第一章 第二节 第2课时 元素周期律
基 础 巩 固
一、选择题
1．下列说法中正确的是( C )
A．元素周期律的本质是随着核电荷数的递增元素化合价呈周期性的变化
B．核外电子排布的周期性变化是元素性质周期性变化的结果
C．依据元素周期表可划分为s区、p区、d区、ds区、f区
D．最外层电子数≤2的元素一定是金属元素
解析：元素周期律的本质是随着元素原子序数的递增，元素性质呈周期性的变化，A错误；元素原子核外电子排布的周期性变化导致元素性质的周期性变化，B错误；根据元素原子的外围电子排布的特征，可将元素周期表分成五个区域：s区、p区、d区、ds区和f区，C正确；最外层电子数≤2的元素不一定都为金属元素，氢原子最外层电子数为1，氦原子最外层电子数为2，它们都是非金属元素，D错误。
2．同周期有下列电子排布式的原子中，第一电离能最小的是( B )
A．ns2np3 B．ns2np4
C．ns2np5 D．ns2np6
解析：具有B选项中电子构型的基态原子失去一个电子后，达到半充满状态，故其第一电离能最小。
3．下列关系中正确的是( A )
A．电负性O>S>As，原子半径r(O)
B．电负性OC．电负性Or(S)>r(As)
D．电负性O>S>As，原子半径r(O)>r(S)>r(As)
解析：O、S、As非金属性逐渐减弱，故电负性O>S>As；由于其所在周期不同，故原子半径r(O)4．下列曲线表示卤族元素某种性质随核电荷数的变化趋势，正确的是( A )
解析：同主族元素从上到下电负性依次减小，A正确；卤族元素中氟无正价，B错；HF分子间存在氢键，所以HF沸点最高，C错；卤族元素从上到下单质分子间范德华力依次增大，熔点依次升高，D错。
5．现有四种元素的基态原子的电子排布式如下：①1s22s22p63s23p2; ②1s22s22p63s23p3; ③1s22s22p3; ④1s22s22p4。则下列有关比较中正确的是( A )
A．电负性：④＞③＞②＞①
B．原子半径：④＞③＞②＞①
C．第一电离能：④＞③＞②＞①
D．最高正化合价：④＞③＞②＞①
解析：由四种元素基态原子电子排布式可知，①1s22s22p63s23p2为Si元素； ②1s22s22p63s23p3为P元素； ③1s22s22p3为N元素； ④1s22s22p4为O元素。
A．同周期自左而右电负性增大，所以电负性Si＜P＜S，N＜O，同主族从上到下电负性减弱，所以电负性N＞P，O＞S，故电负性Si＜P＜N＜O，即④＞③＞②＞①，故A正确；
B．同周期自左而右原子半径减小，所以原子半径Si＞P，N＞O，故B错误；
C．同周期自左而右第一电离能呈增大趋势，但N、P元素原子np能级容纳3个电子，为半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，所以第一电离能Si＜P，N＞O，故C错误；
D．最高正化合价等于最外层电子数，但O元素没有最高正化合价，所以最高正化合价③＝②＞①，故D错误。
6．(2018·高考训练)下列说法中正确的是( A )
A．第3周期所含元素中钠的第一电离能最小
B．铝的第一电离能比镁的第一电离能大
C．在所有的元素中，F的第一电离能最大
D．钾的第一电离能比镁的第一电离能大
解析：金属性越强，第一电离能越小，同周期自左向右，金属性逐渐降低，所以选项A正确。由于镁元素的3s轨道电子是全充满状态，稳定性强，所以铝的第一电离能比镁的第一电离能小，B不正确。C不正确，应该是稀有气体的。同样根据元素周期律可知钾的第一电离能比镁的第一电离能小，答案选A。
7．元素X的各级电离能数据如下：
I1 I2 I3 I4 I5 I6
I/(kJ·mol－1) 578 1 817 2 745 11 578 14 831 18 378
则元素X的常见价态是( C )
A．＋1 B．＋2
C．＋3 D．＋6
解析：对比表中电离能数据可知，I1、I2、I3电离能数值相对较小，至I4数值突然增大，说明元素X的原子中，有3个电子容易失去，因此，该元素的常见化合价为＋3。
8．下列四种粒子中，半径按由大到小的排列顺序是( A )
①基态X的原子结构示意图：
②基态Y的价电子排布式：3s23p5
③基态Z2－的电子排布图：
④W基态原子有2个能层，电子式：
A．③>①>②>④ B．③>②>①>④
C．①>③>④>② D．①>④>③>②
解析：由题意可知：X、Y、Z2－、W分别为S、Cl、S2－、F。S、Cl、S2－、F粒子半径大小排列顺序为r(S2－)>r(S)>r(Cl)>r(F)。
9．锂和镁在元素周期表中有特殊“对角线”关系，它们的性质相似。下列有关锂及其化合物叙述正确的是( B )
A．Li2SO4难溶于水
B．Li与N2反应产物是Li3N
C．LiOH易溶于水
D．LiOH与Li2CO3受热都很难分解
解析：元素周期表中，处于对角线位置的元素具有相似的性质，则根据MgSO4、Mg、Mg(OH)2、MgCO3的性质可推断Li2SO4、Li、LiOH、Li2CO3的性质。
二、非选择题
10．X、Y是同周期的两种非金属元素，不能说明X元素的非金属性比Y元素强的事实是__C、E、F____。
A．将X的单质通入HnY溶液中产生浑浊
B．加热至300 ℃，HnY发生分解而HmX不分解
C．第一电离能：X>Y
D．电负性：X>Y
E．单质的熔点：XF．气态氢化物的水溶液的酸性：HmX>HnY
G．X与Y形成的化合物YmXn中X元素显负价
解析：单质间的置换反应(A项)、气态氢化物的稳定性(B项)、元素的电负性(D项)、非金属互化物中元素的化合价(G项)以及单质与H2化合的难易、最高价氧化物对应水化物的酸性等都能用来说明和比较元素非金属性的强弱。但单质的可燃性、熔点、元素的第一电离能以及气态氢化物水溶液的酸性等不能说明和比较元素的非金属性强弱。比如，I1(Cl)>I1(P)>I1(S)，非金属性：Cl>S>P；水溶液酸性：HCl>HF、HCl>H2S；非金属性：ClS。
11．在下列空格中，填上适当的元素符号：
(1)在第三周期中，第一电离能最小的元素是__Na____，第一电离能最大的元素是__Ar____。
(2)在元素周期表中，原子半径最小的元素是__H____，电负性最大的元素是__F____。
(3)最活泼的气态非金属原子是__F____。
(4)第二、三周期原子中p轨道半充满的元素是：
__N、P____。
(5)第二周期中，其最高价氧化物对应水化物是强酸的元素是__N____，在第三周期中，其最高价氧化物对应水化物是强碱的元素是__Na____。
解析：同周期中从左到右，元素的第一电离能(除ⅢA族、ⅥA族反常外)逐渐增大，同周期中金属元素第一电离能最小，稀有气体元素第一电离能最大，故第三周期中第一电离能最小的为Na，最大的为Ar。电负性的递变规律：同周期从左到右逐渐增大，同主族从上到下逐渐减小，故周期表中，电负性最大的元素是氟，第二周期中，元素最高价氧化物对应水化物是强酸的只有HNO3，在第三周期中，元素最高价氧化物对应水化物是强碱的只有NaOH。
能 力 提 升
一、选择题
1．根据对角线规则，下列物质的性质具有相似性的是( A )
A．硼和硅 B．铝和铁
C．碳和铝 D．铜和金
解析：A．硼和硅位于对角线位置，性质相似，故A正确；
B．铝为主族元素，铁为过渡金属，不位于对角线位置，故B错误；
C．碳和铝不是对角线位置，物质的性质不相似，故C错误；
D．铜和金都为ⅠB族元素，不处于对角线，故D错误。
故选A。
