元素的两种含氧酸式盐之间能发生反应 S
元素的单质为黄绿色有毒气体 ③；元素的单质或氧化物可用于自来水消毒；可用浓氨水检验元素的单质是否泄漏；元素的气态氢化物和最高价氧化物对应的水化物均为一元强酸 Cl
短周期元素中原子半径最大；元素的焰色为黄色；元素的某合金可作为原子反应堆的导热剂；元素的过氧化物可作为供氧剂 Na
元素原子的最外层电子数与最内层电子数相同 Be、Mg
地壳中含量最高的金属元素；工业上用电解其氧化物的方法获取该金属；元素的单质可用于野外焊接铁轨；金属元素的单质、氧化物和氢氧化物既能溶于强酸溶液也能溶于强碱溶液 Al
导致酸雨形成的氧化物 氮氧化物、 硫氧化物
温室气体 H2O、CO2、CH4、N2O等
有刺激性气味的气体 NH3、Cl2、 SO2等
浓度为0.01 mol·L－1的溶液，pH＝2 HCl、HNO3、HClO3、HClO4等
浓度为0.01 mol·L－1的溶液，pH＜2 H2SO4等
浓度为0.01 mol·L－1的溶液，pH＞2 HF、H2S、 H2CO3等
浓度为0.01 mol·L－1的溶液，pH＝12 NaOH、 LiOH等
笔记：①（2022海南）短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，X、Y同周期并相邻，Y是组成水的元素之一，Z在同周期主族元素中金属性最强，W原子在同周期主族元素中原子半径最小，则X、Y、Z、W为 。（提示：N、O、Na、Cl）
②特殊的性质可作为推断的突破口
③重点掌握短周期元素、单质、化合物的性质
B题组集训提升能力
题组一 由原子结构推断元素
1.（2024·浙江1月选考）X、Y、Z、M和Q五种主族元素，原子序数依次增大，X原子半径最小，短周期中M电负性最小，Z与Y、Q相邻，基态Z原子的s能级与p能级的电子数相等，下列说法不正确的是（ ）
A.沸点：X2Z＞X2Q
B.M与Q可形成化合物M2Q、M2Q2
C.化学键中离子键成分的百分数：M2Z＞M2Q
D.Y与Q离子空间结构均为三角锥形
解析：由题意分析可知，X、Y、Z、M、Q分别为H、N、O、Na、S，以此分析解答。H2O中含有氢键，则沸点高于H2S，A正确；Na与O形成Na2O、Na2O2，O与S同族，化学性质相似，B正确；Na2O的电子式为Na＋]2－Na＋，Na2S的电子式为Na＋]2－Na＋，离子键百分比＝（电负性差值/总电负性差值）×100％，O的电负性大于S，则Na2O离子键成分的百分数大于Na2S，C正确；N中的N原子为sp2杂化，孤电子对数为0，离子空间结构为平面三角形，S中的S原子为sp3杂化，孤电子对数为1，离子空间结构为三角锥形，D错误。
答案：D
2.（2025·八省联考四川卷）M、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素，M是宇宙中含量最多的元素，X的最高价含氧酸具有强氧化性，Y的基态原子价层电子数为其内层电子数的3倍，Z与Y同族。下列说法正确的是（ ）
A.电负性：Y＞X＞Z
B.第一电离能：Y＞X＞M
C.原子半径：Z＞Y＞X
D.简单气态氢化物的稳定性：X＞Z＞Y
解析：M、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素，M是宇宙中含量最多的元素，则M是H；Y的基态原子价层电子数为其内层电子数的3倍，Y为O；因为原子序数依次增大，X的最高价含氧酸具有强氧化性，则X为N；Z与Y同族，则Z为S，据此分析解答。元素的非金属性越强，电负性越大，非金属性为O＞N＞S，则电负性为O＞N＞S，故A正确；同周期元素从左到右，第一电离能呈增大趋势，其中ⅡA＞ⅢA，ⅤA＞ⅥA，位于ⅤA族的氮元素的2p轨道为较稳定的半充满结构，第一电离能大于同周期相邻元素，则氮元素的第一电离能大于氧元素，故B错误；同周期元素从左到右，原子半径依次减小，则氮原子的原子半径大于氧原子，故C错误；元素的非金属性越强，简单气态氢化物的稳定性越强，非金属性的强弱顺序为O＞N＞S，则简单气态氢化物的稳定性强弱顺序为H2O＞NH3＞H2S，故D错误。
