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第 29 讲 原子结构与性质
1．下列叙述错误的是( )
A．所有的非金属元素都在p区
B．磷的价电子排布式为3s23p3
C．碱金属元素具有较小的电负性
D．当各原子轨道处于全充满、半充满、全空时原子较稳定
【答案】A
【解析】除氢元素外，所有的非金属元素都在p区，选项A错误；磷的最外层电子数为5，其价电子排布式
为3s23p3，选项B正确；碱金属极易失去电子，元素的电负性很小，选项C正确；当各原子轨道处于全充满、
半充满、全空时原子较稳定，选项D正确。
2.下列有关电子排布图的表述正确的是（ ）
A. 可表示单核10电子粒子基态时电子排布
B. 此图错误，违背了泡利原理
C. 表示基态N原子的价电子排布
D. 表示处于激发态的B的电子排布图
【答案】A
【解析】B项，此图违背了洪特规则，错误；C项，正确的价电子排布图为 ，错误；D
项，2p轨道上所有电子能量相同，因此该电子排布图表示的是基态B原子，错误。
3.下列说法正确的是（ ）
A.Fe3＋的最外层电子排布式为3s23p63d5
B.高温时CuO比Cu O稳定
2
C.基态碳原子价电子的轨道表示式：
D.元素周期表每一周期元素原子的最外层电子排布均是从ns1过渡到ns2np6
【答案】A【解析】B项，Cu＋价电子排布式为3d10，全充满，更稳定，错误；C项，基态碳原子的价电子的轨
道表示式为 ，错误；D项，第一周期为1s1到1s2，错误。
4．人们通常将在同一原子轨道上运动、自旋状态相反的2个电子，称为“电子对”，将在某一原子轨道上
运动的单个电子，称为“未成对电子”。下列基态原子的电子排布式中，未成对电子数最多的是( )
A．1s22s22p63s23p6
B．1s22s22p63s23p63d54s2
C．1s22s22p63s23p63d54s1
D．1s22s22p63s23p63d104s1
【答案】C
【解析】1s22s22p63s23p6中每个轨道上都达到饱和，未成对电子数为0；1s22s22p63s23p63d54s2中3d轨道上有5
个电子未成对，其他轨道上都达到饱和，未成对电子数为5；1s22s22p63s23p63d54s1中的3d、4s轨道上各有5、1
个未成对电子，未成对电子数为6；1s22s22p63s23p63d104s1只有4s上有1个电子未成对，未成对电子数为1。故选
C。
5.如图为元素周期表中短周期的一部分，下列说法不正确的是( )
A．离子半径：M－>Z2－>Y－
B．电负性：Y>M>Z
C．简单气态氢化物的稳定性：Y>M>Z
D．Y元素基态原子的简化电子排布式：[X]2s22p5
【答案】A
【解析】四种元素均为短周期元素，根据它们在周期表中的位置关系可知X为He、Y为F、Z为S、
M为Cl。
6．短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。用表中信息判断下列说法正确的是( )A.元素电负性：ZNa＋，B错误；磷的
3p轨道为半满稳定状态，其第一电离能大于硫，C错误；NH 分子间存在氢键，导致其沸点高于PH ，D
3 3
错误。
7．科学研究表明：核外电子的能量不仅与电子所处的电子层、能级有关，还与核外电子的数目及核电荷数
有关。氩原子与硫离子的核外电子排布相同，都是1s22s22p63s23p6。下列说法正确的是( )
A．两粒子的1s能级上电子的能量相同
B．两粒子的3p能级上的电子离核的距离相同
C．两粒子的电子发生跃迁时，产生的光谱不同
D．两粒子最外层都达到8电子稳定结构，化学性质相同
【答案】C
【解析】虽然电子数相同，但是核电荷数不同，所以能量不同，故A错误；同是3p能级，氩原子中的核电
荷数较大，对电子的引力大，所以电子离核较近，故 B错误；电子的能量不同，则发生跃迁时，产生的光谱不
同，故C正确；硫离子是得到电子之后变成这种结构，有较强的失电子能力，所以具有很强的还原性，二者化
学性质不同，故D错误。
8.如图为元素周期表前三周期的一部分。
(1)X的基态原子的电子排布图是________(填序号)；
另一电子排布图不能作为基态原子的电子排布图是因为它不符合________(填
字母)。
A．能量最低原理 B．泡利原理 C．洪特规则
(2)以上五种元素中，________(填元素符号)元素第一电离能最大。(3)由以上某种元素与氢元素组成的三角锥形分子E和由以上某种元素组成的直线形分子G反应，生成两种
直线形分子L和M(组成E、G、L、M分子的元素原子序数均小于10)，反应如图所示，该反应的化学方程式是
____________________________________。
【解析】根据元素周期表的结构可知X为N，Z为F，R为Ne，W为P，Y为S。(1)当电子排布在同一能级
