1.2原子结构与元素周期表 同步练习 (含答案)

1．在短周期元素中，原子最外层只有1个电子或2个电子的元素是(　　)
A．金属元素
B．稀有气体元素
C．非金属元素
D．无法确定
解析：选D。本题考查了原子结构的知识，解题方法有多种。可以用熟悉的元素来分析，如氢、氦、锂各原子的最外层电子数分别是1、2、1，所属元素分别是非金属元素、稀有气体元素、金属元素。也可以应用元素周期律知识来分析，因为主族序数等于最外层电子数，所以首先想到ⅠA、ⅡA族，其中氢为非金属元素，其余为金属元素，同时，再考虑氦是稀有气体元素。
2．(2011年河南郑州高二质检)已知某元素的＋2价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p6，则该元素在周期表中属于(　　)
A．第3周期ⅤB族　　　　　　
B．第4周期ⅡB族
C．第4周期Ⅷ族
D．第4周期ⅡA族
解析：选D。对主族元素而言，价电子排布即为最外层电子排布。要特别注意过渡元素的价电子还可能与次外层有关。由题推知，该元素原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s2，故该元素应为第4周期ⅡA族元素Ca。
3．具有下列电子排布式的原子中，半径最大的是(　　)
A．1s22s22p63s23p1
B．1s22s22p3
C．1s22s22p2
D．1s22s22p63s23p4
解析：选A。一般情况下，原子半径最大的原子应是电子层数最多的。电子层数相同的原子，即同周期元素的原子从左到右原子半径减小，所以最外层电子数最少的原子半径最大。即先找电子层数最大的A、D，再从A、D中找电子数最少的A。
4.(2011年高考江苏卷)短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表中的相对位置如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．元素X与元素Z的最高正化合价之和的数值等于8
B．原子半径的大小顺序为：rX>rY>rZ>rW>rQ
C．离子Y2－和Z3＋的核外电子数和电子层数都不相同
D．元素W的最高价氧化物对应的水化物酸性比Q的强
解析：选A。由元素在周期表中的位置可推知X、Y、Z、W、Q分别为N、O、Al、S、Cl。元素X(N)的最高正价＋5与元素Z(Al)的最高正价＋3之和为8；原子半径的大小顺序为rZ>rW>rQ>rX>rY；Y2－和Z3＋的核外电子数和电子层数均相同；非金属性：W(S)5．(1)X原子在第二电子层上只有一个空轨道，则X是______________；其轨道表示式为________________________________________________________________________；
(2)R原子的3p轨道上只有一个未成对电子，则R原子可能是________、________；
(3)Y原子的核电荷数为33，其价电子排布是________________________________________________________________________，
其在元素周期表中的位置是________，是属于________区的元素。
解析：由核外电子排布推断元素，一般是先推出元素原子的价电子排布，再由其与周期表的关系确定其在周期表中的位置。
(1)X的电子排布为1s22s22p2，即6号元素C。
(2)R的电子排布为1s22s22p63s23p1或1s22s22p63s23p5，即13号元素Al或17号元素Cl。
(3)33号元素的价电子排布为4s24p3，位于第4周期ⅤA族，处在p区。
答案：(1)C(或碳)　
(2)Al　Cl　(3)4s24p3　第4周期ⅤA族　p
1．基态原子的4s能级中只有1个电子的元素共有(　　)
A．1种
B．2种
C．3种
D．8种
解析：选C。4s能级中只有1个电子时其价电子排布只能为3d04s1,3d54s1,3d104s1。
2．某元素原子仅有的2个价电子填充在n＝4，l＝0亚层上，则该元素的原子序数为(　　)
A．14
B．19
C．20
D．33
解析：选C。由价电子排布为4s2可知，其原子的电子排布式应该为1s22s22p63s23p64s2，该原子为Ca；或根据其核外电子排布，也同样可得到该元素的原子序数为20。
3．下列说法中，正确的是(　　)
A．周期表中的主族都有非金属元素
B．周期表中的主族都有金属元素
C．周期表中的非金属元素都位于短周期
D．周期表中的过渡元素都是金属元素
解析：选D。第ⅡA族都是金属，A错，ⅦA族和0族都是非金属，B错，ⅤA、ⅥA、ⅦA族的非金属元素，长、短周期都有，C错，D符合题意。
4．下列叙述正确的是(双选)(　　)
