第04讲 元素周期律和原子结构关系的综合应用（重难点训练）化学苏教版选择性必修2

第04讲 元素周期律和原子结构关系的综合应用 建议时间：20分钟 突破一 原子结构与元素周期表中位置关系的应用 1．X、Y、Z、M是四种短周期元素，Q是第四周期的过渡元素(原子序数在21~30之间)。X、Y、Z同周期，Z、M同主族，X的最高正价与最低负价的和为0，Y是同周期除稀有气体外半径最大的元素，基态M原子中s能级电子总数与p能级电子总数相等且M位于第二周期，Q的基态原子只有1个单电子且在外层。下列说法错误的是 A．简单氢化物的稳定性：M>Z>X B．简单离子半径：Z>Y>M C．单质的熔点：Q>Z>Y D．Y、Z、Q分别与M均可组成多种二元化合物 【答案】B 【分析】基态M原子中s能级电子总数与p能级电子总数相等且M位于第二周期，则M为O；Z、M同主族，则Z为S；X、Y、Z同周期，X的最高正价与最低负价的和为0， Y是同周期除稀有气体外半径最大的元素，则X为Si，Y为Na；Q的基态原子只有1个单电子且在外层，则Q为Cu，据此回答问题； 【详解】A．非金属性越强，其简单氢化物的稳定性越强，非金属性：O＞S＞Si，则简单氢化物稳定性顺序为H2O＞H2S＞SiH4，A正确； B．电子层数越大，离子半径越大，电子层数相同，质子数越小，离子半径越大，因此S2-、O2-、Na+的离子半径顺序为S2-＞O2-＞Na+，，B错误； C．Cu的熔点（约1085℃）高于S（约115℃），而Na的熔点（约97.8℃）最低，则顺序为Q＞Z＞Y，C正确； D．Na与O可形成Na2O、Na2O2，S与O可形成SO2、SO3，Cu与O可形成CuO、Cu2O，均存在多种二元化合物，D正确； 故选B。 2．某化合物是一种常用的食品营养强化剂，其组成元素M、X、Y、Z、Q、R的原子序数依次增大，前5种元素为主族元素且在短周期均有分布。X原子核外有6种不同运动状态的电子；Z与X同周期，且基态Z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；Q的原子半径在同周期主族元素中最大；R原子的质子数等于Y、Z、Q原子的质子数之和。下列说法正确的是 A．第一电离能： B．简单氢化物的键角： C．的常见氧化物均可与水反应且所得水溶液均显碱性 D．常温下，的单质与的最高价氧化物对应的水化物的浓溶液不能反应 【答案】C 【分析】其组成元素M、X、Y、Z、Q、R的原子序数依次增大，前5种元素为主族元素且在短周期均有分布，M为H元素；X原子核外有6种不同运动状态的电子，X为C元素；Z与X同周期，且基态Z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，Z为O元素；Q的原子半径在同周期主族元素中最大，Q为Na元素；R原子的质子数等于Y、Z、Q原子的质子数之和，R为Fe元素。 【详解】A．由题分析可知： X为C，Y为N，Z为O，第一电离能：，A错误； B．X，Y，Z的简单氢化物分别为、、，键角：，B错误； C．Na的常见氧化物和均可与水反应且所得水溶液均显碱性，C正确； D．常温下，浓硝酸使发生钝化，发生了化学反应，D错误； 故答案选C。 突破二 元素周期表中位置与性质关系的应用 3．某点击化学试剂由原子序数依次增大的X、Y、M、Z四种短周期主族元素组成，其中基态Y原子的电子总数是其最高能级电子数的2倍，Z的原子序数是Y的两倍，衰变方程：。下列说法错误的是 A．元素Y的第一电离能小于同周期相邻的两种元素 B．简单氢化物还原性： C．简单氢化物的沸点： D．键角 【答案】D 【分析】X、Y、M、Z四种短周期主族元素的原子序数依次增大，根据基态Y原子的电子总数是其最高能级电子数的2倍，可推出Y是O，Z的原子序数是Y的两倍，Z是S，再分析衰变方程发现M质子数比X大2，原子序数X<Y<M，M的质量数为19，因此可以确定M为F，则a=9，b=9-2=7，X为N元素，以此解答。 【详解】A．同周期主族元素，从左往右第一电离能有增大的趋势，因N的2p轨道半充满更稳定，第一电离能大于相邻元素，则第一电离能：F>N>O，O的第一电离能小于同周期相邻的两种元素，A正确； B．同周期主族元素，从左往右非金属性依次增大，同主族元素，从上往下非金属性依次减小，则非金属性：F＞N＞S，简单氢化物还原性与非金属性顺序相反，还原性顺序为H2S＞NH3＞HF，B正确； C．F的电负性强于N，HF分子间氢键强于NH3，沸点HF＞NH3，C正确； D．中心原子价层电子对数为3+=3，杂化方式为sp2，为平面三角形（键角120°），中心原子价层电子对数为3+=4，杂化方式为sp3，为三角锥形（键角约107°），故键角＞，D错误； 故选D。 4．是一种化学肥料，也常作食品膨松剂，受热发生反应：。已知短周期元素Y、R、X、Z的原子序数依次增大，R、X、Z位于同周期，基态R、Z原子均有2个单电子。下列叙述正确的是 A．最高正化合价： B．沸点： C．和的模型相似 D．和均为酸性氧化物 【答案】C 【分析】由“是一种化学肥料，也常作食品膨松剂”可知为NH4HCO3，所以X为N，Y为H，R为C，Z为O； 【详解】A．元素的最高正化合价等于其最外层电子数(O、F除外)。X(N)的最高正化合价为+ 5价，R(C)的最高正化合价为+4价，Z(O)无正价，所以最高正化合价：X> R，Z无正价， A错误； B．H2O、NH3中存在氢键，沸点较高，沸点：，B错误； C．XY3(NH3)中N原子的价层电子对数为= 4，Y2Z(H2O)中O原子的价层电子对数为= 4，二者价层电子对数相同，所以XY3和Y2Z的VSEPR模型相似，C正确； D．X2Z(N2O)不是酸性氧化物，RZ2(CO2 )是酸性氧化物，D错误； 答案选C。 