2024届高三化学一轮复习——原子结构与性质
一、单选题
1．原子核外的某一能层最多能容纳的电子数目为18，则该能层是（ ）
A．K能层 B．L能层 C．O能层 D．M能层
2．下列各组元素中，电负性依次减小的是
A．F、N、O B．Cl、C、F
C．Cl、S、P D．P、N、H
3．某元素原子的核外电子中，L层电子一定比K层电子（ ）
A．数目少 B．数目多 C．能量低 D．能量高
4．下列化学用语表示正确的是
A．O原子的轨道电子云轮廓图：
B．基态原子价层电子轨道表示式：
C．中子数为8的氮原子：
D．的结构示意图：
5．图1和图2分别表示1s电子的概率分布和原子轨道，下列说法正确的是
A．图1中的每个小黑点表示1个电子
B．图2表示1s电子只能在球体内出现
C．图2表明1s轨道呈球形，有无数对称轴
D．图1中的小黑点表示某一时刻，电子在核外所处的具体位置
6．短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，元素Y是地壳中含量最多的元素，X与Z同主族且二者可形成离子化合物，W的最外层电子数是其电子层数的2倍。下列说法正确的是（ ）
A．非金属性：X＜Y＜W B．原子半径：Y＜W＜Z
C．元素W的含氧酸均为强酸 D．Z的氧化物对应的水化物为弱碱
7．下列说法正确的是：（ ）
A．3p2表示3p能级有两个轨道
B．同一原子中，1s、2s、3s电子的能量逐渐减小
C．每个周期中最后一种元素的第一电离能最大
D．短周期中，电负性（稀有气体未计）最大的元素是Na
8．下列说法正确的是（ ）
A．p能级的轨道相互垂直，其能量大小关系为
B．原子轨道具有一定的伸展方向，所形成的共价键都具有方向性
C．构造原理告诉我们，随着核电荷数递增，电子并不总是填满一个能层后再开始填入下一个能层
D．元素周期表中，s区全部是金属元素
9．已知某些元素在元素周期表中的位置如图所示。下列说法正确的是（ ）
1
2
3
4
5
A．表中五种元素位于5个不同的区
B．元素4的基态原子的价电子排布式为3d104s2，与它具有相同最外层电子数的元素只可能处于ds区
C．元素1、2、3的基态原子中，未成对电子数之比为1：3：4
D．元素5的原子结构示意图为，其属于金属元素
10．已知某基态原子的外围电子排布为4d15s2，则下列说法正确的是（ ）
A．该元素位于第五周期，第ⅡA族
B．该元素基态原子的最外层共有3个电子
C．该元素基态原子的第四电子层上有5个空轨道
D．该元素基态原子的第N层上共有9个不同运动状态的电子
11．国家一类抗癌新药乙烷硒啉(Ethaselen)进入临床研究，其结构如图。下列说法正确的是（ ）
A．基态Se原子的价层电子排布式为
B．分子所含元素中第一电离能最大的为O
C．分子中的碳原子都采取杂化
D．分子中有8种不同化学环境的碳原子
12．我国科学家利用和在十八胺中金属阳离子氧化性不同，分别制得纳米晶体材料和。下列说法错误的是
A．第一电离能：
B．十八胺中碳原子杂化类型均为
C．氧化性：
D．熔点：十八烷十八胺
13．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，IIA与IIIA族元素原子的核电荷数都相差1
14．元素X、Y、Z在周期表中的相对位置如图。已知X元素原子的价层电子排布式为，则下列说法错误的是（ ）
A．Y元素原子核外d能级无电子填充
B．电负性：X>Y>Z
C．元素的最高正价：X>Y>Z
D．基态Z原子的核外电子占据的最高能级的电子云轮廓图的形状为哑铃形
15．W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素，原子序数总和为25，由这四种元素形成的某化合物的结构如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．电负性大小：
B．该化合物具有强氧化性，可用于消毒杀菌
C．该化合物含离子键、共价键、配位键
D．该化合物中所有原子最外层均满足8个电子稳定结构
16．下表是某短周期元素R的各级电离能数据(用I1、I2……表示,单位为kJ·mol-1)。下列关于元素R的判断中一定正确的是：（ ）
①R的最高正价为+3
②R元素位于元素周期表中第ⅡA族
③R元素的第一电离能大于同周期相邻元素
④R元素基态原子的电子排布式为1s22s2
A．①② B．②③ C．③④ D．①④
17．下列化学用语表示不正确的是（ ）
A．NaCl的形成过程：
B．乙烯的空间填充模型：
