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专题5　原子组成、周期表及周期律
1.（2021佛山二模）嫦娥五号采集的月壤富含SiO2、Al2O3、FeO、CaO等氧化物及Fe、3He等，用充满氮气的人造水晶容器保存。下列说法错误的是 （C）
A.氮气可保护月壤样品中低氧化态成分
B.Si可用于生产太阳能电池板
C.3He、4He互为同素异形体
D.可用电解法提取Al、Ca
解析：氮气化学性质稳定，常用作保护气，用于保护月壤样品中低氧化态成分，A正确；Si是半导体材料，可用于生产太阳能电池板，B正确；质子数相同而中子数不同的原子互为同位素，则3He和4He互为同位素，不是同素异形体，C错误；Al、Ca金属活动性强，可用电解法提取，如工业上电解熔融氧化铝冶炼铝，D正确。
2.（2023梅州统考模拟预测）我国科学家在月壤粉末的部分铁橄榄石颗粒表面非晶层中发现了单质铁，产生的原因为：铁橄榄石被撞击时在高温与高压下发生熔融，同时其中的Fe2+发生歧化反应生成Fe与Fe3+。下列说法正确的是 （B）
A.Fe2+在生成Fe3+时失去电子，发生还原反应
B.可用X射线衍射实验测定铁橄榄石的晶体结构
C.Fe2+和 Fe含有的电子数相同
D.基态Fe3+的核外电子有26种不同的运动状态
解析：Fe2+在生成Fe3+时失去电子，被氧化，发生的是氧化反应，A错误；X射线衍射实验可区分晶体和非晶体，可测定铁橄榄石的晶体结构，B正确；Fe2+含有的电子数=26-2=24，Fe含有的电子数=质子数=26，两者电子数不相同，C错误；基态Fe3+的核外有23个电子，所以有23种不同的运动状态，D错误。
3.（2023汕头二模）掌握化学用语，能让我们更快速地理解化学知识。下列化学用语表述正确的是 （C）
A.基态砷原子的价电子轨道表示式：
↑↓
　
↑↑ ↑
B.反－2－丁烯的键线式：
C.乙烯分子中的π键：
D.NH4Cl的电子式：［HH］+ Cl-
解析：As是33号元素，基态砷原子价电子的轨道表示式为
↑↓
　
↑ ↑ ↑
，A错误；反 2 丁烯中2个甲基在碳碳双键异侧，键线式为，B错误；π键是原子轨道肩并肩形成的，则乙烯中π键可以表示为，C正确；NH4Cl由铵根离子和氯离子构成，其电子式为［HH］+，D错误。
4.（2023湛江统考一模）X、Y、Z、W为原子序数依次增大的前四周期元素，X与Y、Z均能形成多种常见二元化合物，Y、Z形成的某化合物是参与光合作用的主要气体，基态原子中X、Y、Z的价电子数之和等于W的价电子数，下列说法正确的是 （D）
A.W属于d区元素
B.原子半径：XC.氢化物沸点：YD.X与W的最外层电子数相等
解析：X、Y、Z、W为原子序数依次增大的前四周期元素，Y、Z形成的某化合物是参与光合作用的主要气体，则Y为C元素、Z为O元素；X与Y、Z均能形成多种常见二元化合物，则X为H元素；基态原子中X、Y、Z的价电子数之和等于W的价电子数，则W为Cu元素；铜元素的原子序数为29，价电子排布式为3d104s1，处于元素周期表的ds区，A错误；同周期元素，从左到右原子半径依次减小，氧原子的原子半径小于碳原子，B错误；碳元素的氢化物可以是气态烃、液态烃、固态烃，固态烃的沸点高于水或过氧化氢，C错误；氢原子和铜原子的最外层电子数均为1，D正确。
5.（2023广州一模）2022年我国科学家首次在月球上发现一种硅酸盐矿物，该物质含有X、Y、Z、W、E五种主族元素，原子序数依次增大且均不大于20，X、W为非金属元素，Y、Z、E为金属元素，Y的最高正化合价为+1，Z和E同族。下列说法不正确的是 （C）
A.原子半径：E>Y>Z
B.X和Y可形成含有非极性键的离子化合物
C.Y、Z、E的最高价氧化物对应的水化物均为强碱
D.简单气态氢化物的稳定性：X>W
解析：硅酸盐矿物中，X、W为非金属元素，分别为O和Si元素，Y、Z、E为金属元素，Y的最高正化合价为+1，Y可能为Li或者Na元素，因为原子序数逐渐增大，所以Y只能为 Na元素，Z为Mg元素，E为Ca元素。根据原子半径大小的比较，Na、Mg、Ca的半径大小为Ca>Na>Mg，A正确；O元素和Na元素能形成含有非极性键的离子化合物Na2O2，B正确；Na、Mg、Ca的最高价氧化物对应的水化物中，NaOH和Ca（OH）2为强碱，Mg（OH）2为中强碱，C错误；因为O的非金属性强于Si，所以简单气态氢化物的稳定性：H2O>SiH4，D正确。
