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價離子的電子排布式為Is22s22P63s23P63d5,則該元素在周期表中的位置為（）

A.VB族B.IIIB族CM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Is22s22P63s23P63d64s2,價電子排布式

為3d64s2,所以在VUI族。

2.元素X、Y、Z在周期表中的相對位置如圖所示。已知Y元素原子的外圍電子排布式為〃s"r〃p"+i,則下

列說法不正確的是（）

n□

n□

□□

A.Y元素原子的價電子排布式為4s24P4

B.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

1S22s22P63S23P63dl04s24P3

【答案】A

【解析】Y元素原子的外圍電子排布為s能級最多容納2個電子，故〃-1=2,解得〃=3,

故Y元素原子的外圍電子排布為3s23P3Y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3s23P3故A錯誤；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號元素，其元素原子的核外電子排布式為Is22s22P63s23P63dI。4s24P3,故D正確。

3.下列電子排布式或電子排布圖正確的是（）

Is2s2p

AJ,m_AIA

①基態(tài)C原子的電子排布圖：vI口TITI②基態(tài)Cr原子的電子排布式:

Is2s2P

Is22s22P63s23P63d44s2③基態(tài)O原子的電子排布圖：E3巴FAI④基態(tài)Br原子的外圍電子

Is2s2p

排布式：3d"4s24P5⑤基態(tài)B原子的電子排布圖：口壓引，

A.①②③B.②③④C.①②④⑤D.只有③

【答案】D

Is2s2P

u

【解析】①應(yīng)為，②應(yīng)為Is22s22P63s23P63d54s］，④應(yīng)為4s24P5,⑤應(yīng)為

Is2s2p

OMIMI

4..Q021?全國乙卷節(jié)選，雙選）過渡金屬元素銘（Cr）是不銹鋼的重要成分，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國防建設(shè)中有著廣

泛應(yīng)用。對于基態(tài)Cr原子，下列敘述正確的是（填標號）。

A.軌道處于半充滿時體系總能量低，核外電子排布應(yīng)為[Ar]3d54sl

B.4s電子能量較高，總是在比3s電子離核更遠的地方運動

C.電負性比鉀高，原子對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個核外電子，軌道處于半充滿時體系總能量低，核外電子

排布應(yīng)為[Ar]3d54SLA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

的區(qū)域出現(xiàn)的概率越大，并不是4s電子總比3s電子在離核更遠的地方運動，B錯誤；電負性為原子對鍵合

電子的吸引力，同周期除零族原子序數(shù)越大電負性越強，鉀與銘位于同周期，銘原子序數(shù)大于鉀，故輅電

負性比鉀高，原子對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會發(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)的躍遷會放出能量，形

成發(fā)射光譜。原子中的電子在躍遷時會發(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A正確；原子光譜既有發(fā)射光譜，也有吸收光譜，選項B不正確；通過原子光譜可以發(fā)

現(xiàn)新的元素，選項C正確；通過光譜分析可以鑒定某些元素，選項D正確。

6.(2022?江蘇卷)工業(yè)上電解熔融A12O3和冰晶石(Na3AlF6)的混合物可制得鋁。下列說法正確的是()

A.半徑大小：r(Al3+)<r(Na+)

B.電負性大?。簒(F)a(O)

C.電離能大小：Zi(O)<Zi(Na)

D.堿性強弱：NaOH<Al(OH)3

【答案】A

【解析】A.核外電子數(shù)相同時，核電荷數(shù)越大半徑越小，故半徑大小為MAF+)<4Na+),故A正確；B.

同周期元素核電荷數(shù)越大電負性越大，故x(F)>x(O),故B錯誤;C.同周期從左往右第一電離能呈增大趨勢，

同主族從上往下第一電離能呈減小趨勢，故電離能大小為/i(O)>/i(Na),故C錯誤；D.元素金屬性越強，

其最高價氧化物對應(yīng)水化物的堿性越強，故堿性強弱為NaOH>Al(OH)3,故D錯誤。

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能級和s能級上的電子數(shù)相同。Y、Z同周期，Y位于第niA族，W最外層有2個電子。下列說法正確

的是()

A.原子半徑：r(X)<r(Y)<r(Z)<r(W)

B.最高價氧化物對應(yīng)水化物的堿性：W<Y

C.第一電離能：Zi(Z)<Zi(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Is22s22P4或Is22s22P63s2,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Is22s22P4,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錯誤；金屬性：Al<Ca,

