人教版高中化学选修3教学讲义，复习补习资料（含知识讲解，巩固练习）：03《原子结构与性质》全章复习与巩固(基础)
文档属性
| 名称 | 人教版高中化学选修3教学讲义，复习补习资料（含知识讲解，巩固练习）：03《原子结构与性质》全章复习与巩固(基础) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.9MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2019-12-29 22:25:56 | ||
图片预览
文档简介
《原子结构与性质》全章复习与巩固
【学习目标】
1、掌握原子的组成、原子核外电子的排布规律和表示方法；
2、了解元素周期表的结构；
3、了解元素及化合物的性质在周期表中的递变规律。
【知识网络】
【要点梳理】
知识点一、原子结构及构成微粒的性质
要点诠释：
（1）m（中子）＞m（质子）m（电子）（一个微粒的质量）
（2）中性原子：质子数=核电荷数=核外电子数=原子序数
（3）质量数（A）=质子数（z）+中子数（N）
（4）阴离子：核电荷数（Z）=核内质子数（Z）=核外电子数－离子电荷数
阳离子：核电荷数（Z）=核内质子数（Z）=核外电子数+离子电荷数
（5）基态原子激发态原子基态原子
知识点二、四个量子数与原子轨道
要点诠释：
（1）主量子数（n）决定能层种类；量子数n、l决定能级的种类；量子数n、l、m决定原子轨道种类，表示同能级的原子轨道在空间有不同伸展方向；量子数n、1、m、ms决定了电子的运动状态。
（2）四个量子数满足：，。
（3）同一原子中没有运动状态完全相同的2个电子存在。
知识点三、表示原子组成和结构的常用化学用语（以钠和硫元素为例）
要点诠释：
（1）在写基态原子的轨道表示式时，常出现以下几种错误：①
↑↑
（违反泡利不相容原理）；②
↑↓
（违反洪特规则）；③
↑
↓
（违反洪特规则）。
（2）当出现d轨道时，虽然电子按ns、（n－1）d、np顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把（n－1）d放在ns前，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2正确；Fe：1s22s22p63s23p64s23d6错误。
知识点四、元素的结构和性质的递变规律
1、元素周期表的结构、元素周期律：
2、主族元素及化合物性质递变规律表：
要点诠释：
（1）主族元素的最高正价=价电子数=族序数（F无正价，O无ⅥA族的+6价）；
（2）｜最高正价｜+｜最低负价｜＝8；
（3）同主族的长周期元素的电负性变化出现反常。
（4）金属越活泼，对应阳离子氧化性越弱；非金属越活泼，对应阴离子还原性越弱。
3、元素在周期表中的位置、元素的性质、元素的原子结构之间存在如下关系：
【典型例题】
类型一：原子结构与核外电子排布
例1、（2019
宜春二中二模）两种粒子的核外电子排布相同，核电荷数不同，则它们可能是（
）
A．两种不同元素的原子
B．一定是两种不同的离子
C．同一元素的原子和离子
D．两种不同元素的原子和离子
【思路点拨】解答本题必须理解不同质子数、相同电子数的含义，才能正确解答。
【答案】D
【解析】A项不同元素的原子电子数肯定不同，故A错误；B项不同元素的离子，如Na+和Mg2+，都是离子，而且质子数不同，电子数相同，但是不同元素的原子和离子，如Ne和Na+，也是成立的，故B错误；C项同一元素，质子数就一定相同，故C错误；D项一种元素的原子和另一种元素的离子，可以是不同质子数、相同电子数的两种粒子，如Ne和Na+，故D正确。故选D。
【总结升华】核电荷数与核外电子数的关系：（1）中性原子：质子数=核电荷数=核外电子数=原子序数
（2）阴离子：核电荷数（Z）=核内质子数（Z）=核外电子数－离子电荷数
阳离子：核电荷数（Z）=核内质子数（Z）=核外电子数+离子电荷数
举一反三：
【变式1】下列有关化学用语表示正确的是（
）
A．丙烯的结构简式：C3H6
B．氢氧根离子的电子式：
C．氯原子的结构示意图：
D．中子数为146、质子数为92的铀（U）原子：
【答案】B
【解析】烯烃的结构简式应写出碳碳双键，A错误；氯原子最外层有7个电子，C错误；D项，铀原子的质量数为146+92=238，故原子符号为，D错误。
类型二：元素周期律
例2、（2019
上海青浦区二模）X、Y、Z均为短周期元素，X、Y处于同一周期，X、Z的最低价离子分别为X2-和Z-，Y+和Z-具有相同的电子层结构。下列说法正确的是（ ）
A．原子最外层电子数：X＞Y＞Z
B．单质沸点：X＞Y＞Z
C．离子半径：X2-＞Y+＞Z-
D．原子序数：X＞Y＞Z
【思路点拨】X、Z的最低价离子分别为X2-和Z-，则X为VIA族，Z为VIIA族；Y+和Z-具有相同的电子层结构，则Y在Z的下一周期，则Y为Na元素，Z为F元素，X、Y同周期，则X为S元素，结合元素在周期表中的位置以及元素周期律知识解答该题。
【答案】D
【解析】X、Z的最低价离子分别为X2-和Z-，则X为VIA族，Z为VIIA族；Y+和Z-具有相同的电子层结构，则Y在Z的下一周期，则Y为Na元素，Z为F元素，X、Y同周期，则X为S元素。A项X、Y、Z的最外层电子数分别为6、1、7，故A错误；B项常温下Na、S为固体，F2为气体，Na的熔点较低，但Na的沸点高于S，顺序应为Na＞S＞F2，故B错误；C项Na+、F-具有相同的核外电子排布，离子的核电荷数越大，半径越小，应为F-＞Na+，故C错误；D项X、Y、Z原子序数分别为16、11、9，原子序数：X＞Y＞Z，故D正确。故选D。
