高中化学奥林匹克竞赛专题练习：专题四-原子结构与元素周期律

核外电子的运动状态轨道 电子的自旋 主量子数（电子层） 角量子数（电子亚层）磁量子数（电子云的伸展方向） 奥赛系列讲座：第一讲 原子结构与元素周期律第一节 原子核外电子的运动状态〖内容摘要〗1．核外电子运动状态 （1）核外电子运动的特征（2）核外电子运动状态的描述①②角量子数l （l = 0，1，···，(n-1) ）—— 电子亚层③磁量子数m （m = 0，±1，±2，···，±l ）——电子云的伸展方向 （a ）当l=0、m=0时，s 电子云只有一种伸展方向。

其图形为：（b ）当l=1，m=0、m=±1时，P 电子云有三种不同的伸展方向。

其图形为：（c ）当l=2，m=0、m=±1、m=±2时，d 电子云有五种不同的伸展方向。

其图形为：④自旋量子数m s （m s = +1/2， -1/2 ）——电子的自旋轨道：具有一定能量和伸展方向的电子云所占据的空间。

S 电子云（球形） P 电子云 亚铃形 P X P Y P 2三个方向 d 电子云五个方向（称五个简并轨道）dxy dxz dyz dx 2-y 2 dz 2 f 电子云七个方向 能量相同的轨道称简并轨道能量：量子化 电子 理论：1924年，德布罗意首先提出 运动方式：波粒二象性实验：电子衍射实验证实三、核外电子的排布（多电子原子）例1：一个电子处于n=2，ι=0的运动状态就为2s电子，处于n=2，ι=1就为2p电子。

例2：假定有下列电子的各套量子数，指出哪几套不可能存在，并说明原因。

(1)3，2，2，1/2 (2)3，0，-1，1/2 (3)2，2，2，2 (4)1，0，0，0 (5)2，-1，0，1/2 (6)2，0，-2，1/2解：除(1)外都不可能；(2)中ι=0，m只能为0；(3)中n=2，ι只能为0或1或-1，m s只能取+1/2或-1/2；(4)中m s只能取+1/2或-1/2；(5)中n=2时，ι只能为0或1；(6)中ι=0，m只能为0。

第9章原子结构与元素周期律1根据玻尔理论，计算氢原子第五个玻尔轨道半径( nm)及电子在此轨道上的能量。

解：⑴根据rn=a o n2r5=53pm x 25= 53 x 10-3nm x 25= nm2(2) 根据En=-B / nE5= —52=—25=—答：第五个玻尔轨道半径为nm,此轨道上的能量为-。

2. 计算氢原子电子由n =4能级跃迁到n =3能级时发射光的频率和波长。

解：(1)根据 E (辐射)=△E= E4—E3 = X10 -18 J(( 1/3) 4 5 6—( 1/4) 7)=X10 -18 J (1/9-1/16) =X10 -18JX =根据E (辐射)=h vv = E (辐射)/h= x 10-19J 6. 626X10「34 = s-1(2) 法1:根据E (辐射)=h v = hC/入入=hC/ E (辐射)=6. 626X10 -4x 3X 1 0 8 9x 10-19J=x 10-6m。

法 2 :根据v = C/ 入，入=C/ v =3x10 8 s-1 = x 10-6m o答：频率为s-1，波长为x 10-6m o3. 将锂在火焰上燃烧放出红光，波长=，这是Li 原子由电子组态1s22p1^ 1s22s1跃迁时产生的。

试计算该红光的频率、波数以及以KJ - mol-1为单位符号的能量。

解：(1)频率v = C/ 入=3 x10 8x 10-9 m/nm= x 1014 s1;(2) 波数v =1/ 入=1/ x 10-9 m/nm= x 106 m-1(3) 能量E (辐射)=h v =6. 626X10「34xx 1014 s-1=x 10-19 Jx 10-19 Jx x 1023mol-1x 10-3KJ/J= KJ moT答：频率为x 1014 s-1,波数为x 106 m-1，能量为KJ mot1。

