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阶段重点练二　原子结构与元素的性质、元素推断
题组一　原子结构与元素周期表
1.下列化学用语一定代表O2－的是（　　）
AX2－ B.[︰︰]2－
C. D.
2.（2024·沧州高二检测）关于元素周期表，下列说法不正确的是（　　）
A.第114号元素是位于p区的金属元素，价层电子数为4
B.第117号元素基态原子的未成对电子数为1，位于p轨道上
C.前36号元素中，未成对电子数最多的元素位于元素周期表的第ⅦB族
D.按照现有构造原理，理论上第八周期应有50种元素
3.（2024·天水高二检测）具有如下电子层结构的原子，其相应元素一定属于同一主族的是（　　）
A.3p轨道上有2个未成对电子的原子和4p轨道上有2个未成对电子的原子
B.3p轨道上只有1个空轨道的原子和4p轨道上只有1个空轨道的原子
C.最外层电子排布为1s2的原子和最外层电子排布为2s22p6的原子
D.最外层电子排布为1s2的原子和最外层电子排布为2s2的原子
题组二　原子结构与元素性质
4.最近我国科研人员发现了一种安全、高效的点击化学试剂FSO2N3，下列有关F、S、O、N的说法中正确的是（　　）
A.电负性：F＞N＞O＞S
B.第一电离能：F＞O＞N＞S
C.最高正价：F＞O＝S＞N
D.基态原子核外未成对电子数：N＞O＝S＞F
5.（2024·遵义高二检测）W、X、Y、Z为短周期主族元素，原子序数依次增大，且X、Y、Z三种元素的原子最后一个电子填充在能量相同的轨道上，Y的质子数比X多3个。W可形成多种单质，其中一种是自然界中硬度最高的物质。下列说法错误的是（　　）
A.简单离子半径：Y＞Z＞X
B.简单氢化物的还原性：W＞Z
C.第一电离能：W＞X＞Y
D.X与Z能形成一种共价化合物
6.（2024·长治高二检测）下列事实不能用元素周期律解释的是（　　）
A.电负性：N＜O＜F
B.酸性：H2SiO3＜H2SO3＜HClO4
C.稳定性：HI＜HBr＜HCl
D.碱性：Al（OH）3＜Mg（OH）2＜NaOH
7.如表为第三周期元素X和Y的各级电离能数据，单位是kJ·mol－1。下列判断正确的是（　　）
电离能 I1 I2 I3 I4 I5
X元素 738 1 451 7 733 10 540 13 630
Y元素 578 1 817 2 745 11 575 14 830
A.X的金属性弱于Y
B.Y与强酸和强碱均能反应产生氢气
C.X和Y在周期表中均属于p区元素
D.X基态原子中能量最高能级的电子云轮廓图为球形
8.短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。用表中信息判断下列说法正确的是（　　）
　　　元素 最高价氧化 物对应的水化物　 　 X Y Z W
分子式 H3ZO4
0.1 mol·L－1溶液对应的pH（25 ℃） 1.00 13.00 1.57 0.70
A.元素电负性：Z＜W
B.简单离子半径：W＜Y
C.元素第一电离能：Z＜W
D.简单氢化物的稳定性：X＜Z
9.（2024·合肥高二检测）NOx是汽车尾气中的主要污染物，在汽车尾气系统中装配催化转化器，可有效降低NOx的排放。
Ⅰ.当尾气中空气不足时，NOx（以NO为主）在催化转化器中被CO还原成N2排出。
（1）基态碳原子中，电子占据最高能级的电子云轮廓图的形状是　　　　　。
（2）氧的基态原子的轨道表示式为　　 　　　　　　　　　　　　　　。
（3）C、N、O第一电离能由大到小顺序为　　　　　　　　　　　　　　　　，结合原子结构和价层电子排布式解释排序原因　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
Ⅱ.当尾气中空气过量时，催化转化器中的金属氧化物吸收NOx生成盐。其吸收能力顺序如下：12MgO＜20CaO＜38SrO＜56BaO。
已知：镁、钙、锶、钡的部分电离能数据如表所示。
元素 Mg Ca Sr Ba
电离能/ （kJ·mol－1） I1 738 589.7 549 502.9
