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专练 27 原子结构与元素性质
授课提示：对应学生用书53页
一、选择题
1．[2024·安徽卷]某催化剂结构简式如图所示。下列说法错误的是（ ）
A.该物质中Ni为＋2价
B.基态原子的第一电离能：Cl>P
C.该物质中C和P均采取sp2杂化
D.基态Ni原子价电子排布式为3d84s2
答案：C
解析：P原子的3个孤电子与苯环形成共用电子对，P原子剩余一个孤电子对与Ni形
成配位键，Cl－也有孤电子对，也能与Ni形成共价键，结合各元素化合价代数和为0知，
Ni为＋2价，A项正确；同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势，则第一电离能：
Cl>P，B项正确；该物质中碳原子位于苯环上，杂化类型为sp2，P形成4个σ键，无孤电
子对，杂化类型为 sp3，C项错误；基态 Ni原子核外有 28个电子，电子排布式为[Ar]
3d84s2 ，价电子排布式为3d84s2 ，D项正确。
2．下列说法正确的是（ ）
A.电子云就是电子运动的形态
B.焰色反应产生的是发射光谱
C.铜原子处于基态时的核外电子排布式为3d104s1
D.核外电子运动状态可以用牛顿运动定律来描述，也可以用统计方法来描述
答案：B
解析：电子云表示电子在单位体积内出现概率的大小，不是电子运动形态，A错；发
生焰色反应时，物质的能量升高，电子向能力高的轨道跃迁，是发射光谱，B正确；
3d104s1是铜原子的外围电子排布式，C错；电子运动状态不能用牛顿运动定律来描述，D
错。
3．[2024·甘肃镇原二中期中]下表列出了某短周期主族元素R的各级电离能数据（用
I、I……表示，单位为 kJ·mol－1）。
1 2
元素 I I I I ……
1 2 3 4
R 740 1 500 7 700 10 500 ……
下列关于R元素的叙述中一定正确的是（ ）
A．R的最高化合价为＋3价
B．R元素位于元素周期表的第ⅡA族
C．R元素的原子最外层共有4个电子
D．R元素基态原子的电子排布式为1s22s2
答案：B
解析：由R元素的各级电离能数据可知，I 、I 之间相差较大，说明R原子最外层有2
2 3
个电子，其最高化合价为＋2价，A、C错误；又因R元素为短周期主族元素，则R元素位于元素周期表的第ⅡA族，R可能是Be元素或Mg元素，故其基态原子的电子排布式为
1s22s2或[Ne]3s2，B正确、D错误。
4．[2024·保定高三月考]下列是A、B、C、D、E五种短周期元素的某些性质
A B C D E
化合价 －4 －2 －1 －2 －1
电负性 2.5 2.5 3.0 3.5 4.0
下列判断正确的是（ ）
A．C、D、E的氢化物的稳定性顺序为C>D>E
B．元素A的最外层轨道中无自旋方向相同的电子
C．元素B、C不可能形成化合物
D．与元素B同周期第一电离能最小的元素的单质能与HO发生置换反应
2
答案：D
解析：根据电负性和最低负化合价，推知A为C、B为S、C为Cl、D为O、E为F。
C、D、E的氢化物分别为HCl、HO、HF，氢化物稳定性为：HF>H O>HCl，A错误；C
2 2
元素最外层电子排布为2s22p2，2p2上的两个电子分占两个轨道，且自旋方向相同，B错误；
S最外层有6个电子，Cl原子最外层有7个电子，它们之间可形成化合物，如SCl ，C错
2 2
误； Na能与HO发生置换反应生成NaOH、H，D正确。
2 2
5．[2024·高三专项综合测试]具有下列电子层结构的原子，其对应元素一定属于同一周
期的是（ ）
A．两种原子的电子层上全部都是s电子