突破三 元素性质与原子结构的相互推断 5．乳制品中一种具有奶香酸味的活性化合物由W、X、Y、Z四种短周期元素组成，该化合物分子中各元素原子之间的连接关系如图所示。其中X、Y、Z同周期；X原子核外有8种不同运动状态的电子；基态Y原子有3个未成对电子；W原子无中子。下列说法正确的是 A．原子半径： B．简单氢化物的稳定性： C．W、X、Y只能形成共价化合物 D．基态Z原子的3个能级上填充的电子数相等 【答案】D 【分析】W原子无中子，故W为H，X原子的核外有8种不同运动状态的电子（电子数=运动状态数），则X为氧（O，原子序数8）， X、Y、Z同周期，X为第二周期，故Y、Z也为第二周期元素，Y的基态原子有3个未成对电子，第二周期中N的电子排布式为1s22s22p3（2p轨道有3个未成对电子），故Y为N， Z为第二周期元素，结合分子结构中Z形成4个共价键，推知Z为C，据此解答； 【详解】 A． 同周期主族元素原子半径从左到右减小，第二周期原子半径：C（Z）>N（Y）>O（X）>H（W），即Z>Y>X>W，A错误； B．元素的非金属性越强，简单氢化物越稳定，非金属性：O（X）>N（Y）>C（Z），故稳定性：H2O（X）>NH3（Y）>CH4（Z），即X>Y>Z，B错误； C． W（H）、X（O）、Y（N）可形成离子化合物（如NH4NO3，和之间为离子键，C错误； D．Z为C，基态碳原子的电子排布式为1s22s22p2，1s、2s、2p三个能级均填充2个电子，电子数相等，D正确； 故选D。 6．一种工业洗涤剂中间体结构式如图所示，其中短周期元素X、Y、Z、Q、W原子的半径依次增大，X和W同主族但不相邻，Y、Z、Q位于同周期，Y是地壳中含量最多的元素，Y和Q最外层电子数之和是Z原子L层电子数的2倍，下列说法正确的是 A．Y的氢化物的稳定性高于Q的氢化物 B．X、Y、Z三种元素只能形成共价化合物 C．化合物中所有原子都满足8电子稳定结构 D．X、Z、Q、W均可与Y形成两种或两种以上种类的化合物 【答案】D 【分析】短周期元素X、Y、Z、Q、W原子的半径依次增大，X和W同主族但不相邻，再结合该物质的结构式可得X为H，W为Na；Y是地壳中含量最多的元素，Y为O；Y、Z、Q位于同周期，Y和Q最外层电子数之和是Z原子L层电子数的二倍，且Z形成3个价键，所以Z为N元素；Q形成4个价键，Q为C；综上，X、Y、Z、Q、W分别为H、O、N、C、Na。 【详解】A．Y(O)与Q(C)有多种氢化物，选项中并未说明是否是最简单氢化物，稳定性强弱无法比较，故A错误； B．H、N、O三种元素也可形成离子化合物，如NH4NO3等，故B错误； C．H原子不满足8电子稳定结构，故C错误； D．H、N、C、Na均可与O形成两种或两种以上种类的化合物，故D正确； 答案选D。 突破四 元素的推断与性质的正误判断 7．物质常用作电池正极活性物质材料，X、E、M为核电荷数逐渐增大的短周期元素，X与E同周期，是一种极性分子，X常温下能与水放出氢气，基态M原子在同周期中未成对电子数最多，Y位于第四周期，基态中有5个单电子，下列说法正确的是 A．X与E燃烧反应形成 B．简单氢化物的熔沸点： C．是一种黑色固体 D．电负性： 【答案】B 【分析】X、E、M为核电荷数逐渐增大的短周期元素，E3是一种极性分子，E3为O3，E为O元素；X与E同周期，X常温下能与水放出氢气，则X为Li元素；基态M原子在同周期中未成对电子数最多，M位于第ⅤA族，为P元素；Y位于第四周期，基态Y3+中有5个单电子，Y的原子序数为18+5+3=26，Y为Fe元素，以此分析解答。 【详解】A．X为Li元素，锂与氧气燃烧生成Li2O，故A错误； B．M为P元素，E为O元素，水分子之间存在氢键，导致水的沸点较高，则简单氢化物的熔沸点：PH3＜H2O，故B正确； C．Y2E3为Fe2O3，Fe2O3为红棕色粉末，故C错误； D．主族元素同周期从左向右电负性逐渐增强，同主族从上到下电负性逐渐减弱，则电负性：P＜N＜O，故D错误； 答案选B。 8．某营养补充剂的结构如图所示。W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素，X、Y、Z同周期，YZ2的电子总数为23，R是血红蛋白中重要的金属元素。下列说法正确的是 A．电负性：W>X B．原子半径：Z>Y C．最高正化合价：Y<Z D．基态原子的未成对电子数：R>X 【答案】D 【分析】W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素，W能形成1个共价键，X能形成4个共价键，Y能形成3个共价键，Z能形成2个共价键，X、Y、Z同周期，YZ2的电子总数为23，则W是H元素、X是C元素、Y是N元素、Z是O元素，R是血红蛋白中重要的金属元素，R是Fe元素。 【详解】A．C对电子吸引能力大于H，电负性：C>H，A错误； B．同周期主族元素，从左至右，原子半径减小，原子半径：N>O，B错误； C．N元素化合价+5价，O无最高正价，C错误； D．基态Fe原子，价电子排布为3d64s2，未成对电子数为4；基态C原子，价电子排布为2s22p2，未成对电子数为2，未成对电子数Fe>C，D正确； 故选D。 建议时间：30分钟 9．请回答下列问题。 (1)如图是1～20号元素第一电离能变化的曲线图。请分别归纳同周期、同主族元素第一电离能变化的规律，并分析原因 。 (2)上图前20号元素中，有4种元素第一电离能不符合同周期变化趋势，写出这4种元素的元素符号及其价层电子排布式，分析发生该现象的原因 。 (3)下表是第三周期三种元素的逐级电离能数据。请分析X、Y、Z三种元素最外层电子数分别是 ，这三种元素分别是 元素。 