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专题28 原子结构与性质
1．【2023年全国新课标卷】一种可吸附甲醇的材料，其化学式为 ，部分晶体
结构如下图所示，其中 为平面结构。
下列说法正确的是
A．该晶体中存在N-H…O氢键 B．基态原子的第一电离能：
C．基态原子未成对电子数： D．晶体中B、N和O原子轨道的杂化类型相同
【答案】A
【解析】A．由晶体结构图可知， 中的 的 与 中的 形成氢键，因此，该晶
体中存在 氢键，A说法正确；B．同一周期元素原子的第一电离能呈递增趋势，但是第
ⅡA、ⅤA元素的原子结构比较稳定，其第一电离能高于同周期的相邻元素的原子，因此，基态原子
的第一电离能从小到大的顺序为C< O < N，B说法不正确；C．B、C、O、N的未成对电子数分别为
1、2、2、3，因此，基态原子未成对电子数B<C=O<N，C说法不正确；D． 为平面结构，
则其中的C和N原子轨道杂化类型均为 ； 中B与4个O形成了4个σ键，B没有孤
电子对，则B的原子轨道杂化类型为 ； 中O分别与B和C形成了2个σ键，O原子
还有2个孤电子对，则O的原子轨道的杂化类型均为 ；综上所述，晶体中B、О和N原子轨道的
杂化类型不相同，D说法不正确；综上所述，本题选A。
2．【2023年全国乙卷】一种矿物由短周期元素W、X、Y组成，溶于稀盐酸有无色无味气体生成。W、
X、Y原子序数依次增大。简单离子 与 具有相同的电子结构。下列叙述正确的是
A．X的常见化合价有 、 B．原子半径大小为
C．YX的水合物具有两性 D．W单质只有4种同素异形体【答案】A
【解析】W、X、Y为短周期元素，原子序数依次增大，简单离子X2-与Y2+具有相同的电子结构，则它们
均为10电子微粒， X为O，Y为Mg，W、X、Y组成的物质能溶于稀盐酸有无色无味的气体产生，
则W为C，产生的气体为二氧化碳，据此解答。A．X为O，氧的常见价态有-1价和-2价，如HO 和
2 2
HO，A正确；B．W为C，X为O，Y为Mg，同主族时电子层数越多，原子半径越大，电子层数相
2
同时，原子序数越小，原子半径越大，所以原子半径大小为：Y＞W＞X，B错误；C．Y为Mg，X为
O，他们可形成MgO，水合物为Mg(OH) ，Mg(OH) 只能与酸反应生成盐和水，不能与碱反应，所以
2 2
YX的水合物没有两性，C错误；D．W为C，碳的同素异形体有：金刚石、石墨、石墨烯、富勒烯、
碳纳米管等，种类不止四种，D错误；故选A。
3．【2022年北京卷】 (锶)的 、 稳定同位素在同一地域土壤中 值不变。土壤生物中
值与土壤中 值有效相关。测定土壤生物中 值可进行产地溯源。下列说法
不正确的是
A． 位于元素周期表中第六周期、第ⅡA族
B．可用质谱法区分 和
C． 和 含有的中子数分别为49和48
D．同一地域产出的同种土壤生物中 值相同
【答案】A
【解析】A． 位于元素周期表中第五周期、第ⅡA族，故A错误；B．质谱法可以测定原子的相对原子
质量， 和 的相对原子质量不同，可以用质谱法区分，故B正确；C． 的中子数为87-
38=49， 的中子数为86-38=48，故C正确；D．由题意可知， (锶)的 、 稳定同位素在
同一地域土壤中 值不变，故D正确；故选A。
4．（2021·北京真题）下列有关放射性核素氚（ H）的表述不正确的是
A． H原子核外电子数为1 B． H原子核内中子数为3
C． 与H 化学性质基本相同 D． 具有放射性
2
【答案】B
【解析】A．放射性核素 H，质量数是3，质子数是1，质子数等于核外电子数，所以核外电子数等于1，
