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考点42 原子结构与性质
1．能层、能级、原子轨道数及最多容纳电子数
能层 一 二 三 四 五 …
符号 K L M N O …
能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s … …
包含原子轨道数 1 1 3 1 3 5 1 3 5 7 1 … …
最多容纳电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 … …
2 8 18 32 … 2n2
2.常见原子轨道电子云轮廓图
原子轨道 电子云轮廓图形状 轨道个数
s 球形 1
p 哑铃(或纺锤)形 3(px，py，pz)
3.基态原子的核外电子排布
(1)原子核外电子排布的“三规律”
能量最低原理 原子核外电子总是优先占有能量最低的原子轨道
泡利原理 每个原子轨道里，最多只能容纳2个自旋状态相反的电子
洪特规则 当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，而且自旋状态相同
(2)基态原子核外电子排布的四种表示方法
表示方法 举例
电子排布式 Cr：1s22s22p63s23p63d54s1
简化电子排布式 Cu：[Ar]3d104s1
价电子排布式 Fe：3d64s2
电子排布图(或轨道表示式)
易错提醒：
原子轨道处于全空、半充满、全充满状态更稳定。Cr、Cu的电子排布式分别为1s22s22p63s23p63d54s1、1s22s22p63s23p63d104s1，而非1s22s22p63s23p63d44s2、1s22s22p63s23p63d94s2。　
4．元素第一电离能的递变性
(1)规律
同周期元素从左到右，第一电离能呈增大趋势(注意第ⅡA族、第ⅤA 族的特殊性)；同主族元素自上而下，第一电离能逐渐减小。
(2)特殊情况
当原子核外电子排布在能量相等的轨道上形成全空(p0、d0、f0)、半充满(p3、d5、f7)和全充满(p6、d10、f14)的结构时，原子的能量较低，为稳定状态，该元素具有较大的第一电离能，如第一电离能：Be>B；Mg>Al；N>O；P>S。
(3)应用
①判断元素金属性的强弱
电离能越小，金属越容易失去电子，金属性越强；反之越弱。
②判断元素的化合价
如果某元素的In＋1 In，则该元素的常见化合价为＋n。
5．元素电负性的递变性
(1)规律
同周期主族元素从左到右，电负性依次增大；同主族元素自上而下，电负性依次减小。
(2)应用
1．书写基态原子电子排布时，应注意以下易错点
(5)同能级的轨道半充满、全充满或全空状态的原子结构稳定。
如Cr：[Ar]3d54s1　不能书写成[Ar]3d44s2
Cu：[Ar]3d104s1　不能书写成[Ar]3d94s2
(6)要注意比较原子核外电子排布式、简化电子排布式、原子外围电子排布式的区别与联系。如Cu的电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1；简化电子排布式：[Ar]3d104s1；外围价层电子排布式：3d104s1。
(7)当出现d轨道时，虽然电子按ns、(n－1)d、np的顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把(n－1)d放在ns前，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2，而失电子时，却先失4s轨道上的电子，如Fe3＋：1s22s22p63s23p63d5。
2．熟记3种最外层电子的排布特征
(1)最外层有3个未成对电子的为ns2np3。1～36号元素中分别为N、P、As。
(2)最外层有2个未成对电子的可能是ns2np2或ns2np4。短周期元素中分别为C、Si和O、S。
(3)最外层有一个未成对电子的可能是ns1、ns2np1、(n－1)d5ns1、(n－1)d10ns1、ns2np5。第四周期中的对应元素有K、Ga、Cr、Cu、Br。
3．同周期元素从左向右，元素的第一电离能并不是逐渐增大的，当元素的核外电子排布轨道是全空、半充满和全充满状态时，第一电离能就会反常得大。
示例
(1)第三周期所有元素的第一电离能(I1)大小顺序为Na(2)高温条件下Cu2O比CuO稳定的原因是Cu2O中Cu＋的3d轨道处于全充满稳定状态，难失电子。
(3)一个原子的逐级电离能逐渐增大的原因：
随着电子的逐个失去，阳离子所带的正电荷数越来越大，再要失去一个电子需克服的电性吸引力也越来越大，消耗的能量越来越多。
(4)第二、三、四周期的同周期主族元素，第ⅡA族(ns2np0)和第ⅤA族(ns2np3)元素，因p轨道处于全空或半充满状态，比较稳定，所以其第一电离能大于同周期相邻的第ⅢA族和第ⅥA族元素的，如第一电离能：Mg>Al，P>S。
(5)①金属活动性顺序与元素相应的电离能大小顺序不完全一致，故不能根据金属活动性顺序表判断电离能的大小。
②不能将电负性1.8作为划分金属和非金属的绝对标准。
③共价化合物中，两种元素电负性差值越大，它们形成共价键的极性就越强。
④同周期元素，从左到右，非金属性越来越强，电负性越来越大，第一电离能总体呈增大趋势。
2．电离能与电负性变化规律与大小判断
(1)元素第一电离能的周期性变化规律
一般规律 同一周期，随着原子序数的增加，元素的第一电离能呈现增大的趋势，稀有气体元素的第一电离能最大，碱金属元素的第一电离能最小。同一主族，随着电子层数的增加，元素的第一电离能逐渐减小
