第26講原子結(jié)構(gòu)核外電子排布考點(diǎn)1原子結(jié)構(gòu)核素與同位素1．原子結(jié)構(gòu)(1)原子構(gòu)成(2)微粒間的數(shù)量關(guān)系①原子中：質(zhì)子數(shù)＝核電荷數(shù)＝核外電子數(shù)。②質(zhì)量數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＋中子數(shù)。③陽(yáng)離子的核外電子數(shù)＝質(zhì)子數(shù)－陽(yáng)離子所帶的電荷數(shù)。④陰離子的核外電子數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＋陰離子所帶的電荷數(shù)。(3)微粒符號(hào)周圍數(shù)字代表的信息2．元素、核素、同位素(1)概念及關(guān)系(2)同位素的特征①同一元素的各種核素的化學(xué)性質(zhì)幾乎完全相同，物理性質(zhì)不同。②天然存在的同一元素各核素所占的原子百分?jǐn)?shù)(豐度)一般不變?！咎嵝选竣儆捎谕凰氐拇嬖?，核素的種數(shù)遠(yuǎn)大于元素的種數(shù)。②不同核素可能具有相同的質(zhì)子數(shù)，如eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H和eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(1))H；也可能具有相同的中子數(shù)，如eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(6))C和eq\o\al(\s\up1(16),\s\do1(8))O；還可能具有相同的質(zhì)量數(shù)，如eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(6))C和eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(7))N。(3)氫元素的三種核素eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H：名稱為氕，不含中子；eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H：用字母D表示，名稱為氘或重氫；eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(1))H：用字母T表示，名稱為氚或超重氫。(4)幾種重要核素的用途核素eq\o\al(\s\up1(235),\s\do1())92Ueq\o\al(\s\up1(14),\s\do1())6Ceq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))Heq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(1))Heq\o\al(\s\up1(18),\s\do1())8O用途核燃料考古斷代制氫彈示蹤原子3.核反應(yīng)方程的分析技巧(1)質(zhì)量數(shù)守恒：各微粒左上角數(shù)字之和在核反應(yīng)前后相等。(2)電荷數(shù)守恒：各微粒左下角數(shù)字之和(正電荷數(shù))在核反應(yīng)前后相等。例：碳-14的β衰變：eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(6))C→eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(7))N＋eq\o\al(\s\up1(0),\s\do1(－1))e質(zhì)量數(shù)守恒表達(dá)式：14＝14＋0；電荷數(shù)守恒表達(dá)式：6＝7－1。一、元素、核素、同位素的概念辨析1．(2025·廣西賀州一模)Pu和eq\o\al(\s\up1(210),\s\do1(84))Po均是放射性元素，下列有關(guān)同位素?zé)嵩矗篹q\o\al(\s\up1(238),\s\do1(94))Pu和eq\o\al(\s\up1(210),\s\do1(84))Po的說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．eq\o\al(\s\up1(210),\s\do1(84))Po的中子數(shù)為126B．eq\o\al(\s\up1(238),\s\do1(94))Pu的質(zhì)量數(shù)為238C.eq\o\al(\s\up1(210),\s\do1(84))Po的核外電子數(shù)為210D．eq\o\al(\s\up1(239),\s\do1(94))Pu與eq\o\al(\s\up1(238),\s\do1(94))Pu互為同位素答案：C2．根據(jù)下列微粒回答問(wèn)題：eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H、eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H、eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(1))H、14C、14N、16O、35Cl2、37Cl2。(1)以上8種微粒共含有________種核素，共包括________種元素。(2)互為同位素的是________________________________________________________________________。(3)質(zhì)量數(shù)相等的是________和________，中子數(shù)相等的是________和________。答案：(1)85(2)eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H、eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H、eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(1))H(3)14C14N14C16O二、核反應(yīng)方程式3．(2022·山東高考)eq\o\al(\s\up1(13),\s\do1(8))O、eq\o\al(\s\up1(15),\s\do1(8))O的半衰期很短，自然界中不能穩(wěn)定存在。人工合成反應(yīng)如下：eq\o\al(\s\up1(16),\s\do1(8))O＋eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(2))He→eq\o\al(\s\up1(13),\s\do1(8))O＋eq\o\al(\s\up1(a),\s\do1(b))X；eq\o\al(\s\up1(16),\s\do1(8))O＋eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(2))He→eq\o\al(\s\up1(15),\s\do1(8))O＋mnY。下列說(shuō)法正確的是()A．X的中子數(shù)為2B．X、Y互為同位素C．eq\o\al(\s\up1(13),\s\do1(8))O、eq\o\al(\s\up1(15),\s\do1(8))O可用作示蹤原子研究化學(xué)反應(yīng)歷程D．自然界不存在eq\o\al(\s\up1(13),\s\do1(8))O2、eq\o\al(\s\up1(15),\s\do1(8))O2分子是因其化學(xué)鍵不穩(wěn)定解析：選B。X微粒為eq\o\al(\s\up1(6),\s\do1(2))He，Y微粒為eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He，二者互為同位素，X的中子數(shù)為4，A錯(cuò)誤，B正確；由題干信息可知，eq\o\al(\s\up1(13),\s\do1(8))O與eq\o\al(\s\up1(15),\s\do1(8))O的半衰期很短，不能穩(wěn)定存在，不適宜用作示蹤原子研究化學(xué)反應(yīng)歷程，且O=O的鍵能與形成該鍵的核素?zé)o關(guān)，C、D錯(cuò)誤。4．我國(guó)科學(xué)家成功合成出新核素Lr-251，熔合反應(yīng)為eq\o\al(\s\up1(50),\s\do1(24))Cr＋2eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(0))n＋eq\o\al(\s\up1(a),\s\do1(81))Tl→eq\o\al(\s\up1(251),\s\do1(b))Lr＋eq\o\al(\s\up1(4),\s\do1(2))He。下列敘述正確的是()A．Lr-251和Lr-253的物理性質(zhì)完全相同B．上述熔合反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)C．上述熔合反應(yīng)中a＝203、b＝103D．Lr-251核內(nèi)中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)之差為47解析：選C。鐒的兩種核素中質(zhì)子數(shù)相等，中子數(shù)不同，物理性質(zhì)不完全相同，A項(xiàng)錯(cuò)誤；該反應(yīng)中沒(méi)有元素發(fā)生化合價(jià)變化，不屬于氧化還原反應(yīng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由質(zhì)子數(shù)守恒可得24＋81＝b＋2，解得b＝103，由質(zhì)量數(shù)守恒可得50＋2＋a＝251＋4，解得a＝203，C項(xiàng)正確；Lr-251的中子數(shù)為251－103＝148，差值為148－103＝45，D項(xiàng)錯(cuò)誤。三、“10e－”“18e－”微粒的應(yīng)用5．A＋、B＋、C－、D、E五種粒子(分子或離子)中，每個(gè)粒子均有10個(gè)電子，已知：①A＋＋C－=D＋E↑；②B＋＋C－=2D?