2．X和Y是原子序数大于4的短周期元素，Xm＋和Yn－两种离子的核外电子排布相同，下列说法中正确的是( D )
A．X的原子半径比Y的小
B．X和Y的核电荷数之差为m－n
C．电负性X＞Y
D．第一电离能X＜Y
解析：Xm＋与Yn－的核外电子排布相同，核电荷数之差为m＋n，则质子数X＞Y，X位于Y的下一周期，故原子半径X＞Y。X比Y更易失电子，第一电离能X＜Y，电负性X＜Y。
3．下列各组元素性质的递变情况错误的是( D )
A．Li、Be、B原子的最外层电子数依次增多
B．P、S、Cl元素的最高化合价依次升高
C．N、O、F电负性依次增大
D．Na、K、Pb第一电离能逐渐增大
解析：同周期元素的电负性从左至右逐渐增大，故C项正确；同主族元素的第一电离能从上至下逐渐减小，故D项错误。
4．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
解析：图为元素周期表前四周期的一部分，由位置可知，X为F，W为P，Y为S，Z为Br，R为Ar，
A．W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；
B．Y的阴离子有3个电子层，而Z的阴离子有4个电子层，则Y的阴离子电子层结构与R原子的相同，故B错误；
C．p能级未成对电子最多为3个，只有W符合，故C错误；
D．上述元素中F的非金属性最强，则X元素是电负性最大，故D正确；故选D。
5．(2018·江西玉山测试)现有四种元素的基态原子的电子排布式如下：① 1s22s22p63s23p4; ②1s22s22p63s23p3；③1s22s22p3; ④1s22s22p5。则下列有关比较中正确的是( A )
A．第一电离能：④＞③＞②＞①
B．原子半径：④＞③＞②＞①
C．电负性：④＞③＞②＞①
D．最高正化合价：④＞③＝②＞①
解析：由四种元素基态原子电子排布式可知①1s22s22p63s23p4是S元素，②1s22s22p63s23p3是P元素，③1s22s22p3是N元素，④1s22s22p5是F元素，A．同周期自左而右第一电离能呈增大趋势，但N原子2p、P元素原子3p能级均容纳3个电子，为半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，所以第一电离能SP，因此第一电离能S③>②>①，A正确；B．同周期自左而右原子半径减小，所以原子半径P>S，N>F，电子层越多原子半径越大，故原子半径P>S>N>F，即②>①>③>④，B错误；C．同周期自左右电负性增大，电负性P＜S，N＜F，N元素非金属性比S元素强，所以电负性S＜N，故电负性P＜S＜N＜F，即④＞③＞①＞②，C错误；D．最高正化合价等于最外层电子数，但F元素没有正化合价，所以最高正化合价：①＞②＝③＞④，D错误；答案选A。
6．已知X、Y元素同周期，且电负性X>Y，下列说法正确的是( D )
A．X与Y形成化合物时，X显正价，Y显负价
B．第一电离能Y一定小于X
C．最高价含氧酸的酸性：X对应的酸性弱于Y对应的酸性
D．气态氢化物的稳定性：HmY小于HnX
解析：电负性X>Y，说明X吸引电子的能力大于Y，则X与Y形成化合物时X显负价，Y显正价，所以A错误；而电离能的大小在同一周期的变化中有反常现象，如：硫元素和磷元素，硫元素的电负性大于磷元素，而硫元素的第一电离能小于磷元素，所以B错误；电负性越大，非金属性越强，生成的最高价含氧酸的酸性越强，气态氢化物越稳定，所以C错误，D正确。
7．(2018·高考训练)以下有关元素性质的说法不正确的是( D )
A．具有下列电子排布式的原子中，①1s22s22p63s23p2②1s22s22p3③1s22s22p2④1s22s22p63s23p4原子半径最大的是①
B．具有下列价电子排布式的原子中，①3s23p1②3s23p2③3s23p3④3s23p4，第一电离能最大的是③
C．①Na、K、Rb ②O、S、Se ③Na、P、Cl，元素的电负性随原子序数增大而递增的是③
D．某元素气态基态原子的逐级电离能分别为738、1451、7733、10540、13630、17995、21703，当它与氯气反应时可能生成的阳离子是X3＋
解析：A、四种元素分别是Si、N、C、S，电子层数多核电荷数少的元素的原子的半径最大，所以Si的原子半径最大，正确；B、四种同周期原子的价电子排布式中，③的p能级是3个电子，为半充满的稳定状态，所以③第一电离能最大，正确；C、三组元素中，前两组是同主族元素，从上到下元素的电负性随原子序数逐渐减弱，只有第③组为同周期元素，随原子序数增大，电负性增强，正确；D、根据该元素的逐级的电离能可知，该元素的第二电离能与第三电离能的差距较大，所以该元素的最外层有2个电子，与氯气反应时，失去2个电子，表现为＋2价，所以生成的阳离子是X2＋，错误，答案选D。
二、非选择题
8．现有属于前四周期的A、B、C、D、E、F、G七种元素，原子序数依次增大。A元素的价电子构型为nsnnpn＋1；C元素为最活泼的非金属元素；D元素核外有三个电子层，最外层电子数是核外电子总数的1/6；E元素正三价离子的3d轨道为半充满状态；F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；G元素与A元素位于同一主族，其某种氧化物有剧毒。
(1)A元素的第一电离能__>____(填“<”“>”或“＝”)B元素的第一电离能，A、B、C三种元素的电负性由小到大的顺序为__N(2)D元素原子的价电子排布式是__3s2____。
(3)C元素的电子排布图为______；
E3＋的离子符号为__Fe3＋____。
(4)F元素位于元素周期表的__ds____区，其基态原子的电子排布式为__1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1____。
(5)G元素可能的性质__A____。
A．其单质可作为半导体材料
B．其电负性大于磷
C．其原子半径大于锗
D．其第一电离能小于硒
(6)活泼性：D__>____Al(填“>”或“<”，下同)，I1(Mg) __>____I1(Al)，其原因是__镁原子的3p轨道处于全空，比较稳定，而铝原子3p轨道只有一个电子，不稳定____。
解析：A元素的价电子构型为nsnnPn＋1，则A是N；C元素为最活泼的非金属元素，则C是F，那么B是O；D元素核外有三个电子层，最外层电子数是核外电子总数的1/6，则D是Mg；E元素正三价离子的3d轨道为半充满状态，则E是Fe；F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，则F是Cu；G元素与A元素位于同一主族，其某种氧化物有剧毒，则G是As。(1)由于N的最外层电子处于半充满的稳定状态，失去电子比O难，所以元素的第一电离能A>B；一般情况下同一周期的元素，原子序数越大，元素的电负性越大。所以A、B、C三种元素的电负性由小到大的顺序为N(3)C元素是F，其电子排布图为；E是Fe，E3＋的离子符号为Fe3＋。(4)F是Cu，Cu位于元素周期表的ds区，其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1。(5)G为As，位于金属与非金属的分界线处，其单质为半导体，其电负性小于磷，原子半径小于锗，第一电离能大于硒。(6)元素D为Mg，活泼性Mg>Al，I1(Mg)>I1(Al)，因为Mg的3p轨道处于全空，比较稳定，而Al的3p轨道只有一个电子，不稳定，故活泼性Mg>Al，而第一电离能则是I1(Mg)>I1(Al)。