特殊情况 第一电离能的变化与元素原子的核外电子排布有关。通常情况下，当原子核外电子排布在能量相等的轨道上形成全空(p0、d0、f0)、半满(p3、d5、f7)和全满(p6、d10、f14)结构时，原子的能量较低，该元素具有较大的第一电离能
　　
(2)电离能、电负性大小判断
规律 在周期表中，电离能、电负性从左到右逐渐增大，从上往下逐渐减小
特性 同周期主族元素，第ⅡA族(ns2)全充满、第ⅤA族(np3)半充满，比较稳定，所以其第一电离能大于同周期相邻的第ⅢA和第ⅥA族元素
方法 我们常常应用化合价及物质类别判断电负性的大小，如O与Cl的电负性比较：①HClO中Cl为＋1价、O为－2价，可知O的电负性大于Cl；②Al2O3是离子化合物、AlCl3是共价化合物，可知O的电负性大于Cl
1．下列表示正确的是
A．CH3Cl的电子式： B．镁原子最外层电子的电子云图：
C．四氯化碳的比例模型： D．乙酸甲酯的结构简式：CH3OOCCH3
【答案】D
【解析】
A．一氯甲烷是共价化合物，电子式为，故A错误；
B．镁原子最外层电子为3s电子，电子云图，故B错误；
C．四氯化碳中氯原子的原子半径大于碳原子，四氯化碳的比例模型为，故C错误；
D．乙酸甲酯的分子式为C2H4O2，结构简式为CH3OOCCH3，故D正确；
故选D。
2．有关氮原子核外p亚层中的电子的说法错误的是
A．能量相同 B．电子云形状相同
C．电子云伸展方向相同 D．自旋方向相同
【答案】C
【解析】
氮原子核外电子排布为：1s22s22p3，2px1、2py1 和2pz1 上的电子能量相同、电子云形状相同、自旋方向相同，但电子云伸展方向不相同，故选C。
3．下列说法正确的是
A．同一原子中，在离核较远的区域运动的电子能量较高
B．原子核外电子排布，先排满K层再排L层，先排满M层再排N层
C．同一周期中，随着核电荷数的增加，元素的原子半径逐渐增大
D．同一周期中，Ⅱ A与Ⅲ A族元素原子的核电荷数都相差1
【答案】A
【解析】
A．电子能量越低，挣脱原子核束缚的能力弱，在距离原子核近的区域运动；电子能量高，挣脱原子核束缚的能力强，在距离原子核远的区域运动，故A正确；
B．M能层中d能级的能量高于N能层中s能级能量，填充完4s能级后才能填充3d能级，故B错误；
C．同一周期中，主族元素随着核电荷数的增加，元素的原子半径逐渐减小，故C错误；
D．第四周期中，Ⅱ A与Ⅲ A族元素原子的核电荷数相差11，故D错误；
故选：A。
4．科研人员研究发现、SO3、、HNO2、H2O等粒子参与雾霾粒中硫酸盐的生成过程。下列说法正确的是
A．基态硫原子核外电子有9种不同运动状态
B．SO3的空间构型是平面三角形
C．反应过程中既有非极性键的断裂也有非极性键的形成
D．HNO2中O-N-O键角为120°
【答案】B
【解析】
A．原子核外没有两个运动状态完全相同的电子，有几个电子就有几种运动状态，硫原子核外有16个电子，所以有16种不同状态，A项错误；
B．SO3中含有3个键，孤电子对数是0，所以价层电子对数是3，空间构型为平面三角形，B项正确；
C．非极性键由同种原子构成，这些粒子中均没有非极性键，因此反应过程中无非极性键的断裂，C项错误；
D．HNO2中，N原子的价层电子对数为2＋=3，为sp2杂化类型且有一个孤电子对，由于孤电子对对成键电子对的排斥作用，导致键角小于120°，D项错误；
故选B。
5．下列说法正确的是
A．一定条件下，与可形成与氢键有关
B．同一原子中，2p，3p、4p能级的轨道数依次增多
C．基态K原子中，核外电子占据的最高能层的符号是N
D．碳碳三键的键能是碳碳单键键能的3倍
【答案】C
【解析】
A．一定条件下，与可形成，原因是B、N之间形成配位键，A项错误；
B．同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数相同，均为3，B项错误；
C．K原子能层有K、L、M、N，核外电子占据的最高能层的符号是N，C项正确；
D．碳碳三键的键能小于单键键能的三倍，D项错误；
答案选C。
6．一水合甘氨酸锌是一种矿物类饲料添加剂，其结构简式如图所示。下列说法正确的是
A．第一电离能：O>N>C>H
B．分子中C和N的杂化方式相同
C．基态Zn原子的核外电子有15种空间运动状态
D．该物质中，Zn 的配位数为4，配位原子为O、N
【答案】C
【解析】
A．同周期元素从左到右，第一电离能逐渐增大，但第ⅤA族元素的第一电离能大于第ⅥA族的，氢对核外电子的束缚力很弱，容易失去一个电子，其第一电离能较小，所以第一电离能：N＞O＞C＞H，故A错误；
B．分子中连双键的C的杂化方式为sp2，连单键的碳原子为sp3杂化，N都是sp3杂化，故B错误；
C．量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道，基态Zn原子的核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d104s2，有15种空间运动状态，故C正确；
D．该物质中，Zn提供空轨道，O和N提供孤电子对，配位原子是O、N，但Zn的配位数是5，故D错误；
故选C。
7．依据所给化学用语，判断下列表达正确的是
A．NH4NO3中，电负性最大的元素是O
B．四氯化碳的电子式：
C．镁原子电离最外层一个电子，电子排布为状态时所需的能量最大
D．“玉兔”号月球车的热源材料Pu与Pu互为同素异形体
