选择性化学讲义1.2原子结构与元素性质

1.2原子结构与元素性质（精讲）考点一构造原理与元素周期表【例11】（2022春·北京丰台·高二北京十八中校考期末）下列说法中，正确的是A．s区元素全部是金属元素B．p能级电子能量一定高于s能级电子能量C．属于p区主族元素D．第VIIA族元素从上到下，非金属性依次增强【答案】C【解析】A．s区元素不一定是金属元素，还有非金属氢，故A错误；B．p能级电子能量不一定高于s能级电子能量，如2p能级电子的能量小于3s能级的能量，故B错误；C．是第ⅥA族元素，属于p区主族元素，故C正确；D．同主族元素从上到下，原子半径递增，核对最外层电子吸引能力逐渐减弱，则金属性逐渐增强、非金属性逐渐减弱，故D错误；故选C。【例12】（2022黑龙江）已知某元素+2价离子的核外电子排布式为，则该元素在元素周期表中的位置及所属分区是A．第四周期Ⅷ族，p区 B．第六周期ⅤB族，d区C．第四周期ⅠB族，区 D．第四周期ⅤB族，f区【答案】C【解析】由题意可知，该元素+2价离子的核外有27个电子，则该元素原子核外有29个电子，即该元素是，位于第四周期ⅠB族，属于区，C符合题意；答案选C。【一隅三反】1．（2022西藏）下列有关元素周期表分区的说法错误的是A．p区不包含副族元素 B．第五周期有15种f区元素C．d区、ds区均不存在非金属元素 D．s区所有元素的p能级电子均为全满或全空状态【答案】B【解析】A．p区是最后一个电子填充到p能级上(He除外)，包括ⅡA至0族，不包括副族元素，故A说法正确；B．f区指的是镧系和锕系，镧系和锕系在第六、七周期的ⅢB，第五周期不含有f区，故B说法错误；C．d区和ds区包括过渡元素，过渡元素都是金属元素，故C说法正确；D．s区的价电子构型为ns1～2，s区所有元素的p能级电子均为全满或全空状态，故D说法正确；答案为B。2．（2022·海南）下列元素属于区元素的是A． B． C． D．【答案】D【解析】A．Fe属于第VIII族，为d区，故A不选；B．Mg的最外层电子排布为3s2，属于s区，故B不选；C．Br的最外层电子排布为4s24p5，属于p区，故C不选；D．Cu属于IB族，属于区，故D选；答案选D。3．（2022·山西）元素周期表中，有非金属元素的区域为（）A．只有s区 B．只有p区 C．s区、d区和ds区 D．s区和p区【答案】D【解析】s区包含ⅠA族、ⅡA族元素，除氢元素外均为金属元素；p区包含零族元素、ⅢA～ⅦA元素，含有金属元素与非金属性元素；d区、ds区，全部为金属元素；f区为镧系元素和锕系元素，全部为金属元素，故答案为D。考点二微粒半径大小比较【例2】（2022上海）下列微粒半径的大小关系，不正确的是（）A．Na＞Be＞C＞F B．S2﹣＞S＞O＞FC．S2﹣＞Cl﹣＞K+＞Ca2+ D．Cl＞Li＞N＞He【答案】D【解析】A．钠的电子层最多，原子半径最大，Be、C、F的电子层相同，核电荷数Be＜C＜F，则原子半径Be＞C＞F，所以原子半径大小为：Na＞Be＞C＞F，故A正确；B．S2﹣、S的电子层相同，硫离子的核外电子总数大于S，则其比较S2﹣＞S；O、F的电子层相同，核电荷数F＞O，则原子半径F＜O，其粒子半径大小为：S2﹣＞S＞O＞F，故B正确；C．电子层结构相同的离子，随核电荷数增大，离子半径依次减小，S2﹣、Cl﹣、K+、Ca2+的电子层相同，核电荷数依次增大，则离子半径大小为：S2﹣＞Cl﹣＞K+＞Ca2+，故C正确；D．由教材原子半径示意图可知，稀有气体He的原子半径大于N的原子半径，故D错误；答案选D。【一隅三反】1．（2022秋·高二单元测试）下列关于粒子半径大小关系的判断不正确的是①r(Li+)<r(Na+)<r(K+)<r(Rb+)<r(Cs+)②r(F)<r(Cl)<r(Br)<r(I)③r(K+)<r(Ca2+)<r(Cl)<r(S2)④r(H+)<r(H)<r(H)A．②③④ B．①④ C．③④ D．①②③【答案】C【解析】同主族元素的原子或离子半径随着电子层数增多，半径依次增大，①②正确；具有相同的电子层结构的阴、阳离子半径随着原子序数的增大而逐渐减小，r(Ca2＋)<r(K＋)<r(Cl)<r(S2)，③错误；对于同一元素，阳离子半径小于原子半径，阴离子半径大于原子半径，④错误。2．（2022上海）下列微粒半径大小关系正确的是A． B．C．、 D．【答案】D【解析】A．同主族元素，从上到下原子半径依次增大，则原子半径由大到小的顺序为碘、溴、氯、氟，A错误；B．同周期元素，从左至右，原子半径依次减小，原子半径由大到小顺序为，B错误；C．同种元素的微粒，核外电子数越多，半径越大，钠原子半径大于钠离子，C错误；D．电子层结构相同的离子，核电荷数越大，离子半径越小，则离子半径由大到小的顺序为氧离子、氟离子、钠离子、镁离子、铝离子，D正确；故选D。3．（2022山东）比较下列微粒半径大小，用“＞”或“＜”填空(1)Na________Mg________Cl(2)Li________Na________K(3)Na＋________Mg2＋________Al3＋(4)F－________Cl－________Br－(5)Cl－________O2－________Na＋________Mg2＋【答案】＞＞＜＜＞＞＜＜＞＞＞【解析】(1)Na、Mg、Cl为同周期主族元素，核电荷数大，原子半径小，则原子半径：Na＞Mg＞Cl；(2)Li、Na、K为同主族元素，核电荷数大，原子半径大，则原子半径：Li＜Na＜K；(3)Na＋、Mg2＋、Al3＋的离子结构相同，核电荷数大，离子半径小，则离子半径：Na＋＞Mg2＋＞Al3＋；(4)F－、Cl－、Br－的离子核外电子层数越多，离子半径越大，则离子半径：F－＜l－＜Br－；(5)Cl－的离子核电外电子层数最多，而O2－、Na＋、Mg2＋的离子结构相同，核电荷数大，离子半径小，则离子半径：Cl－＞O2－＞Na＋＞Mg2＋。考点三电离能与电负性【例31】（2022春·四川达州·高二达州市第一中学校校考阶段练习）下列是几种原子的基态电子排布，电负性最大的原子是A．1s22s22p4 B．1s22s22p63s23p3C．1s22s22p63s23p2 D．1s22s22p63s23p64s2【答案】A【解析】非金属性越强电负性越强，根据各原子的基态电子排布可知，A为O元素，B为P元素，C为Si元素，D为Ca元素，非金属最强的元素为O，所以O原子的电负性最大，故答案为A。【例32】（2021秋·四川自贡·高一统考期末）具有下列电子排布式的基态原子中，其元素的第二电离能与第一电离能相差最大的是A． B． C． D．【答案】C【解析】A．电子排布式为的元素基态原子失去的第1、2个电子均为2p轨道上的电子，元素的第一电离能与第二电离能相差不大；B．电子排布式为的元素基态原子失去的第1、2个电子均为2p轨道上的电子，元素的第一电离能与第二电离能相差不大；C．电子排布式为的元素基态原子失去最外层一个电子后，形成2p轨道全充满的稳定状态，较难失去第2个电子，故其元素的第一电离能和第二电离能相差较大；D．电子排布式为的元素基态原子失去1个电子后，最外层剩余的1个电子较易再失去，使最外层达到稳定结构，故其元素的第一电离能与第二电离能相差不大；综上所述，第二电离能与第一电离能相差最大的是C；答案选C。【例33】（2022湖南）下列各选项中，按元素的电负性由大到小排列，顺序正确的是A． B．C． D．【答案】B【解析】A．同主族元素从上到下电负性减小，所以电负性，故A错误；B．同主族元素从上到下电负性减小，同周期元素从左到右电负性增大，所以电负性，故B正确；C．同主族元素从上到下电负性减小，所以电负性，故C错误；

