第三十八講原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)【基礎(chǔ)鞏固】1.某元素＋3價(jià)離子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d5，則該元素在周期表中的位置為()A.ⅤB族B.ⅢB族C.Ⅷ族D.ⅤA族【答案】C【解析】由該元素離子的電子排布式可推出其原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，價(jià)電子排布式為3d64s2，所以在Ⅷ族。2.元素X、Y、Z在周期表中的相對(duì)位置如圖所示。已知Y元素原子的外圍電子排布式為nsn－1npn＋1，則下列說法不正確的是()XYZA.Y元素原子的價(jià)電子排布式為4s24p4B.Y元素在元素周期表的第三周期第ⅥA族C.X元素所在周期中所含非金屬元素最多D.Z元素原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3【答案】A【解析】Y元素原子的外圍電子排布為nsn－1npn＋1，s能級(jí)最多容納2個(gè)電子，故n－1＝2，解得n＝3，故Y元素原子的外圍電子排布為3s23p4，Y為S元素，由X、Y、Z在周期表中的位置可知，X為F元素，Z為As元素。Y元素原子的外圍電子排布為3s23p4，故A錯(cuò)誤；Y為S元素，處于第三周期第ⅥA族，故B正確；X為F元素，處于第二周期，只有2種金屬元素，含有6種非金屬元素，含非金屬元素最多，故C正確；Z為As元素，是33號(hào)元素，其元素原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3，故D正確。3.下列電子排布式或電子排布圖正確的是()①基態(tài)C原子的電子排布圖：②基態(tài)Cr原子的電子排布式：1s22s22p63s23p63d44s2③基態(tài)O原子的電子排布圖：④基態(tài)Br原子的外圍電子排布式：3d104s24p5⑤基態(tài)B原子的電子排布圖：A.①②③B.②③④C.①②④⑤D.只有③【答案】D【解析】①應(yīng)為，②應(yīng)為1s22s22p63s23p63d54s1，④應(yīng)為4s24p5，⑤應(yīng)為。4..(2021·全國(guó)乙卷節(jié)選，雙選)過渡金屬元素鉻(Cr)是不銹鋼的重要成分，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國(guó)防建設(shè)中有著廣泛應(yīng)用。對(duì)于基態(tài)Cr原子，下列敘述正確的是(填標(biāo)號(hào))。A.軌道處于半充滿時(shí)體系總能量低，核外電子排布應(yīng)為[Ar]3d54s1B.4s電子能量較高，總是在比3s電子離核更遠(yuǎn)的地方運(yùn)動(dòng)C.電負(fù)性比鉀高，原子對(duì)鍵合電子的吸引力比鉀大【答案】AC【解析】基態(tài)原子滿足能量最低原理，Cr有24個(gè)核外電子，軌道處于半充滿時(shí)體系總能量低，核外電子排布應(yīng)為[Ar]3d54s1，A正確；同一原子的能層越高，電子的能量越高，s電子云半徑越大，電子在離核更遠(yuǎn)的區(qū)域出現(xiàn)的概率越大，并不是4s電子總比3s電子在離核更遠(yuǎn)的地方運(yùn)動(dòng)，B錯(cuò)誤；電負(fù)性為原子對(duì)鍵合電子的吸引力，同周期除零族原子序數(shù)越大電負(fù)性越強(qiáng)，鉀與鉻位于同周期，鉻原子序數(shù)大于鉀，故鉻電負(fù)性比鉀高，原子對(duì)鍵合電子的吸引力比鉀大，C正確。5.下列有關(guān)光譜的說法不正確的是()A.原子中的電子在躍遷時(shí)會(huì)發(fā)生能量的變化，能量的表現(xiàn)形式之一是光(輻射)，這也是原子光譜產(chǎn)生的原因B.原子光譜只有發(fā)射光譜C.通過原子光譜可以發(fā)現(xiàn)新的元素D.通過光譜分析可以鑒定某些元素【答案】B【解析】電子在基態(tài)和激發(fā)態(tài)之間的躍遷會(huì)引起能量的變化，并以光的形式體現(xiàn)，用光譜儀攝取得到光譜。電子從基態(tài)向激發(fā)態(tài)的躍遷會(huì)吸收能量，形成吸收光譜；電子從激發(fā)態(tài)向基態(tài)的躍遷會(huì)放出能量，形成發(fā)射光譜。原子中的電子在躍遷時(shí)會(huì)發(fā)生能量的變化，能量的表現(xiàn)形式之一是光(輻射)，這也是原子光譜產(chǎn)生的原因，選項(xiàng)A正確；原子光譜既有發(fā)射光譜，也有吸收光譜，選項(xiàng)B不正確；通過原子光譜可以發(fā)現(xiàn)新的元素，選項(xiàng)C正確；通過光譜分析可以鑒定某些元素，選項(xiàng)D正確。