A．同周期主族元素原子的原子半径以ⅦA族的最大
B．在周期表中0族元素的单质常温常压下全部是气体
C．ⅠA、ⅡA族元素的原子，其半径越大越容易失去电子
D．所有主族元素的原子形成单原子离子时的最高化合价都和它的族数相等
解析：选BC。同周期主族元素的原子半径从左向右依次减小(0族除外)，所以A项错误；ⅠA、ⅡA族元素的原子，都较易失去电子，原子半径越大，则原子核对最外层电子的吸引力越弱，对应原子就越容易失去电子，C项正确；D项F原子所能形成的单原子离子只能是F－，其最高化合价只能是－1，这与它的族序数7显然是不相等的，D项错误。
5．具有下列电子层结构的原子，其对应元素一定属于同一周期的是(　　)
A．两种原子的电子层上全部都是s电子
B．3p能级上只有一个空轨道的原子和3p能级上有一个未成对电子的原子
C．最外层电子排布为2s22p6的原子和最外层电子排布为2s22p6的离子
D．原子核外的M层上的s能级和p能级都填满了电子，而d轨道上尚未排有电子的两种原子
解析：选B。第一周期的氢、氦和第二周期的锂、铍原子的电子层上全是s电子，显然它们属于不同周期，故A错；3p能级上只有一个空轨道的原子是硅，3p能级上有一个未成对电子的原子是铝或氯，同在第三周期，故B正确；最外层电子排布为2s22p6的原子是第二周期的氖，而最外层电子排布为2s22p6的离子可能是第二周期的氧离子、氟离子，也可能是第三周期的钠离子、镁离子、铝离子，故C错；原子核外的M层上的s能级和p能级都填满了电子，而d轨道上尚未排有电子的原子可能是第三周期的氩，也可能是第四周期的钾、钙，故D错。
X
Y
Z
6.(2011年山东济南高二检测)元素X、Y、Z在周期表中的相对位置如图所示，已知Y元素原子的外围电子排布为ns(n－1)np(n＋1)，则下列说法不正确的是(　　)
A．Y元素原子的外围电子排布为4s24p4
B．Y元素在周期表的第3周期第ⅥA族
C．X元素所在周期中所含非金属元素最多
D．Z元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3
解析：选A。先确定Y元素原子的价电子层结构，再依据周期表推出X、Z元素并作答。因为Y元素原子的外围电子排布中出现了np能级，故其ns能级已经排满且只能为2个电子，则n－1＝2，n＝3，即Y元素原子的外围电子排布为3s23p4，故A项错误，B项正确。Y为S元素，X为F元素，第2周期所含非金属元素最多，故C项正确。Z为As元素，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，D项正确。
7．下列微粒半径依次增大的是(　　)
A．同一主族元素随着原子序数的递增
B．同一周期元素随着原子序数的递增
C．Na＋、Mg2＋、Al3＋、F－
D．P、S、S2－、Cl－
解析：选A。本题考查原子半径的周期性变化和原子与离子半径大小的比较。依据比较微粒半径大小的规律进行分析。同一主族，随着原子序数的递增，原子的电子层数依次增加，原子半径依次增大，A项正确；同一周期随着原子序数的递增，原子半径逐渐减小，B项错误；C项中各粒子的核外电子层结构相同，核电荷数越大，半径越小，故半径F－最大，Al3＋最小，C项错误；D项中的微粒半径P>S，S2－>Cl－，D项错。
8．原子序数小于18的元素X，其原子最外层中未成对电子数最多，含这种元素的阴离子可能是(　　)
A．XO
B．XO
C．XO
D．XO
解析：选A。原子序数小于18的元素，原子最外层中未成对电子数最多，价电子排布应为ns2np3，即为第ⅤA族元素，可能为N元素或P元素，含这种元素的阴离子可能是：NO、NO、PO、PO，正确答案为A。
9．(2011年安徽阜阳高二检测)若aAm＋与bBn－的核外电子排布相同，则下列关系不正确的是(　　)
A．离子半径：Am＋B．原子半径：AC．A的原子序数比B大(m＋n)
D．b＝a－n－m
解析：选B。因为aAm＋与bBn－的核外电子排布相同，即b＋n＝a－m，推知a－b＝m＋n，故A的原子序数比B大(m＋n)；由上式可知b＝a－m－n；核外电子层结构相同时，核电荷数越大，微粒半径越小，故离子半径：Am＋B。
10．已知元素周期表短周期元素的基态离子aA2＋、bB＋、cC3－、dD－都具有相同的电子排布式，则下列叙述中正确的是(　　)
A．元素A、B、C、D中有两种在同一主族
B．元素A、B、C、D都不在同一周期
C．aA2＋、bB＋、cC3－、dD－的电子所占用的原子轨道的类型和数目都相同