元素 X Y Z 电离能/(kJ·mol－1) I1 738 578 496 I2 1 415 1 817 4 562 I3 7 733 2 745 6 912 I4 10 540 11 575 9 543 I5 13 630 14 830 13 353 I6 17 995 18 376 16 610 I7 21 703 23 293 20 114 【答案】(1)同周期元素从左到右，元素第一电离能呈增大趋势，原因是同周期元素从左到右，核电荷数增大，原子半径减小，原子失去电子越来越困难。同一主族元素从上到下，元素第一电离能逐渐减小 (2)Be：2s2、N：2s22p3、Mg：3s2、P：3s23p3；发生该现象的原因是：Be、Mg的价层电子排布为全充满稳定状态，N、P的价层电子排布为半充满稳定状态，能量较低，不易失去电子，故第一电离能比同周期相邻主族元素大 (3) 2、3、1 Mg、Al、Na 【分析】同周期元素从左到右，元素第一电离能呈增大趋势，原因是同周期元素从左到右，核电荷数增大，原子半径减小，原子失去电子越来越困难。同一主族元素从上到下，元素第一电离能逐渐减小。 【详解】（1）同周期元素从左到右，元素第一电离能呈增大趋势，原因是同周期元素从左到右，核电荷数增大，原子半径减小，原子失去电子越来越困难。同一主族元素从上到下，元素第一电离能逐渐减小，故答案为：同周期元素从左到右，元素第一电离能呈增大趋势，原因是同周期元素从左到右，核电荷数增大，原子半径减小，原子失去电子越来越困难。同一主族元素从上到下，元素第一电离能逐渐减小； （2）上图前20号元素中，有4种元素Be、N、Mg、P第一电离能不符合同周期变化趋势；发生该现象的原因Be、Mg的价层电子排布为全充满稳定状态，N、P的价层电子排布为半充满稳定状态，能量较低，不易失去电子，故第一电离能比同周期相邻主族元素大，故答案为：Be：2s2、N：2s22p3、Mg：3s2、P：3s23p3；发生该现象的原因Be、Mg的价层电子排布为全充满稳定状态，N、P的价层电子排布为半充满稳定状态，能量较低，不易失去电子，故第一电离能比同周期相邻主族元素大； （3）根据所给各级电离能的数据可知X的、Y的、Z的，X、Y、Z三种元素最外层电子数分别是2、3、1；对应元素分别是Mg、Al、Na，故答案为：2、3、1； Mg、Al、Na。 10．五种前四周期的元素X、Y、Z、Q、T。已知X元素基态原子的M层有6种运动状态不同的电子；Y元素的价阳离子的3d能级半充满，基态Z原子的L层p能级有一个空轨道；Q原子的L电子层的p能级只有一对成对电子；基态T原子的M电子层上p轨道半充满。下列说法不正确的是 A．若M是在X下一周期且与X同主族的元素，则M原子的简化电子排布式是 B．若X、T、Z的最高价的氧化物对应的水化物分别为u、v、w，则酸性为： C．X、Y、T三种元素第一电离能的大小次序是： D．元素Q与另四种元素形成的二元化合物均不止一种 【答案】A 【分析】已知X元素基态原子的M层有6种运动状态不同的电子，即M层有6个电子，K、L层都排满，即X为16号元素，则X为S；Y的三价阳离子的3d能级为半充满状态，则Y为26号元素Fe；基态Z原子的L电子层的p能级上有一个空轨道，电子排布为1s22s22p2，Z为C；Q原子的L电子层的p能级上只有一对成对电子，电子排布为1s22s22p4，Q为O；基态T原子的M电子层上p轨道半充满，电子排布为1s22s22p63s23p3，T为P；综上所述，X为S，Y为Fe，Z为C，Q为O，T为P元素， 【详解】A．X为S，M是在X下一周期且与X同主族的元素，则M为Se原子，简化电子排布式是，故A错误； B．X（S）、T（P）、Z（C）的最高价氧化物对应水化物分别为H2SO4、H3PO4、H2CO3，酸性强弱为硫酸＞磷酸＞碳酸，B正确； C．P的3p轨道电子处于半满稳定状态，其第一电离能大于同周期相邻元素，金属元素第一电离能一般小于非金属，第一电离能：P（T）＞S（X）＞Fe（Y），C正确； D．Q为O，与另四种元素形成的二元化合物分别有：SO2、SO3，FeO、Fe2O3，CO、CO2，P2O3、P2O5，都不止一种，D正确； 故选A。 11．一种新型漂白剂结构如下图。其中W、Y、Z为不同周期不同主族的短周期元素，W、Y、Z的最外层电子数之和等于X的最外层电子数，基态X原子核外有两个单电子，W、X对应的简单离子核外电子排布式相同。下列说法正确的是 A．工业上通过电解W、X的化合物制备W单质 B．电负性大小： C．W单质在空气中燃烧，可以生成多种含W的化合物 D．基态Y原子核外电子有5种空间运动状态 【答案】C 【分析】W、Y、Z为不同周期不同主族的短周期元素，说明有一种元素为，由图中结构可知，W形成+2价阳离子，X形成2个共价键，Y可以形成4个单键，Z形成1个共价键，则Z为元素，W位于IIA族，X位于VIA族；W、X对应的简单离子核外电子排布相同，X基态原子核外有两个单电子，核外电子排布式为，则X为元素、W为元素；W、Y、Z的最外层电子数之和等于X的最外层电子数，Y的最外层电子数为6-2-1=3，Y与H、Mg不同周期，则Y为B元素。 【详解】A．W为，X为，工业上制备单质是通过电解熔融，而非（熔点过高），故A错误； B．电负性：（X）>（Y）>（W），即X>Y>W，故B错误； C．W为，在空气中燃烧时，与生成，与生成，可生成多种含的化合物，故C正确； D．Y为，基态原子核外电子排布为，电子占据的轨道有、、（1个），共3种空间运动状态，故D错误； 故答案选C。 12．某种天然硅酸盐矿石主要成分的化学式为，其中X、Y、Z、W、R是主族元素，原子序数依次增大，且处于四个不同周期。Y元素是地壳中含量最高的元素，化合物RY在实验室中常用作干燥剂。下列说法正确的是 A．原子半径： B．