【答案】A
【解析】
A．一般情况下非金属的非金属性越强，则其电负性越大，NH4NO3中O的非金属最强，则电负性也最大，故A正确；
B．四氯化碳的电子式，故B错；
C．镁为12号元素，则其核外电子排布式为，即Mg无3瓶轨道，故C错；
D．Pu与Pu所含的质子数相同而中子数，则为同位素，故D错；
答案选A。
8．下列说法不正确的是
A．CH2=CH—CH3中有两个π键，7个σ键
B．CO和N2原子总数相同，价电子总数相等，性质相似
C．Na+的电子排布式为1s22s22p6
D．NCl3分子的构型为三角锥形
【答案】A
【解析】
A．单键为σ键，双键中有1个σ键，1个π键，则有机物CH2=CH-CH3中有1个π键，8个σ键，故A错误；
B．CO和N2为等电子体，原子总数相同，价电子总数相等，结构相似，但化学性质不同，性质相似，故B正确；
C．Na+的最外层为8电子稳定结构，则Na+的电子排布式为1s22s22p6，故C正确；
D．NCl3分子中N原子成3个σ键，孤电子对数为，有一对未成键的孤对电子，杂化轨道数为4，分子空间构型是三角锥形，故D正确；
故选：A。
9．元素H、C、N可组成多种杂环化合物，例如(吡啶)、(吡咯)，下列说法错误的是
A．电负性： B．中，为杂化
C．、都难溶于水 D．、都含有Ⅱ键
【答案】C
【解析】
A．由元素周期律可知同周期从左到右，电负性增大，从上到下电负性减小，电负性：，故A正确；
B．中原子有两个键，由可知孤电子为对1，的价层电子对为3为杂化，故B正确；
C．能形成氢键，具有亲水性，故C错误；
D．双键中有一个键和键，和都有双键，故D正确；
故答案为C。
10．化合物(YX4)2W2Z4常用作沉淀滴定分析试剂。X是原子半径最小的元素，Y的基态原子成单电子与成对电子个数比为3：4，Z元素的电负性仅次于氟元素，W原子电子总数与Z原子的最外层电子数相同。下列说法正确的是
A．简单氢化物的还原性：Y> Z
B．最高正化合价：Z> Y> W
C．第一电离能：Z>Y>W
D．该化合物中W与Y的杂化方式相同
【答案】A
【解析】
【分析】
由题干信息可知，化合物(YX4)2W2Z4常用作沉淀滴定分析试剂，X是原子半径最小的元素，则X为H，Y的基态原子成单电子与成对电子个数比为3：4，即电子排布式为：1s22s22p3，则Y为N，Z元素的电负性仅次于氟元素，则Z为O，W原子电子总数与Z原子的最外层电子数相同，则W为C，化合物(YX4)2W2Z4为(NH4)2C2O4，据此分析解题。
A．由分析可知，Y、Z分别为：N、O，由于O的非金属性强于N的，即O2的氧化性强于N2，故简单氢化物的还原性：NH3大于H2O即Y> Z，A正确；
B．已知主族元素的最高正价等于其最外层电子数，但O、F无正价除外，故最高正化合价： Y> W，B除外；
C．由分析可知，Y、Z、W分别为：N、O、C，为同一周期元素，从左往右第一电离能呈增大趋势，IIA与IIIA、VA与VIA反常，故第一电离能：N＞O＞C即 Y > Z >W，C错误；
D．该化合物即(NH4)2C2O4中W即C原子与氧原子形成了C=O双键，故C为sp2杂化，而Y即N在中N周围的价层电子对数为：4+=4，故其杂化方式为sp3，则二者的杂化方式不相同，D错误；
故答案为：A。
11．金属Na溶解于液氨中形成氨合钠离子和氨合电子，向该溶液中加入穴醚类配体L，得到首个含碱金属阴离子的金黄色化合物[NaL]+Na-。下列说法错误的是
A．Na-的半径比F-的大 B．Na-的还原性比Na的强
C．Na-的第一电离能比H-的大 D．该事实说明Na也可表现出非金属性
【答案】C
【解析】
A．核外有3个电子层、核外有2个电子层，故的半径比的大，A项正确；
B．的半径比Na的大，中原子核对最外层电子的引力小，易失电子，故的还原性比Na的强，B项正确；
C．的1s上有2个电子，为全充满稳定结构，不易失去电子，故的第一电离能比的小，C项错误；
D．该事实说明Na可以形成，得电子表现出非金属性，D项正确。
故选C。
12．短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，基态X原子的电子总数是其最高能级电子数的2倍，Z可与X形成淡黄色化合物，Y、W最外层电子数相同。下列说法正确的是
A．简单离子的半径： B．简单离子的还原性：
C．第一电离能： D．电负性：
【答案】A
【解析】
【分析】
四种短周期主族元素，基态X原子的电子总数是其最高能级电子数的2倍，设若X为第二周期元素原子，则X可能为Be或O，若X为第三周期元素原子，则均不满足题意，Z与X能形成Z2X2的淡黄色化合物，该淡黄色固体为Na2O2，则X为O元素，Z为Na元素；Y与W的最外层电子数相同，则Y为F元素，W为Cl元素，据此分析。
A．电子层数越多简单离子半径越大，相同结构的离子，原子序数越大半径越小，故四种元素中离子半径从大到小的顺序为Cl-＞O2-＞F-＞Na+，故A正确；
B． 单质的氧化性越强，简单离子的还原性越弱，O、F、Cl三种元素中F2的氧化性最强O2的氧化性最弱，故简单离子的还原性O2-＞Cl-＞F-，故B错误；
C．同一周期从左向右第一电离能总趋势为逐渐增大，同一主族从上到下第一电离能逐渐减小，故四种元素中第一电离能从大到小的顺序为F＞O＞Cl＞Na，故C错误；
D．同主族元素从上往下电负性逐渐减小，则电负性：F＞Cl，故D错误；
故选A。
1．下列各组原子中，彼此化学性质一定相似的是
A．最外层都只有一个电子的X、Y原子
B．原子核外L层上有8个电子的X原子与M层上有8个电子的Y原子
