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专题2原子结构与元素性质
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．下列关于价电子排布3s23p4的描述正确的是
A．它的元素符号为O
B．它的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4
C．可以与H2化合生成液态化合物
D．其电子排布图为
2．20世纪初，原子结构科学领域群星闪耀。可用以解释基态碳原子存在2个自旋方向相同的单电子的是
A．洪特规则 B．泡利原理 C．构造原理 D．玻尔原子模型
3．下列化合物中，与Ne核外电子排布相同的离子跟与Ar核外电子排布相同的离子形成的化合物相符的是
A．MgBr2 B．Na2O C．KCl D．KF
4．下列有关光谱的说法中不正确的是
A．吸收光谱和发射光谱都属于原子光谱
B．焰色试验产生的颜色和五彩霓虹灯都是发射光谱
C．原子中的电子在从基态向激发态跃迁时产生的是吸收光谱
D．基态原子获得能量被激发的过程中，会产生暗背景亮线的原子光谱
5．已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42,X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。X与Y可形成化合物X2Y3，Z元素可形成负一价离子。下列说法正确的是
A．X元素基态原子的电子排布式为[Ar]4s24p3
B．X元素是第四周期第VA族元素
C．Y元素原子的轨道表示式为
D．Z元素的单质Z2在氧气中不能燃烧
6．磷酸亚铁锂（）电极材料主要用于各种锂离子电池。下列说法错误的是
A．Li位于元素周期表的s区
B．基态的价电子排布式为
C．基态P原子核外的未成对电子数为3
D．基态O原子核外占据最高能级的电子的电子云图为哑铃形
7．A原子的结构示意图为。则X、Y不可能的组合是
A．18、8 B．20、8 C．25、13 D．30、18
8．X、Y、Z、W均为短周期元素，原子序数依次递增。Y是地壳中含量最高的元素，Z原子在元素周期表中的周期序数等于族序数，Z的简单阳离子与含有相同的电子数，W原子最高能级和最低能级填充电子的数目相等，下列说法正确的是
A．电负性：
B．第一电离能：
C．工业上常用电解法制备元素Z的单质
D．Z的最高价氧化物的水化物可溶于W的最高价氧化物的水化物
二、填空题
9．为什么第一个电子层最多容纳2个电子？第二层最多只能容纳8个电子？第三、四、五电子层最多能容纳的电子数分别是多少？
10．原子半径
依据量子力学理论，人们假定原子是一个 ，并用统计的方法来测定它的半径。
11．按要求填空：
(1)基态K原子中，核外电子占据最高能层的符号是 ，占据该能层电子的电子云轮廓图形状为 。
(2)在周期表中，与Li的化学性质最相似的邻族元素是 ，该元素基态原子核外M层电子的自旋状态 (填“相同”或“相反”)。
12．碱金属的电离能与碱金属的活泼性存在什么联系？
三、解答题
13．下表是某些短周期元素的电负性(x)值：
元素符号 Li Be N O F Na Mg Al P S
x值 1.0 1.5 3.0 3.5 4.0 0.9 1.2 1.5 2.1 2.5
(1)试推测，元素周期表中除放射性元素外，电负性最小的元素与电负性最大的元素形成的化合物的电子式为 。
(2)已知：Cl—Br+HH—Cl+HO—Br。
①若NCl3最初水解产物是NH3和HClO，则x(Cl)的最小范围是 (填表中数值)；
②PCl3水解的化学反应方程式是 。
(3)一般认为：如果两个成键元素间的电负性差值大于1.7，它们之间通常形成离子键，小于1.7通常形成共价键，结合问题(2)①进行分析，BeCl2属于 (填“离子化合物”或“共价化合物”)，请设计实验证明 。
14．完成下列各题。
(1)填表：
原子的电子排布式 族 周期 区
①
②
③
(2)某元素的轨道上有5个电子，试推出：
①M原子的核外电子排布式为 。
②M原子的最外层和最高能级组中电子数分别为 、 。
③M元素在元素周期表中的位置为第 周期 族。
15．合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大成就，在很大程度上解决了地球上因粮食不足而导致的饥饿问题，是化学和技术对社会发展与进步的巨大贡献。
(1)基态氢原子中，核外电子的电子云轮廓图形状为
(2)自然界中的复元素主要以分子的形式存在于空气中，是人工固氮的主要来源。
①基态氮原子的轨道表示式为
②分子中，与N原子相连的H显正电性。N、H电负性大小顺序为 。
(3)铁触媒是普遍使用的以铁为主体的多成分催化剂，通常还含有、、、、等氧化物中的几种。
①上述氧化物所涉及的元素中，处于元素周期表中p区的元素是 。
②比较、第一电高能的大小：
③表中的数据从上到下是纳、镁、铝逐级失去电子的电离能。
元素
