能层与能级 构造原理
[练基础]
1．下列有关化学史知识错误的是( )
A．原子—分子学说的建立是近代化学发展的里程碑
B．俄国科学家门捷列夫发现了元素周期律，编制了元素周期表
C．意大利科学家阿伏加德罗在总结气体反应体积比的基础上提出了分子的概念
D．英国科学家道尔顿首先发现了电子
2．下列对不同时期原子结构模型提出的时间排列正确的是( )
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
3．下列叙述正确的是( )
A．能级就是电子层
B．每个能层最多可容纳的电子数是2n2
C．同一能层中的不同能级的能量高低相同
D．能级符号：3f
4．某元素的M层有4个p电子，下列叙述错误的是( )
A．N层不含电子
B．该元素是硫元素
C．L层一定有8个电子
D．原子最外层电子数为4
5．下列各项中，前面的能级先填入电子的是( )
①3d和4s ②4p和5s ③5s和4d ④5p和4d
A．①②
B．②③
C．②④
D．③④
6．下列说法正确的是( )
A．第三能层有s、p共2个能级
B．3d能级最多容纳5个电子
C．第三能层最多容纳8个电子
D．无论是哪一能层的s能级最多容纳的电子数均为2个
7．下面是某些原子的最外层电子排布式，各组指定的元素(前者为A，后者为B)不能形成AB2型化合物的是( )
A．2s22p2和2s22p4
B．3s23p4和2s22p4
C．3s2和2s22p5
D．3s1和3s23p4
8．下列各原子或离子的电子排布式错误的是( )
A．K＋ 1s22s22p63s23p6
B．As 1s22s22p63s23p63d104s24p3
C．N3－ 1s22s22p6
D．Ca 1s22s22p63s23p63d2
9．某元素的原子3d能级上有1个电子，它的N能层上电子数是( )
A．0
B．2
C．5
D．8
10．下列四种元素中，其单质氧化性最强的是( )
A．原子中2p能级比2s能级多一个电子的第二周期元素
B．位于元素周期表中第三周期ⅢA族的元素
C．原子最外层电子排布为2s22p6的元素
D．原子最外层电子排布为2s22p5的元素
[提素养]
11．下列有关金属钛的推断不正确的是( )
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
12．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( )
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
13.
按要求填空：
(1)根据构造原理写出下列基态原子或离子的核外电子排布式。
①A元素原子核外M层电子数是L层电子数的一半：________________。
②B元素原子的最外层电子数是次外层电子数的1.5倍：________。
③基态Ni2＋、Fe3＋、S2－的电子排布式分别为________、________、________。
(2)某元素的最外层电子排布式是4s24p5，则其元素符号为________。
(3)基态Ti2＋中，电子占据的最高的能层符号为________，该能层有________个能级。
(4)写出基态砷原子的电子排布式________，砷位于元素周期中________周期________族。
14．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______________。
(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______________。
(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______________。
(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______________。
15．已知元素X、Y的核电荷数小于31，且能形成XY2型的化合物。回答下列问题：
(1)若X、Y均为非金属元素，写出你所知道的XY2型化合物的化学式：____________、____________、__________、__________等。
(2)若X原子的价电子排布式为3d104s2，Y可能是__________元素或__________元素。
(3)若Y的阴离子与Ar有相同的电子层结构，则X的原子价电子排布式可能为__________、__________、__________、__________、__________(合理即可)。
16．A、B、C、D分别代表四种不同的短周期元素。A元素的原子最外层电子排布式为ns1，B元素的原子价电子排布式为ns2np2，C元素的最外层电子数是其电子层数的3倍，D元素原子的M电子层的p能级中有3个电子。
(1)C原子的电子排布式为________，若A元素的原子最外层电子排布式为1s1，则A与C形成的阴离子的电子式为________。
(2)当n＝2时，B的原子结构示意图为________。
(3)若A元素的原子最外层电子排布式为2s1，元素A在周期表中的位置是________。
课时作业1 能层与能级 构造原理
1．解析：电子是英国科学家汤姆生发现的。
答案：D
2．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。
答案：C
3．解析：能级是电子亚层，能层才是电子层；同一能层中的不同能级的能量高低的顺序是E(ns)答案：B
4．解析：依题意可知，该元素原子K、L、M能层容纳的电子数分别为2、8、6，N层不含电子，故该元素是硫元素。D项叙述是错误的，该元素的最外层电子数应为6。