【总结升华】元素的离子半径比较：（1）先看电子层数，电子层数越多，半径越大；（2）电子层数相同时，看电子数，电子数越多，半径越大；（3）电子层数相同且电子数相同时，看核电荷数，核电荷数越少，半径越大。
举一反三：
【变式1】下列有关元素的性质及其递变规律正确的是（
）
A．ⅠA族与ⅦA族元素间可形成共价化合物或离子化合物
B．第二周期元素从左到右，最高正价从+1递增到+7
C．同主族元素的简单阴离子还原性越强，水解程度越大
D．同周期金属元素的化合价越高，其原子失电子能力越强
【答案】A
【解析】ⅠA族中的氢元素与ⅦA族元素形成共价化合物，而ⅠA族中的金属元素与ⅦA族元素形成离子化合物，A项正确；第二周期中的F元素无正化合价，B项错误；如还原性Cl－＞F－，水解程度F－＞Cl－，C项错误；同周期金属元素，自左到右，金属性逐渐减弱，原子失电子能力越来越弱，D项错误。
类型三：元素“位”“构”“性”的关系
例3、W、X、Y、Z四种短周期元素在元素周期表中的相对位置如图所示，W的气态氢化物可与其最高价含氧酸反应生成离子化合物，由此可知（
）
A．X、Y、Z中最简单氢化物稳定性最弱的是Y
B．Z元素氧化物对应水化物的酸性一定强于Y
C．X元素形成的单核阴离子还原性大于Y
D．Z元素单质在化学反应中只表现氧化性
【思路点拨】由图示可知W、X元素在第二周期，Y、Z两元素在第三周期，再结合元素周期律进行分析解答。
【答案】A
【解析】由图示可知W、X元素在第二周期，Y、Z两元素在第三周期。W的气态氢化物与其最高价含氧酸反应生成的离子化合物为NH4NO3，故W为N元素，X为O元素，Y为S元素，Z为Cl元素。X、Y、Z三种元素对应的氢化物中稳定性最差的是H2S，A正确；H2SO4是强酸，而HClO是弱酸，B错；阴离子还原性S2－＞O2－，C错；在Cl2与H2O的反应中，Cl2既表现氧化性又表现还原性，D错。故选A。
【总结升华】元素在周期表中的位置、元素的性质、元素的原子结构之间存在如下关系：
举一反三：
【变式1】以下有关原子结构及元素周期律的叙述正确的是（
）
A．第ⅠA族元素铯的两种同位素137Cs比133Cs多4个质子
B．同周期元素（除O族元素外）从左到右，原子半径逐渐减小
C．第ⅦA族元素从上到下，其氢化物的稳定性逐渐增强
D．同主族元素从上到下，单质的熔点逐渐降低
【答案】B
【解析】质子数相同而中子数不同的同一元素的不同核素互称为同位素，即137Cs和133Cs的质子数相同，137和133表示二者的质量数，因此A不正确；同周期元素（除0族元素外）从左到右，随着核电荷数的逐渐增多，原子核对电子的吸引力逐渐增强，因此原子半径逐渐减小，B正确；同主族元素从上到下，非金属性逐渐减弱，因此第ⅦA族元素从上到下，其氢化物的稳定性逐渐减弱，C不正确；同主族元素从上到下，单质的熔点有的逐渐降低，例如ⅠA族元素，而有的逐渐升高，例如ⅦA族元素，所以选项D也不正确。
【巩固练习】
一、选择题（只有一个选项符合题意）
1．（2019
海口检测）下列说法正确的是（
）
A．焰色反应是化学变化
B．基态碳原子的电子排布式是1s22s12p3
C．焰色反应是金属原子的电子从基态跃迁到激发态时产生的光谱
D．同一原子处于激发态时的能量一定大于其处于基态时的能量
2．元素的原子结构决定其性质和在周期表中的位置。下列说法正确的是（
）
A．元素原子的最外层电子数等于元素的最高化合价
B．多电子原子中，在离核较近的区域内运动的电子能量较高
C．P、S、Cl得电子能力和最高价氧化物对应的水化物的酸性均依次增强
D．元素周期表中位于金属元素和非金属元素分界线附近的元素属于过渡元素
3．关于电子云的下列说法不正确的是（
）
A．s轨道的电子绕核旋转，其轨道为一个圆
B．s轨道都是球形轨道
C．2s能级与2p能级的轨道不同，电子云的形状也不一样
D．电子云图是形象描述电子在原子核外空间内出现概率大小的图形
4．（2019
合肥测试）以下电子排布式是基态原子的电子排布式的是（
）
①1s12s1
②1s22s12p1
③1s22s22p63s2
④1s12s22p63s23p1
A．①②
B．①③
C．②③
D．③④
5．某元素简化电子排布式为[Xe]4f46s2，其应在（
）
A．s区
B．p区
C．d区
D．f区
6．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．两种原子的最外层电子全部是s电子
B．3p轨道上只有1个空轨道的原子和3p轨道上只有1个未成对电子的原子
C．最外层电子排布式为2s22p6的原子和最外层电子排布式为2s22p6的离子
D．M层上的s轨道和p轨道都填满了电子，而d轨道上有电子的两种原子
7．短周期元素甲、乙、丙、丁的原子序数依次增大，甲和乙形成的气态化合物的水溶液呈碱性，乙位于第ⅤA族，甲与丙同主族，丁原子最外层电子数与电子层数相等，则（
）
A．原子半径：乙＞丁＞丙
B．单质的还原性：丁＞丙＞甲
C．甲、乙、丙的氧化物均为共价化合物
D．乙、丙、丁的最高价氧化物对应的水化物能相互反应
8．不能说明X的电负性比Y的大的是（
）
A．与H2化合时X单质比Y单质容易
B．X的最高价氧化物对应水化物的酸性比Y的最高价氧化物对应水化物的酸性强
C．X原子的最外层电子数比Y原子最外层电子数多
D．X单质可以把Y从其氢化物中置换出来