I2 1 451 1 145 1 064 965.2
I3 7 733 4 910 a 3 600
（4）推测Sr的第三电离能a的范围：　　　　　　　。
（5）MgO、CaO、SrO、BaO对NOx的吸收能力逐渐增强，从原子结构角度解释原因：　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　，元素的金属性逐渐增强，金属氧化物对NOx的吸收能力逐渐增强。
Ⅲ.研究TiO2作为SCR脱硝催化剂的性能时发现：在TiO2上适当掺杂不同的金属氧化物，如V2O5、MnOx、Fe2O3、NiO、CuO等有利于提高催化脱硝性能。
（6）基态V原子的核外电子排布式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（7）若继续寻找使TiO2催化性能更好的掺杂金属氧化物，可以在元素周期表　　　　区寻找恰当元素（填字母）。
A.s　　　B.p C.d　　　D.ds
题组三　依据元素周期表的结构推断元素
A C
B
10.如图是元素周期表中短周期的一部分，A、B、C三种元素的原子核外电子数之和等于B的质量数，B元素的原子核内质子数等于中子数，下列叙述正确的是（　　）
A.B为第二周期元素，属于p区元素
B.C的简单氢化物在同主族中酸性最强
C.三种元素都处于p区
D.C的价层电子排布为2p5
11.（2024·大连模拟）如图所示为元素周期表中短周期的一部分，下列关于Y、Z、M的说法正确的是（　　）
A.电负性：Y＞M＞Z
B.离子半径：M－＞Z2－＞Y－
C.简单氢化物的稳定性：H2Z＞HM
D.第一电离能：Y＜Z＜M
12.如图是元素周期表前四周期的一部分，下列有关R、W、X、Y、Z五种元素的叙述正确的是（　　）
A.五种元素形成的单质中，Z形成的单质的沸点最高
B.Y、Z形成的简单阴离子的电子排布都与R原子的相同
C.电负性：W＞X
D.第一电离能：W＞Y
题组四　依据原子结构与性质推断元素
13.（2024·嘉兴模拟）X、Y、Z、R、Q是元素周期表中原子序数依次增大的前四周期元素，X是宇宙中含量最多的元素；Y与Z同周期，Y基态原子有3个未成对电子，Z元素原子的价层电子排布为nsnnp2n；R元素简单离子在同周期离子中半径最小；Q元素最高能层只有1个电子，其余能层均充满电子。下列说法不正确的是（　　）
A.X2Z2分子中含有极性键和非极性键 B.第一电离能：Y＞Z＞R
C.Q在周期表的ds区 D.电负性：Z＞Y＞R＞X
14.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Z2X2，Y、W最外层电子数相同。下列说法正确的是（　　）
A.第一电离能：W＞X＞Y＞Z
B.简单离子的还原性：Y＞X＞W
C.简单离子的半径：W＞X＞Y＞Z
D.氢化物水溶液的酸性：Y＞W
阶段重点练二　原子结构与元素的性质、元素推断
1.AX2－的质子数为8，带2个单位的负电荷，为氧离子，A项正确；[︰︰]2－表示带2个单位负电荷的阴离子，可能为硫离子，B项错误；可能为Ne原子，C项错误；为S2－的结构示意图，D项错误。
2.C　根据每周期所含元素的种数，可知每周期最后一种稀有气体元素的原子序数分别是2、10、18、36、54、86、118，第114号元素在118号的左边，根据元素周期表中周期和族的划分，可知114号元素位于第七周期第ⅣA族，是位于p区的金属元素，价层电子数为4，A正确；第117号元素基态原子的价层电子排布式为7s27p5，未成对电子数为1，位于p轨道上，B正确；前36号元素的基态原子中，未成对电子数最多的元素是Cr，其位于元素周期表的第ⅥB族，C错误。
3.B　p轨道有3个原子轨道，最多可以容纳6个电子，根据泡利原理和洪特规则，当p轨道上有2个电子或4个电子时，p轨道上均有2个未成对电子，所以可能是第ⅣA族元素，也可能是第ⅥA族元素，A不符合题意；p轨道上只有1个空轨道，说明另外2个轨道各容纳了1个电子，加上s轨道上的2个电子，最外层是4个电子，属于第ⅣA族元素，B符合题意；最外层电子排布为1s2和2s22p6的原子，二者都是稀有气体元素，但不属于主族元素，C不符合题意；最外层电子排布为1s2的原子为He，位于0族，而最外层电子排布为2s2的原子是Be，属于第ⅡA族元素，D不符合题意。
