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专题2　原子结构与元素性质
微专题2　元素性质的比较及元素的推断
专题　精讲
1. 元素性质的比较依据
同周期（从左到右）主族元素 同主族（从上到下）元素
最外层电子数 从1递增到7（第1周期除外） 相同
金属性 逐渐减弱 逐渐增强
非金属性 逐渐增强 逐渐减弱
主要化合价 最高正价从＋1→＋7（O、F除外） 最高正价＝族序数（O、F 除外）
原子半径 逐渐减小 逐渐增大
气态氢化物的 稳定性 逐渐增强 逐渐减弱
同周期（从左到右）主族元素 同主族（从上到下）元素
最高价氧化物 对应水化物的 酸碱性 碱性逐渐减弱，酸性逐渐增强 碱性逐渐增强，酸性逐渐减 弱
第一电离能 总体呈增大趋势 逐渐减小
电负性 逐渐增大 逐渐减小
2. 元素的比较方法
（1）“三看”法快速判断简单微粒半径的大小
①一看电子层数：最外层电子数相同时，电子层数越多，半径越大。
②二看核电荷数：当电子层结构相同时，核电荷数越大，半径越小。
③三看核外电子数：当电子层数和核电荷数均相同时，核外电子数越大，半径越大。
（2）元素金属性、非金属性比较
①元素金属性和非金属性强弱的判断方法
金属 性比 较 本质 原子越易失电子，金属性越强（与原子失电子数目无关）
判断
依据 在金属活动性顺序中位置越靠前，金属性越强
单质与水或非氧化性酸反应越剧烈，金属性越强
单质还原性越强或简单阳离子氧化性越弱，金属性越强
最高价氧化物对应水化物的碱性越强，金属性越强
非金 属性 比较 本质 原子越易得电子，非金属性越强（与原子得电子数目无关）
判断
依据 与H2化合越容易或气态氢化物越稳定，非金属性越强
非金 属性 比较 判断
依据 单质氧化性越强或简单阴离子还原性越弱，非金属性越强
最高价氧化物对应水化物的酸性越强，非金属性越强
②规避元素金属性和非金属性判断中的易错点
a.对于主族元素而言，元素的最高正化合价和主族序数相同，但是氧无最高正价，氟 无正价，一般为零价或负价。
b.判断元素非金属性或金属性的强弱，依据的是元素原子在化学反应中得失电子的难 易而不是得失电子的多少。
c.根据元素氧化物对应的水化物的酸碱性的强弱判断元素非金属性或金属性的强弱 时，必须是其最高价氧化物对应的水化物。
d.必须用简单氢化物的稳定性讨论非金属性强弱，如C是CH4而不是其他烃，O是H2O 而不是H2O2。同时，注意不能利用氢化物的酸性、熔沸点高低讨论非金属性。
3. 元素推断
（1）元素推断的一般思路
（2）短周期元素的成键特点
短周 期
元素 H B、Al C、Si N、P O、S F、Cl
族 ⅠA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA
常见 成
键情 况 1个共 价键：
—X 3个共价 键： 4个共价 键： 或 3个共价键： 或 或 1个共价 键：
—X
短周期
元素 H B、Al C、Si N、P O、S F、Cl
特殊成
键情况 — 4个共价 键： （位 于阴离 子中） — 4个共价键： 或 （位于阴离 子中）；6个共价 键 （位于阴离 子中）； （10e－结构）等 S可形 成 （12e－结 构）等 Cl可形成
（14e－结 构）等
（3）依据短周期元素及其化合物的特征
信息 推断出的元素（物质）
核素无中子 H
C
元素的气态氢化物可用作制冷剂，其水溶液呈碱性；元 素的气态氢化物与其最高价氧化物对应水化物能发生化 合反应；元素的氧化物（气体）呈红棕色 N
信息 推断出的元素（物质）
元素的单质（1个单质分子由3个原子构成）可用于自来 水消毒；元素的单质液态时呈淡蓝色；元素的氢化物常 温下呈液态 O
元素的非金属性最强，元素的气态氢化物最稳定；元素 的气态氢化物的水溶液可刻蚀玻璃，元素的单质可在常 温下与水剧烈反应置换出氧气 F
元素在地壳中含量很高，但无游离态；某元素是传统无 机非金属材料的主角，元素单质经常作为半导体材料； 元素的氧化物可用作光导纤维 Si
信息 推断出的元素（物质）
元素的游离态常存在于火山喷发口附近；元素的气态氢 化物与其气态氧化物反应生成该元素单质（淡黄色）； 含该元素的两种含氧酸式盐之间能发生反应 S
元素的单质为黄绿色有毒气体；元素的单质或氧化物可 用于自来水消毒；可用浓氨水检验元素的单质是否泄 漏；元素的气态氢化物和最高价氧化物对应的水化物均 为一元强酸 Cl