6.（2024深圳二模）Y4X9EZ2M4是一种常见的营养强化剂。其中，元素周期表中Z与Y、M相邻，基态Y原子的价电子排布式为nsnnpn，Z的第一电离能大于Y的，基态M原子与基态Y原子的未成对电子数相同；X为原子半径最小的元素；E的合金是目前用量最大的金属材料。下列说法正确的是 （C）
A.电负性：ZB.非金属性：MC.简单氢化物的沸点：M>Z>Y
D.高温下，E的单质与X2M反应得到E2M3
解析：基态Y原子的价电子排布式为nsnnpn，即2s22p2，所以Y是C元素，元素周期表中Z与Y、M相邻，Z的第一电离能大于Y的，则Z是N元素，基态M原子与基态Y原子的未成对电子数相同，则M为O元素，X为原子半径最小的元素，则X是H元素；E的合金是目前用量最大的金属材料，则E是Fe元素。同周期从左到右，元素的电负性逐渐增强，同主族从上到下，元素的电负性逐渐减小，通常非金属的电负性大于金属，所以电负性：N>H>Fe，A错误；同周期从左到右，元素的非金属性逐渐增强，非金属性：CNH3>CH4，C正确；高温下铁与水蒸气反应得到四氧化三铁，D错误。
7.（2024厦门联考）W、X、Y、Z均为短周期元素且原子序数依次增大，元素X和Z同族。盐YZW与浓盐酸反应，有黄绿色气体产生，此气体同冷烧碱溶液作用，可得到含YZW的溶液。下列说法正确的是 （D）
A.原子半径大小为WB.X的氢化物水溶液酸性强于Z的
C.Y2W2与Z2W均含有非极性共价键
D.标准状况下W的单质状态与X的相同
解析：根据题目给出的原子序数大小关系、元素在周期表中的位置关系、物质的颜色以及转化关系，首先推出黄绿色气体为Cl2，联想氯及其化合物的转化关系NaClO+2HCl（浓）Cl2↑+NaCl+H2O，对照盐YZW的组成以及Cl2与NaOH溶液反应等信息得出W为O元素，X为F元素，Y为Na元素，Z为Cl元素。根据元素周期律，可知原子半径：Na>Cl>O>F，A错误；HF是弱酸，HCl为强酸，B错误；Na2O2 中O原子间以非极性键结合，Cl2O的结构式为 Cl—O—Cl，含极性键，C错误；标准状况下，F2、O2均为气态，D正确。
8.（2023深圳二模）同一短周期部分主族元素的第一电离能随原子序数递增的变化趋势如图所示，下列说法正确的是 （C）
A.a元素可能是Li或Na
B.a→e元素的最高正化合价依次升高
C.c对应的元素可形成共价晶体
D.基态e原子的价电子轨道表示式为
↑↓
　
↑↓ ↑ ↓
（n=2或3）
解析：根据同一周期从左往右元素的第一电离能呈增大趋势，第ⅡA族与ⅢA族、ⅤA族与ⅥA族反常可知，a为ⅡA族元素，b为ⅢA族元素，c为ⅣA族元素，d为ⅤA族元素，e为ⅥA族元素，据此解题。由分析可知，a为ⅡA 元素，故a可能是Be或Mg元素，A错误；由分析可知，a为ⅡA族元素，b为ⅢA族元素，c为ⅣA族元素，d为ⅤA族元素，e为ⅥA族元素，但O元素无最高正价，故 a→e元素的最高正化合价不一定依次升高，B错误；由分析可知，c为ⅣA族元素，即为C或Si元素，则c对应的元素可形成金刚石和晶体硅，二者均为共价晶体，C正确；由分析可知，e为ⅥA族元素，基态e原子的价电子的轨道表示式为
↑↓
　
↑↓ ↑ ↑
（n=2或3），D错误。
9.（2024湛江二模）某化合物的结构如图所示，其中X、Y、Z、Q为原子序数依次增大的四种短周期元素，X是元素周期表中原子半径最小的元素，Q的最外层电子数是其内层电子数的3倍。下列说法错误的是 （D）
A.Y、Z、Q三种元素的非金属性逐渐增强
B.最外层电子数由大到小的顺序为Q>Z>Y>X
C.该化合物中Z、Y、Q均满足8电子稳定结构
D.仅由X、Z、Q三种元素形成的化合物不可能含有离子键