4.D　电负性：F＞O＞N＞S，A错误；第一电离能：F＞N＞O＞S，B错误；F无正价，O无最高正价，C错误；F、O、N、S的基态原子未成对电子数分别为1个、2个、3个、2个，D正确。
5.C　W可形成多种单质，其中一种是自然界中硬度最高的物质，可知W为C，X、Y、Z三种元素的原子最后一个电子填充在能量相同的轨道上，则最后一个电子应填充在p能级轨道上，Y的质子数比X多3个，则X为Al、Y为S，则Z为Cl。简单离子半径：S2－＞Cl－＞Al3＋，A正确；元素非金属性：Cl＞C，则简单氢化物的还原性：CH4＞HCl，B正确；元素第一电离能，同周期从左到右呈增大趋势，则第一电离能：S＞Al，C错误；Al和Cl形成的AlCl3为共价化合物，D正确。
6.B　电负性越大，对键合电子的吸引力越大，同周期主族元素从左向右电负性逐渐增大，则电负性：N＜O＜F，A不符合；非金属性越强，对应最高价含氧酸的酸性越强，亚硫酸不是硫元素的最高价氧化物的水化物，则酸性：H2SiO3＜H2SO3＜HClO4不能用元素周期律解释，B符合；非金属性越强，简单氢化物越稳定，非金属性：I＜Br＜Cl，则稳定性：HI＜HBr＜HCl，C不符合；金属性越强，最高价氧化物的水化物的碱性越强，金属性：Al＜Mg＜Na，则碱性：Al（OH）3＜Mg（OH）2＜NaOH，D不符合。
7.D　X元素的I3发生突变，则X是最外层为2个电子的第三周期元素Mg，Y元素的I4发生突变，则Y是最外层为3个电子的第三周期元素Al。Mg的金属性强于Al，A错误；常温下，Al在浓硫酸、浓硝酸中发生钝化，与稀硝酸反应产生一氧化氮，B错误；Mg在周期表中属于s区元素，C错误；基态Mg原子中能量最高的能级是3s，其电子云轮廓图为球形，D正确。
8.A　根据表中信息，Z的最高价氧化物对应的水化物为H3ZO4，可得Z为＋5价，位于第ⅤA族，结合0.1 mol·L－1 溶液对应的pH可得Z为P元素，X的最高价氧化物对应的水化物为一元强酸，应该是硝酸，X为N元素，Y的最高价氧化物对应的水化物为一元强碱，且原子序数位于Z之前，Y为Na元素，根据W位于P元素之后，且0.1 mol·L－1溶液对应的pH为0.7，可得W为S元素。元素电负性：P＜S，A项正确；根据电子层数越多，简单离子的半径越大，可得简单离子半径：S2－＞Na＋，B项错误；S的价层电子排布为3s23p4，P的价层电子排布为3s23p3（p能级处于半充满稳定状态），元素第一电离能：P＞S，C项错误；非金属性：N＞P，简单氢化物的稳定性：NH3＞PH3，D项错误。
9.（1）哑铃形　（2）　（3）N＞O＞C　C、O电子层数相同，但核电荷数：O＞C，所以O的原子核对电子吸引力强，失电子难，所以第一电离能：O＞C；N原子的价层电子排布式为2s22p3，p轨道为半充满状态，相对稳定，所以第一电离能：N＞O　（4）3 600＜a＜4 910　（5）Mg、Ca、Sr、Ba为同主族元素，随着原子序数增大，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大　（6）1s22s22p63s23p63d34s2　（7）CD
解析：（1）基态碳原子中，电子占据的最高能级为2p能级，其电子云轮廓图形状为哑铃形。（2）氧的基态原子的轨道表示式为。（3）C、O电子层数相同，但核电荷数：O＞C，所以O的原子核对电子吸引力强，失电子难，所以第一电离能：O＞C；N原子的价层电子排布式为2s22p3，p轨道为半充满状态，相对稳定，所以第一电离能：N＞O，故C、N、O第一电离能由大到小顺序为N＞O＞C。（4）Sr的第三电离能大于钡的第三电离能，小于钙的第三电离能，则3 600＜a＜4 910。（5）Mg、Ca、Sr、Ba为同主族元素，随着原子序数增大，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大，元素的金属性逐渐增强，金属氧化物对NOx的吸收能力逐渐增强。（6）V为23号元素，核外电子排布式为