答案：A
3.（2025·八省联考河南卷）某化合物分子式为YWZX2，W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期元素，X与Z同主族，W与X质子数之和等于Z的质子数，Y最外层电子数是其内层电子总数的一半。下列说法正确的是（ ）
A.电负性：W＜Y
B.WX2的空间结构为直线形
C.最简单氢化物的沸点：X＜Z
D.Y的第一电离能高于同周期相邻元素
解析：W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期元素，Y最外层电子数是其内层电子总数的一半且之前还有两个元素，则Y为P；因为X与Z同主族，则X与Z分别可能是O与S或F与Cl，又因为W与X质子数之和等于Z的质子数，则X与Z分别是F与Cl，则W是O，W、X、Y、Z依次是O、F、P、Cl。同周期元素从左到右电负性逐渐增大，同主族元素从上到下电负性逐渐减小，P电负性小于N，N电负性小于O，故电负性W＞Y，A错误；OF2中中心原子O的价层电子对数＝＋2＝4，孤电子对数为2，空间结构为V形，B错误；HF分子间可以形成氢键，而HCl无氢键，则最简单氢化物的沸点：X＞Z，C错误；Y的第一电离能高于同周期相邻元素，第ⅤA族的第一电离能比同周期相邻元素高，D正确。
答案：D
题组二 由元素及单质、化合物性质推断元素
4.（2024·甘肃化学）X、Y、Z、W、Q为短周期元素，原子序数依次增大，最外层电子数之和为18。Y原子核外有两个单电子，Z和Q同族，Z的原子序数是Q的一半，W元素的焰色试验呈黄色。下列说法错误的是（ ）
A.X、Y组成的化合物有可燃性
B.X、Q组成的化合物有还原性
C.Z、W组成的化合物能与水反应
D.W、Q组成的化合物溶于水呈酸性
解析：X、Y、Z、W、Q为短周期元素，W元素的焰色试验呈黄色，W为Na元素；Z和Q同族，Z的原子序数是Q的一半，则Z为O元素、Q为S元素；Y原子核外有两个单电子且原子序数小于Z，Y为C元素；X、Y、Z、W、Q的最外层电子数之和为18，则X的最外层电子数为18－4－6－1－6＝1，X可能为H或Li。若X为H，H与C组成的化合物为烃，烃能够燃烧，若X为Li，Li与C组成的化合物也具有可燃性，A项正确；X、Q组成的化合物中Q（即S）元素呈－2价，为S元素的最低价，具有还原性，B项正确；Z、W组成的化合物为Na2O、Na2O2，Na2O与水反应生成NaOH，Na2O2与水反应生成NaOH和O2，C项正确；W、Q组成的化合物Na2S属于强碱弱酸盐，其溶于水所得溶液呈碱性，D项错误。
答案：D
5.（2024·黑、吉、辽化学）如下反应相关元素中，W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素，基态X原子的核外电子有5种空间运动状态，基态Y、Z原子有两个未成对电子，Q是ds区元素，焰色试验呈绿色。下列说法错误的是（ ）
QZY4溶液QZX4Y4W12溶液
A.单质沸点：Z＞Y＞W
B.简单氢化物键角：X＞Y
C.反应过程中有蓝色沉淀产生
D.QZX4Y4W12是配合物，配位原子是Y