D．同主族元素从上到下电负性减小，同周期元素从左到右电负性增大，所以电负性，故D错误；选B。【一隅三反】1．（2022河南）下列元素中，电负性最大的是A．O B．B C．N D．C【答案】A【解析】同周期元素从左到右电负性依次增大，所以B、C、N、O四种元素中，O元素电负性最大，故选A。2．（2022秋·福建莆田·高二校考期中）下列按电负性减小顺序排列的是A．K、Na、Li B．As、P、N C．N、O、F D．O、S、Se【答案】D【解析】A．K、Na、Li同主族元素从下到上依次增强，电负性增强，故A不符合题意；B．As、P、N同主族元素从下到上依次增强，电负性增强，故B不符合题意；C．N、O、F属于同周期元素从左到右电负性依次增强，故C不符合题意；D．O、S、Se同主族元素从上到下依次减弱，故D符合题意；故答案为D。3．（2022广西）以下说法不正确的是A．第一电离能越小，表示气态原子越容易失电子B．同一元素的电离能，各级电离能逐级增大C．在元素周期表中，主族元素原子的第一电离能从左到右一定是越来越大D．在元素周期表中，同主族元素从上到下，第一电离能呈现递减的趋势【答案】C【解析】A.第一电离能越小，气态原子失去一个电子所需要的最小能量越小，越容易失电子，故A正确；B.同一元素的电离能，各级电离能逐级增大，故B正确；C.在元素周期表中，主族元素原子的第一电离能从左到右呈增大的趋势，当外围电子在能量相等的轨道上形成全空、半满或全满结构时，原子的能量较低，元素的第一电离能较大，故C错误；D.在元素周期表中，同主族元素从上到下，第一电离能呈现递减的趋势，这是因为同主族元素的价电子数相同，原子半径逐渐增大，原子核对核外电子的有效吸引作用逐渐减弱，故D正确。答案选C。4．（2022安徽）回答下列问题：（1）C、H、O三种元素的电负性由小到大的顺序为_______。（2）光催化还原CO2制备CH4反应中，带状纳米Zn2GeO4是该反应的良好催化剂。Zn、Ge、O电负性由大至小的顺序是_______。（3）A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素，A2和B＋具有相同的电子构型；C、D为同周期元素，C核外电子总数是最外层电子数的3倍；D元素最外层有一个未成对电子。四种元素中电负性最大的是_______(填元素符号)，其中C原子的核外电子排布式为_______。【答案】（1）H<C<O（2）O>Ge>Zn（3）O1s22s22p63s23p3【解析】（1）一般来说，同周期从左到右，主族元素的电负性逐渐增大，同主族从上到下，元素的电负性逐渐减小，故C、H、O三种元素的电负性由小到大的顺序为H<C<O；（2）锌、锗位于同周期，同周期从左到右元素的电负性逐渐增大(除稀有气体元素外)，而氧位于元素周期表右上角，电负性仅次于氟，由此得出氧、锗、锌的电负性：O>Ge>Zn；（3）C核外电子总数是最外层电子数的3倍，则C可能是Li或P，但是A、B、C、D原子序数依次增大，所以C应为P；D元素的最外层只有一个未成对电子且C、D同周期，所以D为Cl；A2和B+的电子层结构相同，则A为O，B为Na；电负性最大的为O；C为P，P为15号元素，核外电子排布式为1s22s22p63s23p3。考点四原子结构的综合运用【例41】（2022春·湖南长沙·高二湖南师大附中校考阶段练习）现有4种元素的基态原子的电子排布式如下：①