故A正确；B．放射性核素 H，质量数是3，质子数是1，所以中子数等于3-1=2，故B错误；C．
与H 的相对分子质量不同，二者的沸点不同，但二者同属于氢气，化学性质基本相同，故C正确；
2
D． H是放射性核素，所以3HO也具有放射性，故D正确；故选B。
2
5．【2022年湖北卷】 和 的电荷与半径之比相近，导致两元素性质相似。下列说法错误的是
A． 与 都能在水中与氨形成配合物B． 和 的熔点都比 的低
C． 和 均可表现出弱酸性
D． 和 的氢化物都不能在酸中稳定存在
【答案】A
【解析】A． 半径小，不能容纳6个氮原子和它配位，则不能在水中与氨形成配合物，A项错误；B．
和 属于分子晶体，而 属于离子晶体，则 和 的熔点都比 的低，B项
正确；C． 和 均为两性氢氧化物，则均可表现出弱酸性，C项正确；D． 和 的
氢化物与酸反应，生成对应的盐和氢气，则都不能在酸中稳定存在，D项正确；答案选A。
6．（2021·天津真题）核聚变发电有望成为解决人类能源问题的重要手段之一、氘( )是核聚变反应的主
要原料，下列有关叙述正确的是
A． 的中子数为2 B． 的核电荷数为1
C． 是自然界中最轻的原子 D． 是氢元素的一种同素异形体
【答案】B
【解析】A． 的中子数为2-1=1，故A错误； B． 的质子数为1，则核电荷数为1，故B正确；C．
自然界中最轻的原子是 ，不是 ，故C错误；D． 是氢元素的一种同位素，故D错误；故选
B。
7．（2021·湖北真题）金属Na溶解于液氨中形成氨合钠离子和氨合电子，向该溶液中加入穴醚类配体L，
得到首个含碱金属阴离子的金黄色化合物[NaL]+Na-。下列说法错误的是
A．Na-的半径比F-的大 B．Na-的还原性比Na的强
C．Na-的第一电离能比H-的大 D．该事实说明Na也可表现出非金属性
【答案】C
【解析】A． 核外有3个电子层、 核外有2个电子层，故 的半径比 的大，A项正确；B．
的半径比Na的大， 中原子核对最外层电子的引力小，易失电子，故 的还原性比Na的强，B
项正确；C． 的1s上有2个电子，为全充满稳定结构，不易失去电子，故 的第一电离能比
的小，C项错误；D．该事实说明Na可以形成 ，得电子表现出非金属性，D项正确。故选C。
8．【2022年山东卷】 、 的半衰期很短，自然界中不能稳定存在。人工合成反应如下：
； 。下列说法正确的是
A．X的中子数为2
B．X、Y互为同位素
C． 、 可用作示踪原子研究化学反应历程
D．自然界不存在 、 分子是因其化学键不稳定【答案】B
【解析】根据质量守恒可知，X微粒为 ，Y微粒为 ，据此分析解题。A． 由分析可知，X微粒为
，根据质量数等于质子数加中子数可知，该微粒的中子数为4，A错误；B． 由分析可知，X微
粒为 ，Y微粒为 ，二者具有相同的质子数而不同的中子数的原子，故互为同位素，B正确；
C．由题干信息可知， 与 的半衰期很短，故不适宜用作示踪原子研究化学反应历程，C错误；
D．自然界中不存在 与 并不是其化学键不稳定，而是由于 与 的半衰期很短，很容易发
生核变化，转化为气体其他原子，O=O的键能与形成该键的核素无关，D错误；故答案为：B。
9．（2021·广东真题）“天问一号”着陆火星，“嫦娥五号”采回月壤。腾飞中国离不开化学，长征系列运载
火箭使用的燃料有液氢和煤油等化学品。下列有关说法正确的是
A．煤油是可再生能源
B． 燃烧过程中热能转化为化学能
C．火星陨石中的 质量数为20
D．月壤中的 与地球上的 互为同位素
【答案】C
【解析】A．煤油来源于石油，属于不可再生能源，故A错误；B．氢气的燃烧过程放出热量，将化学能