D．离子半径C3－解析：选C。主族元素原子的价电子数等于元素的族序数。由各离子所带的电荷数可知，A、B、C、D元素原子的价电子数依次为2、1、5、7，所以元素A、B、C、D所在的族分别为ⅡA、ⅠA、ⅤA、ⅦA。aA2＋与bB＋为电子排布式相同的阳离子，则A与B在同周期；cC3－与dD－为电子排布式相同的阴离子，则C与D在同周期。aA2＋、bB＋、cC3－、dD－的电子排布式相同，原子轨道表示式也相同，电子所占用的原子轨道的类型和数目都相同。aA2＋、bB＋、cC3－、dD－的电子排布式相同，则a－2＝b－1＝c＋3＝d＋1，a>b>d>c。电子排布式相同的离子，核电荷数越大，离子半径越小，则离子半径C3－>D－>B＋>A2＋。
11．指出下列元素在周期表中的位置：
(1)基态原子的电子排布式为[Ar]4s1的元素：第________周期、________族
(2)基态原子的电子排布式为[Ar]3d34s2的元素：第________周期、________族
(3)基态原子的电子排布式为[Ar]3d104s1的元素：第________周期、________族
(4)基态原子的电子排布式为[Ne]3s23p5的元素：第________周期、________族
解析：由电子排布式(简化电子排布式、价电子排布式)判断元素在周期表中的位置时：周期数＝最高主量子数，主族序数＝价电子数。
答案：(1)4　ⅠA　(2)4　ⅤB　(3)4　ⅠB　(4)3　ⅦA
12．若元素原子的最外电子层只有一个电子，该电子的电子层数n＝4，在空间只有一种伸展方向。请完成下列问题的解答。
(1)符合上述条件的元素共有________种。
(2)在符合上述条件的元素中，原子序数最小的在周期表的________区(用符号填空)，原子序数最大的在周期表的第________周期、________族。
(3)在符合上述条件的元素中，原子序数最小的离子是________(写符号)，原子序数与该元素差2的元素的名称和符号是________。
解析：由题意知，则元素原子的最外层电子排布式为4s1。
符合原子的最外层电子排布式为4s1的元素及其相关信息为：1s22s22p63s23p64s1或[Ar]4s1，钾(19K)元素，s区，第4周期，ⅠA族。
1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1，
铬(24Cr)元素，d区，第4周期，ⅥB族。
1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1，
铜(29Cu)元素，ds区，第4周期，ⅠB族。原子序数与钾(19K)核电荷数差2的元素是17Cl(氯)和21Sc(钪)。
答案：(1)3　(2)s　4　ⅠB
(3)K＋　氯Cl和钪Sc
13．(2011年高考安徽卷改编题)W、X、Y、Z是四种常见的短周期元素，其原子半径随原子序数变化如下图所示。已知W的一种核素的质量数为18，中子数为10；X和Ne原子的核外电子数相差1；Y的单质是一种常见的半导体材料；Z的电负性在同周期主族元素中最大。
(1)X位于元素周期表中第________周期第________族；W的基态原子核外有________个未成对电子。
(2)Z的气态氢化物和溴化氢相比，较稳定的是________(写化学式)。
(3)Y与Z形成的化合物和足量水反应，生成一种弱酸和一种强酸，该反应的化学方程式是________________________________。
解析：W的质子数Z＝A－N＝18－10＝8，则W为氧；X和Ne的核外电子数相差1，且图中X的原子半径大于W，则X为钠；Y的单质是一种常见的半导体材料，则Y为硅；Z的原子序数大于Y，且在同周期主族元素中电负性最大，则Z为氯。
(1)Na在元素周期表中位于第3周期第ⅠA族。O的基态原子的轨道表示式为，故有2个未成对电子。
(2)氯的非金属性强于溴，故HCl的稳定性更强。
(3)SiCl4与H2O反应的化学方程式为SiCl4＋3H2O===H2SiO3＋4HCl。
答案：(1)3　ⅠA　2　(2)HCl　(3)SiCl4＋3H2O===H2SiO3＋3HCl
14．(1)下表中的实线是元素周期表部分边界，请在表中用实线补全元素周期表边界。
2 元素甲是第3周期ⅦA族元素，请在右边方框中按上图氦元素的式样，写出元素甲的原子序数、元素符号、元素名称、相对原子质量和价电子排布。
(3)元素乙的3p能级中只有1个电子，则乙原子半径与甲原子半径比较：________>________，甲、乙的最高价氧化物对应水化物的酸性强弱为：________>________(用化学式表示)。
解析：(2)因甲位于第3周期的ⅦA族，则应是氯元素，答案为。
(3)因乙元素的3p能级中只有一个电子，即其电子排布式为1s22s22p63s23p1，即乙元素是Al，其原子半径大于氯，甲、乙的最高价氧化物对应水化物分别为HClO4和Al(OH)3，显然前者酸性强于后者。
答案：(1)
(2)
(3)Al　Cl　HClO4　Al(OH)3