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考点 46 原子结构与性质
本知识点在全国卷中为选考题考查内容，近年来已有较多省市已列入高考必考题，分析近几年高考卷，
对原子结构与性质的考查形式趋于稳定，一般以给定相关元素的情境，考查电子排布式、元素的电离能及
电负性等，从宏观和微观相结合的视角分析原子结构与元素性质的关系，对核外电子排布、元素第一电离
能的特殊性等，面对异常现象敢于提出自己的见解。
预测2023年本考点将继续考查核外电子排布规律，特别是基态原子的核外电子排布式是考查重点，侧
重于电负性与电离能的考查，注意掌握常见元素电负性与电离能的比较方法及特殊情况，备考时加以关注。
一、原子核外电子排布
二、元素周期表与元素周期律
原子核外电子排布
1．电子层、能级与原子轨道
(1)电子层(n)：在多电子原子中，核外电子的能量是不同的，按照电子的能量差异将其分成不同电子层。
通常用K、L、M、N……表示，能量依次升高。
(2)能级：同一电子层里电子的能量也可能不同，又将其分成不同的能级，通常用 s、p、d、f等表示，
同一电子层里，各能级的能量按s、p、d、f的顺序依次升高，即：E(s)＜E(p)＜E(d)＜E(f)。
(3)原子轨道：电子云轮廓图给出了电子在核外经常出现的区域。这种电子云轮廓图称为原子轨道。
原子轨道 轨道形状 轨道个数
s 球形 1
p 哑铃形 3
温馨提示：第一电子层(K)，只有s能级；第二电子层(L)，有s、p两种能级，p能级上有三个原子轨
道p、p、p，它们具有相同的能量；第三电子层(M)，有s、p、d三种能级。
x y z
2．基态原子的核外电子排布
(1)能量最低原则：即电子尽可能地先占有能量低的轨道，然后进入能量高的轨道，使整个原子的能量
处于最低状态。如图为构造原理示意图，即基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序图：
(2)泡利不相容原理
每个原子轨道里最多只能容纳2 个电子，且自旋状态相反。
如2s轨道上的电子排布为 ，不能表示为 。
(3)洪特规则
当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，且自旋状态相
同。如2p3的电子排布为 ，不能表示为 或 。
洪特规则特例：当能量相同的原子轨道在全满(p6、d10、f14)、半满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)状态时，
体系的能量最低，如： Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1。
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3．基态、激发态及光谱示意图
【小试牛刀】
请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)基态钠原子的电子排布式为1s22s22p62d1( )
(2)基态磷原子的电子排布图为 ( )
(3)同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多( )
(4)Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d44s2( )
(5)p能级的能量一定比s能级的能量高( )
(6)同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多( )
(7)2p和3p轨道形状均为哑铃形，能量也相等( )
(8)2p、2p、2p 的能量相等( )
x y z
(9)铁元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s23d6( )(10)Cr的基态原子的简化电子排布式为[Ar]3d44s2( )
(11)基态原子电子能量的高低顺序为E(1s)＜E(2s)＜E(2p)＜E(2p)＜E(2p) ( )
x y z
(12)电子排布式( Ti)1s22s22p63s23p10违反了能量最低原则( )
22
(13)磷元素基态原子的轨道表示式为 ( )
答案：(1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)× (7)× (8)√ (9)× (10)× (11)× (12)× (13)×
【典例】
例1 下列关于核外电子的运动状态的说法错误的是( )
A．核外电子是分层运动的
B．只有电子层、能级、电子云的空间伸展方向以及电子的自旋状态都确定时，电子运动状态才能被
确定
C．只有电子层、能级、电子云的空间伸展方向以及电子的自旋状态都确定时，才能确定每一个电子
层的最多轨道数
D．电子云的空间伸展方向与电子的能量大小无关
【答案】C
【解析】电子所具有的能量不同，会在不同的电子层上运动，A项正确；电子运动状态是由电子层、
能级、电子云的空间伸展方向以及电子的自旋状态共同决定的，B项正确；同一能级的电子具有相同的能
量，与电子云的空间伸展方向无关，D项正确；可由电子层数确定原子轨道数，C项错误。
例2 下列关于价电子排布为3s23p4的原子描述正确的是( )
A．它的元素符号为O
B．它的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4
C．可以与H 化合生成液态化合物
2
D．其轨道表示式为
【答案】B
【解析】价电子排布为3s23p4的粒子，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，其核外电子数为
16，为S元素， A错误， B正确；一定条件下，它可与H 生成气态化合物HS，C错误；S原子核外电子
2 2
排布遵循能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则，其轨道表示式为 ，D
错误。
【对点提升】
对点1 核外电子的能量不仅与电子所处的能层、能级有关，还与核外电子的数目及核电荷数的多少
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了8电子稳定结构，化学性质相同
【答案】C
【解析】虽然氩原子与硫离子的核外电子排布式相同，都是 1s22s22p63s23p6，但是氩原子与硫离子的核
电荷数不同，对核外电子的吸引力不同，两粒子的1s能级上电子的能量不相同；两粒子的3p能级上的电
子离核的距离不相同；虽然两粒子最外层都达到了8电子稳定结构，但化学性质不相同，氩原子稳定，硫
离子具有还原性。
对点2 下列描述碳原子结构的化学用语正确的是( )
A．碳－12原子：C
B．原子结构示意图：
C．原子核外能量最高的电子云图：
D．原子的轨道表示式：
【答案】C
【解析】元素符号的左下角表示质子数，左上角表示质量数，则碳－12原子可表示为C，A错误；碳
原子结构示意图为 ，B错误；碳原子核外能量最高的电子在 p能级，电子云呈哑铃形，C正确；根
据核外电子排布规则可知，该原子的轨道表示式为 ，D错误。
【巧学妙记】
1．基态原子核外电子排布的四方法
表示方法 举例
电子排布式 Cr：1s22s22p63s23p63d54s1
简化表示式 Cu：[Ar]3d104s1
价电子排布式 Fe：3d64s2
电子排布图(或轨道表
示式)
2．当出现d轨道时，虽然电子按ns、(n－1)d、np的顺序填充，但在书写电子排布式时，仍把(n－1)d
放在 ns 前，如 Fe：1s22s22p63s23p63d64s2，而失电子时，却先失 4s 轨道上的电子，如 Fe3＋：
1s22s22p63s23p63d5。
3．注意比较原子核外电子排布式、简化电子排布式、价电子排布式的区别与联系。如 Cu的电子排布