4计算下列粒子的德布罗意波的波长：(已知电子的速度为v= x 106ms1)(1)质量为10 10kg，运动速度为s 1的尘埃；(2)动能为的自由电子；(3)动能为300eV的自由电子。

专题四原子结构与元素周期律学号姓名得分1、分子和离子都是微粒子， 1996 言当存在的一种微粒，种微粒子由年，科学家于在宇宙深了早在30 年前就 3 个原子核和 2 个子成，它的化学式是。

2、自然界中，碳除了有 2 种定同位素12C和13C外，有一种半衰期很的放射性同位素14C，丰度也十分定，如下表所示（注：数据后括号里的数字是最后一位或两位的精确度，14C 只提供了大气丰度，地壳中的含量小于表中数据）：同位素相原子量地壳丰度（原子分数）12C12（整数）0.9893 （ 8）1313.003354826（17）0.0107 （ 8）C14C14.003241982（27） 1.2 × 10－16（大气中）：什么通常碳的相原子量只是其定同位素的加平均而不将平均？14C也加入取3、代原子构理，在同一子上，可有s、p、d、f 、 g、 h⋯⋯等，各分有1、 3、5、⋯⋯个道。

根据子填入道的序：（1）第 8 周期共有种元素；（2）原子核外出第一个 6 f子的元素的原子序数是；（3）根据“ 定”假，第114 号元素是一种定同位素，半衰期很，可能在自然界都可以找到。

推第114 号元素属于周期，族元素，原子的外子构型是。

4、A、 B 两元素， A 原子的 M和 N 的子数分比 B 原子的 M和 N的子数少7个和 4 个。

写出A、 B 两原子的名称和子排布式，并明推理程。

5、五种元素的原子子构如下：A：122s 2263s236354 2 B ： 1222263 2 C ：1 2222 6s p p d s s s p s s s pD：122s 2263s232E： 122s1s p p s：其中，（ 1）哪种元素是稀有气体？（ 2）哪种元素最可能生成具有催化性的氧化物？（ 3）哪种元素的原子的第一电离能最大？6、写出 Eu（63 号）、Te（ 52 号）元素原子的电子排布式。

若原子核外出现 5 g和 6 h五层，请预测第九、十周期最后一个元素原子序数和它们的电子排布。

原子结构与元素周期表基础题一、选择题1．下列用四个量子数标记某基态原子的电子在原子轨道上的运动状态，其中合理的是 A. 2，2，1，+21 B. 2，1，2，-21 C. ３，2，-2，+21 D. ３，-2，２，-212．基态原子的核外电子在原子轨道上的能量大小关系不正确的是（ ） A. 3s ＞2s B. ３p ＞3s C. 4s ＞3d D. 3d ＞3s 3．下列符合泡利不相容原理的是（ ）4．下列哪个选项可以更贴切地展现洪特规则的内容（ ）5．关于价电子的描述正确的是（ ）A.价电子就是元素原子最外层的电子B.元素的物理性质与价电子的数目密切相关C.从价电子中可以研究并推测出元素可能具有的价态D.价电子能量都比较低，较稳定 6．根据鲍林近似能级图，理解正确的是（ ） A.从能级组中我们可以推测对应周期包含元素的种数B.相邻能级组之间的能量差较小，不相邻的能级组之间的能量差才较大C.归为一组的能级用线框框在一起，表示其中能级的能量由于相互影响形成能量相同的能级D.每个能级组中所示的能级，其主量子数都相同 7．下列关于核外电子排布的说法不合理的是（ ） A.族的划分与原子的价电子数目和价电子的排布密切相关 B.周期中元素的种数与原子的能级组最多容纳的电子有关C.稀有气体元素原子的最外层电子排布ns 2np 6的全充满结构，所以具有特殊稳定性D.同一副族内不同元素原子的电子层数不同，其价电子排布一定也完全不同8．指定化合物中两个相邻原子的核间距为两个原子的半径之和，再通过实验来测定分子或固体中原子的核间距，从而求得相关原子的原子半径。