則堿性：Al(OH)3<Ca(OH)2，B錯誤；W為Ca,其3d軌道未排電子,D錯誤。

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

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?全國甲卷)太陽能電池板主要材料為單晶硅或多晶硅。Si的價電子層的電子排布式為

(2)(2020.全國卷II)基態(tài)Ti原子的核外電子排布式為o

⑶(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?全國卷II)Fe成為陽離子時首先失去軌道電子，Sm的價層電子排布式4停6s2,Sm3+價層電

子排布式為O

(5)(2019?全國卷I)下列狀態(tài)的鎂中，電離最外層一個電子所需能量最大的是(填標號)。

A.[Ne]臼B,：Ne]pWlC[Ne]田山D.[Ne]臼

3s3s3s3p3P

(6)(2018.全國卷II)基態(tài)Fe原子價層電子的電子排布圖(軌道表達式)為

【答案】⑴3案p?(2)Is22s22P63s23P63d24s2或[Ar]3d24s2

(3)第四周期第VID族Is22s22P63s23P63d64s2或[Ar]3d64s2(4)4s4f(5)A

10.(高考題組合)電離能大小的比較及原因。

Zi/CkJ-moP1)

Li520Be900B801

Na496Mg738Al578

(1)(2020?全國卷I)Li及其周期表中相鄰元素的第一電離能(/1)如表所示。/i(Li)>/i(Na),原因是

I\(Be)>Zi(B)>Zi(Li),原因是o

(2)(2018?全國卷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/i(Zn)

/|(CU)(填“大于”或“小于”)o原因是O

(3)(2017.全國卷明元素Mn與。中，第一電離能較大的是。

【答案】(l)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；但由于基態(tài)Be原子的s能級處于全充滿狀

態(tài)，能量更低更穩(wěn)定，故其第一電離能大于B的

⑵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)0

【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的電負性小于y的電負性

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

錯誤；x為非金屬元素，且位于y的上一周期，非金屬性更強，所以x的電負性大于y的電負性，故B錯誤；

x電負性較大，更容易得到電子，氧化性更強，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錯誤。

2.X、Y是同周期的兩種主族元素，它們的逐級電離能⑺數(shù)據(jù)如下表所示：

電離能1/ihhh15........

X49645626912954313353........

Y738145177331054013630........

下列有關(guān)說法正確的是（）

A.電負性：X>Y

B.與水反應(yīng)劇烈程度：X<Y

C.X的最外層電子數(shù)為1

D.Y的最高化合價為+3

【答案】C

【解析】由X的/2突然增大，說明X的最外層有1個電子，Y的/3突然增大，說明Y的最外層有2個電

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)高三測試）元素周期表和元素周期律可指導(dǎo)人們進行規(guī)律性推測和判斷。下列說法中

不合理的是（）

A.若“X2+和"丫一的核外電子層結(jié)構(gòu)相同，則原子序數(shù)：a=b+3

B.鹽酸（HC1）酸性比HzSiCh強，則元素的非金屬性：Cl>Si

C.硅、楮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在周期表中處于對角線位置，可推出：Be(OH)2+2OH=BeOr+2H2O

【答案】B

【解析】A.若“X2+和/一的核外電子層結(jié)構(gòu)相同，則原子序數(shù)：a—2=6+1,即a=6+3,故A正確；

B.HC1不是氯元素的最高價含氧酸，不能據(jù)此比較Cl、Si的非金屬性強弱，故B錯誤；C.硅、褚處于金屬

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A1在周期表中處于對角線位置，則Be(OH)2和A1(OH)3性質(zhì)相似，可推出：Be(OH)2+2OlT=BeO歹

+2HoO,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。下列說法錯誤的是()

YZ

XW

RT

A.X、Y的單質(zhì)均存在同素異形體

B.Y、Z的簡單氫化物的穩(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C1

元素、Y為O元素、X為P元素，R為Ge元素。P對應(yīng)的同素異形體有紅磷、白磷等，。對應(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，元素的非金屬性越強，對應(yīng)的簡單

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元素簡單陰離子分別為。2一、口、C1

一，半徑：Cl>02>F,D錯誤。

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會發(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)的躍遷會放出能量，形

成發(fā)射光譜。原子中的電子在躍遷時會發(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A正確；原子光譜既有發(fā)射光譜，也有吸收光譜，選項B不正確；通過原子光譜可以發(fā)