1s22s22p63s23p63d34s2。（7）V、Mn、Fe、Ni、Cu均位于d区或ds区，则若继续寻找使TiO2催化性能更好的掺杂金属氧化物，应该在元素周期表的d区或ds区寻找，答案选C、D。
10.C　根据题图及元素周期表结构可知，B位于第三周期，A、C位于第二周期，设B原子的核外电子数为x，B的核外电子数＝质子数＝x，B元素的原子核内质子数等于中子数，则B原子的质量数为2x，则A的核外电子数为x－8－1，C的核外电子数为x－8＋1，A、B、C三种元素的原子核外电子数之和等于B的质量数，则x＋（x－8－1）＋（x－8＋1）＝2x，解得x＝16，则B为S元素，A为N元素，C为F元素。S为第三周期元素，A错误；F为第ⅦA族元素，其简单氢化物HF为弱酸，而同主族元素的简单氢化物如HCl、HBr与HI都属于强酸，B错误；N、S、F三种元素都处于p区，C正确；F原子的最外层有7个电子，故其价层电子排布为2s22p5，D错误。
11.A　由Y、Z、M在元素周期表中的相对位置可知，X为He元素、Y为F元素、Z为S元素、M为Cl元素。同周期元素，从左到右非金属性依次增强，电负性依次增大，同主族元素，从上到下非金属性依次减弱，电负性依次减小，则元素的电负性大小顺序为F＞Cl＞S，A正确；同主族元素，从上到下，离子半径依次增大，电子层结构相同的离子，核电荷数越大，离子半径越小，则简单离子半径的大小顺序为S2—＞Cl—＞F—，B错误；元素非金属性越强，形成的简单氢化物越稳定，非金属性：Cl＞S，则稳定性：H2S＜HCl，C错误；同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势，同主族从上到下第一电离能递减，则第一电离能：F＞Cl＞S，D错误。
12.D　根据元素在周期表中的位置可知，R为Ar元素、Z为Br元素、Y为S元素、W为P元素、X为N元素。Br2在常温下为液体，而S和P在常温下为固体，所以五种元素的单质中，沸点最高的不是Br2，A项错误；S2－的电子排布与Ar原子的相同，而Br－的电子排布与Ar原子的不同，B项错误；N的电负性大于P的电负性，C项错误；同周期元素，从左到右，第一电离能总体上呈增大趋势，但第ⅤA族元素的第一电离能大于同周期相邻元素的第一电离能，故第一电离能：P＞S，D项正确。
13.D　结合题意可推知：X是宇宙中含量最多的元素，即X为H；Y与Z同周期，Y基态原子有3个未成对电子，Z元素原子的价层电子排布为nsnnp2n，n只能取2，故Z的价层电子排布为2s22p4，为O元素，故Y为N元素；R元素简单离子在同周期离子中半径最小，R为Al；Q元素最高能层只有1个电子，其余能层均充满电子，故Q为Cu。结合题意及分析可知，X2Z2为H2O2，分子中含有极性键和非极性键，A正确；同周期主族元素从左往右第一电离能呈增大趋势，同主族从上到下第一电离能逐渐减小，但第ⅡA族反常，故第一电离能：N＞O＞Al，B正确；Q为Cu，在第四周期第ⅠB族，位于周期表的ds区，C正确；同周期主族元素自左而右电负性增大，N、O在它们的氢化物中都表现负价，说明二者的电负性都比氢元素大，则电负性：H＜N＜O，而AlH3中铝元素显正价，故电负性：H＞Al，则电负性：Z＞Y＞X＞R，D错误。
14.C　根据基态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Z2X2，即Na2O2，结合原子序数关系可知，X为O元素，Z为Na元素；由短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大可知Y为F元素，Y、W最外层电子数相同，则Y、W同主族，则W为Cl元素。根据第一电离能递变规律，可知第一电离能相对大小顺序为F＞O＞Cl＞Na，A项错误；根据非金属性：F＞O＞Cl，可知简单离子的还原性：Cl－＞O2－＞F－，B项错误；根据离子半径的变化规律，可知简单离子半径：Cl－＞O2－＞F－＞Na＋，C项正确；氢化物水溶液的酸性：HF＜HCl，D项错误。
4 / 4(共37张PPT)
