人教版高中化学选修3教学讲义，复习补习资料（含典例分析，巩固练习）：03《原子结构与性质》全章复习与巩固(提高)
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（含典例分析，巩固练习）：03《原子结构与性质》全章复习与巩固(提高) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 842.3KB | ||
| 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 | 2019-12-31 08:59:18 | ||
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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】
【典型例题】
类型一：原子结构与核外电子排布
例1、（2019
银川九中期中）下列表示式错误的是（
）
A．Na+的轨道表示式：
B．Na+的结构示意图：
C．Na的电子排布式：1s22s22p63s1
D．Na的简化电子排布式：[Ne]3s1
【思路点拨】本题考查原子核外电子排布，注意把握原子核外电子的排布规律，把握电子排布式和轨道式的书写方法。
【答案】A
【解析】A项轨道表示式是用一个方框或圆圈表示能级中的轨道，用箭头“↑”或“↓”来区别自旋方向的不同电子，每个轨道最多容纳2个电子，2个电子处于同一轨道内，且自旋方向相反，所有Na+的轨道表示式为：，故A错误；B项Na+的原子核内有11个质子，核外有10个电子，结构示意图为，故B正确；C项钠原子的电子排布式为1s22s22p63s1，或写为[Ne]3s1，故C正确；D项钠原子的简化电子排布式为[Ne]3s1，故D正确。故选A。
【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】（1）①基态铜原子的核外电子排布式为________。
②Cu2+基态核外电子排布式为_______。
（2）基态锗（Ge）原子的电子排布式是_______。
（3）氧元素基态原子核外未成对电子数为_______个。
【答案】（1）①1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s24p2
②1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10
（2）11s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2
（3）2
【解析】（1）①铜为29号元素，基态铜原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s24p2。②Cu2+为Cu原子失去4s轨道上的1个电子形成的。（2）Ge是第四周期第ⅣA族元素，电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2。（3）氧原子的电子排布式为1s22s22p4，2p轨道有2个未成对电子。
类型二：元素周期律
例2、（2019
万载二中模拟）已知短周期元素的离子，aA2+、bB+、cC3-、dD-都具有相同的电子层结构，则下列叙述正确的是（ ）
A．原子半径：A＞B＞D＞C
B．原子序数：d＞c＞b＞a
C．离子半径：C＞D＞B＞A
D．单质的还原性：A＞B＞D＞C
【思路点拨】电子层结构相同的阴阳离子，阳离子原子序数大于阴离子，电子层结构相同的阳离子，阳离子所带电荷越多，原子序数越大，电子层结构相同的阴离子，阴离子所带电荷越多其原子序数越小，所以这几种元素的原子序数大小顺序是a＞b＞d＞c，再结合元素周期律来分析解答。
【答案】C
【解析】电子层结构相同的阴阳离子，阳离子原子序数大于阴离子，电子层结构相同的阳离子，阳离子所带电荷越多，原子序数越大，电子层结构相同的阴离子，阴离子所带电荷越多其原子序数越小，所以这几种元素的原子序数大小顺序是a＞b＞d＞c。A项原子的电子层数越多，其原子半径越大，同一周期中，原子半径随着原子序数的增大而减小，所以这几种元素的原子半径大小顺序是B＞A＞D＞C，故A错误；B项通过以上分析知，其原子序数大小顺序是a＞b＞d＞c，故B错误；C项电子层结构相同的离子，离子半径随着原子序数的增大而减小，所以离子半径大小顺序是C＞D＞B＞A，故C正确；D项同一周期中，金属性随着原子序数的增大而减小，非金属性随着原子序数的增大而增大，金属性越强的元素其还原性越强，所以单质的还原性大小顺序是B＞A＞C＞D，故D错误。故选C。
【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＞Mg＞A1
D．还原性：Na＞Mg＞Al
【答案】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。
类型三：元素“位”“构”“性”的关系
例3、X、Y、Z、W是元素周期表中原子序数依次增大的四种短周期元素，其相关信息如下表：
元素
相关信息
X
X的最高价氧化物对应的水化物化学式为H2XO3
Y
Y是地壳中含量最高的元素
Z
Z的基态原子最外层电子排布式为3s23p1
W
W的一种核素的质量数为28，中子数为14
（1）W位于元素周期表第________周期第________族；W的原子半径比X的________（填“大”或“小”）。