变为热能，故B错误；C．元素符号左上角数字为质量数，所以火星陨石中的 20Ne 质量数为20，故
C正确；D．同位素须为同种元素，3He 和 3H的质子数不同，不可能为同位素关系，故D错误；故选
C。
10．（2019·北京高考真题）2019年是元素周期表发表150周年，期间科学家为完善周期表做出了不懈努
力。中国科学院院士张青莲教授曾主持测定了铟（ In）等9种元素相对原子质量的新值，被采用为国
49
际新标准。铟与铷（ Rb）同周期。下列说法不正确的是
37
A．In是第五周期第ⅢA族元素
B．115 In的中子数与电子数的差值为17
49
C．原子半径：In>Al
D．碱性：In(OH) >RbOH
3
【答案】D
【解析】A．根据原子核外电子排布规则，该原子结构示意图为 ，因此In位于元素周期
表第五周期第IIIA族，不符合题意；B．质量数＝质子数+中子数，元素符号的左上角为质量数、左下
角为质子数，因此该原子的质子数=电子数=49，中子数为115-49=66，所以中子数与电子数之差为66-
49=17，不符合题意；C．Al位于元素周期表的三周期IIIA族，In位于元素周期表第五周期IIIA族，同主族元素的原子，从上到下，电子层数逐渐增多，半径逐渐增大，因此原子半径In＞Al，不符合题
意；D．In位于元素周期表第五周期，铷（Rb）位于元素周期表第五周期第IA族，同周期元素，核电
荷数越大，金属性越越弱，最高价氧化物对应水化物的碱性越弱，因此碱性：In(OH) ＜RbOH，符合
3
题意；综上所述，本题应选D。
11．（2015·上海高考真题）中国科学技术名词审定委员会已确定第116号元素Lv的名称为鉝，关于核素
Lv的叙述错误的是
A．原子序数为116 B．中子数为177
C．核外电子数为116 D．该元素的相对原子质量为293
【答案】D
【解析】A．第116号元素Lv的原子序数为116，正确；B．中子数=质量数-质子数=293-116=177，正确；
C．原子序数=质子数=核电荷数=核外电子数，所以核外电子数为116，正确；D．293代表该原子的
质量数，数值约等于相等原子质量，错误；答案选D。
12．（2013·上海高考真题）230Th和232Th是钍的两种同位素，232Th可以转化成233U。下列有关Th的说法正
确的是
A．Th 元素的质量数是232 B．Th 元素的相对原子质量是231
C．232Th 转换成233U是化学变化 D．230Th和232Th的化学性质相同
【答案】D
【解析】A、232Th的质量数是232，错误；B、Th元素的相对原子质量是Th各种同位素相对原子质量的平
均值，错误；C、232Th转换成233U是原子核变属于物理变化，错误；D、230Th和232Th核外电子排布相
同，所以化学性质相同，正确；故选D。
13．（2020·全国高考真题）1934年约里奥–居里夫妇在核反应中用α粒子(即氦核 )轰击金属原子 ，
得到核素 ，开创了人造放射性核素的先河： + → + 。其中元素X、Y的最外层电
子数之和为8。下列叙述正确的是
A． 的相对原子质量为26
B．X、Y均可形成三氯化物
C．X的原子半径小于Y的
D．Y仅有一种含氧酸
【答案】B
【解析】原子轰击实验中，满足质子和质量数守恒，因此W+4=30+1，则W=27，X与Y原子之间质子数
相差2，因X元素为金属元素，Y的质子数比X大，则Y与X位于同一周期，且Y位于X右侧，且元
素X、Y的最外层电子数之和为8，设X最外层电子数为a，则Y的最外层电子为a+2，解得a=3，因
此X为Al，Y为P，以此解答。A． 的质量数为27，则该原子相对原子质量为27，错误；B．Al