式：1s22s22p63s23p63d104s1；简化电子排布式：[Ar]3d104s1；价电子排布式：3d104s1。元素周期表与元素周期律
1．原子结构与周期表的关系
(1)原子结构与周期表的关系(完成下列表格)
每周期第一个元素 每周期最后一个元素
电子
周期 原子 基态原子的简化电 原子序
层数 基态原子的电子排布式
序数 子排布式 数
2 2 3 [He]2s1 10 1s22s22p6
3 3 11 [Ne]3s1 18 1s22s22p63s23p6
4 4 19 [Ar]4s1 36 1s22s22p63s23p63d104s24p6
1s22s22p63s23p63d104s24p64d10
5 5 37 [Kr]5s1 54
5s25p6
1s22s22p63s23p63d104s24p64d10
6 6 55 [Xe]6s1 86
4f145s25p65d106s26p6
(2)每族元素的价层电子排布特点
①主族
主族 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA
排布特点 ns1 ns2 ns2np1 ns2np2
主族 ⅤA ⅥA ⅦA
排布特点 ns2np3 ns2np4 ns2np5
②0族：He：1s2；其他ns2np6。
③过渡元素(副族和第Ⅷ族)：(n－1)d1～10ns1～2。
(3)元素周期表的分区与价层电子排布的关系
①周期表的分区
②各区价层电子排布特点
分区 价层电子排布
s区 ns1～2
p区 ns2np1～6(除氦外)d区 (n－1)d1～9ns1～2(除钯外)
ds区 (n－1)d10ns1～2
f区 (n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2
2.原子半径
(1)影响因素
(2)变化规律
元素周期表中的同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐减小；同主族元素从上到下，原子半径逐渐
增大。
3．电离能
(1)第一电离能：气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量，符号：
I，单位：kJ·mol－1。
1
(2)规律
①同周期：第一种元素的第一电离能最小，最后一种元素的第一电离能最大，总体呈现从左至右逐渐
增大的变化趋势。
②同族元素：从上至下第一电离能逐渐减小。
③同种原子：逐级电离能越来越大(即I＜I＜I…)。
1 2 3
4．电负性
(1)含义：元素的原子在化合物中吸引键合电子能力的标度。元素的电负性越大，表示其原子在化合物
中吸引键合电子的能力越强。
(2)标准：以最活泼的非金属氟的电负性为4.0作为相对标准，计算得出其他元素的电负性(稀有气体未
计)。
(3)变化规律
金属元素的电负性一般小于2，非金属元素的电负性一般大于2，而位于非金属三角区边界的“类金
属”(如锗、锑等)的电负性则在2左右。
在元素周期表中，同周期从左至右，元素的电负性逐渐增大，同主族从上至下，元素的电负性逐渐减
小。
5．对角线规则
在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素的有些性质是相似的，如 。
【小试牛刀】
请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)价电子排布为5s25p1的元素位于第5周期ⅠA族，是s区元素( )
(2)主族元素的电负性越大，元素原子的第一电离能一定越大( )
(3)在元素周期表中，同周期主族元素电负性从左到右越来越大( )
(4)在形成化合物时，电负性越小的元素越容易显示正价( )(5)正三价阳离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5的元素在周期表中位于Ⅷ族( )
(6)钠元素的第一、第二电离能分别小于镁元素的第一、第二电离能( )
(7)第2周期主族元素的原子半径随核电荷数的增大依次减小( )
(8)C、N、O、F四种元素第一电离能从大到小的顺序是N>O>F>C( )
(9)正三价阳离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5的元素在周期表中位于Ⅷ族( )
(10)价电子排布式为4s24p3的元素位于第4周期ⅤA族，是p区元素( )
(11)元素的电负性越大，非金属性越强，第一电离能也越大( )
答案：(1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)√ (6)× (7)√ (8)× (9)√ (10)√ (11)×
【典例】
例1 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ns2np1～6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(n－1)d6～8ns2的元素一定位于第ⅢB～第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】0族元素原子的价电子排布式为1s2(氦)或ns2np6，故A项错误；原子的价电子排布式为(n－
1)d6～8ns2的元素位于第Ⅷ族，故C项错误；基态原子的N层上只有1个电子的元素除了主族元素外，还有
部分副族元素，如Cu、Cr，故D项错误。故选B。
例2 已知X、Y是主族元素，I为电离能，单位是kJ·mol－1。请根据下表数据判断，错误的是 ( )
元素 I I I I
1 2 3 4
X 500 4 600 6 900 9 500
Y 580 1 800 2 700 11 600
A.元素X的常见化合价是＋1价
B.元素Y是ⅢA族元素
C.元素X与氯形成化合物时，化学式可能是XCl
D.若元素Y处于第三周期，它可与冷水剧烈反应
【答案】D
【解析】由数据分析X中I I ，X易呈＋1价，为第ⅠA族元素，A、C均正确；Y中I I ，易呈＋
2 1 4 3
3价，应在第ⅢA族，B正确；若≫Y处于第三周期，则Y为铝元素，Al不与冷水反应，D错误≫。
【对点提升】
对点1 元素的原子结构决定其性质和在周期表中的位置。下列说法正确的是( )
A．按电子排布，可把周期表里的元素划分成5个区，Zn元素属于d区
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的第一电离能、电负性和最高价氧化物对应的水化物的酸性均依次增大或增强D．某同学给出的Fe原子的3d能级电子排布图为 ，此排布图违反了洪特规则
【答案】D
【解析】A项，Zn是第四周期II 族元素，价电子排布应是3d104s2，位置属于ds区，A不符题意；B
B
项，按核外电子排布规则，离核较近的电子能量更低，B不符题意；C项，三种元素第一电离能的排序由
低到高(用元素符号表示)应是SY，即说明电负性
X>Y。
7．玻尔理论、量子力学理论都是对核外电子运动状态的描述，根据对它们的理解，判断下列叙述正
确的是( )
A．因为s轨道的形状是球形的，所以s电子做圆周运动
B．3p、3p、3p 的差异之处在于三者中电子(基态)的能量不同
x y z
C．在同一能级上运动的电子，其运动状态肯定相同
D．原子轨道和电子云都是用来形象地描述电子运动状态的
【答案】D
【解析】A项，s轨道是球形的，这是电子云图的形状，表示电子在核外空间某处单位体积内出现的
概率大小，而不是电子在做圆周运动，A错误；B项，p能级有3个原子轨道，相同电子层上的p轨道能量
相同，则 ，B错误；C项，同一能级上的同一轨道上最多排2个电子，两个电子的自旋状
态不同，则其运动状态肯定不同，C错误；D项，原子轨道和电子云都可用来形象地描述电子运动状态，
D正确；故选D。
8．某元素的最外层电子数为2，价电子数为5，并且该元素是同族中原子序数最小的元素，关于该元