解析：W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素，基态X原子的核外电子有5种空间运动状态，即5个原子轨道（1s、2s、2px、2py、2pz），则X可能为N、O、F；Y、Z原子有两个未成对电子，可能为C、O、Si、S；Q是ds区元素，焰色试验呈绿色，则Q为Cu元素；结合溶液中的转化实验：CuSO4溶液中通入NH3至过量生成[Cu（NH3）4]SO4，推得W为H、X为N、Y为O、Z为S。S单质常温下为固体，其沸点高于O2（或O3）和H2，O2（或O3）、H2为分子晶体，分子间只存在范德华力，相对分子质量O2（或O3）＞H2，则沸点O2（或O3）＞H2，故单质沸点：Z＞Y＞W，A正确；NH3和H2O中N、O原子都是sp3杂化，N原子上有1个孤电子对，O原子上有2个孤电子对，H2O中孤电子对的斥力更大，故键角：NH3＞H2O，B正确；CuSO4溶液中逐渐通入NH3，先生成蓝色沉淀[Cu（OH）2]，继续通入NH3生成[Cu（NH3）4]2＋，C正确；由[Cu（NH3）4]2＋的结构可知，配位原子是氮原子（X），D错误。
答案：D
题组三 由物质的结构、化学键推断元素
6.（2024·贵州化学）某化合物由原子序数依次增大的短周期主族元素W、X、Y、Z、Q组成（结构如图）。X的最外层电子数等于内层电子数，Y是有机物分子骨架元素，Q和W能形成两种室温下常见的液态化合物。下列说法错误的是（ ）
A.第一电离能：Y＜Z＜Q
B.该化合物中Q和W之间可形成氢键
C.X与Al元素有相似的性质
D.W、Z、Q三种元素可形成离子化合物
解析：已知W、X、Y、Z、Q为原子序数依次增大的短周期主族元素，Y是有机物分子骨架元素，故Y为C；X的最外层电子数等于内层电子数，故X为Be；由题图可知，W形成1个共价键，Q形成2个共价键，W的原子序数最小，且Q和W能形成两种室温下常见的液态化合物，故W为H、Q为O，形成的液态化合物为H2O和H2O2；Z的原子序数介于Y（C）和Q（O）之间，故Z为N。A项，同周期主族元素从左到右第一电离能呈增大趋势，但是N的2p轨道为半充满状态，较为稳定，其第一电离能大于同周期相邻元素，故第一电离能：C＜O＜N，错误；B项，该化合物中与N原子相连的H原子能与O原子形成氢键，正确；C项，根据对角线规则，Be元素与Al元素具有相似的性质，正确；D项，H、N、O可形成离子化合物NH4NO3，正确。
答案：A
7.（2025·八省联考云南卷）我国科研工作者合成了一种非线性光学晶体QWX3Y6Z，其阴离子结构如图所示（电荷未标出）。X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期元素，基态X的核外电子有5种运动状态，Y、Z与X同周期，W的氢氧化物具有两性，Q是第六周期半径最大的主族元素。下列说法错误的是（ ）
A.金属性：Q＞W
B.原子半径：Z＞Y
C.该晶体结构中X的化合价为＋3价
D.Y的第一电离能比同周期相邻元素的都低
解析：X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期元素，基态X的核外电子有5种运动状态，每一种电子的运动状态各不相同，则X为B元素，Y、Z与X同周期，Y为O元素，Z为F元素；W的氢氧化物具有两性，则W为Al元素，Q是第六周期半径最大的主族元素，则为Cs元素；QWX3Y6Z为CsAlB3O6F。同主族元素从上到下金属性增强，同周期元素从左到右金属性依次减弱，故金属性：Q（Cs）＞W（Al），A正确；同周期从左到右原子半径减小，故原子半径：Z（F）＜Y（O），B错误；Cs为＋1价，Al为＋3价，O为－2价，F为－1价，则该晶体CsAlB3O6F结构中X的化合价为＋3价，C正确；同周期元素由左到右第一电离能呈递增趋势，但N原子的2p轨道为半充满状态较为稳定，故N、O、F三种元素第一电离能由大到小的顺序为F＞N＞O，Y的第一电离能比同周期相邻元素的都低，D正确。