元素均可形成AlCl ，P元素均可形成PCl ，正确；C．Al原子与P原子位于同一周期，且Al原子序数
3 3
大于P原子序数，故原子半径Al>P，错误；D．P的含氧酸有HPO 、HPO 、HPO 等，错误；故答
3 4 3 3 3 2案为：B。
14．（2021·河北真题）用中子轰击 X原子产生α粒子(即氮核 He)的核反应为： X+ n→ Y+ He。已知
元素Y在化合物中呈+1价。下列说法正确的是
A．HXO 可用于中和溅在皮肤上的NaOH溶液
3 3
B．Y单质在空气中燃烧的产物是YO
2 2
C．X和氢元素形成离子化合物
D．6Y和7Y互为同素异形体
【答案】A
【解析】根据核反应为： 可知，X的质量数N为4+7-1=10，又因为Y在化合物中呈
价，则推知Y位于IA族，质量数=质子数+中子数，Y的质量数为7，所以得出Y为Li，其质子数
p=3，所以X的质子数Z=3+2-0=5，核电荷数=原子序数=核内质子数=5，则推知X属于B元素，据此
分析解答。A． 为硼酸，氢氧化钠溶液具有腐蚀性，若不慎将 溶液溅到皮肤上，则需用
大量水冲洗，同时涂抹 ，以中和碱液，A正确；B．Y为Li，在空气中燃烧的产物只有LiO，B
2
错误；C．X为B，与氢元素会形成BH 或B H 等硼氢化合物，B元素与H元素以共价键结合，属于
3 2 4
共价化合物，C错误；D． 和 两者的质子数均为3，中子数不同，所以两者互为同位素，D错
误；故选A。
15．（2020·浙江高考真题）下列说法正确的是（ ）
A．同一原子中，在离核较远的区域运动的电子能量较高
B．原子核外电子排布，先排满K层再排L层，先排满M层再排N层
C．同一周期中，随着核电荷数的增加，元素的原子半径逐渐增大
D．同一周期中，Ⅱ A与Ⅲ A族元素原子的核电荷数都相差1
【答案】A
【解析】A．电子能量越低，挣脱原子核束缚的能力弱，在距离原子核近的区域运动；电子能量高，挣脱
原子核束缚的能力强，在距离原子核远的区域运动，正确；B． M能层中d能级的能量高于N能层中
s能级能量，填充完4s能级后才能填充3d能级，错误；C．同一周期中，主族元素随着核电荷数的增
加，元素的原子半径逐渐减小，错误；D．第四周期中，Ⅱ A与Ⅲ A族元素原子的核电荷数相差
11，错误；故答案为A。
16．（2018·上海高考真题）2018年3月《Nature》杂志上刊登了通过测量行星物质中48Ca/44Ca的比值，揭
示了行星演变的关系。48Ca和44Ca具有（ ）
A．相同的质量数 B．不同的质子数
C．相同的中子数 D．相同的电子数
【答案】D
【解析】A．48Ca和44Ca的质量数分别为48、44，质量数不相同，错误；B．48Ca和44Ca为Ca的同位素，
Ca是20号元素，故48Ca和44Ca质子数均为20，质子数相同，错误；C．质量数=质子数+中子数，则
48Ca和44Ca的中子数分别为28、24，中子数不同，错误；D．原子核外电子数=质子数，故48Ca和44Ca的电子数均为20，电子数相同，正确；答案选D。
17．（2014·上海高考真题）“玉兔”号月球车用 Pu作为热源材料。下列关于 Pu的说法正确的是
A． Pu与 U互为同位素 B． Pu与 Pu互为同素异形体
C． Pu与 U具有完全相同的化学性质 D． Pu与 Pu具有相同的最外层电子数
【答案】D
【解析】A． Pu与 U的质子数不同，不能互为同位素，A错误；B． Pu与 Pu均是核素，不是
单质，不能互为同素异形体，B错误；C． Pu与 U的质子数不同，属于不同的元素，不可能具
有完全相同的化学性质，C错误；D． Pu与 Pu的质子数相同，原子具有相同的最外层电子数，