9．某元素X的逐级电离能如图所示，下列说法正确的是（
）
A．X元素的常见化合价可能为+4价
B．X可能为非金属元素
C．X为第五周期元素
D．X的单质与氯气反应时最可能生成的阳离子为X3+
10．下列各组原子中，彼此化学性质一定相似的是（
）
A．原子核外电子排布式为1s2的X原子与原子核外电子排布式为1s22s2的Y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轨道上只有2个电子的X原子与3p轨道上只有2个电子的Y原子
D．最外层都只有一个电子的X、Y原子
11．下列有关Na、Mg、Al的性质的叙述正确的是（
）
A．碱性：NaOH＜Mg(OH)2＜Al(OH)3
B．第一电离能：Na＜Mg＜A1
C．电负性：Na＞big＞A1
D．还原性：Na＞Mg＞Al
12．下图为元素周期表中短周期的一部分，关于Y、Z、M的说法正确的是（
）
A．电负性：Y＞Z＞M
B．离子半径：M－＞Z＞Y－
C．ZM2分子中各原子的最外层均满足8电子稳定结构
D．Z元素基态原子最外层电子排布图为
二、非选择题
1．X元素原子的最外层电子排布式为nsnnpn+1，试回答下列问题：
（1）电子排布式中的n=________；原子中能量最高的是________电子，其电子云在空间有________方向，呈现________形。
（2）X元素的名称是________；它的氢化物的电子式是________。
2．（2019
苏北检测）（1）以下列出的是一些原子的2p能级和3d能级中电子排布的情况。试判断，违反了泡利原理的是________，违反了洪特规则的是________。
（2）某元素的激发态（不稳定状态）原子的电子排布式为1s22s22p63s13p33d2，则该元素基态原子的电子排布式为________；该元素最高价氧化物对应水化物的化学式是________。
（3）用符号“＞”“＜”或“＝”表示下列各项关系。
①第一电离能：Na________Mg，Mg________Ca。
②电负性：O________F，F________Cl。
③能量高低：ns________（n+1）s，ns________np。
3．已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42。X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子。Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子，x跟Y可形成化合物X2Y3。Z元素可以形成负一价离子。请回答下列问题：
（1）X元素基态原子的电子排布式为________，该元素的符号是________。
（2）Y元素原子的价层电子排布图为________，该元素的名称是________。
（3）已知化合物X2Y3在稀硫酸中可被金属锌还原为XZ3，产物还有ZnSO4和H2O，该反应的化学方程式是________。
4．根据元素周期表及元素周期律的知识回答下列问题：
（1）与钠同周期且单质熔点最高的元素位于周期表的第________周期第________族。
（2）金属钠在一定条件下可与氢气反应生成氢化钠（2Na+H22NaH）。生成物氢化钠的电子式为________，含有的化学键为________键（填“离子”或“共价”）。
（3）元素周期表中元素的性质存在递变规律，下列比较正确的是________。
A．离子半径：Na+＞Mg2+＞S2－＞Cl－
B．酸性：H4SiO4＞H3PO4＞H2SO4＞HClO4
C．氢化物的稳定性：PH3＜H2S＜HCl
D．与NaOH溶液反应的剧烈程度：Na＞Mg＞A1
（4）第三周期元素的气态原子失去最外层一个电子所需能量（设为E）如图所示：
①同周期内，随着原子序数的增大，E值变化的总趋势是________
②根据上图提供的信息，试推断E氟________E氧（填“＞”“＜”或“＝”）。
【答案与解析】
一、选择题
1．D
【解析】焰色反应过程中电子由激发态向基态跃迁，焰色反应为物理变化，A、C项错误；基态碳原子的电子排布式为1s22s22p3，B项错误。
2．C
【解析】对于主族元素，其最高化合价等于该元素原子的最外层电子数，但氟元素无正价，氧元素没有最高化合价，A不正确；多电子原子中，在离核较近的区域内运动的电子能量较低，在离核较远的区域内运动的电子能量较高，B不正确；P、S、Cl均属于第三周期的元素，且原子序数依次递增，所以非金属性依次增强，得电子能力和最高价氧化物对应的水化物的酸性均依次增强，c正确；元素周期表中位于金属元素和非金属元素分界线附近的元素一般既有金属性又有非金属性，在周期表中7个副族的元素和第Ⅷ族的元素共同组成了过渡元素，因此D也不正确。
3．A
【解析】A项不正确，s轨道为球形轨道。
4．D
【解析】根据构造原理，核外电子排布时电子总是首先占据能量较低的轨道，当填满能量较低的轨道后再进人能量较高的轨道，此时整个原子能量最低，处于基态。①中1s轨道未填满电子，电子就进入2s轨道；属于激发态；②中2s轨道末填满电子，电子就进入2p轨道，也属于激发态。只有③④是基态原子的电子排布式。
5．D
【解析】除ds区外，元素在周期表中的分区，取决于元素原子的最后一个电子所进入的能级，因最后一个电子进入4f能级，所以该元素为f区元素。
6．B