②

③

④。则下列比较正确的是A．第一电离能：④>③>②>① B．电负性：④>③>②>①C．最高正化合价：④>③=②>① D．原子半径：②>①>④>③【答案】A【解析】A．同周期自左而右第一电离能呈增大趋势，但N、P元素原子np能级容纳3个电子，为半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，所以第一电离能S＜P，故S＜P<N<F，故A正确；B．同周期自左而右电负性增大，同主族从上到下电负性减弱，电负性P＜S＜N＜F，即④＞③＞①＞②，故B错误；C．最高正化合价等于最外层电子数，但O元素没有最高正化合价，所以最高正化合价：①>③=②，故C错误；D．电子层数越多半径越大，电子层数相同时，核电荷数越大，半径越小；所以原子半径P＞S>N＞F，即②>①>③>④，故D错误；故选A。【例42】（2022四川巴中·高二校考阶段练习）已知A、B、C、D、E、F、G都是元素周期表中短周期主族元素，它们的原子序数依次增大。A是元素周期表中原子半径最小的元素，D的阳离子与B中阴离子具有相同的电子层结构，D的化合价为+1，B、C均可分别与A形成10电子分子，B、C属同一周期，两者可以形成许多种共价化合物，C、F属同一主族，B原子最外电子层的p能级上的电子处于半满状态，C的最外层电子数是内层电子数的3倍，E最外层电子数比最内层多1，请用具体的元素回答下列问题：(1)E元素基态原子电子排布式为_______。(2)用电子排布图表示F元素原子的价电子构型_______。(3)F、G元素的最高价含氧酸中酸性较强的分子式为_______。(4)离子半径：D+_______B3，第一电离能：B_______C，电负性：C_______F(填“<”“>”或“=”)(5)A、C形成的一种绿色氧化剂X有广泛应用，X分子中A、C原子个数比为1∶1，X的电子式为_______，试写出Cu、稀硫酸与X反应制备硫酸铜的离子方程式_______。(6)写出E与D的最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式_______。【答案】(1)1s22s22p63s23p1(2)(3)HClO4(4)