的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，且自旋状态相同，因此氮元素的基态原子的电子排布图为
(2)在所给五种元素中，氖元素最外层已达8电子的稳定结构，因此失去核外第一
个电子需要的能量最多，即第一电离能最大。(3)根据题给图示可知E为NH，G为F，L为HF，M为N，故该
3 2 2
反应的化学方程式为2NH＋3F===6HF＋N。
3 2 2
【答案】(1)② C (2)Ne (3)2NH＋3F===6HF＋N
3 2 2
1．以下有关元素性质的说法不正确的是( )
A．具有下列价电子排布式的原子中，①3s23p1 ②3s23p2 ③3s23p3 ④3s23p4，电负性最大的是③
B．某元素气态基态原子的逐级电离能(kJ·mol－1)分别为738、1 451、7 733、10 540、13 630、17 995、21
703，当它与氯气反应时可能生成的阳离子是X2＋
C．①Na、K、Rb ②N、P、As ③O、S、Se ④Na、P、Cl，元素的第一电离能随原子序数增大而递
增的是④
D．具有下列电子排布式的原子中，①1s22s22p63s23p2 ②1s22s22p3 ③1s22s22p2 ④1s22s22p63s23p4，原子
半径最大的是①
【答案】A
【解析】①3s23p1符合该价电子排布的为铝元素，②3s23p2符合该排布的为硅元素，③3s23p3符合该排布的
为磷元素，④3s23p4符合该排布的为硫元素；同一周期，从左到右，元素的电负性逐渐增大，因此电负性最大
的是④；A错误；第三电离能远大于第二电离能，所以是第ⅡA族元素，形成的阳离子是X2＋，B正确；同一主
族，从上到下，元素的第一电离能逐渐减弱，①Na、K、Rb，②N、P、As，③O、S、Se均符合此规律，同一
周期从左到右，元素的第一电离能呈逐渐增大的趋势，④Na、P、Cl符合此规律，C正确；①1s22s22p63s23p2符
合该排布的为硅元素，② 1s22s22p3 符合该排布的为氮元素，③ 1s22s22p2 符合该排布的为碳元素，④1s22s22p63s23p4符合该排布的为硫元素，同一周期从左到右，原子半径逐渐减小，同一主族，从上到下原子半
径逐渐增大，因此原子半径最大的为①，D正确。
2．下列四种元素的基态原子的电子排布式如下：
①1s22s22p63s23p4 ②1s22s22p63s23p3 ③1s22s22p3 ④1s22s22p5
则下列有关比较中正确的是( )
A．第一电离能：④>③>②>①
B．原子半径：②>①>④>③
C．电负性：④>③>②>①
D．最高正化合价：④>③＝②>①
【答案】A
【解析】根据四种元素基态原子电子排布式可知，①是S元素，②是P元素，③是N元素，④是F元
素。A项，同周期自左而右，第一电离能呈增大趋势，故第一电离能NP，所以第一电离能S③>②>①，正确；B项，同周期自左而
右，主族元素原子半径逐渐减小，所以原子半径 P>S，N>F，电子层越多原子半径越大，故原子半径
P>S>N>F，即②>①>③>④，错误；C项，同周期自左而右，元素电负性逐渐增大，所以电负性 P②＝③，错误。
3.X、Y是同周期的两种主族元素，它们的逐级电离能（I）数据如下表所示：
电离能
I I I I I ……
1 2 3 4 5
（kJ/mol）
X 496 4562 6912 9543 13353 ……
Y 738 1451 7733 10540 13630 ……
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】X、Y是同周期的两种主族元素，根据逐级电离能（I）数据，X元素I≫I ，可知X是ⅠA
2 1
族元素，Y元素I≫I ，Y是ⅡA族元素。同周期元素从左到右，电负性增大，所以电负性：X＜Y，故A
3 2错误；同周期元素从左到右，金属性减弱，所以金属性：X>Y，金属性越强，越易与水反应，与水反应剧
烈程度：X>Y，故B错误；根据逐级电离能（I）数据，可知Y是ⅡA族元素，Y的最高化合价为＋2，故
D错误。
4．下列说法正确的是( )
A．HF、HCl、HS、PH 的稳定性依次增强
2 3
B．在①P、S，②Mg、Ca，③Al、Si三组元素中，每组中第一电离能较大的元素的原子序数之和为41
C．某主族元素的电离能I～I 数据如表所示(单位：kJ·mol－1)，可推测该元素位于元素周期表第ⅤA族
1 7
I I I I I I I
1 2 3 4 5 6 7
578 1 817 2 745 11 575 14 830 18 376 23 293
D.原子半径由小到大的顺序：Mg、Si、N、F
【答案】B
【解析】非金属性越强，简单氢化物越稳定，非金属性F>Cl>S>P，所以HF、HCl、HS、PH 的稳定性依
2 3