（2）Z的第一电离能比W的________（填“大”或“小”）；XY2由固态变为气态所需克服的微粒间作用力是________；氢元素、X、Y的原子可共同形成多种分子，写出其中一种能形成同种分子间氢键的物质名称________。
（3）振荡下，向z单质与盐酸反应后的无色溶液中滴加NaOH溶液直至过量，能观察到的现象是________W的单质与氢氟酸反应生成两种无色气体，该反应的化学方程式是________。
（4）在25℃、101
kPa下，已知13.5
g的Z固体单质在Y2气体中完全燃烧后恢复至原状态，放热419
kJ，该反应的热化学方程式是________。
【思路点拨】解题关键
①原子结构、元素在元素周期表中的位置、元素性质的关系如下：
②通常以元素在元素周期表中所处位置为核心：
【答案】（1）三
ⅣA
大
（2）小
分子间作用力
乙酸（其他合理答案均可）
（3）先生成白色沉淀，后沉淀逐渐溶解，最后变成无色溶液
Si+4HF==SiF4↑+2H2↑
（4）4Al
(s)+3O2
(g)==2Al2O3
(s)
ΔH=－3352
kJ·mol－1（其他合理答案均可）
【解析】根据题给信息，可推出X、Y、Z、W分别为C、O、Al、Si。（2）同周期元素从左向右，第一电离能有变大的趋势，故Al的第一电离能比Si小；CO2固体为分子晶体，由固态变为气态时克服的是分子间作用力；C、H、O三种元素的原子可以形成的分子中，同种分子间能形成氢键的物质很多，例如：甲醇、乙醇、甲酸、乙酸等，本小题是开放性试题，答案可以有多种，属于醇类、羧酸类以及酚类的物质都可以。（3）Al与盐酸反应后的溶液中含有AlCl3，在无色溶液中滴加NaOH溶液，先发生反应Al3++3OH－===Al(OH)3↓，NaOH过量时，发生反应Al(OH)3+OH－==AlO2－+2H2O，故现象为：先生成白色沉淀，后沉淀逐渐溶解，最后变成无色溶液。（4）13.5
g即0.5
mol的Al单质在O2中完全燃烧后恢复至原状态放出419
kJ的热量，则1
mol固态Al在氧气中完全燃烧生成固态Al2O3时放出的热量为838
kJ，在写热化学方程式时应注意化学计量数与ΔH成正比关系。
【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】下表为元素周期表前四周期的一部分，下列有关X、W、Y、R、Z五种元素的叙述中正确的是（
）。
A．常温常压下，五种元素的单质中有两种是气态
B．Y、Z的阴离子的电子层结构都与R原子的相同
C．X的氢化物与其最高价氧化物对应的水化物形成的盐溶液呈碱性
D．Y元素最高价氧化物对应的水化物的酸性比W元素的弱
【答案】A
【解析】由元素在元素周期表中的位置可知，X、Y、Z、R、W分别为N、S、Br、Ar、P。根据相应元素及其化合物的性质可知，N2、Ar单质为气态；Br－（Z）离子的电子层数比R（Ar）多一层；X的氢化物（NH3）与其最高价氧化物对应的水化物（HNO3）形成的盐是硝酸铵，铵根离子水解使溶液呈酸性；酸性：硫酸＞磷酸。
【巩固练习】
一、选择题（只有一个选项符合题意）
1．下列说法中正确的是（
）。
A．1s22s12p1表示的是激发态原子的电子排布式
B．3p2表示3p能级有两个轨道
C．同一原子中，3d电子的能量小于4s电子的能量
D．同一原子中，2
p、3p、4p电子的能量逐渐减小
2．以下说法中，不违背科学规律的是（
）。
①改变核外电子数可使原子与离子相互转化
②改变核内中子数可使不同的同位素相互转化
③改变核内质子数可使不同的元素相互转化，属于化学变化
④改变离子的电荷数可使一种元素的阳离子转化为另一种元素的阴离子
A．①②
B．②③
C．③④
D．①③
3．（2019
成都诊断）若某原子在处于能量最低状态时，外围电子排布式为4d15s2，则下列说法正确的是（
）。
A．该元素最高正化合价为+2
B．该元素原子核外共有5个电子层
C．该元素原子的M能层共有8个电子
D．该元素原子最外层有3个电子
4．下列说法正确的是（
）。
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．Fe3+的最外层电子排布式为3s23p63d5
C．基态铜原子的价电子排布图：
D．基态碳原子的价电子排布图：
5．关于原子结构的叙述中：①所有原子核均由质子和中子构成；②原子处于基态时，次外层电子不一定是8个；③稀有气体元素，其基态原子最外层都是8个电子；④最外层电子数为2的原子一定是金属原子。其中正确的是（
）。
A．①②
B．②③
C．只有②
D．只有④
6．（双选）下列各表分别是元素周期表的一部分，表中的数字表示元素的原子序数，各表中数字所表示的元素在周期表中的位置与周期表的结构相符的是（
）。
7．（2019
大连质检）X、Y两元素可形成X2Y3型化合物，则X、Y原子最外层的电子排布式可能是（
）。
A．X：3s23p1
Y：3s23p5
B．X：3s2
Y：2s22p3
C．X：3s23p1
Y：3s23p3
D．X：2s22p3
Y：2s22p4
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原子最外层电子数大
D．X单质可以把Y从其氢化物中置换出来
9．电子层数相同的短周期元素X、Y、Z、W，其中X的最外层电子数比K层少1，Y的最外层电子数比K层多1，Z的单质是一种半导体材料，常用于制造太阳能电池，W的原子半径是同周期中最小的，下列推断中正确的是（
）。
A．Z的氢化物的热稳定性强于W的氢化物
B．Z的氧化物与水反应可制得相应的含氧酸