阶段重点练二
原子结构与元素的性质、元素推断
题组一　原子结构与元素周期表
1. 下列化学用语一定代表O2－的是（　　）
C. D.
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解析： X2－的质子数为8，带2个单位的负电荷，为氧离子，
A项正确；[︰ ︰]2－表示带2个单位负电荷的阴离子，可能为硫
离子，B项错误； 可能为Ne原子，C项错
误； 为S2－的结构示意图，D项错误。
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2. （2024·沧州高二检测）关于元素周期表，下列说法不正确的是
（　　）
A. 第114号元素是位于p区的金属元素，价层电子数为4
B. 第117号元素基态原子的未成对电子数为1，位于p轨道上
C. 前36号元素中，未成对电子数最多的元素位于元素周期表的第
ⅦB族
D. 按照现有构造原理，理论上第八周期应有50种元素
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解析：　根据每周期所含元素的种数，可知每周期最后一种稀有
气体元素的原子序数分别是2、10、18、36、54、86、118，第114
号元素在118号的左边，根据元素周期表中周期和族的划分，可知
114号元素位于第七周期第ⅣA族，是位于p区的金属元素，价层电
子数为4，A正确；第117号元素基态原子的价层电子排布式为
7s27p5，未成对电子数为1，位于p轨道上，B正确；前36号元素的
基态原子中，未成对电子数最多的元素是Cr，其位于元素周期表的
第ⅥB族，C错误。
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3. （2024·天水高二检测）具有如下电子层结构的原子，其相应元素
一定属于同一主族的是（　　）
A. 3p轨道上有2个未成对电子的原子和4p轨道上有2个未成对电子的
原子
B. 3p轨道上只有1个空轨道的原子和4p轨道上只有1个空轨道的原子
C. 最外层电子排布为1s2的原子和最外层电子排布为2s22p6的原子
D. 最外层电子排布为1s2的原子和最外层电子排布为2s2的原子
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解析：　p轨道有3个原子轨道，最多可以容纳6个电子，根据泡
利原理和洪特规则，当p轨道上有2个电子或4个电子时，p轨道上均
有2个未成对电子，所以可能是第ⅣA族元素，也可能是第ⅥA族元
素，A不符合题意；p轨道上只有1个空轨道，说明另外2个轨道各
容纳了1个电子，加上s轨道上的2个电子，最外层是4个电子，属于
第ⅣA族元素，B符合题意；最外层电子排布为1s2和2s22p6的原
子，二者都是稀有气体元素，但不属于主族元素，C不符合题意；
最外层电子排布为1s2的原子为He，位于0族，而最外层电子排布为
2s2的原子是Be，属于第ⅡA族元素，D不符合题意。
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4. 最近我国科研人员发现了一种安全、高效的点击化学试剂
FSO2N3，下列有关F、S、O、N的说法中正确的是（　　）
A. 电负性：F＞N＞O＞S
B. 第一电离能：F＞O＞N＞S
C. 最高正价：F＞O＝S＞N
D. 基态原子核外未成对电子数：N＞O＝S＞F
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解析：　电负性：F＞O＞N＞S，A错误；第一电离能：F＞N＞O
＞S，B错误；F无正价，O无最高正价，C错误；F、O、N、S的基
态原子未成对电子数分别为1个、2个、3个、2个，D正确。
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5. （2024·遵义高二检测）W、X、Y、Z为短周期主族元素，原子序
数依次增大，且X、Y、Z三种元素的原子最后一个电子填充在能
量相同的轨道上，Y的质子数比X多3个。W可形成多种单质，其中
一种是自然界中硬度最高的物质。下列说法错误的是（　　）
A. 简单离子半径：Y＞Z＞X
B. 简单氢化物的还原性：W＞Z
C. 第一电离能：W＞X＞Y
D. X与Z能形成一种共价化合物
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解析：　W可形成多种单质，其中一种是自然界中硬度最高的物
质，可知W为C，X、Y、Z三种元素的原子最后一个电子填充在能
量相同的轨道上，则最后一个电子应填充在p能级轨道上，Y的质
子数比X多3个，则X为Al、Y为S，则Z为Cl。简单离子半径：S2－
＞Cl－＞Al3＋，A正确；元素非金属性：Cl＞C，则简单氢化物的还
原性：CH4＞HCl，B正确；元素第一电离能，同周期从左到右呈
增大趋势，则第一电离能：S＞Al，C错误；Al和Cl形成的AlCl3为
共价化合物，D正确。