次减弱，故A错误；①P、S中由于P原子3p能级半充满，所以第一电离能较大；②同主族元素自上而下第一
电离能逐渐减小，所以Mg、Ca中Mg的第一电离能较大；③同周期元素自左至右，第一电离能呈增大趋势，所
以Al、Si中Si的第一电离能较大，P、Mg、Si的原子序数之和为15＋12＋14＝41，故B正确；根据表格数据可
知该元素的第三电离能和第四电离能相差较大，所以应为第ⅢA族元素，故C错误；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，所以按Mg、Si、N、F的顺序，原子半径由大到小，故D错误。
5.短周期元素X、Y、Z、M原子序数依次增大，Z的基态原子2p轨道半充满，M的最高正价与最低
负价绝对值之差为4，它们组成的一种分子结构如图。下列说法正确的是（ ）
A.电负性：X>Y>Z
B.原子半径：Y>Z>X
C.分子中Z原子的杂化方式均为sp2
D.Y、Z、M的最高价氧化物的水化物均为强酸
【答案】B
【解析】Z的基态原子2p轨道半充满，则Z为N元素，M的最高正价与最低负价绝对值之差为4，则
M位于ⅥA族，且原子序数大于Z，M为S元素，X可形成一个共价键，则X为H，Y可形成四个共价
键，Y为C。
6．以下有关元素性质的说法不正确的是( )A．具有下列价电子排布式的原子中，①3s23p1 ②3s23p2 ③3s23p3 ④3s23p4，电负性最大的是③
B．某元素气态基态原子的逐级电离能(kJ·mol－1)分别为738、1 451、7 733、10 540、13 630、17 995、
21 703，当它与氯气反应时可能生成的阳离子是X2＋
C．①Na、K、Rb ②N、P、As ③O、S、Se ④Na、P、Cl，元素的第一电离能随原子序数增大
而递增的是④
D．具有下列电子排布式的原子中，①1s22s22p63s23p2 ②1s22s22p3 ③1s22s22p2 ④1s22s22p63s23p4，
原子半径最大的是①
【答案】A
【解析】①3s23p1符合该价电子排布的为铝元素，②3s23p2符合该排布的为硅元素，③3s23p3符合该排
布的为磷元素，④3s23p4符合该排布的为硫元素；同一周期，从左到右，元素的电负性逐渐增大，因此电
负性最大的是④；A错误；第三电离能远大于第二电离能，所以是第Ⅱ A族元素，形成的阳离子是X2＋，
B正确；同一主族，从上到下，元素的第一电离能逐渐减弱，①Na、K、Rb，②N、P、As，③O、S、Se
均符合此规律，同一周期从左到右，元素的第一电离能呈逐渐增大的趋势，④Na、P、Cl符合此规律，C
正确；①1s22s22p63s23p2符合该排布的为硅元素，②1s22s22p3符合该排布的为氮元素，③1s22s22p2符合该排
布的为碳元素，④1s22s22p63s23p4符合该排布的为硫元素，同一周期从左到右，原子半径逐渐减小，同一主
族，从上到下原子半径逐渐增大，因此原子半径最大的为①，D正确。
7．下列说法正确的是( )
A．HF、HCl、HS、PH 的稳定性依次增强
2 3
B．在①P、S，②Mg、Ca，③Al、Si三组元素中，每组中第一电离能较大的元素的原子序数之和为
41
C．某主族元素的电离能I ～I 数据如表所示(单位：kJ·mol－1)，可推测该元素位于元素周期表第ⅤA
1 7
族
I I I I I I I
1 2 3 4 5 6 7
578 1 817 2 745 11 575 14 830 18 376 23 293
D.原子半径由小到大的顺序：Mg、Si、N、F
【答案】B
【解析】非金属性越强，简单氢化物越稳定，非金属性 F>Cl>S>P，所以HF、HCl、HS、PH 的稳定
2 3
性依次减弱，故A错误；①P、S中由于P原子3p能级半充满，所以第一电离能较大；②同主族元素自上
而下第一电离能逐渐减小，所以Mg、Ca中Mg的第一电离能较大；③同周期元素自左至右，第一电离能
呈增大趋势，所以Al、Si中Si的第一电离能较大，P、Mg、Si的原子序数之和为15＋12＋14＝41，故B
正确；根据表格数据可知该元素的第三电离能和第四电离能相差较大，所以应为第ⅢA族元素，故C错误；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，所以按 Mg、Si、N、F的顺序，
原子半径由大到小，故D错误。
8.（1）Ni是元素周期表中第28号元素，第二周期基态原子未成对电子数与Ni相同且电负性小的元素
是 ；26号元素价层电子排布式为 ；L原子核外电子占有9个轨道，而且有一个未成对电
子，L是 元素。
（2）硒（Se）是一种有抗癌、抗氧化作用的元素，可以形成多种化合物。
①基态硒原子的价层电子排布式为 。
②锗、砷、硒三种元素的第一电离能大小排序为 。
③下列说法正确的是 （填字母）。
A.第一电离能：As>Ga