＜

＞

＞(5)

Cu+H2O2+2H+=Cu2++2H2O(6)NaOH+Al(OH)3=NaAlO2+2H2O【解析】已知A、B、C、D、E、F、G都是元素周期表中短周期主族元素，它们的原子序数依次增大。A是元素周期表中原子半径最小的元素，则A为氢元素；B、C均可分别与A形成10电子分子，两者可以形成许多种共价化合物，B、C属同一周期，则它们都是第二周期元素，B原子最外电子层的p能级上的电子处于半满状态，C的最外层电子数是内层电子数的3倍，则B为氮元素、C为氧元素；D的阳离子与B中阴离子具有相同的电子层结构，D的化合价为+1，则D为钠元素；E最外层电子数比最内层多1，则E为铝元素；C、F属同一主族，则F为硫元素，G为氯元素。从而得出A、B、C、D、E、F、G分别为H、N、O、Na、Al、S、Cl。（1）由分析可知，E为13号元素铝，则E元素基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p1。答案为：1s22s22p63s23p1；（2）F为16元素硫，其电子排布式为1s22s22p63s23p4，用电子排布图表示F元素原子的价电子构型为。答案为：；（3）F、G分别为S、Cl，S、Cl元素为同周期元素，非金属性S比Cl弱，它们的最高价含氧酸中酸性较强为高氯酸，分子式为HClO4。答案为：HClO4；（4）B、C、D、F分别为N、O、Na、S。Na+与N3的电子层结构相同，但Na的核电荷数大于N，所以离子半径：Na+＜N3，N原子的2p轨道半充满，所以第一电离能：N＞O；O、S为同主族元素，非金属性O比S强，则电负性：O＞S。答案为：＜；＞；＞；（5）X分子中A、C原子个数比为1∶1，则X为H2O2，X的电子式为；Cu、稀硫酸与H2O2反应，生成硫酸铜等，离子方程式为Cu+H2O2+2H+=Cu2++2H2O。答案为：；Cu+H2O2+2H+=Cu2++2H2O；（6）D、E分别为Na、Al，则Na、Al的最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式为NaOH+Al(OH)3=NaAlO2+2H2O。答案为：NaOH+Al(OH)3=NaAlO2+2H2O。【一隅三反】1．（2022山东滨州·高二统考期末）现有四种元素基态原子的价电子排布式：①

