高考化学一轮复习题：原子结构与性质（解析版）

第三十八讲原子结构与性质

【基础巩固】

1.某元素+3价离子的电子排布式为Is22s22P63s23P63d5,则该元素在周期表中的位置为（）

A.VB族B.IIIB族CM族D.VA族

【答案】C

【解析】由该元素离子的电子排布式可推出其原子的电子排布式为Is22s22P63s23P63d64s2,价电子排布式

为3d64s2,所以在VUI族。

2.元素X、Y、Z在周期表中的相对位置如图所示。已知Y元素原子的外围电子排布式为〃s"r〃p"+i,则下

列说法不正确的是（）

n□

n□

□□

A.Y元素原子的价电子排布式为4s24P4

B.Y元素在元素周期表的第三周期第VIA族

C.X元素所在周期中所含非金属元素最多

D.Z元素原子的核外电子排布式为

1S22s22P63S23P63dl04s24P3

【答案】A

【解析】Y元素原子的外围电子排布为s能级最多容纳2个电子，故〃-1=2,解得〃=3,

故Y元素原子的外围电子排布为3s23P3Y为S元素，由X、Y、Z在周期表中的位置可知，X为F元素,

Z为As元素。Y元素原子的外围电子排布为3s23P3故A错误；Y为S元素，处于第三周期第VIA族，故

B正确；X为F元素，处于第二周期，只有2种金属元素，含有6种非金属元素，含非金属元素最多，故C

正确；Z为As元素，是33号元素，其元素原子的核外电子排布式为Is22s22P63s23P63dI。4s24P3,故D正确。

3.下列电子排布式或电子排布图正确的是（）

Is2s2p

AJ,m_AIA

①基态C原子的电子排布图：vI口TITI②基态Cr原子的电子排布式:

Is2s2P

Is22s22P63s23P63d44s2③基态O原子的电子排布图：E3巴FAI④基态Br原子的外围电子

Is2s2p

排布式：3d"4s24P5⑤基态B原子的电子排布图：口压引，

A.①②③B.②③④C.①②④⑤D.只有③

【答案】D

Is2s2P

u

【解析】①应为，②应为Is22s22P63s23P63d54s］，④应为4s24P5,⑤应为

Is2s2p

OMIMI

4..Q021•全国乙卷节选，双选）过渡金属元素铭（Cr）是不锈钢的重要成分，在工农业生产和国防建设中有着广

泛应用。对于基态Cr原子，下列叙述正确的是（填标号）。

A.轨道处于半充满时体系总能量低，核外电子排布应为[Ar]3d54sl

B.4s电子能量较高，总是在比3s电子离核更远的地方运动

C.电负性比钾高，原子对键合电子的吸引力比钾大

【答案】AC

【解析】基态原子满足能量最低原理，Cr有24个核外电子，轨道处于半充满时体系总能量低，核外电子

排布应为[Ar]3d54SLA正确；同一原子的能层越高，电子的能量越高，s电子云半径越大，电子在离核更远

的区域出现的概率越大，并不是4s电子总比3s电子在离核更远的地方运动，B错误；电负性为原子对键合

电子的吸引力，同周期除零族原子序数越大电负性越强，钾与铭位于同周期，铭原子序数大于钾，故辂电

负性比钾高，原子对键合电子的吸引力比钾大，C正确。

5.下列有关光谱的说法不正确的是（）

A.原子中的电子在跃迁时会发生能量的变化，能量的表现形式之一是光（辐射），这也是原子光谱产生的原因

B.原子光谱只有发射光谱

C.通过原子光谱可以发现新的元素

D.通过光谱分析可以鉴定某些元素

【答案】B

【解析】电子在基态和激发态之间的跃迁会引起能量的变化，并以光的形式体现，用光谱仪摄取得到光

谱。电子从基态向激发态的跃迁会吸收能量，形成吸收光谱；电子从激发态向基态的跃迁会放出能量，形

成发射光谱。原子中的电子在跃迁时会发生能量的变化，能量的表现形式之一是光（辐射），这也是原子光谱

产生的原因，选项A正确；原子光谱既有发射光谱，也有吸收光谱，选项B不正确；通过原子光谱可以发

现新的元素，选项C正确；通过光谱分析可以鉴定某些元素，选项D正确。

6.(2022•江苏卷)工业上电解熔融A12O3和冰晶石(Na3AlF6)的混合物可制得铝。下列说法正确的是()

A.半径大小：r(Al3+)<r(Na+)

B.电负性大小：x(F)a(O)

C.电离能大小：Zi(O)<Zi(Na)

D.碱性强弱：NaOH<Al(OH)3

【答案】A

【解析】A.核外电子数相同时，核电荷数越大半径越小，故半径大小为MAF+)<4Na+),故A正确；B.

同周期元素核电荷数越大电负性越大，故x(F)>x(O),故B错误;C.同周期从左往右第一电离能呈增大趋势，

同主族从上往下第一电离能呈减小趋势，故电离能大小为/i(O)>/i(Na),故C错误；D.元素金属性越强，

其最高价氧化物对应水化物的碱性越强，故碱性强弱为NaOH>Al(OH)3,故D错误。

7.(2022•苏州模拟)前四周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。X与Z同主族，且基态X原子

中p能级和s能级上的电子数相同。Y、Z同周期，Y位于第niA族，W最外层有2个电子。下列说法正确

的是()

A.原子半径：r(X)<r(Y)<r(Z)<r(W)

B.最高价氧化物对应水化物的碱性：W<Y

C.第一电离能：Zi(Z)<Zi(X)

D.基态W原子内层原子轨道均已充满电子

【答案】C

【解析】X的电子排布式可能为Is22s22P4或Is22s22P63s2,Y、Z同周期，Y位于第IIIA族，X与Z同主

族，则X的电子排布式为Is22s22P4,X为O,Z为S,Y为Al,W为Ca。电子层数越多，原子半径越大,

电子层数相同，核电荷数越小，半径越大，则原子半径：r(O)<r(S)<r(Al)<r(Ca),A错误；金属性：Al<Ca,

则碱性：Al(OH)3<Ca(OH)2，B错误；W为Ca,其3d轨道未排电子,D错误。

8.A、B为两短周期元素，A元素原子的L层比B元素原子的L层少3个电子，B原子核外电子总数比A

原子核外电子总数多5,则A和B形成的化合物的化学式为()

A.A2B3B.BA2C.AB4D.B3A2

【答案】D

【解析】由题意知，B原子M层上有2个电子，而且A元素原子的L层未排满，所以两者的原子结构示

即A为N,B为Mg,A、B构成Mg3N2,即B3A2。

9.(高考题组合)电子排布式和电子排布图的书写。

(1)(2021•全国甲卷)太阳能电池板主要材料为单晶硅或多晶硅。Si的价电子层的电子排布式为

(2)(2020.全国卷II)基态Ti原子的核外电子排布式为o

⑶(2020•天津卷)Fe、Co、Ni在周期表中的位置为,基态Fe原子的电子排布式为

(4)(2019•全国卷II)Fe成为阳离子时首先失去轨道电子，Sm的价层电子排布式4停6s2,Sm3+价层电

子排布式为O

(5)(2019•全国卷I)下列状态的镁中，电离最外层一个电子所需能量最大的是(填标号)。

A.[Ne]臼B,：Ne]pWlC[Ne]田山D.[Ne]臼

3s3s3s3p3P

(6)(2018.全国卷II)基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为

【答案】⑴3案p?(2)Is22s22P63s23P63d24s2或[Ar]3d24s2

(3)第四周期第VID族Is22s22P63s23P63d64s2或[Ar]3d64s2(4)4s4f(5)A

10.(高考题组合)电离能大小的比较及原因。

Zi/CkJ-moP1)

Li520Be900B801

Na496Mg738Al578

(1)(2020・全国卷I)Li及其周期表中相邻元素的第一电离能(/1)如表所示。/i(Li)>/i(Na),原因是

I\(Be)>Zi(B)>Zi(Li),原因是o

(2)(2018•全国卷III)黄铜是人类最早使用的合金之一，主要由Zn和Cu组成。第一电离能/i(Zn)

/|(CU)(填“大于”或“小于”)o原因是O

(3)(2017.全国卷明元素Mn与。中，第一电离能较大的是。

【答案】(l)Na与Li同主族，Na的电子层数更多，原子半径更大，故第一电离能更小Li,Be和B为同

周期元素，同周期元素从左至右，第一电离能呈现增大的趋势；但由于基态Be原子的s能级处于全充满状

态，能量更低更稳定，故其第一电离能大于B的

⑵大于Zn核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子(3)0

【拔高练习】

1.（2022•常州模拟）x、y为两种元素的原子，x的阴离子与y的阳离子具有相同的电子层结构，由此可知（）

A.x的原子半径大于y的原子半径

B.x的电负性小于y的电负性

C.x的氧化性大于y的氧化性

D.x的第一电离能小于y的第一电离能

【答案】C

【解析】阴离子是由原子得电子形成，阳离子是由原子失电子形成，x的阴离子与y的阳离子具有相同的

电子层结构，所以x应位于y的上一周期，原子序数x<y,且x为非金属元素，最外层电子数较多，y为

金属元素，最外层电子数相对较少。x位于y的上一周期，原子的电子层数较少，所以原子半径较小，故A

错误；x为非金属元素，且位于y的上一周期，非金属性更强，所以x的电负性大于y的电负性，故B错误；

x电负性较大，更容易得到电子，氧化性更强，故C正确；x为非金属元素，y为金属元素，且x位于y的

上一周期，故x的第一电离能大于y的第一电离能，故D错误。

2.X、Y是同周期的两种主族元素，它们的逐级电离能⑺数据如下表所示：

电离能1/ihhh15........

X49645626912954313353........

Y738145177331054013630........

下列有关说法正确的是（）

A.电负性：X>Y

B.与水反应剧烈程度：X<Y

C.X的最外层电子数为1

D.Y的最高化合价为+3

【答案】C

【解析】由X的/2突然增大，说明X的最外层有1个电子，Y的/3突然增大，说明Y的最外层有2个电

子；因X、Y同周期，可推断Y在X的右侧。

3.（2022•自贡田家炳中学高三测试）元素周期表和元素周期律可指导人们进行规律性推测和判断。下列说法中

不合理的是（）

A.若“X2+和"丫一的核外电子层结构相同，则原子序数：a=b+3

B.盐酸（HC1）酸性比HzSiCh强，则元素的非金属性：Cl>Si

C.硅、楮都位于金属与非金属的交界处，都可用作半导体材料

D.Be与Al在周期表中处于对角线位置，可推出：Be(OH)2+2OH=BeOr+2H2O

【答案】B

【解析】A.若“X2+和/一的核外电子层结构相同，则原子序数：a—2=6+1,即a=6+3,故A正确；

B.HC1不是氯元素的最高价含氧酸，不能据此比较Cl、Si的非金属性强弱，故B错误；C.硅、褚处于金属

与非金属的交界处，元素既表现一定的金属性又表现一定的非金属性，都可以做半导体材料，故C正确；

D.Be与A1在周期表中处于对角线位置，则Be(OH)2和A1(OH)3性质相似，可推出：Be(OH)2+2OlT=BeO歹

+2HoO,故D正确。

4.(2023・宝鸡模拟)如图所示为元素周期表的一部分，其中X、Y、Z、W为短周期元素，T的单质常温下为

液体。下列说法错误的是()

YZ

XW

RT

A.X、Y的单质均存在同素异形体

B.Y、Z的简单氢化物的稳定性依次递增

C.R的单质可用于制造半导体材料

D.Y、Z、W元素简单阴离子的半径：Y>Z>W

【答案】D

【解析】T的单质常温下为液体，T应为Br元素，由元素在周期表中的位置可知Z为F元素、W为C1

元素、Y为O元素、X为P元素，R为Ge元素。P对应的同素异形体有红磷、白磷等，。对应的同素异形

体有氧气、臭氧等，A正确；同周期元素从左到右非金属性逐渐增强，元素的非金属性越强，对应的简单

氢化物越稳定，B正确；Ge为重要的半导体材料，C正确；Y、Z、W元素简单阴离子分别为。2一、口、C1

一，半径：Cl>02>F,D错误。

5.下列有关光谱的说法不正确的是()

A.原子中的电子在跃迁时会发生能量的变化，能量的表现形式之一是光(辐射)，这也是原子光谱产生的原因

B.原子光谱只有发射光谱

C.通过原子光谱可以发现新的元素

D.通过光谱分析可以鉴定某些元素

【答案】B

【解析】电子在基态和激发态之间的跃迁会引起能量的变化，并以光的形式体现，用光谱仪摄取得到光

谱。电子从基态向激发态的跃迁会吸收能量，形成吸收光谱；电子从激发态向基态的跃迁会放出能量，形

成发射光谱。原子中的电子在跃迁时会发生能量的变化，能量的表现形式之一是光（辐射），这也是原子光谱

产生的原因，选项A正确；原子光谱既有发射光谱，也有吸收光谱，选项B不正确；通过原子光谱可以发

现新的元素，选项C正确；通过光谱分析可以鉴定某些元素，选项D正确。

6.（2022.烟台模拟）某种具有高效率电子传输性能的有机发光材料的结构简式如图所示。下列关于该材料组

成元素的说法错误的是（）

A.五种组成元素中有四种元素位于p区且均位于同一周期

B.原子半径：A1>C>N>O>H

C.气态氢化物的稳定性：H2O>NH3>CH4

D.基态N原子核外有7种运动状态不同的电子

【答案】A

【解析】由可知，组成该物质的元素有H、C、N、。和A1,由电子排布式可知，H位于第

一周期，属于s区，而C、N、O均位于第二周期，均属于p区，A1位于第三周期，属于p区，故A错误；

根据原子半径递变规律，原子半径：A1>C>N>O>H,故B正确；非金属性：0>N>C,则气态氢化物

的稳定性：H2O>NH3>CH4,故C正确；N的原子序数为7,核外有7个电子，则基态N原子核外有7种

运动状态不同的电子，故D正确。

7.根据下表中五种元素的电离能数据（单位：kJ-moP1）,下列说法不正确的是（）

电离能

/1hhk

元素

Q2080400061009400

R500460069009500

S7401500770010500

T5801800270011600

U420310044005900

A.T的氯化物最可能的化学式为TCb

B.氢元素最有可能与Q元素位于同一族

C.在周期表中，最可能处于同一族的是R和U

D.U元素最有可能为K,R元素最有可能为Li

【答案】D

【解析】当/时，元素的最高化合价为+小故R和U最高价为+1,S最高价为+2,T最高价为

+3,A、C项正确；由表中数据可知，Q元素各电离能都较大，而且各电离能之间无太大差距，故Q最可

能为稀有气体元素，B项正确；R出现了A而锂核外只有3个电子，D项错误。

8.(2023•成都模拟)X、Y、Z、W、R属于周期表中前20号主族元素，且原子序数依次增大。X原子中有7

个运动状态完全不同的电子，Z是元素周期表中电负性最大的元素，Z和W同主族，R的最外层电子数是

最内层电子数的一半。下列说法正确的是()

A.Z的简单氢化物分子间能形成氢键

B.简单离子半径：r(R)>r(W)

C.简单气态氢化物的热稳定性：W>Z

D.第一电离能：Zi(X)>Zi(Y)>/i(Z)

【答案】A

【解析】X为N、Y为O、Z为F、W为Cl、R为K。Z的简单氢化物为HF,分子间能形成氢键，故A

正确；具有相同电子排布的离子中原子序数大的离子半径小，则简单离子半径："(R)<r(W),故B错误；非

金属性：F>C1,则简单气态氢化物的热稳定性：W<Z,故C错误；同周期元素从左到右第一电离能呈增大

趋势，但N的2P电子为半充满稳定结构，则第一电离能：/i(Z)>/i(X)>A(Y),故D错误。

9.LDFCB是锂离子电池常用的一种离子导体，其阴离子由原子序数依次增大的同周期元素原子W、X、Y、

Z构成，结构如图。基态Y原子的s轨道与p轨道电子数相等，Z的核外电子总数是W的最外层电子数的

3倍。下列说法正确的是()

rYT

II

/X、

Y、X，X-Y

\II\,Z

x—x、.w

Y"Y、Z

A.同周期元素第一电离能小于Y的有5种

B.简单氢化物的沸点：Z>Y>X

C.W的最高价氧化物对应的水化物具有两性

D.W和Z可形成含有极性共价键的非极性分子

【答案】D

【解析】根据阴离子的结构简式，Y形成两个共价键，基态Y原子的s轨道与p轨道电子数相等，故Y

的基态原子核外电子排布式为Is22s22P匕Y为O；X原子均形成4个共价键，且原子序数比Y小，故X为

C；整个微粒显一1价，故W为B；Z的核外电子总数是W的最外层电子数的3倍，故Z为F。Y为O,

同周期元素第一电离能小于O的有Li、Be、B、C,共4种，A错误；简单氢化物的沸点：H2O>HF>CH4,

B错误；B的最高价氧化物对应的水化物为H3BO3,为一元弱酸，不具有两性，C错误；B与F可形成BF3，

为含有极性共价键的非极性分子，D正确。

10.(1)①基态Cu原子有种不同能级的电子。

②N原子中最高能级的电子的电子云轮廓图为0

③在空气中FeO稳定性小于Fe2O3,从电子排布的角度分析,其主要原因是

(2)元素X位于第四周期，其基态原子有4个未成对电子，基态X2+的价层电子排布式是；X3+

的价层电子排布式为O

(3)M是第四周期元素，最外层只有1个电子，次外层的所有原子轨道均充满电子，M元素基态原子的电子

排布式为，M+的价层电子排布式为,M2+的电子排布式为o

【答案】(1)①7②哑铃形③Fe2+价层电子排布式为3d6,而Fe3+的价层电子排布式为3d5,为半充满稳

定结构，故FeO稳定性小于Fe2O3(2)3d63d5

(3)ls22s22P63s23P63d1°4sl(或[Ar]3di°4s])3d10Is22s22P63s23P63d%或[Ar]3d与

【解析】(2)第四周期元素中，未成对电子数为4的元素为Fe。(3)第四周期元素，最外层为第四能层，只

有1个电子，故为4s1，次外层的所有原子轨道都充满电子，次外层的电子排布式为3s23P63d1。，该元素为

Cuo

11.下表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别代表一种化学元素。试回答下列问题：

a

瓦一

ghTTET元

IniIIIIlolPlIIIIII

表1

(1)元素p为26号元素，请写出其基态原子的核外电子排布式：,

(2)h的单质在空气中燃烧发出耀眼的白光，请用原子结构的知识解释发光的原因：

(3)0、p两元素的部分电离能数据如下表:

元素

oP