答案：B
题组四 由元素周期表片段推断元素
8.（2022·广东化学）甲～戊均为短周期元素，在元素周期表中的相对位置如图所示。戊的最高价氧化物对应的水化物为强酸。下列说法不正确的是（ ）
A.原子半径：丁＞戊＞乙
B.非金属性：戊＞丁＞丙
C.甲的氢化物遇氯化氢一定有白烟产生
D.丙的最高价氧化物对应的水化物一定能与强碱反应
解析：甲～戊是短周期元素，戊的最高价氧化物对应的水化物为强酸，则可能是硫酸或高氯酸，若是高氯酸，则戊为Cl，甲为N、乙为F、丙为P、丁为S；若是硫酸，则戊为S，甲为C、乙为O、丙为Si、丁为P。根据“层多径大”、同电子层结构“核多径小”原则，则原子半径：丁＞戊＞乙，故A正确。根据同周期主族元素从左到右非金属性逐渐增强，则非金属性：戊＞丁＞丙，故B正确。甲的氢化物可能为氨气，也可能为甲烷、乙烷等，若是氨气，则遇氯化氢一定有白烟产生；若是甲烷、乙烷等，则遇氯化氢不反应，没有白烟生成，故C错误。丙的最高价氧化物对应的水化物可能是硅酸，也可能是磷酸，都一定能与强碱反应，故D正确。
答案：C
题组五 根据特殊化合价推断元素
9.X、Y为第三周期元素，Y最高正价与最低负价的代数和为6，二者形成的一种化合物能以[XY4]＋[XY6]－的形式存在。下列说法错误的是（ ）
A.原子半径：X＞Y
B.简单氢化物的还原性：X＞Y
C.同周期元素形成的单质中Y氧化性最强
D.同周期中第一电离能小于X的元素有4种
解析：Y位于第三周期，且最高正价与最低负价的代数和为6，则Y是Cl，X为第三周期元素，由X、Y形成的阴离子和阳离子知，X与Y容易形成共价键，该化合物中X为＋5价，可知X是P。P与Cl位于同一周期，同周期主族元素从左往右，原子半径逐渐减小，则P半径大于Cl，即X＞Y，故A项正确。X、Y对应的简单氢化物分别是PH3和HCl，离子半径：P3－＞Cl－，所以PH3的失电子能力强于HCl，即还原性：X＞Y，故B项正确。同周期主族元素从左往右，金属性减弱，非金属性增强，单质的还原性减弱，氧化性增强，所以Cl2的氧化性最强，故C项正确。同一周期元素从左往右，第一电离能呈现增大的趋势，第ⅡA、ⅤA族元素的第一电离能大于相邻元素的第一电离能，所以第三周期元素第一电离能从小到大依次为Na、Al、Mg、Si、S、P、Cl，所以同周期中第一电离能小于P的元素有5种，故D项错误。
答案：D
10.（2022·重庆化学）R、X、Y、Z均为短周期主族元素，Y与Z同主族且Z的原子序数大于Y。R和X的原子获得1个电子均可形成稀有气体原子的电子层结构，R的最高化合价为＋1。1 mol化合物RZY3X含58 mol电子。下列说法正确的是 （ ）
A.R与X形成的化合物水溶液呈碱性
B.X是四种元素中原子半径最大的
C.Y单质的氧化性比Z单质的弱
D.Z的原子最外层电子数为6
解析：由题干信息可知，R、X、Y、Z均为短周期主族元素，Y与Z同主族且Z的原子序数大于Y，R和X的原子获得1个电子均可形成稀有气体原子的电子层结构，R的最高化合价为＋1，则R为H，X为Cl或F；1 mol化合物RZY3X含58 mol电子，设Y的原子序数为a，则Z的原子序数为a＋8；若X为F，则有1＋9＋a＋8＋3a＝58，解得a＝10，则Y为Ne，不符合题意；若X为Cl，则有1＋17＋a＋8＋3a＝58，解得a＝8，则Y为O，Z为S，符合题干要求；故R为H、X为Cl、Y为O、Z为S，据此分析解答。由分析可知，R为H、X为Cl，故R与X形成的化合物即HCl，其水溶液呈酸性，故A项错误。R为H、X为Cl、Y为O、Z为S，其中S是四种元素中原子半径最大的，故B项错误。Y为O、Z为S，由于O的非金属性比S强，故O2的氧化性比S单质强，故C项错误。Z为S，是16号元素，S原子最外层电子数为6，故D项正确。