C．2p轨道上有3个未成对电子的X原子与3p轨道上有3个未成对电子的Y原子
D．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
【答案】C
【解析】
A．最外层只有一个电子可能是H原子、碱金属元素原子或者ⅠB族元素原子，H原子、碱金属元素原子性质有相似的地方，都具有还原性，但与ⅠB族元素原子性质不同，故A错误；
B．原子核外L层上有8个电子的X原子，没有指明有没有M层，M层上有8个电子的Y原子，没有指明有没有N层，无法判断它们是什么原子，无法判断它们的化学性质是否相似，故B错误；
C．2p轨道上有3个未成对电子的X原子为N原子，3p轨道上有3个未成对电子的Y原子为P原子，N和P位于同一主族，最外层电子数相同，性质相似，故C正确；
D．原子核外电子排布式为1s2的X原子为He原子，原子核外电子排布式为1s22s2的Y原子为Be，二者性质不同，故D错误；
故答案为C。
2．下列叙述正确的是
A．钠的焰色反应是电子由基态转化成激发态时释放能量产生的
B．价电子排布为的元素位于第五周期第ⅠA族，属于s区元素
C．各能层的s电子云轮廓图都是球形，但球的半径大小不同
D．乙醇比甲醚的沸点高是因为乙醇的相对分子质量大
【答案】C
【解析】
A．钠的焰色反应是电子由激发态转化成基态时释放能量产生的，故A错误；
B．价电子排布为的元素位于第五周期第ⅢA族，属于p区元素，故B错误；
C．各能层的s电子云轮廓图都是球形，但球的半径大小不同，故C正确；
D．乙醇比甲醚的沸点高是因为乙醇分子间能形成氢键，故D错误；
选C。
3．下列关于原子结构及元素周期表的说法错误的是
A．位于同一轨道内电子的运动状态也不相同
B．位于 d 区和 ds 区的元素都是金属元素
C．前四周期未成对电子数最多的元素位于ⅥB 族
D．基态原子最外层电子排布为ns1 的元素均在ⅠA 族或ⅠB 族
【答案】D
【解析】
A．电子运动状态取决于主量子数（电子层），角量子数（电子亚层），磁量子数（电子轨道），自旋量子数（电子自旋方向），位于同一轨道内电子，它们的自旋方向不同，运动状态也不相同，故A正确；
B．d区和ds区的元素包括副族和第VIII族元素，副族和第VIII族元素全部是金属元素，故B正确；
C．前四周期元素即1～36号元素，未成对电子数最多的元素外围电子排布为3d54s1，共有6个未成对电子，该元素是铬，处于周期表中第四周期第ⅥB族，故C正确；
D．基态原子的最外层电子排布是ns1，若为主族元素，则为第IA族，若为过渡金属元素，则为第VIB或IB元素，故D错误；
答案为D。
4．“轨道”2px与3py上电子一定相同的方面是（ ）
A．能量 B．呈纺锤形
C．自旋方向 D．在空间的伸展方向
【答案】B
【解析】
A．“轨道”2Px与3Py分别属于第二电子层和第三电子层，不同电子层的电子具有不同的能量，所以二者的能量不同，故A错误；
B．所有的p轨道均为纺锤形，所以“轨道”2Px与3Py均呈纺锤形，故B正确；
C．不同电子层上的电子，其自旋方向不一定相同，故C错误；
D．在三维坐标中，“轨道”2Px在x轴方向伸展，3Py在y轴方向伸展，则在空间的伸展方向不同，故D错误；
故答案为B。
5．下列表示氮原子结构的化学用语中,对核外电子运动状态描述正确且能据此确定电子能级的是（ ）
A． B． C．1s22s22p3 D．
【答案】C
【解析】
A. 是N原子的原子结构示意图，只能看出在原子核外各个电子层上含有的电子数的多少，不能描述核外电子运动状态，故A错误；
B. 是N原子的电子式，可以得到原子的最外电子层上有5个电子，不能描述核外电子运动状态，故B错误；
C. 是N原子的核外电子排布式，不仅知道原子核外有几个电子层，还知道各个电子层上有几个电子亚层，及核外电子运动状态，故C正确；
D. D是N原子的轨道表示式，但原子核外的电子总是尽可能的成单排列，即在2p的三个轨道上各有一个电子存在，且自旋方向相同，这样的排布使原子的能量最低，故D错误。
故选C。
6．SiC 和Si 的结构相似，是最有前景的半导体材料之一，下列说法正确的是
A．碳和硅原子最外层电子的轨道表示式完全相同
B．2py是碳原子核外能量最高的电子亚层
C．硅原子核外电子共占用 5 个轨道
D．都属于原子晶体，熔点SiC>Si
【答案】D
【解析】
A．原子状态不同时，如基态碳原子和激发态的硅原子最外层电子的轨道表示式不相同，A错误；
B．2px、2py、2pz三个轨道的能量相同，2p才是碳原子核外能量最高的电子亚层，B错误；
C．硅原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p2，s有1个轨道，p有3个轨道，根据电子排布规律可知，其核外电子共占用8个轨道，C错误；
D．SiC 和Si均属于原子晶体，由于原子半径C＜Si，因此键长：C—Si＜Si—Si，则键能：C—Si>Si—Si，因此熔点SiC>Si，D正确；
答案选D。
7．硫代硫酸钠(Na2S2O3)可作为照相业的定影剂，反应的化学方程式为：AgBr+2Na2S2O3=Na3[Ag(S2O3)2]+NaBr。下列说法正确的是
A．基态Br原子中电子的空间运动状态有35种 B．[Ag(S2O3)2]3-中含有离子键、共价键、配位键
C．中心原子S的杂化方式为sp3 D．非金属元素S、O、Br中电负性最大的是Br
【答案】C
【解析】