W和Z两种单质均可以与NaOH溶液反应 C．X和R形成的化合物中X显正价 D．W的最高价氧化物既能与酸反应又能与碱反应，是两性氧化物 【答案】B 【详解】地壳中含量最高的为氧元素，故Y为氧元素，RY是常见干燥剂为CaO，故R为钙元素，分布在不同周期，X为第一周期，故为氢元素，Z、W在第三周期且属于硅酸盐，故W为硅元素，根据化合价Z为铝元素。 A．原子半径顺序应为Al（Z）＞Si（W）＞O（Y），而选项A中为W＞Z＞Y，错误； B．Al（Z）和Si（W）的单质均可与NaOH溶液反应，正确； C．X（H）和R（Ca）形成的化合物CaH₂中，H显-1价，显负价，错误； D．W（Si）的最高价氧化物SiO₂只能与强碱反应，不能与普通酸反应，不是两性氧化物，错误； 故选B。 13．、、、是元素周期表中短周期主族元素。下列说法正确的是 A．在周期表中位于第3周期族 B．第一电离能： C．离子半径： D．碱性： 【答案】D 【详解】A．硫（S）的原子序数为16，位于第三周期第ⅥA族，A错误； B．同一周期从左往右元素的第一电离能呈增大趋势，ⅡA与ⅢA、ⅤA与ⅥA反常，第一电离能顺序应为Mg＞Al＞Na，B错误； C．有3个电子层，而和仅有2个，故半径最大；具有相同的电子层结构，核电荷数越大，离子半径越小，故顺序为，C错误； D．金属性Na＞Mg＞Al，对应最高价氧化物水化物的碱性为，D正确； 故选D。 14．前4周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，X是元素周期表中非金属性最强的元素，Y的周期序数与族序数相等，基态时Z原子3p原子轨道上未成对电子数与成对电子数相等，W与Z处于同主族。下列说法正确的是 A．原子半径：r(X)>r(Y) B．Z的第一电离能比同周期相邻元素的小 C．最高价氧化物对应水化物的酸性：Y>Z D．简单气态氢化物的热稳定性：W> Z 【答案】B 【分析】前4周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，X是元素周期表中非金属性最强的元素，则X是F，Y的周期序数与族序数相等，则Y是Al，基态时Z原子3p原子轨道上未成对电子数与成对电子数相等，则3p能级填充4个电子，则Z是S，W与Z处于同主族，则W是Se。 【详解】A．F（X）位于第二周期，Al（Y）位于第三周期，第三周期原子半径普遍大于第二周期，故r(F) < r(Al)，A错误； B．Z为S，其第一电离能比同周期相邻的P（因P的3p轨道半充满更稳定）和Cl（Cl的电离能更大）均小，B正确； C．Y（Al）的最高价氧化物对应水化物为Al(OH)3（弱碱），Z（S）的为H2SO4（强酸），酸性H2SO4 > Al(OH)3，C错误； D．W（Se）与Z（S）同主族，非金属性S > Se，故H2S的热稳定性强于H2Se，D错误； 故选B。 15．下表列出了元素周期表中的若干元素，表中所列的字母分别代表一种化学元素。请回答下列问题： (1)I元素的基态原子的核外电子空间运动状态共有 种；L元素属于 区，与L同周期且基态原子未成对电子数相同的元素有 种。 (2)某同学推断G元素基态原子的核外电子轨道表示式如图。则该同学所画的电子轨道表示式违背了 。 (3)A、C、I、J的电负性由大到小的排序为： 。(用元素符号表示) (4)基态M原子的简化电子排布式为 ，字母K代表的元素原子的价层电子排布图为 。 (5)C可与A形成化合物，其含有的键和键的个数比为 。D可与A形成的为离子化合物，的电子式为 。 【答案】(1)9 ds 4 (2)泡利原理 (3) (4) (5) 1：5 【分析】由元素在周期表中的位置可知，A为H元素，B为Be元素，C为C元素，D为N元素，E为O元素，F为Na元素，G为Mg元素，H为Al元素，I为S元素，J为Cl元素，K为Cr元素，L为Cu元素，M为As元素。 【详解】（1）根据分析，I为S元素，电子排布式为1s22s22p63s23p4，核外电子空间运动状态为轨道数，共9种；L为Cu元素，属于ds区；Cu的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，只有1个未成对电子，第四周期有1个未成对电子的有K（[Ar]4s1）、Sc（[Ar]3d14s2）、Ga（[Ar]3d104s24p1）、Br（[Ar]3d104s24p5）共4种； （2）G元素为Mg，电子轨道表示为，3s两个电子的自旋方向应该相反，该同学违背了泡利原理； （3）同周期元素从左到右电负性依次增大，因此Cl＞S，S的非金属性强于C，因此电负性S＞C，CH4中C为负价，因此电负性C＞H，故电负性Cl＞S＞C＞H； （4）M为As元素，是33号元素，简化电子排布式为[Ar]3d104s24p3；K为Cr元素，价电子排布式为3d54s1，价层电子排布图为； （5）C与H形成的C2H4为乙烯，结构式为，含有1个π键5个σ键，比例为1：5；NH5为离子化合物，说明含有，另一个阴离子为H-，因此电子式为。 16．白云母广泛用于建材、消防等行业，所含R、T、X、Y、Z为原子序数依次增大的前20号主族元素，R的一种原子无中子，T的最外层电子数是内层电子数的3倍，同周期相邻，Z的焰色试验呈紫色(透过蓝色钴玻璃)，且原子序数满足：。下列说法正确的是 A．原子半径： B．是一种半导体材料 C．第一电离能： D．均为s区元素 【答案】D 【分析】R的一种原子无中子，R为H；T的最外层电子数是内层电子数的3倍，T为O；Z的焰色试验呈紫色(透过蓝色钴玻璃)，Z为K；同周期相邻，且原子序数满足：，X原子序数为13，X为Al，Y原子序数为14，Y为Si，据此分析。 【详解】A．Z为K、X为Al、Y为Si。