素的判断错误的是( )
A．该元素原子的电子排布式为[Ar]3d34s2B．该元素为Ⅴ
C．该元素属于ⅢA族元素 D．该元素属于过渡元素
【答案】C
【解析】主族元素的最外层电子数=价电子数，而题给元素的最外层电子数为2，价电子数为5，所以
该元素不属于主族元素，而属于过渡元素，又因其是同族中原子序数最小的元素，所以在第4周期，其价
电子排布式为3d34s2，为ⅤB族元素Ⅴ。A项，该元素是25号，原子的电子排布式为[Ar]3d34s2，A项正确；
B项，该元素是25号，是V，B项正确；C项，该元素属于VB族元素，C项错误；D项，第IB～ⅦB和
Ⅷ族元素，是过渡元素，D项正确；故选C。
9．某短周期元素R的各级电离能数据(用I、I……表示，单位为kJmol-1)如表所示。关于元素R的判
1 2
断中正确的是( ) ⋅I I I I
1 2 3 4
R 740 1500 7700 10500
A．R元素基态原子的电子排布式为ns1 B．R的最高正价为+4价
C．R元素可能属于非金属元素 D．R元素位于元素周期表中第ⅡA族
【答案】D
【解析】根据第一至第四电离能的数据可知，第三电离能突然增大，说明该元素容易失去2个电子，
则该元素原子最外层含有2个电子，据此分析解答。从表中原子的第一至第四电离能的数据，元素的第一、
第二电离能都较小，第三电离能突然增大，容易失去2个电子，最高化合价为+2价，即最外层应有2个电
子，应为第ⅡA族元素。A项，R元素可能是Mg或Be，基态原子的价电子排布式为ns2，故A项错误；B
项，最外层，有2个电子，所以R的最高正价为+2价，故B项错误；C项，R元素可能是Mg或Be，不可
能属于非金属元素，故C项错误；D项，最外层有2个电子，所以R元素位于元素周期表中第ⅡA族，故
D项正确；故选D。
10．第一电离能、第二电离能、第三电离能分别用I 、I 、I 表示，下表是第三周期部分元素的电离能
1 2 3
[单位：eV(电子伏特)]数据。
元素 I/eV I/eV I/eV
1 2 3
甲 5.7 47.4 71.8
乙 7.7 15.1 80.3
丙 13.0 23.9 40.0
丁 15.7 27.6 40.7
下列说法正确的是( )
A．甲的金属性比乙弱 B．乙的化合价为＋1价
C．丙一定是非金属元素 D．丁一定是金属元素
【答案】C
【解析】根据I(甲) I(甲)和I(乙) I(乙)以及甲、乙在第三周期可推知甲为Na，乙为Mg，金属性
2 1 3 2
Na＞Mg，Mg的化合价为＋2价，因此A、B项不正确；根据I(丁)＞I(丙)＞I(Mg)可推知丙、丁为第三周
≫ ≫ 1 1 1
期中原子序数大于Al的非金属元素，因此C项正确，D项错误。故选C。
11．已知X、Y是主族元素，I为电离能，单位是kJ·mol－1。根据下表所列数据判断错误的是( )
元素 I I I I
1 2 3 4
X 500 4 600 6 900 9 500
Y 580 1 800 2 700 11 600
A．元素X的常见化合价是＋1价B．元素Y是第ⅢA族的元素
C．元素X与氯形成化合物时，化学式可能是XCl
D．若元素Y处于第三周期，它可与冷水剧烈反应
【答案】D
【解析】根据表中提供的电离能的数据，可推断出X是第ⅠA族的元素，常见化合价是＋1价，和氯
气化合形成XCl型的氯化物，Y是第ⅢA族的元素，选项A、B、C项均正确。当Y处于第三周期时，是
铝元素，不能和冷水反应，D项错误。故选D。
12．如图为周期表的一小部分，A、B、C、D、E的位置关系如图所示。其中B元素最高化合价是最
低化合价绝对值的3倍，它的最高价氧化物中含氧60%。下列说法正确的是( )
A
D B E
C
A．D、B、E三种元素的第一电离能逐渐减小
B．电负性：C E
C．D、B、E三种元素形成的简单离子的半径逐渐增大
D．气态氢化物的稳定性顺序：DC，而同周期自左向右，电负性增大，
E>B，故电负性E>C，故B错误；P、S、Cl三种元素形成的简单离子，电子层结构相同，原子序数越大，
离子半径越小，故C错误；元素的非金属性越强，对应的氢化物越稳定，则气态氢化物的稳定顺序：
D”“<”或“＝”，下同)；
氧 氟
③根据第一电离能的含义和元素周期律，可推断出E ________E 。
镁 钙
【答案】(1) (2)铬 第四周期第ⅥB族
(3)② C (4)①增大 ②< ③>
【解析】(1)次外层电子数是最外层电子数的的元素是氖。(2)1～36号元素中，原子核外电子排布中未
成对电子数最多的元素是铬，共有6个未成对电子。(3)由该基态原子的轨道表示式中的电子数可知，C元
素是硅，根据洪特规则，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，且自旋方向
相同，故硅元素基态原子的轨道表示式为②。(4)同周期内，随着原子序数的增大，第一电离能变化的总趋
势是增大；同主族内，随着电子层数的增多，第一电离能变化的总趋势是减小。
15．按要求回答下列问题：
(1)研究发现，在CO 低压合成甲醇反应(CO ＋3H===CH OH＋HO)中，Co氧化物负载的Mn氧化物
2 2 2 3 2
纳米粒子催化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。回答下列问题：
(1)Co基态原子核外电子排布式为____________________。元素Mn与O中，第一电离能较大的是________，基态原子核外未成对电子数较多的是________。
(2)我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N )(H O) (NH )Cl(用R代表)。
5 6 3 3 4 4
回答下列问题：
①氮原子的价电子轨道表示式为_______________________________________。
②元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量称作第一电子亲和能(E)。
1
第二周期部分元素的E 变化趋势如图所示，其中除氮元素外，其他元素的 E 自左而右依次增大的原因是
1 1
________________；氮元素的E 呈现异常的原因是________________。
1
【答案】(1)[Ar]3d74s2 O Mn
(2)① ②同周期元素随核电荷数依次增大，原子半径逐渐变小，故结合一个电子释放出的
能量依次增大 N原子的2p轨道为半充满状态，相对稳定不易得电子
【解析】(1)Co 是 27 号元素，位于元素周期表中第四周期Ⅷ族，其基态原子核外电子排布式为
1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2。同周期元素从左到右，元素的第一电离能呈增大趋势，故Mn的第一电
离能小于Se，同主族元素从上到下，元素的第一电离能逐渐减小，故Se的第一电离能小于O，则第一电
离能：MnC>Zn
【解析】(1)Zn是30号元素。位于元素周期表第 4周期ⅡB族，故其基态原子核外电子排布式为
1s22s22p63s23p63d104s2(或[Ar]3d104s2)。(2)①SO为5原子32个价电子微粒，故与其互为等电子体的阴离子有
PO、ClO等。②氮元素的非金属性强于磷元素，故氨的热稳定性比膦强。(3)Cu与Zn的第一电离能分别为
I ＝746 kJ·mol－1，I ＝906 kJ·mol－1，I C>Zn。
17．钾的化合物广泛存在于自然界中。回答下列问题：
(1)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用________形象化描述。
(2)钾的焰色反应为________色，发生焰色反应的原因是_________________________。
(3)叠氮化钾(KN )晶体中，含有的共价键类型有________________，N的空间构型为________。
3