9．下表是元素周期表前四周期的一部分，X、Y、Z、R、Q、W、J是7种元素的代号。回答下列问题时，涉及元素书写的请用相应的元素符号。
(1)J基态原子的核外电子排布式为__1s22s22p63s23p63d104s24p5或[Ar]3d104s24p5____。基态Q2＋中未成对电子数为__4____；R和Y的简单离子与Na＋半径大小顺序为__S2－>O2－>Na＋____。
(2)X、Y、Z三种元素电负性由大到小的排序是__F>O>N____；X与Y的第一电离能：X__>____(填“>”“<”或“＝”)Y，其理由是__N原子的2p轨道电子数为半充满状态，较稳定____。
(3)检验某溶液中是否含有Q3＋的方法是__取少量未知溶液，加入KSCN溶液，若显红色，则含Fe3＋(其他合理答案均可)____。
(4)已知WX3是一种引爆剂，受撞击时分解为两种单质，则其化学方程式为__2CuN32Cu＋3N2↑____。
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第一章 第一节 第1课时 能层与能级 构造原理
基 础 巩 固
一、选择题
1．人们对原子结构的认识有一个不断深入的过程，其中提出“葡萄干面包”原子模型的科学家是( B )
A．道尔顿 B．汤姆生
C．卢瑟福 D．玻尔
2．在基态多电子原子中，关于核外电子能量的叙述错误的是( C )
A．最易失去的电子能量最高
B．离核最远的电子能量最高
C．p能级电子能量一定高于s能级电子能量
D．在离核最近的区域内运动的电子能量最低
解析：原子在反应中最易失去的电子应是离核最远的最外层电子，其能量最高，A项正确；离原子核最远的电子，受原子核的吸引力最小，能量最高，B项正确；处于高能层中的s能级电子的能量要比处于较低能层中p能级电子的能量高，C项错误；能量越低的电子尽量排布在离原子核越近的轨道上，D项正确。
3．下列符号不符合事实的是( D )
A．4s2 B．2p3
C．3d8 D．3f14
解析：s能级最多排列2个电子、p能级最多排列6个电子、d能级最多排列10个电子，存在4s2、2p3、3d8排布，f能级最多排列14个电子，第三能层没有f能级，至少在第四能层才存在f能级，不可能存3f14排布，故选D。
4．某一能层上nd能级最多所能容纳的电子数为( B )
A．6 B．10
C．14 D．15
解析：以s、p、d、f……排序的各能级可容纳的最多电子数依次为1、3、5、7…的两倍，故B正确。
5．下列各组微粒中，各能层电子数均达到2n2个的是( B )
A．Ne和 Ar B．H－和Na＋
C．Ne和Cl－ D．F－和S2－
解析：A．Ar原子核外第三层只有8个电子，未达到2n2(n为电子层数)＝18个，不符合条件，故A错误；
B．H－和Na＋各个电子层电子数都达到2n2个，故B正确；
C．Cl－核外第三层只有8个电子，未达到2n2(n为电子层数)＝18个，不符合条件，故C错误；
D．S2－核外第三层只有8个电子，未达到2n2(n为电子层数)＝18个，不符合条件，故D错误；故选B。
6．某元素原子的核外有三个能层，最外能层有4个电子，该原子核内的质子数为( A )
A．14 B．15
C．16 D．17
解析：原子核外共有三个能层，最内能层只有1s能级，可容纳2个电子，第二能层有2s、2p两个能级，可容纳1×2＋3×2＝8个电子，最外能层有4个电子，所以该原子核外有14个电子，又因在原子中核外电子数等于核内质子数，故选A。
7．(2018·江西玉山测试)以下表示氦原子结构的化学用语中，对电子运动状态描述最详尽的是( A )
A． B．
C．1s2 D．He
解析：原子轨道排布式不仅能表示电子在核外的排布情况，还能表示电子在原子轨道上的自旋情况，对电子运动状态描述最详尽。A、表示1s轨道上有2个电子，且自旋相反；B、表示核外有一个电子层且有2个电子；C、1s2表示在1s轨道上有2个电子；D、He是氦元素符号，对电子运动状态描述最详尽的答案选A。
8．下列各基态原子或离子的电子排布式正确的是( D )
A．O2－ 1s22s22p4 B．Ca 3d2
C．Fe 3d54s3 D．Si 1s22s22p63s23p2
解析：A．O的质子数为8，得到2个电子变为离子，则O2－的电子排布式为1s22s22p6，故A错误；
B．Ca原子核外电子排布式为[Ar]4s2或1s22s22p63s23p64s2，故B错误；
C．Fe原子核外电子排布式为[Ar]3d64s2,4s最多有2个电子，故C错误；
D．Si的质子数为14，则Si的电子排布式为1s22s22p63s23p2，故D正确；故选D。
9．下列有关认识正确的是( A )
A．各能级s、p、d、f可容纳的电子数按顺序分别为1、3、5、7的二倍
B．各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束
C．各能层含有的能级数为n－1
D．各能层含有的电子数为2n2
解析：根据构造原理，电子排布的能级顺序为1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s……各个能层的能级数等于能层的序数；能级s、p、d、f可容纳的电子数按顺序分别为1、3、5、7的二倍；各能层最多含有的电子数为2n2。
10．2011年1月11日，中国研制的第四代隐形战机歼－20在成都首次公开试飞成功。隐形战机的核心材料是金属钛，我国探明储量世界第一。下列有关推断不正确的是( C )
A．钛的原子序数为22
B．钛位于元素周期表第四周期
C．钛原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d4
D．钛属于过渡元素
解析：依据元素周期表结构，钛是22号元素，位于第四周期第ⅣB族，它属于过渡元素。依据构造原理，4s能级能量低于3d能级，故应首先排满4s后再排3d，正确排布式为1s22s22p63s23p63d24s2。
二、非选择题
11．根据下列叙述，写出元素名称，画出原子结构示意图，并写出核外电子排布式。
(1)A元素原子核外M层电子数是L层电子数的一半：__硅 1s22s22p63s23p2____。
(2)B元素原子的最外层电子数是次外层电子数的1.5倍：__硼 1s22s22p1____。
(3)C元素的单质在常温下可与水剧烈反应，产生的气体能使带火星的木条复燃：__氟 1s22s22p5____。
(4)D元素的次外层电子数是最外层电子数的：__氖 1s22s22p6____。
解析：A原子的L层排满有8个电子，故M层有4个电子，故A为Si；B原子次外层电子数只能为2，故最外层电子数为3，故B为B；C元素为F,2F2＋2H2O===4HF＋O2；D元素最外层电子数为8，次外层电子数为2，D为Ne。
12．写出具有下列电子排布的原子的核电荷数、名称、元素符号及在元素周期表中的位置。
(1)1s22s22p63s23p5：__核电荷数17__氯__Cl__第三周期ⅦA族____，
(2)1s22s22p63s23p63d104s24p65s2：__核电荷数38__锶__Sr__第五周期ⅡA族____，
(3)1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p66s1：__核电荷数55__铯__Cs__第六周期ⅠA族____。