D正确；故答案选D。
18．（2012·上海高考真题）元素周期表中铋元素的数据如图，下列说法正确的是（ ）
A．Bi元素的质量数是209
B．Bi元素的相对原子质量是209.0
C．Bi原子6p亚层有一个未成对电子
D．Bi原子最外层有5个能量相同的电子
【答案】B
【解析】A．Bi元素没有同位素，核素才有同位素，A不正确；B．根据图示，Bi元素的相对原子质量是
209.0，B正确；C．Bi原子6p亚层有三个未成对电子，C不正确；D．s能级和p能级的能量是不相同
的，所以Bi原子最外层的5个电子能量不相同，D不正确；故选B。
19．（2018·上海高考真题）下列关于含氮微粒的表述正确的是（ ）
A．N 的电子式为 B．N3-的最外层电子数为6
2
C．N3-的质子数是20 D．氮原子未成对电子的电子云形状相同
【答案】D
【解析】A．N 分子中N原子之间形成三对共用电子对，每个氮原子还剩一对孤对电子，其电子式为：
2
，错误；B．N原子得到3个电子形成N3-，其最外层电子数为8，错误；C．质子数=原子序
数=核电荷数，N3-的质子数为7，错误；D．N原子中未成对电子处于2p轨道，p轨道的电子云形状都
为哑铃形，正确；答案选D。
20．（2020·浙江高考真题）下列说法正确的是（ ）
A．同一原子中，在离核较远的区域运动的电子能量较高B．原子核外电子排布，先排满K层再排L层，先排满M层再排N层
C．同一周期中，随着核电荷数的增加，元素的原子半径逐渐增大
D．同一周期中，Ⅱ A与Ⅲ A族元素原子的核电荷数都相差1
【答案】A
【解析】A．电子能量越低，挣脱原子核束缚的能力弱，在距离原子核近的区域运动；电子能量高，挣脱
原子核束缚的能力强，在距离原子核远的区域运动，正确；B．M能层中d能级的能量高于N能层中s
能级能量，填充完4s能级后才能填充3d能级，错误；C．同一周期中，主族元素随着核电荷数的增加，
元素的原子半径逐渐减小，错误；D．第四周期中，Ⅱ A与Ⅲ A族元素原子的核电荷数相差11，错
误；故答案为A。
21．（2012·山东高考真题）下列关于原子结构、元素性质的说法正确的是( )
A．非金属元素组成的化合物中只含共价键
B．ⅠA族金属元素是同周期中金属性最强的元素
C．同种元素的原子均有相同的质子数和中子数
D．ⅦA族元素的阴离子还原性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性越强
【答案】B
【解析】A．NH Cl全部由非金属元素组成，但含有离子键和共价键，错误；B．同周期元素从左到右金属
4
性逐渐减弱，各周期中ⅠA族金属元素的金属性最强，正确；C．同种元素的原子质子数相同，但中
子数不同，错误；D．Ⅶ族元素的阴离子还原性越强，则元素的非金属性越弱，其最高价氧化物对应
水化物的酸性越弱，错误；答案选B。
22．（2011·山东高考真题）元素的原子结构决定其性质和周期表中的位置。下列说法正确的是
A．元素原子的最外层电子数等于元素的最高化合价
B．多电子原子中，在离核较近的区域内运动的电子能量较高
C．P、S、Cl得电子能力和最高价氧化物对应的水化物的酸性均依次增强
D．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
【答案】C
【解析】A．副族元素及主族元素的F、O最外层电子数不等于最高化合价，错误；B．在离核较近的区域
运动的电子能量较低，错误；C．P、S、Cl质子数增多，原子半径减小，对电子的引力增强，所以非
金属性增强，最高价氧化物的水化物的酸性增强，正确；D．副族和第Ⅷ族元素统称为过渡元素，错
误。故选C。