A．Br为35号元素，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5，其内层轨道全部占满，共占据14个轨道，4s能级一个轨道全部占满，4p能级3个轨道也占满，所以共有14+1+3=18种空间运动状态的电子，故A错误；
B．[Ag(S2O3)2]3-中存在Ag+和之间的配位键，S原子和O原子之间的共价键，但不存在离子键，故B错误；
C．与SO原子总数相同，价电子总数相同，所以中心S原子的杂化方式相同，SO中心S原子价层电子对数为=4，所以为sp3杂化，故C正确；
D．非金属性越强，元素的电负性越大，非金属性O最强，所以电负性最大的是O元素，故D错误；
故答案为C。
8．W、X、Y、Z为同一短周期主族元素，它们的相关信息如下。下列说法正确的是
元素代号 W X Y Z
原子半径 0.186 0.117 0.110 0.099
最高正(最低负)化合价 +1 +7，-1
一种新化合物M
A．含氧酸的酸性：Z>Y>X
B．X单质形成的晶体硬度大，可用来制造光导纤维
C．基态Y原子的价电子排布图为
D．化合物M中，X、Y、Z、W最外层均满足8电子稳定结构
【答案】D
【解析】
【分析】
根据Z的化合价可知Z为Cl，结合化合物中W形成+1价阳离子，可知W为Na，X的原子半径介于Na和Cl之间，且能形成4条单键，可知X为Si，Y得到1个电子后与2个X形成两条共价键，则Y最外层有5个电子，Y为P，据此分析解答。
A．Cl的含氧酸HClO为弱酸，酸性比Y的最高价含氧酸磷酸弱，故A错误；
B．Si的氧化物二氧化硅用来制作光导纤维，故B错误；
C．Y为P，其最外层电子数为5，价电子排布图为，故C错误；
D．由结构图可知M中，X、Y、Z、W所有原子均达到最大成键数量，都满足8电子稳定结构，故D正确；
故选：D。
9．化合物M()常用于制备新型消炎、解热、镇痛、治疗风湿病的药物贝诺酯。下列有关M的说法错误的是
A．组成元素中有3种属于同周期的p区元素
B．基态钠原子核外有7种空间运动状态不同的电子
C．电负性：O>N>C>H
D．气态氢化物的稳定性：H2O>NH3>CH4
【答案】B
【解析】
【分析】
A．M分子的组成元素有H、C、N、O、Na五种，C、N、O位于第二周期且均位于p区，A项正确；
B．基态钠原子的核外电子排布为1s22s22p63s1，11个电子分别位于三个s轨道，三个p轨道，共6种空间运动状态，11种运动状态，B项错误；
C．C、N、O同周期，电负性逐渐增大，H的电负性最小，电负性大小顺序：O>N>C>H，C项正确；
D．O、N、C三种元素的非金属性依次减弱，故气态氢化物的稳定性依次减弱，D项正确；
答案选B。
10．下列说法中正确的是
A．和都是正四面体型分子，且键角相等
B．乙烯分子中，碳原子的杂化轨道形成键，未杂化的轨道形成键
C．成为阳离子时首先失去轨道电子
D．分子中孤电子对与成键电子对的排斥作用比成键电子对之间的排斥作用弱
【答案】B
【解析】
A．P4和CH4都是正四面体型分子，但甲烷的键角为109°28'，而P4的键角为60°，A错误；
B．乙烯分子中含碳碳双键，碳原子的sp2杂化轨道头碰头形成σ键，未杂化的2p轨道肩并肩形成π键，B正确；
C．成为阳离子时首先失去4s轨道上的2个电子，C错误；
D．PH3分子中孤电子对与成键电子对的排斥作用比成键电子对之间的排斥作用强，D错误；
故答案为：B。
11．7N、9F、14Si、15P是周期表中的短周期主族元素。下列有关说法正确的是
A．元素F在周期表中位于第2周期ⅥA族
B．30Si与31P具有相同的中子数
C．第一电离能：I1(P)＜I1(N)＜I1(O)
D．最高价氧化物的水化物的酸性：HNO3＜H3PO4＜H2SiO3
【答案】B
【解析】
A．F元素原子序数为9，处于第2周期第VIIA族，故A错误；
B．30Si的中子数为30-14=16，31P 的为31-15=16，具有相同中子数，故B正确；
C．同周期随原子序数增大，第一电离能呈增大趋势，同主族自上而下第一电离能减小，ⅤA族分别为全满、半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，所以第一电离能 I1(P)＜I1(O)＜I1(N)，故C错误；
D．元素的非金属性越强，其最高价含氧酸的酸性越强，同周期自左而右非金属性增强，非金属性Si＜P＜N，故酸性：H2SiO3＜H3PO4＜HNO3，故D错误；
故选：B。
12．X、Y、Z、W是四种短周期主族元素，其在元素周期表中的相对位置如图所示。Z的最高正价与最低负价的代数和为4。下列说法正确的是
A．电负性：
B．元素Y的最简单氢化物的中心原子Y采用杂化
C．元素X和Z形成的化合物中可能所有原子都达到了8电子稳定结构
D．元素Z的氧化物对应水化物的酸性比Y的强
【答案】C
【解析】
【分析】
X、Y、Z、W是四种短周期主族元素，Z为第三周期的元素，Z的最高正价与最低负价的代数和为4，则Z为S元素，则W为Cl元素，X为C元素，Y为N元素，结合元素周期律分析判断。
A．元素的非金属性越强，电负性越大，电负性：ZB．元素Y的最简单氢化物为，中心原子N的价层电子对数=3+=4，采用杂化，故B错误；
C．元素X和Z形成的化合物为CS2，所有原子都达到了8电子稳定结构，故C正确；
D．元素Z的氧化物对应水化物可能为H2SO4，也可能为H2SO3，Y的氧化物对应水化物可能为HNO3，其中H2SO3的酸性比HNO3的弱，故D错误；
故选C。
13．最近我国科研人员发现了一种安全、高效的化学试剂FSO2N3，下列有关元素F、S、O、N的说法正确的是