解析：此题的突破口是各原子的电子排布式，根据电子层数和最外层电子数确定原子在元素周期表中的位置。
能 力 提 升
一、选择题
1．下列对不同时期原子结构模型提出的时间排列正确的是( C )
①电子分层排布模型 ②“葡萄干布丁”模型 ③量子力学模型 ④道尔顿原子学说 ⑤核式模型
A．①③②⑤④ B．④②③①⑤
C．④②⑤①③ D．④⑤②①③
解析：阴极射线的发现、α粒子散射实验、氢原子光谱的发现和研究，对揭示原子内部结构的奥秘具有极为重要的作用。道尔顿、汤姆生、卢瑟福、玻尔等人提出的原子结构模型对人类探索物质结构作出了巨大的贡献。原子结构模型的演变过程可以表述为：道尔顿 原子学说→汤姆生 “葡萄干布丁”模型→卢瑟福 核式模型→玻尔 电子分层排布模型→量子力学模型。
2．(2018·高考训练)在基态多电子原子中，关于核外电子能量的叙述错误的是( C )
A．最易失去的电子能量最高
B．电离能最小的电子能量最高
C．p轨道电子能量一定高于s轨道电子能量
D．在离核最近区域内运动的电子能量最低
解析：在基态多电子原子中，能量低的电子，排布在离原子核较近的区域运动，能量高的电子在离原子核较远的区域运动，因此最易失去的电子是离核较远的能量最高的电子，正确。B．电离能最小的电子能量最高，正确。C．在同一电子层中p轨道电子能量一定高于s轨道电子能量，但是若是在不同的电子层中，则p轨道电子能量可能就高于s轨道电子能量，错误。D．电子的能量越低，就在离核最近区域内运动，因此在离核近的区域的电子的能量较低，正确。故选C。
3．某元素原子3d轨道上有5个电子，则该原子最外层电子的排布可能是( A )
A．4s1 B．4s24p1
C．4s24p3 D．3s23p63d5
解析：A．该原子最外层电子的排布为4s1，应为Cr元素，3d轨道上有5个电子，位于周期表d区，符合题意，故A正确；
B．最外层电子排布为4s24p1的元素为Ga,3d轨道上有10个电子，故B错误；
C．最外层电子排布为4s24p3的元素为As,3d轨道上有10个电子，故C错误；
D．4s能量小于3d，某元素原子3d轨道上有5个电子，则4s能级上肯定有电子，故D错误；故选A。
4．下列各项中，前面的能级先填入电子的是( B )
①3d和4s②4p和5s③5s和4d④5p和4d
A．①② B．②③
C．②④ D．③④
解析：根据构造原理可知电子填入能级的顺序为……4s、3d、4p、5s、4d、5p、6s……从而可以看出②③中前面的能级先填入电子。
5．某微粒的核外电子排布式为1s22s22p63s23p6，下列关于该微粒的说法正确的是( B )
A．它的质子数一定是18
B．它的原子和37Cl可能互为同位素
C．它的单质一定是强还原剂
D．可以确定该微粒为Ar
解析：此微粒核外共有18个电子，可能是原子也可能是离子，离子又可能为阳离子Ca2＋、K＋或阴离子S2－、Cl－。
6．X、Y、Z三种元素的原子，其最外层电子排布分别为ns1、3s23p1和2s22p4，由这三种元素组成的化合物的化学式可能是( A )
A．XYZ2 B．X2YZ3
C．X2YZ2 D．XYZ3
解析：X原子最外层电子排布为ns1，处于第ⅠA族，化合价为＋1，Y原子最外层电子排布为3s23p1，则Y为Al元素，Z原子最外层电子排布为2s22p4，则Z为氧元素，化合价为－2，
A．XYZ2中Y的化合价为＋3价，符合，如NaAlO2，故A正确；
B．X2YZ3中Y的化合价为＋4价，不符合，故B错误；
C．X2YZ2中Y的化合价为＋2价，不符合，故C错误；
D．XYZ3中Y的化合价为＋5价，不符合，故D错误；故选A。
7．(2018·上海浦东新区调研)下列化学用语的表述错误的是( C )
A．18O2－离子的结构示意图：
B．甲烷分子的比例模型：
C．二氧化碳分子的电子式：C
D．氮原子核外电子排布的轨道表示式：
解析：A．O元素是8号元素，离子的结构示意图为，故A正确；B．甲烷是正四面体结构，分子的比例模型为，故B正确；C．二氧化碳中C元素采用sp杂化，形成C＝O，电子式为··C··，故C错误；D．氮为7号元素，原子核外电子排布的轨道表示式为，故D正确；故选C。
8．具有下列电子层结构的原子和离子，其对应元素一定属于同一周期的是( A )
A．两原子N层上都有1个s电子，一个原子有d电子，另一个原子无d电子
B．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
C．原子核外M层上的s、p能级都充满电子，而d能级上没有电子的两种原子
D．两原子核外全部都是s电子
解析：A、原子N层上都有1个s电子，原子无d电子为K原子，原子有d电子为1s22s22p63s23p63d54s1，是Cr原子，1s22s22p63s23p63d104s1，是Cu原子，都处于第四周期，正确；B、最外层电子排布为2s22p6的原子为氖原子，最外层电子排布为2s22p6的离子可能是阴离子也可能是阳离子如O2－、Na＋等，错误；C、原子核外M层上的s、p轨道都充满电子，而d轨道上没有电子，符合条件的原子的核外电子排布式有1s22s22p63s23p6为氩原子，1s22s22p63s23p64s1为钾原子，1s22s22p63s23p64s2为钙原子，不一定处于同一周期，错误；D、两原子的核外全部都是s电子，原子具有1s能级或具有1s、2s能级，不处于同一周期，如氢原子与锂原子，错误。
二、非选择题
9．有几种元素的粒子核外电子排布式均为1s22s22p63s23p6，其中：
(1)某电中性微粒一般不和其他元素的原子反应，这种微粒的符号是__Ar____；
(2)某微粒的盐溶液能使溴水褪色，并出现浑浊，这种微粒的符号是__S2－____；
(3)某微粒氧化性很弱，但得到电子后还原性很强，且这种原子有一个单电子，这种微粒的符号是__K＋____；
(4)某微粒还原性虽弱，但失去电子后氧化性强，且这种元素的原子得到一个电子即达稳定结构，这种微粒的符号是__Cl－____。
解析：符合上述核外电子排布式的电中性微粒，很难发生化学反应的应为稀有气体Ar；使溴水褪色，应为还原性较强的S2－，发生如下反应S2－＋Br2===S↓＋2Br－；氧化性很弱，得电子后还原性很强，应为K＋；得一个电子即达稳定结构，故该微粒应为Cl－。
10．现有aA、bB、cC、dD、eE五种短周期元素，A、B、C、D都是生命体不可缺少的重要元素。已知它们的原子序数有如下关系：a＋b＝c，a＋c＝d，b＋c＝e，B、D都有同素异形体。人类已知的化合物中，有一类化合物的种类已超过三千万，这类化合物中一般都含有A、B两种元素。E是一种生活中常用的金属。根据以上信息，回答下列有关问题：
(1)写出下列元素的元素名称：B__碳____，E__铝____。
(2)写出E元素原子的电子排布式：__1s22s22p63s23p1____。
(3)写出由上述五种元素中的四种元素组成的离子化合物的化学式(写出两种即可)__NH4HCO3____、__(NH4)2CO3____。
(4)E用于焊接钢轨时的化学方程式为__2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3或8Al＋3Fe3O49Fe＋4Al2O3____。
(5)A单质与C单质的化合反应是化学工业中的一个重要的反应，写出该反应的化学方程式：__N2＋3H22NH3____。