答案：D
5．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。
答案：B
6．解析：每一能层包含的能级数等于该能层的序数，故第三能层有s、p、d三个能级，A错；s、d能级最多容纳的电子数分别是2、10，故B错、D正确；每一能层最多容纳的电子数为2n2，第三层最多容纳18个电子，故C错。
答案：D
7．解析：A项为C和O，能形成CO2；B项为S和O，能形成SO2；C项为Mg和F，能形成MgF2；D项为Na和S，形成Na2S，属A2B型。
答案：D
8．解析：D项中Ca的电子排布式应为1s22s22p63s23p64s2。
答案：D
9．解析：根据该元素的原子3d能级上有1个电子可以写出该原子的电子排布式：1s22s22p63s23p63d14s2，由此可知该元素N能层上的电子数为2。
答案：B
10．解析：A项为N，B项为Al，C项为Ne，D项为F，故F2的氧化性最强。
答案：D
11．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。
答案：C
12．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－。
答案：B
13．解析：(1)①L层有8个电子，则M层有4个电子，故A为硅。②当次外层为K层时，最外层电子数则为3，为硼；当次外层为L层时，最外层电子数为1.5×8＝12，违背了排布规律，故不可能。③Ni的原子序数为28，根据构造原理，基态Ni原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2，故Ni2＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d8；基态Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，故Fe3＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5；硫原子序数为16，基态硫原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4，故S2－的电子排布式为1s22s22p63s23p6。
(2)根据价电子排布式可知该元素有4个电子层，最外层有7个电子，位于元素周期表的第四周期第ⅦA族，为Br元素。
(3)Ti的原子序数为22，基态Ti原子的电子排布式为[Ar]3d24s2，故基态Ti2＋的电子排布式为[Ar]3d2，电子占据的最高能层符号为M，该能层有3s、3p、3d
3个能级。
(4)砷的原子序数为33，基态As原子的电子排布式为[Ar]3d104s24p3，位于第四周期ⅤA族。
答案：(1)①1s22s22p63s23p2 ②1s22s22p1
③1s22s22p63s23p63d8或[Ar]3d8
1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5 1s22s22p63s23p6或[Ne]3s23p6
(2)Br (3)M 3 (4)[Ar]3d104s24p3 四 ⅤA
14．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－。
答案：(1)Ar (2)S2－ (3)K＋ (4)Cl－
15．解析：(2)X原子的价电子排布式为3d104s2时X为Zn，化合价为＋2价，Y的化合价为－1价，所以Y可能是F或Cl。(3)Y的阴离子与Ar有相同的电子层结构，且能形成XY2型化合物，若Y是Cl，则X的化合价为＋2价，所以X的价层电子排布式可能是2s2,3s2,4s2,3d64s2,3d104s1,3d104s2,3d24s2,3d54s2,3d84s2等；还有一种可能是Y为S，X为C，则X的价电子排布式为2s22p2。
答案：(1)CO2 SO2 SiO2 CS2(答案合理即可)
(2)氟 氯
(3)2s2 3s2 4s2 3d64s2 3d104s1 3d104s2 2s22p2(任写5个，合理即可)
16．解析：由C元素的最外层电子数是其电子层数的3倍，推出C为O元素；D元素原子的M电子层的p能级中有3个电子，推出D是P元素；若n＝2，则B的价电子排布式为2s22p2，B为碳元素；若n＝3，则B为Si元素。
答案：(1)1s22s22p4 [∶∶H]－ (2)
(3)第二周期ⅠA族
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6
-基态原子的核外电子排布规律
[练基础]
1．观察1s轨道电子云示意图，判断下列说法正确的是( )
A．一个小黑点表示1个自由运动的电子
B．1s轨道的电子云形状为圆形的面
C．电子在1s轨道上运动像地球围绕太阳旋转
D．1s轨道电子云的点的疏密表示电子在某一位置出现概率的多少
2．下列叙述错误的是( )
A．电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的基态时，将释放能量
B．我们看到的灯光是原子核外电子发生跃迁吸收能量的结果
C．电子发生跃迁时吸收或释放能量不同，光谱不同
D．利用原子光谱的特征谱线可以鉴定元素
3．在1s、2px、2py、2pz轨道中，具有球对称性的是( )
A．1s
B．2px
C．2py
D．2pz
4．第4层所含有的原子轨道种类数、原子轨道数目和最多容纳电子数分别为( )
A．3、9、18
B．4、12、24
C．5、16、32
D．4、16、32
5．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．∶He
B.