B.电负性：As>Ga
C.原子半径：As>Ga
④锗（Ge）是用途很广的半导体材料，基态锗原子的价层电子排布式为 。在第二周期中，第
一电离能位于硼元素与氮元素之间的元素有 种。
⑤硼（B）及其化合物在化学中有重要的地位。Ga与B同主族，Ga的基态原子的核外电子排布式为
，B、C、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序是 。
（3）已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42。X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，Y
元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。X与Y可形成化合物XY，Z元素可以形成负一价离子。
2 3
①X元素基态原子的电子排布式为 ，该元素的化学符号是 。
②Y元素原子的价层电子排布图为 ，该元素的名称是 。
③已知化合物XY 在稀硫酸中可被金属锌还原为XZ ，产物还有ZnSO 和HO，该反应的化学方程式
2 3 3 4 2
是 。
【答案】（1）C 3d64s2 Cl
（2）①4s24p4 ②As>Se>Ge ③AB
④4s24p2 3 ⑤1s22s22p63s23p63d104s24p1（或[Ar]3d104s24p1） O>C>B
（3）① 1s22s22p63s23p63d104s24p3（或[Ar]3d104s24p3） As ② 氧 ③ As O ＋6Zn＋
2 3
6HSO ===2AsH ↑＋6ZnSO＋3HO
2 4 3 4 2
【解析】（1）基态Ni原子的核外电子排布式为[Ar]3d84s2，Ni有2个未成对电子，第二周期基态原子
中有2个未成对电子的是C和O，电负性小的元素是C；26号元素为Fe，Fe原子的价层电子排布式为
3d64s2；L原子核外电子占有9个原子轨道时，3p能级上的3个轨道均被占据，有1个未成对电子的只能是3p5，故L是氯元素。
（2）④由第一电离能的变化规律可知，在第二周期中，第一电离能位于硼元素与氮元素之间的元素有
Be、C、O三种。
（3）X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，X为As；Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成
对电子，X与Y可形成化合物XY ，Y为O；X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42，Z元素可以形
2 3
成负一价离子，Z为H。
1.[2019·高考全国卷Ⅲ，35(1)]在周期表中，与Li的化学性质最相似的邻族元素是________，该元素基
态原子核外M层电子的自旋状态________(填“相同”或“相反”)。
【解析】(1)由元素周期表中的“对角线规则”可知，与Li的化学性质最相似的邻族元素是Mg；Mg
为12号元素，M层只有2个电子，排布在3s轨道上，故M层的2个电子自旋状态相反。
【答案】(1)Mg 相反
2.[2019·高考全国卷Ⅱ，35(2)]Fe成为阳离子时首先失去________轨道电子，Sm的价层电子排布式为
4f66s2，Sm3＋价层电子排布式为________。
【解析】(1)Fe的价层电子排布式为3d64s2，其阳离子Fe2＋、
Fe3＋的价层电子排布式分别是3d6、3d5，二者均首先失去4s轨道上的电子；Sm失去3个电子成为Sm3
＋时首先失去6s轨道上的电子，然后失去1个4f轨道上的电子，故Sm3＋的价层电子排布式为4f5。
【答案】(1)4s 4f5
3.[2018·高考全国卷Ⅰ，35(1)]下列Li原子电子排布图表示的状态中，能量最低和最高的分别为
______、______(填标号)。
A. B.
C. D.
(3)[2018·高考全国卷Ⅱ，35(1)]基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为
____________________________，基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为________形。
(4)[2017·高考全国卷Ⅰ，35(2)]基态K原子中，核外电子占据最高能层的符号是____________，占据
该能层电子的电子云轮廓图形状为________。
(5)[2017·高考全国卷Ⅲ，35(1)]Co基态原子核外电子排布式为______________________。元素Mn与O中，基态原子核外未成对电子数较多的是____________。
【解析】
(2)根据能级能量E(1s)