同一周期从左到右原子半径逐渐减小，且一般情况电子层数多的原子半径大。原子半径：，A错误； B．Y为Si，T为O；单质硅是半导体材料，不是半导体材料，常用作光导纤维的制造，B错误； C．T为O、X为Al、Y为Si。同一周期从左到右第一电离能有增大的趋势。第一电离能：，C错误； D．R为H、Z为K，均为s区元素，D正确； 故选D。 17．原子结构与元素周期表存在着内在联系。根据已学知识，请回答下列问题： (1)指出31号元素镓(Ga)在元素周期表中的位置：第 周期第 族。 (2)若将基态的电子排布式写成，则它违背了 。 (3)X原子在第二电子层上只有一个空轨道，则X的轨道表示式为 。 (4)基态中，电子占据的最高的能层符号是 ，该能层有 个能级。 (5)写出原子序数最小的第IB族元素原子的核外电子排布式： 。 (6)写出轨道上有2个未成对电子的元素符号： 。 (7)镍元素基态原子的核外电子排布式为 ，3d能级上的未成对电子数为 。 (8)日常生活中广泛应用的不锈钢，在其生产过程中添加了某种元素，该元素的价层电子排布式为，该元素的名称为 。 【答案】(1) 四 IIIA (2)泡利原理 (3) (4)M 3 (5)(或) (6)Si和S (7)(或[Ar]) 2 (8)铬 【解析】【小题1】31号元素镓(Ga)，核外电子数为31，核外有4个电子层，最外层有3个电子，Ga在元素周期表中的位置为第四周期第IIIA族； 【小题2】基态的电子排布式写成能级上有1个轨道，有3个电子，它违背了泡利原理：每个原子轨道上最多只能容纳2个自旋状态相反的电子； 【小题3】X原子在第二电子层上只有一个空轨道，价层电子排布式为，则X为C元素，轨道表示式为； 【小题4】Ti的原子序数为22，基态Ti原子的电子排布式为，故基态的电子排布式为，电子占据的最高能层符号为M，该能层有，共3个能级； 【小题5】原子序数最小的第IB族元素为29号Cu元素，其核外电子排布式为或； 【小题6】3p轨道上有2个未成对电子，则其外围电子排布式为或，若外围电子排布为，是Si元素；若外围电子排布为，是S元素； 【小题7】Ni是28号元素，根据核外电子的排布规律可知，其基态原子的核外电子排布式为，根据洪特规则可知，Ni原子3d能级上8个电子尽可能分占5个不同的轨道，其未成对电子数为2； 【小题8】该元素的价层电子排布式为，则电子排布式为，可知原子序数为24，该元素的名称为铬。 18．现有七种元素，其中A、B、C、D、E为短周期主族元素，F、G为第四周期元素，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，B元素原子的核外p电子数比s电子数少1，C原子的第一至第四电离能：I1=738 kJ·mol-1、I2=1451 kJ·mol-1、I3=7733 kJ·mol-1、I4=10540 kJ·mol-1，D原子价电子层的p轨道半满，E元素的主族序数与周期数的差为4， F是前四周期中电负性最小的元素，G在周期表的第七列。 (1)BA3的电子式为 。 (2)B元素基态原子中能量最高的电子，其电子云在空间有 个取向，原子轨道呈 形。 (3)某同学根据上述信息，推断C基态原子的核外电子排布图为，该同学所画的电子排布图违背了 。 (4)比较B和D的电负性较大的是 (填元素符号)，BE3中心原子的杂化类型 ，其分子空间结构为 。 (5)G位于周期表的 区，该元素的价层电子排布式为 。 (6)检验F元素的方法是 。 【答案】(1) (2) 3 哑铃 (3)泡利原理 (4) N sp3 三角锥形 (5) d 3d54s2 (6)焰色试验 【分析】A、B、C、D、E为短周期的主族元素，原子序数依次增大，元素A的核外电子数和电子层数相等说明A为H；B元素原子的核外p电子数比s电子数少1，其核外电子排布为1s22s22p3，B为N；C的I2远小于I3，则C为Mg；D原子价电子层的p轨道半满，且D的原子序数大于Mg，则D的价电子排布为3s23p3，D是P；E元素的主族序数与周期数的差为4， E为第三周期的第ⅦA族，即E为Cl；F、G为第四周期的元素，F是前四周期中电负性最小的元素，则F为K，G为周期表中的第七列，则G为Mn。 【详解】（1） BA3为NH3，电子式为； （2）B为N，能量最高的电子为2p电子，其电子云在空间里有3个方向，p轨道是哑铃型的； （3）由泡利原理可知，电子在同一轨道内的自旋方向相反，Mg基态原子的核外电子排布图中3s上的两个电子自旋方向相同，则违反了泡利原理； （4）同一主族的元素，从上向下，电负性依次减弱，所以电负较大的是N；NCl3中心原子价层电子对数，中心原子的杂化类型sp3，1对孤电子对，其分子空间结构为三角锥形； （5）Mn在第四周期第ⅦB，位于元素周期表的d区，价层电子排布为：3d54s2； （6）F为钾，检验钾元素应利用焰色试验。 建议时间：15分钟 1．（2025·云南·高考真题）钙霞石是一种生产玻璃陶瓷的原料，所含M、Q、R、T、X、Y、Z为原子序数依次增大的前20号主族元素，M是原子半径最小的元素，Q是形成物质种类最多的元素，R是地壳中含量最高的元素，T、X、Y同周期，Q、X均与Y相邻，Z的原子序数等于M、R和T的原子序数之和。下列说法正确的是 A．M与Z可形成离子化合物 B．原子半径： C．是极性分子 D．电负性： 【答案】A 【分析】M是原子半径最小的为H，Q是形成物质种类最多，则为C， R是地壳中含量最高，为O， T、X、Y同周期且原子序数递增。Q（C）和X均与Y相邻，结合Z的原子序数Z = M + R + T = 1 + 8 + T，Z ≤ 20，得T = 11（Na），Z = 20（Ca）。