解析：X、Y、Z、Q为原子序数依次增大的四种短周期元素，X是元素周期表中原子半径最小的元素，为H元素；Q的最外层电子数是其内层电子数的3倍，第二、三周期元素的最外层电子数不超过8个，则Q内层为K层，最外层为L层，为O元素；Z和H元素能形成带1个单位正电荷的离子，Z为N元素；根据Y形成的共价键个数知，Y最外层有4个电子，为C元素，即X、Y、Z、Q分别是H、C、N、O元素，据此分析解题。由分析可知，Y为C元素、Z为N元素、Q为O元素，同一周期从左往右元素非金属性依次增强，故Y、Z、Q三种元素的非金属性逐渐增强，A正确；由分析可知，X、Y、Z、Q分别是H、C、N、O元素，最外层电子数由大到小的顺序为O>N>C>H即Q>Z>Y>X，B正确；由分析可知，Y、Z、Q分别是C、N、O元素，结合题干该化合物的结构式可知，其中Z、Y、Q均满足8电子稳定结构，C正确；由分析可知，X为H，Z为N、Q为O，故仅由X、Z、Q三种元素形成的化合物可能含有离子键，如NH4NO3或NH4NO2，D错误。
10.（2021茂名二模）化合物R可用于农药生产，其结构如下图所示。其中W位于第三周期，其最外层电子数与Y相同，X、Y、Z位于同一周期。下列说法正确的是 （D）
M+
A.非金属性：X>Z>Y
B.简单离子半径：W>X>Y
C.元素M和X形成共价化合物
D.W的一种氧化物能用于漂白织物
解析：W位于第三周期，且形成了6个共价键，则W为S，其最外层电子数与Y相同，则Y为O，X、Y、Z位于同一周期，且Z形成了4个共价键，X形成了1个共价键，故X为F元素，Z为C元素。非金属性F>O>C，即X>Y>Z，A错误；O和F元素对应的离子具有相同的电子排布，核电荷数越大半径越小，故简单离子半径应为W>Y>X，B错误；M为+1价的阳离子，与X只能形成离子化合物，C错误；W是硫元素，它的氧化物二氧化硫可用于漂白织物，D正确。
11.（1）（2022广州二模·节选）基态N原子的核外电子排布式为　1s22s22p3　，第一电离能：I1（N）　大于　（填“大于”或“小于”）I1（O）。
（2）（2022汕头二模·节选）锰元素基态原子的电子排布式为　1s22s22p63s23p63d54s2或［Ar］3d54s2　，镍、钴、锰三种基态原子中未成对电子数最多的是　Mn　（填元素符号）。
解析：（1）N为7号元素，基态N原子的核外电子排布式为1s22s22p3。同一周期随着原子序数变大，第一电离能呈增大趋势，但N的2p轨道为半充满稳定状态，其第一电离能大于同周期相邻元素，故I1（N）大于I1（O）。
（2）已知锰是25号元素，则锰元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2或［Ar］3d54s2。镍、钴、锰三种基态原子的价电子排布式分别为3d84s2、3d74s2、3d54s2，故它们基态原子中的未成对电子数分别为2、3、5，则未成对电子数最多的是Mn。
12.（2023北京卷·节选）硫代硫酸盐是一类具有应用前景的浸金试剂。硫代硫酸根（S2）可看作是S中的一个O原子被S原子取代的产物。
（1）基态S原子的价电子排布式是　3s23p4　。
（2）比较S原子和O原子的第一电离能大小，从原子结构的角度说明理由：　I1（O）>I1（S），氧原子半径较小，原子核对最外层电子的吸引力较大，不易失去一个电子　。
解析：（1）S是第三周期第ⅥA族元素，基态S原子的价电子排布式为3s23p4。
（2）S和O为同主族元素，O原子核外有2个电子层，S原子核外有3个电子层，氧原子半径较小，原子核对最外层电子的吸引力较大，不易失去一个电子，所以I1（O）>I1（S）。(共26张PPT)
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主题二　物质结构与性质
专题5　原子组成、周期表及周期律

　　原子结构在高考中是必考内容，考点相对集中，如同位素、电子排布式的书写、电离能和电负性大小的比较、元素周期律等。近三年试题中分布情况如下：
考题 题型 考查内容 分值
2022年广东卷第2题　 选择题 同位素 2
2022年广东卷第7题　 选择题 元素周期表，元素周期律 2
2022年广东卷第20题 填空题 电子排布式 2
2023年广东卷第2题　 选择题 同位素 2
2023年广东卷第14题 选择题 第一电离能，电负性，元素周期表 4
2023年广东卷第19题 填空题 电子轨道表示式 2
2024年广东卷第3题 选择题 核素 2
2024年广东卷第12题 选择题 第一电离能，元素周期律 4
2024年广东卷第19题 填空题 价层电子轨道表示式 2
　　1.微粒中“各数”间的定量关系
(1)原子或离子：质量数(A )＝质子数(Z)＋中子数(N)。
(2)原子：核电荷数＝质子数＝原子序数＝核外电子数。
(3)阴离子：核外电子数＝质子数＋离子电荷数。
(4)阳离子：核外电子数＝质子数－离子电荷数。
2.“三素”(元素、核素、同位素)关系及含义
　　3.原子核外电子排布的“三”规律
能量最
低原理 原子核外电子总是先占据能量最低的原子轨道
泡利
原理 每个原子轨道上最多只能容纳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
　　4.基态原子核外电子排布的“五”表示方法
表示方法 以硫原子为例
电子排布式 1s22s22p63s23p4
简化电子排布式 ［Ne］3s23p4
电子排布图
(或轨道表示式)
价电子排布式 3s23p4
价电子排布图

　　5.元素周期表的分区与价电子排布的关系
(1)周期表的分区。
　　(2)各区价电子排布特点。
分区 价电子排布
s区 ns1~2
p区 ns2np1~6(除He外)
d区 (n－1)d1~9ns1~2(除Pd外)
ds区 (n－1)d10ns1~2
f区 (n－2)f0~14(n－1)d0~2ns2

注意：①能层数＝电子层数＝周期数。
②主族序数＝价电子数。
③对于主族元素，价电子层就是最外电子层，而对于过渡元素，价电子层不仅是最外电子层。如Fe的价电子排布式为3d64s2。
(2)主族元素的周期性变化规律：
项目 同周期(左→右) 同主族(上→下)
原子
结构 核电荷数 逐渐增大 逐渐增大
电子层数 相同 逐渐增多
原子半径 逐渐减小 逐渐增大
离子半径 阳离子逐渐减小，阴离子逐渐减小，r(阴离子)＞r(阳离子) 逐渐增大
性质 化合价 最高正化合价由＋1→＋7(O、F除外)，负化合价＝－(8－主族序数)(H为－1价) 相同，最高正化合价＝主族序数(O、F除外)
元素的金属性
和非金属性 金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强 金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱
离子的氧化
性、还原性 阳离子的氧化性逐渐增强，阴离子的还原性逐渐减弱 阳离子的氧化性逐渐减弱，阴离子的还原性逐渐增强
气态氢化物的稳定性 逐渐增强 逐渐减弱
最高价氧化物对应的
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
　　(3)电离能。
第一电离能 气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量，符号：I1，单位：kJ/mol
规律 同周期：第一种元素的第一电离能最小，最后一种元素的第一电离能最大，总体呈现从左至右逐渐增大的变化趋势
同族元素：从上至下第一电离能逐渐减小
同种原子：逐级电离能越来越大(即I1＜I2＜I3…)
注意：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判断电离能的大小。
②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，如第一电离能：Mg＞Al，P＞S。
(4) 电负性及其应用。
①电负性变化规律：
在元素周期表中，元素电负性从左到右逐渐增大，从上往下逐渐减小。
②电负性的三个主要应用。
a.确定元素类型：一般来说，电负性大于1.8的为非金属元素；电负性小于1.8的为金属元素。
b.确定化学键类型：一般来说，两成键元素电负性差值大于1.7时易形成离子键；两成键元素电负性差值小于1.7时易形成共价键。
c.判断化合物中元素价态正负：一般来说，电负性大的元素呈现负价，电负性小的元素呈现正价。
突破一
(2023广东卷) 科教兴国，“可上九天揽月，可下五洋捉鳖”。下列说法正确的是( )
A. “天舟六号”为中国空间站送去推进剂Xe气，Xe是第ⅠA族元素
B. 火星全球影像彩图显示了火星表土颜色，表土中赤铁矿主要成分为FeO
C. 创造了可控核聚变运行纪录的“人造太阳”，其原料中的2H与3H互为同位素
D. “深地一号”为进军万米深度提供核心装备，制造钻头用的金刚石为金属晶体
核素的组成与表示
C
解析：化学符号Xe，原子序数54，在元素周期表中处于第5周期0族，A错误；赤铁矿的主要成分是Fe2O3，不是FeO，B错误；2H与3H具有相同的质子数，不同的中子数，互为同位素，C正确；金刚石是共价晶体，D错误。
突破二
核外电子的表示方法
　2s23p3　
解析：(1)基态N原子核外电子排布式为1s22s22p3，因此基态N原子价层电子轨道表示式为
(2022广东卷)甲~戊均为短周期元素，在元素周期表中的相对位置如下图所示。戊的最高价氧化物对应的水化物为强酸。下列说法不正确的是( )
元素周期表与元素周期律
C
突破三

A.原子半径：丁＞戊＞乙
B.非金属性：戊＞丁＞丙
C.甲的氢化物遇氯化氢一定有白烟产生
D.丙的最高价氧化物对应的水化物一定能与强碱反应
解析：甲~戊是短周期元素，戊中的最高价氧化物对应水化物为强酸，则可能是硫酸或高氯酸，若是高氯酸，则戊为Cl，甲为N、乙为F、丙为P、丁为S；若是硫酸，则戊为S，甲为C、乙为O、丙为Si、丁为P。根据层多径大，同电子层结构核多径小原则，原子半径：丁＞戊＞乙，A正确；根据同周期从左到右非金属性逐渐增强，非金属性：戊＞丁＞丙，B正确；甲的氢化物可能为氨气，可能为甲烷、乙烷等，若是氨气，则遇氯化氢一定有白烟产生；若是甲烷、乙烷等，则遇氯化氢不反应，没有白烟生成，C错误；丙的最高价氧化物对应的水化物可能是硅酸、也可能是磷酸，都一定能与强碱反应，D正确。
考查角度 命题分析 注意事项
第一步：准确推导各元素 (1)根据周期表位置推导。
(2)根据电子排布规律推导。
(3)根据物质性质推导。
(4)根据化学键特点推导 (1)注意“短周期”“同周期”“同主族”等限定条件。
(2)未给出信息的元素可根据特殊性推导
第二步：确定元素在周期表的位置 依据推导出来的元素确定各元素在周期表中的位置 —
第三步：联想规律 (1)半径变化规律。
(2)性质变化规律 (1)原子半径还是离子半径。
(2)第一电离能的一般变化规律和特殊性
(2023广东统考一模)一种由短周期主族元素组成的化合物的结构如图所示。元素a、b、c、d、e的原子序数依次增大，a位于s区，e与其他四种元素不在同一个周期。下列说法正确的是( )

A.第一电离能：b＞c＞d
B.化合物ec3是非极性分子
C.简单氢化物的稳定性：b＞d
D.元素的电负性：e＞d＞c
B
解析：短周期主族元素组成的化合物，元素a、b、c、d、e的原子序数依次增大，a位于s区，且a原子序数最小，a为氢；e与其他四种元素不在同一个周期，能形成6个化学键，则e为硫；b形成4个共价键，为碳；d形成1个共价键，为氟；c在碳、氟之间，且形成2个共价键，为氧。同一周期随着原子序数变大，第一电离能变大，第一电离能：d＞c＞b，A错误； 化合物ec3为SO3，硫原子形成3个共价键且无孤电子对，为sp2杂化，分子结构对称，是非极性分子，B正确；非金属性越强，其简单氢化物稳定性越强，简单氢化物的稳定性：b＜d，C错误； 同周期从左到右，金属性减弱，非金属性变强，元素的电负性变强；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。元素的电负性：d＞c ＞e，D错误。
D
解析：(1)Fe为26号元素，基态Fe原子的价电子排布式为3d64s2。(2)元素的金属性越强，其电负性越小，元素的非金属性越强则其电负性越大，因此，橄榄石(MgxFe2－xSiO4)中，各元素电负性大小顺序为O＞Si＞Fe＞Mg；MgxFe2－xSiO4中Mg、Si、O的化合价分别为＋2、＋4和－2，根据化合物中各元素的化合价的代数和为0，可以确定铁的化合价为＋2。
(2023全国乙卷·节选)中国第一辆火星车“祝融号”成功登陆火星。探测发现火星上存在大量橄榄石矿物(MgxFe2－xSiO4)。回答下列问题：
(1)基态Fe原子的价电子排布式为　 　。
(2)橄榄石中，各元素电负性大小顺序为　 　，铁的化合价为　 　。
＋2　
　O＞Si＞Fe＞Mg　
　3d64s2　

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