B．3p能级上只有一个空轨道的原子和3p能级上只有一个未成对电子的原子
C．最外层电子排布为2s22p6的原子和最外层电子排布为2s22p6的离子
D．原子核外M层上的s能级和p能级都填满了电子，而d轨道上尚未有电子的两种
原子
答案：B
解析：电子层上全部都是s电子的原子不一定属于同一周期，如H和Li，故A错误；
3p能级上只有一个空轨道的原子是Si原子和3p能级上只有一个未成对电子的原子是Al或
Cl，对应元素一定属于第三周期，故B正确；最外层电子排布为2s22p6的原子是Ne、最外
层电子排布为2s22p6的离子是F－、Na＋等，故C错误；原子核外M层上的s能级和p能级
都填满了电子，而d轨道上尚未有电子的原子可能是Ar、K、Ca，不一定处于同一周期，
故D错误。
6．[2024·湖北十一校联考]下列说法正确的是（ ）
A．基态锰原子的价电子排布图：
B．ZnGeAs 是重要的半导体化合物，其中元素Zn、Ge、As的电负性由大到小的顺序
2
为Ge>As>Zn
C．在共价化合物中，一定存在极性键，可能存在非极性键，一定不存在离子键
D．CCl 、PCl 、CS 分子中所有原子都满足最外层8电子稳定结构
4 5 2
答案：C
解析：锰为25号元素，基态锰原子的价电子排布图为
，A项错误；同周期元素电负性从左往右
逐渐增大，元素Zn、Ge、As的电负性由大到小的顺序为As>Ge>Zn，B项错误；共价化合
物指只含共价键的化合物，一定不存在离子键，一定存在极性键，可能存在非极性键，C项正确；PCl 的P原子最外层为10个e－，不满足最外层8电子稳定结构，D项错误。
5
7．[2024·湖北省八市高三联考]X、Y、Z、W为原子序数依次增大的四种元素，X2－和
Y＋具有相同的电子构型；Z、W为同周期元素，Z核外电子总数是其最外层电子数的3倍；
W最外层有一个未成对电子。下列说法错误的是（ ）
A．X有多种同位素，可使用质谱法加以区分
B．X和Y的氢化物所属的晶体类型分别为分子晶体和离子晶体
C．基态Z原子的核外电子有9种不同的空间运动状态
D．工业上可采用电解YW溶液的方式制备单质Y
答案：D
解析：X、Y、Z、W为原子序数依次增大的四种元素，Z核外电子总数是其最外层电
子数的3倍，则Z为P，Z、W为同周期元素，且W最外层有一个未成对电子，则W为
Cl，X2－和Y＋具有相同的电子构型，则X为O，Y为Na。质谱法是测定相对分子质量的重
要方法，可以用于测定不同的同位素，A项正确；HO、HO 常温下为液体，熔沸点较低，
2 2 2
为分子晶体，NaH常温下为固体，熔点较高，为离子晶体，B项正确；基态P原子的核外
电子排布式为1s22s22p63s23p3，核外电子有9种不同的空间运动状态，C项正确；工业上采
用电解熔融NaCl的方式制备单质Na，D项错误。
8．[2023·辽宁卷]下列化学用语或表述正确的是（ ）
A．BeCl 的空间结构：V形
2
B．P 中的共价键类型：非极性键
4
C．基态Ni原子价电子排布式：3d10
D．顺2丁烯的结构简式：
答案：B
解析：BeCl 的中心原子为Be，根据VSEPR模型可以计算，BeCl 中不含有孤电子对，
2 2
因此BeCl 为直线形分子，A错误；P 分子中相邻两P原子之间形成共价键，同种原子之间
2 4
形成的共价键为非极性共价键，P 分子中的共价键类型为非极性共价键，B正确；Ni原子
4
的原子序数为28，其基态原子的价电子排布为3d84s2，C错误；顺2丁烯的结构中两个甲基
在双键的同一侧，其结构简式为 ，D错误；故答案选B。
9．[2024·浙江镇海中学模拟]X、Y、Z、W、Q为五种短周期主族元素，且原子序数依
次增大。Z、W位于同一主族，Q、W位于同一周期且相邻。X的单质在标准状况下的密度