(4)CO能与金属K和Mn形成配合物K[Mn(CO) ]，Mn元素基态原子的价电子排布式为________。
5
【答案】(1)电子云 (2)紫 电子由较高能级跃迁到较低能级时，以光的形式释放能量
(3)σ键和π键 直线形 (4)3d54s2
【解析】(1)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用电子云形象化描述。(2)
钾的焰色反应为紫色。发生焰色反应，是由于电子从较高能级跃迁到较低能级时释放能量，释放的能量以
光的形式呈现。(3)根据氮原子的结构，叠氮化钾晶体中含有的共价键类型有σ键和π键。N的空间构型为
直线形。(4)Mn元素基态原子核外有25个电子，电子排布式为[Ar]3d54s2，故其价电子排布式为3d54s2。
18．第三代半导体材料的优异性能和对新兴产业的巨大推动作用，使得发达国家都把发展第三代半导
体材料及其相关器件等列为半导体重要新兴技术领域，投入巨资支持发展。第三代半导体材料有氮化镓、
碳化硅等。请回答下列问题：
(1)硅原子占据电子的能级符号有________________，其中占据电子的能量最高的能级符号为________，
该电子层已经容纳了________个电子。
(2)N原子中，有电子占据的最高电子层符号为________，该电子层已经容纳的电子数为________个。
(3)镓为元素周期表中第31号元素，位于元素周期表第4周期。镓原子具有________个电子层，每个
电子层已经容纳的电子数之比为______________。
【答案】(1)1s、2s、2p、3s、3p 3p 2 (2)L 5 (3)4 2∶8∶18∶3
【解析】(1)硅位于元素周期表第3周期，有3个电子层，分别为K、L、M，每个电子层的能级数分别
为1、2、2，其能级符号为1s、2s、2p、3s、3p，其中占据电子的最高能级为3p，s能级最多容纳2个电子，
p能级最多容纳6个电子，故3p能级容纳的电子数为14－2－2－6－2＝2。(2)N原子位于元素周期表第2
周期，共2个电子层，符号分别为K、L，L为最高电子层，该电子层包括2s能级的2个电子和2p能级的
3个电子，共5个电子。(3)通过比较，可以得出规律，电子层数与元素原子所在的周期数相等，故 Ga有4
个电子层，每层的电子数为2、8、18、3。
19．表1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：表1
(1)元素p为26号元素，请写出其基态原子电子排布式： _______________________。
(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表2：
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3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】(2)h为Mg元素，Mg单质在空气中燃烧发出耀眼的白光，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)o元素为Mn，其基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，
Mn2＋的基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，其3d能级为半充满状态，相对比较稳定，当其失去第3个电子时比较困难，而Fe2＋的基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d6，其3d能级再失去一个电子即为半充满状态，
故其失去第3个电子比较容易。(4)第3周期8种元素分别为钠、镁、铝、硅、磷、硫、氯、氩，其单质中
钠、镁、铝形成金属晶体，熔点依次升高；硅形成原子晶体；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种元素熔点最低的为氩，其次为氯，其中电负性最大的为氯。(5)由图可知，
该元素的电离能I 远大于I，故为第ⅢA族元素，应为Al。
4 3
1．(2022·上海市黄浦区一模)下列表示正确的是( )
A．CHCl的电子式： B．镁原子最外层电子的电子云图：
3
C．四氯化碳的比例模型： D．乙酸甲酯的结构简式：CHOOCCH
3 3
【答案】D
【解析】A项，一氯甲烷是共价化合物，电子式为 ，故A错误；B项，镁原子最外层电子
为3s电子，电子云图 ，故B错误；C项，四氯化碳中氯原子的原子半径大于碳原子，四氯化碳
的比例模型为 ，故C错误；D项，乙酸甲酯的分子式为C HO，结构简式为
2 4 2
CHOOCCH ，故D正确；故选D。
3 3
2．(2022·上海市金山区高三质量监控)工业合成尿素的原理：CO+2NH CO(NH)+H O，
2 3 2 2 2
有关化学用语表示正确的是( )A．中子数为8的碳原子：8C
B．NH 的电子式：
3
C．氧原子的核外电子轨道表示式：
D．CO(NH) 的结构简式：
2 2
【答案】D
【解析】A项，中子数为8的碳原子表示为14C或14C，A错误；B项，NH 的N最外层达到8电子稳
6 3
定结构，其电子式为 ，B错误；C项，还差1s轨道的2个电子，C错误；D项，CO(NH) 是2个氨
2 2
基与羰基碳相连，其结构简式为 ，D正确；故选D。
3．(2022·江苏省百校大联考高三第二次考试)实验室制备NaSO 的反应原理：
2 2 3
2NaS+Na CO+4SO=3Na SO+CO 。下列有关说法正确的是( )
2 2 3 2 2 2 3 2
A．SO 为非极性分子
2
B．NaS的电子式为
2
C．CO2-为三角锥形
3
D．基态O原子的轨道表示式：
【答案】B
【解析】A项，SO 为V形结构，正负电荷中心不重合，为极性分子，A错误；B项，NaS为离子化
2 2
合物，由Na+和S2-构成，电子式为 ，B正确；C项，CO2-中C形成3个δ键，孤对电子数为
3
(4+2−3×2)=0，为sp2杂化，立体构型为平面三角形，C错误；D项，根据原子核外电子排布原则：电子优先单独占据1个轨道，且自旋方向相同，D错误。故选B。
4．(2021·江苏省海门区高三第三次诊断测试预测)工业上通过Al O+N +3C 2AlN+3CO可制得高
2 3 2
温陶瓷材料AlN。下列说法正确的是( )
A．N 的电子式为：
2
B．AlN是分子晶体
C．27Al用原子中的中子数为14
D．基态氮原子轨道表示式：
【答案】C
【解析】A项，N原子最外层有5个电子，2个N原子形成3对共用电子对，使物质分子中每个原子
都达到最外层8个电子的稳定结构，故N 的电子式为： ，A错误；B项，AlN是高温陶瓷材料，
2
物质的熔沸点很高，说明AlN的存在状态是原子晶体，而不是熔沸点比较低的分子晶体，B错误；C项，
Al是13号元素，原子核内质子数是13，27Al中的中子数为：27-13=14，C正确；D项，原子核外电子总是
尽可能成单排列，而且自旋方向相同，这样排布使原子的能量最低，故基态氮原子轨道表示式是：
，D错误；故选C。
5．(2022·山东省实验中学模拟预测)含有N-、N+的材料Pb(N )、NAsF 可以用于炸药。下列说法正
3 5 3 2 5 6
确的是( )
A．Pb属于d区元素
B．基态As原子的d轨道与p轨道上的电子数之比为3：2
C．N-的空间构型为直线形
3
D．基态F原子中，核外电子的空间运动状态有9种
【答案】C
【解析】A项，铅元素的原子序数为82，价电子排布式为6s26p2，处于元素周期表的p区，故A错误；
B项，砷元素的原子序数为33，电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，则原子的d轨道与p轨道上的电子