解析：短周期元素中有同素异形体的元素一般是C、O、P，超过三千万的物质是有机物，一般含C、H两元素。E是一种生活中常用的金属，应是铝。所以A是氢，B是碳，C是氮，D是氧，E是铝。
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第一章 第一节 第2课时 能量最低原理 泡利原理 洪特规则
基 础 巩 固
一、选择题
1．下列图象中所发生的现象与电子的跃迁无关的是( D )
解析：平面镜成像是光线反射的结果，与电子跃迁无关，霓虹灯广告、燃烧蜡烛、节日里燃放的焰火是原子的发射光谱，与原子核外电子发生跃迁有关，故选D。
2．下列原子的电子排布图中，符合洪特规则的是( C )
解析：A．该电子排布图违反洪特规则，故A错误；
B．该电子排布图违反泡利不相容原理，故B错误；
C．该电子排布图符合洪特规则，故C正确；
D．该电子排布图违反能量最低原理，故D错误；故选C。
3．描述硅原子核外电子运动说法错误的是( D )
A．有4种不同的伸展方向
B．有14种不同运动状态的电子
C．有5种不同能量的电子
D．有5种不同的运动范围
解析：A．硅原子为14号元素，电子排布式1s22s22p63s23p2，共2种轨道，S轨道为球形只有1种伸展方向，p轨道有3种伸展方向，则有4种不同的伸展方向，故A正确；
B．硅原子为14号元素，则核外有14种不同运动状态的电子，故B正确；
C．硅原子为14号元素，电子排布式1s22s22p63s23p2，所以有5种不同能量的电子，故C正确；
D．硅原子为14号元素，电子排布式1s22s22p63s23p2，则核外有3个电子层，所以有3种不同的运动范围，故D错误。故选D。
4．下列有关化学用语中不能体现氮原子核外电子能量有差异的是( A )
A．··
C． D．1s22s22p3
解析：电子式不能体现出核外电子的能量差异。
5．符号3px所代表的含义是( D )
A．px轨道上有3个电子
B．第三个电子层px轨道有3个伸展方向
C．px电子云有3个伸展方向
D．第三个电子层沿x轴方向伸展的p轨道
解析：3px中，3表示第三电子层，p原子轨道在三维空间的分布分别沿x、y、z三个方向，px表示沿x轴方向伸展的p轨道。
6．以下表示氦原子结构的化学用语中，对电子运动状态描述最详尽的是( D )
A．He B．
C．1s2
解析：A项只能表示最外层电子数；B项只表示核外的电子分层排布情况；C项具体到各能级的电子数；而D项包含了能层、能级以及轨道内电子的自旋状态，故选项D符合题意。
7．下列关于价电子排布为3s23p4的原子描述正确的是( B )
A．它的元素符号为O
B．它的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4
C．可以与H2化合生成液态化合物
D．其电子排布图为
解析：A．价电子排布为3s23p4的粒子，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，其核外电子数为16，为S元素，故A错误；
B．价电子排布为3s23p4的粒子，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，故B正确；
C．一定条件下，它可与H2生成气态化合物H2S，故C错误；
D．S原子核外电子排布遵循能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则，其轨道表示式为，故D错误；故选B。
8．(2018·福建华安模拟)下列说法正确的是( B )
A．原子核外电子排布式为1s2的原子与原子核外电子排布式为1s22s2的原子化学性质相似
B．Zn2＋的最外层电子排布式为3s23p63d10
C．基态铜原子的外围电子排布图：
D．基态碳原子的最外层电子排布图：
解析：A．原子核外电子排布式为1s2的元素为He，原子核外电子排布式为1s22s2的元素为Be，He性质稳定，Be较活泼，性质不同，故A错误；B．Zn的原子序数为30，电子排布为[Ar]3d104s2，失去2个电子变为锌离子，Zn2＋的最外层排布式为：3s23p63d10，故B正确；C．Cu的原子序数为29，价电子排布为3d104s1，基态铜原子的价电子排布图为，故C错误，D，C的原子序数为6，价电子排布为2s22p2，基态碳原子的价电子排布图为，故D错误；故选B。
9．气态中性基态原子的原子核外电子排布发生如下变化，吸收能量最多的是( B )
A．1s22s22p63s23p2→1s22s22p63s23p1
B．1s22s22p63s23p3→1s22s22p63s23p2
C．1s22s22p63s23p4→1s22s22p63s23p3
D．1s22s22p63s23p63d104s24p2→1s22s22p63s23p63d104s24p1
解析：原子轨道在全空、全充满和半充满时能量较低，B项中3p上有3个电子，属于半充满，能量低，很稳定，若要变成激发态，需要的能量最多。
二、非选择题
10．五种元素的原子电子层结构如下：
A．1s22s22p63s23p63d54s1； B．1s22s22p63s2；
C．1s22s22p6； D．1s22s22p63s23p；E.[Ar]4s1。
试回答：
(1)哪个式子是错误的__D____，它违背了__洪特规则____。
(2)哪个式子表示稀有气体原子__C____。
(3)A的元素符号是__Cr____，写出其价电子排布的轨道表示式______。
(4)B和E的金属性强弱关系为__K>Mg____(用元素符号表示)，可以说明这一事实的依据是(写出2点)__K与冷水剧烈反应而Mg与热水才反应，KOH(强碱)的碱性比Mg(OH)2(中强碱)强____。
解析：由核外电子排布原理和原子的电子排布式可知A～C元素分别为Cr、Mg、Ne，D应为硅元素，但所写电子排布式违背了洪特规则，应为1s22s22p63s23p2(或3pp、3p3p、3p3p)，E为钾元素。
11．根据核外电子的排布特点推断元素
(1)A元素基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子，其元素符号为__N____；其价层电子排布图为______。
(2)B元素的负一价离子和C元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同，B的元素符号为__Cl____，C离子的结构示意图为______。
(3)D元素的正三价离子的3d能级为半充满，D的元素符号为__Fe____，其基态原子的电子排布式为__1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2____，其原子的结构示意图为______。
(4)E元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子且只有一个未成对电子，E的元素符号为__Cu____，其基态原子的电子排布式为__[Ar]3d104s1____。
(5)F元素的原子最外层电子排布式为nsnnPn＋2，则n＝__2____；原子中能量最高的是__2p____电子，核外电子排布图为______。
解析：(1)A元素基态原子的电子排布图由题意可写成：，则该元素核外有7个电子，为氮元素，其元素符号为N。
(2)B－、C＋的电子层结构都与Ar相同，即核外都有18个电子，则B为17号元素Cl，C为19号元素K。