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)C－的電子式是______________。(2)分別寫出A＋和D反應(yīng)、B＋和E反應(yīng)的離子方程式：________________________________________________________________________、________________________________________________________________________。(3)除D、E外，請(qǐng)?jiān)賹懗鰞煞N含10個(gè)電子的分子的分子式：________________________________________________________________________。(4)除A＋、B＋外，請(qǐng)?jiān)賹懗鰞煞N含10個(gè)電子的陽(yáng)離子：________________________________________________________________________。解析：本題中五種粒子均有10個(gè)電子是解題的突破口。依據(jù)已有的元素與化合物的知識(shí)可知，10電子的粒子中，原子有Ne，陰離子有N3－、O2－、F－、OH－、NHeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))，陽(yáng)離子有Na＋、Mg2＋、Al3＋、NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))、H3O＋，分子有CH4、NH3、H2O、HF。根據(jù)題意由①A＋＋C－=D＋E↑推知，A＋為NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))、C－為OH－、D為H2O、E為NH3，由②B＋＋C－=2D推知，B＋為H3O＋，由此解題。答案：(1)(2)NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋H2O?NH3·H2O＋H＋H3O＋＋NH3=NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋H2O(3)CH4、HF(答案合理即可)(4)Na＋、Mg2＋、Al3＋(答任意兩個(gè)即可)[總結(jié)歸納]等電子微粒的判斷方法(1)“10電子”微粒(2)“18電子”微?？键c(diǎn)2核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與排布規(guī)律1．電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的量子力學(xué)模型描述(1)能層：核外電子按能量不同分成能層。能層序數(shù)n取一、二、三、四、五、六、七，通常用K、L、M、N、O、P、Q表示，離核距離依次變遠(yuǎn)，能量依次升高。每層最多容納的電子數(shù)為2n2，最外層電子不超過(guò)8個(gè)(K層為最外層時(shí)不超過(guò)2個(gè))，次外層不超過(guò)18個(gè)。(2)能級(jí)：同一能層電子的能量也可能不同，又將其分成不同能級(jí)，通常用s、p、d、f表示且能量依次升高。(3)電子云與原子軌道：核外電子的概率密度分布看起來(lái)像一片云霧，因而被形象地稱作電子云。量子力學(xué)把電子在原子核外的一個(gè)空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)稱為一個(gè)原子軌道。因此，常用電子云輪廓圖的形狀和取向來(lái)表示原子軌道的形狀和取向。(4)原子軌道的形狀、數(shù)目及能量關(guān)系原子軌道軌道形狀軌道個(gè)數(shù)能量關(guān)系s球形1①同一能層各能級(jí)：E(ns)＜E(np)＜E(nd)＜E(nf)②形狀相同的原子軌道：E(1s)＜E(2s)＜E(3s)＜E(4s)……③同一能層內(nèi)形狀相同而伸展方向不同的原子軌道的能量相等，如p能級(jí)三個(gè)互相垂直的軌道npx、npy、npz的能量相等p啞鈴形3d－5f－7(5)電子自旋：電子自旋在空間有順時(shí)針和逆時(shí)針兩種取向，簡(jiǎn)稱自旋相反，常用向上、下箭頭(↑和↓)表示自旋相反的電子。(6)各能層包含能級(jí)、原子軌道、容納電子數(shù)目的關(guān)系能層一二三四五六七能層符號(hào)KLMNOPQ能級(jí)1s2s、2p3s、3p、3d4s、4p、4d、4f－－－原子軌道數(shù)目11＋3＝41＋3＋5＝91＋3＋5＋7＝16253649最多容納電子數(shù)目2n2(n為能層序數(shù))2818325072982.原子狀態(tài)與原子光譜(1)原子狀態(tài)①基態(tài)原子：處于最低能量狀態(tài)的原子。②激發(fā)態(tài)原子：基態(tài)原子吸收能量后，電子躍遷到較高能級(jí)，變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)原子。(2)原子光譜不同元素原子的電子發(fā)生躍遷時(shí)會(huì)吸收或釋放不同的光，利用光譜儀攝取各種元素原子的吸收光譜或發(fā)射光譜，總稱原子光譜。在現(xiàn)代化學(xué)中，常利用原子光譜上的特征譜線來(lái)鑒定元素，稱為光譜分析。3．基態(tài)原子的核外電子排布(1)填充順序——構(gòu)造原理隨著原子核電荷數(shù)遞增，電子填入能級(jí)的順序稱為構(gòu)造原理。【提醒】①構(gòu)造原理用于分析基態(tài)原子的電子排布，不能分析激發(fā)態(tài)原子的電子排布；②構(gòu)造原理是經(jīng)驗(yàn)性的，是假想出來(lái)的，用于分析電子在各能級(jí)上的排布；③存在洪特規(guī)則特例的情況下，電子排布不完全符合構(gòu)造原理。(2)排布原則【拓展】正確理解核外電子排布的“兩原理，一規(guī)則”①原子核外電子排布符合能量最低原理、洪特規(guī)則、泡利原理，若違背其一，則原子能量不處于最低狀態(tài)，例：②當(dāng)出現(xiàn)d軌道時(shí)，雖然電子按ns、(n－1)d、np的順序填充，但在書寫電子排布式時(shí)，仍把(n－1)d放在ns前，如Mn：1s22s22p63s23p63d54s2，而失電子時(shí)，先失4s軌道上的電子，如Mn2＋：1s22s22p63s23p63d5。③當(dāng)能量相同的原子軌道在全滿(p6、d10、f14)、半滿(p3、d5、f7)或全空(p0、d0、f0)狀態(tài)時(shí)，體系的能量最低，如基態(tài)24Cr原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1，而不是1s22s22p63s23p63d44s2。(3)核外電子的表示方法含義舉例原子(離子)結(jié)構(gòu)示意圖表示核外電子分層排布和核內(nèi)質(zhì)子數(shù)Na：Na＋：電子式表示最外層電子數(shù)目核外電子排布式表示每個(gè)能級(jí)上排布的電子數(shù)Cl：1s22s22p63s23p5Cl－：1s22s22p63s23p6簡(jiǎn)化電子排布式－S：[Ne]3s23p4電子排布圖(軌道表示式)表示每個(gè)原子軌道中電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)價(jià)電子排布式或排布圖表示價(jià)電子的排布Fe：3d64s2、【基點(diǎn)判斷】(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)p能級(jí)的能量一定比s能級(jí)的能量高(×)(2)2p和3p軌道形狀均為啞鈴形，能量也相等(×)(3)基態(tài)鐵原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p64s23d6(×)(4)基態(tài)磷原子的軌道表示式為(×)(5)電子排布式1s22s22p63s23p10違反了能量最低原理(×)(6)表示的原子能量處于最低狀態(tài)(×)一、核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與排布規(guī)律1.按要求填空：(1)基態(tài)F原子的核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有________種。(2)基態(tài)鈦原子的價(jià)層電子排布式為________，其原子核外電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有______種，共有________種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的電子。(3)基態(tài)Si原子價(jià)層電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有________種，若其電子排布式表示為[Ne]3s23peq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(x))違背了________。(4)基態(tài)Cu原子核外電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有________種。答案：(1)9(2)3d24s21222(3)4洪特規(guī)則(4)15[總結(jié)歸納]核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的判斷電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與原子核外電子數(shù)目相等；空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與核外電子填充原子軌道的數(shù)目相等。2.