又因为T、X、Y同周期，Q、X均与Y相邻，可推出 Q（C）与Y（Si）同主族相邻，X（Al）与Y（Si）相邻且T（Na）、X（Al）、Y（Si）同属第三周期， 故推出M为H、Q为C、R为O、T为Na、X为Al、Y为Si、Z为Ca，据此解答。 【详解】A．H与Ca形成CaH2，为活泼金属形成的氢化物，为离子化合物，A正确； B．同周期原子半径从左到右逐渐减小，同主族原子半径从上到下逐渐增大，R为O、T为Na、X为Al，则它们的原子半径大小为O＜Al＜Na，即R＜X＜T，B错误； C．为CO2，为直线型的非极性分子，C错误； D．同周期电负性从左到右逐渐增大，同主族电负性从下到上逐渐增大，Q为C、R为O、Y为Si，则电负性Si＜C＜O，正确顺序为Y＜Q＜R，D错误； 故选A。 2．（2025·湖南·高考真题）浓溶液中含有的具有酸性，能溶解金属氧化物。元素X、Y、Z、M的原子序数依次增大，分别位于不同的前四周期。Y的最外层电子数是内层的3倍，X和Y的最外层电子数之和等于Z的最外层电子数，M的价层电子排布是。下列说法正确的是 A．电负性： B．Y形成的两种单质均为非极性分子 C．由X、Y、Z形成的化合物均为强电解质 D．铁管上镶嵌M，铁管不易被腐蚀 【答案】D 【分析】Y的最外层电子数是内层的3倍，则Y的最外层电子数为6，Y为O，X和Y的最外层电子数之和等于Z的最外层电子数，则X的最外层电子数应为1，原子序数小于氧元素，则X为H，Z的最外层电子数为7，则Z为Cl，M的价层电子排布是，M是Zn，综上所述：X为H、Y为O、Z为Cl、M是Zn，据此解答； 【详解】A．非金属性越强，电负性越大，中O为负化合价，因此X（H）的电负性小于Y（O），A错误； B．Y（O）的单质O2是非极性分子，但O3是极性分子（V形结构导致偶极矩不为零），B错误； C．X（H）、Y（O）、Z（Cl）形成的化合物如HClO，属于弱电解质，并非全部为强电解质，C错误； D．M为Zn，比Fe活泼，镶嵌Zn会通过牺牲阳极保护铁管，使其不易被腐蚀，D正确； 故选D。 3．（2025·重庆·高考真题）某化合物由原子序数依次增大的长周期主族元素X、Y和Z组成。X的价层电子数为4，Y只有一个未成对电子，Z+的电子占据的最高能级为全充满的4p能级。关于这三种元素说法正确的是 A．X、Y和Z位于同一周期 B．氧化物的水化物碱性最强的是X C．单质熔点最高的是Y D．原子半径是最大的是Z 【答案】D 【分析】X、Y、Z的原子序数依次增大且均为长周期主族元素。X的价层电子数为4（ⅣA族），Y有1个未成对电子（可能为IA族或ⅦA族），的4p轨道填满，说明Z的原子序数为37，即Rb，根据原子序数依次增大，可确定X为Ge，Y为Br，据此解答。 【详解】A．分析可知，X为Ge，Y为Br，Z为Rb，不属于同一周期，A错误； B．X为Ge，Y为Br，Z为Rb，金属性最强的元素为Rb，所以最高价氧化物对应水化物碱性最强的是Z，B错误； C．X为Ge，单质为共价晶体；Y为Br，单质为分子晶体；Z为Rb，单质为金属晶体；共价晶体熔点较高，所以单质熔点最高的是X，C错误； D．电子层数越多的，原子半径越大，X，Y为第四周期，Z为第五周期，所Z的原子半径最大，D正确； 故选D。 4．（2024·重庆·高考真题）R、X、Y和Z为短周期元素，的分子结构如下所示。R中电子只有一种自旋取向，X、Y和Z处于同一周期，X的核外电子数等于Y的最高能级电子数，且等于Z的最外层电子数。下列说法正确的是 A．原子半径： B．非金属性： C．单质的沸点： D．最高正化合价： 【答案】A 【分析】R、X、Y和Z为短周期元素，R中电子只有一种自旋取向，R为H元素；X、Y和Z处于同一周期，X的核外电子数等于Y的最高能级电子数，且等于Z的最外层电子数，XY3ZR3的分子中X、Z均形成4个共价键，则X为B元素、Z为N元素；Y只形成1个共价键，结合位置可知Y为F元素，以此来解答。 【详解】A．X为B元素、Z为N元素，同周期主族元素从左向右原子半径减小，则原子半径：Z＜X，故A正确； B．Y为F元素、Z为N元素，同周期主族元素从左向右非金属性增强，则非金属性：Y＞Z，故B错误； C．X为B元素、Y为F元素，X的单质为共价晶体，Y的单质为分子晶体，单质的沸点：X＞Y，故C错误； D．R为H元素、X为B元素，最高正化合价：X(+3)＞R(+1)，故D错误； 故选：A。 5．（2025·广西·高考真题）单分子磁体能用于量子信息存储。某单分子磁体含四种元素，其中的核外电子数之和为离子半径最小，基态X原子的s能级电子数是p能级的2倍，Z的某种氧化物是实验室制取氯气的原料之一。下列说法正确的是 A．第一电离能： B．简单氢化物的稳定性： C．电负性： D．基态Z原子的电子排布式： 【答案】A 【分析】W+离子半径最小，W为H（原子序数1），X的s能级电子数是p的两倍，核外电子排布式1s22s22p2满足条件（X为C，原子序数6）， W、X、Y电子数之和为15，得Y的原子序数为8（O），Z的氧化物为MnO2（实验室制Cl2的原料），Z为Mn（原子序数25）。 【详解】A．O的原子半径远小于Mn，原子核对外层电子的吸引更强，失去第一个电子需要的能量更多，因此O的第一电离能大于Mn，A正确； B．非金属性越强，简单氢化物越稳定，O的非金属性强于C，所以简单氢化物的稳定性：Y(O)>X(C)，B错误； C．电负性是元素的原子在化合物中吸引电子的能力，C的电负性大于H，所以电负性：X(C)>W(H)，C错误； D．Mn的基态电子排布为，而非[Ar]3d64s1，D错误； 故选A。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第04讲 元素周期律和原子结构关系的综合应用 建议时间：20分钟 突破一 原子结构与元素周期表中位置关系的应用 1．