数之比为10：15=2：3，故B错误；C项，等电子体具有相同的空间构型，N-离子与二氧化碳分子的原子
3
个数都为3、价电子数都为16，互为等电子体，二氧化碳的空间构型为直线形，则N-离子的空间构型为直
3
线形，故C正确；D项，核外电子的空间运动状态与原子轨道的数目相同，氟元素的原子序数为9，电子
排布式为1s22s22p5，氟原子的原子轨道数目为5，则核外电子的空间运动状态有5种，故D错误；故选C。6．(2022·湖北·华中师大一附中模拟预测)实验室中利用CoCl 制取配合物[Co(NH )]Cl 的反应为
2 3 6 3
2CoCl + 10NH + 2NH Cl+H O =2[Co(NH )]Cl +2H O。下列叙述正确的是( )
2 3 4 2 2 3 6 3 2
A．Co2+的价电子排布图为
B．1 mol [Co(NH)]3+中含σ键为18 mol
3 6
C．HO 中氧原子采用sp3杂化
2 2
D．氨分子间存在氢键，因而NH 易溶于水
3
【答案】C
【解析】A项，Co原子核外有27个电子，基态Co原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2，
Co2+的价电子排布式为3d7，价电子排布图为 ，A项错误；B项，1个
[Co(NH )]3+中1个Co3+与6个N原子形成6个配位键，配位键属于σ键，每个NH 中含3个N—Hσ键，
3 6 3
1mol[Co(NH)]3+中含有(6+6×3)mol=24molσ键，B项错误；C项，HO 的结构式为H—O—O—H，每个O
3 6 2 2
形成2个σ键，每个O还有两对孤电子对，即O原子的价层电子对数为4，O原子采用sp3杂化，C项正确；
D项，NH 易溶于水是由于NH 与HO分子间存在氢键、NH 分子和HO分子都是极性分子、NH 能与
3 3 2 3 2 3
HO反应，不是由于氨分子间存在氢键，D项错误；故选C。
2
7．(2022·湖北·华中师大一附中模拟预测)铜有Cu(Ⅰ)和Cu(Ⅱ)两种离子，铜的离子是人体内多种酶的
辅因子，人工模拟酶是当前研究的热点。铜的离子可与多种配体形成配位化合物，有一种配离子结构如图。
下列有关说法中错误的是( )
A．该配离子中所含基态铜离子的价层电子排布图为B．该离子的配体中，N原子采用了sp2和sp3两种杂化方式
C．该配离子中铜的配位数和所含配位键的数目均为4
D．从核外电子排布角度分析，稳定性：Cu(Ⅰ)＜Cu(Ⅱ)
【答案】D
【解析】A项，该配离子中铜离子为+1价，所以价层电子排布图为 ，A正确；B项，
该离子的配体中，N原子采用了sp2和sp3两种杂化方式，B正确；C项，由图可知铜离子配位数和每个离
子所含配位键数均为4，C正确；D项，由于Cu(Ⅰ)的3d轨道全充满，所以更稳定，故D错误。故选D。
8．(2022·广东·深圳市光明区高级中学高三阶段练习)某种硫化橡胶的部分结构如图所示。下列说法错
误的是( )
A．图中元素位于s区和p区的种数之比为1：2
B．基态硫原子和碳原子最高能级电子云轮廓图均为哑铃形
C．图中的硫原子和碳原子共有两种杂化方式
D．图示结构中含有σ键、π键和氢键等作用力
【答案】D
【解析】A项，位于s区的元素有H元素，位于p区的元素有C、S元素，则图中元素位于s区和p区
的种数之比为1：2，A正确；B项，p能级的电子电子云轮廓图为哑铃形，s能级的电子电子云轮廓图为球
形，基态S原子最高能级为3p能级、基态C原子最高能级为2p能级，所以电子云轮廓图都是哑铃形，B
正确；C项，连接双键的碳原子采用sp2杂化，价层电子对数是4的碳原子、硫原子采用sp3杂化，所以
C、S原子共有两种杂化方式，C正确；D项，图中不存在氢键，存在σ键、π键，D错误；故选D。
9．(2022·河北省秦皇岛市二模)金属元素Cu、Mn、Co、Ni等在电池、储氢材料、催化剂等方面都有
广泛应用。请回答下列问题：
(1)基态Cu原子中，核外电子占据最高能层的符号是_______。
(2)原子核外运动的电子有两种相反的自旋状态，若一种自旋状态用 表示，与之相反的用 表示，即称为电子的自旋磁量子数。对于基态Ni原子，其价电子自旋磁量子数的代数和为_______。
(3)铜锰氧化物(CuMn O)能在常温下催化氧化甲醛(结构如图)生成甲酸。
2 4
① _______(填“>”、“=”或“＜”)120°；从原子轨道重叠方式分类，分子中 键的类型是
_______。
②气态时，测得甲酸的相对分子质量大于46，其原因可能是_______。
(4) Cu(NO ) 是有机催化剂，其溶液为天蓝色。
3 2
①使溶液呈现天蓝色的四水合铜离子，其空间构型为平面正方形，则 的杂化轨道类型为
_______(填标号)。
A．dsp2 B．sp C．sp2 D．sp3
②NO -的空间构型为_______；分子中的大π键可用符号 表示，其中m代表参与形成大π键的原子
3
数，n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为 )，则NO -中的大π键应表示为
3
_______。
(5)Co晶体堆积方式为六方最密堆积，其晶胞结构如图所示，已知Co的原子半径为r，该晶胞的空间
利用率为_______(晶胞上占有的原子的体积与晶胞体积之比为晶胞的空间利用率，用含π的代数式表示)。
【答案】(1)N (2)-1或+1
(3) < s-sp2 两个甲酸分子间可以通过氢键形成二聚体
(4) A 平面三角形 (5)
【解析】(1)铜为第四周期元素，核外电子占据最高能层的符号是N；(2)基态Ni原子，其价电子轨道表示式为 ，自旋磁量子数的代数和为-1或+1；(3)①双键的排斥作用大于单
键的排斥作用， ＜120°；从原子轨道重叠方式分类，甲醛分子中C-H键是H原子的s轨道和C原子sp2
杂化轨道形成的共价键，类型是s-sp2 ；②两个甲酸分子间可以通过氢键形成二聚体，所以气态时，测得甲
酸的相对分子质量大于46；(4)①使溶液呈现天蓝色的四水合铜离子，其空间构型为平面正方形，则Cu2+与
4个HO分子形成4个配位键，所以Cu2+有4个杂化轨道， sp3杂化空间构型为四面体，四水合铜离子，其
2
空间构型为平面正方形，所以杂化轨道类型是dsp2，选A；②NO -中N原子杂化轨道数为 ，无孤电
3
子对，空间构型为平面三角形；NO -中N原子有2个未参与杂化的p电子、O原子各有1个未成对的p电
3
子、硝酸根从外获得1个电子，所以大π键应表示为 ；(5)Co晶体堆积方式为六方最密堆积，Co的原子
半径为r，1个晶胞含有Co原子数是 ；晶胞的边长为2r，高为 ，晶胞的体积为
，则该晶胞的空间利用率为 。
10．(2022·湖南省湘西自治州三模)我国科学家制备的NiO/Al O/Pt催化剂能实现氨硼烷(H NBH )高效
2 3 3 3
制备氢气的目的，制氢原理：HNBH +4CH OH NH B(OCH )+3H ↑。请回答下列问题：
3 3 3 4 3 4 2
(1)基态Al原子核外电子云轮廓图呈球形、哑铃形的能级上电子数之比为_______。
(2)已知几种元素的电负性如下表所示。
元素 H B C N O
电负性 2.1 2.0 2.5 3.0 3.5
①上述制氢反应中，有_______种元素的原子采取sp3杂化。
②NH 中键角∠HNH_______(填“大于”、“小于”或“等于”)H NBH 中键角∠HNH。
3 3 3
③B、C、N、O的电负性依次增大，其主要原因是_______。
④在氨硼烷中，H—B键中H带部分_______(填“正”或“负”)电荷。
(3)某有机硼化合物的结构简式如图1所示，1mol该有机物中含_______mol 键。组成该有机物的第二
周期元素第一电离能由大到小的顺序为_______(填元素符号)。(4)化硼是一种新型无机非金属材料，晶胞结构如图2所示。以晶胞参数为单位长度建立坐标系，表示
晶胞中各原子的位置，称为原子坐标。a点磷原子的坐标为(0，0，0)，b点磷原子的坐标为(1，1，0)，则c