(人教選擇性必修2P17T10改編)(1)A元素基態(tài)原子的最外層有3個(gè)未成對(duì)電子，次外層有2個(gè)電子，其元素符號(hào)為______；其價(jià)層電子的軌道表示式為________________________________。(2)B元素的負(fù)一價(jià)離子和C元素的正一價(jià)離子的電子層結(jié)構(gòu)都與氬相同，B的元素符號(hào)為____________，C離子的結(jié)構(gòu)示意圖為______________________。(3)D元素的正三價(jià)離子的3d能級(jí)為半充滿，D的元素符號(hào)為________，其基態(tài)原子的電子排布式為________________________________________________________________________，其原子的結(jié)構(gòu)示意圖為_______________________________________________。(4)E元素基態(tài)原子的M層全充滿，N層沒(méi)有成對(duì)電子且只有一個(gè)未成對(duì)電子，E的元素符號(hào)為________，其基態(tài)原子的電子排布式為___________________________________________。(5)F元素的原子最外層電子排布式為nsnnpn＋2，則n＝________；原子中能量最高的是__________電子，核外電子軌道表示式為__________________________。答案：(1)N(2)Cl(3)Fe1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)(4)Cu1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)(5)22p二、基態(tài)原子(或離子)核外電子排布的表示方法3.寫出下列原子或離子的①電子排布式、②價(jià)層電子的軌道表示式、③原子軌道數(shù)、④未成對(duì)電子數(shù)。(1)Cl：①____________，②____________，③____________，④____________。(2)Fe2＋：①________，②____________，③____________，④____________。(3)Cu：①____________，②____________，③____________，④____________。(4)Se：①____________，②____________，③____________，④____________。(5)Br－：①________，②____________，③____________，④____________。4.(1)(2024·廣東高考節(jié)選)基態(tài)N原子價(jià)層電子的軌道表示式為________________________________________________________________________。(2)(2024·湖北高考節(jié)選)基態(tài)Be2＋的軌道表示式為________________________________________________________________________。(3)(2024·湖南高考節(jié)選)Cu屬于______區(qū)元素，其基態(tài)原子的價(jià)電子排布式為__________?！菊骖}演練·感悟高考】1.下列說(shuō)法正確的是()A．(2023·遼寧高考)基態(tài)Ni原子價(jià)電子排布式：3d10B．(2023·海南高考)Cu基態(tài)原子核外電子排布符合構(gòu)造原理C．(2023·北京高考)2pz電子云圖為D．(2023·北京高考)基態(tài)24Cr原子的價(jià)層電子軌道表示式為答案：C2.(2024·北京高考)我國(guó)科研人員利用激光操控方法，從Ca原子束流中直接俘獲41Ca原子，實(shí)現(xiàn)了對(duì)同位素41Ca的靈敏檢測(cè)。41Ca的半衰期(放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間)長(zhǎng)達(dá)10萬(wàn)年，是14C的17倍，可應(yīng)用于地球科學(xué)與考古學(xué)。下列說(shuō)法正確的是()A．41Ca的原子核內(nèi)有21個(gè)中子B．41Ca的半衰期長(zhǎng)，說(shuō)明41Ca難以失去電子C．41Ca衰變一半所需的時(shí)間小于14C衰變一半所需的時(shí)間D．從Ca原子束流中直接俘獲41Ca原子的過(guò)程屬于化學(xué)變化答案：A3.(2024·廣西高考)光照時(shí)，納米TiO2能使水產(chǎn)生羥基自由基·OH，可用于處理廢水。下列表述正確的是()A．基態(tài)Ti的價(jià)電子排布式：3d2B．·OH的電子式：C．H2O的VSEPR模型：D．O的一種核素：8O答案：B4.(1)(2024·全國(guó)卷甲節(jié)選)ⅣA族元素具有豐富的化學(xué)性質(zhì)，其化合物有著廣泛的應(yīng)用。該族元素基態(tài)原子核外未成對(duì)電子數(shù)為________，在與其他元素形成化合物時(shí)，呈現(xiàn)的最高化合價(jià)為________。(2)(2024·山東高考節(jié)選)Mn在元素周期表中位于第____周期________族；同周期中，基態(tài)原子未成對(duì)電子數(shù)比Mn多的元素是________(填元素符號(hào))。答案：(1)2＋4(2)四ⅦBCr5.(1)(2024·北京高考)Sn位于元素周期表的第5周期第ⅣA族。將Sn的基態(tài)原子最外層軌道表示式補(bǔ)充完整：(2)(2023·全國(guó)卷乙)基態(tài)Fe原子的價(jià)電子排布式為____________。(3)(2023·浙江高考)基態(tài)N原子的價(jià)層電子排布式是______________。(4)(2023·北京高考)基態(tài)S原子價(jià)層電子排布式是______________。(5)(2022·全國(guó)卷甲)基態(tài)F原子的價(jià)電子排布圖(軌道表示式)為________________。(6)(2022·全國(guó)卷乙)鹵素單質(zhì)及其化合物在科研和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用。氟原子激發(fā)態(tài)的電子排布式有________，其中能量較高的是__________________________________________________。(填字母)a．1s22s22p43s1b．1s22s22p43d2c．1s22s12p5d．1s22s22p33p2(7)(2022·山東高考)基態(tài)Ni原子的價(jià)電子排布式為__________________，在元素周期表中位置為______________________。答案：(1)(2)3d64s2(3)2s22p3(4)3s23p4(5)(6)add(7)3d84s2第四周期第Ⅷ族課下鞏固精練卷(二十六)原子結(jié)構(gòu)核外電子排布一、選擇題1．(2025·北京豐臺(tái)二模)放射性核素eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(6))C在考古等方面有重要應(yīng)用。下列表述不正確的是()A．eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(6))C與eq\o\al(\s\up1(12),\s\do1(6))C互為同位素B．1個(gè)eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(6))CO2的中子數(shù)為24C．可用質(zhì)譜區(qū)分eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(6))CO2和eq\o\al(\s\up1(12),\s\do1(6))CO2D．eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(6))CO2和eq\o\al(\s\up1(12),\s\do1(6))CO2的化學(xué)性質(zhì)不同答案：D2．(2025·安徽滁州一模)中國(guó)科學(xué)院院士張青蓮對(duì)銦、銥、鍺等元素的相對(duì)原子質(zhì)量的測(cè)定作出了杰出貢獻(xiàn)。鍺元素在元素周期表中的部分信息如圖所示，下列說(shuō)法正確的是()A．鍺是非金屬元素B．鍺元素的元素符號(hào)為GeC．鍺的原子質(zhì)量為72.63D．鍺原子的中子數(shù)為32答案：B3．(2025·山東泰安三模)核反應(yīng)eq\o\al(\s\up1(a),\s\do1(2))W＋eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(b))X→eq\o\al(\s\up1(17),\s\do1(8))Y＋eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))Z和eq\o\al(\s\up1(234),\s\do1(90))Q→eq\o\al(\s\up1(d),\s\do1(c))R＋eq\o\al(\s\up1(0),\s\do1(－1))T為研究原子結(jié)構(gòu)和發(fā)現(xiàn)新原子做出了重要貢獻(xiàn)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．c＝13bB．X、Y、Z形成的單質(zhì)分子均為非極性分子C．Q、R為質(zhì)量數(shù)相同的不同核素D．基態(tài)W與Z原子核外電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)種類相等解析：選B。由信息推知：W、X、Y、Z分別為He、N、O、H，核素R的質(zhì)子數(shù)為91、質(zhì)量數(shù)為234。