【解析】原子的最外层电子全部是s电子的元素有氢元素、氦元素、第ⅡA族元素，它们不一定属于同一周期，故A项不正确；3p轨道上只有1个空轨道的原子是硅原子，3p轨道E只有1个未成对电子的原子，其3p轨道上可能有1个电子也可能有5个电子，该原子是铝原子或氯原子，它们都在第三周期，故B项正确；最外层电子排布式为2s22p6的原子是氖原子，它位于第二周期，而最外层电子排布式为2s22p6的离子，可能是阴离子也可能是阳离子，若是阴离子，则其原子中有2个电子层，与氖元素属于同一周期，若是阳离子，则其原子中有3个电子层，与氖元素不在同一周期，故C项不正确；因未说明d轨道所处的能层，因而周期表中第四～七周期的元素均有可能，故D项不正确。
7．D
【解析】甲和乙形成的气态化合物的水溶液呈碱性，乙位于第ⅤA族，可推知甲为H，乙为N；甲与丙同主族且丙为原子序数大于乙的短周期元素，可推知丙为Na；丁原子最外层电子数与电子层数相等，且丁的原子序数大于丙，可推知丁为Al。A项，原子半径：丙（Na）＞丁（A1）＞乙（N），错误；B项，单质的还原性：丙（Na）＞丁（A1），错误；C项，丙的氧化物为离子化合物，错误；D项，乙、丙、丁的最高价氧化物对应的水化物分别是HNO3、NaOH、Al(OH)3，它们两两之间均能反应，正确。
8．C
【解析】X的电负性比Y的大，即X的非金属性强于Y，A、B、D均能说明X的非金属性强于Y，而C不能。
9．D
【解析】由图像知，该元素的I4I3，故该元素最外层有3个电子，易形成+3价阳离子，可能为ⅢA族元素，A、B两项错误，D项正确；无法确定该元素是否位于第五周期，C项错误。
10．C
【解析】A项中核外电子排布式为1s2的原子为He，核外电子排布式为1s22s2的原子为Be，两者化学性质不相似。B项中X原子为Mg。N层上有2个电子的原子有多种，如第四周期中的Ca、Fe等原子，它们的化学性质不一定相似。C项中X、Y为同主族的元素原子，它们的化学性质一定相似。D项中最外层只有1个电子，第ⅠA族元素原子都可以，过渡元素原子中也有很多最外层只有1个电子的原子，故它们的化学性质不一定相似。
11．D
【解析】因为金属性：Na＞Mg＞Al，所以还原性：Na＞Mg＞Al，最高价氧化物的水化物的碱性：NaOH＞Mg(OH)2＞Al(OH)3，故A项错误，D项正确；因为Mg元素位于ⅡA族，所以第一电离能：Na＜A1＜Mg，故B项错误；同周期，从左往右，元素的电负性逐渐增大，所以电负性：Na＜Mg＜A1，故C项错误。
12．C
【解析】由图示关系可推知：X为氦，Y为氟，M为氯，Z为硫。元素的电负性关系为：Y＞M＞Z，A项错误；离子半径关系为：S2－＞C1－＞F－，B项错误；SCl2的电子式为，C项正确；S元素基态原子最外层电子排布图为，D项错误。
二、非选择题
1．（1）2
2p（写成np也可以）
三个互相垂直的
哑铃
（2）氮
【解析】（1）根据构造原理，电子先填满ns能级再填np能级，而s能级只有1个原子轨道，最多只能容纳2个电子，即n=2，所以X元素原子的最外层电子排布式为2s22p3，由此可知x是氮元素；根据能量最低原理，可知氮原子中能量最高的是2p电子，p电子云呈哑铃形，在空间伸展为三个互相垂直的方向。（2）X是氮元素，其氢化物的分子式为NH3，电子式是。
2．（1）②
③
（2）1s22s22p63s23p4
H2SO4
（3）①＜
＞
②＜
＞
③＜
＜
【解析】（1）同一轨道中不应有白旋状态相同的电子，②违反了泡利原理；③中5个电子应分占5个轨道，违反了洪特规则。（2）该元素基态原子的电子排布式应为1s22s22p63s23p4。该原子核外电子数为16，其质子数也为16，该元素为S，其最高价氧化物对应水化物的化学式是H2SO4。（3）①Mg原子的价电子排布式为3s2，达到稳定结构，第一电离能大于Na；Mg、Ca同主族，Mg的第一电离能大于Ca。②O、F同周期，电负性F＞O；F、Cl同主族，电负性F＞Cl。③同能级，能层越高，能量越高，故能量ns＜(n+1)s；同能层中能量ns＜np。
3．（1）1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3
As
（2）
氧
（3）As2O3+6Zn+6H2SO4==2AsH3↑+6ZnSO4+3H2O
【解析】（1）X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，则X是第四周期ⅤA族元素，即X为As，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3。（2）Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子，且As跟Y可形成化合物As2Y3，可推知Y为O；又因为X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42，可推知Z为H。（3）X2Y3为As2O3，XZ3为AsH3，则As2O3、稀硫酸和Zn反应的化学方程式为As2O3+6Zn+6H2SO4==2AsH3↑+6ZnSO4+3H2O。
4．（1）三
ⅣA
（2）Na+[∶H]－
离子
（3）C
（4）①自左向右增大
②＞
【解析】（1）晶体硅是该周期中熔点最高的单质。（2）NaH中Na元素显正价，H元素显负价，电子式为Na+[∶H]－。（3）Na+、Mg2+均有两个电子层，S2－、Cl－均有三个电子层，离子半径：S2－＞Cl－＞Na+＞Mg2+，A项错误；非金属性：Cl＞S＞P＞Si，故最高价氧化物的水化物的酸性：HClO4＞H2SO4＞H3PO4＞H2SiO4，氢化物的稳定性：HCl＞H2S＞PH3，B项错误，C项正确；Na与NaOH溶液反应实质为Na与H2O的反应，Mg不能与NaOH溶液反应，D项错误。（4）①从图可知，同周期元素，从左到右E值（第一电离能）呈增大趋势。②F与O同周期，第一电离能：E氟＞E氧。