信息 推断出的元素（物质）
短周期元素中原子半径最大；元素的焰色为黄色；元素 的某合金可作为原子反应堆的导热剂；元素的过氧化物 可作为供氧剂 Na
元素原子的最外层电子数与最内层电子数相同 Be、Mg
地壳中含量最高的金属元素；工业上用电解氧化物的方 法获取该金属；元素的单质可用于野外焊接铁轨；金属 元素的单质、氧化物和氢氧化物既能溶于酸溶液也能溶 于强碱溶液 Al
导致酸雨形成的氧化物 氮氧化物、硫氧化物
信息 推断出的元素（物质）
温室气体 H2O、CO2、CH4、N2O等
有刺激性气味的气体 NH3、Cl2、SO2等
浓度为0.01 mol·L－1的溶液，pH＝2 HCl、HNO3、HClO3、 HClO4等
4. 由基态原子的价电子排布确定元素在元素周期表中的位置
（1）周期序数＝电子层数。
（2）主族元素的族序数＝价电子数。
（3）ⅢB族～ⅦB族的价电子排布为
（ n －1）d1～5 n s1～2（镧系、锕系除外）、族序数＝价电子数。如锰的价电子排布为 3d54s2，它位于元素周期表中第4周期ⅦB族。
（4）ⅠB族和ⅡB族的价电子排布为
（ n －1）d10 n s1～2，族序数＝ n s能级上的电子数。
元 素 元素性质或原子结构
X 原子核外s能级上的电子总数与p能级上的电子总数相等，且第一电离能低于同 周期相邻元素
Y 原子核外s能级上的电子总数与p能级上的电子总数相等，且第一电离能高于同 周期相邻元素
Z 其价电子中，在不同形状的原子轨道中运动的电子数相等
N 只有一个不成对电子
A. 原子半径：Z＞Y＞X
B. 元素的电负性：X＞N＞Z
C. 元素的第一电离能：Z＞N＞Y
D. X的基态原子的电子轨道表示式：
【答案】B
解析：X、Y、Z、N是原子序数依次增大的4种短周期元素，X元素原子核外s能级上 的电子总数与p能级上的电子总数相等，且第一电离能都低于同周期相邻元素，为O 元素；Y原子核外s能级上的电子总数与p能级上的电子总数相等，且第一电离能都高 于同周期相邻元素，为Mg元素；Z元素价电子中，在不同形状的原子轨道中运动的电 子数相等，为Si元素；N元素只有一个不成对电子且则这几种元素中原子序数最大， 为Cl元素。X为O，Y为Mg，Z为Si，原子半径大小为Mg＞Si＞O，故A错误；X为O， Z为Si，N为Cl，电负性大小为O＞Cl＞Si，故B正确；Y为Mg，Z为Si，N为Cl，元素 的第一电离能：Cl＞Si＞Mg，故C错误；X为O，O的基态原子的电子轨道表示 式 ，故D错误。
A. 第一电离能：Y＞Z＞X
B. 电负性：Z＞Y＞X＞W
C. Z、W原子形成稀有气体电子构型的简单离子的半径：W＜Z
D. W2X2与水反应生成产物之一是非极性分子
A
解析：X、Y、Z、W四种短周期主族元素，原子序数依次增大。X、Y与Z位于同一周 期，且只有X、 Y元素相邻。X基态原子核外有2个未成对电子，则X为C，Y为N，Z 为F；W原子在同周期中原子半径最大，则W为Na。根据同周期从左到右第一电离能 呈增大趋势，但ⅡA族大于ⅢA族，ⅤA族大于ⅥA族，则第一电离能：Z＞Y＞X，故A 错误；根据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，则电 负性：Z＞Y＞X＞W，故B正确；根据同电子层结构核多径小，则Z、W原子形成稀 有气体电子构型的简单离子的半径：W＜Z，故C正确；W2X2与水反应生成产物之一 为乙炔，乙炔是非极性分子，故D正确。
A. 电负性：X＞Y＞Z＞W
B. 原子半径：X＜Y＜Z＜W
C. Y和W的单质都能与水反应生成气体
D. Z元素最高价氧化物对应的水化物具有强氧化性
C
解析：根据题中所给的信息，基态X原子s轨道上的电子式与p轨道上的电子式相同， 可以推测X为O元素或Mg元素，由荧光粉的结构可知，X主要形成的是酸根，因此X 为O元素；基态X原子中未成键电子数为2，因此Y的未成键电子数为1，又因X、Y、 Z、W的原子序数依次增大，故Y可能为F元素、Na元素、Al元素、Cl元素，因题目中 给出W为金属元素且荧光粉的结构中Y与W化合，故Y为F元素或Cl元素；Z原子的未 成键电子数为3，又因其原子序数大于Y，故Y应为F元素、Z应为P元素；从荧光粉的 结构式可以看出W为某＋2价元素，故其为Ca元素；综上所述，X、Y、Z、W四种元 素分别为O、F、P、Ca。电负性用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小， 根据其规律，同一周期从左到右依次增大，同一主族从上到下依次减小，故四种元素 的电负性大小为Y＞X＞Z＞W，A错误；同一周期原子半径从左到右依次减小，同一 主族原子半径从上到下依次增大，故四种元素的原子半径大小为Y＜X＜Z＜W，B错 误；F2与水反应生成HF和O2，Ca与水反应生成氢氧化钙和氢气，二者均可以生成气 体，C正确；Z元素的最高价氧化物对应的水化物为H3PO4，无强氧化性，D错误。