答案：D
解题感悟
常见的具有特殊化合价的短周期主族元素
（1）H、C、Si：最高正价与最低负价代数和为零。
（2）S：最高正价是最低负价绝对值的3倍；最高正价与最低负价代数和为4。
（3）O、F：无正价。
限时跟踪检测（十六） 元素周期表 元素周期律
1.（2025·南京模拟）反应Na2HPO4＋NH3·H2O＋MgCl2NH4MgPO4↓＋2NaCl＋H2O可用于处理含磷废水，下列说法正确的是（ ）
A.半径大小：r（Na＋）＞r（Mg2＋）
B.酸性强弱：H3PO4＞HClO4
C.电离能大小：I1（O）＞I1（N）
D.电负性大小：χ（H）＞χ（N）
解析：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，则半径大小：r（Na＋）＞r（Mg2＋），A正确。非金属性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越强，酸性强弱：H3PO4＜HClO4，B错误。同一周期随着原子序数增大，第一电离能呈增大趋势，N的2p轨道为半充满稳定状态，第一电离能大于同周期相邻元素，故N、O的第一电离能大小：I1（O）＜I1（N），C错误。同周期元素从左到右，金属性减弱，非金属性增强，电负性增强；同主族元素从上到下，金属性增强，非金属性减弱，电负性减弱，则电负性大小：χ（H）＜χ（N），D错误。
答案：A
2.（2025·贵州模拟）根据表中短周期元素的有关信息判断，下列说法错误的是（ ）
元素编号 E F G H I J K L
原子半径 /nm 0.037 0.074 0.082 0.099 0.102 0.143 0.160 0.186
最高化合 价或最低 化合价 ＋1 －2 ＋3 －1 －2 ＋3 ＋2 ＋1
A.电负性大小：F＞H＞I
B.简单离子半径：K＞F＞L
C.第一电离能：K＞J＞L
D.L、K、J的最高价氧化物对应水化物碱性逐渐减弱
解析：F、I的最低负化合价都为－2，为第ⅥA族元素，根据原子半径可知F为O，I为S；E、L的最高正化合价都为＋1，结合原子半径大小可知E为H，L为Na；K的最高正化合价为＋2，结合原子半径可知K为Mg；G、J的最高正化合价都为＋3，结合原子半径可知G为B，J为Al；H的最低化合价为－1，为ⅦA族元素，其原子半径大于F，则H为Cl。同周期元素从左到右电负性逐渐增强，同主族元素从上到下电负性逐渐减弱，电负性大小：O＞Cl＞S，A正确；电子层数相同，原子序数越大，离子半径越小，离子半径：O2－＞Na＋＞Mg2＋，B错误；Mg核外电子排布处于全充满的稳定结构，其第一电离能大于同周期相邻族元素，则第一电离能：Mg＞Al＞Na，C正确；Na、Mg、Al元素金属性逐渐减弱，其最高价氧化物对应水化物碱性逐渐减弱，D正确。
答案：B
3.（2025·广东2月大联考）短周期元素甲、乙、丙、丁、戊在元素周期表中的相对位置如图所示，已知戊的非金属性最强且其基态原子p轨道只有一个未成对电子。下列说法错误的是（ ）
A.简单离子半径：丙＞丁＞戊
B.简单氢化物的沸点：乙＜丙
C.简单氢化物的键角：甲＞乙
D.第一电离能：甲＜乙＜丙＜丁＜戊
解析：戊的非金属性最强且其基态原子p轨道只有一个未成对电子，则电子排布式为1s22s22p5，戊是F，则甲是Si，乙是P，丙是N，丁是O。具有相同电子层结构的离子，核电荷数越大半径越小，离子半径：N3－＞O2－＞F－，A正确；NH3分子间存在氢键，沸点更高，B正确；SiH4、PH3两个分子的中心原子都是sp3杂化，PH3有一个孤对电子，键角比SiH4的小，C正确；N的2p轨道电子为半充满稳定结构，所以第一电离能：N＞O，D错误。
答案：D