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6. （2024·长治高二检测）下列事实不能用元素周期律解释的是（　）
A. 电负性：N＜O＜F
B. 酸性：H2SiO3＜H2SO3＜HClO4
C. 稳定性：HI＜HBr＜HCl
D. 碱性：Al（OH）3＜Mg（OH）2＜NaOH
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解析：　电负性越大，对键合电子的吸引力越大，同周期主族元
素从左向右电负性逐渐增大，则电负性：N＜O＜F，A不符合；非
金属性越强，对应最高价含氧酸的酸性越强，亚硫酸不是硫元素的
最高价氧化物的水化物，则酸性：H2SiO3＜H2SO3＜HClO4不能用
元素周期律解释，B符合；非金属性越强，简单氢化物越稳定，非
金属性：I＜Br＜Cl，则稳定性：HI＜HBr＜HCl，C不符合；金属
性越强，最高价氧化物的水化物的碱性越强，金属性：Al＜Mg＜
Na，则碱性：Al（OH）3＜Mg（OH）2＜NaOH，D不符合。
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7. 如表为第三周期元素X和Y的各级电离能数据，单位是kJ·mol－1。
下列判断正确的是（　　）
电离能 I1 I2 I3 I4 I5
X元素 738 1 451 7 733 10 540 13 630
Y元素 578 1 817 2 745 11 575 14 830
A. X的金属性弱于Y
B. Y与强酸和强碱均能反应产生氢气
C. X和Y在周期表中均属于p区元素
D. X基态原子中能量最高能级的电子云轮廓图为球形
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解析：　X元素的 I3发生突变，则X是最外层为2个电子的第三周
期元素Mg，Y元素的 I4发生突变，则Y是最外层为3个电子的第三
周期元素Al。Mg的金属性强于Al，A错误；常温下，Al在浓硫
酸、浓硝酸中发生钝化，与稀硝酸反应产生一氧化氮，B错误；
Mg在周期表中属于s区元素，C错误；基态Mg原子中能量最高的能
级是3s，其电子云轮廓图为球形，D正确。
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8. 短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。用表中信息判断下
列说法正确的是（　　）
　　　元素 最高价氧化 物对应的水化物　 　 X Y Z W
分子式 H3ZO4
0.1 mol·L－1溶液对应的pH（25 ℃） 1.00 13.00 1.57 0.70
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A. 元素电负性：Z＜W
B. 简单离子半径：W＜Y
C. 元素第一电离能：Z＜W
D. 简单氢化物的稳定性：X＜Z
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解析：　根据表中信息，Z的最高价氧化物对应的水化物为
H3ZO4，可得Z为＋5价，位于第ⅤA族，结合0.1 mol·L－1 溶液对应
的pH可得Z为P元素，X的最高价氧化物对应的水化物为一元强
酸，应该是硝酸，X为N元素，Y的最高价氧化物对应的水化物为
一元强碱，且原子序数位于Z之前，Y为Na元素，根据W位于P元素
之后，且0.1 mol·L－1溶液对应的pH为0.7，可得W为S元素。元素
电负性：P＜S，A项正确；根据电子层数越多，简单离子的半径越
大，可得简单离子半径：S2－＞Na＋，B项错误；S的价层电子排布为3s23p4，P的价层电子排布为3s23p3（p能级处于半充满稳定状态），元素第一电离能：P＞S，C项错误；非金属性：N＞P，简单氢化物的稳定性：NH3＞PH3，D项错误。
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9. （2024·合肥高二检测）NO x 是汽车尾气中的主要污染物，在汽车
尾气系统中装配催化转化器，可有效降低NO x 的排放。
Ⅰ.当尾气中空气不足时，NO x （以NO为主）在催化转化器中被CO还
原成N2排出。
（1）基态碳原子中，电子占据最高能级的电子云轮廓图的形状是
。
哑
铃形　
解析：基态碳原子中，电子占据的最高能级为2p能级，其
电子云轮廓图形状为哑铃形。
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（2）氧的基态原子的轨道表示式为 。
解析：氧的基态原子的轨道表示式为 。
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（3）C、N、O第一电离能由大到小顺序为 ，结合原子结
构和价层电子排布式解释排序原因


。
N＞O＞C　
C、O电子层数相同，但核电
荷数：O＞C，所以O的原子核对电子吸引力强，失电子难，所
以第一电离能：O＞C；N原子的价层电子排布式为2s22p3，p轨
道为半充满状态，相对稳定，所以第一电离能：N＞O　