A. 电负性：Q＞Z＞X
B. 简单氢化物沸点：X＞Q＞Z
C. 第一电离能：X＞Q＞Mn
D. 最高价氧化物对应的水化物酸性：Z＞X
C
A. 电负性：Y＜X＜R
B. 简单离子半径：Y＜X＜Z
C. 最高价氧化物对应水化物的酸性：R＜Z
D. X分别与W、R、Y、Z元素均可以形成两种或两种以上的化合物
A
解析：由药物中间体的结构可知，Y最外层1个电子，W形成一个共价键，R形成4个 共价键，W、R、X、Y、Z为短周期元素且原子序数依次增大，则W与Y均为ⅠA族元 素，X、Z均为ⅥA族元素，所以W为H元素，R为C元素，X为O元素，Y为Na元素，Z 为S元素。电负性：Na＜C＜O，A错误；电子层越多，离子半径越大，具有相同电子 排布的离子，原子序数大的离子半径小，O2－、Na＋核外有2个电子层，S2－核外有3个 电子层，但Na的原子序数大于O，则简单离子半径：Na＋＜ O2－＜S2－，B正确；非金 属性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性越强，非金属性：S＞C，所以酸性： H2CO3＜H2SO4，C正确；X和W、R、Y、Z均形成至少两种二元化合物，如H2O、 H2O2、CO、CO2、Na2O、Na2O2 、SO2、 SO3，D正确。
甲 乙
丙 丁 戊
A. 甲、乙、戊三种元素中，乙的电负性最大
B. 丙的单质一定是金属
C. 丙原子的最高能级中的电子均为未成对电子
D. 丁的最高价氧化物对应水化物一定能与NaOH反应
C
解析：根据元素周期表结构可知，甲～戊为2、3周期的元素，乙的单质为双原子分 子，且是地球空气的组成成分，则乙单质为氧气或氮气，若乙为O，则甲为N，戊为 S，丁为Si，丙为Al；若乙为N，则甲为C，戊为P，丁为Al，丙为Mg。同周期元素， 原子序数增大，电负性增大，同主族元素，原子序数越大，电负性越小，则乙的电负 性最大，A正确；丙为Al或Mg，其单质一定是金属，B正确；若丙为Mg，则其电子 排布式为1s22s22p63s2，若丙为Al，电子排布式为1s22s22p63s23p1，C错误；丁的最高价 氧化物对应水化物为Al（OH）3或H2SiO3，均能与NaOH反应，D正确。
甲 乙
丙 丁 戊
第*页
课时作业
A. （Ca8Y）Fe（PO4）7是一种磷酸盐
B. 电负性：O＞P，嫦娥石中P显正价，O显负价
C. 在元素周期表中，O、P、Fe均属于s区元素
D. 原子半径：O＜P
C
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A. 原子半径： r （Y）＞ r （X）＞ r （T）
B. 第一电离能： I1（R）＞ I1（T）＞ I1（M）
C. X的最高正化合价为＋7
D. Y的氧化物对应水化物一定为强酸
B
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解析：M、R、T、X、Y为短周期主族元素，且原子序数依次增大。M的基态原子所 含3个能级中电子数均相等，则电子排布式为1s22s22p2，M为C；T的基态原子2p能级 上的未成对电子数与M原子的相同，T的电子排布式为1s22s22p4，T为O；原子序数依 次增大，则R为N；X与T位于同一周期，X为F；Y和T位于同一主族，Y为S。同一周 期主族元素从左向右原子半径逐渐减小，同一主族元素从上而下原子半径逐渐增大， 因此原子半径： r （Y）＞ r （T）＞ r （X），A错误；同一周期主族元素从左向右第 一电离能呈增大趋势，同一主族元素从上而下第一电离能逐渐减小，ⅡA族为全满， ⅤA族为半满状态第一电离能反常，则第一电离能： I1（R）＞ I1（T）＞ I1（M），B 正确；X为F，无最高正价，C错误；Y为S，Y的氧化物对应水化物可能为H2SO3，则 Y的氧化物对应的水化物不一定为强酸，D错误。
