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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1s22s22p63s23p63d5，则该元素在周期表中的位置为( )
A.ⅤB族 B.ⅢB族 C.Ⅷ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 1s22s22p63s23p63d64s2，价电子排布式
为3d64s2，所以在Ⅷ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nsn－1npn＋1，则下
列说法不正确的是( )
X
Y
Z
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
1s22s22p63s23p63d104s24p3
【答案】 A
【解析】 Y元素原子的外围电子排布为nsn－1npn＋1，s能级最多容纳2个电子，故n－1＝2，解得n＝3，
故Y元素原子的外围电子排布为3s23p4，Y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3s23p4，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1s22s22p63s23p63d104s24p3，故D正确。
3.下列电子排布式或电子排布图正确的是( )
①基态 C 原子的电子排布图： ②基态 Cr 原子的电子排布式：
1s22s22p63s23p63d44s2 ③基态O原子的电子排布图： ④基态Br原子的外围电子排布式：3d104s24p5 ⑤基态B原子的电子排布图：
A.①②③ B.②③④ C.①②④⑤ D.只有③
【答案】 D
【解析】 ①应为 ，②应为1s22s22p63s23p63d54s1，④应为4s24p5，⑤应为
。
4..(2021·全国乙卷节选，双选)过渡金属元素铬(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]3d54s1
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]3d54s1，A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，钾与铬位于同周期，铬原子序数大于钾，故
铬电负性比钾高，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Al O 和冰晶石(Na AlF)的混合物可制得铝。下列说法正确的是( )
2 3 3 6
A.半径大小：r(Al3＋)I(Na)，原因是
1 1 1
______________________________________________________________________________。
I(Be)>I(B)>I(Li)，原因是____________________________________________________________________。
1 1 1
(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)
1
I(Cu)(填“大于”或“小于”)。原因是________________________________________________________。
1
(3)(2017·全国卷Ⅲ)元素Mn与O中，第一电离能较大的是 。
【答案】 (1)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
(2)大于 Zn核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子 (3)O
【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(I)数据如下表所示：
电离能/kJ·mol－1 I I I I I ……
1 2 3 4 5
X 496 4 562 6 912 9 543 13 353 ……
Y 738 1 451 7 733 10 540 13 630 ……
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：XZ>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Cl
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，O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O2－、F－、Cl
－，半径：Cl－>O2－>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：Al＞C＞N＞O＞H
C．气态氢化物的稳定性：HO＞NH ＞CH
2 3 4
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、O和Al，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，Al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：Al＞C＞N＞O＞H，故B正确；非金属性：O＞N＞C，则气态氢化物
的稳定性：HO＞NH ＞CH ，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
2 3 4
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·mol－1)，下列说法不正确的是( )
电离能
I I I I
1 2 3 4
元素代号
Q 2 080 4 000 6 100 9 400
R 500 4 600 6 900 9 500
S 740 1 500 7 700 10 500
T 580 1 800 2 700 11 600
U 420 3 100 4 400 5 900
A.T的氯化物最可能的化学式为TCl
3
B．氦元素最有可能与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I
n＋1
≫I
n
时，元素的最高化合价为＋n，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I，而锂核外只有3个电子，D项错误。
4
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：I(X)＞I(Y)＞I(Z)
1 1 1
【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)＜r(W)，故B错误；
非金属性：F>Cl，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)＞I(Y)，故D错误。
1 1 1
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( )
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1s22s22p4，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－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：HO>HF>CH ，B
2 4
错误；B的最高价氧化物对应的水化物为HBO ，为一元弱酸，不具有两性，C错误；B与F可形成BF ，
3 3 3
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________。
③ 在 空 气 中 FeO 稳 定 性 小 于 Fe O ， 从 电 子 排 布 的 角 度 分 析 ， 其 主 要 原 因 是
2 3
_____________________________。
(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________。
(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________。
【答案】 (1)①7 ②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Fe O (2)3d6 3d5
2 3
(3)1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1) 3d10 1s22s22p63s23p63d9(或[Ar]3d9)
【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 3s23p63d10，该元素为
Cu。
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：
(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)o、p两元素的部分电离能数据如下表：
元素
o p
电离能/(kJ·mol－1)
I 717 759
1
I 1 509 1 561
2
I 3 248 2 957
3
表2
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。对此，你的解释是
2 3
_______________________________________________________________________。
(4)第三周期8种元素单质熔点高低的顺序如图1所示，其中电负性最大的是________(填图1中的序号)。
(5)表1中所列的某主族元素的电离能情况如图2所示，则该元素是__________(填元素符号)。
【答案】 (1)1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)
(2)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
(3)Mn2＋的3d轨道电子排布为半充满状态，比较稳定 (4)2 (5)Al【解析】 (3)o为Mn元素，Mn2＋的基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，其3d轨道为半充满结构，相对
比较稳定，其失去第3个电子时比较困难，而Fe2＋的基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d6，其3d轨道再失
去一个电子即为半充满结构，故其失去第3个电子比较容易。(4)第三周期8种元素其中钠、镁、铝形成金
属晶体，熔点依次升高；硅形成共价晶体；磷、硫、氯、氩形成分子晶体，且常温下磷、硫为固体，氯气、
氩为气体，8种元素的单质中熔点最低的为氩气，其次为氯气，其中电负性最大的为氯。(5)由图可知，该
元素的电离能I≫I，故为第ⅢA族元素，应为Al。
4 3