A．原子半径： S > N > O > F B．最高正价：F > S=O > N
C．第一电离能：F > S > O > N D．F原子的基态原子核外未成对电子数最多
【答案】A
【解析】
A．同一周期从左到右原子半径逐渐减少，同一主族从上到下原子半径逐渐增大，则原子半径： S > N > O > F，故A正确；
B．氟和氧元素没有最高正价，故B错误；
C．同一周期从左到右第一电离能逐渐增大，同周期第二主族、第五主族反常，同主族从上到下第一电离能减小，则第一电离能：F>N>O>S，故C错误；
D．氮原子的基态原子核外未成对电子数是3个，F原子的基态原子核外未成对电子数是1个，氧原子和硫原子的基态原子核外未成对电子数是2个，则未成对电子数最多的是氮原子，故D错误；
故选：A。
14．X、Y、Z、R、W为原子序数依次增大的主族元素，元素原子半径之比的值是前20号元素中任意两种元素原子半径的比值中最大的；R的原子最外层电子数是其内层电子总数的一半；X、Y、Z、R形成的化合物可表示为[YX4]+[X2RZ4]-。下列说法正确的是
A．电负性：R＞Z
B．键能：Y—X＞R—X
C．Z与R形成的化合物均具有强氧化性
D．X、Y、Z形成的化合物中不可能含离子键
【答案】B
【解析】
【分析】
X、Y、Z、R、W为原子序数依次增大的主族元素，元素原子半径之比的值是前20号元素中任意两种元素原子半径的比值中最大的，则X是H元素，W是K元素；R的原子最外层电子数是其内层电子总数的一半，则R是Li或P元素，根据元素的原子序数关系及X、Y、Z、R形成的化合物可表示为[YX4]+[X2RZ4]-，可推知R是P元素，Y是是N元素，Z是O元素，然后根据元素周期律及元素化合物的知识分析解答。
根据上述分析可知：X是H，Y是N，Z是O，R是P，W是K元素。
A．元素的非金属性越强，其电负性就越大。Z是O，R是P，元素的非金属性：O＞P，所以电负性：Z(O)＞R(P)，A错误；
B．Y—X是N-H键，R-X是P-H键。N、P是同一主族元素，元素的非金属性：N＞P，原子半径：N＜P，元素的非金属性越强，原子半径越小，该化学键就越强，其键能就越大，所以键能：Y—X＞R—X，B正确；
C．Z是O，R是P，二者形成的化合物P2O5中P为+5价，基本没有氧化性，C错误；
D．X是H，Y是N，Z是O，这三种元素形成的化合物若为NH4NO3则是离子化合物，含有离子键，D错误；
故合理选项是B。
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考点42 原子结构与性质
1．能层、能级、原子轨道数及最多容纳电子数
能层 一 二 三 四 五 …
符号 K L M N O …
能级 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s … …
包含原子轨道数 1 1 3 1 3 5 1 3 5 7 1 … …
最多容纳电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 … …
2 8 18 32 … 2n2
2.常见原子轨道电子云轮廓图
原子轨道 电子云轮廓图形状 轨道个数
s 球形 1
p 哑铃(或纺锤)形 3(px，py，pz)
3.基态原子的核外电子排布
(1)原子核外电子排布的“三规律”
能量最低原理 原子核外电子总是优先占有能量最低的原子轨道
泡利原理 每个原子轨道里，最多只能容纳2个自旋状态相反的电子
洪特规则 当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，而且自旋状态相同
(2)基态原子核外电子排布的四种表示方法
表示方法 举例
电子排布式 Cr：1s22s22p63s23p63d54s1
简化电子排布式 Cu：[Ar]3d104s1
价电子排布式 Fe：3d64s2
电子排布图(或轨道表示式)
易错提醒：
原子轨道处于全空、半充满、全充满状态更稳定。Cr、Cu的电子排布式分别为1s22s22p63s23p63d54s1、1s22s22p63s23p63d104s1，而非1s22s22p63s23p63d44s2、1s22s22p63s23p63d94s2。　
4．元素第一电离能的递变性
(1)规律
同周期元素从左到右，第一电离能呈增大趋势(注意第ⅡA族、第ⅤA 族的特殊性)；同主族元素自上而下，第一电离能逐渐减小。
(2)特殊情况
当原子核外电子排布在能量相等的轨道上形成全空(p0、d0、f0)、半充满(p3、d5、f7)和全充满(p6、d10、f14)的结构时，原子的能量较低，为稳定状态，该元素具有较大的第一电离能，如第一电离能：Be>B；Mg>Al；N>O；P>S。
(3)应用
①判断元素金属性的强弱
电离能越小，金属越容易失去电子，金属性越强；反之越弱。
②判断元素的化合价
如果某元素的In＋1 In，则该元素的常见化合价为＋n。
5．元素电负性的递变性
(1)规律
同周期主族元素从左到右，电负性依次增大；同主族元素自上而下，电负性依次减小。
(2)应用
1．书写基态原子电子排布时，应注意以下易错点
(5)同能级的轨道半充满、全充满或全空状态的原子结构稳定。
如Cr：[Ar]3d54s1　不能书写成[Ar]3d44s2
Cu：[Ar]3d104s1　不能书写成[Ar]3d94s2
(6)要注意比较原子核外电子排布式、简化电子排布式、原子外围电子排布式的区别与联系。如Cu的电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1；简化电子排布式：[Ar]3d104s1；外围价层电子排布式：3d104s1。