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A. X位于周期表中第2周期ⅣA族
B. 第一电离能：Y＞Z＞W
C. 简单氢化物的稳定性：Z＜W
D. X、Y、Z三种元素形成化合物的水溶液一定呈酸性
B
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解析：短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，X的一种核素没有中 子，则X为H元素；基态Y原子的p轨道为半充满，则其轨道排布式为1s22s22p3， 所以Y为N元素；Z单质是植物光合作用的产物之一，则Z为O元素；W与Z同 族，则W为S元素。X为H元素，则X位于周期表中第1周期ⅠA族，A错误；Y为N 元素，Z为O元素，W为S元素，同周期元素第一电离能呈增大趋势，但N最外层 为半充满稳定结构，其第一电离能大于O，同主族第一电离能从上到下递减，则 第一电离能：N＞O＞S，B正确；Z为O元素，W为S元素，非金属性越强，其对 应的简单气态氢化物越稳定，非金属性：O＞S，简单气态氢化物的稳定性： H2O＞H2S，C错误；X为H元素，Y为N元素，Z为O元素，X、Y、Z三种元素可 形成化合物NH3·H2O，其水溶液呈碱性，D错误。
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X Y
Z R
A. 基态Z原子核外电子占据5个原子轨道
B. 简单氢化物的稳定性：X＞Y
C. 基态X原子核外有3个未成对电子
D. R的氧化物对应的水化物一定是强酸
C
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解析：由于1个轨道上最多可容纳2个电子，则 n ＝2，基态Y原子的价层电子排布式为 2s22p4，Y是O元素，根据各种元素的相对位置，可知X是N元素，Z是Si元素，R是Cl 元素，然后根据元素周期律及物质的性质分析解答。Z是Si元素，根据构造原理可 知，基态Si原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p2，s能级有1个轨道，p能级有3个轨 道，原子核外电子总是尽可能分占在不同的原子轨道上，而且自旋状态相同，则基态 Z原子核外电子占据的原子轨道数是1＋1＋3＋1＋2＝8个，A错误。X是N，Y是O， 两者是同一周期元素，原子序数越大，元素的非金属性就越强，所以元素的非金属 性：X＜Y。元素的非金属性越强，其形成的简单氢化物的稳定性就越强，所以简单 氢化物的稳定性：X＜Y，B错误。X是N元素，基态N原子核外电子排布式是 1s22s22p3，基态X原子核外有3个未成对电子，C正确；R是Cl元素，Cl元素有＋1、＋ 3、＋5、＋7多种价态，由于题目未指出是否是Cl元素最高价氧化物，因此其对应的 水化物不一定是强酸，D错误。
X Y
Z R
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A. 与R同周期且基态原子中最外层电子排布式与R相同的元素有2种
B. 简单氢化物的沸点：Z＜W
C. 含氧酸的酸性：W＞X
D. 第一电离能： I1（Z）＞ I1（Y）＞ I1（X）
A
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解析：X元素的某种同位素可用于测定文物年代，X为C；Y原子中有7个运动状态不 同的电子，Y为N；Z原子最外层电子数是内层的3倍，Z为O；W在Z的下一周期，且 其简单阴离子半径是同周期主族元素中最小的，W为Cl；R的基态原子核外未成对电 子数是前4周期中最多的，R为Cr。同周期元素的基态原子中，与Cr元素原子最外层 电子排布式相同的元素有2种，即K、Cu，A正确； Z为O，W为Cl，简单氢化物分别 为H2O和HCl，水分子间存在氢键，沸点：H2O＞HCl，B错误；X为C，W为Cl， HClO的酸性弱于H2CO3，C错误； X为C，Y为N，Z为O，同周期从左往右第一电离 能呈增大趋势，但N的2p轨道半充满，第一电离能大于O，故第一电离能：N＞O＞ C，D错误。
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A. 简单离子半径：W＞Z＞Y＞X