C．1s2
D．
6．下列电子排布式或电子排布图正确的是( )
A．C的电子排布图：
B．Ca的电子排布式：1s22s22p63s23p63d2
C．N的电子排布图：
D．Br－的电子排布式：[Ar]3d104s24p6
7．下列叙述正确的是( )
A．[Ar]3d64s2是基态原子的电子排布
B．铬原子的电子排布式：1s22s22p63s23p64s13d5
C．铜原子的外围电子排布式是3d94s2
D．氮原子的电子排布图是
8．下列电子排布图所表示的元素原子中，其电子排布正确且能量处于最低状态的是( )
9．在d轨道中电子排布成，而不排布成，其直接的根据是( )
A．能量最低原理
B．泡利原理
C．原子轨道能级图
D．洪特规则
10．当镁原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2时，以下认识正确的是( )
A．镁原子由基态转化成激发态，这一过程中吸收能量
B．镁原子由激发态转化成基态，这一过程中释放能量
C．转化后位于p能级上的两个电子处于同一轨道，且自旋状态相同
D．转化后镁原子与硅原子电子层结构相同，化学性质相似
11．下面是第二周期部分元素基态原子的电子排布图，据此下列说法错误的是( )
A．每个原子轨道里最多只能容纳2个电子
B．电子排在同一能级时，总是优先单独占据一个轨道
C．每个能层所具有的能级数等于能层的序数(n)
D．若原子轨道里有2个电子，则其自旋状态相反
[提素养]
12．下列说法正确的是( )
A．自然界中的所有原子都处于基态
B．同一原子处于激发态时的能量一定高于基态时的能量
C．无论原子种类是否相同，基态原子的能量总是低于激发态原子的能量
D．激发态原子的能量较高，极易失去电子，表现出较强的还原性
13．按要求填空：
(1)基态铝原子核外电子云有________种不同的伸展方向，共有________种不同能级的电子，有________种不同运动状态的电子。
(2)S的基态原子核外有________个未成对电子，Si的基态原子核外电子排布式为________。基态Si原子中，电子占据的最高能层符号为________，该能层具有的原子轨道数为________，电子数为________。
(3)可正确表示原子轨道的是________(填序号)。
A．2s
B．2d
C．3p
D．3f
(4)基态Fe原子有________个未成对电子，Fe3＋的电子排布式为________；Cu＋基态核外电子排布式为________。
(5)某元素的原子最外层电子排布式为nsnnpn＋2，则n＝________；原子中能量最高的是______能级电子。
(6)第四周期中最外层仅有1个电子的所有基态原子的电子排布式________________________，第四周期中，3d轨道半充满的元素符号是________。
14．现有A、B、C、D四种短周期主族元素，它们的原子序数依次增大，其中A元素原子核外电子仅有一种原子轨道，也是宇宙中最丰富的元素，B元素原子的核外p轨道电子数比s轨道电子数少1，C为金属元素且原子核外p轨道电子数和s轨道电子数相等，D元素的原子核外所有p轨道全充满或半充满。
(1)写出四种元素的元素符号：
A_______，B_______，C_______，D_______。
(2)写出C、D两种基态原子核外电子排布图：
C________________________________________________________________________；
D________________________________________________________________________。
(3)写出B、C两种元素的单质在一定条件下反应的化学方程式：________________________________________________________________________。
(4)写出B元素单质和氢化物的电子式：
单质____________，氢化物____________。
15．A、B、C、D、E、F代表6种元素。请填空：
(1)A元素基态原子的最外层有2个未成对电子，次外层有2个电子，其元素符号为________。
(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________，C的元素符号为________。
(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________，其基态原子的电子排布式为________________________。
(4)E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，E的元素符号为________，其基态原子的电子排布式为________________________________________________________________________。
课时作业2 基态原子的核外电子排布规律
1．解析：尽管人们不能确定某一时刻原子中电子的精确位置，但能够统计出电子在什么地方出现的概率大，在什么地方出现的概率小。为了形象地表示电子在原子核外空间的分布状况，人们常用小黑点的疏密程度来表示电子在核外出现概率的大小，点密表示电子在那里出现的概率大，反之则小。由图可知，处于1s轨道上的电子在空间出现的概率分布呈球形对称，且电子在原子核附近出现的概率最大，离核越远出现的概率越小。图中的小黑点不表示电子，而表示电子曾经出现过的位置。
答案：D
2．解析：灯光是核外电子发生跃迁时释放能量的结果。
答案：B