(3)D元素原子失去2个4s电子和1个3d电子后变成＋3价离子，其原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2即26号元素铁。
(4)E元素的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1故E为Cu。
(5)F最外层电子排布式为2s22p4。
能 力 提 升
一、选择题
1．下列说法中正确的是( C )
A．电子云通常是用小黑点来表示电子的多少
B．能量高的电子在离核近的区域运动，能量低的电子在离核远的区域运动
C．处于最低能量的原子叫基态原子
D．电子仅在激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱
解析：A、氢原子的电子云图中的小黑点表示电子在核外空间出现机会的多少，而不表示具体的电子、电子的个数，故A错误；
B、距核越近，电子的能量越低，则能量高的电子在离核远的区域运动，能量低的电子在离核近的区域运动，故B错误；
C、原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态，处于最低能量的原子叫基态原子，故C正确；
D、原子光谱有两种：吸收光谱和发射光谱，电子在激发态跃迁到基态时会产生原子光谱属于发射光谱，故D错误；故选C。
2．(2018·新疆呼图壁初考)“各能级最多容纳的电子数，是该能级原子轨道数的二倍”，支撑这一结论的理论是( B )
A．构造原理 B．泡利原理
C．洪特规则 D．能量最低原理
解析：各能级最多容纳的电子数，是该能级原子轨道数的二倍，支撑这一结论的理论是泡利原理，故选B。
3．某原子核外共有6个电子，分布在K与L电子层上，其基态原子在L层分布中正确的是( D )
解析：K层容纳2个电子，所以L层容纳4个电子，L层有2s、2p能级，2p能级能量较高，2s能级有1个轨道，容纳2个电子，剩余2个电子填充2p能级，2p能级有3个轨道，电子优先单独占有1个轨道，且自旋方向相同，基态原子在L层分布图为。故选：D。
4．下列各组原子中，彼此化学性质一定相似的是( C )
A．原子核外L能层的未成对电子数与M能层的未成对电子数相等的原子
B．原子核外M层上仅有两个电子的X原子与原子核外N层上仅有两个电子的Y原子
C．2p能级只有1个空轨道的X原子和3p能级只有1个空轨道的Y原子
D．最外层都只有一个电子的X、Y原子
解析：L层(M层)只有1个未成对电子的可能是Li或F(Na或Cl)，L层(M层)有2个未成对电子的可能是C或O(Si或S)，A项错；B项中X为Mg，Y可能为Ca、Sc、Ti、V、Mn、Fe、Co、Ni、Zn等；C项为C()和Si()。
5．下列有关核外电子排布的式子不正确的是( D )
A．24Cr的电子排布式：1s22s22p63s23p63d54s1
B．K的简化电子排布式：[Ar]4s1
C．N原子的电子排布图：
D．S原子的电子排布图：
解析：S的电子排布图违反了洪特规则，正确的应是。
6．下列说法中正确的是( C )
A．同一原子中，1s、2s、3s电子的能量逐渐减小
B．3p2表示3p能级有两个轨道
C．处于最低能量状态的原子叫做基态原子
D．同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多
解析：同一能级的电子，随着能层的增加电子能量增加，所以同一原子中，1s、2s、3s电子的能量逐渐增大，A错误；3p2表示3p能级上有2个电子。B错误；处于最低能量状态的原子叫做基态原子，C正确；同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数相同，D错误。
7．电子由3d能级跃迁至4p能级时，可通过光谱仪直接摄取( B )
A．电子的运动轨迹图象 B．原子的吸收光谱
C．电子体积大小的图象 D．原子的发射光谱
解析：由于E3d＜E4p，电子由3d能级跃迁至4p能级时，需吸收能量，故光谱仪摄取的是吸收光谱，由于电子在原子核外作无规则运动，不能直接摄取运动轨迹，电子太小，不能摄取电子体积的大小，故选B。
8．下列各组表述中，两个微粒不属于同种元素原子的是( C )
A．3p能级有一个空轨道的基态原子和核外电子的排布式为1s22s22p63s23p2的原子
B．2p能级无空轨道且有一个未成对电子的基态原子和原子的最外层电子排布式为2s22p5的原子
C．M层全充满而N层为4s2的原子和核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2的原子
D．最外层电子数是核外电子总数的1/5的原子和最外层电子排布式为4s24p5的原子
解析：A中，3p能级有一个空轨道，根据洪特规则只能，又根据能量最低原理，能量低于3p能级的轨道均已充满，即其电子排布式为1s22s22p63s23p2，两者为同种元素；B中，2p能级有一个未成对电子但无空轨道，即为，其电子排布式为1s22s22p5，两者也为同种元素；C中，M层有s、p、d三个能级，全充满且N层为4s2，应为3s23p63d104s2，与3s23p64s2非同种元素；D中，最外层电子排布式为4s24p5，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5，最外层电子数为7，核外电子总数为35，故两者也为同种元素。
二、非选择题
9．推导下列元素，回答有关问题：
(1)具有1个4p电子的元素为__镓____(写元素名称，下同)，简化电子排布式为__[Ar]3d104s24p1____。
(2)N层只有1个电子的主族元素是__钾____，其氯化物的焰色反应呈__(浅)紫____色，其原子核外有__19____种不同运动状态的电子。
(3)3d能级全充满，4s能级只有1个电子的元素为__铜____，原子序数为__29____。
(4)离子M2＋的3d轨道中有5个电子，则M原子的最外层电子数和未成对电子数分别为__2____和__5____。
(5)原子序数小于36的元素X和Y，在周期表中既处于同一周期又位于同一族，且Y的原子序数比X大2，则Y的基态原子的价电子排布式是__3d84s2____，X在参与化学反应时，1个原子失去的电子数为__2个或3个____。
解析：既处于同一周期又位于同一族的元素在第Ⅷ族。则X和Y分别为Fe和Ni。
10．(1)基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar]__3d104s24p2____，有__2____个未成对电子。
(2)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__电子云____形象化描述。在基态14C原子中，核外存在__2____对自旋相反的电子。
(3)基态Fe原子有__4____个未成对电子。Fe3＋的电子排布式为__[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5____。
(4)基态Si原子中，电子占据的最高能层符号为__M____，该能层具有的原子轨道数为__9____、电子数为__4____。
(5)Se原子序数为__34____，其核外M层电子的排布式为__3s23p63d10____。