C．X、Y、W的原子半径依次减小，对应离子半径依次增大
D．X、Y、W的最高价氧化物对应水化物之间互相都能发生反应
10．（2019
东营期中）下表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（
）。
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
11．（2019
太原测试）某元素X的逐级电离能如下图所示，下列说法正确的是（
）。
A．X元素的常见化合价可能为+4
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+
12．某主族元素的离子X2+的外围电子排布式为6s2，当把X的最高价氧化物溶于浓盐酸时，有黄绿色气体产生，则下列说法不正确的是（
）。
A．X2+具有还原性
B．X的最高价氧化物具有强氧化性
C．该元素是第ⅥA族元素
D．X的+2价化合物比+4价化合物稳定
二、非选择题
1．A、B都是短周期元素，原子最外层电子排布式分别为（n+1）sx、nsx+1npx+3。A与B可形成化合物C和D。D溶于水时有气体E逸出，E能使带火星的木条复燃。
请回答下列问题：
（1）比较电离能：①I1（A）与I2（A）______，②I1（A）与I1（B）______，③I1（B）与I1（He）______。
（2）通常A元素的化合价是________，对A元素呈现这种价态进行解释。
①用原子结构的观点进行解释：________。
②用电离能的观点进行解释：________。
（3）写出D跟水反应的离子方程式：________。
（4）列举气体E的主要用途________（至少写出两项）。
2．下图为元素周期表前三周期的一部分：
（1）X的氢化物的稳定性与W的氢化物的稳定性比较：________＞________（填化学式），原因是________。
（2）选出X的基态原子的电子排布图________，另一电子排布图不能作为基态原子的电子排布图是因为它不符合________（填序号）。
A．能量最低原理
B．泡利原理
C．洪特规则
（3）以上五种元素中，________（填元素符号）元素的第一电离能最大。
3．（2019
黄冈调考）下表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别代表一种化学元素。
试回答下列问题：
（1）I的元素符号为________，K的元素名称为________。
（2）写出基态时J元素原子的电子排布式________，N元素原子的简化电子排布式________。
（3）下列比较正确的是________。
a．原子半径：H＞G＞B＞A
b．第一电离能：E＞D＞C＞B
c．电负性：A＞H＞G＞K
d．最高价氧化物的水化物的酸性：B＞A＞H＞G
（4）下列关于元素在元素周期表中的位置以及元素原子的外围电子排布特点的有关叙述不正确的是______。
a．L位于元素周期表中第五周期第ⅠA族，属于s区元素
b．O位于元素周期表中第七周期第ⅧB族，属于d区元素
c．M的外围电子排布式为6s1，属于ds区元素
d．H所在族的外围电子排布式为ns2np2，属于p区元素
（5）1
mol某种短周期元素的最高价氧化物与12
mol
NaOH恰好完全反应生成正盐，该元素在元素周期表中的位置为第________周期第________族。
4．现有部分短周期元素的性质或原子结构如下表：
元素编号
元素的性质或原子结构
X
最外层电子数是次外层电子数的3倍
Y
常温下单质是双原子分子，其氢化物的水溶液显碱性
Z
第三周期元素的简单离子中半径最小
（1）元素X的一种单质在生活中常用作饮水机的消毒剂，该单质的化学式是________，元素Z的离子结构示意图为________。
（2）元素Y与氢元素形成一种离子YH4+，请写出检验溶液中存在该离子的实验操作、现象和结论________。
（3）写出Z元素最高价氧化物对应的水化物与NaOH溶液反应的离子方程式：________。
（4）元素X与元素Y相比，非金属性较强的是________（用元素符号表示），下列表述中能证明这一事实的是________。
a．Y的氢化物可在纯X2中燃烧生成X的氢化物和Y2
b．X的单质比Y的单质更容易与H2化合
c．X与Y形成的化合物中Y元素呈正价态
【答案与解析】
一、选择题
1．A
【解析】A项中1个2s电子被激发到2p能级上，表示的是激发态原子的电子排布式，正确；B项中3p2表示3p能级上填充了2个电子，错误；C项中由于能级交错，3d电子的能量大于4s电子的能量，错误；D项，同一能级，能层序数越大，能量也就越高，电子离核越远，故2p、3
p、4p电子的能量逐渐增大，错误。
2．A
【解析】改变质子数可以使不同的元素相互转化，属于核反应，是物理变化，③错，只改变离子的电荷数，不改变其核内质子数，还是同一种元素形成的不同离子，故⑧错误。
3．B
【解析】该元素价电子数为3，最高正化合价为+3，A项错误；该元素原子有5个电子层。B项正确；根据构造原理可知，该元素原子的M层电子排布为3s23p63d10，共18个电子，C项错误；该元素原子最外层有2个电子，D项错误。
4．B
【解析】核外电子排布式为1s2的原子是He，核外电子排布式为1s22s2的原子为铍（Be），He是稀有气体元素，Be是金属元素，显然化学性质不相似，A项错；Fe的价电子排布式为3d64s2，失去电子时先失最外层的电子，再失次外层的电子，失去2个电子变成Fe2+时最外层电子排布式为3s23p63d6，失去3个电子变成Fe3+时最外层电子排布式为3s23p63d5，B项正确；基态铜原子的价电子排布图为，C项错；基态碳原子的2s轨道能量比2p轨道能量低，电子先填满2s轨道再填2p轨道，即价电子排布图为。