②

③

④，下列有关比较正确的是A．原子半径：①>②>④>③ B．最高正化合价：③>①>②>④C．电负性：③>①>②>④ D．第一电离能：③>②>④>①【答案】C【解析】A．同周期自左而右原子半径减小，所以原子半径Si>P>S，电子层越多原子半径越大，所以原子半径F最小，故原子半径Si>P>S>F，即④>②>①>③，故A错误；B．最高正化合价等于最外层电子数，但F元素没有正化合价，所以最高正化合价为①>②>④，故B错误；C．同周期自左而右电负性增大，所以电负性Si<P<S<Cl，同主族从上到下电负性减弱，所以电负性F>Cl，故电负性Si<P<S<F，即④<②<①<③，故C正确；D．同周期自左而右第一电离能呈增大趋势，但P元素原子3p能级容纳3个电子，为半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，所以第一电离能Si<S<P<Cl，同主族自，上而下第一电离能降低，所以第一电离能F>Cl，所以第一电离能Si<S<P<F，即③>②>①>④，故D错误；故选C。2．（2022春·吉林通化·高二校考期中）已知号元素的离子、、、都具有相同电子层结构，下列关系正确的是A．质子数：，离子的还原性：B．电负性：C．氢化物的稳定性：D．原子半径：，第一电离能：【答案】B【解析】A．由以上分析可知c=8，d=9，则质子数c＜d，非金属性F＞O，非金属性越强，对应的单质的氧化性越强，则阴离子的还原性越弱，则离子还原性O2＞F，故A错误；B．同周期自左而右，电负性增大，同主族自上而下，电负性减小，故电负性：Z(F)＞Y(O)＞W(Al)＞X(Na)，故B正确；C．非金属性F＞O，非金属性越强，氢化物越稳定，氢化物的稳定性为HF＞H2O，故C错误；C．W为Al元素，X为Na元素，同周期中随原子序数增大，原子半径减小，第一电离能呈增大趋势，故原子半径Na＞Al，第一电离能Na<Al，故D错误；故答案选B。3．（2022春·黑龙江绥化·高二校考期中）X、Y、Z、W四种短周期主族元素，原子序数依次递增，X原子中有3个能量相等且自旋方向相同的电子，Y是地壳中含量最多的元素，Y与W同主族，Z在短周期主族元素中金属性最强。回答下列问题：(1)X、Y、Z、W四种元素的原子半径从大到小的顺序为_______(填元素符号)。(2)元素Y的原子轨道表示式为_______。(3)元素X与元素Y的简单气态氢化物中，稳定性较强的是_______(填电子式)。(4)Z原子的结构示意图为_______。(5)W元素在元素周期表中的位置为_______，其价电子排布式为_______。【答案】(1)(2)(3)(4)(5)

第三周期第VIA族

【解析】（1）根据上述分析可知：X是N，Y是O，Z是Na，W是S元素。原子核外电子层数越多，原子半径越大，当原子核外电子层数相同时，原子序数越大，原子半径就越小，所以四种元素的原子半径由大到小的顺序为：Na＞S＞N＞O；（2）元素Y是O，原子核外电子排布式是1s22s22p4，其轨道表达式是；（3）元素的非金属性越强，其简单氢化物的稳定性就越强。X是N，Y是O，元素的非金属性：O＞N，所以相应的氢化物的稳定性：H2O＞NH3，即氢化物中稳定性较强的是H2O，在H2O中O原子与2个H原子形成2对共用电子对，使分子中各个原子都达到最外层2个或8个电子的稳定结构，其电子式为：；（4）Z是Na，原子核外电子排布是2、8、1，所以Na原子结构示意图为；（5）W是S元素，原子核外电子排布是2、8、6，根据元素在周期表的位置与原子结构关系可知：S在元素周期表中位于第三周期第VIA族；S原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p4，因此S原子的加成电子排布式是3s23p4。4．（2023春·湖北武汉·高二武汉市第六中学校考阶段练习）铊的相关信息卡片如图所示：(1)铊的原子序数为81，铊在元素周期表中位置_______。(2)根据所学知识，下列推断正确的是_______。A．单质的还原性：Tl>Al B．原子半径：Al>TlC．碱性：Al(OH)3>Tl(OH)3 D．氧化性：Tl3+>Al3+(3)铊(Tl)是某超导材料的组成元素之一。Tl3+与Ag在酸性介质中发生反应：Tl3++2Ag=Tl++2Ag+。下列推断正确的是_______。A．Tl+最外层有1个电子 B．Tl能形成+3价和+1价的化合物C．Tl3+的氧化性比弱 D．Tl+的还原性比Ag强(4)随着科技的不断发展，人类对原子结构的认识不断深入，新型材料层出不穷。表中列出了第三周期的几种元素的部分性质：请按要求回答下列问题：元素编号abcde电负性3.02.5X1.50.9主要化合价1，+72，+63，+5+3+1①写出基态a原子的价层电子轨道表示式：_______。②预测X值的范围：_______＜X＜_______。③表中五种元素的第一电离能由大到小排第二的是_______(写元素符号)。(5)Goodenough等人因在锂离子电池及钴酸锂、磷酸铁锂、钛酸锂等正极材料研究方面的卓越贡献而获得2019年诺贝尔化学奖。回答下列问题：①基态Ti原子的核外电子排布式为：_______。②基态Fe3+、Fe2+离子中未成对的电子数之比为_______。③元素Li为_______区元素。【答案】(1)第六周期第ⅥA族(2)CD(3)B(4)

1.5

2.5

P(5)

s【解析】（1）铊的原子序数为81，根据核外电子排布规律，其价电子为，可知该元素位于元素周期表中第六周期第ⅥA族；故答案为：第六周期第ⅥA族；（