B. X、Y、Z和W中，电负性最大的为W
C. X、Z、W氧化物的水化物均为强酸
D. X、Y、Z、W中，第一电离能最大的为X
D
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解析：X、Y、Z和W是原子序数依次增大的短周期主族元素，Y与W是同一主族元 素，Z能形成6个化学键，则Y为O、Z为S；W形成1个共价键，则W为Cl；X形成3个 共价键，则X为N。电子层数越多，半径越大，电子层数相同时，核电荷数越大，半 径越小，简单离子半径： r （S2－）＞ r （Cl－）＞ r （N3－）＞ r （O2－），A错误；同 周期从左到右，金属性减弱，非金属性增强，元素的电负性增强；同主族由上而下， 金属性增强，非金属性逐渐减弱，元素电负性减弱；电负性最大的为O，B错误；亚 硝酸、亚硫酸、次氯酸不是强酸，C错误；同周期从左到右，第一电离能呈增大趋 势，但ⅤA族为半充满稳定结构，则第一电离能N＞O，同主族元素，从上到下，第一 电离能减小，则第一电离能最大的为N，D正确。
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A. 原子半径：X＜Y＜Z＜W
B. 基态M原子价层电子排布式为3d64s2
C. 电负性：Y＜W＜Z
D. 第一电离能：Y＜W＜Z
D
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解析：短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，其中基态X原子核外电子 只有一种运动状态，且在形成化合物中形成一个共价键，故X为H元素；Y、Z、W位 于X的下一周期，Y形成4个共价键，Z形成3个共价键，W形成2个共价键，可推知， Y为C，Z为N，W为O；M位于元素周期表第4周期Ⅷ族，且基态M原子价层含有2个 未成对电子，则基态M原子的价层电子排布式为3d84s2，M为Ni元素。同周期主族元 素从左到右，原子半径逐渐减小，则原子半径：O＜N＜C，而H的原子半径在四者中 最小，A错误；基态M原子的价层电子排布式为3d84s2，B错误；同周期从左到右，电 负性逐渐增大，则电负性：C＜N＜O，C错误；同周期从左到右，元素的第一电离能 呈增大趋势，但N原子核外2p能级处于半充满状态，较稳定，其第一电离能大于同周 期相邻元素的第一电离能，则第一电离能：C＜O＜N，D正确。
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A. A、B、C三种元素的电负性：C＞B＞A
B. B、C、D、E四种元素的第一电离能：B＞C＞E＞D
C. A3B的稳定性大于A2C
D. F的一种离子核外电子排布式可能为1s22s22p63s23p63d10
C
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解析：A、B、C、D、E、F六种元素的原子序数依次增大，A是宇宙中含量最多的元 素，故A是H；B元素原子最高能级的不同轨道都有电子，并且自旋状态相同，故B是 N；C元素原子的价层电子排布式为 n s nn p2 n ，则 n ＝2，即价层电子排布式为2s22p4， 故C是O；D元素原子中只有两种形状的电子云，最外层只有一种自旋状态的电子，故 D是Na；E与D的最高能层数相同，但其价层电子数等于其电子层数，故E是Al；F元 素原子的最外层只有一个电子，其次外层内的所有轨道的电子均成对，故F是Cu。元 素的非金属性越强，电负性越大，非金属性：O＞N＞H，则电负性：O＞N＞H，A正 确；同周期元素的第一电离能从左到右有增大的趋势，N元素的第一电离能大于同周 期相邻元素，同主族元素的第一电离能从上到下逐渐减小，则第一电离能：N＞O＞ Al＞Na，B正确；O的非金属性大于N，NH3的稳定性小于H2O，C错误；Cu＋是Cu的 一种常见离子，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10，D正确。
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9. （2024·唐山高二统考期末）X、Y、Z、W四种元素的原子序数依次增大，其结构 信息如表所示。