约为0.09 g·L－1，Y的同位素可用于测定文物年代，Z的某种单质可用作自来水消毒剂。下
列说法正确的是（ ）
A．电负性：Z>W>Q
B．键角：XW>X Z
2 2
C．YW、XZ 均为非极性分子
2 2 2
D．Q和Z可形成原子个数比分别为1∶2、2∶3的两种分子
答案：D
解析：
去情境抓关键 推断具体元素
X的单质在标准状况下的密度约为0.09 g·L－1 X为H
Y的同位素可用于测定文物年代 Y为C
Z元素的某种单质可用作自来水消毒剂，Z、W位于同一主族且原子
Z为O，W为S
序数ZW Q为Cl同一周期从左到右，元素的电负性逐渐增大；同一主族从上到下，元素的电负性逐渐
减小；且由Cl与O组成的化合物中，Cl显正价，O显负价，则电负性O>Cl，所以电负性
O>Cl>S，A错误。XW为HS，XZ为HO，HS、HO的中心原子均为sp3杂化，孤电子
2 2 2 2 2 2
对数均为2，但O的电负性大于S的，O吸引电子的能力更强，O、H间共用电子对更偏向
O，使得HO中成键电子对间的斥力更强，故HO的键角大于HS的键角，B错误。CS 为
2 2 2 2
非极性分子，HO 为极性分子，C错误。Q为Cl，Z为O，Cl为O可形成ClO、ClO 、
2 2 2 2
ClO 等，D正确。
2 3
10．[2024·浙江1月]下列表示不正确的是（ ）
A.中子数为10的氧原子：8O
B.SO 的价层电子对互斥（VSEPR）模型：
2
C.用电子式表示KCl的形成过程：
D. 的名称：2甲基4乙基戊烷
答案：D
解析：O的质量数为18，质子数为8，中子数＝质量数－质子数＝18－8＝10，A项正
确；SO 中心S原子的价层电子对数为2＋＝3，有1个孤电子对，其VSEPR模型为平面三
2
角 形 ， B 项 正 确 ； KCl 为 离 子 化 合 物 ， 用 电 子 式 表 示 KCl 的 形 成 过 程 为
，C项正确；根据题给有机物的结构简式知，其
主链上有6个碳原子，其中第2、4号碳原子上连有甲基，根据系统命名法，该有机物的名
称为2，4二甲基己烷，D项错误。
二、非选择题
11．[2024·辽宁大连测试]嫦娥四号探测器翩然落月，首次实现人类飞行器在月球背面
的软着陆。其所搭载的“玉兔二号”月球车，通过砷化镓（GaAs）太阳能电池提供能量进
行工作。回答下列问题：
（1）基态Ga原子价电子排布式为 ，核外电子占据最高能级的电子云形状
为 ；基态As原子最高能层上有 个电子。
（2）镓失去电子的逐级电离能（单位：kJ·mol－1）的数值依次为577、1 985、2 962、
6 192，由此可推知镓的主要化合价为 和＋3，砷的第一电离能比镓 （填
“大”或“小”）。
（3）第四周期元素中，与基态 As原子核外未成对电子数目相同的元素符号为
。
（4）砷化镓可由（CH ） Ga和AsH 在700 ℃制得，（CH ） Ga中Ga原子的杂化方
3 3 3 3 3
式为 ，AsH 分子的空间构型为 。
3
（5）相同压强下，AsH 的沸点 （填“大于”或“小于”）NH ，原因为
3 3
________________________________________________________________________。
（6）GaAs为共价晶体，其晶胞结构如图所示，Ga与As以 （填“共价键”
或“离子键”）键结合。设阿伏加德罗常数的值为N ，该晶胞边长为a pm，则GaAs晶体
A
的密度为 g·cm－3（列出计算式即可）。
答案：（1）4s24p1 哑铃形（或纺锤形） 5
（2）＋1 大（3）V、Co
（4）sp2 三角锥形
（5）小于 NH 与AsH 的结构相似，NH 之间能形成氢键，沸点更高
3 3 3
（6）共价键