(6)Zn2＋基态核外电子排布式为__[Ar]3d10_或1s22s22p63s23p63d10____。
(7)钒在元素周期表中的位置为__第四周期ⅤB族____，其价层电子排布图为______。
(8)Mg原子核外电子排布式为__1s22s22p63s2____；Ca原子最外层电子的能量__高于____Mg原子最外层电子的能量(选填“低于”、“高于”或“等于”)。
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第一章 第二节 第1课时 原子结构与元素周期表
基 础 巩 固
一、选择题
1．已知元素的原子序数，可以推断元素原子( B )
①质子数 ②中子数 ③质量数 ④核电荷数 ⑤核外电子数
A．①②③ B．①④⑤
C．②③④ D．③④⑤
解析：在原子中，原子序数＝核电荷数＝核外电子数。
2．闪烁着银白色光泽的金属钛(22Ti)因具有密度小、强度大、无磁性等优良的机械性能，被广泛地应用于军事、医学等领域，号称“崛起的第三金属”。已知钛有48Ti、49Ti、50Ti等同位素，下列关于金属钛的叙述中不正确的是( C )
A．上述钛原子中，中子数不可能为22
B．钛元素在周期表中处于第四周期
C．钛的不同同位素在周期表中处于不同的位置
D．钛元素是d区的过渡元素
解析：钛是第四周期的ⅣB族元素，其质子数为22、同位素指的是具有相同的核电荷数而中子数不同的同一类原子的总称，它们在周期表中位于同一位置。
3．元素在周期表中的位置，反映了元素的原子结构和元素的性质，下列说法正确的是( B )
A．同一元素不可能既表现金属性，又表现非金属性
B．第三周期元素的最高正化合价等于它所处的主族序数
C．同一主族的元素的原子，最外层电子数相同，化学性质完全相同
D．元素周期表中位于金属和非金属分界线附近的元素属于过渡元素
解析：处于元素周期表金属与非金属分界线附近的元素，既表现金属性，又表现非金属性，A错误；主族元素的最高正化合价等于它所处的主族序数，也等于其最外层电子数(O、F除外)，B正确；同一主族元素的原子最外层电子数虽相同，但是核电荷数、原子半径不同，化学性质不完全相同，C错误；周期表中第三纵行到第十纵行的元素(包括7个副族和1个Ⅷ族)称为过渡元素，D错误。
4．下列各图为元素周期表的一部分，表中的数字为原子序数，其中M为37的是( C )
解析：根据稀有气体元素的原子序数来确定37号元素在元素周期表中的位置。36号元素为第四周期的Kr，故37号元素为第五周期ⅠA族的Rb，它的上一周期同主族元素为19K，故C项正确。
5．下列说法中正确的是( C )
A．原子及其离子的核外电子层数等于该元素所在的周期数
B．s区均为金属元素
C．除氦外的稀有气体原子的最外层电子数都是8
D．同一元素的各种同位素的物理性质、化学性质均相同
解析：A项。钠原子核外有3个电子层是第3周期元素。但是钠离子的核外有2个电子层，与题目叙述不符，错误；B项，s区除氢外。全是金属元素，错误；C项，稀有气体原子中只有氦原子最外层是2个电子，其他元素都是8电子稳定结构，正确；D项，同一元素可以有多种同位素，它们的质量数不同，化学性质相同，但物理性质不一定相同，错误。
6．长式周期表共有18个纵列，从左到右排为1～18列，即碱金属为第1列，稀有气体元素为第18列。按这种规定，下列说法正确的是( C )
A．第14列元素中未成对电子数是同周期元素中最多的
B．只有第2列的元素原子最外层电子排布为ns2
C．第四周期第8列元素是铁元素
D．第15列元素原子的价电子排布为ns2np5
解析：A中，第14列是碳族元素，价电子排布为ns2np2，未成对电子数为2，不如第15列(氮族元素)未成对电子数多。B中，周期表中第12列(即第ⅡB族)最外层电子排布也为ns2。D中，第15列元素原子价电子排布为ns2np3。
7．已知某元素原子的价电子排布式为(n－1)dansb，则下列说法正确的( A )
A．该元素是金属元素
B．该元素位于周期表中d区
C．该元素的族序数为a＋b
D．该元素位于周期表中第四周期
解析：由题意可知，该元素应为过渡金属元素，可能位于周期表的d区或ds区，其族序数不一定是a＋b(如Cu)，可能位于周期表中的第四、五或六周期。
8．某元素M的单质1.8 g在过量的O2中充分燃烧，得到M2O33.4 g，已知M原子核外电子数比核内中子数少1。该元素在周期表中的位置( D )
A．第2周期ⅢA族 B．第2周期ⅥA族
C．第3周期ⅤA族 D．第3周期ⅢA族
解析：设金属M的相对原子质量是x，
根据化学方程式：4M＋3O22M2O3
4x 2(2x＋48)
1.8 g 3.4 g
＝，解得x＝27，所以M是金属Al，在周期表中的位置是第3周期ⅢA族，故选D。
9．肯定属于同族元素且性质相似的是( D )
A．原子电子排布式，A为1s22s2，B为1s2
B．结构示意图：A为，B为
C．A原子基态时2p能级上有1个未成对电子，B原子基态时3p能级上也有1个未成对电子
D．A原子基态时2p能级上有一对成对电子，B原子基态时3p能级上也有一对成对电子
解析：A项中，A为ⅡA族元素Be，B为0族元素He，显然，二者不属于同族元素，性质也不相似；B项中，A为0族元素Ne，B为碱金属离子Na＋，不符合题意；C项中，由于p能级有三个空轨道，若有一个未成对电子，意味着p能级有两种电子排布情况：即np5或np1，所以A、B两元素不一定属于同一族元素；D项中，对于p能级上有一对成对电子，根据泡利原理和洪特规则，该能级只能有一种电子排布式，即np4，所以A、B两元素肯定属于同族元素。
二、非选择题
10．具有下列价电子排布的元素位于周期表中哪个区，是金属元素还是非金属元素？
(1)ns2(n≠1)__s区，金属元素____；
(2)ns2np4__p区，非金属元素(钋为金属元素)____；
(3)(n－1)d5ns2__d区，金属元素____；
(4)(n－1)d8ns2__d区，金属元素____。
解析：根据元素核外电子排布与元素分区的关系确定；ns2(n≠1)为第ⅡA族元素，位于s区，金属元素；ns2np4为第ⅥA族元素，位于p区，非金属元素(钋为金属元素)；(n－1)d5ns2为第ⅦB族元素，位于d区，金属元素；(n－1)d8ns2为第Ⅷ族元素，位于d区，金属元素。
11．假定元素周期表是有限的，根据已知的元素周期表的某些事实和理论可归纳出一些假说。
(1)已知元素周期表中的各周期可排元素种类如下：
周期 一 二 三 四 五 六 七
元素种类 2 8 8 18 18 32 32
人们预测元素周期表第八周期将来也会排满，那么该周期排满后的元素种数是__C____。
A．18 B．32
C．50 D．无法判断
(2)根据每个周期最后一种金属元素出现的族序数，预测周期表中原子序数最大的金属元素将在第__八____周期第__ⅧA____族(注：把0族看做ⅧA族，下同)。周期表中元素在填满第__八____周期后将结束。
(3)根据周期表中每个周期非金属元素的种数(把稀有气体元素看做非金属元素)，预测周期表中应该有__23____种非金属元素，还有__1____种未发现。未发现的非金属元素处于第__七____周期第__ⅧA____族。
解析：(1)方法1：观察不难发现，从2到7周期，相邻的两周期种数相同，且不同的两个数之差依次为6,10,14，是等差数列，即第8周期元素种数为32＋18＝50；方法2：用公式：如周期序数为奇数，容纳的元素种数为(n＋1)2/2，如周期序数为偶数，容纳的元素种数为(n＋2)2/2。