元 素 结构信息
X 一价阳离子核外没有电子
Y 位于第2周期，基态原子核外s能级的电子数等于p能级的电子数
Z 在元素周期表中，主族序数等于周期数
W 基态原子核外M能层排满，且N能层只有1种自旋电子
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A. X在短周期非金属元素中电负性最小
B. 离子半径：Y＜Z
C. Y基态原子核外电子有8种不同运动状态
D. W在周期表中位于s区
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解析：X的一价阳离子核外没有电子，故X为H元素；Y位于第2周期，基态原子核外s 能级的电子数等于p能级的电子数，电子排布为1s22s22p4，故Y为O元素；Z元素在周 期表中族序数等于周期数，原子序数大于氧，处于第3周期，故Z为Al；W元素基态原 子核外M能层排满，且N能层只有1种自旋电子，价层电子排布为3d104s1，则W为Cu元 素。非金属性越强其电负性越强，同一周期从左到右，电负性逐渐增大，同一主族从 上到下，电负性逐渐减小，因此X的电负性不是最小的，故A错误；电子层结构相 同，核电荷数越大，离子半径越小，离子电子层越多，离子半径越大，故离子半径： O2－＞Al3＋，故B错误；O原子有8个电子，基态原子核外有8种不同的运动状态，故C 正确；Cu元素位于ds区，故D错误。
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10. （2024·荆州高二期末）现有六种元素，其中A、B、C、D、E为短周期主族元 素，F为第4周期元素，它们的原子序数依次增大。请根据下列相关信息回答问题。
元素 相关信息
A 元素的原子核外电子数和电子层数相等，也是宇宙中最丰富的元素
B 元素原子的核外p电子数比s电子数少1
C 元素的第一至第四电离能分别是 I1＝738 kJ/mol、 I2＝1 451 kJ/mol、 I3＝7 733 kJ/mol、 I4＝10 540 kJ/mol
D 原子核外填充电子的所有p轨道全充满或半充满
E 元素的主族序数与周期序数的差为3
F 在元素周期表的第6列
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（1）B元素基态原子核外电子有 种不同的空间运动状态，能量最高的电子所在 原子轨道在空间有 个伸展方向。
解析：A、B、C、D、E为短周期主族元素，F为第4周期元素，它们的原子序数依次 增大。A元素的核外电子数和电子层数相等，也是宇宙中最丰富的元素，A为H元 素；B元素原子的核外p电子数比s电子数少1，B有两个电子层，核外电子排布为 1s22s22p3 ，B为N元素；由C原子的第一至第四电离能数据可知，第三电离能剧增，故 C表现为＋2价，处于ⅡA族，原子序数大于N元素，故C为Mg元素；D处于第3周期， D原子核外所有p轨道全满或半满，最外层排布为3s23p3，故D为P元素；E处于第3周 期，E元素的主族序数与周期数的差为3，E处于ⅥA族，故E为S元素；F是前4周期元 素，在周期表的第6列，F为Cr元素。（1）根据分析可知，B为N元素，核外电子排布 为1s22s22p3，所以 N元素基态原子具有5种空间运动状态不同的电子，能量最高的电 子所在的轨道为2p轨道，其电子云在空间有3个伸展方向。
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（2）根据上述信息，画出C元素基态原子的轨道表示式 。
　
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解析：A、B、C、D、E为短周期主族元素，F为第4周期元素，它们的原子序数依次 增大。A元素的核外电子数和电子层数相等，也是宇宙中最丰富的元素，A为H元 素；B元素原子的核外p电子数比s电子数少1，B有两个电子层，核外电子排布为 1s22s22p3 ，B为N元素；由C原子的第一至第四电离能数据可知，第三电离能剧增，故 C表现为＋2价，处于ⅡA族，原子序数大于N元素，故C为Mg元素；D处于第3周期， D原子核外所有p轨道全满或半满，最外层排布为3s23p3，故D为P元素；E处于第3周 期，E元素的主族序数与周期数的差为3，E处于ⅥA族，故E为S元素；F是前4周期元 素，在周期表的第6列，F为Cr元素。（2）C为Mg元素，Mg元素基态原子轨道表示式 为 。