3．解析：1s轨道和2p轨道的图像如图所示，呈球对称性的为1s轨道。
答案：A
4．解析：第四能层含s、p、d、f四种原子轨道，原子轨道数为1＋3＋5＋7＝16，每个轨道最多容纳2个电子且自旋状态相反，即最多共容纳电子数为16×2＝32个。
答案：D
5．解析：A项只能表示元素的最外层电子，B项表示原子核外电子分层排布情况，即只包含了电子层数，C项包含电子层数、原子轨道的形状，而D项包含了电子层数、原子轨道的形状及轨道内电子的自旋状态，故D项对电子运动状态描述最详尽。
答案：D
6．解析：A项中C的电子排布图违背洪特规则；B项中Ca的电子排布式违背构造原理、能量最低原理；C项中N的电子排布图违背泡利原理。
答案：D
7．解析：解答本题时要注意以下两点：
(1)符合电子排布三原则的是基态原子。
(2)注意1号～36号元素中的两特殊元素24Cr和29Cu。具体选项分析如下：B项，在书写电子排布式时，不能按填充顺序书写；C项，d轨道应是全充满时稳定；D项违反了洪特规则。
答案：A
8．解析：A项，2s轨道未排满，而排在了2p轨道上，能量不最低；B项，不符合洪特规则；C项，原子处于激发态，能量不最低。
答案：D
9．解析：本题考查学生对核外电子排布图的理解。当多电子排布在相同能级时分别占据不同的原子轨道且自旋状态相同为洪特规则。
答案：D
10．解析：基态Mg的电子排布式为1s22s22p63s2，由基态转化成激发态，电子能量增大，需要吸收能量，故A正确；镁原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2时，由基态转化成激发态，故B错误；同一轨道不可能有自旋状态相同的两个电子，故C错误；转化后镁原子与硅原子电子层结构不同，化学性质不同，故D错误。
答案：A
11．解析：由题给的四种元素原子的电子排布图可知，在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，A正确；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，即符合洪特规则，B正确；任一能层的能级总是从s能级开始，而且能级数等于该能层序数，C正确；若在一个原子轨道里有2个电子，则它们自旋状态相反；若在同一能级的不同轨道里有2个电子，则自旋状态相同，故D错。
答案：D
12．解析：在日常生活中我们见到的许多可见光都与原子的核外电子跃迁释放能量有关，由此可知并不是自然界中的所有原子都处于基态；基态原子的能量与激发态原子的能量大小比较是针对同一种原子而言的，对于同一原子来讲：基态原子激发态原子；激发态原子的能量较高，但是其化学性质却没有变。
答案：B
13．解析：(1)基态Al原子的电子排布式为1s22s22p63s23p1，铝原子核外电子云有s、p，分别有1、3种伸展方向；有1s、2s、2p、3s、3p共5种不同的能级；其核外有13个电子，则有13种不同运动状态的电子。
(2)S原子核外电子数为16，基态S原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，Si原子核外电子数为14，核外电子基态排布式为1s22s22p63s23p2。占据电子的最高能层为M层，该层有9个原子轨道，4个电子。
(3)L能层只有2s、2p能级，M能层只有3s、3p、3d能级，故选A、C。
(4)基态Fe原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d64s2，所以有4个未成对电子，失去2个4s、1个3d电子形成Fe3＋，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d5。Cu为29号元素，基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，Cu＋的基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d10。
(5)s能级只有1个原子轨道，故最多只能容纳2个电子，即n＝2，所以该元素的原子最外层电子排布式为2s22p4，由此可知是O元素；根据核外电子排布的能量最低原理，可知氧原子的核外电子排布中2p能级电子能量最高。
(6)第四周期最外层只有1个电子的最外层电子排布式为4s1，此时3s、3p应已填满，3d轨道可能全空、半充满或全充满，即其电子排布式为[Ar]4s1，[Ar]3d54s1，[Ar]3d104s1。第四周期中，3d轨道半充满的元素，基态原子的电子排布式为[Ar]3d54s1、[Ar]3d54s2为Cr、Mn元素。
答案：(1)4 5 13 (2)2 1s22s22p63s23p2 M 9 4 (3)AC (4)4 1s22s22p63s23p63d5 1s22s22p63s23p63d10
(5)2 2p (6)19K：[Ar]4s1，24Cr：[Ar]3d54s1,29Cu：[Ar]3d104s1 Cr、Mn
14．解析：有A、B、C、D四种短周期主族元素，它们的原子序数依次增大，其中A元素原子核外电子仅占据一种原子轨道，也是宇宙中最丰富的元素，则A为氢元素；B元素原子的核外p轨道电子数比s轨道电子数少1，B原子核外电子排布为1s22s22p3，为氮元素；C为金属元素且原子核外p轨道电子数和s轨道电子数相等，处于第三周期，核外电子排布为1s22s22p63s2，则C为镁元素，D元素的原子核外所有p轨道全充满或半充满，原子序数大于Mg，则核外电子排布为1s22s22p63s23p3，则D为磷元素。(1)由上述分析可知，A为H；B为N；C为Mg；D为P。(2)C为Mg，D为P，基态原子核外电子排布图分别为