5．C
【解析】①中只有质子和电子，没有中子；②中过渡金属的次外层电子数一般超过8个；第二周期元素的次外层均只有2个电子；③中He的最外层上只有2个电子，由④错。
6．B、D
【解析】A中4号与5号元素不为相邻族，中间有过渡元素，C中1号与2号元素也不为相邻族，2号为稀有气体，在0族，且1号与11号也不是相邻周期。
7．D
【解析】根据题干先判断出一般的情况：X元素为第ⅢA族元素，Y元素为第ⅥA族元素。除此之外还要注意特殊情况，比如N2O3。
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，故选C。
9．D
【解析】Z单质是半导体材料且常用于制造太阳能电池，则Z元素是硅元素，由X、Y、Z、W四种元素是电子层数相同的短周期元素，可知它们都在第三周期。X的最外层电子数比K层少1，则X为钠元素；Y的最外层电子数比K层多1，则Y是铝元素；W的原子半径是同周期中最小的，则W是氯元素。热稳定性HCl＞SiH4，A错；SiO2不溶于水，B错；原子半径Na＞Al＞Cl，离子半径Cl－＞Na+＞Al3+，C错。
10．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，可能为第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。
11．D
【解析】根据五种元素所处位置知X、W、Y、R、Z五种元素分别为F、P、S、Ar、Br。P元素的第一电离能比S元素的第一电离能大，A项错误；Z的阴离子比R原子多一个电子层，B项错误；W元素的3p能级上有3个未成对电子，而Z元素的4p能级上有1个未成对电子，C项错误；D项正确。
12．C
【解析】X2+的外围电子排布式为6s2，则X原子的外围电子排布式为6s26p2，此为第ⅣA族的Pb。Pb的常见化合价为+4和+2。与MnO2性质相似，PbO2+4HCl
(浓)==PbCl2+Cl2↑+2H2O。
二、非选择题
1．（1）①I1（A）＜I2（A）
②I1（A）＜I1（B）
③I1（B）＜I1（He）
（2）+1
①钠原子失去一个电子后形成1s22s22p6的原子轨道全充满的+1价阳离子。该离子结构能量低，极难再失去电子
②钠元素的第一电离能相对较小，第二电离能比第一电离能大很多倍。通常钠原子能且只能失去一个电子
（3）2Na2O2+2H2O==4Na++4OH－+O2↑
（4）用于工业炼钢；供给动植物呼吸；支持燃料燃烧等
【解析】由s能级最多能容纳2个电子和nsn+1可知，x等于1。由于A、B都是短周期元素，由（n+1）sx、nsx+1npx+3可知，n等于2。因此，A原子的核外电子排布式是1s22s22p63s1，A是钠（Na）元素；B元素原子的核外电子排布式是1s22s22p4，B是氧（O）元素。
2．（1）NH3
PH3
同主族元素，自上而下元素的非金属性减弱，气态氢化物的稳定性减弱
（2）②
C
（3）Ne
【解析】根据元素周期表的结构可知X为N，Z为F，R为Ne，W为P，Y为S。
（1）X、W的氢化物为NH3、PH3，因为N和P处于同一主族，且N在P的上一周期，同主族元素自上而下元素的非金属性逐渐减弱，对应的气态氢化物的稳定性逐渐减弱，故稳定性：NH3＞PH3。
（2）当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，且自旋方向相同，因此N元素的基态原子的排布图为：。
（3）原子失电子所需的能量不仅与原子核对核外电子的吸引力有关，还与形成稳定结构的倾向有关。结构越稳定，失去电子所需的能量越高，在所给五种元素中，Ne元素最外层已达8e－的稳定结构，因此失去核外一个电子需要的能量最多，即第一电离能最大。
3．（1）Sc
镓
（2）1s22s22p63s23p63d64s2
[Xe]4f145d106s26p5
（3）c、d
（4）b、c
（5）三
ⅤA
【解析】（1）I处于第四周期第ⅢB族，为Sc。K处于第四周期第ⅢA族，元素名称为镓。（2）J为铁元素，电子排布式为：1s22s22p63s23p63d64s2。N为At元素，简化电子排布式为[Xe]4f145d106s26p5。（3）同周期元素，从左到右，原子半径依次减小，故原子半径：G＞H、A＞B，a错误；B元素为第ⅤA族元素，2p轨道半充满，第一电离能：B＞C，b项错误；电负性：A＞H＞G＞K，c项正确；根据元素非金属性的变化规律知d项正确。（4）O位于第Ⅷ族，而不是ⅧB族；M的外围电子排布式为5d106s1。（5）利用最高价氧化物与NaOH按物质的量之比为1∶12恰好反应生成正盐，可知该氧化物为P4O10，该元素为第三周期第ⅤA族的磷元素。
4．（1）O3
（2）取少量溶液（或待测液）于试管中，滴加适量浓NaOH溶液后加热，将湿润的红色石蕊试纸黏在玻璃棒上靠近试管口，若试纸变蓝，说明溶液中存在该离子，反之，则不存在该离子
（3）Al(OH)3+OH－==AlO2－+2H2O
（4）O
a、b、c