解析：C、O电子层数相同，但核电荷数：O＞C，所以O的原子核对电子吸引力强，失电子难，所以第一电离能：O＞C；N原子的价层电子排布式为2s22p3，p轨道为半充满状态，相对稳定，所以第一电离能：N＞O，故C、N、O第一电离能由大到小顺序为N＞O＞C。
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Ⅱ.当尾气中空气过量时，催化转化器中的金属氧化物吸收NO x 生成
盐。其吸收能力顺序如下：12MgO＜20CaO＜38SrO＜56BaO。
已知：镁、钙、锶、钡的部分电离能数据如表所示。
元素 Mg Ca Sr Ba
电离能/ （kJ·m
ol－1） I1 738 589.7 549 502.9
I2 1 451 1 145 1 064 965.2
I3 7 733 4 910 a 3 600
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（4）推测Sr的第三电离能 a 的范围： 。
3 600＜ a ＜4 910　
解析：Sr的第三电离能大于钡的第三电离能，小于钙的第三电离能，则3 600＜ a ＜4 910。
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（5）MgO、CaO、SrO、BaO对NO x 的吸收能力逐渐增强，从原子结
构角度解释原因：
，元素的金
属性逐渐增强，金属氧化物对NO x 的吸收能力逐渐增强。
Mg、Ca、Sr、Ba为同主族元素，随着原子
序数增大，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大　
解析： Mg、Ca、Sr、Ba为同主族元素，随着原子序数增大，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大，元素的金属性逐渐增强，金属氧化物对NO x 的吸收能力逐渐增强。
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Ⅲ.研究TiO2作为SCR脱硝催化剂的性能时发现：在TiO2上适当掺杂不
同的金属氧化物，如V2O5、MnO x 、Fe2O3、NiO、CuO等有利于提高
催化脱硝性能。
（6）基态V原子的核外电子排布式为 。
1s22s22p63s23p63d34s2　
解析： V为23号元素，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2。
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（7）若继续寻找使TiO2催化性能更好的掺杂金属氧化物，可以在元
素周期表 区寻找恰当元素（填字母）。
A. s B. p
C. d D. ds
CD　
解析： V、Mn、Fe、Ni、Cu均位于d区或ds区，则若继续寻找使TiO2催化性能更好的掺杂金属氧化物，应该在元素周期表的d区或ds区寻找，答案选C、D。
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题组三　依据元素周期表的结构推断元素
10. 如图是元素周期表中短周期的一部分，A、B、C三种元素的原子
核外电子数之和等于B的质量数，B元素的原子核内质子数等于中
子数，下列叙述正确的是（　　）
A. B为第二周期元素，属于p区元素
B. C的简单氢化物在同主族中酸性最强
C. 三种元素都处于p区
D. C的价层电子排布为2p5
A C
B
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解析：　根据题图及元素周期表结构可知，B位于第三周期，
A、C位于第二周期，设B原子的核外电子数为 x ，B的核外电子数
＝质子数＝ x ，B元素的原子核内质子数等于中子数，则B原子的
质量数为2 x ，则A的核外电子数为 x －8－1，C的核外电子数为 x
－8＋1，A、B、C三种元素的原子核外电子数之和等于B的质量
数，则 x ＋（ x －8－1）＋（ x －8＋1）＝2 x ，解得 x ＝16，则B
为S元素，A为N元素，C为F元素。S为第三周期元素，A错误；F
为第ⅦA族元素，其简单氢化物HF为弱酸，而同主族元素的简单
氢化物如HCl、HBr与HI都属于强酸，B错误；N、S、F三种元素都处于p区，C正确；F原子的最外层有7个电子，故其价层电子排布为2s22p5，D错误。
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11. （2024·大连模拟）如图所示为元素周期表中短周期的一部分，下
列关于Y、Z、M的说法正确的是（　　）
A. 电负性：Y＞M＞Z
B. 离子半径：M－＞Z2－＞Y－
C. 简单氢化物的稳定性：H2Z＞HM
D. 第一电离能：Y＜Z＜M
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解析：　由Y、Z、M在元素周期表中的相对位置可知，X为He
元素、Y为F元素、Z为S元素、M为Cl元素。同周期元素，从左到