(3)镁在氮气中燃烧生成氮化镁，反应方程式为3Mg＋N2Mg3N2。
(4)氮气和氨气的电子式分别为∶N??N∶、
。
答案：(1)H N Mg P
15．解析：(1)A元素基态原子次外层有2个电子，故次外层为K层，A元素有2个电子层，由题意可写出其电子排布图为，则该元素核外有6个电子，为碳元素，其元素符号为C，另外氧原子同样也符合要求，其电子排布图为。
(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，即为26号元素铁。
(4)根据题意要求，首先写出电子排布式：
1s22s22p63s23p63d104s1，该元素为29号元素Cu。
答案：(1)C或O (2)Cl K
(3)Fe 1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2
(4)Cu 1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1
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8
-原子结构与元素周期表
[练基础]
1．关于元素周期律和元素周期表的下列说法中正确的是( )
A．目前发现的所有元素占据了周期表里全部位置，不可能再有新的元素被发现
B．按原子的电子排布，可将周期表分为5个区
C．俄国化学家道尔顿为元素周期表的建立作出了巨大贡献
D．同一主族的元素从上到下，金属性呈周期性变化
2．某元素位于周期表中第四周期ⅤA族，则该元素的名称和价电子排布式均正确的是( )
A．砷，4s24p3 B．溴，4s24p5
C．磷，4s24p3
D．锑，5s25p3
3．元素周期表中，非金属元素存在的区域为( )
A．只有s区 B．只有p区
C．s区，d区和ds区
D．s区和p区
4．下列各组元素属于p区的是( )
A．原子序数为1、2、7的元素
B．O、S、P
C．Fe、Ar、Cl
D．Na、Li、Mg
5．下列说法中正确的是( )
A．所有金属元素都分布在d区和ds区
B．最外层电子数为2的元素都分布在s区
C．元素周期表中ⅢB族到ⅡB族10个纵列的元素都是金属元素
D．s区均为金属元素
6．如下图所示是元素周期表的一部分(表中数字和X代表原子序数)，其中X的电子排布式为[Ar]3d104s24p5的是( )
7．最活泼的金属、最活泼的非金属、常温下呈液态的金属(价电子排布为5d106s2)分别位于下面元素周期表中的( )
A．s区、p区、ds区
B．s区、p区、d区
C．f区、p区、ds区
D．s区、f区、ds区
8．具有以下结构的原子，一定属于主族元素的是( )
A．最外层有1个电子的原子
B．最外层电子排布为ns2的原子
C．最外层有3个未成对电子的原子
D．次外层无未成对电子的原子
9．某元素的最外层电子数为2，价电子数为5，并且是同族中原子序数最小的元素，关于该元素的判断错误的是( )
A．电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2
B．该元素为Ⅴ
C．该元素为ⅡA族元素
D．该元素位于d区
10．具有下列电子层结构的原子，其对应的元素一定属于同一周期的是( )
A．两种元素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能级上只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、p能级上都填满了电子，而d轨道未排电子的两种原子
11．钛号称“崛起的第三金属”，因具有密度小、强度大、无磁性等优良的机械性能，被广泛应用于军事、医学等领域。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( )
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ⅡB族
C．钛原子的外围电子排布为3d24s2
D．钛元素位于元素周期表的d区，是过渡元素
[提素养]
12．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__________；R原子的3p轨道上只有一个未成对电子，则R原子可能是__________；Y原子的核电荷数为33，其外围电子排布是__________，其在元素周期表中的位置是__________，是属于__________区的元素。
13．下表为元素周期表的一部分，其中的编号代表对应的元素。
请回答下列问题：
(1)表中属于d区的元素是________(填编号)。
(2)表中元素①的6个原子与元素③的6个原子形成的某种环状物名称为________。
(3)某元素的特征电子排布式为nsnnpn＋1，该元素原子的核外最外层电子数为________。
14．已知元素周期表中共有18纵列，如图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几个区：s区、p区、d区、ds区等。除ds区外，其他区的名称来自按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。
(2)有的同学受这种划分的启发，认为d区内6、7纵列的部分元素可以排在另一区，你认为应排在__________区。
(3)请在元素周期表中用元素符号标出4s轨道半充满的元素。
(4)请利用电子排布的相关知识解释Fe3＋比Fe2＋稳定的原因：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