11
【学习目标】
1、掌握原子的组成、原子核外电子的排布规律和表示方法；
2、了解元素周期表的结构；
3、了解元素及化合物的性质在周期表中的递变规律。
【知识网络】
【要点梳理】
知识点一、原子结构及构成微粒的性质
要点诠释：
（1）m（中子）＞m（质子）m（电子）（一个微粒的质量）
（2）中性原子：质子数=核电荷数=核外电子数=原子序数
（3）质量数（A）=质子数（z）+中子数（N）
（4）阴离子：核电荷数（Z）=核内质子数（Z）=核外电子数－离子电荷数
阳离子：核电荷数（Z）=核内质子数（Z）=核外电子数+离子电荷数
（5）基态原子激发态原子基态原子
知识点二、四个量子数与原子轨道
要点诠释：
（1）主量子数（n）决定能层种类；量子数n、l决定能级的种类；量子数n、l、m决定原子轨道种类，表示同能级的原子轨道在空间有不同伸展方向；量子数n、1、m、ms决定了电子的运动状态。
（2）四个量子数满足：，。
（3）同一原子中没有运动状态完全相同的2个电子存在。
知识点三、表示原子组成和结构的常用化学用语（以钠和硫元素为例）
要点诠释：
（1）在写基态原子的轨道表示式时，常出现以下几种错误：①
↑↑
（违反泡利不相容原理）；②
↑↓
（违反洪特规则）；③
↑
↓
（违反洪特规则）。
（2）当出现d轨道时，虽然电子按ns、（n－1）d、np顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把（n－1）d放在ns前，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2正确；Fe：1s22s22p63s23p64s23d6错误。
知识点四、元素的结构和性质的递变规律
1、元素周期表的结构、元素周期律：
2、主族元素及化合物性质递变规律表：
要点诠释：
（1）主族元素的最高正价=价电子数=族序数（F无正价，O无ⅥA族的+6价）；
（2）｜最高正价｜+｜最低负价｜＝8；
（3）同主族的长周期元素的电负性变化出现反常。
（4）金属越活泼，对应阳离子氧化性越弱；非金属越活泼，对应阴离子还原性越弱。
3、元素在周期表中的位置、元素的性质、元素的原子结构之间存在如下关系：
【典型例题】
类型一：原子结构与核外电子排布
例1、（2019
宜春二中二模）两种粒子的核外电子排布相同，核电荷数不同，则它们可能是（
）
A．两种不同元素的原子
B．一定是两种不同的离子
C．同一元素的原子和离子
D．两种不同元素的原子和离子
【思路点拨】解答本题必须理解不同质子数、相同电子数的含义，才能正确解答。
【答案】D
【解析】A项不同元素的原子电子数肯定不同，故A错误；B项不同元素的离子，如Na+和Mg2+，都是离子，而且质子数不同，电子数相同，但是不同元素的原子和离子，如Ne和Na+，也是成立的，故B错误；C项同一元素，质子数就一定相同，故C错误；D项一种元素的原子和另一种元素的离子，可以是不同质子数、相同电子数的两种粒子，如Ne和Na+，故D正确。故选D。
【总结升华】核电荷数与核外电子数的关系：（1）中性原子：质子数=核电荷数=核外电子数=原子序数
（2）阴离子：核电荷数（Z）=核内质子数（Z）=核外电子数－离子电荷数
阳离子：核电荷数（Z）=核内质子数（Z）=核外电子数+离子电荷数
举一反三：
【变式1】下列有关化学用语表示正确的是（
）
A．丙烯的结构简式：C3H6
B．氢氧根离子的电子式：
C．氯原子的结构示意图：
D．中子数为146、质子数为92的铀（U）原子：
【答案】B
【解析】烯烃的结构简式应写出碳碳双键，A错误；氯原子最外层有7个电子，C错误；D项，铀原子的质量数为146+92=238，故原子符号为，D错误。
类型二：元素周期律
例2、（2019
上海青浦区二模）X、Y、Z均为短周期元素，X、Y处于同一周期，X、Z的最低价离子分别为X2-和Z-，Y+和Z-具有相同的电子层结构。下列说法正确的是（ ）
A．原子最外层电子数：X＞Y＞Z
B．单质沸点：X＞Y＞Z
C．离子半径：X2-＞Y+＞Z-
D．原子序数：X＞Y＞Z
【思路点拨】X、Z的最低价离子分别为X2-和Z-，则X为VIA族，Z为VIIA族；Y+和Z-具有相同的电子层结构，则Y在Z的下一周期，则Y为Na元素，Z为F元素，X、Y同周期，则X为S元素，结合元素在周期表中的位置以及元素周期律知识解答该题。
【答案】D
【解析】X、Z的最低价离子分别为X2-和Z-，则X为VIA族，Z为VIIA族；Y+和Z-具有相同的电子层结构，则Y在Z的下一周期，则Y为Na元素，Z为F元素，X、Y同周期，则X为S元素。A项X、Y、Z的最外层电子数分别为6、1、7，故A错误；B项常温下Na、S为固体，F2为气体，Na的熔点较低，但Na的沸点高于S，顺序应为Na＞S＞F2，故B错误；C项Na+、F-具有相同的核外电子排布，离子的核电荷数越大，半径越小，应为F-＞Na+，故C错误；D项X、Y、Z原子序数分别为16、11、9，原子序数：X＞Y＞Z，故D正确。故选D。
【总结升华】元素的离子半径比较：（1）先看电子层数，电子层数越多，半径越大；（2）电子层数相同时，看电子数，电子数越多，半径越大；（3）电子层数相同且电子数相同时，看核电荷数，核电荷数越少，半径越大。