【解析】根据X、Y、Z三种元素的性质或原子结构可以判断X为氧元素，Y为氮元素，Z为铝元素。（1）O3在生活中常用作饮水机的消毒剂，元素Z的离子为Al3+。（2）检验溶液中NH4+的实验操作为：取少量溶液（或待测液）于试管中，滴加适量浓NaOH溶液后加热。将湿润的红色石蕊试纸黏在玻璃棒上靠近试管口，若试纸变蓝，说明溶液中存在该离子，反之，则不存在该离子。（3）Z元素最高价氧化物对应的水化物为Al(OH)3。（4）X、Y的单质与H2化合的难易程度，氢化物的稳定性，以及X与Y形成的化合物中，Y元素呈正价态均说明N元素与O元素相比，氧元素的非金属性较强。
3
【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】
【典型例题】
类型一：原子结构与核外电子排布
例1、（2019
银川九中期中）下列表示式错误的是（
）
A．Na+的轨道表示式：
B．Na+的结构示意图：
C．Na的电子排布式：1s22s22p63s1
D．Na的简化电子排布式：[Ne]3s1
【思路点拨】本题考查原子核外电子排布，注意把握原子核外电子的排布规律，把握电子排布式和轨道式的书写方法。
【答案】A
【解析】A项轨道表示式是用一个方框或圆圈表示能级中的轨道，用箭头“↑”或“↓”来区别自旋方向的不同电子，每个轨道最多容纳2个电子，2个电子处于同一轨道内，且自旋方向相反，所有Na+的轨道表示式为：，故A错误；B项Na+的原子核内有11个质子，核外有10个电子，结构示意图为，故B正确；C项钠原子的电子排布式为1s22s22p63s1，或写为[Ne]3s1，故C正确；D项钠原子的简化电子排布式为[Ne]3s1，故D正确。故选A。
【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】（1）①基态铜原子的核外电子排布式为________。
②Cu2+基态核外电子排布式为_______。
（2）基态锗（Ge）原子的电子排布式是_______。
（3）氧元素基态原子核外未成对电子数为_______个。
【答案】（1）①1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s24p2
②1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10
（2）11s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2
（3）2
【解析】（1）①铜为29号元素，基态铜原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s24p2。②Cu2+为Cu原子失去4s轨道上的1个电子形成的。（2）Ge是第四周期第ⅣA族元素，电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2。（3）氧原子的电子排布式为1s22s22p4，2p轨道有2个未成对电子。
类型二：元素周期律
例2、（2019
万载二中模拟）已知短周期元素的离子，aA2+、bB+、cC3-、dD-都具有相同的电子层结构，则下列叙述正确的是（ ）
A．原子半径：A＞B＞D＞C
B．原子序数：d＞c＞b＞a
C．离子半径：C＞D＞B＞A
D．单质的还原性：A＞B＞D＞C
【思路点拨】电子层结构相同的阴阳离子，阳离子原子序数大于阴离子，电子层结构相同的阳离子，阳离子所带电荷越多，原子序数越大，电子层结构相同的阴离子，阴离子所带电荷越多其原子序数越小，所以这几种元素的原子序数大小顺序是a＞b＞d＞c，再结合元素周期律来分析解答。
【答案】C
【解析】电子层结构相同的阴阳离子，阳离子原子序数大于阴离子，电子层结构相同的阳离子，阳离子所带电荷越多，原子序数越大，电子层结构相同的阴离子，阴离子所带电荷越多其原子序数越小，所以这几种元素的原子序数大小顺序是a＞b＞d＞c。A项原子的电子层数越多，其原子半径越大，同一周期中，原子半径随着原子序数的增大而减小，所以这几种元素的原子半径大小顺序是B＞A＞D＞C，故A错误；B项通过以上分析知，其原子序数大小顺序是a＞b＞d＞c，故B错误；C项电子层结构相同的离子，离子半径随着原子序数的增大而减小，所以离子半径大小顺序是C＞D＞B＞A，故C正确；D项同一周期中，金属性随着原子序数的增大而减小，非金属性随着原子序数的增大而增大，金属性越强的元素其还原性越强，所以单质的还原性大小顺序是B＞A＞C＞D，故D错误。故选C。
【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＞Mg＞A1
D．还原性：Na＞Mg＞Al
【答案】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。
类型三：元素“位”“构”“性”的关系
例3、X、Y、Z、W是元素周期表中原子序数依次增大的四种短周期元素，其相关信息如下表：
元素
相关信息
X
X的最高价氧化物对应的水化物化学式为H2XO3
Y
Y是地壳中含量最高的元素
Z
Z的基态原子最外层电子排布式为3s23p1
W
W的一种核素的质量数为28，中子数为14
（1）W位于元素周期表第________周期第________族；W的原子半径比X的________（填“大”或“小”）。
（2）Z的第一电离能比W的________（填“大”或“小”）；XY2由固态变为气态所需克服的微粒间作用力是________；氢元素、X、Y的原子可共同形成多种分子，写出其中一种能形成同种分子间氢键的物质名称________。
（3）振荡下，向z单质与盐酸反应后的无色溶液中滴加NaOH溶液直至过量，能观察到的现象是________W的单质与氢氟酸反应生成两种无色气体，该反应的化学方程式是________。