(7)当出现d轨道时，虽然电子按ns、(n－1)d、np的顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把(n－1)d放在ns前，如Fe：1s22s22p63s23p63d64s2，而失电子时，却先失4s轨道上的电子，如Fe3＋：1s22s22p63s23p63d5。
2．熟记3种最外层电子的排布特征
(1)最外层有3个未成对电子的为ns2np3。1～36号元素中分别为N、P、As。
(2)最外层有2个未成对电子的可能是ns2np2或ns2np4。短周期元素中分别为C、Si和O、S。
(3)最外层有一个未成对电子的可能是ns1、ns2np1、(n－1)d5ns1、(n－1)d10ns1、ns2np5。第四周期中的对应元素有K、Ga、Cr、Cu、Br。
3．同周期元素从左向右，元素的第一电离能并不是逐渐增大的，当元素的核外电子排布轨道是全空、半充满和全充满状态时，第一电离能就会反常得大。
示例
(1)第三周期所有元素的第一电离能(I1)大小顺序为Na(2)高温条件下Cu2O比CuO稳定的原因是Cu2O中Cu＋的3d轨道处于全充满稳定状态，难失电子。
(3)一个原子的逐级电离能逐渐增大的原因：
随着电子的逐个失去，阳离子所带的正电荷数越来越大，再要失去一个电子需克服的电性吸引力也越来越大，消耗的能量越来越多。
(4)第二、三、四周期的同周期主族元素，第ⅡA族(ns2np0)和第ⅤA族(ns2np3)元素，因p轨道处于全空或半充满状态，比较稳定，所以其第一电离能大于同周期相邻的第ⅢA族和第ⅥA族元素的，如第一电离能：Mg>Al，P>S。
(5)①金属活动性顺序与元素相应的电离能大小顺序不完全一致，故不能根据金属活动性顺序表判断电离能的大小。
②不能将电负性1.8作为划分金属和非金属的绝对标准。
③共价化合物中，两种元素电负性差值越大，它们形成共价键的极性就越强。
④同周期元素，从左到右，非金属性越来越强，电负性越来越大，第一电离能总体呈增大趋势。
2．电离能与电负性变化规律与大小判断
(1)元素第一电离能的周期性变化规律
一般规律 同一周期，随着原子序数的增加，元素的第一电离能呈现增大的趋势，稀有气体元素的第一电离能最大，碱金属元素的第一电离能最小。同一主族，随着电子层数的增加，元素的第一电离能逐渐减小
特殊情况 第一电离能的变化与元素原子的核外电子排布有关。通常情况下，当原子核外电子排布在能量相等的轨道上形成全空(p0、d0、f0)、半满(p3、d5、f7)和全满(p6、d10、f14)结构时，原子的能量较低，该元素具有较大的第一电离能
　　
(2)电离能、电负性大小判断
规律 在周期表中，电离能、电负性从左到右逐渐增大，从上往下逐渐减小
特性 同周期主族元素，第ⅡA族(ns2)全充满、第ⅤA族(np3)半充满，比较稳定，所以其第一电离能大于同周期相邻的第ⅢA和第ⅥA族元素
方法 我们常常应用化合价及物质类别判断电负性的大小，如O与Cl的电负性比较：①HClO中Cl为＋1价、O为－2价，可知O的电负性大于Cl；②Al2O3是离子化合物、AlCl3是共价化合物，可知O的电负性大于Cl
1．下列表示正确的是
A．CH3Cl的电子式： B．镁原子最外层电子的电子云图：
C．四氯化碳的比例模型： D．乙酸甲酯的结构简式：CH3OOCCH3
2．有关氮原子核外p亚层中的电子的说法错误的是
A．能量相同 B．电子云形状相同
C．电子云伸展方向相同 D．自旋方向相同
3．下列说法正确的是
A．同一原子中，在离核较远的区域运动的电子能量较高
B．原子核外电子排布，先排满K层再排L层，先排满M层再排N层
C．同一周期中，随着核电荷数的增加，元素的原子半径逐渐增大
D．同一周期中，Ⅱ A与Ⅲ A族元素原子的核电荷数都相差1
4．科研人员研究发现、SO3、、HNO2、H2O等粒子参与雾霾粒中硫酸盐的生成过程。下列说法正确的是
A．基态硫原子核外电子有9种不同运动状态
B．SO3的空间构型是平面三角形
C．反应过程中既有非极性键的断裂也有非极性键的形成
D．HNO2中O-N-O键角为120°
5．下列说法正确的是
A．一定条件下，与可形成与氢键有关
B．同一原子中，2p，3p、4p能级的轨道数依次增多
C．基态K原子中，核外电子占据的最高能层的符号是N
D．碳碳三键的键能是碳碳单键键能的3倍
6．一水合甘氨酸锌是一种矿物类饲料添加剂，其结构简式如图所示。下列说法正确的是
A．第一电离能：O>N>C>H
B．分子中C和N的杂化方式相同
C．基态Zn原子的核外电子有15种空间运动状态
D．该物质中，Zn 的配位数为4，配位原子为O、N
7．依据所给化学用语，判断下列表达正确的是
A．NH4NO3中，电负性最大的元素是O
B．四氯化碳的电子式：
C．镁原子电离最外层一个电子，电子排布为状态时所需的能量最大
D．“玉兔”号月球车的热源材料Pu与Pu互为同素异形体
8．下列说法不正确的是
A．CH2=CH—CH3中有两个π键，7个σ键
B．CO和N2原子总数相同，价电子总数相等，性质相似
C．Na+的电子排布式为1s22s22p6
D．NCl3分子的构型为三角锥形
9．元素H、C、N可组成多种杂环化合物，例如(吡啶)、(吡咯)，下列说法错误的是
A．电负性： B．中，为杂化
C．、都难溶于水 D．、都含有Ⅱ键
10．化合物(YX4)2W2Z4常用作沉淀滴定分析试剂。X是原子半径最小的元素，Y的基态原子成单电子与成对电子个数比为3：4，Z元素的电负性仅次于氟元素，W原子电子总数与Z原子的最外层电子数相同。下列说法正确的是