电离能(kJmol-1) 496 738 578
4562 1451 1817
6912 7733 2745
9543 10540 11575
为什么原子的逐级电高能越来越大？ ；结合数据说明为什么的常见化合价为价：请解释之： 。
(4)目前合成氨通常采用的压强为温度为，十分耗能。我国科研人员研制出了“”等催化剂，温度、压强分别降到了350℃、，这是近年来合成纸反应研究中的重要突破。
①基态原子的核外电子排布式为 。
②比较与的半径大小关系： (填“>”或“<”)。
《专题2原子结构与元素性质》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 B A D D B B A C
1．B
【分析】价电子构型为3s23p4的元素是16号元素S，据此回答。
【详解】A．价电子构型为3s23p4的元素是16号元素S，A错误；
B．它的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，B正确；
C．硫和氢气化合生成硫化氢，常温时是气态化合物，C错误
D．其电子排布图为：，D错误；
故选B。
2．A
【详解】A．洪特规则指：在相同能量的原子轨道上，电子的排布将尽可能占据不同的轨道，而且自旋方向相同，可以用来解释基态碳原子存在2个自旋方向相同的单电子，A正确；
B．泡利原理指：在一个原子轨道里，最多只能容纳两个电子，它们的自旋方向相反，无法解释基态碳原子存在2个自旋方向相同的单电子，B错误；
C．构造原理指：随核电荷数递增，大多数元素的电中性基态原子的电子按顺序填入核外电子运动轨道，无法解释基态碳原子存在2个自旋方向相同的单电子，C错误；
D．玻尔原子模型指：玻尔认为电子运行的轨道时不连续的，只能运行在固定半径轨道上，最小半径就是玻尔半径，而电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，会释放能量，无法解释基态碳原子存在2个自旋方向相同的单电子，D错误；
故选A。
3．D
【详解】A项，MgBr2中Mg2+与Ne核外电子排布相同，Br-与Kr核外电子排布相同，不符合；B项，Na2O中Na+、O2-核外电子排布均与Ne相同，不符合；C项，KCl中K+、Cl-核外电子排布均与Ar相同，不符合；D项，KF中K+与Ar核外电子排布相同，F-与Ne核外电子排布相同，符合；答案选D。
4．D
【详解】A．原子光谱分吸收光谱和发射光谱，A正确；
B．焰色反应产生的颜色和五彩霓虹灯都是发射光谱，B正确；
C．原子中的电子在从基态向激发态跃迁时需要吸收能量，产生的是吸收光谱，C正确；
D．基态原子获得能量被激发，跃迁需要吸收能量，会产生暗背景暗线的原子光谱，即吸收光谱，D错误；
本题选D。
5．B
【分析】X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，X元素原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s24p3，处于第四周期第ⅤA族，故X为As元素；Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子，Y的2p轨道上有2个电子或4个电子，所以Y为碳元素或氧元素，X跟Y可形成化合物X2Y3，故Y为氧元素；X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42，则Z的质子数为42-8-33=1，则Z为氢元素，氢原子可以形成负一价离子，符合题意。
【详解】A．X为As，As元素基态原子的电子排布式为[Ar]3d104s24p3，故A错误；
B．As元素是第四周期第ⅤA族元素，故B正确；
C．Y为O元素，基态原子的电子排布式为1s22s22p4，电子排布图为，故C错误；
D．H2能在O2中燃烧，故D错误；
故选B。
6．B
【详解】A．Li位于元素周期表的s区，A项正确；
B．基态上的核外电子排布式为，则其价电子排布式为，B项错误；
C．基态P原子的核外电子排布式为，3p能级的3个轨道上分别填充1个电子，故基态P原子核外的未成对电子数为3，C项正确；
D．基态O原子核外电子排布式为，占据最高能级的电子为2p电子，其电子云图为哑铃形，D项正确；
答案选B。
7．A
【详解】A．若x=18，则原子核外各层电子数分别为2、8、8，只有三个电子层，故A错误；
B．若x=20，则原子核外各层电子数分别为2、8、8、2，该元素为Ca，故B正确；
C．若x=25，则原子核外各层电子数分别为2、8、13、2，该元素为Mn，故C正确；
D．若x=30，则原子核外各层电子数分别为2、8、18、2，该元素为Zn，故D正确；
故答案为：A。
8．C
【分析】X、Y、Z、W均为短周期元素，原子序数依次递增。Y是地壳中含量最高的元素，则Y为O；Z原子在元素周期表中的周期数等于族序数，则Z为Al；Z的简单阳离子与YX-含有相同的电子数，则X为H；W原子最高能级和最低能级填充电子的数目相等，其原子序数大于Al，W的核外电子排布式为1s22s22p63s23p2，则W为Si元素；