不属于这种方法测得的半径是（ ）A.玻尔半径B.金属半径C.共价半径D.范德华半径 9．下列关于原子半径的周期性变化描述不严谨的是（ ） A.元素的原子半径随元素原子序数的递增呈周期性变化B.同周期元素随着原子序数的递增，元素的原子半径自左到右逐渐减小C.同主族元素随着原子序数的递增，元素的原子半径自上而下逐渐增大D.电子层数相同时，有效核电荷数越大，对外层电子的吸引作用越强 10、假定有下列电子的各套量子数，指出可能存在的是（ ）A 、13222,,,+B 、13012,,,-- C 、2222,,, D 、1000,,,11、下列各组元素，按照原子半径依次减小、第一电离能依次增大的顺序排列的是 A 、K 、Na 、Li B 、Al 、Mg 、Na C 、N 、O 、C D 、P 、S 、Cl12、已知某原子的各级电离能数值如下：1112I 588kJ mol ,I 1817kJ mol ,--=⋅=⋅1134I 2745kJ mol ,I 11578kJ mol --=⋅=⋅，则该原子形成离子的化合价为（ ）A 、+1B 、+2C 、+3D 、+4 13、下列说法中正确的是A 、所有的电子在同一区域里运动B 、能量低的电子在离核远的区域运动，能量高的电子在离核近的区域运动C 、处于最低能量的原子叫基态原子D 、同一原子中，1s 、2s 、3s 所能容纳的电子数越来越多14、元素X 、Y 、Z 均为主族元素，已知元素X 、Y 的正离子与元素Z 的负离子具有相同的电子层结构，且Y 的原子半径大于X 的原子半径，则此三元素原子序数的大小关系是： A X ＞Y ＞Z B Y ＞X ＞Z C Y ＞Z ＞X D Z ＞Y ＞X15、下列各原子或离子的电子排列式错误的是（）A. Na+1s22s22p6B. F¯ 1s22s22p6 C N3+ 1s22s22p6 D. O2¯ 1s22s22p616、一个价电子构型为2s22p5的元素，下列有关它的描述正确的有：A 原子序数为8B 电负性最大C 原子半径最大D 第一电离能最大17、下列有关认识正确的是（）A．各能级的原子轨道数按s、p、d、f的顺序分别为1、3、5、7B．各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束C．各能层含有的能级数为n—1 D．各能层含有的电子数为2n218、短周期的三种元素分别为X、Y和Z，已知X元素的原子最外层只有一个电子，Y元素原子的M电子层上的电子数是它的K层和L层电子总数的一半，Z元素原子的L电子层上的电子数比Y元素原子的L电子层上电子数少2个，则这三种元素所组成的化合物的分子式不可能是A．X2YZ4B．XYZ3C．X3YZ4D．X4Y2Z719、以下能级符号不正确的是（）A. 3sB. 3p C . 3d D. 3f20、下列关于氢原子电子云图的说法正确的是（）A. 通常用小黑点来表示电子的多少，黑点密度大，电子数目大。

化学原子结构与元素周期律试题答案及解析1. X、Y、Z、W、R属于短周期主族元素。

X的原子半径短周期主族元素中最大，Y元素的原子最外层电子数为m，次外层电子数为n，Z元素的原子L层电子数为m＋n，M层电子数为m—n，W元素与Z元素同主族，R元素原子与Y元素原子的核外电子数之比为2︰1。

下列叙述错误的是A．X与Y形成的两种化合物中阴、阳离子的个数比均为1∶2B．Y的氢化物比R的氢化物稳定，熔沸点高C．Z、W、R最高价氧化物对应水化物的酸性强弱顺序是：R>W>ZD．RY2、WY2通入BaCl2溶液中均有白色沉淀生成。

【答案】A【解析】X、Y、Z、W、R分别为Na、O、Si、C、S。

A、Na、O可以形成氧化钠和过氧化钠，这两种氧化物中阴、阳离子的个数比均为1∶2，正确；B、水分子间存在氢键，熔沸点高，氧元素非金属性强于硫元素，氢化物的稳定性好，正确；C、非金属性S>C>Si，其最高价氧化物对应水化物酸性与非金属性一致，正确； D、二氧化碳和二氧化硫均不与BaCl2溶液反应，错误。