X、Y、Z、M是四种短周期元素，Q是第四周期的过渡元素(原子序数在21~30之间)。X、Y、Z同周期，Z、M同主族，X的最高正价与最低负价的和为0，Y是同周期除稀有气体外半径最大的元素，基态M原子中s能级电子总数与p能级电子总数相等且M位于第二周期，Q的基态原子只有1个单电子且在外层。下列说法错误的是 A．简单氢化物的稳定性：M>Z>X B．简单离子半径：Z>Y>M C．单质的熔点：Q>Z>Y D．Y、Z、Q分别与M均可组成多种二元化合物 2．某化合物是一种常用的食品营养强化剂，其组成元素M、X、Y、Z、Q、R的原子序数依次增大，前5种元素为主族元素且在短周期均有分布。X原子核外有6种不同运动状态的电子；Z与X同周期，且基态Z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；Q的原子半径在同周期主族元素中最大；R原子的质子数等于Y、Z、Q原子的质子数之和。下列说法正确的是 A．第一电离能： B．简单氢化物的键角： C．的常见氧化物均可与水反应且所得水溶液均显碱性 D．常温下，的单质与的最高价氧化物对应的水化物的浓溶液不能反应 突破二 元素周期表中位置与性质关系的应用 3．某点击化学试剂由原子序数依次增大的X、Y、M、Z四种短周期主族元素组成，其中基态Y原子的电子总数是其最高能级电子数的2倍，Z的原子序数是Y的两倍，衰变方程：。下列说法错误的是 A．元素Y的第一电离能小于同周期相邻的两种元素 B．简单氢化物还原性： C．简单氢化物的沸点： D．键角 4．是一种化学肥料，也常作食品膨松剂，受热发生反应：。已知短周期元素Y、R、X、Z的原子序数依次增大，R、X、Z位于同周期，基态R、Z原子均有2个单电子。下列叙述正确的是 A．最高正化合价： B．沸点： C．和的模型相似 D．和均为酸性氧化物 突破三 元素性质与原子结构的相互推断 5．乳制品中一种具有奶香酸味的活性化合物由W、X、Y、Z四种短周期元素组成，该化合物分子中各元素原子之间的连接关系如图所示。其中X、Y、Z同周期；X原子核外有8种不同运动状态的电子；基态Y原子有3个未成对电子；W原子无中子。下列说法正确的是 A．原子半径： B．简单氢化物的稳定性： C．W、X、Y只能形成共价化合物 D．基态Z原子的3个能级上填充的电子数相等 6．一种工业洗涤剂中间体结构式如图所示，其中短周期元素X、Y、Z、Q、W原子的半径依次增大，X和W同主族但不相邻，Y、Z、Q位于同周期，Y是地壳中含量最多的元素，Y和Q最外层电子数之和是Z原子L层电子数的2倍，下列说法正确的是 A．Y的氢化物的稳定性高于Q的氢化物 B．X、Y、Z三种元素只能形成共价化合物 C．化合物中所有原子都满足8电子稳定结构 D．X、Z、Q、W均可与Y形成两种或两种以上种类的化合物 突破四 元素的推断与性质的正误判断 7．物质常用作电池正极活性物质材料，X、E、M为核电荷数逐渐增大的短周期元素，X与E同周期，是一种极性分子，X常温下能与水放出氢气，基态M原子在同周期中未成对电子数最多，Y位于第四周期，基态中有5个单电子，下列说法正确的是 A．X与E燃烧反应形成 B．简单氢化物的熔沸点： C．是一种黑色固体 D．电负性： 8．某营养补充剂的结构如图所示。W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素，X、Y、Z同周期，YZ2的电子总数为23，R是血红蛋白中重要的金属元素。下列说法正确的是 A．电负性：W>X B．原子半径：Z>Y C．最高正化合价：Y<Z D．基态原子的未成对电子数：R>X 建议时间：30分钟 9．请回答下列问题。 (1)如图是1～20号元素第一电离能变化的曲线图。请分别归纳同周期、同主族元素第一电离能变化的规律，并分析原因 。 (2)上图前20号元素中，有4种元素第一电离能不符合同周期变化趋势，写出这4种元素的元素符号及其价层电子排布式，分析发生该现象的原因 。 (3)下表是第三周期三种元素的逐级电离能数据。请分析X、Y、Z三种元素最外层电子数分别是 ，这三种元素分别是 元素。 元素 X Y Z 电离能/(kJ·mol－1) I1 738 578 496 I2 1 415 1 817 4 562 I3 7 733 2 745 6 912 I4 10 540 11 575 9 543 I5 13 630 14 830 13 353 I6 17 995 18 376 16 610 I7 21 703 23 293 20 114 10．五种前四周期的元素X、Y、Z、Q、T。已知X元素基态原子的M层有6种运动状态不同的电子；Y元素的价阳离子的3d能级半充满，基态Z原子的L层p能级有一个空轨道；Q原子的L电子层的p能级只有一对成对电子；基态T原子的M电子层上p轨道半充满。下列说法不正确的是 A．若M是在X下一周期且与X同主族的元素，则M原子的简化电子排布式是 B．若X、T、Z的最高价的氧化物对应的水化物分别为u、v、w，则酸性为： C．X、Y、T三种元素第一电离能的大小次序是： D．元素Q与另四种元素形成的二元化合物均不止一种 11．一种新型漂白剂结构如下图。其中W、Y、Z为不同周期不同主族的短周期元素，W、Y、Z的最外层电子数之和等于X的最外层电子数，基态X原子核外有两个单电子，W、X对应的简单离子核外电子排布式相同。下列说法正确的是 A．工业上通过电解W、X的化合物制备W单质 B．电负性大小： C．W单质在空气中燃烧，可以生成多种含W的化合物 D．基态Y原子核外电子有5种空间运动状态 12．某种天然硅酸盐矿石主要成分的化学式为，其中X、Y、Z、W、R是主族元素，原子序数依次增大，且处于四个不同周期。Y元素是地壳中含量最高的元素，化合物RY在实验室中常用作干燥剂。下列说法正确的是 A．原子半径： B．