6.(2022·江蘇卷)工業(yè)上電解熔融Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)的混合物可制得鋁。下列說法正確的是()A.半徑大?。簉(Al3＋)<r(Na＋)B.電負(fù)性大?。簒(F)<x(O)C.電離能大?。篒1(O)<I1(Na)D.堿性強(qiáng)弱：NaOH<Al(OH)3【答案】A【解析】A.核外電子數(shù)相同時(shí)，核電荷數(shù)越大半徑越小，故半徑大小為r(Al3＋)<r(Na＋)，故A正確；B.同周期元素核電荷數(shù)越大電負(fù)性越大，故x(F)＞x(O)，故B錯(cuò)誤；C.同周期從左往右第一電離能呈增大趨勢(shì)，同主族從上往下第一電離能呈減小趨勢(shì)，故電離能大小為I1(O)＞I1(Na)，故C錯(cuò)誤；D.元素金屬性越強(qiáng)，其最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的堿性越強(qiáng)，故堿性強(qiáng)弱為NaOH＞Al(OH)3，故D錯(cuò)誤。7．(2022·蘇州模擬)前四周期主族元素X、Y、Z、W的原子序數(shù)依次增大。X與Z同主族，且基態(tài)X原子中p能級(jí)和s能級(jí)上的電子數(shù)相同。Y、Z同周期，Y位于第ⅢA族，W最外層有2個(gè)電子。下列說法正確的是()A．原子半徑：r(X)<r(Y)<r(Z)<r(W)B．最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的堿性：W<YC．第一電離能：I1(Z)<I1(X)D．基態(tài)W原子內(nèi)層原子軌道均已充滿電子【答案】C【解析】X的電子排布式可能為1s22s22p4或1s22s22p63s2，Y、Z同周期，Y位于第ⅢA族，X與Z同主族，則X的電子排布式為1s22s22p4，X為O，Z為S，Y為Al，W為Ca。電子層數(shù)越多，原子半徑越大，電子層數(shù)相同，核電荷數(shù)越小，半徑越大，則原子半徑：r(O)<r(S)<r(Al)<r(Ca)，A錯(cuò)誤；金屬性：Al<Ca，則堿性：Al(OH)3<Ca(OH)2，B錯(cuò)誤；W為Ca，其3d軌道未排電子，D錯(cuò)誤。8．A、B為兩短周期元素，A元素原子的L層比B元素原子的L層少3個(gè)電子，B原子核外電子總數(shù)比A原子核外電子總數(shù)多5，則A和B形成的化合物的化學(xué)式為()A．A2B3B．BA2C．AB4D．B3A2【答案】D【解析】由題意知，B原子M層上有2個(gè)電子，而且A元素原子的L層未排滿，所以兩者的原子結(jié)構(gòu)示意圖為A：、B：，即A為N，B為Mg，A、B構(gòu)成Mg3N2，即B3A2。9.(高考題組合)電子排布式和電子排布圖的書寫。(1)(2021·全國(guó)甲卷)太陽能電池板主要材料為單晶硅或多晶硅。Si的價(jià)電子層的電子排布式為。(2)(2020·全國(guó)卷Ⅱ)基態(tài)Ti原子的核外電子排布式為。(3)(2020·天津卷)Fe、Co、Ni在周期表中的位置為，基態(tài)Fe原子的電子排布式為__________________________________________。(4)(2019·全國(guó)卷Ⅱ)Fe成為陽離子時(shí)首先失去軌道電子，Sm的價(jià)層電子排布式4f66s2，Sm3＋價(jià)層電子排布式為______________________________。(5)(2019·全國(guó)卷Ⅰ)下列狀態(tài)的鎂中，電離最外層一個(gè)電子所需能量最大的是(填標(biāo)號(hào))。(6)(2018·全國(guó)卷Ⅱ)基態(tài)Fe原子價(jià)層電子的電子排布圖(軌道表達(dá)式)為_________________________________?！敬鸢浮?1)3s23p2(2)1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2(3)第四周期第Ⅷ族1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2(4)4s4f5(5)A(6)10.(高考題組合)電離能大小的比較及原因。I1/(kJ·mol－1)Li520Be900B801Na496Mg738Al578(1)(2020·全國(guó)卷Ⅰ)Li及其周期表中相鄰元素的第一電離能(I1)如表所示。I1(Li)>I1(Na)，原因是______________________________________________________________________________。