【考点】考查元素周期律有关问题。

2.（14分）有A、B、C、D、E五种元素，它们的原子序数均不大于20，且原子序数依次递增。

A是元素周期表所有元素原子半径最小的；B只有两个电子层，B中两层电子数之和是两层电子数之差的三倍；C和D分别位于同主族，且D中最外两电子层电子数之差等于最内层电子数；E核外最外层电子数与最内层电子数相等。

请按要求回答下列问题：（1）A2C和A2D的沸点较高者为（填化学式），写出由A和C组成的含有非极性健的化合物的电子式；（2）由上述元素组成的化合物中属于极性健构成的非极性分子是（只要求写出两种，用化学式表示）；（3）由C与E形成的化合物高温时与B形成的物质反应生成两种化合物，请写出该反应的化学方程式：；（4）写出上述元素形成的化合物中一种可溶性的正盐与另一种强酸反应的离子方程式：；（5）上述元素形成的化合物中通常能污染空气（至少写出2种）。

原子结构与元素周期律姓名得分1、分子和离子都是微观粒子，1996年，科学家终于在宇宙深处发现了早在 30 年前就预言应当存在的一种微粒，这种微观粒子由 3 个氢原子核和 2 个电子组成，它的化学式是。

2、自然界中，碳除了有 2 种稳定同位素12C 和13C 外，还有一种半衰期很长的放射性同位素14C，丰度也十分稳定，如下表所示（注：数据后括号里的数字是最后一位或两位的精确度，14C 只提供了大气丰度，地壳中的含量小于表中数据）：同位地壳丰度（原子分相对原子质量素数）12C12（整数）0.9893（8）13.00335482613C0.0107（8）（17）14.003241982－161.2×10 （大气14C（27）中）试问：为什么通常碳的相对原子质量只是其稳定同位素的加权平均值而不将14C也加入取平均值？3、现代原子结构理论认为，在同一电子层上，可有s、p、d、f、g、h等亚层，各亚层分别有 1、3、5、个轨道。

试根据电子填入轨道的顺序预测：（1）第8 周期共有种元素；（2）原子核外出现第一个 6 f电子的元素的原子序数是；（3）根据“稳定岛” 假说，第114 号元素是一种稳定同位素，半衰期很长，可能在自然界都可以找到。

试推测第114 号元素属于周期，族元素，原子的外围电子构型是。

4、A、B 两元素， A 原子的 M 层和 N 层的电子数分别比 B 原子的 M 层和 N 层的电子数少 7 个和 4 个。

写出 A、B 两原子的名称和电子排布式，并说明推理过程。

5、五种元素的原子电子层结构如下：A：1s22s22p63s23p63d54s2B： 1s22s22p63s2C：1s22s22p6D：1s22s22p63s23p2E：1s22s1试问：其中，（1）哪种元素是稀有气体？（2）哪种元素最可能生成具有催化性质的氧化物？（3）哪种元素的原子的第一电离能最大？6、写出 Eu（63 号）、Te（52 号）元素原子的电子排布式。

高二化学原子结构与元素周期律试题答案及解析1.短周期元素甲、乙、丙、丁在元素周期表的相对位置如下表所示，其中甲的气态氢化物的水溶液呈碱性，则下列判断正确的是A．甲位于元素周期表中第2周期、第ⅤA族B．原子半径：甲＞乙C．单质的氧化性：丙＞乙D．气态氢化物稳定性：丁＞丙＞乙【答案】AB【解析】根据“甲的气态氢化物的水溶液呈碱性”确定甲为氮元素，再结合这些元素的相对位置关系确定乙为氧元素、丙为硫元素、丁为氯元素。