（4）在25℃、101
kPa下，已知13.5
g的Z固体单质在Y2气体中完全燃烧后恢复至原状态，放热419
kJ，该反应的热化学方程式是________。
【思路点拨】解题关键
①原子结构、元素在元素周期表中的位置、元素性质的关系如下：
②通常以元素在元素周期表中所处位置为核心：
【答案】（1）三
ⅣA
大
（2）小
分子间作用力
乙酸（其他合理答案均可）
（3）先生成白色沉淀，后沉淀逐渐溶解，最后变成无色溶液
Si+4HF==SiF4↑+2H2↑
（4）4Al
(s)+3O2
(g)==2Al2O3
(s)
ΔH=－3352
kJ·mol－1（其他合理答案均可）
【解析】根据题给信息，可推出X、Y、Z、W分别为C、O、Al、Si。（2）同周期元素从左向右，第一电离能有变大的趋势，故Al的第一电离能比Si小；CO2固体为分子晶体，由固态变为气态时克服的是分子间作用力；C、H、O三种元素的原子可以形成的分子中，同种分子间能形成氢键的物质很多，例如：甲醇、乙醇、甲酸、乙酸等，本小题是开放性试题，答案可以有多种，属于醇类、羧酸类以及酚类的物质都可以。（3）Al与盐酸反应后的溶液中含有AlCl3，在无色溶液中滴加NaOH溶液，先发生反应Al3++3OH－===Al(OH)3↓，NaOH过量时，发生反应Al(OH)3+OH－==AlO2－+2H2O，故现象为：先生成白色沉淀，后沉淀逐渐溶解，最后变成无色溶液。（4）13.5
g即0.5
mol的Al单质在O2中完全燃烧后恢复至原状态放出419
kJ的热量，则1
mol固态Al在氧气中完全燃烧生成固态Al2O3时放出的热量为838
kJ，在写热化学方程式时应注意化学计量数与ΔH成正比关系。
【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】下表为元素周期表前四周期的一部分，下列有关X、W、Y、R、Z五种元素的叙述中正确的是（
）。
A．常温常压下，五种元素的单质中有两种是气态
B．Y、Z的阴离子的电子层结构都与R原子的相同
C．X的氢化物与其最高价氧化物对应的水化物形成的盐溶液呈碱性
D．Y元素最高价氧化物对应的水化物的酸性比W元素的弱
【答案】A
【解析】由元素在元素周期表中的位置可知，X、Y、Z、R、W分别为N、S、Br、Ar、P。根据相应元素及其化合物的性质可知，N2、Ar单质为气态；Br－（Z）离子的电子层数比R（Ar）多一层；X的氢化物（NH3）与其最高价氧化物对应的水化物（HNO3）形成的盐是硝酸铵，铵根离子水解使溶液呈酸性；酸性：硫酸＞磷酸。
【巩固练习】
一、选择题（只有一个选项符合题意）
1．下列说法中正确的是（
）。
A．1s22s12p1表示的是激发态原子的电子排布式
B．3p2表示3p能级有两个轨道
C．同一原子中，3d电子的能量小于4s电子的能量
D．同一原子中，2
p、3p、4p电子的能量逐渐减小
2．以下说法中，不违背科学规律的是（
）。
①改变核外电子数可使原子与离子相互转化
②改变核内中子数可使不同的同位素相互转化
③改变核内质子数可使不同的元素相互转化，属于化学变化
④改变离子的电荷数可使一种元素的阳离子转化为另一种元素的阴离子
A．①②
B．②③
C．③④
D．①③
3．（2019
成都诊断）若某原子在处于能量最低状态时，外围电子排布式为4d15s2，则下列说法正确的是（
）。
A．该元素最高正化合价为+2
B．该元素原子核外共有5个电子层
C．该元素原子的M能层共有8个电子
D．该元素原子最外层有3个电子
4．下列说法正确的是（
）。
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．Fe3+的最外层电子排布式为3s23p63d5
C．基态铜原子的价电子排布图：
D．基态碳原子的价电子排布图：
5．关于原子结构的叙述中：①所有原子核均由质子和中子构成；②原子处于基态时，次外层电子不一定是8个；③稀有气体元素，其基态原子最外层都是8个电子；④最外层电子数为2的原子一定是金属原子。其中正确的是（
）。
A．①②
B．②③
C．只有②
D．只有④
6．（双选）下列各表分别是元素周期表的一部分，表中的数字表示元素的原子序数，各表中数字所表示的元素在周期表中的位置与周期表的结构相符的是（
）。
7．（2019
大连质检）X、Y两元素可形成X2Y3型化合物，则X、Y原子最外层的电子排布式可能是（
）。
A．X：3s23p1
Y：3s23p5
B．X：3s2
Y：2s22p3
C．X：3s23p1
Y：3s23p3
D．X：2s22p3
Y：2s22p4
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原子最外层电子数大
D．X单质可以把Y从其氢化物中置换出来
9．电子层数相同的短周期元素X、Y、Z、W，其中X的最外层电子数比K层少1，Y的最外层电子数比K层多1，Z的单质是一种半导体材料，常用于制造太阳能电池，W的原子半径是同周期中最小的，下列推断中正确的是（
）。
A．Z的氢化物的热稳定性强于W的氢化物
B．Z的氧化物与水反应可制得相应的含氧酸
C．X、Y、W的原子半径依次减小，对应离子半径依次增大
D．X、Y、W的最高价氧化物对应水化物之间互相都能发生反应
10．（2019
东营期中）下表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（
）。
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
11．（2019