現(xiàn)新的元素，選項C正確；通過光譜分析可以鑒定某些元素，選項D正確。

6.（2022.煙臺模擬）某種具有高效率電子傳輸性能的有機發(fā)光材料的結(jié)構(gòu)簡式如圖所示。下列關(guān)于該材料組

成元素的說法錯誤的是（）

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：A1>C>N>O>H

C.氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性：H2O>NH3>CH4

D.基態(tài)N原子核外有7種運動狀態(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、。和A1,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)，A1位于第三周期，屬于p區(qū)，故A錯誤；

根據(jù)原子半徑遞變規(guī)律，原子半徑：A1>C>N>O>H,故B正確；非金屬性：0>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個電子，則基態(tài)N原子核外有7種

運動狀態(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-moP1）,下列說法不正確的是（）

電離能

/1hhk

元素

Q2080400061009400

R500460069009500

S7401500770010500

T5801800270011600

U420310044005900

A.T的氯化物最可能的化學(xué)式為TCb

B.氫元素最有可能與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U

D.U元素最有可能為K,R元素最有可能為Li

【答案】D

【解析】當(dāng)/時，元素的最高化合價為+小故R和U最高價為+1,S最高價為+2,T最高價為

+3,A、C項正確；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項正確；R出現(xiàn)了A而鋰核外只有3個電子，D項錯誤。

8.(2023?成都模擬)X、Y、Z、W、R屬于周期表中前20號主族元素，且原子序數(shù)依次增大。X原子中有7

個運動狀態(tài)完全不同的電子，Z是元素周期表中電負性最大的元素，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的簡單氫化物分子間能形成氫鍵

B.簡單離子半徑：r(R)>r(W)

C.簡單氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性：W>Z

D.第一電離能：Zi(X)>Zi(Y)>/i(Z)

【答案】A

【解析】X為N、Y為O、Z為F、W為Cl、R為K。Z的簡單氫化物為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，則簡單離子半徑："(R)<r(W),故B錯誤；非

金屬性：F>C1,則簡單氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性：W<Z,故C錯誤；同周期元素從左到右第一電離能呈增大

趨勢，但N的2P電子為半充滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則第一電離能：/i(Z)>/i(X)>A(Y),故D錯誤。

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()

rYT

II

/X、

Y、X，X-Y

\II\,Z

x—x、.w

Y"Y、Z

A.同周期元素第一電離能小于Y的有5種

B.簡單氫化物的沸點：Z>Y>X

C.W的最高價氧化物對應(yīng)的水化物具有兩性

D.W和Z可形成含有極性共價鍵的非極性分子

【答案】D

【解析】根據(jù)陰離子的結(jié)構(gòu)簡式，Y形成兩個共價鍵，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Is22s22P匕Y為O；X原子均形成4個共價鍵，且原子序數(shù)比Y小，故X為

C；整個微粒顯一1價，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錯誤；簡單氫化物的沸點：H2O>HF>CH4,

B錯誤；B的最高價氧化物對應(yīng)的水化物為H3BO3,為一元弱酸，不具有兩性，C錯誤；B與F可形成BF3，

為含有極性共價鍵的非極性分子，D正確。

10.(1)①基態(tài)Cu原子有種不同能級的電子。

②N原子中最高能級的電子的電子云輪廓圖為0

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個未成對電子，基態(tài)X2+的價層電子排布式是；X3+

的價層電子排布式為O

(3)M是第四周期元素，最外層只有1個電子，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+的價層電子排布式為,M2+的電子排布式為o

【答案】(1)①7②啞鈴形③Fe2+價層電子排布式為3d6,而Fe3+的價層電子排布式為3d5,為半充滿穩(wěn)

定結(jié)構(gòu)，故FeO穩(wěn)定性小于Fe2O3(2)3d63d5

(3)ls22s22P63s23P63d1°4sl(或[Ar]3di°4s])3d10Is22s22P63s23P63d%或[Ar]3d與

【解析】(2)第四周期元素中，未成對電子數(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3s23P63d1。，該元素為

Cuo

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：

a

瓦一

ghTTET元

IniIIIIlolPlIIIIII

表1

(1)元素p為26號元素，請寫出其基態(tài)原子的核外電子排布式：,

(2)h的單質(zhì)在空氣中燃燒發(fā)出耀眼的白光，請用原子結(jié)構(gòu)的知識解釋發(fā)光的原因：

(3)0、p兩元素的部分電離能數(shù)據(jù)如下表:

元素

oP