W和Z两种单质均可以与NaOH溶液反应 C．X和R形成的化合物中X显正价 D．W的最高价氧化物既能与酸反应又能与碱反应，是两性氧化物 13．、、、是元素周期表中短周期主族元素。下列说法正确的是 A．在周期表中位于第3周期族 B．第一电离能： C．离子半径： D．碱性： 14．前4周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，X是元素周期表中非金属性最强的元素，Y的周期序数与族序数相等，基态时Z原子3p原子轨道上未成对电子数与成对电子数相等，W与Z处于同主族。下列说法正确的是 A．原子半径：r(X)>r(Y) B．Z的第一电离能比同周期相邻元素的小 C．最高价氧化物对应水化物的酸性：Y>Z D．简单气态氢化物的热稳定性：W> Z 15．下表列出了元素周期表中的若干元素，表中所列的字母分别代表一种化学元素。请回答下列问题： (1)I元素的基态原子的核外电子空间运动状态共有 种；L元素属于 区，与L同周期且基态原子未成对电子数相同的元素有 种。 (2)某同学推断G元素基态原子的核外电子轨道表示式如图。则该同学所画的电子轨道表示式违背了 。 (3)A、C、I、J的电负性由大到小的排序为： 。(用元素符号表示) (4)基态M原子的简化电子排布式为 ，字母K代表的元素原子的价层电子排布图为 。 (5)C可与A形成化合物，其含有的键和键的个数比为 。D可与A形成的为离子化合物，的电子式为 。 16．白云母广泛用于建材、消防等行业，所含R、T、X、Y、Z为原子序数依次增大的前20号主族元素，R的一种原子无中子，T的最外层电子数是内层电子数的3倍，同周期相邻，Z的焰色试验呈紫色(透过蓝色钴玻璃)，且原子序数满足：。下列说法正确的是 A．原子半径： B．是一种半导体材料 C．第一电离能： D．均为s区元素 17．原子结构与元素周期表存在着内在联系。根据已学知识，请回答下列问题： (1)指出31号元素镓(Ga)在元素周期表中的位置：第 周期第 族。 (2)若将基态的电子排布式写成，则它违背了 。 (3)X原子在第二电子层上只有一个空轨道，则X的轨道表示式为 。 (4)基态中，电子占据的最高的能层符号是 ，该能层有 个能级。 (5)写出原子序数最小的第IB族元素原子的核外电子排布式： 。 (6)写出轨道上有2个未成对电子的元素符号： 。 (7)镍元素基态原子的核外电子排布式为 ，3d能级上的未成对电子数为 。 (8)日常生活中广泛应用的不锈钢，在其生产过程中添加了某种元素，该元素的价层电子排布式为，该元素的名称为 。 18．现有七种元素，其中A、B、C、D、E为短周期主族元素，F、G为第四周期元素，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，B元素原子的核外p电子数比s电子数少1，C原子的第一至第四电离能：I1=738 kJ·mol-1、I2=1451 kJ·mol-1、I3=7733 kJ·mol-1、I4=10540 kJ·mol-1，D原子价电子层的p轨道半满，E元素的主族序数与周期数的差为4， F是前四周期中电负性最小的元素，G在周期表的第七列。 (1)BA3的电子式为 。 (2)B元素基态原子中能量最高的电子，其电子云在空间有 个取向，原子轨道呈 形。 (3)某同学根据上述信息，推断C基态原子的核外电子排布图为，该同学所画的电子排布图违背了 。 (4)比较B和D的电负性较大的是 (填元素符号)，BE3中心原子的杂化类型 ，其分子空间结构为 。 (5)G位于周期表的 区，该元素的价层电子排布式为 。 (6)检验F元素的方法是 。 建议时间：15分钟 1．（2025·云南·高考真题）钙霞石是一种生产玻璃陶瓷的原料，所含M、Q、R、T、X、Y、Z为原子序数依次增大的前20号主族元素，M是原子半径最小的元素，Q是形成物质种类最多的元素，R是地壳中含量最高的元素，T、X、Y同周期，Q、X均与Y相邻，Z的原子序数等于M、R和T的原子序数之和。下列说法正确的是 A．M与Z可形成离子化合物 B．原子半径： C．是极性分子 D．电负性： 2．（2025·湖南·高考真题）浓溶液中含有的具有酸性，能溶解金属氧化物。元素X、Y、Z、M的原子序数依次增大，分别位于不同的前四周期。Y的最外层电子数是内层的3倍，X和Y的最外层电子数之和等于Z的最外层电子数，M的价层电子排布是。下列说法正确的是 A．电负性： B．Y形成的两种单质均为非极性分子 C．由X、Y、Z形成的化合物均为强电解质 D．铁管上镶嵌M，铁管不易被腐蚀 3．（2025·重庆·高考真题）某化合物由原子序数依次增大的长周期主族元素X、Y和Z组成。X的价层电子数为4，Y只有一个未成对电子，Z+的电子占据的最高能级为全充满的4p能级。关于这三种元素说法正确的是 A．X、Y和Z位于同一周期 B．氧化物的水化物碱性最强的是X C．单质熔点最高的是Y D．原子半径是最大的是Z 4．（2024·重庆·高考真题）R、X、Y和Z为短周期元素，的分子结构如下所示。R中电子只有一种自旋取向，X、Y和Z处于同一周期，X的核外电子数等于Y的最高能级电子数，且等于Z的最外层电子数。下列说法正确的是 A．原子半径： B．非金属性： C．单质的沸点： D．最高正化合价： 5．（2025·广西·高考真题）单分子磁体能用于量子信息存储。某单分子磁体含四种元素，其中的核外电子数之和为离子半径最小，基态X原子的s能级电子数是p能级的2倍，Z的某种氧化物是实验室制取氯气的原料之一。下列说法正确的是 A．第一电离能： B．简单氢化物的稳定性： C．电负性： D．基态Z原子的电子排布式： / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $