2026人教版高中化学选择性必修2《物质结构与性质》基础课时4 原子结构与元素周期表题库

第二节原子结构与元素的性质基础课时4原子结构与元素周期表学习目标1.知道元素周期表中的分区、周期和族及元素原子核外电子排布特征，能从原子价层电子数目和价层电子排布的角度解释元素周期表的分区、周期和族的划分。2.了解元素周期律(表)的应用价值，能列举元素周期律(表)的应用。3.通过原子价层电子排布特点与各区元素化学性质关系的学习，学会运用模型解释现象的本质和规律。一、原子结构与元素周期表(一)知识梳理1.元素周期律、元素周期系和元素周期表(1)概念名称内涵元素周期律元素性质随着原子序数的递增发生周期性的变化元素周期系元素按其原子序数递增排列的序列元素周期表呈现元素周期系的表格。元素周期系只有一个，元素周期表多种多样(2)元素周期律实质元素性质的周期性变化是元素原子的核外电子排布周期性变化的必然结果。(3)元素周期系的形成2.核外电子排布与周期的划分(1)电子排布与周期划分的本质联系第一周期从1s1开始，以1s2结束；其余各周期总是从ns能级开始，以np能级结束。(2)规律①每一周期对应一个能级组。②周期序数＝能级组中最大能层序数。③本周期包含的元素种数＝对应能级组所含原子轨道数的2倍＝对应能级组最多容纳的电子数。(3)现行元素周期表共分为7个周期3.核外电子排布与族的划分划分依据取决于原子的价层电子数目和价层电子排布特点同族元素的价层电子数目相同和价层电子排布相似规律①主族元素，同主族元素原子的价层电子排布相似，价层电子全部排布在ns或ns、np轨道上。价层电子数与族序数相同③稀有气体元素：价层电子排布为ns2np6(He除外)(二)问题探究问题1价层电子数跟它们的族序数有什么关系？写出它们的价层电子排布通式。提示主族元素族序数与价层电子数相等，第ⅢB族元素～第ⅦB族元素的价层电子数等于它们的族序数(除镧系、锕系外)；第Ⅷ族有3列元素，其族序数等于该族的第1列元素的价层电子数；第ⅠB族、第ⅡB族的价层电子数等于族序数加10。主族与0族元素的价层电子排布通式为ns1～2np0～6；过渡元素的价层电子排布通式为(n－1)d1～10ns1～2(钯除外，镧系和锕系除外)。问题2主族元素的原子结构与元素在周期表中的位置有什么关系？提示主族元素原子的电子层＝周期序数，最外层电子数＝主族序数。【探究归纳】对价层电子认识的误区(1)价层电子不一定是最外层电子，只有主族元素原子的价层电子才是最外层电子。过渡元素原子的价层电子还包括部分内层电子。(2)元素原子的价层电子数不一定等于其族序数。(3)同族元素原子的价层电子数不一定相同，如过渡元素中的镧系元素原子和锕系元素原子的价层电子数就不相同，第Ⅷ族中部分元素原子的价层电子数也不相同。1.下列说法错误的是()A.元素周期律揭示元素性质随原子核电荷数递增而呈现周期性变化的规律B.元素按其原子核电荷数递增排列的序列称为元素周期系C.元素周期表是元素周期律的具体表现形式D.元素周期表和元素周期系均有多种形式答案D解析元素周期系只有一种形式，元素周期表有多种形式，D项错误答案。2.下列关于原子结构及元素周期表的说法错误的是()A.第ⅡA族基态原子最外层电子排布均为ns2B.第三、四周期同主族元素的原子序数均相差8C.第四周期第ⅡA族与第ⅢA族元素的原子序数相差11D.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解析第三、四周期同主族元素的原子序数第ⅠA、ⅡA族均相差8。第ⅢA族～ⅦA族均相差18，B错误，故选B。3.原子序数小于36的某原子最外层电子排布式为ns1，则该原子在元素周期表中不可能位于()A.第ⅠA族 B.第ⅥB族C.第Ⅷ族 D.第ⅠB族答案C解析第ⅠA族元素基态原子的最外层电子排布式为ns1，A项不符合题意；第ⅥB族的Cr元素基态原子的最外层电子排布式为4s1，B项不符合题意；第Ⅷ族的元素如Fe、Co、Ni基态原子的最外层电子排布式都为4s2，C项符合题意；第ⅠB族的Cu元素基态原子的最外层电子排布式为4s1，D项不符合题意。4.某元素基态原子的价电子排布为3d74s2，该元素在周期表中的位置是()A.第四周期第ⅦA族 B.第四周期第ⅡB族C.第四周期第ⅦB族 D.第四周期第Ⅷ族答案D解析基态原子的价电子排布为3d74s2的元素是位于元素周期表第四周期第Ⅷ族的钴元素，故选D项。【题后归纳】由元素的价层电子排布判断其在周期表中的位置的规律价层电子排布x或y的取值周期表中位置nsxx＝1，2第n周期第xA族(说明：书写时，x、y应换成相应的罗马字母表示，下同)(He除外)ns2npxx＝1，2，3，4，5第n周期第(2＋x)A族x＝6第n周期第0族(n－1)dxnsyx＋y≤7第n周期第(x＋y)B族7<x＋y≤10第n周期第Ⅷ族(n－1)d10nsxx＝1，2第n周期第xB族二、元素周期表的分区1.根据核外电子排布分区(1)分区按构造原理中最后填入电子的能级符号可将元素周期表(第ⅠB族、第ⅡB族除外)分为s、p、d、f4个区，而第ⅠB族、第ⅡB族这2个纵列的元素原子的核外电子，因先填充满(n－1)d能级，而后再填充ns能级而得名ds区。(2)各区价层电子排布特点分区元素位置价层电子排布s区ⅠA、ⅡAns1～2p区ⅢA～ⅦA族及0族ns2np1～6(He除外)d区ⅢB～ⅦB及Ⅷ族(n－1)d1～9ns1～2(钯除外)ds区ⅠB、ⅡB(n－1)d10ns1～2f区镧系及锕系元素(n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2(3)根据原子结构确定元素分区的思路电子排布式eq\o(→,\s\up7(确定))价层电子排布式eq\o(→,\s\up7(确定))2.根据元素的金属性和非金属性分区(1)金属元素、非金属元素在元素周期表中的位置沿着元素周期表中画一条线，线的左边是金属元素(氢除外)线的右边是非金属元素。非金属元素主要集中在元素周期表右上角的三角区内(如图所示)。(2)金属与非金属交界处元素的性质特点在元素周期表中位于金属和非金属分界线上的元素兼有金属和非金属的性质，位于此处的元素(如硼、硅、锗、砷、锑等)常被称为半金属或类金属(一般可用作半导体材料)。3.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，这种相似性被称为对角线规则。(2)处于“对角线”位置的元素，它们的性质具有相似性。(3)实例分析：锂和镁的相似性a.锂与镁的沸点较为接近：元素LiNaBeMg沸点/℃1341881.424671100b.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。4Li＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2Li2O、2Mg＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2MgO。c.锂和镁都能直接与氮气反应生成相应的氮化物Li3N和Mg3N2。d.锂和镁的氢氧化物在高温时，可分解为Li2O、H2O和MgO、H2O。e.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。1.下列几种元素中位于周期表p区的是()A.Ne B.HC.Mn D.Cu答案A解析A项，氖原子电子排布式1s22s22p6，处于周期表p区，符合题意；B项，氢原子电子排布式1s1处于周期表s区，不符合题意；C项，锰原子电子排布式1s22s22p63s23p63d54s2处于周期表d区，不符合题意；D项，铜原子电子排布式1s22s22p63s23p63d104s1处于周期表ds区，不符合题意。2.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项，相同能级的原子轨道数目相同，错误；B项，除氢元素处于s区，其它非金属元素都处于p区，错误；C项，最外层电子数为2，可能在d区(如Mn)、ds区(如Zn)，也可能为p区(如He)，或在s区(第ⅡA族)，错误；D项，元素周期表中第ⅢB族到第ⅡB族10个纵行的元素，称为过渡元素，全部为金属，正确。3.(2023·宁波慈溪期末)按照核外电子排布，可把元素周期表划分为5个区。下列元素中，与其他元素不处在同一个区的是()A.Ne B.AlC.Pb D.Cu答案D解析在选项的四种元素中，Ne是惰性气体元素，位于p区；Al是第ⅢA族元素，位于p区；Pb是第ⅣA族元素，位于p区；而Cu是第ⅠB族元素，位于ds区。可见与其他元素不处在同一个区的是Cu元素，故合理选项是D。4.(2023·阜阳一中月考改编)镁、锂在元素周期表中具有特殊“对角线”关系，它们的性质相似。下列有关锂的性质的叙述正确的是()A.Li在氧气中燃烧生成Li2O2B.Li与N2反应生成Li3NC.Li2CO3易溶于水D.Li2CO3受热很难分解答案B解析根据对角线规则Mg在氧气中燃烧生成MgO，则Li在氧气中燃烧生成Li2O；Mg与N2反应生成Mg3N2，则Li与N2反应生成Li3N；MgCO3微溶于水，受热易分解生成MgO和CO2，则Li2CO3微溶于水，受热易分解生成Li2O和CO2。A级合格过关练选择题只有1个选项符合题意(一)原子结构与元素周期表1.下列基态原子的最外层电子排布式表示的元素，不一定属于主族元素的是()A.1s2 B.3s23p1C.4s2 D.4s24p5答案C解析A项，基态原子的最外层电子排布式1s2，为He，0族元素，一定不属于主族元素，不符合题意；B项，基态原子的最外层电子排布式3s23p1，为第三周期第ⅢA族元素，一定属于主族元素，不符合题意；C项，基态原子的最外层电子排布式4s2，可能是第ⅡA族或过渡元素，不一定属于主族元素，符合题意；D项，基态原子的最外层电子排布式4s24p5，为第四周期的第ⅦA元素，一定属于主族元素，不符合题意。2.基态原子价层电子排布式为5s25p1的元素，在周期表中的位置是()A.第四周期第ⅤA族 B.第五周期第ⅢA族C.第五周期第ⅣA族 D.第四周期第ⅢA族答案B解析根据价层电子排布式可知，该元素位于第五周期，p能级上电子数不为6，为主族元素。对于主族元素，周期序数等于基态原子核外电子占据的最高能层序数，主族序数等于基态原子最外层电子数，故该元素位于周期表中第五周期第ⅢA族，故选B。3.我国的纳米基础研究能力已经跻身于世界的前列，例如曾被选为我国年度十大科技成果之一的就是合成一种一维的纳米材料，其化学式为RN。已知该化合物中与氮离子结合的Rn＋核外有28个电子，则R位于元素周期表中()A.第三周期第ⅤA族 B.第四周期第ⅢA族C.第五周期第ⅢA族 D.第四周期第ⅤA族答案B解析RN中N为－3价，则R为＋3价，即n＝3，因R3＋核外有28个电子，故R原子核外有31个电子，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1，则R位于元素周期表中第四周期第ⅢA族，B项正确，故选B。4.具有以下结构的基态原子，一定属于主族元素原子的是()①最外层有3个电子的原子②最外层电子排布为ns2的原子③最外层有3个未成对电子的原子④次外层无未成对电子的原子A.①④ B.②③C.①③ D.②④答案C解析①原子最外层有3个电子，对应的元素位于第ⅢA族，符合题意；②原子最外层电子排布为ns2，对应的元素可能是稀有气体元素、副族元素，如He、Zn、Fe，不符合题意；③原子最外层有3个未成对电子，对应的元素处于第ⅤA族，符合题意；④原子次外层无未成对电子，可能为主族元素，如O，可能为0族元素，如Ar，也可能是副族元素，例如Zn等，不符合题意。(二)元素周期表的分区与对角线规则5.下列说法中正确的是()A.s区元素都是金属元素B.s区元素都是非金属元素C.0族在p区D.所有非金属元素都在p区答案C解析s区包括第ⅠA族、第ⅡA族，既有金属元素又有非金属元素(H元素)；p区包括第ⅢA族、第ⅣA族、第ⅤA族、第ⅥA族、第ⅦA族和0族。6.(2023·大庆高二期中)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能级电子均为全充满或全空状态答案B解析p区是最后一个电子填充到p能级上(He除外)，包括第ⅢA族至0族，不包括副族元素，故A说法正确；f区指的是镧系和锕系，镧系和锕系在第六、第七周期的第ⅢB族，第五周期不含f区元素，故B说法错误；d区和ds区元素为过渡元素，过渡元素都是金属元素，故C说法正确；s区的价层电子排布式为ns1～2，s区所有元素的p能级电子均为全充满或全空状态，故D说法正确。7.寻找优良的半导体材料，应在元素周期表的哪个位置寻找？()A.s区 B.p区C.d区 D.ds区答案B解析通常在金属元素与非金属元素的分界线附近寻找优良的半导体材料，这一区域属于元素周期表的p区。8.下列说法错误的是()A.基态原子的p能级上半充满的元素一定位于p区B.核外电子排布相同的两原子，一定属于同种元素C.基态原子的价电子排布为(n－1)dxnsy的元素，族序数一定为x＋yD.基态原子的N层上只有一个电子的元素，不一定是第ⅠA族元素答案C解析A项，基态原子的p能级上半充满即np3，则该元素一定位于p区，正确；B项，核外电子排布相同的两原子，一定属于同种元素，正确；C项，基态原子的价电子排布为(n－1)dxnsy的元素，族序数不一定为x＋y，如当x＋y＝8、9、10时是第Ⅷ族，错误；D项，基态原子的N层上只有一个电子的元素，不一定是第ⅠA族元素K，可能是第ⅠB元素Cu，正确。9.元素X、Y、Z在周期表中的相对位置如图所示。已知Y元素原子的价层电子排布式为ns(n－1)np(n＋1)，则下列说法不正确的是()XYZA.Y元素原子的价层电子排布式为4s24p4B.Y元素在周期表的第三周期第ⅥA族C.X元素位于元素周期表的p区D.Z元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3答案A解析Y元素原子的价层电子排布式为ns(n－1)np(n＋1)，由n－1＝2可得n＝3，Y元素原子的价层电子排布式为3s23p4，则Y元素位于第三周期第ⅥA族，Z位于第四周期第ⅤA族，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3。X、Y、Z最外层电子填充在p轨道上，故X、Y、Z均位于p区。10.元素周期表中，某些主族元素与其右下方主族元素(如图所示)的有些性质是相似的，这种相似性被称为“对角线规则”。则下列叙述错误的是()A.Be能和强碱溶液反应产生H2B.Li在空气中燃烧生成Li2O2C.BeO既能溶于强酸溶液又能溶于强碱溶液D.硼酸钠溶液呈碱性答案B解析Al能与NaOH溶液反应生成H2，则Be也能和强碱溶液反应产生H2，故A项正确；根据Mg在空气中燃烧生成MgO可知，Li在空气中燃烧生成Li2O，故B项错误；根据Al2O3既能溶于强酸溶液又能溶于强碱溶液可知，BeO既能溶于强酸溶液又能溶于强碱溶液，故C项正确；根据硅酸为弱酸可知，硼酸也为弱酸，硅酸钠溶液呈碱性，所以硼酸钠溶液也呈碱性，故D项正确。B级素养培优练11.(2023·襄阳五中期中)已知某元素＋3价离子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，该元素在周期表中的位置是()A.第三周期第Ⅷ族，p区B.第三周期第ⅤB族，ds区C.第四周期第Ⅷ族，d区D.第四周期第ⅤB族，f区答案C解析由题意可知，该元素＋3价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，其原子核外电子数为23＋3＝26，该元素为Fe，原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，处于周期表中第四周期第Ⅷ族，d区。12.下列关于原子核外电子排布与元素在周期表中位置关系的表述正确的是()A.原子的价电子排布式为ns2np6的元素一定是主族元素B.基态原子的p能级上有5个电子的元素一定是第ⅦA族元素C.原子的价电子排布式为3d3～74s2的元素一定位于第ⅢB～ⅦB族D.基态原子的N层上只有1个电子的元素一定是主族元素答案B解析A项，原子的价电子排布式为ns2np6的元素不是主族元素，如Ne、Ar为0族元素，错误；B项，基态原子的p能级上有5个电子的元素的价电子排布式为ns2np5，位于第ⅦA族，正确；C项，原子的价电子排布式为3d6～74s2的元素位于第Ⅷ族，错误；D项，基态原子的N层上只有1个电子的元素可能为K、Cr或Cu，K为主族元素，Cr、Cu为副族元素，错误。13.元素周期表共有18个纵行，从左到右排为1～18纵行，即碱金属是第1纵行，稀有气体是第18纵行。按这种规定，下列说法正确的是()A.第9纵行元素中完全是金属元素B.第15纵行元素的原子最外层电子的排布式为ns2np5C.最外层电子排布式为ns2的元素都在第2纵行D.第10、11纵行为ds区的元素，形成化合物种类最多的元素在第14纵行答案A解析第9纵行元素为第Ⅷ族元素，全部属于金属元素，A项符合题意；第15纵行为第ⅤA族元素，其最外层电子的排布式为ns2np3，B项不符合题意；最外层电子数为ns2的元素除第ⅡA族(第2纵行)外，还有He以及部分过渡金属元素，C项不符合题意；ds区元素是第11、12纵行元素，D项不符合题意。14.(2023·上海建平中学高二月考)下列说法正确的是()A.最外层电子数为ns2的元素都在元素周期表第2列B.若元素分为金属元素和非金属元素两类，则非金属元素是主族或0族元素C.处于最低能量的原子叫作基态原子，1s22s22peq\o\al(1,x)→1s22s22peq\o\al(1,y)过程中形成的是发射光谱D.某元素＋3价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，该元素位于周期表中的第四周期第ⅢB族答案B解析元素周期表第2列为第ⅡA族，最外层电子数为ns2的元素可能为He、第ⅡA族元素或一些过渡元素，故A错误；若元素分为金属元素和非金属两类，则非金属元素是主族或0族元素，故B正确；处于最低能量的原子叫作基态原子，1s22s22peq\o\al(1,x)→1s22s22peq\o\al(1,y)过程中是同能级之间的转化，轨道能量相同，不能形成发射光谱，故C错误；某元素＋3价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，则该元素原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，为铁元素，处于第四周期第Ⅷ族位置，故D错误。15.甲元素原子的L能层上只有一个空原子轨道；乙元素原子的核电荷数为33。根据甲、乙两元素的信息，回答有关问题：(1)甲的元素符号是____________，甲元素原子的轨道表示式为____________。(2)乙元素原子的最外层电子排布式为____________，乙元素在元素周期表中的位置是____________。(3)甲属于________区元素，乙属于________区元素。答案(1)C(2)4s24p3第四周期第ⅤA族(3)pp16.前四周期元素A、B、C、D、E、F的原子序数依次增大，其相关性质如下表所示：A2p能级电子半充满B与A同周期，且原子核外有2个未成对电子C基态原子核外有6个原子轨道排有电子，且只有1个未成对电子D其基态原子价层电子排布为msnmpn＋2E前四周期元素中，E元素基态原子未成对电子数最多F基态F＋各能级电子全充满请根据以上情况，回答下列问题：(1)E元素基态原子核外有________种能量不同的电子，电子排布式为____________，位于周期表的________区。(2)F位于元素周期表第________周期第________族，F元素基态原子的价层电子排布式：____________。(3)B和C可形成一种同时含有共价键和离子键的化合物，写出此化合物的电子式：_____