课时作业3 原子结构与元素周期表
1．解析：按原子的电子排布可将元素周期表划分为5个区，B项正确；元素周期表是俄国化学家门捷列夫在前人探索的基础上按原子的电子层数和最外层电子数的变化排列编制的表，现在的元素周期表是按现在已知的元素编制的，有些元素还有待发现，有些新元素已经被发现，因此不能说不可能再有新元素被发现，A、C项错误；在元素周期表中，同一主族的元素从上到下由于原子半径增大，金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱，属递变性变化而不是周期性变化，D项错误。
答案：B
2．解析：由于该元素为主族元素，价电子数＝主族序数，故价电子数为5，排除B项；又因周期数＝电子层数，排除D；由元素在周期表中的位置可知：元素的价电子排布式为4s24p3，电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，为33号元素砷，故A项正确。
答案：A
3．解析：非金属元素除H元素在s区外，其余的元素均在p区。
答案：D
4．解析：原子序数为1的元素属于s区、A说法错误；Fe为过渡元素，属于d区，C说法错误；Na、Li、Mg均属于s区，D说法错误；O、S、P为p区元素。
答案：B
5．解析：A项，s区、p区也有金属元素；B项，最外层电子数为2的元素有的也位于d区或ds区；D项，s区中的氢是非金属元素。
答案：C
6．解析：[Ar]3d104s24p5代表35号元素。根据周期表的结构可知，同主族相邻两周期的元素，原子序数之差可以是2、8、18、32。A项中X上方的原子序数为17，与X相差18，X的序数为35；B项中X上方的原子序数为27，处在第四周期与X相差18，X应为45；C项中X下方的原子序数为75，X为43；D项中X下方的原子序数为52，因此X应为34。
答案：A
7．解析：如果考虑放射性元素，最活泼的金属是Fr，如果不考虑放射性元素，最活泼的金属是Cs、而Cs和Fr都属于第ⅠA族元素，位于s区；最活泼的非金属是F2，F位于p区；常温下呈液态的金属为Hg，Hg属于过渡元素，其价电子排布为5d106s2，可知Hg属于第六周期第ⅡB族元素，位于ds区。
答案：A
8．解析：在元素周期表中，凡s区、d区、ds区的元素，它们的原子最外层电子数均不超过2个，只有p区原子的最外层电子数可为3～8个。过渡元素的最外层只有1个或2个电子，稀有气体最外层一般为8个电子，氦为2个电子(1s2)，则最外层有1个电子的原子不一定是主族元素，故A不正确；而最外层有3个未成对电子的原子，其最外层有5个电子(ns2np3)，故C正确；最外层电子排布为ns2的原子除第ⅡA族外，还有稀有气体元素氦和许多过渡元素，故B不正确；次外层无未成对电子的原子包括全部主族元素、0族元素及第ⅠB、ⅡB族元素，故D不正确。
答案：C
9．解析：该元素的最外层电子数为2，并且为同族元素中原子序数最小的，所以该元素为第二周期或第四周期元素。又因其价电子数≠最外层电子数，可推出该元素并不是第二周期元素，应为第四周期元素，价电子排布式为3d34s2，故为23号元素Ⅴ，d区元素。
答案：C
10．解析：元素原子的电子层上全部都是s电子，即1s1或1s2或1s22s1或1s22s2，对应的元素分别为H、He、Li、Be，它们可能属于第一周期或第二周期。3p能级上只有一个空轨道的原子即：1s22s22p63s23p2，是Si元素；3p能级上只有1个未成对电子的原子即：1s22s22p63s23p1或1s22s22p63s23p5，是Al元素或Cl元素。
答案：B
11．解析：钛为22号元素，48Ti、49Ti、50Ti的中子数分别为26、27、28，中子数不可能为22，A正确；钛原子的外围电子排布为3d24s2，钛元素在周期表中处于第四周期ⅣB族，B错误；根据构造原理，钛原子的外围电子层排布为3d24s2，C正确；d区元素原子的价电子排布为(n－1)d1～9ns1～2，根据钛原子的价电子排布知钛元素位于元素周期表的d区，是过渡元素，D正确。
答案：B
12．解析：X原子在第二电子层上只有一个空轨道，则其电子排布式为1s22s22p2，是碳元素，其轨道表示式为。R原子的3p轨道上只有一个未成对电子，则其原子的电子排布式为1s22s22p63s23p1或1s22s22p63s23p5，则R可能为Al或Cl。Y原子的核电荷数为33，根据构造原理和核外电子排布规则可知，Y原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，在元素周期表中位于第四周期ⅤA族，属于p区元素。
答案：C(或碳)
Al或Cl 4s24p3 第四周期、ⅤA族 p
13．解析：(1)元素⑨属于d区元素。
(2)元素①是氢元素，元素③是碳元素，依题意，形成的环状物是苯。
(3)从nsnnpn＋1可知，n＝2，该元素为N元素，最外层电子数为5。
答案：(1)⑨ (2)苯 (3)5
14．解析：(2)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而排成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。(4)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。
答案：(1)如图
(2)ds (3)见上表
(4)Fe价电子的排布式为3d64s2，Fe2＋为3d6，Fe3＋为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
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-元素周期律