点硼原子的坐标为_______。
(5)四氢铝钠(NaAlH )是有机合成中重要的还原剂，晶胞结构如图3所示。
4
①AlH-的空间构型为_______，AlH-的配位数为_______。
4 4
②已知N 为阿伏加德罗常数的值，晶体的密度为_______(用含a、N 的代数式表示) g· cm-3。
A A
【答案】(1)6∶7
(2) 4 小于 原子半径依次减小，得电子能力依次增强 负
(3) 42 N>O>C>B (4)( ， ， )
(5) 正四面体形 8【解析】(1)铝元素的原子序数为13，基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p1，则原子中球形的s能
级与哑铃形的p能级上电子数之比为6∶7；(2)①由方程式可知，制氢反应的化合物中硼、碳、氮、氧四种
原子的价层电子对数都为4，杂化方式均为sp3杂化；②氨分子中氮原子含有1对孤对电子，HNBH 中氨
3 3
分子的孤对电子与硼原子形成配位键，孤电子对对成键电子对的排斥力大，所以氨分子中键角∠HNH小于
HNBH 中键角∠HNH；③同周期元素，从左到右原子半径依次减小，得电子能力依次增强，元素的非金
3 3
属性依次增强，元素的电负性依次增大，则硼、碳、氮、氧四种元素的电负性依次增大；④由电负性的大
小可知，氢元素的电负性大于硼元素，则在氨硼烷中，H—B键中共用电子对偏向氢原子，氢原子带部分
负电荷；(3)有机物分子中单键为σ键，双键中含有1个σ键和1个π键，由有机硼化合物的结构简式可知，
1mol有机物中含有42molσ键；同周期元素，从左到右第一电离能呈增大趋势，氮原子的2p轨道为稳定的
半充满结构，第一电离能大于相邻元素，则硼、碳、氮、氧四种元素的第一电离能由大到小的顺序为
N>O>C>B；(4)由位于顶点a点磷原子的坐标为(0，0，0)、顶点b点磷原子的坐标为(1，1，0)可知，晶胞
的边长为1，则位于体对角线 处的c点硼原子的坐标为( ， ， )；(5)①四氢合铝酸根离子中铝原子的
价层电子对数为4、孤对电子对数为0，则离子的空间构型为正四面体形；由晶胞结构可知，位于体心的四
氢合铝酸根离子与位于棱上和面心的钠离子距离最近，则四氢合铝酸根离子的配位数为8；②由晶胞结构
可知，位于体心、顶点和面上的四氢合铝酸根离子的个数为1+8× +4× =4，位于棱上、面上的钠离子个
数为4× +6× =4，设晶体的密度为dg/cm3，由晶胞的质量公式可得： =(a×10—7)2×2a×10—7×d，解得
d= 。
11．(2022·重庆市高三第八次质量检测)铁元素被称为“人类第一元素”，铁及其化合物具有广泛的应
用，回答下列问题。
(1)铁在元素周期表第四周期第_______列，属于_______区元素，基态铁原子M层的核外电子排布式
为_______。
(2)铁形成的常见离子有Fe2+和Fe3+，Fe2+易被氧化为Fe3+，请利用核外电子排布的相关原理解释其原因：
_______。
(3)检验Fe2+是否被氧化为Fe3+的方法之一是取待测液，加入KSCN溶液，观察是否有红色的[Fe(SCN)(H O) ]2+生成。
2 5
①[Fe(SCN)(H O) ]2+中Fe3+的杂化类型为_______。
2 5
A．dsp2 B．dsp3 C．sp3d2 D．sp3
②配体SCN-和HO的键角大小：SCN-_________HO(填“<”、“>”或“=”)，请用杂化轨道理论解释
2 2
其原因_______。
③SCN-可写出两种常见的电子式，分别为_______、_______。③
④O、N、S三种元素的第一电离能由大到小的顺序为_______。
(4)铁酸钇是一种典型的单相多铁性材料，其正交晶胞结构如图a所示，沿z轴与x轴的投影图分别如
图b和图c所示。
①以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子坐标。如1号原子的
坐标为(0，0， )，2号原子的坐标为( ， -m， -m)，则3号Fe原子的坐标为_______。
②若晶胞参数分别为apm、bpm、cpm，阿伏加德罗常数的值为N ，则晶体的密度为_______g·cm-3(列
A
出计算表达式)。
【答案】(1) 8 d 3s23p63d6
(2)二价铁价层为3d6，再失去一个电子可以形成3d5的半满稳定结构，所以易被氧化为三价铁离子
(3) C > SCN-中心原子采用sp杂化，分子立体构型为直线型，键角为180°；HO中心原子采用
2
sp3杂化，有两对孤对电子，分子立体构型为v型，键角小于180°
N>O>S(4) ( ， +m， )
【解析】(1)铁是26号元素，位于第四周期第8列，属于d区，基态铁原子M层电子排布式为：
3s23p63d6；(2)亚铁离子的价电子排布式为3d6，易失去1个电子形成价电子排布式为半充满稳定结构的3d5
的铁离子，所以亚铁离子易被氧化为铁离子，故答案为：二价铁价层为3d6，再失去一个电子可以形成3d5
的半满稳定结构，所以易被氧化为三价铁离子；(3)①[Fe(SCN)(H O) ]2+中Fe3+的配位数为6，则杂化轨道数
2 5
为6，故选C；②SCN-中的C没有孤电子对，σ键电子对为2，则其价层电子对为2，根据价层电子对互斥
理论，则SCN-的空间构型为直线形，键角为180°，而水的空间构型为角形，则键角大小：SCN->H O；原
2
因为：SCN-中心原子采用sp杂化，分子立体构型为直线型，键角为180°；HO中心原子采用sp3杂化，有
2
两对孤对电子，分子立体构型为v型，键角小于180°；③SCN-的结构有两种分别为N≡C-S-和S=C=N-，其
电子式分别为： ， ；④同周期越靠右其第一电离能越大，但是VA和VIA反常，
同主族元素，越靠上第一电离能越大，则O、N、S三种元素的第一电离能由大到小的顺序为N>O>S；
(4)①晶胞中Y的个数为8 ，Fe的个数为2，O的个数为8 ，故铁酸钇的化学式为
YFeO ；已知1号原子空间坐标为(0， 0， )，2号原子空间坐 标为( ， -m， -n)，则3号Fe原子空
3
间坐标为( ， +m， )；②由第一问可知一个晶胞中含有2个YFeO ，若晶胞参数分别为apm、bpm和
3
cpm，阿伏加德罗常数的值用NA表示，则该晶体的密度为 。
12．(2022·四川省绵阳市高三第三次诊断性考试)废锂电池回收是对“城市矿产”的资源化利用，可促
进新能源产业闭环。处理钴酸锂(LiCoO2)和磷酸亚铁锂(LiFePO )废电池材料，可回收Li、Fe、Co金属。
4
(1)Co3+价层电子排布式是_______，LiFePO 中铁未成对电子数为_______。
4
(2) PO3-的空间构型为_______，中心原子的杂化类型是_______。
4
(3)下列状态的锂中，失去一个电子所需能量最大的是_______。
A． B． C． D．
(4)一种含Co阳离子[Co(H NCH CHNH )Cl]+的结构如下图所示，该阳离子中钴离子的配位数是
2 2 2 2 2 2_______，配体中提供孤电子对的原子有_______。乙二胺(H NCH CHNH )与正丁烷分子量接近，但常温
2 2 2 2
常压下正丁烷为气体，而乙二胺为液体，原因是：_______。
(5)钴酸锂(LiCoO )的一种晶胞如下图所示(仅标出Li，Co与O未标出)，晶胞中含有O2-的个数为
2
_______。晶胞边长为apm，阿伏加德罗常数的值为N ，该钴酸锂晶体的密度可表示为_______g·cm-3(用含
A
有N 的代数式表示)。
A
【答案】(1) 3d6 4 (2) 正四面体形 sp3 (3)B
(4) 6 N、Cl 乙二胺容易形成分子间氢键，沸点较高，常温呈液态
(5) 16
【解析】(1)Co是27号元素，Co3+价层电子排布式是3d6，LiFePO 中铁元素显+2价，Fe2+价层电子排
4
布为3d6，未成对电子数为4。(2) 中P原子价电子对数是 ，无孤电子对，空间构型为正四面体，