I1(Be)>I1(B)>I1(Li)，原因是____________________________________________________________________。(2)(2018·全國(guó)卷Ⅲ)黃銅是人類最早使用的合金之一，主要由Zn和Cu組成。第一電離能I1(Zn)I1(Cu)(填“大于”或“小于”)。原因是________________________________________________________。(3)(2017·全國(guó)卷Ⅲ)元素Mn與O中，第一電離能較大的是?！敬鸢浮?1)Na與Li同主族，Na的電子層數(shù)更多，原子半徑更大，故第一電離能更小Li，Be和B為同周期元素，同周期元素從左至右，第一電離能呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)；但由于基態(tài)Be原子的s能級(jí)處于全充滿狀態(tài)，能量更低更穩(wěn)定，故其第一電離能大于B的(2)大于Zn核外電子排布為全滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，較難失電子(3)O【拔高練習(xí)】1.(2022·常州模擬)x、y為兩種元素的原子，x的陰離子與y的陽離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，由此可知()A.x的原子半徑大于y的原子半徑B.x的電負(fù)性小于y的電負(fù)性C.x的氧化性大于y的氧化性D.x的第一電離能小于y的第一電離能【答案】C【解析】陰離子是由原子得電子形成，陽離子是由原子失電子形成，x的陰離子與y的陽離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，所以x應(yīng)位于y的上一周期，原子序數(shù)x＜y，且x為非金屬元素，最外層電子數(shù)較多，y為金屬元素，最外層電子數(shù)相對(duì)較少。x位于y的上一周期，原子的電子層數(shù)較少，所以原子半徑較小，故A錯(cuò)誤；x為非金屬元素，且位于y的上一周期，非金屬性更強(qiáng)，所以x的電負(fù)性大于y的電負(fù)性，故B錯(cuò)誤；x電負(fù)性較大，更容易得到電子，氧化性更強(qiáng)，故C正確；x為非金屬元素，y為金屬元素，且x位于y的上一周期，故x的第一電離能大于y的第一電離能，故D錯(cuò)誤。2.X、Y是同周期的兩種主族元素，它們的逐級(jí)電離能(I)數(shù)據(jù)如下表所示：電離能/kJ·mol－1I1I2I3I4I5……X49645626912954313353……Y738145177331054013630……下列有關(guān)說法正確的是()A.電負(fù)性：X＞YB.與水反應(yīng)劇烈程度：X<YC.X的最外層電子數(shù)為1D.Y的最高化合價(jià)為＋3【答案】C【解析】由X的I2突然增大，說明X的最外層有1個(gè)電子，Y的I3突然增大，說明Y的最外層有2個(gè)電子；因X、Y同周期，可推斷Y在X的右側(cè)。3.(2022·自貢田家炳中學(xué)高三測(cè)試)元素周期表和元素周期律可指導(dǎo)人們進(jìn)行規(guī)律性推測(cè)和判斷。下列說法中不合理的是()A.若aX2＋和bY－的核外電子層結(jié)構(gòu)相同，則原子序數(shù)：a＝b＋3B.鹽酸(HCl)酸性比H2SiO3強(qiáng)，則元素的非金屬性：Cl＞SiC.硅、鍺都位于金屬與非金屬的交界處，都可用作半導(dǎo)體材料D.Be與Al在周期表中處于對(duì)角線位置，可推出：Be(OH)2＋2OH－=BeOeq\o\al(2－,2)＋2H2O【答案】B【解析】A.若aX2＋和bY－的核外電子層結(jié)構(gòu)相同，則原子序數(shù)：a－2＝b＋1，即a＝b＋3，故A正確；B.HCl不是氯元素的最高價(jià)含氧酸，不能據(jù)此比較Cl、Si的非金屬性強(qiáng)弱，故B錯(cuò)誤；C.硅、鍺處于金屬與非金屬的交界處，元素既表現(xiàn)一定的金屬性又表現(xiàn)一定的非金屬性，都可以做半導(dǎo)體材料，故C正確；D.Be與Al在周期表中處于對(duì)角線位置，則Be(OH)2和Al(OH)3性質(zhì)相似，可推出：Be(OH)2＋2OH－=BeOeq\o\al(2－,2)＋2H2O，故D正確。4．(2023·寶雞模擬)如圖所示為元素周期表的一部分，其中X、Y、Z、W為短周期元素，T的單質(zhì)常溫下為液體。下列說法錯(cuò)誤的是()A．X、Y的單質(zhì)均存在同素異形體B．Y、Z的簡(jiǎn)單氫化物的穩(wěn)定性依次遞增C．R的單質(zhì)可用于制造半導(dǎo)體材料D．