举一反三：
【变式1】下列有关元素的性质及其递变规律正确的是（
）
A．ⅠA族与ⅦA族元素间可形成共价化合物或离子化合物
B．第二周期元素从左到右，最高正价从+1递增到+7
C．同主族元素的简单阴离子还原性越强，水解程度越大
D．同周期金属元素的化合价越高，其原子失电子能力越强
【答案】A
【解析】ⅠA族中的氢元素与ⅦA族元素形成共价化合物，而ⅠA族中的金属元素与ⅦA族元素形成离子化合物，A项正确；第二周期中的F元素无正化合价，B项错误；如还原性Cl－＞F－，水解程度F－＞Cl－，C项错误；同周期金属元素，自左到右，金属性逐渐减弱，原子失电子能力越来越弱，D项错误。
类型三：元素“位”“构”“性”的关系
例3、W、X、Y、Z四种短周期元素在元素周期表中的相对位置如图所示，W的气态氢化物可与其最高价含氧酸反应生成离子化合物，由此可知（
）
A．X、Y、Z中最简单氢化物稳定性最弱的是Y
B．Z元素氧化物对应水化物的酸性一定强于Y
C．X元素形成的单核阴离子还原性大于Y
D．Z元素单质在化学反应中只表现氧化性
【思路点拨】由图示可知W、X元素在第二周期，Y、Z两元素在第三周期，再结合元素周期律进行分析解答。
【答案】A
【解析】由图示可知W、X元素在第二周期，Y、Z两元素在第三周期。W的气态氢化物与其最高价含氧酸反应生成的离子化合物为NH4NO3，故W为N元素，X为O元素，Y为S元素，Z为Cl元素。X、Y、Z三种元素对应的氢化物中稳定性最差的是H2S，A正确；H2SO4是强酸，而HClO是弱酸，B错；阴离子还原性S2－＞O2－，C错；在Cl2与H2O的反应中，Cl2既表现氧化性又表现还原性，D错。故选A。
【总结升华】元素在周期表中的位置、元素的性质、元素的原子结构之间存在如下关系：
举一反三：
【变式1】以下有关原子结构及元素周期律的叙述正确的是（
）
A．第ⅠA族元素铯的两种同位素137Cs比133Cs多4个质子
B．同周期元素（除O族元素外）从左到右，原子半径逐渐减小
C．第ⅦA族元素从上到下，其氢化物的稳定性逐渐增强
D．同主族元素从上到下，单质的熔点逐渐降低
【答案】B
【解析】质子数相同而中子数不同的同一元素的不同核素互称为同位素，即137Cs和133Cs的质子数相同，137和133表示二者的质量数，因此A不正确；同周期元素（除0族元素外）从左到右，随着核电荷数的逐渐增多，原子核对电子的吸引力逐渐增强，因此原子半径逐渐减小，B正确；同主族元素从上到下，非金属性逐渐减弱，因此第ⅦA族元素从上到下，其氢化物的稳定性逐渐减弱，C不正确；同主族元素从上到下，单质的熔点有的逐渐降低，例如ⅠA族元素，而有的逐渐升高，例如ⅦA族元素，所以选项D也不正确。
【巩固练习】
一、选择题（只有一个选项符合题意）
1．（2019
海口检测）下列说法正确的是（
）
A．焰色反应是化学变化
B．基态碳原子的电子排布式是1s22s12p3
C．焰色反应是金属原子的电子从基态跃迁到激发态时产生的光谱
D．同一原子处于激发态时的能量一定大于其处于基态时的能量
2．元素的原子结构决定其性质和在周期表中的位置。下列说法正确的是（
）
A．元素原子的最外层电子数等于元素的最高化合价
B．多电子原子中，在离核较近的区域内运动的电子能量较高
C．P、S、Cl得电子能力和最高价氧化物对应的水化物的酸性均依次增强
D．元素周期表中位于金属元素和非金属元素分界线附近的元素属于过渡元素
3．关于电子云的下列说法不正确的是（
）
A．s轨道的电子绕核旋转，其轨道为一个圆
B．s轨道都是球形轨道
C．2s能级与2p能级的轨道不同，电子云的形状也不一样
D．电子云图是形象描述电子在原子核外空间内出现概率大小的图形
4．（2019
合肥测试）以下电子排布式是基态原子的电子排布式的是（
）
①1s12s1
②1s22s12p1
③1s22s22p63s2
④1s12s22p63s23p1
A．①②
B．①③
C．②③
D．③④
5．某元素简化电子排布式为[Xe]4f46s2，其应在（
）
A．s区
B．p区
C．d区
D．f区
6．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．两种原子的最外层电子全部是s电子
B．3p轨道上只有1个空轨道的原子和3p轨道上只有1个未成对电子的原子
C．最外层电子排布式为2s22p6的原子和最外层电子排布式为2s22p6的离子
D．M层上的s轨道和p轨道都填满了电子，而d轨道上有电子的两种原子
7．短周期元素甲、乙、丙、丁的原子序数依次增大，甲和乙形成的气态化合物的水溶液呈碱性，乙位于第ⅤA族，甲与丙同主族，丁原子最外层电子数与电子层数相等，则（
）
A．原子半径：乙＞丁＞丙
B．单质的还原性：丁＞丙＞甲
C．甲、乙、丙的氧化物均为共价化合物
D．乙、丙、丁的最高价氧化物对应的水化物能相互反应
8．不能说明X的电负性比Y的大的是（
）
A．与H2化合时X单质比Y单质容易
B．X的最高价氧化物对应水化物的酸性比Y的最高价氧化物对应水化物的酸性强
C．X原子的最外层电子数比Y原子最外层电子数多
D．X单质可以把Y从其氢化物中置换出来
9．某元素X的逐级电离能如图所示，下列说法正确的是（
）
A．X元素的常见化合价可能为+4价
B．X可能为非金属元素
C．X为第五周期元素
D．X的单质与氯气反应时最可能生成的阳离子为X3+
10．下列各组原子中，彼此化学性质一定相似的是（
）