中心原子的杂化类型是sp3；(3)A项， 失去一个电子需要的能量为激发态锂的第一电离能；B项，
失去一个电子需要的能量为基态锂的第二电离能；C项， 失去一个电子需要的能量为基
态锂的第一电离能；D项， 失去一个电子需要的能量为激发态锂的第二电离能；所需能量最大的
是B；(4)该阳离子中与钴离子形成配位键的有4个N和2个Cl，配位数是6，配体中提供孤电子对的原子有N、Cl。乙二胺容易形成分子间氢键，沸点较高，常温呈液态。(5)根据均摊原则，晶胞中Li+数为
，钴酸锂的化学式为LiCoO ，晶胞中含有O2-的个数为16。晶胞边长为apm，阿伏加德罗
2
常数的值为N ，该钴酸锂晶体的密度可表示为 g·cm-3。
A
13．(2022·安徽省宣城市高三第二次调研理综)碳、硅在有机材料、无机材料中都有着广泛应用。
(1)下列碳原子的状态中，符合基态碳原子的电子排布的是_______。
A． B．
C． D．
(2)CH 、CH=CH 、CH≡ CH子中键角最大的是_______，乙烯分子结构式如图，其中 大于 ，试解
4 2 2
释其原因_______。
(3)硅酸根阴离子具有多种形式，最简单的 的空间结构及平面投影图如图1、图2表示的是无限大
片层状硅酸根阴离子，其 _______。(4)已知配合物中心体的价电子数加上配体提供给中心体的电子数为18时，配合物较稳定。如金属羰
基配合物Fe(CO) 。则Ni(CO) 中x=_______。配合物Fe(CO) 的结构如图，Fe(CO) 属于_______晶体。CO
5 x 5 5
和Fe(CO) 中碳氧键键长更长的物质是_______(填化学式)，理由是_______。
5
(5)石墨是层状结构，许多分子和离子可以渗入石墨层间形成插层化合物，如C K。图3为C K沿石
8 8
墨层的垂直方向的投影示意图(交点表示碳原子，○代表K+)，图4为C K的晶胞结构示意图。已知
8
键长为apm，则同层K+最近距离为_______pm，碳层和钾层相距dpm，则C K的密度为_______ g· cm-3 (用
8
代数式表示)。
【答案】(1)B
(2) CH≡ CH 碳碳双键电子云密度大，对碳氢单键排斥力大于碳氢单键之间的排斥力(或其他合理
答案)
(3)1：2.5 (或2：5)(4) 4 分子 Fe(CO) Fe(CO) 中碳原子给出电子与铁原子形成配位键，使碳氧间电子云密
5 5
度变小，碳氧键键长变长
(5)
【解析】(1)碳元素的原子序数为6，基态原子的电子排布式为1s22s22p2，轨道表示式为
，故选B；(2)甲烷分子的空间构型为正四面体形，键角为109°28
＇，乙烯分子中2个碳原子和4个氢原子位于同一平面，空间构型为平面形，键角为120°，乙炔分子的空
间构型为直线形，键角为180°，则乙炔分子中键角最大；乙烯分子中碳原子为sp2杂化，碳原子间形成碳
碳双键，碳碳双键电子云密度大，对碳氢单键排斥力大于碳氢单键之间的排斥力，所以分子中的键角 大
于 ；(3)由图可知，硅酸盐形成的硅氧四面体中位于体内的硅原子数为1，位于顶点和体内的氧原子个数
为3× +1=2.5，则硅氧原子个数比为1：2.5=2：5；(4)镍原子的价电子排布式为3d84s2，一氧化碳配体提
供的电子数为2，由配合物中心体的价电子数加上配体提供给中心体的电子数为18时，配合物较稳定可得：
10+4x=18，解得x=4；由配合物的结构可知，配合物五羰基合铁是由分子形成的分子晶体，分子中碳原子
给出电子与铁原子形成配位键，使碳氧间电子云密度变小，碳氧键键长变长，所以五羰基合铁分子中碳氧
键键长大于一氧化碳；(5)由图可知，同层钾离子最近距离为 pm，由晶胞结构可知，晶胞中含有1个
C K，晶体的密度为xg/cm3，由晶胞的质量公式可得： =( ×10—10)2×2× ×d×x，解得x=
8
。1．【2022•海南省选择性考试】已知CHCOOH+Cl ClCH COOH+HCl，ClCH COOH的酸性比
3 2 2 2
CHCOOH强。下列有关说法正确的是( )
3
A．HCl的电子式为 B．Cl-Cl键的键长比I-I键短
C．CHCOOH分子中只有σ键 D．ClCH COOH的酸性比ICHCOOH强
3 2 2
【答案】BD
【解析】A项，HCl为共价化合物，H原子和Cl原子间形成共用电子对，其电子式为 ，A错
误；B项，原子半径Cl＜I，故键长：Cl—Cl＜I—I，B正确；C项，CHCOOH分子中，羧基的碳氧双键中
3
含有π键，C错误；D项，电负性Cl＞I，-Cl能使-COOH上的H原子具有更大的活动性，因此
ClCH COOH的酸性比ICHCOOH强，D正确；故选BD。
2 2
2．【2022•海南省选择性考试】钠和钾是两种常见金属，下列说法正确的是( )
A．钠元素的第一电离能大于钾
B．基态钾原子价层电子轨道表示式为
C．钾能置换出NaCl溶液中的钠
D．钠元素与钾元素的原子序数相差18
【答案】A
【解析】A项，同一主族元素的第一电离能从上到下依次减小，金属性越强的元素，其第一电离能越
小，因此，钠元素的第一电离能大于钾，A说法正确；B项，基态钾原子价层电子为4s1，其轨道表示式为
，B说法不正确；C项，钾和钠均能与水发生置换反应，因此，钾不能置换出 NaC1溶液中的钠，C说
法不正确；D项，钠元素与钾元素的原子序数分别为11和19，两者相差8，D说法不正确；故选A。
3．【2022•辽宁省选择性考试】短周期元素X、Y、Z、W、Q原子序数依次增大。基态X、Z、Q原子
均有两个单电子，W简单离子在同周期离子中半径最小，Q与Z同主族。下列说法错误的是( )
A．X能与多种元素形成共价键 B．简单氢化物沸点：
C．第一电离能： D．电负性：
【答案】B【解析】短周期元素X、Y、Z、W、Q原子序数依次增大，W简单离子在同周期离子中半径最小，说
明W为第三周期元素Al。短周期元素的基态原子中有两个单电子，可分类讨论：①为第二周期元素时，
最外层电子排布为2s22p2或2s22p4，即C或O；②为第三周期元素时，最外层电子排布为3s23p2或3s23p4，
即Si或S。Q与Z同主族，结合原子序数大小关系可知，则X、Z、Q分别为C、O和S，则Y为N。A项，
X为C，能与多种元素(H、O、N、P、S等)形成共价键，A正确；B项，Z和Q形成的简单氢化物为HO
2
和HS，由于HO分子间能形成氢键，故HO沸点高于HS，B错误；C项，Y为N，Z为O，N的最外层
2 2 2 2
p轨道电子为半充满结构，比较稳定，故其第一电离能比O大，C正确；D项，W为Al，Z为O，O的电
负性更大，D正确；故选B。
4．【2022•山东卷】X、Y为第三周期元素、Y最高正价与最低负价的代数和为6，二者形成的一种化
合物能以[XY ]+[XY ]-的形式存在。下列说法错误的是( )
4 6
A．原子半径：X>Y
B．简单氢化物的还原性：X>Y
C．同周期元素形成的单质中Y氧化性最强
D．同周期中第一电离能小于X的元素有4种
【答案】D
【解析】Y位于第三周期，且最高正价与最低负价的代数和为6，则Y是Cl元素，由X、Y形成的阴
离子和阳离子知，X与Y容易形成共价键，根据化合物的形式知X是P元素。A项，P与Cl在同一周期，
则P半径大，即X>Y，A项不符合题意；B项，两者对应的简单氢化物分别是PH 和HCl，半径是P3-
3
>Cl-，所以PH 的失电子能力强，还原性强，即X>Y，B项不符合题意；C项，同周期元素从左往右，金
3
属性减弱，非金属性增强，各元素对应的金属单质还原性减弱，非金属单质的氧化性增强，所以Cl 的氧
2
化性最强，C项不符合题意；D项，同一周期，从左到右，第一电离能呈现增大的趋势，第VA族元素的
第一电离能大于相邻元素的第一电离能；所以第三周期第一电离能从小到大依次为Na、Al、Mg、Si、S、
P、Cl，所以有5种，D项符合题意；故选D。
5．【2020•山东卷】短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，基态X原子的电子总数是其