太原测试）某元素X的逐级电离能如下图所示，下列说法正确的是（
）。
A．X元素的常见化合价可能为+4
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+
12．某主族元素的离子X2+的外围电子排布式为6s2，当把X的最高价氧化物溶于浓盐酸时，有黄绿色气体产生，则下列说法不正确的是（
）。
A．X2+具有还原性
B．X的最高价氧化物具有强氧化性
C．该元素是第ⅥA族元素
D．X的+2价化合物比+4价化合物稳定
二、非选择题
1．A、B都是短周期元素，原子最外层电子排布式分别为（n+1）sx、nsx+1npx+3。A与B可形成化合物C和D。D溶于水时有气体E逸出，E能使带火星的木条复燃。
请回答下列问题：
（1）比较电离能：①I1（A）与I2（A）______，②I1（A）与I1（B）______，③I1（B）与I1（He）______。
（2）通常A元素的化合价是________，对A元素呈现这种价态进行解释。
①用原子结构的观点进行解释：________。
②用电离能的观点进行解释：________。
（3）写出D跟水反应的离子方程式：________。
（4）列举气体E的主要用途________（至少写出两项）。
2．下图为元素周期表前三周期的一部分：
（1）X的氢化物的稳定性与W的氢化物的稳定性比较：________＞________（填化学式），原因是________。
（2）选出X的基态原子的电子排布图________，另一电子排布图不能作为基态原子的电子排布图是因为它不符合________（填序号）。
A．能量最低原理
B．泡利原理
C．洪特规则
（3）以上五种元素中，________（填元素符号）元素的第一电离能最大。
3．（2019
黄冈调考）下表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别代表一种化学元素。
试回答下列问题：
（1）I的元素符号为________，K的元素名称为________。
（2）写出基态时J元素原子的电子排布式________，N元素原子的简化电子排布式________。
（3）下列比较正确的是________。
a．原子半径：H＞G＞B＞A
b．第一电离能：E＞D＞C＞B
c．电负性：A＞H＞G＞K
d．最高价氧化物的水化物的酸性：B＞A＞H＞G
（4）下列关于元素在元素周期表中的位置以及元素原子的外围电子排布特点的有关叙述不正确的是______。
a．L位于元素周期表中第五周期第ⅠA族，属于s区元素
b．O位于元素周期表中第七周期第ⅧB族，属于d区元素
c．M的外围电子排布式为6s1，属于ds区元素
d．H所在族的外围电子排布式为ns2np2，属于p区元素
（5）1
mol某种短周期元素的最高价氧化物与12
mol
NaOH恰好完全反应生成正盐，该元素在元素周期表中的位置为第________周期第________族。
4．现有部分短周期元素的性质或原子结构如下表：
元素编号
元素的性质或原子结构
X
最外层电子数是次外层电子数的3倍
Y
常温下单质是双原子分子，其氢化物的水溶液显碱性
Z
第三周期元素的简单离子中半径最小
（1）元素X的一种单质在生活中常用作饮水机的消毒剂，该单质的化学式是________，元素Z的离子结构示意图为________。
（2）元素Y与氢元素形成一种离子YH4+，请写出检验溶液中存在该离子的实验操作、现象和结论________。
（3）写出Z元素最高价氧化物对应的水化物与NaOH溶液反应的离子方程式：________。
（4）元素X与元素Y相比，非金属性较强的是________（用元素符号表示），下列表述中能证明这一事实的是________。
a．Y的氢化物可在纯X2中燃烧生成X的氢化物和Y2
b．X的单质比Y的单质更容易与H2化合
c．X与Y形成的化合物中Y元素呈正价态
【答案与解析】
一、选择题
1．A
【解析】A项中1个2s电子被激发到2p能级上，表示的是激发态原子的电子排布式，正确；B项中3p2表示3p能级上填充了2个电子，错误；C项中由于能级交错，3d电子的能量大于4s电子的能量，错误；D项，同一能级，能层序数越大，能量也就越高，电子离核越远，故2p、3
p、4p电子的能量逐渐增大，错误。
2．A
【解析】改变质子数可以使不同的元素相互转化，属于核反应，是物理变化，③错，只改变离子的电荷数，不改变其核内质子数，还是同一种元素形成的不同离子，故⑧错误。
3．B
【解析】该元素价电子数为3，最高正化合价为+3，A项错误；该元素原子有5个电子层。B项正确；根据构造原理可知，该元素原子的M层电子排布为3s23p63d10，共18个电子，C项错误；该元素原子最外层有2个电子，D项错误。
4．B
【解析】核外电子排布式为1s2的原子是He，核外电子排布式为1s22s2的原子为铍（Be），He是稀有气体元素，Be是金属元素，显然化学性质不相似，A项错；Fe的价电子排布式为3d64s2，失去电子时先失最外层的电子，再失次外层的电子，失去2个电子变成Fe2+时最外层电子排布式为3s23p63d6，失去3个电子变成Fe3+时最外层电子排布式为3s23p63d5，B项正确；基态铜原子的价电子排布图为，C项错；基态碳原子的2s轨道能量比2p轨道能量低，电子先填满2s轨道再填2p轨道，即价电子排布图为。
5．C
【解析】①中只有质子和电子，没有中子；②中过渡金属的次外层电子数一般超过8个；第二周期元素的次外层均只有2个电子；③中He的最外层上只有2个电子，由④错。
6．B、D