A．原子核外电子排布式为1s2的X原子与原子核外电子排布式为1s22s2的Y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轨道上只有2个电子的X原子与3p轨道上只有2个电子的Y原子
D．最外层都只有一个电子的X、Y原子
11．下列有关Na、Mg、Al的性质的叙述正确的是（
）
A．碱性：NaOH＜Mg(OH)2＜Al(OH)3
B．第一电离能：Na＜Mg＜A1
C．电负性：Na＞big＞A1
D．还原性：Na＞Mg＞Al
12．下图为元素周期表中短周期的一部分，关于Y、Z、M的说法正确的是（
）
A．电负性：Y＞Z＞M
B．离子半径：M－＞Z＞Y－
C．ZM2分子中各原子的最外层均满足8电子稳定结构
D．Z元素基态原子最外层电子排布图为
二、非选择题
1．X元素原子的最外层电子排布式为nsnnpn+1，试回答下列问题：
（1）电子排布式中的n=________；原子中能量最高的是________电子，其电子云在空间有________方向，呈现________形。
（2）X元素的名称是________；它的氢化物的电子式是________。
2．（2019
苏北检测）（1）以下列出的是一些原子的2p能级和3d能级中电子排布的情况。试判断，违反了泡利原理的是________，违反了洪特规则的是________。
（2）某元素的激发态（不稳定状态）原子的电子排布式为1s22s22p63s13p33d2，则该元素基态原子的电子排布式为________；该元素最高价氧化物对应水化物的化学式是________。
（3）用符号“＞”“＜”或“＝”表示下列各项关系。
①第一电离能：Na________Mg，Mg________Ca。
②电负性：O________F，F________Cl。
③能量高低：ns________（n+1）s，ns________np。
3．已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42。X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子。Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子，x跟Y可形成化合物X2Y3。Z元素可以形成负一价离子。请回答下列问题：
（1）X元素基态原子的电子排布式为________，该元素的符号是________。
（2）Y元素原子的价层电子排布图为________，该元素的名称是________。
（3）已知化合物X2Y3在稀硫酸中可被金属锌还原为XZ3，产物还有ZnSO4和H2O，该反应的化学方程式是________。
4．根据元素周期表及元素周期律的知识回答下列问题：
（1）与钠同周期且单质熔点最高的元素位于周期表的第________周期第________族。
（2）金属钠在一定条件下可与氢气反应生成氢化钠（2Na+H22NaH）。生成物氢化钠的电子式为________，含有的化学键为________键（填“离子”或“共价”）。
（3）元素周期表中元素的性质存在递变规律，下列比较正确的是________。
A．离子半径：Na+＞Mg2+＞S2－＞Cl－
B．酸性：H4SiO4＞H3PO4＞H2SO4＞HClO4
C．氢化物的稳定性：PH3＜H2S＜HCl
D．与NaOH溶液反应的剧烈程度：Na＞Mg＞A1
（4）第三周期元素的气态原子失去最外层一个电子所需能量（设为E）如图所示：
①同周期内，随着原子序数的增大，E值变化的总趋势是________
②根据上图提供的信息，试推断E氟________E氧（填“＞”“＜”或“＝”）。
【答案与解析】
一、选择题
1．D
【解析】焰色反应过程中电子由激发态向基态跃迁，焰色反应为物理变化，A、C项错误；基态碳原子的电子排布式为1s22s22p3，B项错误。
2．C
【解析】对于主族元素，其最高化合价等于该元素原子的最外层电子数，但氟元素无正价，氧元素没有最高化合价，A不正确；多电子原子中，在离核较近的区域内运动的电子能量较低，在离核较远的区域内运动的电子能量较高，B不正确；P、S、Cl均属于第三周期的元素，且原子序数依次递增，所以非金属性依次增强，得电子能力和最高价氧化物对应的水化物的酸性均依次增强，c正确；元素周期表中位于金属元素和非金属元素分界线附近的元素一般既有金属性又有非金属性，在周期表中7个副族的元素和第Ⅷ族的元素共同组成了过渡元素，因此D也不正确。
3．A
【解析】A项不正确，s轨道为球形轨道。
4．D
【解析】根据构造原理，核外电子排布时电子总是首先占据能量较低的轨道，当填满能量较低的轨道后再进人能量较高的轨道，此时整个原子能量最低，处于基态。①中1s轨道未填满电子，电子就进入2s轨道；属于激发态；②中2s轨道末填满电子，电子就进入2p轨道，也属于激发态。只有③④是基态原子的电子排布式。
5．D
【解析】除ds区外，元素在周期表中的分区，取决于元素原子的最后一个电子所进入的能级，因最后一个电子进入4f能级，所以该元素为f区元素。
6．B
【解析】原子的最外层电子全部是s电子的元素有氢元素、氦元素、第ⅡA族元素，它们不一定属于同一周期，故A项不正确；3p轨道上只有1个空轨道的原子是硅原子，3p轨道E只有1个未成对电子的原子，其3p轨道上可能有1个电子也可能有5个电子，该原子是铝原子或氯原子，它们都在第三周期，故B项正确；最外层电子排布式为2s22p6的原子是氖原子，它位于第二周期，而最外层电子排布式为2s22p6的离子，可能是阴离子也可能是阳离子，若是阴离子，则其原子中有2个电子层，与氖元素属于同一周期，若是阳离子，则其原子中有3个电子层，与氖元素不在同一周期，故C项不正确；因未说明d轨道所处的能层，因而周期表中第四～七周期的元素均有可能，故D项不正确。