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（3）F在元素周期表中属于 区元素，其基态原子核外共有 个未成对电子。
解析：A、B、C、D、E为短周期主族元素，F为第4周期元素，它们的原子序数依次 增大。A元素的核外电子数和电子层数相等，也是宇宙中最丰富的元素，A为H元 素；B元素原子的核外p电子数比s电子数少1，B有两个电子层，核外电子排布为 1s22s22p3 ，B为N元素；由C原子的第一至第四电离能数据可知，第三电离能剧增，故 C表现为＋2价，处于ⅡA族，原子序数大于N元素，故C为Mg元素；D处于第3周期， D原子核外所有p轨道全满或半满，最外层排布为3s23p3，故D为P元素；E处于第3周 期，E元素的主族序数与周期数的差为3，E处于ⅥA族，故E为S元素；F是前4周期元 素，在周期表的第6列，F为Cr元素。（3）F为Cr元素，价电子排布为3d54s1，Cr在元 素周期表中d区，其基态原子核外有6个未成对电子。
d　
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（4）D、E两元素的第一电离能大小关系是 （用元素符号表示，下同）， B、D两元素的电负性大小关系是 。
解析：A、B、C、D、E为短周期主族元素，F为第4周期元素，它们的原子序数依次 增大。A元素的核外电子数和电子层数相等，也是宇宙中最丰富的元素，A为H元 素；B元素原子的核外p电子数比s电子数少1，B有两个电子层，核外电子排布为 1s22s22p3 ，B为N元素；由C原子的第一至第四电离能数据可知，第三电离能剧增，故 C表现为＋2价，处于ⅡA族，原子序数大于N元素，故C为Mg元素；D处于第3周期， D原子核外所有p轨道全满或半满，最外层排布为3s23p3，故D为P元素；E处于第3周 期，E元素的主族序数与周期数的差为3，E处于ⅥA族，故E为S元素；F是前4周期元 素，在周期表的第6列，F为Cr元素。（4）D为P元素，E为S元素，P原子核外所有p轨 道全充满或半充满，能量低，第一电离能大于S，故P、S两元素的第一电能大小关系 为P＞S；B为N元素，D为P元素，N、P属于同主族元素，从上到下电负性依次减小， 故N、P两元电负性大小关系为N大于P。
P＞S　
N＞P　
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11. （2024·泰安高二期末）前4周期元素 X、Y、Z、W、Q、R、T的原子序数依次增 大，X元素原子 s电子数等于 p电子数的四倍，Y元素原子核外的 L层有3个未成对电 子，W单质暗处遇 H2发生爆炸，Q元素单质常温、常压下是气体，Q原子的 M层上有 1个未成对的 p电子，R元素价电子层各能级处于半充满状态，T元素的正三价离子的 3d轨道为半充满。回答下列问题：
（1）基态 R原子的价电子排布式为 ，基态 T原子中，两种自旋状态的电子 数之比 。
3d54s1　
5∶11或11∶15　
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解析：X元素原子 s电子数等于 p电子数的四倍，则X元素原子核外电子排布为 1s22s22p1，X为B；Y元素原子核外的 L层有3个未成对电子，Y元素原子核外电子排布 为1s22s22p3，Y为N；W单质暗处遇 H2发生爆炸，W为F；Z位于Y和W之间，Z只能为 O；Q元素单质常温、常压下是气体，Q原子的 M层上有1个未成对的 p电子，Q元素 原子核外电子排布为1s22s22p63s23p5，Q为Cl；R元素价电子层各能级处于半充满状 态，R价层电子排布为3d54s1，R为Cr；T元素的正三价离子的 3d轨道为半充满，T为 Fe。（1）由上述分析可知R为Cr，价电子排布式为3d54s1。T为Fe，基态Fe原子的核 外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，两种自旋状态的电子数之比15∶11或11∶15。
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（2）基态 Q原子有 种运动状态不同的电子，基态 Z原子的电子占据最高能级 的电子云轮廓图为 形。