4.（2025·遂宁第一次诊断）U、V、W、Z是原子序数依次增大的四种短周期元素。盐X由U、V、Z三种元素组成，y为元素W的单质，物质a、b、c、d、e、f均为中学常见二元化合物。各物质间能发生如图所示的转化关系（部分反应的产物及反应条件已略），相对分子质量：c比b大16，f比e大16。已知：非金属性Z强于V，下列推断错误的是（ ）
A.原子半径：Z＞W＞V
B.物质沸点：a＜d
C.X为正盐或酸式盐
D.g的酸性强于h
解析：由相对分子质量：c比b大16，f比e大16可知，c比b、f比e多一个O，又因为y为元素W的单质，所以y为O2，W为氧元素；由b、c、e、f均为中学常见二元化合物可知b、c、e、f均为氧化物；盐X溶液与盐酸反应生成的物质a能连续两次被氧气氧化最后生成含氧酸g，推测X中含有S2－或HS－，则S2－（HS－）H2SSO2SO3H2SO4；盐X溶液与氢氧化钠溶液反应生成的物质d能连续两次被氧气氧化，最后生成含氧酸h，推测X可能是铵盐，则NNH3NONO2HNO3，H2SO4、HNO3均为强酸，符合题意，故可以确定X是S或NH4HS，从而进一步确定a为H2S，b为SO2，c为SO3，d为NH3，e为NO，f为NO2，g为H2SO4，h为HNO3。盐XS或NH4HS]由U、V、Z三种元素组成，即N、H、S三种元素组成，U、V、W、Z是原子序数依次增大的四种短周期元素，即原子序数：U＜V＜W＜Z。原子序数：H ＜N＜S，因此U为H，V为N，Z为S，W为O。同一主族从上到下原子半径逐渐增大，所以原子半径：O＜S，即原子半径：Z＞W；同一周期从左到右原子半径逐渐减小，所以原子半径：N＞O，即原子半径：V＞W， A错误。a为H2S，d为NH3，因为NH3分子间存在氢键，所以沸点：H2S＜NH3， B正确。盐X为S（正盐）或NH4HS（酸式盐）， C正确。g为H2SO4，h为HNO3，因为S的非金属性较强，则酸性：H2SO4＞HNO3， D正确。
答案：A
5.（2025·江西南昌一模）香花石是我国地质学家发现的新矿物，其化学式为N3（YMZ4）3·2XW。已知X、Y、Z、W、M、N为原子序数依次增大的前20号元素；其中X、Y、N为金属元素，且Y与N同主族；Z原子的s能级电子总数等于p能级的电子总数，W原子核外有1个未成对电子，M的最外层电子数是最内层电子数的2倍。下列说法正确的是（ ）
A.原子半径：M＞W＞Z
B.第一电离能：N＞Y
C.电负性：X＞Y＞W
D.简单氢化物的沸点：Z＞W
解析：X、Y、Z、W、M、N为原子序数依次增大的前20号元素，其中X、Y、N为金属元素。Z原子的s能级电子总数等于p能级的电子总数，则电子排布式为1s22s22p4，为O元素；M的最外层电子数是最内层电子数的2倍，为Si元素；W原子核外有1个未成对电子，为F元素；Y与N同主族，则X为Li、Y为Be、N为Ca。原子半径：M（Si）＞Z（O）＞W（F），A项错误；同主族元素从上到下，第一电离能逐渐减小，故第一电离能：Y（Be）＞N（Ca），B项错误；同周期主族元素从左往右，电负性逐渐增大，则电负性：W（F）＞Y（Be）＞X（Li），C项错误；H2O、HF中均存在分子间氢键，水分子间氢键个数多于HF，故沸点：H2O＞HF，D项正确。
答案：D
6.（2025·河北邢台二模）已知X、Y、Z、W为短周期主族元素。常温下，它们的原子半径、原子序数、最高价氧化物对应水化物的溶液（浓度均为0.01 mol·L－1）的pH之间的关系如图所示。下列说法错误的是 （ ）
A.W的氢化物的沸点可能高于水的沸点
B.XZ晶胞中X的配位数为6，X周围等距且距离最近的X有12个
C.W与X形成的化合物中，W的化合价可能为－3价
D.Y2Z2分子中四个原子可能共直线