C项单质的氧化性是乙＞丙，错误；D项气态氢化物的稳定性是乙＞丁＞丙，错误。

【考点】考查元素周期表和元素周期律等。

2. A、B属于短周期中不同主族的元素，A、B原子的最外层电子中，成对电子和未成对电子占据的轨道数相等，若A元素的原子序数为a，则B元素原子序数为（）。

A．a－4 B．a＋5 C．a＋3 D．a＋4【答案】BC【解析】从中看出B和Al，O和S符合题意，即其最外层成对电子占据的轨道数和不成对电子占据的轨道数相等。

分别设A为硼，序数为5，B可以为铝、氧、硫，序数分别为a＋8、a＋3、a＋11，a ＋5，依次类推可得B、C。

3.关于同一种元素的原子或离子，下列叙述正确的是（）。

A．原子半径比阴离子半径小B．原子半径比阴离子半径大C．原子半径比阳离子半径小D．带正电荷多的阳离子比带正电荷少的阳离子半径大【答案】A【解析】同一元素微粒的半径大小顺序为r阴＞r原＞r阳，价态高的阳离子半径小，所以选A。

4. A的原子结构示意图为：，其基态原子的价电子层电子排布式正确的是A．3s23p2B．3d24s2C．4s24p2D．3s23p4【答案】A【解析】根据核外电子排布规律可知，最内层K层只能容纳2个电子，则x＝2，所以A原子的原子序数是14，属于第三周期ⅣA族的硅元素，则其基态原子的价电子层电子排布为3s23p2，答案选C。

【考点】考查原子核外电子排布规律的有关判断与应用5.短周期Y元素的p轨道上有3个未成对电子，则该元素的最高价氧化物的水化物的化学式可能是A．H3YO4B．H4YO4C．HYO2D．H2YO4【答案】A【解析】短周期Y元素的p轨道上有3个未成对电子，则该元素位于周期表的ⅤA族，最高价是＋价，因此该元素的最高价氧化物的水化物的化学式可能是H3YO4，A正确；B、C和D中Y元素的化合价分别是＋4价、＋3价和＋6价，均不正确，答案选A。

化学中的原子结构与周期表测试题在化学的广袤领域中，原子结构与周期表是基石般的重要概念。

为了深入理解和巩固这部分知识，让我们一起来探讨一些相关的测试题。

一、选择题1、下列关于原子结构的叙述中，正确的是（）A 原子核内质子数一定等于中子数B 原子核都由质子和中子构成C 原子的质量主要集中在原子核上D 元素的化学性质取决于原子核外电子数答案：C解析：原子核内质子数不一定等于中子数，比如氢原子的原子核内只有一个质子，没有中子，A 错误；氢原子的原子核只有质子，没有中子，B 错误；原子的质量主要集中在原子核上，因为电子的质量很小，可以忽略不计，C 正确；元素的化学性质取决于原子核外最外层电子数，D 错误。

2、某元素原子的最外层电子数为 2，则该元素（）A 一定是金属元素B 一定是ⅡA 族元素C 一定是过渡元素D 以上说法都不正确答案：D解析：最外层电子数为 2 的元素不一定是金属元素，比如氦元素最外层电子数为 2，但它是稀有气体元素，A 错误；不一定是ⅡA 族元素，比如氦元素，B 错误；不一定是过渡元素，比如ⅡA 族元素，C 错误。

3、下列关于元素周期表的说法中，错误的是（）A 元素周期表共有 7 个周期B 元素周期表共有 18 个族C 第ⅠA 族元素全部是金属元素D 短周期是指第一、二、三周期答案：C解析：元素周期表共有 7 个周期，A 正确；元素周期表共有 16 个族，分为 7 个主族、7 个副族、1 个 0 族和 1 个Ⅷ族，B 错误；第ⅠA族元素除了氢元素是非金属元素，其余都是金属元素，C 错误；短周期是指第一、二、三周期，D 正确。

4、同周期的 X、Y、Z 三种元素，已知其最高价氧化物对应水化物的酸性强弱顺序是：HXO₄＞H₂YO₄＞H₃ZO₄，则下列各判断中正确的是（）A 原子半径：X＞Y＞ZB 非金属性：X＞Y＞ZC 气态氢化物的稳定性：X＜Y＜ZD 原子序数：Z＞Y＞X答案：B解析：最高价氧化物对应水化物的酸性越强，元素的非金属性越强。