A．简单氢化物的还原性：Y> Z
B．最高正化合价：Z> Y> W
C．第一电离能：Z>Y>W
D．该化合物中W与Y的杂化方式相同
11．金属Na溶解于液氨中形成氨合钠离子和氨合电子，向该溶液中加入穴醚类配体L，得到首个含碱金属阴离子的金黄色化合物[NaL]+Na-。下列说法错误的是
A．Na-的半径比F-的大 B．Na-的还原性比Na的强
C．Na-的第一电离能比H-的大 D．该事实说明Na也可表现出非金属性
12．短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，基态X原子的电子总数是其最高能级电子数的2倍，Z可与X形成淡黄色化合物，Y、W最外层电子数相同。下列说法正确的是
A．简单离子的半径： B．简单离子的还原性：
C．第一电离能： D．电负性：
1．下列各组原子中，彼此化学性质一定相似的是
A．最外层都只有一个电子的X、Y原子
B．原子核外L层上有8个电子的X原子与M层上有8个电子的Y原子
C．2p轨道上有3个未成对电子的X原子与3p轨道上有3个未成对电子的Y原子
D．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
2．下列叙述正确的是
A．钠的焰色反应是电子由基态转化成激发态时释放能量产生的
B．价电子排布为的元素位于第五周期第ⅠA族，属于s区元素
C．各能层的s电子云轮廓图都是球形，但球的半径大小不同
D．乙醇比甲醚的沸点高是因为乙醇的相对分子质量大
3．下列关于原子结构及元素周期表的说法错误的是
A．位于同一轨道内电子的运动状态也不相同
B．位于 d 区和 ds 区的元素都是金属元素
C．前四周期未成对电子数最多的元素位于ⅥB 族
D．基态原子最外层电子排布为ns1 的元素均在ⅠA 族或ⅠB 族
4．“轨道”2px与3py上电子一定相同的方面是（ ）
A．能量 B．呈纺锤形
C．自旋方向 D．在空间的伸展方向
5．下列表示氮原子结构的化学用语中,对核外电子运动状态描述正确且能据此确定电子能级的是（ ）
A． B． C．1s22s22p3 D．
6．SiC 和Si 的结构相似，是最有前景的半导体材料之一，下列说法正确的是
A．碳和硅原子最外层电子的轨道表示式完全相同
B．2py是碳原子核外能量最高的电子亚层
C．硅原子核外电子共占用 5 个轨道
D．都属于原子晶体，熔点SiC>Si
7．硫代硫酸钠(Na2S2O3)可作为照相业的定影剂，反应的化学方程式为：AgBr+2Na2S2O3=Na3[Ag(S2O3)2]+NaBr。下列说法正确的是
A．基态Br原子中电子的空间运动状态有35种 B．[Ag(S2O3)2]3-中含有离子键、共价键、配位键
C．中心原子S的杂化方式为sp3 D．非金属元素S、O、Br中电负性最大的是Br
8．W、X、Y、Z为同一短周期主族元素，它们的相关信息如下。下列说法正确的是
元素代号 W X Y Z
原子半径 0.186 0.117 0.110 0.099
最高正(最低负)化合价 +1 +7，-1
一种新化合物M
A．含氧酸的酸性：Z>Y>X
B．X单质形成的晶体硬度大，可用来制造光导纤维
C．基态Y原子的价电子排布图为
D．化合物M中，X、Y、Z、W最外层均满足8电子稳定结构
9．化合物M()常用于制备新型消炎、解热、镇痛、治疗风湿病的药物贝诺酯。下列有关M的说法错误的是
A．组成元素中有3种属于同周期的p区元素
B．基态钠原子核外有7种空间运动状态不同的电子
C．电负性：O>N>C>H
D．气态氢化物的稳定性：H2O>NH3>CH4
10．下列说法中正确的是
A．和都是正四面体型分子，且键角相等
B．乙烯分子中，碳原子的杂化轨道形成键，未杂化的轨道形成键
C．成为阳离子时首先失去轨道电子
D．分子中孤电子对与成键电子对的排斥作用比成键电子对之间的排斥作用弱
11．7N、9F、14Si、15P是周期表中的短周期主族元素。下列有关说法正确的是
A．元素F在周期表中位于第2周期ⅥA族
B．30Si与31P具有相同的中子数
C．第一电离能：I1(P)＜I1(N)＜I1(O)
D．最高价氧化物的水化物的酸性：HNO3＜H3PO4＜H2SiO3
12．X、Y、Z、W是四种短周期主族元素，其在元素周期表中的相对位置如图所示。Z的最高正价与最低负价的代数和为4。下列说法正确的是
A．电负性：
B．元素Y的最简单氢化物的中心原子Y采用杂化
C．元素X和Z形成的化合物中可能所有原子都达到了8电子稳定结构
D．元素Z的氧化物对应水化物的酸性比Y的强
13．最近我国科研人员发现了一种安全、高效的化学试剂FSO2N3，下列有关元素F、S、O、N的说法正确的是
A．原子半径： S > N > O > F B．最高正价：F > S=O > N
C．第一电离能：F > S > O > N D．F原子的基态原子核外未成对电子数最多
14．X、Y、Z、R、W为原子序数依次增大的主族元素，元素原子半径之比的值是前20号元素中任意两种元素原子半径的比值中最大的；R的原子最外层电子数是其内层电子总数的一半；X、Y、Z、R形成的化合物可表示为[YX4]+[X2RZ4]-。下列说法正确的是
A．电负性：R＞Z
B．键能：Y—X＞R—X
C．Z与R形成的化合物均具有强氧化性
D．X、Y、Z形成的化合物中不可能含离子键
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