解析：（1）Ga是31号元素，其基态原子价电子排布式为 4s24p1；核外电子占据的最
高能级为4p，其电子云形状为哑铃形；As是33号元素，其基态原子核外电子排布式为
[Ar]3d104s24p3，最高能层为N层，有5个电子。（2）根据题中数据知，镓失去1个电子所
需能量较小，失去3个电子后电离能突变，由此可推知镓的主要化合价为＋1和＋3；基态
As原子4p能级电子排布为半充满的较稳定状态，其第一电离能较大，故砷的第一电离能
比镓的第一电离能大。（3）基态As原子核外未成对电子有3个，第四周期元素中未成对
电子数目为3的还有V和Co。（4）（CH）Ga中Ga原子的价层电子对数是3，根据价层
3 3
电子对互斥理论推断Ga原子的杂化类型为sp2；AsH 分子中As原子的价层电子对数＝3＋
3
＝4，含有一个孤电子对，根据价层电子对互斥理论推断其空间构型为三角锥形。（5）
NH 与AsH 的结构相似，但NH 之间能形成氢键，沸点更高。（6）由GaAs为共价晶体知，
3 3 3
Ga和As原子之间以共价键键合，该晶胞中Ga原子个数是4、As原子个数＝8×＋6×＝
4，根据ρ＝，可得其密度为 g·cm－3＝ g·cm－3。
12．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：
（ 1 ） 元 素 p 为 26 号 元 素 ， 请 写 出 其 基 态 原 子 的 电 子 排 布 式
。
（2）d与a反应的产物的分子中，中心原子的杂化形式为 。
（3）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原因：
。
（4）o、p两元素的部分电离能数据列于下表：
元素 o p
I 717 759
电离能 1
I 1 509 1 561
/kJ·mol－1 2
I 3 248 2 957
3
比较两元素的I 、I 可知，气态o2＋再失去一个电子比气态p2＋再失去一个电子难。对
2 3
此，你的解释是____________________________________________________________。
（5）第三周期8种元素按单质熔点高低的顺序如图所示，其中电负性最大的是
（填下图中的序号）。
（6）表中所列的某主族元素的电离能情况如图所示，则该元素是 （填元素符
号）。
答案：（1）1s22s22p63s23p63d64s2 （2）sp3
（3）电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以光（子）的形式释放能量
（4）Mn2＋的3d轨道电子排布为半满状态，比较稳定（5）2 （6）Al
解析：（1）26 号为铁元素，核外有 26 个电子，其基态原子的电子排布式为：
1s22s22p63s23p63d64s2；（2）d为N元素，a为H元素，二者形成的NH 中N的孤电子对数
3
＝×（5－3×1）＝1，则其价电子对数＝1＋3＝4，故NH 的中心原子N的杂化形式为
3
sp3；（3）h为Mg元素，电子从能量高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以光（子）的形
式释放能量；
（4）o为Mn元素，p为Fe元素，原子轨道处于半满、全满、全空时能量最低最稳定。
Mn2＋的3d轨道电子排布为半满状态，比较稳定，故Mn2＋再失去一个电子比气态Fe2＋再失
去一个电子难；
（5）同周期自左而右电负性增大，则电负性最大的为Cl，第三周期元素单质的熔点
是：Si＞Al＞Mg＞Na＞S＞P＞Cl＞Ar，故2为Cl；
2
（6）该主族元素第四电离能剧增，则其最外层有三个电子，为第三主族元素，为表中
的i元素，即Al。