Y、Z、W元素簡(jiǎn)單陰離子的半徑：Y>Z>W【答案】D【解析】T的單質(zhì)常溫下為液體，T應(yīng)為Br元素，由元素在周期表中的位置可知Z為F元素、W為Cl元素、Y為O元素、X為P元素，R為Ge元素。P對(duì)應(yīng)的同素異形體有紅磷、白磷等，O對(duì)應(yīng)的同素異形體有氧氣、臭氧等，A正確；同周期元素從左到右非金屬性逐漸增強(qiáng)，元素的非金屬性越強(qiáng)，對(duì)應(yīng)的簡(jiǎn)單氫化物越穩(wěn)定，B正確；Ge為重要的半導(dǎo)體材料，C正確；Y、Z、W元素簡(jiǎn)單陰離子分別為O2－、F－、Cl－，半徑：Cl－>O2－>F－，D錯(cuò)誤。5.下列有關(guān)光譜的說法不正確的是()A.原子中的電子在躍遷時(shí)會(huì)發(fā)生能量的變化，能量的表現(xiàn)形式之一是光(輻射)，這也是原子光譜產(chǎn)生的原因B.原子光譜只有發(fā)射光譜C.通過原子光譜可以發(fā)現(xiàn)新的元素D.通過光譜分析可以鑒定某些元素【答案】B【解析】電子在基態(tài)和激發(fā)態(tài)之間的躍遷會(huì)引起能量的變化，并以光的形式體現(xiàn)，用光譜儀攝取得到光譜。電子從基態(tài)向激發(fā)態(tài)的躍遷會(huì)吸收能量，形成吸收光譜；電子從激發(fā)態(tài)向基態(tài)的躍遷會(huì)放出能量，形成發(fā)射光譜。原子中的電子在躍遷時(shí)會(huì)發(fā)生能量的變化，能量的表現(xiàn)形式之一是光(輻射)，這也是原子光譜產(chǎn)生的原因，選項(xiàng)A正確；原子光譜既有發(fā)射光譜，也有吸收光譜，選項(xiàng)B不正確；通過原子光譜可以發(fā)現(xiàn)新的元素，選項(xiàng)C正確；通過光譜分析可以鑒定某些元素，選項(xiàng)D正確。6．(2022·煙臺(tái)模擬)某種具有高效率電子傳輸性能的有機(jī)發(fā)光材料的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如圖所示。下列關(guān)于該材料組成元素的說法錯(cuò)誤的是()A．五種組成元素中有四種元素位于p區(qū)且均位于同一周期B．原子半徑：Al＞C＞N＞O＞HC．氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性：H2O＞NH3＞CH4D．基態(tài)N原子核外有7種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的電子【答案】A【解析】由可知，組成該物質(zhì)的元素有H、C、N、O和Al，由電子排布式可知，H位于第一周期，屬于s區(qū)，而C、N、O均位于第二周期，均屬于p區(qū)，Al位于第三周期，屬于p區(qū)，故A錯(cuò)誤；根據(jù)原子半徑遞變規(guī)律，原子半徑：Al＞C＞N＞O＞H，故B正確；非金屬性：O＞N＞C，則氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性：H2O＞NH3＞CH4，故C正確；N的原子序數(shù)為7，核外有7個(gè)電子，則基態(tài)N原子核外有7種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的電子，故D正確。7．根據(jù)下表中五種元素的電離能數(shù)據(jù)(單位：kJ·mol－1)，下列說法不正確的是()電離能元素代號(hào)I1I2I3I4Q2080400061009400R500460069009500S7401500770010500T5801800270011600U420310044005900A.T的氯化物最可能的化學(xué)式為TCl3B．氦元素最有可能與Q元素位于同一族C．在周期表中，最可能處于同一族的是R和UD．U元素最有可能為K，R元素最有可能為L(zhǎng)i【答案】D【解析】當(dāng)In＋1?In時(shí)，元素的最高化合價(jià)為＋n，故R和U最高價(jià)為＋1，S最高價(jià)為＋2，T最高價(jià)為＋3，A、C項(xiàng)正確；由表中數(shù)據(jù)可知，Q元素各電離能都較大，而且各電離能之間無太大差距，故Q最可能為稀有氣體元素，B項(xiàng)正確；R出現(xiàn)了I4，而鋰核外只有3個(gè)電子，D項(xiàng)錯(cuò)誤。8．(2023·成都模擬)X、Y、Z、W、R屬于周期表中前20號(hào)主族元素，且原子序數(shù)依次增大。X原子中有7個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全不同的電子，Z是元素周期表中電負(fù)性最大的元素，Z和W同主族，R的最外層電子數(shù)是最內(nèi)層電子數(shù)的一半。