解析：由题图可知，原子半径：X＞Y＞Z＞W，原子序数：Z＞Y＞X＞W，再结合常温下0.01 mol·L－1最高价氧化物对应水化物溶液的pH，可得X、Y、Z、W依次为Na、S、Cl、N。N2H4的沸点高于水，A项正确。X是Na，Z是Cl，NaCl晶胞中Na＋周围等距且距离最近的Na＋有12个，配位数为6，B项正确。N与Na形成的化合物为Na3N，N的化合价为－3价，C项正确。Y2Z2为S2Cl2，类比H2O2，可知四个原子不可能共直线，D项错误。
答案：D
7.（2025·湖北十一校二模）X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期主族元素，X原子有两个单电子且电负性是四种元素中最大的，Y原子的最外层电子数是X原子内层电子数的2倍，Z原子s能级上电子数与p能级上电子数之比为2∶3，W的第一电离能大于Z。下列说法正确的是 （ ）
A.电负性：Y＜Z＜W
B.原子半径：X＜Z＜W＜Y
C.四种元素基态原子的未成对电子数：X＜Y＜Z＜W
D.简单氢化物的稳定性：Z＜Y＜W＜X
解析：X原子有两个单电子且电负性是四种元素中最大的，则X为O元素；Y原子的最外层电子数是X原子内层电子数的2倍，则Y为Si元素；Z原子s能级上电子数与p能级上电子数之比为2∶3，则Z为P元素；W的第一电离能大于P，则W为Cl元素。原子半径：O＜Cl＜P＜Si，B项错误；O、Si、P、Cl的未成对电子数分别是2、2、3、1，C项错误；元素的非金属性越强，其简单氢化物的稳定性就越强，简单氢化物的稳定性：SiH4＜PH3＜HCl＜H2O，D项错误。
答案：A
8.（2025·河北唐山一模）M、X、Y、Z、W均为短周期元素，原子序数依次减小，能形成如图所示的化合物，下列说法正确的是 （ ）
A.第一电离能：M＞Y＞X＞Z
B.简单氢化物的稳定性：X＞Y
C.X与W形成的化合物不能使酸性KMnO4溶液褪色
D.由M、X、Z、W四种元素组成的化合物，其水溶液显碱性
解析：M、X、Y、Z、W均为短周期元素，且原子序数依次减小，结合化合物的结构可知，M为Na元素；阴离子中X形成2个共价键、Y形成3个共价键、Z形成4个共价键、W形成1个共价键，结合原子序数可知，X为O元素、Y为N元素、Z为C元素、W为H元素。第一电离能：N＞O＞C＞Na，A项错误；非金属性：O＞N，则其简单氢化物稳定性：H2O＞NH3，B项正确；X（O）与W（H）形成的化合物有H2O、H2O2，H2O2具有还原性，能使酸性KMnO4溶液褪色，C项错误；由M、X、Z、W四种元素组成的化合物若为碳酸氢钠，其水溶液显碱性，但若为NaHC2O4，其水溶液显酸性，D项错误。
答案：B
9.（2025·福建部分地市一模）一种金属有机框架材料的化学式为M2（ZXY）4，其结构如图。X、Y、Z、M为原子序数依次增大的1～36号元素，其中X、Z位于不同周期，四种元素中Y的第一电离能最大，M＋的d轨道全充满。下列说法正确的是（ ）
A.键角：XZ2＞ZXY－
B.最简单氢化物沸点：Z＞Y＞X
C.电负性：X＞Y＞M
D.最高价氧化物对应水化物酸性：Z＞X
解析：M＋的d轨道全充满，M为Cu；X、Y、Z、M为原子序数依次增大的1～36号元素，其中X、Z位于不同周期，四种元素中Y的第一电离能最大，结合M2（ZXY）4的结构知，X为C，Y为N，Z为S。XZ2为CS2，类比CO2可知CS2的空间结构为直线形，键角为180°；ZXY－为SCN－，SCN－的空间结构为直线形，键角为180°，A项错误。X、Y、Z的最简单氢化物依次为CH4、NH3、H2S，由于NH3分子间形成氢键，则NH3的沸点最高，即Y的最简单氢化物的沸点最高，B项错误。同周期从左到右
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