原子结构与元素周期表-2022-2023学年高二化学知识点归纳与练习（人教版2019选择性必修2）

考点3原子结构与元素周期表

【核心考点梳理】

一、元素周期律、元素周期系和元素周期表

1.元素周期律：元素的性质随元素原子的核电荷数递增发生周期性递变。

2.元素周期系：元素按其原子核电荷数递增排列的序列。

3.元素周期表：呈现周期系的表格，元素周期系只有一个，元素周期表多种多样。

4.三张有重要历史意义的周期表

(1)门捷列夫周期表

门捷列夫周期表又称短式周期表，重要特征是从第四周期开始每个周期截成两截，第1〜7

族分主副族，第八族称为过渡元素。

(2)维尔纳周期表

维尔纳周期表是特长式周期表，每个周期一行，各族元素、过渡金属、稀有气体、锄系和钢

系，各有各的位置，同族元素上下对齐，它确定了前五个周期的元素种类.

(3)玻尔元素周期表

玻尔元素周期表特别重要之处是把21〜28、39〜46等元素用方框框起，这说明他己经认识

到，这些框内元素的原子新增加的电子是填入内层轨道的，他已经用原子结构解释元素周期

系了，玻尔元素周期表确定了第六周期为32种元素。

【典型例题】

例1.(2023秋・上海徐汇・高三上海市西南位育中学校考期末)主族元素R的原子最外层电

子排布为鹿2叩2。下列说法正确的是

A.一定位于第VlA族B.最简单氢化物一定是RE

C.一定位于第2周期D.含氧酸一定是H2RO3

【答案】B

【分析】根据题意，主族元素R的原子最外层电子排布为n∕np2,最外层4个电子，属于

第WA族元素,可能为C、Si、Ge、Sn,Pb中的一种;

【解析】A.根据题意，主族元素R的原子最外层电子排布为ns∖p2,最外层4个电子，属

于第NA族元素，故A错误；

B.其最高化合价为+4价，其中C和Si存在最低价-4价，存在最简单氢化物CH4、SiH4、

GeH八SnH,、PbH4,可写为RH”，故B正确；

C.该元素位于第IvA族，可能为C、Si、Ge、Sn、Pb中的一种，不一定是第二周期元素，

故C错误；

D.含氧酸不一定为H*C>3,如锡酸Sno「XHQ,故D错误；

故选Bo

例2.(2023秋・湖北恩施•高一校考期末)在周期表中，“相临”元素即同周期左右紧挨，或同

主族上下紧挨，下列元素与第三周期第VIA族元素不一定相临的是

A.电子总数是最内层电子数4倍的元素

D.质子数为34的元素

【答案】B

【分析】第三周期第VIA族元素为S,与S元素“相临”的元素为O,P,Cl和Se:据此分析

解题。

【解析】A.电子总数是最内层电子数4倍的元素为O,与S元素一定“相临"，故A不符合

题意；

B.最外层电子数是最内层电子数2.5倍的主族元素，最外层电子数为5,可以为N元素或

P元素，不一定与S元素“相临”，故B符合题意;

C.主族元素最外层电子数为1~8,最外层电子数是次外层电子数0.5倍的主族元素为Si或

Li,与S元素一定不“相临”，故C不符合题意；

D.质子数为34的元素为Se,与S元素一定“相临"，故D不符合题意；

故答案选B=

二、构造原理与元素周期表

1.元素周期表的基本结构

(1)周期元素种数的确定

第一周期从ISl开始，以卜2结束，只有两种元素。其余各周期总是从〃S能级开始，以〃P

结束，从〃s能级开始以np结束递增的核电荷数(或电子数)就等于每个周期里的元素数目。

周期"S〜〃P电子数元素数目

—■22

二2s°2pL688

三3s-3pL688

四4s「23d「i04pL61818

五5s1^24d,'105p1^61818

-

六6s1W^45d1^106p,^63232

7sr-25f,^^l46d,',07pr-63232

(2)元素周期表的形成

若以一个方格代表一种元素，每个周期排一个横排，并按s、p、d、f分段，左侧对齐，可

得到如下元素周期表：

m

若将P段与P段对齐，d段与d段对齐、f段单独列出，将2s2与P段末端对齐，则得到书末

的元素周期表

2.元素周期表探究

(1)元素周期表的结构

(2)元素周期表的分区

①根据核外电子的排布分区

按电子排布式中最后填入电子的能级符号可将元素周期表分为s、p、d、f4个区，而1B、

HB族这2个纵行的元素的核外电子因先填满了(〃-Dd能级而后再填充ns能级而得名ds

区。5个区的位置关系如下图所示。

②根据元素的金属性和非金属性分区

金

属

元

素

区

3.元素的对角线规则

(1)在元素周期表中，某些主族元素与其右下方的主族元素(如图)的有些性质是相似的(如锂

和镁在过量的氧气中燃烧均生成正常氧化物，而不是过氧化物)，这种相似性被称为“对角线

规则”。

LiBeB、_

XF

MgAlSi

(2)处于“对角线”位置的元素，它们的性质具有相似性。

实例分析：

①锂和镁的相似性

a.锂与镁的沸点较为接近：

元素LiNaBeMg

沸点/℃134124671IOO

b.锂和镁在氧气中燃烧时只生成对应的氧化物，并且Li2O和MgO与水反应都十分缓慢。

占燃占燃

4Li+O2^^2Li2θΛ2Mg+O2=^^2MgOo

c.锂和镁与水的反应都十分缓慢，并且生成的氢氧化物难溶于水，附着于金属表面阻碍反

应的进行。

d.锂和镁都能直接与氮气反应生成相应的氮化物Li3N和Mg3N2o

e.锂和镁的氢氧化物在加热时，可分解为Li2。、H2O和Mg0、H2Oo

f.在碱金属的氟化物、碳酸盐和磷酸盐中，只有锂盐是难溶于水的，相应的镁盐也难溶于

水。

②镀和铝的相似性

a.镀与铝都可与酸、碱反应放出氢气，并且被在浓硝酸中也发生钝化。

b.二者的氧化物和氢氧化物都既能溶于强酸又能溶于强碱溶液：

A1(OH)3+3HC1=A1C13+3H2O,AI(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O;

Be(OH)2+2HCl=BeCI2+2H2O,Be(C)H)2+2NaOH=Na2BeO2+2H2Oo

C.二者的氧化物AI2O3和Beo的熔点和硬度都很高。

d.BeCI2和AlCb都是共价化合物，易升华。

③硼和硅的相似性

a.自然界中B与Si均以化合物的形式存在。

b.B与Si的单质都易与强碱反应，且不与稀酸反应：2B+2KOH+2H2O=2KBO2+3H2T,

Si+2K0H+H2O≈=K2SiO3+2H2↑0

c.硼烷和硅烷的稳定性都比较差，且都易水解。

d.硼和硅的卤化物的熔、沸点比较低，易挥发，易水解。

【典型例题】

例1.(2023秋・北京西城•高二统考期末)下列说法正确的是

A.2p、3p、4p能级的轨道数依次增多

B.所有非金属元素都分布在P区

C.最外层电子数为2的元素都分布在S区

D.元素周期表中从第IIIB族到第IIB族的10个纵列的元素都是金属元素

【答案】D

【解析】A.相同能级的原子轨道数目相同，A错误；

B.除氢元素处于S区，其它非金属元素都处于P区，B错误；

C.第IlB族最外层电子数为2,可能在ds区，也可能为P区，一定不在S区，C错误；

D.元素周期表中ΠIB族到HB族10个纵行的元素，称为过渡元素，全部为金属，D正确；

故选D。

例2.（2022秋♦重庆沙坪坝•高二重庆八中校考阶段练习）2017年5月9日中国科学院正式

向社会发布113号、115号、117号和118号元素的中文名称。已知117号元素有多种原子,

如捐Ts、需TS等。下列说法正确的是

A.言TS和猾TS的化学性质完全不同

B.TS位于周期表的第七周期VIIA族

C.在TS原子中，最后填入电子的轨道能级符号是f,故TS位于周期表的f区

D.在周期表中，假设第八周期按现有规则填满，则117号元素的正下方是149号元素

【答案】B

【解析】A.涔TS和第TS是TS元素的两种同位素，质子数为117,核外电子数为117,最

外层电子数为7,化学性质相同，A错误；

B.117号元素TS位于周期表稀有气体118号前，位于第七周期第VuA族，B正确；

C.TS为第七周期第VnA族元素，最后填入的能级为7p能级，位于P区，C错误；

D.按照现有规则，第八周期的元素种类数应为50种，则117号元素的正下方应为167号

元素，D错误；

故选Bo

例3.（2022春•山东荷泽・高一山东省邦城县第一中学校考期末）已知下列元素基态原子的核

外电子排布,分别判断其元素符号、原子序数并指出其在周期表中的位置。

元素原子

元素区周期族

符号序数

Aιls22s22p63s,-

M/C)V2、8、14、2

B：一J

Cr3dl04sl

D:[Ne]3s23p4

Is2s⅛

nt]Γiti[w∏ti

3sɜp

【答案】A:Na11sΞɪA

B:Fe26d四Vlll

C:Cu29ds四IB

D:S16P三VIA

E:C117p三VnA

【解析】由电子排布式判断A为11号元素Na;由原子结构示意图可知户26,B为26号元素

Fe;由外围电子排布式判断C为29号元素Cu:由电子排布式判断D为16号元素S;由基态原

子的轨道表示式判断E为17号兀素Ch再根据最大能层序数等于周期序数确定元素所处的

周期;元素A、D、E为主族元素,主族元素的价电子总数等于主族序数;C元素的外围电子排

布式为3dl04sl,s能级电子数为1,应为ds区的第1B族。

【核心归纳】

根据原子结构特征判断元素在元素周期表中的位置

电子排布式」些价电子排布式&L

IA："Sl

-7/S1^~z-*∙s区f

∏A：ws2

—IDA〜WA（外围电子数=族序数）

ZZS2Z∕p1~6→∙p区—

元素的_—O族（排满）

(IB：("-l)dl07zs1

分区(.n—1)dl°zzsl~2—>ds区f《

IIlB：(M-I)Cl10HS2

r∏lB〜B（外围电

一（"-l）d∣~9"Sι~2fd区—J子数=族序数）

【必备知识基础练】

1.（2023・天津南开•高一天津市第九中学校考期末）下列不属于主族元素的是

A.HB.KC.PD.He

【答案】D

【解析】A.H是第一周期第IA族的元素，A不符合题意；

B.K是第四周期第IA族的元素，B不符合题意；

C.P是第三周期第VA族的元素，C不符合题意；

D.He是第一周期O族元素，不属于主族元素，D符合题意;

故选D。

2.（2022秋•辽宁沈阳・高二东北育才学校校考期末）下列说法不正确的是

A.某外围电子排布为4f'5d∣6s2基态原子，该元素位于周期表中第六周期第HIB族

B.在元素周期表中，d区和ds区的元素都是金属元素

c.当碳原子的核外电子排布由53E/"M转变为S3S3一川I时,

吸收能量，由基态转化成激发态

D.非金属元素形成的共价化合物中，原子的最外层电子数不一定是2或8

【答案】C

【解析】A.由外围电子排布为4f75d∣6s2基态原子，判断此元素位于周期表中第六周期第HIB

族，A正确；

B.d区和ds区的元素包括副族元素除偶系元素和钢系元素，全部是金属元素，B正确；

C.碳原子的核外电子排布为：Is22s22p2,该原子处于基态，当核外电子排布为Is22s∣2p3,

该原子处于激发态，所以由碳原子的核外电子排布由西田WE瓦I转变为

[¼∣[f⅛∣的过程为由激发态变为基态,释放能量，C错误:

D.非金属元素形成的共价化合物中，原子的最外层电子数除了2或8外，像一氧化碳、一

氧化氮、二氧化硫等均不符合2或8电子结构，D正确；

答案为C。

3.（2022秋•海南海口•高三校考阶段练习）AS的原子结构示意图为箴下列关

J）））

于AS的描述正确的是

A.位于第五周期，第VA族B.属于金属元素

C.酸性：H3AsO4>H3PO4D.稳定性：AsH3<PH3

【答案】D

【解析】A.周期数等于电子层数，主族元素最外层电子数等于主族序数，电子层数是4,

最外层5个电子，所以AS位于第四周期，第VA族，故A错误；

B.AS是非金属元素，故B错误；

C.非金属性越强最高价氧化物对应水化物的酸性越强，非金属性：P>As,所以酸性：H3AsO4

>H3PO4,故C错误；

D.非金属性越强氢化物越稳定，非金属性：P>As,所以稳定性：AS⅛<PH3,故D正确；

故选D。

4.（2022秋•重庆沙坪坝•高二重庆八中校考阶段练习）下列关于原子结构及元素周期表说法

错误的是

A.第HA族基态原子最外层电子排布均为ns?

B.第三、第四周期同主族元素的原子序数均相差8

C.第四周期IlA族与WA族元素的原子序数相差11

D.除第一周期外，其余各周期的原子核外电子排布总是从ns开始，以np结束

【答案】B

【解析】A.HA族基态原子最外层电子排布均为ns2,故A正确；

B.第三、第四周期同主族元素的原子序数IA、HA均相差8,WA-O族均相差18,故B

错误；

C.第四周期IlA族与WA族元素的原子序数相差11,故C正确；

D.第一周期只有两种元素，以ISl开始，IS?结束，其余各周期的原子核外电子排布总是

从ns开始，以np结束，故D正确；

故答案选：B0

5.（2022秋•辽宁•高二校联考阶段练习）1817年，瑞典的贝采利乌斯从硫酸厂的铅室底部的

红色粉状物质中制得硒。硒在元素周期表中的数据如图所示，下列关于硒元素及其基态原子

的说法错误的是

‘理骷，

A.属于非金属元素B.位于周期表P区

C.有34种不同运动状态的电子D.价层电子排布式为3d∣°4s24p4

【答案】D

【分析】硒元素原子的核电荷数为34,核外电子排布为：Is22s22p63s23p63d∣°4s24p3

【解析】A.硒元素位于元素周期表第四周期第VlA族，是非金属元素，A正确；

B.硒元素位于元素周期表第四周期第VlA族，位于周期表P区，B正确；

C.硒原子核外有34个电子，则有34种不同运动状态的电子，C正确；

D.硒原子的价电子排布式为4SV/,D错误。

答案选D。

6.（2022春•高二单元测试）2017年5月9日，我国正式向社会发布113号、115号、117

号、118号元素的中文名称。至此，全部完成了1〜118号元素的中文命名。己知115号元

素的中文名为“馍”，它有多种原子，如常Me、潸MC等。下列说法正确的是

A.甯MC和常MC的化学性质几乎相同

B.MC位于周期表的第七周期第VlA族

C.基态Me原子核外电子共占据7个能级

D.在周期表中，假设第八周期按照现有规则填满，则115号元素正下方的将是147号元素

【答案】A

【解析】A.霁MC和察MC属于同一种元素，化学性质相同，A正确；

B.MC为第115号元素，位于元素周期表的第七周期VA族，B错误；

C.MC为第115号元素，[Rn]5fht6d∣°7s27p3,C错误;

D.按照现有规则，第八周期的元素种类数应为50种，贝U115号元素的正下方应为165号

元素，D错误；

故选Ao

7.（2022秋・湖北襄阳•高二襄阳市第一中学校考阶段练习）下列说法正确的是

A.最外层电子数为n/的元素都在元素周期表第2列

B.在元素周期表中，d区和ds区的元素都是金属元素

C.处于最低能量的原子叫做基态原子，Is22s22d→is22s22p;过程中形成的是发射光谱

D.某元素+3价离子电子排布式为Is22s22p63∕3p63d5,该元素位于周期表中第四周期InB

族

【答案】B

【解析】A.He的最外层电子数为小在元素周期表第18歹U,A错误；

B.在元素周期表中，d区和ds区的元素都是过渡金属元素，B正确；

C.处于最低能量的原子叫做基态原子，Is22s22p:→ls22s22p;过程前后都是基态的

ls22s22p',该过程中没有发生电子跃迁，不会形成发射光谱，C错误；

D.某元素+3价离子电子排布式为Is"s22p63s23p63d5,则该元素是26Fe,位于周期表中第

四周期Vill族，D错误：

答案选Bo

【关键能力提升练】

8.（2022秋•天津南开•高三统考期中）下列说法正确的是

A.元素周期表中位于金属和非金属分界线附近的元素属于过渡元素

B.原子最外层电子数为2的元素一定处于周期表第HA族

C.同主族元素含氧酸的酸性随核电荷数的增加而减弱

D.同周期中金属性最强的元素是IA族的金属元素

【答案】D

【解析】A∙过渡元素是元素周期表中所有的副族及Vlll族元素，A错误；

B.镒、铁和锌等过渡元素最外层电子数也为2,B错误；

C.同主族元素最高价的含氧酸的酸性随核电荷数的增加而减弱，C错误；

D.同周期中从左到右金属性逐渐减弱，故金属性最强的元素是IA族的金属元素，D正确：

故选D。

9.（2022春•山东荷泽・高一山东省邺城县第一中学校考期末）下列关于元素周期表知识的说

法正确的是

A.元素周期表的第一列都是碱金属元素

B.共有18个族，WB族含元素种类最多

C.在金属元素与非金属元素的交界处寻找半导体材料

D.某元素原子最外电子层上只有两个电子，该元素一定是HA族元素

【答案】C

【解析】A.元素周期表中第一列的氢元素不是碱金属元素，A错误；

B.元素周期表有7个主族，7个副族，1个0族和一个VIil族，共16个族，B错误；

C.金属元素和非金属元素交界处的元素具有金属性、非金属性，可用作半导体材料，C正

确；

D.He元素最外层电子数为2,但是其为零族元素，D错误；

故答案选C。

10.（2022.山西大同.高二统考期末）2006年，科学家以钙离子撞击钢（C。靶，产生了--种超

l

重元素Og,其反应可表示为：^Cf+SCa→^Og+31,no下列说法不正确的是

A.一表示氢元素的一种核素

B.2：：Cf原子的中子数为155

C.Og位于第七周期。族

D.Og可能和稀有气体元素性质相似

【答案】A

【解析】A.3表示中子，不是氢元素的一种核素，A不正确；

B.*Cf原子的中子数为249-94=155,B正确；

C.Og的质子数是118,原子序数为118,位于第七周期0族，C正确；

D.Og的质子数是118,原子序数为118,位于第七周期0族，和稀有气体同族，可能和稀

有气体元素性质相似，D正确；

故选Ao

11.（2022秋・河北邢台•高二邢台一中校考阶段练习）下列有关元素周期表的说法正确的是

A.按照核外电子排布，可把元素周期表划分为s、p、d、f四个区

B.元素周期表中，氟元素的电负性最大，第一电离能也最大

C.元素周期表的各个周期总是从ns能级开始，以np能级结束

D.元素周期表中，从第ΠIB族到第ΠB族的10个纵列的元素全都是金属元素

【答案】D

【解析】A.按核外电子排布可将元素周期表分为S区、P区、d区、f区、ds区，A错误；

B.同一主族从上到下，电负性逐渐减小，同一周期从左到右，电负性逐渐增大，所以氟的电

负性最大。同周期从左往右，核电荷数逐渐增大，原子半径逐渐减小，核对外层电子的有效

吸引依次增强，第一电离能增强，同主族元素自上而下，核外电子层逐渐增多，原子半径逐

渐增大，原子越来越容易失去电子，第一电离能减小，氨元素的第一电离能最大，B错误；

C.元素周期表的各个周期总是从ns能级开始，不一定np能级结束，如第一周期从IS能级

开始，以IS能级结束，C错误；

D.元素周期表中从IIIB族到ΠB族10个纵行的元素都是过渡元素，过渡元素全部为金属元

素，D正确；

故选D。

12.（2022秋.河北唐山.高二开滦第一中学校考阶段练习）如表是元素周期表的一部分，表

下列关于元素在周期表中的位置的叙述正确的是

A.K位于元素周期表中第四周期第IB族，属于ds区元素

B.J位于元素周期表中第四周期第IVB族，属于d区元素

C.F位于元素周期表中第三周期第IIA族，属于S区元素

D.I位于元素周期表中第三周期第VlnA族，属于ds区元素

【答案】AC

【分析】根据图中元素周期表可知，A为Li,B为Be,C为C,D为N,E为Na,F为Mg,

G为Al,H为S,I为Cl,J为Cr,K为Cu,M为Br,L为Ba。

【解析】A.K位于元素周期表中第四周期第IB族，属于ds区元素，A正确；

B.J位于元素周期表中第四周期第VlB族，属于d区元素，B错误：

C.F位于元素周期表中第三周期第∏A族，属于S区元素，C正确；

D∙I位于元素周期表中第三周期第VnA族，属于P区元素，D错误；

故答案选AC。

13.（2022秋•四川•高二统考学业考试）下表列出了①~④四种元素在周期表中的位置.

族

IAIIAIHAIVAVAVIAVHA0

周期

2

3ɪ③

4

回答下列问题：

（1）①的元素符号为。

（2）②的基态原子电子排布式为。

（3）③和④中原子半径较大的是（填元素符号）。

（4）如图是③原子中s电子和p电子的电子云轮廓图。s电子的电子云形状为

形；每个P能级都有_____________个相互垂直的电子云。

【答案】(I)C)

(2)[Ne]3s∣

(3)Br

(4)球3

【分析】①是第二周期第VlA族元素，所以①是O；②是第三周期第IA族元素，所以②是

Na；③是第三周期第VnA族元素，所以③是C1；④是第四周期第VnA族元素，所以④是

Br,依次作答。

【解析】（1）①是第二周期第VlA族元素，所以①是O；

（2）②是第三周期第IA族元素，所以②是Na,②的基态原子电子排布式[Ne]3s∣;

（3）根据分析可知③是Cl,④是Br,根据同主族元素，从上到下，原子半径依次增加，所

以Br>Cl;

(4)ns能级各有1个轨道，np能级各有3个轨道，s电子的原子轨道都是球形的，p电子

的原子轨道都是哑铃形的，每个P能级有3个原子轨道，它们相互垂直，分别以px、py、

PZ表示。

14.(2021秋•山东威海•高二校考期中)原子结构与元素周期表存在着内在联系。根据已学

知识，请你回答下列问题：

(1)指出31号元素钱(Ga)在元素周期表中的位置：周期族。

(2)X原子在第二电子层上只有一个空轨道，则X是；其轨道表示式为o

(3)被誉为“21世纪的金属”的钛(Ti)元素原子的价电子排布式为：o

(4)写出原子序数最小的VIll族元素原子的核外电子排布式：。

(5)写出3p轨道上有2个未成对电子的元素符号：。

(6)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，该元素的价电子排布

式为3d54s∣,该元素的名称为：。

【答案】⑴四IIlA

EJ同ITrn~1

ls

(2)C2s2τ>

(3)3d24s2

(4)ls22s22p63s23pft3d64s2

(5)Si或S

⑹铭

【解析】(1)由31-2-8-8=13,所以31号元素在周期表中的位置为：第四周期第ΠIA族；

(2)X原子在第二电子层上只有一个空轨道，价电子排布式为：2s22p2,则X为C元素，

轨道表示式为：EUEB111tII，

ls2s2p

(3)钛元素为22号，价电子排布式为：3d24s2;

(4)原子序数最小的VIlI族元素为铁元素，核外电子数为2