下列說法正確的是()A．Z的簡(jiǎn)單氫化物分子間能形成氫鍵B．簡(jiǎn)單離子半徑：r(R)＞r(W)C．簡(jiǎn)單氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性：W＞ZD．第一電離能：I1(X)＞I1(Y)＞I1(Z)【答案】A【解析】X為N、Y為O、Z為F、W為Cl、R為K。Z的簡(jiǎn)單氫化物為HF，分子間能形成氫鍵，故A正確；具有相同電子排布的離子中原子序數(shù)大的離子半徑小，則簡(jiǎn)單離子半徑：r(R)＜r(W)，故B錯(cuò)誤；非金屬性：F>Cl，則簡(jiǎn)單氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性：W＜Z，故C錯(cuò)誤；同周期元素從左到右第一電離能呈增大趨勢(shì)，但N的2p電子為半充滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則第一電離能：I1(Z)＞I1(X)＞I1(Y)，故D錯(cuò)誤。9．LDFCB是鋰離子電池常用的一種離子導(dǎo)體，其陰離子由原子序數(shù)依次增大的同周期元素原子W、X、Y、Z構(gòu)成，結(jié)構(gòu)如圖?；鶓B(tài)Y原子的s軌道與p軌道電子數(shù)相等，Z的核外電子總數(shù)是W的最外層電子數(shù)的3倍。下列說法正確的是()A．同周期元素第一電離能小于Y的有5種B．簡(jiǎn)單氫化物的沸點(diǎn)：Z>Y>XC．W的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物具有兩性D．W和Z可形成含有極性共價(jià)鍵的非極性分子【答案】D【解析】根據(jù)陰離子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式，Y形成兩個(gè)共價(jià)鍵，基態(tài)Y原子的s軌道與p軌道電子數(shù)相等，故Y的基態(tài)原子核外電子排布式為1s22s22p4，Y為O；X原子均形成4個(gè)共價(jià)鍵，且原子序數(shù)比Y小，故X為C；整個(gè)微粒顯－1價(jià)，故W為B；Z的核外電子總數(shù)是W的最外層電子數(shù)的3倍，故Z為F。Y為O，同周期元素第一電離能小于O的有Li、Be、B、C，共4種，A錯(cuò)誤；簡(jiǎn)單氫化物的沸點(diǎn)：H2O>HF>CH4，B錯(cuò)誤；B的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物為H3BO3，為一元弱酸，不具有兩性，C錯(cuò)誤；B與F可形成BF3，為含有極性共價(jià)鍵的非極性分子，D正確。10.(1)①基態(tài)Cu原子有________種不同能級(jí)的電子。②N原子中最高能級(jí)的電子的電子云輪廓圖為________。③在空氣中FeO穩(wěn)定性小于Fe2O3，從電子排布的角度分析，其主要原因是_____________________________。(2)元素X位于第四周期，其基態(tài)原子有4個(gè)未成對(duì)電子，基態(tài)X2＋的價(jià)層電子排布式是__________；X3＋的價(jià)層電子排布式為________。(3)M是第四周期元素，最外層只有1個(gè)電子，次外層的所有原子軌道均充滿電子，M元素基態(tài)原子的電子排布式為________，M＋的價(jià)層電子排布式為________________，M2＋的電子排布式為________。【答案】(1)①7②啞鈴形③Fe2＋價(jià)層電子排布式為3d6，而Fe3＋的價(jià)層電子排布式為3d5，為半充滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，故FeO穩(wěn)定性小于Fe2O3(2)3d63d5(3)1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)3d101s22s22p63s23p63d9(或[Ar]3d9)【解析】(2)第四周期元素中，未成對(duì)電子數(shù)為4的元素為Fe。(3)第四周期元素，最外層為第四能層，只有1個(gè)電子，故為4s1，次外層的所有原子軌道都充滿電子，次外層的電子排布式為3s23p63d10，該元素為Cu。11.下表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分別代表一種化學(xué)元素。試回答下列問題：(1)元素p為26號(hào)元素，請(qǐng)寫出其基態(tài)原子的核外電子排布式