[练基础]
1．具有下列电子排布式的原子中，半径最大的是( )
A．1s22s22p63s23p5 B．1s22s22p3
C．1s22s22p2
D．1s22s22p63s23p4
2．下列各组微粒不是按半径逐渐增大的顺序排列的是( )
A．Na、K、Rb
B．F、Cl、Br
C．Mg2＋、Al3＋、Zn2＋
D．Cl－、Br－、I－
3．下列关于元素第一电离能的说法不正确的是( )
A．钾元素的第一电离能小于钠元素的第一电离能，故钾比钠活泼
B．因同周期元素的原子半径从左到右逐渐减小，故第一电离能必依次增大
C．最外层电子排布式为ns2np6(当只有K层时为1s2)的原子，第一电离能在同周期元素原子中最大
D．对于同一元素而言，原子的电离能I14．同周期元素具有下列价电子排布的原子中，第一电离能最小的是( )
A．ns2np3
B．ns2np4
C．ns2np5
D．ns2np6
5．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ⅡA族
C．R元素的原子最外层共有4个电子
D．R元素基态原子的电子排布式为1s22s2
6．下列四种元素中，第一电离能由大到小顺序排列正确的是( )
①原子含有未成对电子最多的第二周期元素 ②电子排布为1s2的元素 ③周期表中电负性最强的元素 ④原子最外层电子排布为3s23p4的元素
A．②③①④
B．③①④②
C．①③④②
D．无法比较
7．下列各元素的电负性由大到小的排列顺序正确的是( )
A．K>Na>Li
B．F>O>S
C．As>P>N
D．C>N>O
8．已知元素X的电负性数值为2.5，元素Y的电负性数值是3.5，元素Z的电负性数值为1.2，元素W的电负性数值为2.4。你认为上述四种元素中，哪两种最容易形成离子化合物( )
A．X与Y
B．X与W
C．Y与Z
D．Y与W
9．下列对价电子构型为2s22p5的元素描述正确的是( )
A．原子半径最小
B．原子序数为7
C．第一电离能最大
D．电负性最大
[提素养]
10．第二周期3～9号元素某些性质变化趋势的柱形图如图所示，下列说法正确的是( )
A．y轴表示的可能是第一电离能
B．y轴表示的可能是电负性
C．y轴表示的可能是原子半径
D．y轴表示的可能是元素的最高正价
11．有两种元素X、Y，X的－1价阴离子与Y的＋1价阳离子具有相同的电子层结构，由此可知( )
A．X的原子半径大于Y的原子半径
B．X的电负性大于Y的电负性
C．X－的半径小于Y＋的半径
D．X的第一电离能小于Y的第一电离能
12．下表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别代表某一种化学元素。
(1)上述第三周期元素中第一电离能(I1)最大的是________(用字母表示，下同)，c和f的I1大小关系是________>________。
(2)上述元素中，原子中未成对电子数最多的是________，写出该元素的电子排布式：________。
(3)概括下表所提供的电离能数据，回答下列问题。
锂
X
Y
I1
519
502
580
I2
7
296
4
570
1
820
I3
11
799
6
920
2
750
I4
9
550
11
600
①通过上述信息和表中的数据分析为什么锂原子失去核外第二个电子时所需的能量要远远大于失去第一个电子所需的能量：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②表中X可能为以上13种元素中的________元素，用元素符号表示X和j所能形成的化合物的化学式是________。
③Y是周期表中的________族的元素。
13．根据信息回答下列问题：
A．第一电离能I1是指气态原子X(g)处于基态时，失去一个电子成为气态阳离子X＋(g)所需要的能量。下图是部分元素原子的第一电离能I1随原子序数变化的曲线图(其中12号至17号元素的有关数据缺失)。
B．不同元素的原子在分子内吸引电子的能力大小可用数值表示，该数值称为电负性。一般认为：如果两个成键原子间的电负性差值大于1.7，原子之间通常形成离子键；如果两个成键原子间的电负性差值小于1.7，通常形成共价键。下表是某些元素的电负性值：
元素符号
Li
Be
B
C
O
F
Na
Al
Si
P
S
Cl
电负性值
0.98
1.57
2.04
2.55
3.44
3.98
0.93
1.61
1.90
2.19
2.58
3.16
(1)认真分析上图中同周期元素第一电离能的变化规律，推断Na～Ar元素中，Al的第一电离能的大小范围为__________＜Al＜__________(填元素符号)；
(2)从上图分析可知，同一主族元素原子的第一电离能I1变化规律是__________________；
(3)上图中第一电离能最小的元素在周期表中的位置是__________周期第________________族；
(4)通过分析电负性值变化规律，确定Mg元素电负性值的最小范围____________________；
(5)请归纳元素的电负性和金属性、非金属性的关系是________________________________________________________________________；
(6)从电负性角度，判断AlCl3是离子化合物还是共价化合物？请说出理由(即写出判断的方法和结论)是______________________________________；请设计一个实验方案证明上述所得到的结论
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