解析：X元素原子 s电子数等于 p电子数的四倍，则X元素原子核外电子排布为 1s22s22p1，X为B；Y元素原子核外的 L层有3个未成对电子，Y元素原子核外电子排布 为1s22s22p3，Y为N；W单质暗处遇 H2发生爆炸，W为F；Z位于Y和W之间，Z只能为 O；Q元素单质常温、常压下是气体，Q原子的 M层上有1个未成对的 p电子，Q元素 原子核外电子排布为1s22s22p63s23p5，Q为Cl；R元素价电子层各能级处于半充满状 态，R价层电子排布为3d54s1，R为Cr；T元素的正三价离子的 3d轨道为半充满，T为 Fe。（2）Q为Cl，其有17种运动状态不同的电子；Z为O，基态 O原子的电子占据最 高能级为2p，电子云轮廓图为纺锤形。
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纺锤形　
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（3）Y、Z、Q原子半径由大到小的顺序是 （填元素符号）。
解析：X元素原子 s电子数等于 p电子数的四倍，则X元素原子核外电子排布为 1s22s22p1，X为B；Y元素原子核外的 L层有3个未成对电子，Y元素原子核外电子排布 为1s22s22p3，Y为N；W单质暗处遇 H2发生爆炸，W为F；Z位于Y和W之间，Z只能为 O；Q元素单质常温、常压下是气体，Q原子的 M层上有1个未成对的 p电子，Q元素 原子核外电子排布为1s22s22p63s23p5，Q为Cl；R元素价电子层各能级处于半充满状 态，R价层电子排布为3d54s1，R为Cr；T元素的正三价离子的 3d轨道为半充满，T为 Fe。（3）原子核外电子层数越多，原子半径越大，电子层数相同时，核电荷数越 小，原子半径越大，则原子半径：Cl＞N＞O。
Cl＞N＞O　
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（4）同周期中第一电离能介于 X元素与 Y元素之间的有 （填元素符号）。
解析：X元素原子 s电子数等于 p电子数的四倍，则X元素原子核外电子排布为 1s22s22p1，X为B；Y元素原子核外的 L层有3个未成对电子，Y元素原子核外电子排布 为1s22s22p3，Y为N；W单质暗处遇 H2发生爆炸，W为F；Z位于Y和W之间，Z只能为 O；Q元素单质常温、常压下是气体，Q原子的 M层上有1个未成对的 p电子，Q元素 原子核外电子排布为1s22s22p63s23p5，Q为Cl；R元素价电子层各能级处于半充满状 态，R价层电子排布为3d54s1，R为Cr；T元素的正三价离子的 3d轨道为半充满，T为 Fe。（4）同周期元素第一电离能从左到右呈增大趋势，但ⅤA大于ⅥA，则第一电离 能介于B和N之间的有C、O。
C、O　
Fe2＋价电子排布为
1s22s22p63s23p63d6，Mn2＋价电子排布为1s22s22p63s23p63d5，Mn2＋核外电子为半充满稳
定结构，Fe2＋失去1个电子，核外电子为半充满稳定结构
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解析：X元素原子 s电子数等于 p电子数的四倍，则X元素原子核外电子排布为 1s22s22p1，X为B；Y元素原子核外的 L层有3个未成对电子，Y元素原子核外电子排布 为1s22s22p3，Y为N；W单质暗处遇 H2发生爆炸，W为F；Z位于Y和W之间，Z只能为 O；Q元素单质常温、常压下是气体，Q原子的 M层上有1个未成对的 p电子，Q元素 原子核外电子排布为1s22s22p63s23p5，Q为Cl；R元素价电子层各能级处于半充满状 态，R价层电子排布为3d54s1，R为Cr；T元素的正三价离子的 3d轨道为半充满，T为 Fe。（5）T为Fe，其失去两个电子为Fe2＋，价电子排布为1s22s22p63s23p63d6，Mn失 去2个电子后为Mn2＋，价电子排布为1s22s22p63s23p63d5，Mn2＋核外电子为半充满稳定 结构，Fe2＋失去1个电子，核外电子为半充满稳定结构，因此Fe元素原子的第三电离 能比Mn的第三电离能小。
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