【解析】A中4号与5号元素不为相邻族，中间有过渡元素，C中1号与2号元素也不为相邻族，2号为稀有气体，在0族，且1号与11号也不是相邻周期。
7．D
【解析】根据题干先判断出一般的情况：X元素为第ⅢA族元素，Y元素为第ⅥA族元素。除此之外还要注意特殊情况，比如N2O3。
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，故选C。
9．D
【解析】Z单质是半导体材料且常用于制造太阳能电池，则Z元素是硅元素，由X、Y、Z、W四种元素是电子层数相同的短周期元素，可知它们都在第三周期。X的最外层电子数比K层少1，则X为钠元素；Y的最外层电子数比K层多1，则Y是铝元素；W的原子半径是同周期中最小的，则W是氯元素。热稳定性HCl＞SiH4，A错；SiO2不溶于水，B错；原子半径Na＞Al＞Cl，离子半径Cl－＞Na+＞Al3+，C错。
10．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，可能为第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。
11．D
【解析】根据五种元素所处位置知X、W、Y、R、Z五种元素分别为F、P、S、Ar、Br。P元素的第一电离能比S元素的第一电离能大，A项错误；Z的阴离子比R原子多一个电子层，B项错误；W元素的3p能级上有3个未成对电子，而Z元素的4p能级上有1个未成对电子，C项错误；D项正确。
12．C
【解析】X2+的外围电子排布式为6s2，则X原子的外围电子排布式为6s26p2，此为第ⅣA族的Pb。Pb的常见化合价为+4和+2。与MnO2性质相似，PbO2+4HCl
(浓)==PbCl2+Cl2↑+2H2O。
二、非选择题
1．（1）①I1（A）＜I2（A）
②I1（A）＜I1（B）
③I1（B）＜I1（He）
（2）+1
①钠原子失去一个电子后形成1s22s22p6的原子轨道全充满的+1价阳离子。该离子结构能量低，极难再失去电子
②钠元素的第一电离能相对较小，第二电离能比第一电离能大很多倍。通常钠原子能且只能失去一个电子
（3）2Na2O2+2H2O==4Na++4OH－+O2↑
（4）用于工业炼钢；供给动植物呼吸；支持燃料燃烧等
【解析】由s能级最多能容纳2个电子和nsn+1可知，x等于1。由于A、B都是短周期元素，由（n+1）sx、nsx+1npx+3可知，n等于2。因此，A原子的核外电子排布式是1s22s22p63s1，A是钠（Na）元素；B元素原子的核外电子排布式是1s22s22p4，B是氧（O）元素。
2．（1）NH3
PH3
同主族元素，自上而下元素的非金属性减弱，气态氢化物的稳定性减弱
（2）②
C
（3）Ne
【解析】根据元素周期表的结构可知X为N，Z为F，R为Ne，W为P，Y为S。
（1）X、W的氢化物为NH3、PH3，因为N和P处于同一主族，且N在P的上一周期，同主族元素自上而下元素的非金属性逐渐减弱，对应的气态氢化物的稳定性逐渐减弱，故稳定性：NH3＞PH3。
（2）当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，且自旋方向相同，因此N元素的基态原子的排布图为：。
（3）原子失电子所需的能量不仅与原子核对核外电子的吸引力有关，还与形成稳定结构的倾向有关。结构越稳定，失去电子所需的能量越高，在所给五种元素中，Ne元素最外层已达8e－的稳定结构，因此失去核外一个电子需要的能量最多，即第一电离能最大。
3．（1）Sc
镓
（2）1s22s22p63s23p63d64s2
[Xe]4f145d106s26p5
（3）c、d
（4）b、c
（5）三
ⅤA
【解析】（1）I处于第四周期第ⅢB族，为Sc。K处于第四周期第ⅢA族，元素名称为镓。（2）J为铁元素，电子排布式为：1s22s22p63s23p63d64s2。N为At元素，简化电子排布式为[Xe]4f145d106s26p5。（3）同周期元素，从左到右，原子半径依次减小，故原子半径：G＞H、A＞B，a错误；B元素为第ⅤA族元素，2p轨道半充满，第一电离能：B＞C，b项错误；电负性：A＞H＞G＞K，c项正确；根据元素非金属性的变化规律知d项正确。（4）O位于第Ⅷ族，而不是ⅧB族；M的外围电子排布式为5d106s1。（5）利用最高价氧化物与NaOH按物质的量之比为1∶12恰好反应生成正盐，可知该氧化物为P4O10，该元素为第三周期第ⅤA族的磷元素。
4．（1）O3
（2）取少量溶液（或待测液）于试管中，滴加适量浓NaOH溶液后加热，将湿润的红色石蕊试纸黏在玻璃棒上靠近试管口，若试纸变蓝，说明溶液中存在该离子，反之，则不存在该离子
（3）Al(OH)3+OH－==AlO2－+2H2O
（4）O
a、b、c
【解析】根据X、Y、Z三种元素的性质或原子结构可以判断X为氧元素，Y为氮元素，Z为铝元素。（1）O3在生活中常用作饮水机的消毒剂，元素Z的离子为Al3+。（2）检验溶液中NH4+的实验操作为：取少量溶液（或待测液）于试管中，滴加适量浓NaOH溶液后加热。将湿润的红色石蕊试纸黏在玻璃棒上靠近试管口，若试纸变蓝，说明溶液中存在该离子，反之，则不存在该离子。（3）Z元素最高价氧化物对应的水化物为Al(OH)3。（4）X、Y的单质与H2化合的难易程度，氢化物的稳定性，以及X与Y形成的化合物中，Y元素呈正价态均说明N元素与O元素相比，氧元素的非金属性较强。
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