课时作业4 元素周期律
1．解析：由核外电子排布知识可知A为氯原子，B为氮原子，C为碳原子，D为硫原子。根据同周期从左到右原子半径逐渐减小，同主族原子半径由上到下逐渐增大，当最外层电子数目相差不大时，一般电子层数越多，原子半径越大，故原子半径最大的是硫原子。
答案：D
2．解析：同主族元素，从上到下原子半径(离子半径)逐渐增大，故A、B、D三项中的各微粒的半径逐渐增大；电子层数相同，核电荷数越大半径越小，Mg2＋、Al3＋电子层数相同但铝的核电荷数大，所以Al3＋的半径小，故C项不符合。
答案：C
3．解析：第一电离能越小，表明该元素原子越易失去电子，越活泼，A项正确；同周期元素的原子半径从左到右逐渐减小，第一电离能一般来说依次增大，但有反常，如第一电离能：N>O、Mg>Al，B项错误；C项所述元素为0族元素，性质稳定，第一电离能在同周期元素原子中最大，正确；同一元素的逐级电离能是逐渐增大的，D项正确。
答案：B
4．解析：ns2np3处在半充满状态，ns2np6处在全充满状态，均是能量较低的状态，不易失去电子，而ns2np4和ns2np5比较，ns2np4容易失去一个电子变成ns2np3半充满的较稳定状态，因此更容易失去电子，第一电离能最小，故B正确。
答案：B
5．解析：由表中数据I3?I2知其最高正价为＋2价，R元素位于ⅡA族，最外层有2个电子，R不一定是Be元素。
答案：B
6．解析：根据原子的核外电子排布及元素周期律可知，①、②、③、④分别表示氮、氦、氟和硫元素，第一电离能由大到小的顺序是He>F>N>S，A项正确。
答案：A
7．解析：A、C两选项中元素电负性的排序与“同主族自上而下，元素的电负性逐渐减小”的规律不符，错误；B选项中元素电负性的排序与“同周期从左到右，主族元素的电负性逐渐增大”的规律相符；D选项的排序与此不符。
答案：B
8．解析：不同元素的原子在分子内吸引电子的能力大小可用数值表示，该数值称为电负性。一般认为：如果两种成键元素间的电负性差值大于1.7，原子之间通常形成离子键；如果两种成键元素间的电负性差值小于1.7，通常形成共价键。A.X与Y电负性差值为3.5－2.5＝1,1＜1.7，通常形成共价键，A错误；B.X与W电负性差值为2.5－2.4＝0.1，0.1＜1.7，通常形成共价键，B错误；C.Y与Z电负性差值为3.5－1.2＝2.3,2.3＞1.7，通常形成离子键，形成离子化合物，C正确；D.Y与W电负性差值为3.5－2.4＝1.1,1.1＜1.7，通常形成共价键，D错误。
答案：C
9．解析：价电子构型为2s22p5的元素为氟元素，同一周期中原子半径最小，但是大于氢原子半径；原子序数为9；第一电离能比氦、氖小，电负性最大。
答案：D
10．解析：第二周期N的2p轨道为半充满状态，较为稳定，N的第一电离能大于O，故A错误；同周期元素从左到右，电负性逐渐增大，故B正确；同周期元素从左到右，原子半径逐渐减小，故C错误；O无最高正价，F无正价，放D错误。
答案：B
11．解析：假设X、Y分别为F、Na，则原子半径F答案：B
12．解析：(1)周期表中所列13种元素分别是Na、H、Mg、Sr、Sc、Al、Ge、C、P、O、Te、Cl、Ar，其中Na、Mg、Al、P、Cl、Ar属于第三周期，原子最稳定的是Ar，故其I1最大，Mg、Al的核外电子排布分别为1s22s22p63s2、1s22s22p63s23p1，Mg中3s2为全满状态，故其I1比Al的I1大。
(2)i元素最外层电子排布为3s23p3，有3个未成对电子，是最多的。
(3)①锂原子失去1个电子后即达到稳定状态，因此很难再失去一个电子；②由表中数据可以看出，锂和X的I1均比I2、I3小很多，说明X与Li同主族，且X的I1比Li的I1更小，说明X的金属性比锂更强，则X为Na(即a)；③由Y的电离能数据可以看出，它的I1、I2、I3比I4小得多，故Y原子属于ⅢA族元素。
答案：(1)m c f (2)i 1s22s22p63s23p3 (3)①锂原子失去核外第一个电子后即达到稳定结构，所以锂原子失去核外第二个电子时所需的能量要远远大于失去第一个电子所需的能量 ②a Na2O和Na2O2
③ⅢA
13．解析：(1)由信息所给的图可以看出，同周期的IA族元素的第一电离能最小，而ⅢA族元素中第一电离能小于ⅡA族元素中第一电离能，故Na＜Al＜Mg。
(2)同主族元素第一电离能从图中可看出从上到下逐渐减小。
(3)根据第一电离能的递变规律可以看出，图中所给元素中Rb的第一电离能最小，其位置为第五周期第ⅠA族。
(4)根据电负性的递变规律：同周期从左到右电负性逐渐增大，同主族从上到下电负性逐渐减小，可知，在同周期中电负性Na＜Mg＜Al，同主族Be＞Mg＞Ca，最小范围应为0.93～1.57。
(5)因电负性可以用来衡量原子吸引电子能力大小，所以，电负性越大，原子吸引电子能力越强，非金属性越强，反之金属性越强。
(6)AlCl3中Al与Cl的电负性差值为1.55，根据信息，电负性差值若小于1.7，则形成共价键，所以AlCl3为共价化合物。共价化合物和离子化合物最大的区别在于熔融状态下是否导电。离子化合物在熔融状态下以离子形式存在，可以导电，但共价化合物却不能。
答案：(1)Na Mg (2)从上到下依次减小 (3)第五 IA (4)0.93～1.57 (5)非金属性越强，电负性越大；金属性越强，电负性越小 (6)Al元素和Cl元素的电负性差值为1.55＜1.7，所以形成共价键，为共价化合物 将氯化铝加热到熔融态，进行导电性实验，如果不导电，说明是共价化合物
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