右非金属性依次增强，电负性依次增大，同主族元素，从上到下
非金属性依次减弱，电负性依次减小，则元素的电负性大小顺序
为F＞Cl＞S，A正确；同主族元素，从上到下，离子半径依次增
大，电子层结构相同的离子，核电荷数越大，离子半径越小，则
简单离子半径的大小顺序为S2—＞Cl—＞F—，B错误；元素非金属
性越强，形成的简单氢化物越稳定，非金属性：Cl＞S，则稳定
性：H2S＜HCl，C错误；同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势，同主族从上到下第一电离能递减，则第一电离能：F＞Cl＞S，D错误。
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12. 如图是元素周期表前四周期的一部分，下列有关R、W、X、Y、Z五种元素的叙述正确的是（　　）
A. 五种元素形成的单质中，Z形成的单质的沸点最高
B. Y、Z形成的简单阴离子的电子排布都与R原子的相同
C. 电负性：W＞X
D. 第一电离能：W＞Y
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解析：　根据元素在周期表中的位置可知，R为Ar元素、Z为Br
元素、Y为S元素、W为P元素、X为N元素。Br2在常温下为液
体，而S和P在常温下为固体，所以五种元素的单质中，沸点最高
的不是Br2，A项错误；S2－的电子排布与Ar原子的相同，而Br－的
电子排布与Ar原子的不同，B项错误；N的电负性大于P的电负
性，C项错误；同周期元素，从左到右，第一电离能总体上呈增
大趋势，但第ⅤA族元素的第一电离能大于同周期相邻元素的第一
电离能，故第一电离能：P＞S，D项正确。
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题组四　依据原子结构与性质推断元素
13. （2024·嘉兴模拟）X、Y、Z、R、Q是元素周期表中原子序数依
次增大的前四周期元素，X是宇宙中含量最多的元素；Y与Z同周
期，Y基态原子有3个未成对电子，Z元素原子的价层电子排布为 n
s n np2 n ；R元素简单离子在同周期离子中半径最小；Q元素最高能
层只有1个电子，其余能层均充满电子。下列说法不正确的是（　）
A. X2Z2分子中含有极性键和非极性键
B. 第一电离能：Y＞Z＞R
C. Q在周期表的ds区
D. 电负性：Z＞Y＞R＞X
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解析：　结合题意可推知：X是宇宙中含量最多的元素，即X为
H；Y与Z同周期，Y基态原子有3个未成对电子，Z元素原子的价
层电子排布为 n s n np2 n ， n 只能取2，故Z的价层电子排布为
2s22p4，为O元素，故Y为N元素；R元素简单离子在同周期离子中
半径最小，R为Al；Q元素最高能层只有1个电子，其余能层均充
满电子，故Q为Cu。结合题意及分析可知，X2Z2为H2O2，分子中
含有极性键和非极性键，A正确；同周期主族元素从左往右第一
电离能呈增大趋势，同主族从上到下第一电离能逐渐减小，但第
ⅡA族反常，故第一电离能：N＞O＞Al，B正确；
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Q为Cu，在第四周期第ⅠB族，位于周期表的ds区，C正确；同周期主
族元素自左而右电负性增大，N、O在它们的氢化物中都表现负价，
说明二者的电负性都比氢元素大，则电负性：H＜N＜O，而AlH3中铝
元素显正价，故电负性：H＞Al，则电负性：Z＞Y＞X＞R，D错误。
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14. 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Z2X2，Y、W最外层电子数相同。下列说法正确的是（　　）
A. 第一电离能：W＞X＞Y＞Z
B. 简单离子的还原性：Y＞X＞W
C. 简单离子的半径：W＞X＞Y＞Z
D. 氢化物水溶液的酸性：Y＞W
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解析：　根据基态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Z2X2，即Na2O2，结合原子序数关
系可知，X为O元素，Z为Na元素；由短周期主族元素X、Y、Z、
W的原子序数依次增大可知Y为F元素，Y、W最外层电子数相
同，则Y、W同主族，则W为Cl元素。根据第一电离能递变规
律，可知第一电离能相对大小顺序为F＞O＞Cl＞Na，A项错误；
根据非金属性：F＞O＞Cl，可知简单离子的还原性：Cl－＞O2－
＞F－，B项错误；根据离子半径的变化规律，可知简单离子半
径：Cl－＞O2－＞F－＞Na＋，C项正确；氢化物水溶液的酸性：HF
＜HCl，D项错误。
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