【详解】结合分析可知，X为H，Y为O，Z为Al，W为Si元素，
A．Z为Al、W为Si，非金属性越强的电负性越大，则电负性：AlB．非金属性O＞Si＞Al，则第一电离能Y＞W＞Z，故B错误；
C．工业上通过电解熔融氧化铝冶炼铝，故C正确；
D．Z的最高价氧化物的水化物为氢氧化铝，W的最高价氧化物的水化物为硅酸，硅酸为弱酸，二者不反应，故D错误；
故选：C。
9．第一个电子层只有一个能级s，只有1个原子轨道；第二层有两个能级s、p，有4个原子轨道；第三层有三个能级s、p、d，有9个原子轨道，第四层有四个能级s、p、d、f，有16个原子轨道，每个原子轨道最多容纳2个电子，故第三、四、五电子层最多容纳的电子数分别为18、32、50个电子
【解析】略
10．球体
【解析】略
11．(1) N 球形
(2) Mg 相反
【详解】（1）基态K原子核外有4个能层：K、L、M、N，能量依次升高，处于N层上的1个电子位于s轨道，s电子的电子云轮廓图形状为球形；
（2）根据对角线规则，与Mg的化学性质最相似。基态时Mg原子的两个M层电子处于轨道上，且自旋状态相反。
12．碱金属越活泼，碱金属的第一电离能越小
【解析】略
13． 2.5～3.0 PCl3+3H2O=3HCl+H3PO3 共价化合物 测定熔融态的BeCl2是否导电
【详解】(1)电负性最小的元素为Cs，电负性最大的元素为F，二者形成的化合物的电子式为；
(2)①NCl3最初水解产物是NH3和HClO，在NCl3中，N元素的化合价为-3，Cl元素的化合价为+1，说明N元素得电子的能力大于Cl素，则Cl元素的电负性小于N元素的，即小于3.0，S元素与Cl元素在同一周期，同一周期元素从左到右，元素的电负性逐渐增强，则Cl元素的电负性大于S元素，即Cl元素的电负性大于2.5；
②Cl元素的电负性大于P元素，在PCl3中，P为+3价，Cl为-1价，则PCl3水解的化学反应方程式是PCl3+3H2O=3HCl+H3PO3；
(3)Be的电负性为1.5，Cl元素的电负性介于2.5~3.0之间，则二者差值小于1.7，所以BeCl2为共价化合物，在熔融状态下不导电。
14． ⅡA 三 s ⅣA 五 p ⅢB 四 d 2 7 四 ⅦB
【详解】(1)①电子排布式为的元素为，位于元素周期表第三周期ⅡA族，属于s区；故答案为：ⅡA；三；s；
②电子排布式为的元素为，位于元素周期表第五周期ⅣA族，属于p区；故答案为：ⅣA；五；p；
③电子排布式为的元素为，位于元素周期表第四周期ⅢB族，属于d区. 故答案为：ⅢB；四；d；
(2)①因的能级未充满，能级肯定无电子.该元素原子失电子时，应先失能级电子再失能级电子，故M原子的核外电子排布式为.故答案为：；
②M原子最外层有2个电子，即能级上的2个电子，最高能级组为，共有7个电子，故答案为：2；7；
.③元素所在周期数等于核外最高能级电子所在的能级数，故该元素位于第四周期，ⅢB~ⅦB族元素的价电子数等于族序数，M元素的价电子排布式为，价电子数为7，故M位于ⅦB族。故答案为：四；ⅦB。
15． 球形 N>H Al、O 镁大于钙 随着电子的逐个失去，阳离子所带的正电荷数越来越多，再失去一个电子需要克服的电性吸引力越来越大，消耗的能量也越来越多 镁原子的最外层的电子数为2，故I1、I2相差不大，而I2、I3相差很大，所以镁容易失去两个电子形成带2个单位正电荷的阳离子，镁元素的化合价为+2价 1s22s22p63s23p63d64s2； <
【详解】(1)氢原子的核电荷数为1，核外电子排布为1s1，只有s轨道，核外电子的电子云轮廓图形状为球形；
(2)①氮原子的核电荷数为7，基态氮原子的轨道表示式为；
②NH3分子中，与N原子相连的H显正电性，说明N的电负性大于H，即电负性：N>H；
(3)①位于p区的元素在周期表中位于IIIA至VIIA、0族位置，所以上述氧化物所涉及的元素中，处于元素周期表中p区的元素是Al、O；
②同一主族元素，从上到下，第一电离能逐渐减小，镁和钙位于同一主族，且钙的核电荷数大于镁，所以镁的第一电离能大于钙的第一电离能；
③根据表格数据可知，同一种元素的逐级电离能逐渐增大，这是因为随着电子的逐个失去，阳离子所带的正电荷数越来越多，再失去一个电子需要克服的电性吸引力越来越大，消耗的能量也越来越多；镁原子的最外层的电子数为2，故I1、I2相差不大，而I2、I3相差很大，所以镁容易失去两个电子形成带2个单位正电荷的阳离子，镁元素的化合价为+2价；
(4)①铁原子的核电荷数为26，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2；
②锂原子的核电荷数为3，锂离子核外电子数为2；氢原子的核电荷数为1，离子的核外电子数2，核外电子排布相同的离子，核电荷数越大，离子半径越小，故：<。
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