b＝7、c＝91，c＝13b，A項(xiàng)正確；Y可以形成O2、O3兩種單質(zhì)分子，O3為極性分子，B項(xiàng)錯(cuò)誤；Q、R為質(zhì)量數(shù)相同、質(zhì)子數(shù)不同的不同核素，C項(xiàng)正確；電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)等于原子軌道數(shù)，基態(tài)He和H原子均只有1s軌道，故空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)種類相等，D項(xiàng)正確。4．對(duì)充有氖氣的霓虹燈管通電，燈管發(fā)出紅色光。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的主要原因是()A．電子由激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷時(shí)以光的形式釋放能量B．電子由基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷時(shí)吸收除紅光以外的光線C．氖原子獲得電子后轉(zhuǎn)變成發(fā)出紅光的物質(zhì)D．在電流的作用下，氖原子與構(gòu)成燈管的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)解析：選A。在電流作用下，基態(tài)氖原子的電子吸收能量躍遷到較高能級(jí)，變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)原子，這一過(guò)程要吸收能量，不會(huì)發(fā)出紅色光；而電子從較高能量的激發(fā)態(tài)躍遷到較低能量的激發(fā)態(tài)或基態(tài)時(shí)，將釋放能量，從而產(chǎn)生紅光，故A項(xiàng)正確。5．(2025·北京五中三模)下列化學(xué)用語(yǔ)或圖示表達(dá)正確的是()A．—OH的電子式為B．SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))的VSEPR模型為C．p-pσ鍵電子云輪廓圖為D．基態(tài)Cu原子的價(jià)層電子軌道表示式為答案：B6．已知陰離子R2－的原子核內(nèi)有n個(gè)中子，R原子的質(zhì)量數(shù)為m，則wgR原子完全轉(zhuǎn)化為R2－時(shí)，含有電子的物質(zhì)的量是()A．eq\f(m－n－2,wm)molB．eq\f(w（m－n）,n)molC．weq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(m－n－2,m)))molD．eq\f(w,m)(m－n＋2)mol答案：D7．下列說(shuō)法正確的是()A．同一原子中3s、3p、3d、4s能量依次升高B．某原子核外電子由1s22s22p63s23p1→1s22s22p63s13p2，原子放出能量C．p能級(jí)的原子軌道呈啞鈴形，隨著能層數(shù)的增加，p能級(jí)原子軌道數(shù)也在增多D．按照泡利原理，在同一個(gè)原子中不可能存在兩個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全相同的電子解析：選D。同一原子中，3s、3p、4s、3d能量依次升高，故A錯(cuò)誤；3s能級(jí)上的電子比3p能級(jí)上的電子能量更低，所以原子核外電子由1s22s22p63s23p1→1s22s22p63s13p2，原子要吸收能量，故B錯(cuò)誤；p軌道是啞鈴形的，任何能層的p能級(jí)都有3個(gè)原子軌道，與能層的大小無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)誤；在多電子的原子中，電子填充在不同的能層，能層又分不同的能級(jí)，同一能級(jí)又有不同的原子軌道，每個(gè)軌道中最多可以填充兩個(gè)電子，自旋狀態(tài)相反，在一個(gè)基態(tài)多電子的原子中，不可能有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全相同的電子，故D正確。8．人們通常將在同一原子軌道上運(yùn)動(dòng)、自旋狀態(tài)相反的2個(gè)電子稱為“電子對(duì)”，將在某一原子軌道上運(yùn)動(dòng)的單個(gè)電子稱為“未成對(duì)電子”。下列基態(tài)原子的電子排布式中，未成對(duì)電子數(shù)最多的是()A．1s22s22p63s23p6B．1s22s22p63s23p63d54s2C．1s22s22p63s23p63d54s1D．1s22s22p63s23p63d104s1答案：C9．(2025·福建福州模擬)下列各項(xiàng)敘述不正確的是()A．若硫元素基態(tài)原子的核外電子排布圖為，則違反泡利原理B.若21號(hào)Sc元素的基態(tài)原子電子排布式為1s22s22p63s23p63d3，違反能量最低原理C．鈹原子核外有兩種能量不同的電子D．某原子核外電子排布由1s22s22p33s1→1s22s22p4，能釋放特定能量產(chǎn)生發(fā)射光譜答案：A10．元素周期表中鉍元素的數(shù)據(jù)如圖，下列說(shuō)法不正確的是()A．鉍原子s軌道的形狀是球形，p軌道的形狀是啞鈴形B．鉍元素的相對(duì)原子質(zhì)量是209.0C．鉍原子6p能級(jí)中6px、6py、6pz軌道上各有一個(gè)電子D．鉍原子最外層有5個(gè)能量相同的電子答案：D11．短周期元素R基態(tài)原子最外層的p能級(jí)上有2個(gè)未成對(duì)電子。關(guān)于基態(tài)R原子的描述中正確的是()A．基態(tài)R原子核外電子的電子云輪廓圖有兩種：球形和啞鈴形B．基態(tài)R原子的價(jià)層電子排布式為ns2np2(n＝2或3)C．基態(tài)R原子的原子軌道總數(shù)為9D．基態(tài)R原子的軌道表示式為解析：選A。由“短周期元素R基態(tài)原子最外層的p能級(jí)上有2個(gè)未成對(duì)電子”可知，可能有兩種情況：p能級(jí)上只有2個(gè)電子，R為第ⅣA族元素，C或Si；p能級(jí)上有4個(gè)電子，R為第ⅥA族元素，O或S，故只有A正確。二、非選擇題12．(1)鐵觸媒是普遍使用的以鐵為主體的多成分催化劑，通常還含有Al2O3、K2O、CaO、MgO、Cr2O3等氧化物中的幾種。①基態(tài)Mg原子核外電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有________種；基態(tài)Al原子核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有________種。②基態(tài)K原子核外電子占據(jù)最高能層的符號(hào)是________；基態(tài)K＋最高能級(jí)的電子所占據(jù)的原子軌道為________形。(2)目前合成氨通常采用的壓強(qiáng)為10～30MPa，溫度為400～500℃，十分耗能。我國(guó)科研人員研制出了“Fe-LiH”等催化劑，溫度、壓強(qiáng)分別降到了350℃、1MPa，這是近年來(lái)合成氨反應(yīng)研究中的重要突破。①基態(tài)Li原子的核外電子排布式為________________________________________________________________________。②從結(jié)構(gòu)角度比較穩(wěn)定性：Fe2＋________(填“>”或“<”)Fe3＋，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案：(1)①613②N啞鈴(2)①1s22s1②<Fe3＋的3d軌道處于半充滿的穩(wěn)定狀態(tài)，其穩(wěn)定性強(qiáng)于Fe2＋13．(1)已知X、Y和Z三種元素的原子序數(shù)之和等于42。X元素原子的4p軌道上有3個(gè)未成對(duì)電子，Y元素原子的最外層2p軌道上有2個(gè)未成對(duì)電子。X與Y可形成化合物X2Y3，Z元素可以形成負(fù)一價(jià)離子。①X元素基態(tài)原子的電子排布式為______________________________________，該元素的化學(xué)符號(hào)是________。②Y元素原子的價(jià)層電子軌道表示式為______________________________________，該元素的名稱是________。③已知化合物X2Y3在稀硫酸中可被金屬鋅還原為XZ3，產(chǎn)物還有ZnSO4和H2O，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是________________________________________________________________________。(2)C、N、O、Al、Si、Cu是常見(jiàn)的六種元素。①Si位于元素周期表第______周期第______族。②N的基態(tài)原子核外電子排布式為____________________；Cu的基態(tài)原子最外層有________個(gè)電子。解析：(1)X元素原子的4p軌道上有3個(gè)未成對(duì)電子，X為As；Y元素原子的最外層2p軌道上有2個(gè)未成對(duì)電子，X與Y可形成化合物X2Y3，Y為O；X、Y和Z三種元素的原子序數(shù)之和等于42，Z元素可以形成負(fù)一價(jià)離子，Z為H。答案：(1)①1s22s22p63s23p63d104s24p3(或[Ar]3d104s24p3)As②氧③As2O3＋6Zn＋6H2SO4=2AsH3↑＋6ZnSO4＋3H2O(2)①三ⅣA②1s22s22p31第27講元素周期表元素周期律【備考目標(biāo)】1.認(rèn)識(shí)元素性質(zhì)與元素在周期表中位置的關(guān)系。2.結(jié)合有關(guān)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)事實(shí)認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)、元素性質(zhì)呈周期性變化的規(guī)律，構(gòu)建元素周期律。3.知道元素周期表的結(jié)構(gòu)，了解同周期和同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律。4.認(rèn)識(shí)原子半徑、第一電離能、電負(fù)性等元素性質(zhì)的周期性變化，知道原子核外電子排布呈現(xiàn)周期性變化是導(dǎo)致元素性質(zhì)周期性變化的原因。5.知道元素周期表中分區(qū)、周期和族的元素原子核外電子排布特征，了解元素周期律(表)的應(yīng)用價(jià)值?？键c(diǎn)1元素周期表的結(jié)構(gòu)1．元素周期表的編排原則(1)周期：把電子層數(shù)目相同的元素，按原子序數(shù)遞增的順序從左到右排成的橫行。(2)族：把不同橫行中最外層電子數(shù)相同的元素，按電子層數(shù)遞增的順序從上而下排成的縱列。2．元素周期表的結(jié)構(gòu)請(qǐng)?jiān)谙卤碇挟嫵鲈刂芷诒淼妮喞?，并在表中按要求完成下列?wèn)題：(1)標(biāo)出族序數(shù)、周期序數(shù)。(2)將主族元素前六周期的元素符號(hào)補(bǔ)充完整。(3)畫出金屬與非金屬的分界線，并用陰影表示出過(guò)渡元素的位置。(4)標(biāo)出鑭系、錒系的位置。(5)寫出各周期元素的種類。(6)寫出稀有氣體元素的原子序數(shù)，標(biāo)出113號(hào)～117號(hào)元素的位置。【提醒】①第ⅠA族元素不等同于堿金屬元素，H元素不屬于堿金屬元素。②元素周期表第18列是0族，不是第ⅧA族，第8、9、10三列是第Ⅷ族，不是第ⅧB族。3．原子結(jié)構(gòu)與元素周期表的關(guān)系(1)原子結(jié)構(gòu)與周期的關(guān)系原子的最大能層數(shù)＝周期序數(shù)(2)原子結(jié)構(gòu)與族的關(guān)系①主族元素的價(jià)層電子排布特點(diǎn)ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦAns1ns2ns2np1ns2np2ns2np3ns2np4ns2np5②0族元素的價(jià)層電子排布：He為1s2；其他為ns2np6。③過(guò)渡元素(副族)的價(jià)層電子排布：(n－1)d1～10ns1～2(除Pd外)。4．元素周期表的分區(qū)(1)按元素種類分區(qū)(2)按價(jià)層電子排布分區(qū)分區(qū)價(jià)層電子排布元素性質(zhì)特點(diǎn)s區(qū)ns1～2除氫外都是活潑金屬元素；通常是最外層電子參與反應(yīng)p區(qū)ns2np1～6(除He外)通常是最外層電子參與反應(yīng)(0族除外)d區(qū)(n－1)d1～9ns1～2(除Pd外)d軌道可以不同程度地參與化學(xué)鍵的形成ds區(qū)(n－1)d10ns1～2金屬元素f區(qū)(n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2鑭系元素的化學(xué)性質(zhì)非常相近，錒系元素的化學(xué)性質(zhì)也非常相近5.元素周期表的應(yīng)用(1)科學(xué)預(yù)測(cè)：為新元素的發(fā)現(xiàn)及預(yù)測(cè)它們的原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)提供線索。(2)尋找新材料①半導(dǎo)體元素在金屬與非金屬分界線附近，如：Si、Ge、Ga等。②農(nóng)藥中常用元素在右上方，如：F、Cl、S、P、As等。③催化劑和耐高溫、耐腐蝕合金材料主要在過(guò)渡元素中，如：Fe、Ni、Rh、Pt、Pd等?！净c(diǎn)判斷】(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)元素周期表中位于金屬與非金屬分界線附近的元素屬于過(guò)渡元素(×)(2)正三價(jià)陽(yáng)離子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d5的元素在周期表中位于第ⅧB族(×)(3)包含元素種數(shù)最多的族是第ⅠA族(×)(4)原子的最外層有2個(gè)電子的元素一定是第ⅡA族元素(×)(5)最外層有2個(gè)未成對(duì)電子的可能是ns2np2或ns2np4，短周期元素中分別為C、Si和O、S(√)(6)價(jià)層電子排布式為5s25p1的元素位于第五周期第ⅠA族，是s區(qū)元素(×)一、元素周期表的結(jié)構(gòu)分析1．根據(jù)元素周期表的結(jié)構(gòu)，確定下列指定元素的原子序數(shù)。(1)甲、乙是元素周期表中同一周期的第ⅡA族和第ⅦA族元素，原子序數(shù)分別為m、n，則m、n的關(guān)系可能是________________________________________________________________________。(2)甲、乙是元素周期表中同一主族相鄰周期的兩種元素(其中甲在上一周期)，若甲的原子序數(shù)為x，則乙的原子序數(shù)可能是____________________________________。(3)若A、B是相鄰周期同主族元素(A在B的上一周期)，A、B所在周期分別有m種和n種元素，A的原子序數(shù)為x，B的原子序數(shù)為y，則x、y的關(guān)系為________________________________________________________________________。(4)下列各表為元素周期表中的一部分，表中數(shù)字為原子序數(shù)，其中M的原子序數(shù)為37的是________(填字母)。答案：(1)n＝m＋5、n＝m＋15、n＝m＋29(2)x＋2、x＋8、x＋18、x＋32(3)y＝x＋m或y＝x＋n(4)B[總結(jié)歸納]元素周期表中原子序數(shù)差的關(guān)系(1)同周期主族元素原子序數(shù)差的關(guān)系①短周期元素原子序數(shù)差＝族序數(shù)差。②長(zhǎng)周期元素，兩元素分布在過(guò)渡元素同側(cè)時(shí)，原子序數(shù)差＝族序數(shù)差；兩元素分布在過(guò)渡元素兩側(cè)時(shí)，第四或五周期元素：原子序數(shù)差＝族序數(shù)差＋10，第六或七周期元素：原子序數(shù)差＝族序數(shù)差＋24。(2)同主族、鄰周期元素原子序數(shù)差的關(guān)系①第ⅠA族元素，隨電子層數(shù)的增加，原子序數(shù)依次相差2、8、8、18、18、32。②第ⅡA族元素，隨電子層數(shù)的增加，原子序數(shù)依次相差8、8、18、18、32。③第ⅢA～ⅦA族元素，隨電子層數(shù)的增加，原子序數(shù)依次相差8、18、18、32、32。④0族元素，隨電子層數(shù)的增加，原子序數(shù)依次相差8、8、18、18、32、32。2．在研究原子核外電子排布與元素周期表的關(guān)系時(shí)，人們發(fā)現(xiàn)價(jià)層電子排布相似的元素集中在一起。據(jù)此，人們將元素周期表分為五個(gè)區(qū)，并以最后填入電子的能級(jí)符號(hào)作為該區(qū)的符號(hào)，如圖所示。(1)在s區(qū)中，族序數(shù)最大、原子序數(shù)最小的元素，原子的價(jià)層電子的電子云形狀為________。(2)在d區(qū)中，族序數(shù)最大、原子序數(shù)最小的元素，常見(jiàn)離子的電子排布式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________，其中較穩(wěn)定的是________(填離子符號(hào))。(3)在ds區(qū)中，族序數(shù)最大、原子序數(shù)最小的元素，原子的價(jià)層電子排布式為________________________________________________________________________。(4)在p區(qū)中，第二周期第ⅤA族元素原子價(jià)層電子的軌道表示式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)當(dāng)今常用于核能開發(fā)的元素是鈾和钚，它們?cè)赺_______區(qū)中。解析：(1)s區(qū)為第ⅠA族、第ⅡA族，符合條件的元素為Be，其電子排布式為1s22s2，價(jià)層電子的電子云形狀為球形。(2)d區(qū)為第ⅢB族～第ⅦB族、第Ⅷ族，族序數(shù)最大且原子序數(shù)最小的為Fe，常見(jiàn)離子為Fe2＋、Fe3＋，電子排布式為1s22s22p63s23p63d6、1s22s22p63s23p63d5，由離子的電子排布式可知Fe3＋的3d軌道“半充滿”，其穩(wěn)定性強(qiáng)于Fe2＋。(3)ds區(qū)符合條件的為Zn，其電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s2，價(jià)層電子排布式為3d104s2。(4)該題中符合題意的元素為N，其價(jià)層電子的軌道表示式為。(5)鈾和钚均為錒系元素，位于f區(qū)。答案：(1)球形(2)1s22s22p63s23p63d6、1s22s22p63s23p63d5Fe3＋(3)3d104s2(4)(5)f二、元素周期表的應(yīng)用3．(2025·北京大學(xué)附屬中學(xué)模擬)FeTiO3是鈦鐵礦的主要成分，在工業(yè)上可以用于制備金屬鈦。下列說(shuō)法不正確的是()A.基態(tài)Fe2＋價(jià)層電子排布式為3d54s1B．Fe在元素周期表中位于d區(qū)C．基態(tài)Ti原子價(jià)層電子軌道表示式為D．O在元素周期表中位于第二周期第ⅥA族答案：A4．有A、B、C、D、E、F、G七種不同元素，除E為第四周期元素外其余均為短周期元素。A、E、G位于元素周期表的s區(qū)，其余元素位于p區(qū)，A、E原子的價(jià)層電子排布相同，A的原子中沒(méi)有成對(duì)電子；B元素基態(tài)原子中電子占據(jù)三種能量不同的原子軌道，且每種軌道中的電子總數(shù)相同；C元素原子的價(jià)層電子排布式為nsnnpn＋1；D元素單質(zhì)的氧化性在同周期主族元素的單質(zhì)中排第二位；F的基態(tài)原子核外成對(duì)電子數(shù)是單電子數(shù)的3倍；G的基態(tài)原子占據(jù)兩種形狀的原子軌道，且兩種形狀軌道中的電子總數(shù)均相同?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)寫出下列元素的符號(hào)：D______，G______。(2)E元素位于周期表第________族。(3)寫出C元素的基態(tài)電子排布式：________________________________________________________________________。(4)B元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖為________________________________________________________________________。(5)基態(tài)A原子中含有的未成對(duì)電子數(shù)為________________________________________________________________________。解析：A、B、C、D、E、F、G七種元素，除E為第四周期元素外其余均為短周期元素，A、E、G位于元素周期表的s區(qū)，A、E原子的價(jià)層電子排布相同，A的原子中沒(méi)有成對(duì)電子，則A為H，E為第四周期第ⅠA族元素，即E為K；B、C、D、F元素位于p區(qū)，C元素原子的價(jià)層電子排布式為nsnnpn＋1，n＝2時(shí)符合，則C為N元素；B元素基態(tài)原子中電子占據(jù)三種能量不同的原子軌道且每種軌道中的電子總數(shù)相同，電子排布式為1s22s22p2，則B為碳元素；D元素單質(zhì)的氧化性在同周期主族元素的單質(zhì)中排第二位，則D為S或O；F的基態(tài)原子核外成對(duì)電子數(shù)是單電子數(shù)的3倍，其電子排布為1s22s22p4，即F為O元素，則D只能為S；G的基態(tài)原子占據(jù)兩種形狀的原子軌道，且兩種形狀軌道中的電子總數(shù)相同，G位于元素周期表的s區(qū)，則G電子排布式為1s22s22p63s2，則G為Mg元素。答案：(1)SMg(2)ⅠA(3)1s22s22p3(4)(5)1考點(diǎn)2元素周期律1．元素周期律(1)內(nèi)容：元素的性質(zhì)隨著原子序數(shù)的遞增而呈周期性的變化。(2)實(shí)質(zhì)：元素原子的核外電子排布呈周期性變化的結(jié)果。2．主族元素性質(zhì)的周期性變化規(guī)律內(nèi)容同周期(從左到右)同主族(從上到下)原子結(jié)構(gòu)電子層數(shù)相同逐漸增大最外層電子數(shù)依次增大相同粒子半徑原子半徑逐漸減小（稀有氣體元素除外）逐漸增大離子半徑陽(yáng)離子半徑逐漸減小，陰離子半徑逐漸減小，陽(yáng)離子半徑＜陰離子半徑逐漸增大元素的性質(zhì)金屬性逐漸減弱逐漸增強(qiáng)非金屬性逐漸增強(qiáng)逐漸減弱主要化合價(jià)一般地，最高正價(jià)：＋1→＋7，負(fù)化合價(jià)：－4→－1最高正化合價(jià)＝主族序數(shù)(O、F除外)第一電離能第一電離能：氣態(tài)基態(tài)原子失去一個(gè)電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的最低能量呈增大趨勢(shì)，其中第ⅡA族、第ⅤA族元素出現(xiàn)反常逐漸減小電負(fù)性電負(fù)性：用來(lái)描述不同元素的原子對(duì)鍵合電子吸引力的大小。元素的電負(fù)性越大，對(duì)鍵合電子的吸引力越大。以氟的電負(fù)性為4.0和鋰的電負(fù)性為1.0作為相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算得出其他元素的電負(fù)性(稀有氣體元素未計(jì))逐漸增大逐漸減小化合物性質(zhì)最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物酸性逐漸增強(qiáng)，堿性逐漸減弱酸性逐漸減弱，堿性逐漸增強(qiáng)氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性逐漸增強(qiáng)，還原性逐漸減弱穩(wěn)定性逐漸減弱，還原性逐漸增強(qiáng)離子的氧化性、還原性陽(yáng)離子氧化性逐漸增強(qiáng)，陰離子還原性逐漸減弱陽(yáng)離子氧化性逐漸減弱，陰離子還原性逐漸增強(qiáng)【示例】如圖是1～20號(hào)元素第一電離能變化的曲線圖。(1)前20號(hào)元素中，有4種元素第一電離能不符合同周期變化趨勢(shì)，寫出這4種元素的元素符號(hào)及其價(jià)層電子排布式，分析發(fā)生該現(xiàn)象的原因。Be：2s2、N：2s22p3、Mg：3s2、P：3s23p3。發(fā)生該現(xiàn)象的原因是它們?cè)雍送鈨r(jià)層電子排布處于半充滿或全空的穩(wěn)定狀態(tài)，失去電子較為困難，故第一電離能比相鄰元素的第一電離能大。(2)下表是第三周期三種元素的逐級(jí)電離能數(shù)據(jù)。請(qǐng)分析X、Y、Z三種元素最外層電子數(shù)分別是多少？這三種元素分別是什么元素？元素XYZ電離能/(kJ·mol－1)I1738578496I2145118174562I3773327456912I410540115759543I5136301483013353I6179951837616610I7217032329320114X、Y、Z三種元素最外層電子數(shù)分別是2、3、1；這三種元素分別是Mg、Al、Na?！窘滩逆溄印眶斂七x擇性必修1·電子親和能元素的氣態(tài)原子(或離子)獲得一個(gè)電子所放出的能量稱為電子親和能。習(xí)慣上規(guī)定，體系放出能量時(shí)電子親和能為正，體系吸收能量時(shí)電子親和能為負(fù)。電子親和能的大小反映了氣態(tài)原子獲得電子成為氣態(tài)陰離子的難易程度。無(wú)論在同一周期中還是在同一族中，元素的電子親和能沒(méi)有表現(xiàn)出簡(jiǎn)單的變化規(guī)律。3．對(duì)角線規(guī)則在元素周期表中，某些主族元素與其右下方的主族元素的有些性質(zhì)是相似的，這種相似性被稱為對(duì)角線規(guī)則。如：【基點(diǎn)判斷】(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)金屬元素的電負(fù)性一定小于非金屬元素的電負(fù)性(×)(2)鈉元素的第一、第二電離能分別小于鎂元素的第一、第二電離能(×)(3)第一電離能大的元素金屬性也強(qiáng)(×)(4)主族元素的電負(fù)性越大，元素原子的第一電離能一定越大(×)(5)非金屬氣態(tài)氫化物熔、沸點(diǎn)越高，非金屬性越強(qiáng)(×)(6)元素的非金屬性越強(qiáng)，其含氧酸的酸性越強(qiáng)(×)(7)同周期元素，從左到右，原子半徑逐漸減小，簡(jiǎn)單離子的半徑也逐漸減小(×)一、微粒半徑大小比較【方法指導(dǎo)】1．比較下列微粒半徑的大小(用“＞”或“＜”填空)：(1)Si________N________F。(2)Li________Na________K。(3)Na＋________Mg2＋________Al3＋。(4)F－________Cl－________Br－。(5)Cl－________O2－________Na＋。(6)H－________Li＋________H＋。答案：(1)＞＞(2)＜＜(3)＞＞(4)＜＜(5)＞＞(6)＞＞二、元素周期律的綜合應(yīng)用2．(2025·陜西教育聯(lián)盟模擬)五種短周期主族元素的原子半徑和主要化合價(jià)如圖所示。下列敘述正確的是()A．電負(fù)性：R＞W(wǎng)＞XB．最簡(jiǎn)單氫化物的熱穩(wěn)定性：X＞W(wǎng)＞RC．基態(tài)原子中未成對(duì)電子數(shù)：Z＞Y＞XD．工業(yè)上電解熔融YW制備Y單質(zhì)解析：選B。根據(jù)元素周期表和元素周期律以及圖像數(shù)據(jù)可知，R和Z的主要化合價(jià)分別是－4和＋4，二者同一主族，Z的原子半徑比R大，故R為C元素，Z為Si元素，則W為氧元素，X為氟元素，Y為鎂元素。電負(fù)性：F>O>C，即X>W>R，A項(xiàng)錯(cuò)誤；非金屬性越強(qiáng)，其最簡(jiǎn)單氫化物的熱穩(wěn)定性越好，熱穩(wěn)定性：HF>H2O>CH4，B項(xiàng)正確；基態(tài)Si原子有2個(gè)未成對(duì)電子，Mg有0個(gè)，F(xiàn)有1個(gè)，未成對(duì)電子數(shù)：Si>F>Mg，即Z>X>Y，C項(xiàng)錯(cuò)誤；工業(yè)上電解熔融氯化鎂制備鎂，因?yàn)檠趸V的熔點(diǎn)遠(yuǎn)高于氯化鎂，從節(jié)能角度考慮選擇電解氯化鎂，D項(xiàng)錯(cuò)誤。3．A、B、C、D、E、F為硫酸鋁鉀和硫酸鋁銨的組成元素，A元素原子核外的電子只有1種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，B、C元素位于第二周期，且原子半徑：B>C，C元素與D元素同主族，E、F元素的電離能數(shù)據(jù)如表所示。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：元素電離能/(kJ·mol－1)I1I2I3I4E418.8305244205877F5781817274511575(1)E元素基態(tài)原子的電子排布式為______________________。(2)D、E、F元素的簡(jiǎn)單離子半徑大小順序?yàn)開_______________(用離子符號(hào)表示)。(3)由題給信息判斷：Mg元素的第一電離能____(填“大于”或“小于”)578kJ·mol－1。(4)B、C、D三種元素中，________(填元素符號(hào))元素的氣態(tài)原子失去一個(gè)電子所需的能量最多。解析：A、B、C、D、E、F為硫酸鋁鉀和硫酸鋁銨的組成元素，A原子核外只有1種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子，A是H元素；B、C元素位于第二周期且原子半徑：B>C，B是N元素、C是O元素；D與C同主族，D是S元素；E元素第一電離能和第二電離能相差很大，E最外層有1個(gè)電子，E是K元素；F元素第三電離能和第四電離能相差很大，F(xiàn)最外層有3個(gè)電子，F(xiàn)是Al元素。(1)E是K元素，K核外有19個(gè)電子，基態(tài)K原子的電子排布式為：1s22s22p63s23p64s1(或[Ar]4s1)。(2)一般電子層數(shù)越多半徑越大，電子層數(shù)相同時(shí)，質(zhì)子數(shù)越多半徑越小，半徑大小順序?yàn)镾2－>K＋>Al3＋。(3)Mg原子價(jià)層電子排布為3s2，s軌道全充滿，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，Mg原子第一電離能大于Al的第一電離能，即Mg原子第一電離能大于578kJ·mol－1。(4)同主族元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增加逐漸減小，所以氧大于硫，氮原子最外能級(jí)處于半滿狀態(tài)，第一電離能大于氧，所以N元素的氣態(tài)原子失去一個(gè)電子所需的能量最多。答案：(1)1s22s22p63s23p64s1(或[Ar]4s1)(2)S2－>K＋>Al3＋(3)大于(4)N三、電離能、電負(fù)性的變化規(guī)律及應(yīng)用4．(2025·河北石家莊模擬)Q、X、Y、Z、W是原子序數(shù)依次增大的前20號(hào)主族元素，且分布在四個(gè)不同的周期。化合物WXY3是貝殼的主要成分，可發(fā)生反應(yīng)：WXY3＋2QZ=WZ2＋Q2Y＋XY2。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．第一電離能：X<YB．電負(fù)性：Q<XC．離子半徑：Z>WD．簡(jiǎn)單氫化物的穩(wěn)定性：Z>Y解析：選D?；衔颳XY3是貝殼的主要成分，故為CaCO3，W、X、Y分別為Ca、C、O；WXY3＋2QZ=WZ2＋Q2Y＋XY2為碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣、二氧化碳和水，Q為H、Z為Cl；綜上有Q、X、Y、Z、W分別為H、C、O、Cl、Ca。5．(1)Li及其周期表中相鄰元素的第一電離能(I1)如表所示。I1(Li)>I1(Na)，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。I1(Be)>I1(B)>I1(Li)，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。I1/(kJ·mol－1)Li520Be900B801Na496Mg738Al578(2)黃銅是人類最早使用的合金之一，主要由Zn和Cu組成。第一電離能I1(Zn)________(填“大于”或“小于”)I1(Cu)。原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)元素銅與鎳的第二電離能分別為ICu＝1958kJ·mol－1，INi＝1753kJ·mol－1，ICu＞INi的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案：(1)Na與Li同主族，Na的電子層數(shù)多，原子半徑大，故第一電離能更小Li、Be和B為同周期元素，同周期元素從左至右，第一電離能呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)；但由于基態(tài)Be原子的2p能級(jí)處于全空狀態(tài)，能量更低更穩(wěn)定，故其第一電離能大于B的(2)大于Zn原子核外電子排布為全充滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，較難失電子(3)銅失去的是全充滿的3d10電子，鎳失去的是4s1電子[總結(jié)歸納]電離能規(guī)范答題的兩個(gè)類型(1)電離能與原子結(jié)構(gòu)答題策略：從原子核對(duì)最外層電子的吸引力來(lái)判斷。答題模板：A原子比B原子的半徑大，且A原子的核電荷數(shù)比B原子的小，所以A原子對(duì)最外層電子的吸引力小于B，故第一電離能A小于B。(2)電離能與半充滿、全充滿答題策略：能量相同的原子軌道在全充滿(p6、d10、f14)和半充滿(p3、d5、f7)時(shí)，比較穩(wěn)定，難失電子。答題模板：A原子的價(jià)層電子排布式為×××，處于半充滿(或全充滿)狀態(tài)，比較穩(wěn)定，難失電子，×××電離能大。四、實(shí)驗(yàn)探究元素金屬性、非金屬性的遞變規(guī)律6．研究性學(xué)習(xí)小組同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究碳、硅元素非金屬性的相對(duì)強(qiáng)弱，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。(1)儀器A的名稱為____________。(2)問(wèn)題探究：[已知酸性：亞硫酸(H2SO3)>碳酸(H2CO3)]①裝置E中酸性KMnO4溶液的作用是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②能說(shuō)明碳元素的非金屬性比硅元素的強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是________________________________________________________________________。③該實(shí)驗(yàn)?zāi)芊褡C明S的非金屬性強(qiáng)于C的非金屬性？________(填“能”或“不能”)，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案：(1)分液漏斗(2)①除去SO2氣體②E試管中的溶液褪色不完全，F(xiàn)試管中出現(xiàn)白色膠狀沉淀③不能H2SO3不是S元素的最高價(jià)含氧酸，無(wú)法比較非金屬性的強(qiáng)弱[總結(jié)歸納]元素金屬性和非金屬性強(qiáng)弱的判斷金屬性強(qiáng)弱的判斷在金屬活動(dòng)性順序中越靠前，金屬性越強(qiáng)單質(zhì)與水或非氧化性酸反應(yīng)制取氫氣越容易，金屬性越強(qiáng)單質(zhì)還原性越強(qiáng)或陽(yáng)離子氧化性越弱，金屬性越強(qiáng)最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的堿性越強(qiáng)，金屬性越強(qiáng)若Xn＋＋Y→X＋Ym＋，則Y比X的金屬性強(qiáng)元素在周期表中的位置：左邊或下方元素的金屬性強(qiáng)非金屬性強(qiáng)弱的判斷與H2化合越容易，氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定，非金屬性越強(qiáng)單質(zhì)氧化性越強(qiáng)或陰離子還原性越弱，非金屬性越強(qiáng)最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性越強(qiáng)，非金屬性越強(qiáng)元素在周期表中的位置：右邊或上方元素的非金屬性強(qiáng)【真題演練·感悟高考】1．(2024·江蘇高考)明礬[KAl(SO4)2·12H2O]可用作凈水劑。下列說(shuō)法正確的是()A．半徑：r(Al3＋)>r(K＋)B．電負(fù)性：χ(O)>χ(S)C．沸點(diǎn)：H2S>H2OD．堿性：Al(OH)3>KOH答案：B2．(2024·重慶高考)某合金含Mg、Al、Si、Mn和Cu等元素。下列說(shuō)法正確的是()A．Si的電負(fù)性大于AlB．Mn和Cu均為d區(qū)元素C．Mg的第一電離能小于AlD．基態(tài)時(shí)，Mg原子和Mn原子的單電子數(shù)相等答案：A3．(2024·河北高考)侯氏制堿法工藝流程中的主反應(yīng)為QR＋YW3＋XZ2＋W2Z=QWXZ3＋YW4R，其中W、X、Y、Z、Q、R分別代表相關(guān)化學(xué)元素。下列說(shuō)法正確的是()A．原子半徑：W<X<YB．第一電離能：X<Y<ZC．單質(zhì)沸點(diǎn)：Z<R<QD．電負(fù)性：W<Q<R解析：選C。分析可知，W為H，X為C，Y為N，Z為O，Q為Na，R為Cl。同周期主族元素從左到右，原子半徑逐漸減小，H原子半徑最小，則原子半徑H<N<C，A錯(cuò)誤；同周期元素從左到右，第一電離能整體呈增大的趨勢(shì)，但N的2p軌道為半充滿狀態(tài)，較穩(wěn)定，其第一電離能大于同周期相鄰的元素，故第一電離能：C<O<N，B錯(cuò)誤；O2和Cl2均為分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量越大，物質(zhì)的沸點(diǎn)越高，Na常溫下為固體，故單質(zhì)沸點(diǎn)：O2<Cl2<Na，C正確；Na為金屬元素，則其電負(fù)性最小，電負(fù)性：Na<H<Cl，D錯(cuò)誤。4．(2024·廣東高考)一種可為運(yùn)動(dòng)員補(bǔ)充能量的物質(zhì)，其分子結(jié)構(gòu)式如圖。已知R、W、Z、X、Y為原子序數(shù)依次增大的短周期主族元素，Z和Y同族，則()A．沸點(diǎn)：ZR3<YR3B．最高價(jià)氧化物的水化物的酸性：Z<WC.第一電離能：Z<X<WD．ZXeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))和WXeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))空間結(jié)構(gòu)均為平面三角形解析：選D。Y可形成5個(gè)共價(jià)鍵，Z可形成3個(gè)共價(jià)鍵，Z和Y同族，Y原子序數(shù)比Z大，即Z為N元素，Y為P元素，W可形成4個(gè)共價(jià)鍵，原子序數(shù)比N小，即W為C元素，R可形成1個(gè)共價(jià)鍵，原子序數(shù)比C小，即R為H元素，X可形成2個(gè)共價(jià)鍵，原子序數(shù)在N和P之間，即X為O元素，綜上：R為H元素、W為C元素、Z為N元素、X為O元素、Y為P元素。由于NH3可形成分子間氫鍵，而PH3不能，因此沸點(diǎn)：NH3＞PH3，A錯(cuò)誤；W為C元素、Z為N元素，由于非金屬性：C＜N，因此最高價(jià)氧化物的水化物的酸性：H2CO3＜HNO3，B錯(cuò)誤；同周期元素從左到右第一電離能有增大趨勢(shì)，第ⅡA族、第ⅤA族元素第一電離能大于同周期相鄰元素，即第一電離能：C<O<N，C錯(cuò)誤；NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))的中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3＋eq\f(5＋1－2×3,2)＝3，屬于sp2雜化，為平面三角形，COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))的中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3＋eq\f(4＋2－2×3,2)＝3，屬于sp2雜化，為平面三角形，D正確。5．(2023·遼寧高考)某種鎂鹽具有良好的電化學(xué)性能，其陰離子結(jié)構(gòu)如圖所示。W、X、Y、Z、Q是核電荷數(shù)依次增大的短周期元素，W、Y原子序數(shù)之和等于Z，Y原子價(jià)電子數(shù)是Q原子價(jià)電子數(shù)的2倍。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．W與X的化合物為極性分子B．第一電離能：Z>Y>XC．Q的氧化物是兩性氧化物D．該陰離子中含有配位鍵解析：選A。分析題圖及題給信息可推知W為H元素，X為C元素，Y為O元素，Z為F元素，Q為Al元素。H與C形成的化合物為烴類，烴類物質(zhì)的正、負(fù)電中心可能重合，如甲烷，其為非極性分子，也可能為極性分子，如丙烷，A項(xiàng)錯(cuò)誤；同周期從左到右，元素的第一電離能呈增大趨勢(shì)，故第一電離能：F>O>C，B項(xiàng)正確；Al2O3既能與強(qiáng)酸反應(yīng)，也能與強(qiáng)堿反應(yīng)，屬于兩性氧化物，C項(xiàng)正確；該陰離子中，中心Al原子形成4個(gè)鍵，其中有一個(gè)為配位鍵，D項(xiàng)正確。6．(2023·湖北高考)W、X、Y、Z為原子序數(shù)依次增加的同一短周期元素，其中X、Y、Z相鄰，W的核外電子數(shù)與X的價(jià)層電子數(shù)相等，Z2是氧化性最強(qiáng)的單質(zhì)，4種元素可形成離子化合物(XY)＋(WZ4)－。下列說(shuō)法正確的是()A．分子的極性：WZ3<XZ3B．第一電離能：X<Y<ZC．氧化性：X2Y3<W2Y3D．鍵能：X2<Y2<Z2解析：選A。由題給信息推知：X為N，Y為O，W為B，Z為F。BF3為非極性分子，NF3為極性分子，故分子的極性：BF3<NF3，A正確；同周期元素從左到右，元素的第一電離能呈增大趨勢(shì)，但N的2p能級(jí)處于半充滿穩(wěn)定狀態(tài)，其第一電離能大于O，所以第一電離能：F>N>O，B錯(cuò)誤；N2O3的氧化性大于B2O3，C錯(cuò)誤；氮?dú)庵袨槿I，氧氣中為雙鍵，氟氣中為單鍵，所以鍵能：N2>O2>F2，D錯(cuò)誤。課下鞏固精練卷(二十七)元素周期表元素周期律一、選擇題1．(2025·廣東中山模擬)13Al、12Mg、16S、17Cl是周期表中的短周期主族元素。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A．鍵角：H2O>NH3B．第一電離能：I1(Al)<I1(Mg)<I1(S)C．堿性：Mg(OH)2<Al(OH)3D．半徑：r(Mg2＋)>r(Al3＋)>r(S2－)>r(Cl－)答案：B2．(2023·湖南高考)日光燈中用到的某種熒光粉的主要成分為3W3(ZX4)2·WY2。已知：X、Y、Z和W為原子序數(shù)依次增大的前20號(hào)元素，W為金屬元素?；鶓B(tài)X原子s軌道上的電子數(shù)和p軌道上的電子數(shù)相等，基態(tài)X、Y、Z原子的未成對(duì)電子數(shù)之比為2∶1∶3。下列說(shuō)法正確的是()A．電負(fù)性：X>Y>Z>WB．原子半徑：X<Y<Z<WC．Y和W的單質(zhì)都能與水反應(yīng)生成氣體D．Z元素最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物具有強(qiáng)氧化性解析：選C。根據(jù)熒光粉的主要成分和基態(tài)X原子s軌道上的電子數(shù)與p軌道上的電子數(shù)相等，且基態(tài)X原子含未成對(duì)電子，可知X的電子排布式為1s22s22p4，為O元素，基態(tài)O原子的未成對(duì)電子數(shù)為2，則基態(tài)Y、Z原子的未成對(duì)電子數(shù)分別為1、3，結(jié)合原子序數(shù)關(guān)系可確定Y為F元素或Na、Al元素，Z為P元素，W、Y可形成WY2，Y不可能為金屬元素，則Y為F元素，則該熒光粉的主要成分為3W3(PO4)2·WF2，結(jié)合化合物中各元素化合價(jià)代數(shù)和為0可確定W為＋2價(jià)，又其原子序數(shù)最大，故W為Ca元素。元素電負(fù)性：F>O>P>Ca，A項(xiàng)錯(cuò)誤；原子半徑：F<O<P<Ca，B項(xiàng)錯(cuò)誤；F2、Ca與水反應(yīng)生成的氣體分別為O2和H2，C項(xiàng)正確；P元素的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物H3PO4不具有強(qiáng)氧化性，D項(xiàng)錯(cuò)誤。3．(2025·黑龍江大慶模擬)短周期主族元素W、X、Y、Z、Q的原子序數(shù)依次增大，W原子核外電子空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)只有1種，X原子的價(jià)層電子數(shù)是電子層數(shù)的2倍，Z的基態(tài)原子s能級(jí)與p能級(jí)電子數(shù)相等，Q是短周期主族元素中原子半徑最大的元素，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．電負(fù)性：W<X<YB．簡(jiǎn)單氫化物沸點(diǎn)：X<YC．第一電離能：X<Y<ZD．簡(jiǎn)單離子半徑：Z>Q解析：選C。短周期主族元素W、X、Y、Z、Q的原子序數(shù)依次增大，W原子核外電子空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)只有1種，說(shuō)明W核外含有1個(gè)電子，W為H元素，Q是短周期主族元素中原子半徑最大的元素，Q為Na元素，X原子的價(jià)層電子數(shù)是電子層數(shù)的2倍，則X的電子排布式為1s22s22p2，X為C元素，Z的基態(tài)原子s能級(jí)與p能級(jí)電子數(shù)相等，且原子序數(shù)<11，則其電子排布為1s22s22p4，Z為O元素，Y為N元素。4．(人教選擇性必修2P28T4)下列曲線表示鹵族元素或其單質(zhì)性質(zhì)隨核電荷數(shù)的變化趨勢(shì)，正確的是()解析：選A。同主族元素從上到下，元素的電負(fù)性逐漸減小，A項(xiàng)正確；氟元素沒(méi)有正化合價(jià)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；鹵族元素的第一電離能從上到下逐漸減小，C項(xiàng)錯(cuò)誤；鹵族元素單質(zhì)的熔點(diǎn)從上到下逐漸升高，D項(xiàng)錯(cuò)誤。5．下表為某短周期元素R的各級(jí)電離能數(shù)據(jù)(用I1、I2、I3、I4、I5……表示，單位kJ·mol－1)。下列關(guān)于元素R的判斷不正確的是()I1I2I3I4I5……738145177331054013630……A.R元素位于元素周期表的第ⅡA族B．R元素同周期相鄰元素的第一電離能均小于738kJ/molC．R元素位于元素周期表的s區(qū)D．R元素基態(tài)原子的電子排布式為：1s22s22p63s23p2解析：選D。R第一和第二電離能相差不大，第三電離能明顯增大，位于元素周期表的第ⅡA族，其可以失去至少5個(gè)電子，則其為Mg元素。6．(2025·吉林長(zhǎng)春模擬)某種化學(xué)品的結(jié)構(gòu)如圖所示，已知W、X、Y、Z、M均為短周期主族元素，其中W、X、Y在同一周期，Z、M同處另一周期，基態(tài)M原子的價(jià)電子中，在不同形狀原子軌道運(yùn)動(dòng)的電子數(shù)之比為2∶1。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．簡(jiǎn)單氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性：X>W>ZB．Y與W可以形成只含極性鍵的非極性分子C．同一周期中，第一電離能處在Z和M之間的元素有1種D．簡(jiǎn)單離子半徑：Z>X>M解析：選C。W、X、Y、Z、M