(2)观察周期表可知：第六周期倒数第三种元素为金属元素，第七周期倒数第二种元素为金属元素，第八周期倒数第一种元素即为原子序数最大的金属元素，该元素处于ⅧA族。
(3)据周期表可知非金属元素的种数：第一、二、三、四、五、六周期非金属元素种数分别为：2、6、5、4、3、2种，则可类推第七、八周期非金属元素种数分别为：1种、0种。共计23种，第七周期未填满，有一种非金属元素未发现，将处在ⅧA族。
能 力 提 升
一、选择题
1．某化学学习小组在学习元素周期表和周期的划分时提出了以下观点：
①周期表的形成是由原子的结构决定的；
②元素周期表中IA族元素统称为碱金属元素；
③每一周期的元素原子外围电子排布均是从ns1开始至ns2np6结束；
④元素周期表的每一周期元素的种类均相等；
⑤基态原子电子排布为ls22s22p3和ls22s22p63s23p3的两元素原子位于同一周期；
⑥周期序号越大，该周期所含金属元素一般越多。
你认为正确的是( B )
A．①②③⑤⑥ B．①⑥
C．①④⑥ D．②③⑤
解析：①周期表中电子层数等于周期数，最外层的电子数等于族序数，所以周期表的形成是由原子的结构决定的，故正确；
②元素周期表中IA族元素除氢外称为碱金属元素，故错误；
③除第一周期以外的每一周期的元素原子外围电子排布均是从ns1开始至ns2np6结束，故错误；
④元素周期表从第一周期到第七周期元素种类为2、8、8、18、18、32、26，所以各周期元素种类不相等，故错误；
⑤基态原子电子排布为ls22s22p3是第二周期，ls22s22p63s23p3是第三周期，所以不在同一周期，故错误；
⑥由元素周期表可知周期序号越大，该周期所含金属元素一般越多，故正确；
故选B。
2．下列说法中正确的是( D )
A．价电子数与最高化合价相等的元素一定是主族元素
B．次外层全充满而最外层有不成对电子的元素一定是主族元素
C．所有非金属元素都在p区
D．元素周期表的5个区中都有金属元素
解析：在第4周期ⅢB～ⅦB的Sc、Ti、V、Cr、Mn等过渡元素，其价电子数为3、4、5、6、7，最高正化合价为＋3、＋4、＋5、＋6、＋7价，Cu原子的外围电子排布式为3d104s1，所以A、B两项不正确；氢元素在s区，C项错；s、p、d、ds、f区均包含金属元素，D项正确。
3．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nsn－1npn＋1，则下列说法不正确的是( A )
X
Y
Z
A．Y元素原子的外围电子排布为4s24p4
B．Y元素在周期表的第三周期第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：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，X为F，第二周期所含非金属元素最多，故C项正确；Z为As，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，D项正确。
4．下列四种元素中，其单质氧化性最强的是( D )
A．原子含有未成对电子最多的第二周期元素
B．位于元素周期表中第三周期第ⅢA族的元素
C．原子最外层电子排布式为2s22p6的元素
D．原子最外层电子排布式为2s22p5的元素
解析：A项，含未成对电子最多的第二周期元素为N，B项为Al，C项为Ne，D项为F，故F2的氧化性最强。
5．短周期元素X、Y、Z的原子序数依次递增，其原子的最外层电子数之和为13。X与Y、Z位于相邻周期，Z原子最外层电子数是X原子内层电子数的3倍或者是Y原子最外层电子数的3倍。下列说法正确的是( B )
A．X的氢化物溶于水显酸性
B．Y原子的电子排布式为1s22s22p63s2
C．Z元素在周期表中的位置为第三周期第Ⅵ族
D．X和Z的最高价氧化物对应水化物都是弱酸
解析：Z原子最外层电子数是X原子内层电子数的3倍，则X原子内层应为2个电子，Z原子最外层电子数为6，根据题意，Z应在第三周期，所以Z为S。Z原子最外层电子数为Y原子最外层电子数的3倍，且Y、Z同周期，Y为Mg。根据题意，X为N。
二、非选择题
6．金、银、铜、铁、铝和钛均是人类大量生产和使用的金属。试回答与上述金属原子结构有关的问题：
(1)上述金属中属于主族元素的有__铝____。
(2)钛被称为继铁、铝之后的第三金属。基态钛原子外围电子的电子排布图为______。
(3)基态金原子的外围电子排布式为5d106s1，试判断金在元素周期表中位于第__六____周期第__ⅠB____族。
(4)已知Ag与Cu位于同一族，则Ag在元素周期表中位于__ds____区(填“s”、“p”、“d”、“f”或“ds”)。
解析：(1)铝属于主族元素，其余属于过渡元素。
(2)钛位于第四周期第ⅣB族，价电子排布为3d24s2。
(3)金元素的外围电子排布为5d106s1，应位于第六周期第ⅠB族。
(4)Ag位于第五周期第ⅠB族，价电子排布为4d105s1，属于ds区。
7．A、B、C三种短周期元素，它们的原子序数依次增大。A元素原子的核外p电子数比s电子数少1；B元素原子核外有4种能级，且全部充满电子；C元素的主族序数与周期数的差为4。
(1)A的基态原子中能量最高的电子，其电子云在空间有__3____个方向，原子轨道呈__哑铃____形。
(2)某同学推断B基态原子的核外电子排布为
该同学所画的电子排布图违背了__泡利原理____。
(3)C位于__ⅦA____族__p____区，价电子排布式为__3s23p5____。
解析：根据题意可知A为N，B为Mg，C为Cl。
8．已知元素周期表中共有18纵行，下图中实线表示元素周期表的边界。按电子排布，可把周期表里的元素划分为下列几个区：s区、p区、d区、ds区等。除ds区外，其他区的名称来自构造原理最后填入的电子的能级符号。
(1)请在图中用实线画出s区、p区、d区、ds区的边界线，并分别用阴影和表示d区和ds区。
如下图
(2)有的同学受这种划分的启发，认为d区内6、7纵行的部分元素可以排在另一区，你认为应排在__ds____区。
(3)在元素周期表中4s轨道半充满的元素为__K、Cr、Cu____(填元素符号)
(4)请利用电子排布的相关知识解释Fe3＋比Fe2＋稳定的原因__Fe的价电子排布式为3d64s2，Fe2＋和Fe3＋的价电子排布式分别为3d6、3d5，依据“能量相同的轨道处于全空、全充满和半充满时能量最低”的原则，3d5处于半充满状态，结构更稳定，故Fe3＋比Fe2＋稳定____。
解析：解答本题应注意以下两点：
①元素周期表的分区及其外围电子排布特点。
②原子轨道在全空、半充满和全充满时能量最低，最稳定。依据构造原理最后填入的电子的能级符号，将元素周期表划分为几个区，对于24号元素，其核外价电子排布似乎应该是3d44s2，而实际上是3d54s1，原因是能量相同的轨道处于全空、全充满和半充满时能量最低，而29号元素也正是因为这一点排成3d104s1，而不是3d94s2，故29号、30号元素所在纵行归为ds区，所以该同学认为d区内6、7纵行的部分元素可以排在ds区是有道理的。对于Fe3＋比Fe2＋稳定的原因也可从铁的核外电子排布特点来解释(Fe3＋的价电子排布式为3d5，为半充满状态，比Fe2＋的价电子排布式3d6稳定)。
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