最高能级电子数的2倍，Z可与X形成淡黄色化合物ZX ，Y、W最外层电子数相同。下列说法正确的是(
2 2
)
A．第一电离能：W>X>Y>Z B．简单离子的还原性：Y>X>W
C．简单离子的半径：W>X>Y>Z D．氢化物水溶液的酸性：Y>W
【答案】C
【解析】四种短周期主族元素，基态X原子的电子总数是其最高能级电子数的2倍，设若X为第二周期元素原子，则X可能为Be或O，若X为第三周期元素原子，则均不满足题意，Z与X能形成ZX 的淡
2 2
黄色化合物，该淡黄色固体为NaO，则X为O元素，Z为Na元素；Y与W的最外层电子数相同，则Y
2 2
为F元素，W为Cl元素。A项，同一周期从左向右第一电离能总趋势为逐渐增大，同一主族从上到下第一
电离能逐渐减小，故四种元素中第一电离能从大到小的顺序为F＞O＞Cl＞Na，A错误；B项，单质的氧化
性越强，简单离子的还原性越弱，O、F、Cl三种元素中F 的氧化性最强O 的氧化性最弱，故简单离子的
2 2
还原性O2-＞Cl-＞F-，B错误；C项，电子层数越多简单离子半径越大，相同结构的离子，原子序数越大半
径越小，故四种元素中离子半径从大到小的顺序为Cl-＞O2-＞F-＞Na+，C正确；D项，F元素的非金属性强
于Cl元素，则形成氢化物后F原子束缚H原子的能力强于Cl原子，在水溶液中HF不容易发生电离，故
HCl的酸性强于HF，D错误；故选C。
6．【2021•全国乙卷】(1)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】(1)AC
【解析】(1) A项，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；B项， Cr核外电子排布为[Ar]3d54s1，由于能级交错，3d轨道
能量高于4s轨道的能量，即3d电子能量较高，B错误；C项，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； 故选AC。
7．【2021•湖南选择性考试】(1)基态硅原子最外层的电子排布图为 ，晶体硅和
碳化硅熔点较高的是 (填化学式)；
【答案】(1) SiC
【解析】(1)Si位于周期表中第3周期第ⅣA族，基态原子的价电子排布式为3s23p2，则基态Si原子的
价电子排布图为： ；晶体硅、碳化硅均属于原子晶体，原子半径：Si＞C，键长：
C﹣Si＜Si﹣Si，则键能：C﹣Si＞Si﹣Si，所以熔点：碳化硅＞晶体硅，晶体硅和碳化硅熔点较高的是
SiC。
8．【2021•河北选择性考试】(1)在KH PO 的四种组成元素各自所能形成的简单离子中，核外电子排
2 4布相同的是___________(填离子符号)。
(2)原子中运动的电子有两种相反的自旋状态，若一种自旋状态用+ 表示，与之相反的用- 表示，称
为电子的自旋磁量子数.对于基态的磷原子，其价电子自旋磁量子数的代数和为____________。
【答案】(1)K+和P3- (2) 或
【解析】(1)在KH PO 的四种组成元素各自所能形成的简单离子分别为H+ (或H-)、O2-、K+和P3-，其
2 4
中核外电子排布相同的是K+和P3-。(2)对于基态的磷原子，其价电子排布式为3s23p3，其中3s轨道的2个
电子自旋状态相反，自旋磁量子数的代数和为0；根据洪特规则可知，其3p轨道的3个电子的自旋状态相
同，因此，基态磷原子的价电子的自旋磁量子数的代数和为 或 。
9．【2021•广东选择性考试】(1)基态硫原子价电子排布式为__________。
(3)汞的原子序数为80，位于元素周期表第______周期第ⅡB族。
【答案】(1)3s23p4 (3)六
【解析】(1)基态硫原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，因此基态硫原子价电子排布式为3s23p4；(3)
第六周期0族元素的原子序数为86，因此第80号元素Hg位于第六周期第ⅡB族。
10．【2020•新课标Ⅰ卷】(1)基态Fe2+与Fe3+离子中未成对的电子数之比为_________。
(2)Li及其周期表中相邻元素的第一电离能(I)如表所示。I(Li)> I (Na)，原因是_________。I(Be)>
1 1 1 1
I(B)> I (Li)，原因是________。
1 1
【答案】(1)4：5
(2)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能级轨道处于全充满状态，能量更低更稳定，故其第一电离能大于B的。
11．【2020•新课标Ⅱ卷】(1)基态Ti原子的核外电子排布式为____________。
【答案】(1)1s22s22p63s23p63d24s2
12．【2020•新课标Ⅲ卷】(1)H、B、N中，原子半径最大的是______。根据对角线规则，B的一些化
学性质与元素______的相似。
【答案】(1)B Si(硅)
13．【2020•江苏卷】(1)Fe基态核外电子排布式为___________；[Fe(H O) ]2+中与Fe2+配位的原子是
2 6________(填元素符号)。
【答案】(1)1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2 O
14．【2019•新课标Ⅰ】(1)下列状态的镁中，电离最外层一个电子所需能量最大的是 (填
标号)。
A． B． C． D．
【答案】(1)A
15．【2019•新课标Ⅱ】(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+的价层电子排布式为______________________。
(3)比较离子半径：F−__________O2−(填“大于”等于”或“小于”)。
【答案】(2)4s 4f5 (3)小于
16．【2019•新课标Ⅲ】(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”)。
【答案】(1)Mg 相反
17．【2019•江苏卷】(1)Cu2+基态核外电子排布式为_______________________。
【答案】(1)[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9
18．【2018•新课标Ⅰ卷】(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．
(2)Li+与H−具有相同的电子构型，r(Li+)小于r(H−)，原因是______。
【答案】(1)D C (2)Li+核电荷数较大
19．【2018•新课标Ⅱ卷】(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。
【答案】(1) 哑铃(纺锤)
20．【2018•新课标Ⅲ卷】(1)Zn原子核外电子排布式为________________。
(2)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)_______Ⅰ(Cu)(填
1 1“大于”或“小于”)。原因是________________。
【答案】(1)[Ar]3d104s2
(2)大于 Zn核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子
21．【2018•江苏卷】(2)Fe2+基态核外电子排布式为__________________。
【答案】(2)[Ar]3d6或1s22s22p63s23p63d6
22．【2018•海南卷】(1)CuFeS 中存在的化学键类型是________________。下列基态原子或离子的价
2
层电子排布图正确的_____________。
【答案】(1)离子键 CD