7．D
【解析】甲和乙形成的气态化合物的水溶液呈碱性，乙位于第ⅤA族，可推知甲为H，乙为N；甲与丙同主族且丙为原子序数大于乙的短周期元素，可推知丙为Na；丁原子最外层电子数与电子层数相等，且丁的原子序数大于丙，可推知丁为Al。A项，原子半径：丙（Na）＞丁（A1）＞乙（N），错误；B项，单质的还原性：丙（Na）＞丁（A1），错误；C项，丙的氧化物为离子化合物，错误；D项，乙、丙、丁的最高价氧化物对应的水化物分别是HNO3、NaOH、Al(OH)3，它们两两之间均能反应，正确。
8．C
【解析】X的电负性比Y的大，即X的非金属性强于Y，A、B、D均能说明X的非金属性强于Y，而C不能。
9．D
【解析】由图像知，该元素的I4I3，故该元素最外层有3个电子，易形成+3价阳离子，可能为ⅢA族元素，A、B两项错误，D项正确；无法确定该元素是否位于第五周期，C项错误。
10．C
【解析】A项中核外电子排布式为1s2的原子为He，核外电子排布式为1s22s2的原子为Be，两者化学性质不相似。B项中X原子为Mg。N层上有2个电子的原子有多种，如第四周期中的Ca、Fe等原子，它们的化学性质不一定相似。C项中X、Y为同主族的元素原子，它们的化学性质一定相似。D项中最外层只有1个电子，第ⅠA族元素原子都可以，过渡元素原子中也有很多最外层只有1个电子的原子，故它们的化学性质不一定相似。
11．D
【解析】因为金属性：Na＞Mg＞Al，所以还原性：Na＞Mg＞Al，最高价氧化物的水化物的碱性：NaOH＞Mg(OH)2＞Al(OH)3，故A项错误，D项正确；因为Mg元素位于ⅡA族，所以第一电离能：Na＜A1＜Mg，故B项错误；同周期，从左往右，元素的电负性逐渐增大，所以电负性：Na＜Mg＜A1，故C项错误。
12．C
【解析】由图示关系可推知：X为氦，Y为氟，M为氯，Z为硫。元素的电负性关系为：Y＞M＞Z，A项错误；离子半径关系为：S2－＞C1－＞F－，B项错误；SCl2的电子式为，C项正确；S元素基态原子最外层电子排布图为，D项错误。
二、非选择题
1．（1）2
2p（写成np也可以）
三个互相垂直的
哑铃
（2）氮
【解析】（1）根据构造原理，电子先填满ns能级再填np能级，而s能级只有1个原子轨道，最多只能容纳2个电子，即n=2，所以X元素原子的最外层电子排布式为2s22p3，由此可知x是氮元素；根据能量最低原理，可知氮原子中能量最高的是2p电子，p电子云呈哑铃形，在空间伸展为三个互相垂直的方向。（2）X是氮元素，其氢化物的分子式为NH3，电子式是。
2．（1）②
③
（2）1s22s22p63s23p4
H2SO4
（3）①＜
＞
②＜
＞
③＜
＜
【解析】（1）同一轨道中不应有白旋状态相同的电子，②违反了泡利原理；③中5个电子应分占5个轨道，违反了洪特规则。（2）该元素基态原子的电子排布式应为1s22s22p63s23p4。该原子核外电子数为16，其质子数也为16，该元素为S，其最高价氧化物对应水化物的化学式是H2SO4。（3）①Mg原子的价电子排布式为3s2，达到稳定结构，第一电离能大于Na；Mg、Ca同主族，Mg的第一电离能大于Ca。②O、F同周期，电负性F＞O；F、Cl同主族，电负性F＞Cl。③同能级，能层越高，能量越高，故能量ns＜(n+1)s；同能层中能量ns＜np。
3．（1）1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3
As
（2）
氧
（3）As2O3+6Zn+6H2SO4==2AsH3↑+6ZnSO4+3H2O
【解析】（1）X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，则X是第四周期ⅤA族元素，即X为As，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3或[Ar]3d104s24p3。（2）Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子，且As跟Y可形成化合物As2Y3，可推知Y为O；又因为X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42，可推知Z为H。（3）X2Y3为As2O3，XZ3为AsH3，则As2O3、稀硫酸和Zn反应的化学方程式为As2O3+6Zn+6H2SO4==2AsH3↑+6ZnSO4+3H2O。
4．（1）三
ⅣA
（2）Na+[∶H]－
离子
（3）C
（4）①自左向右增大
②＞
【解析】（1）晶体硅是该周期中熔点最高的单质。（2）NaH中Na元素显正价，H元素显负价，电子式为Na+[∶H]－。（3）Na+、Mg2+均有两个电子层，S2－、Cl－均有三个电子层，离子半径：S2－＞Cl－＞Na+＞Mg2+，A项错误；非金属性：Cl＞S＞P＞Si，故最高价氧化物的水化物的酸性：HClO4＞H2SO4＞H3PO4＞H2SiO4，氢化物的稳定性：HCl＞H2S＞PH3，B项错误，C项正确；Na与NaOH溶液反应实质为Na与H2O的反应，Mg不能与NaOH溶液反应，D项错误。（4）①从图可知，同周期元素，从左到右E值（第一电离能）呈增大趋势。②F与O同周期，第一电离能：E氟＞E氧。
11