C．Mg的原子结构示意图：
D．CS2的结构式：S=C=S
18．下列叙述正确的是（ ）
A．电负性的大小可以作为判断元素金属性和非金属性强弱的尺度
B．在同一电子层上运动的电子，其自旋方向肯定不同
C．镁原子的核外电子排布由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2时，原子释放能量，由基态转化成激发态
D．基态原子价层电子排布是5s1的元素，其氢氧化物的溶液一定不能溶解氢氧化铝
19．我国科学家在月壤粉末的部分铁橄榄石颗粒表面非晶层中发现了单质铁，产生的原因为：铁橄榄石被撞击时在高温与高压下发生熔融，同时其中的发生歧化反应生成Fe与。下列说法正确的是
A．在生成时失去电子，发生还原反应
B．可用X射线衍射实验测定铁橄榄石的晶体结构
C．和含有的电子数相同
D．基态的核外电子有26种不同的运动状态
20．某种有机发光材料由不同主族的短周期元素R、W、X、Y 、Z组成。五种元素的原子序数依次增大，W和X的原子序数之和等于Z的原子序数，只有W、X、Y同周期，且W、X、Y相邻。下列说法正确的是（ ）
A．离子半径： Z>Y>X B．最高正价： R
二、综合题
21．
（1）M能层上有 个能级，有 个轨道，作为内层最多可容纳 个电子，作为最外层时，最多可含有 个未成对电子。
（2）E原子核外电子占有9个轨道，且具有1个未成对电子，E离子结构示意图是 。
（3）F、G都是短周期元素，F2－与G3＋的电子层结构相同，则G元素的原子序数是 ，F2－的电子排布式是 。
22．现有原子序数小于20的A、B、C、D、E、F六种元素，它们的原子序数依次增大，已知B元素是地壳中含量最高的元素；A和C的价电子数相同，B和D的价电子数也相同，且A和C两元素原子核外电子数之和是B、D两元素原子核内质子数之和的；C、D、E三种元素的基态原子具有相同的电子层数，且E原子的p轨道上电子比D原子的p轨道上电子多1个；六种元素的基态原子中，F原子的电子层数最多且和A处于同一主族。
回答下列问题：
（1）用电子式表示C和E形成化合物的过程： 。
（2）写出基态F原子的核外电子排布式： 。
（3）A2D的电子式为 ，其分子中 (填“含”或“不含”，下同)键， π键。
（4）A、B、C共同形成的化合物中化学键的类型有 。
23．中国政府承诺：力争的排放在2030年前实现“碳达峰”，2060年前实现“碳中和”。的捕集与利用成为当前研究的热点。
（1）Ⅰ.“氨法”捕集二氧化碳是实现“碳中和”的重要途径之一
反应的化学方程式为：。
完成下列填空：
写出氮原子的核外电子排布式 ，写出分子的电子式 。
（2）用方程式表示二氧化碳溶于水溶液呈现酸性的原因 。
（3）组成的四种元素中，由其中任意两种元素组成且含非极性键的分子可以是 (写出一种，下同)；由其中任意三种元素组成的离子化合物可以是 。
（4）上述氨法吸收废气中时，一般温度控制在30℃，用化学方程式表示温度不宜太高的原因。
（5）Ⅱ.我国化学家研究在铜基催化剂作用下将高效转化为甲酸，合成铜基催化剂时有一步反应为：(未配平)。
配平上述化学方程式 。若反应中转移电子，则生成气体在标准状态下的体积为 L。
24．下图是元素周期表的一部分，所列的字母分别代表一种化学元素。试回答下列问题：
a
b c d e f
g h i j k l m
n o p
（1）基态n原子中，核外电子占据最高能层的符号是 ，占据该能层的电子云轮廓图形状为 。
（2）h的单质在空气中燃烧发出耀眼的白光，从原子结构角度解释是涉及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，以下现象与该原理一样的是____。
A．燃放焰火
B．棱镜分出的光
C．霓虹灯射出五颜六色的光
（3）o、p(序号)两元素的部分电离能数据列于下表：
元素 o p
电离能 717 759
1509 1561
3248 2957
①o元素价电子的轨道表示式为 。
②比较两元素的、可知，气态再失去一个电子比气态再失去一个电子难。对此，你认为原因可能是 。
（4）元素的基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，c、d、e三元素中，电子亲和能从大到小的顺序为 (填元素符号)。
（5）表中所列的某主族元素的电离能情况如图所示，写出该元素的最高价氧化物对应的水化物与g的最高价氧化物对应的水化物反应的离子方程式 。
25．按要求填空：
（1）根据元素周期律，原子半径As Ga，第一电离能As Ga(填“>”或“<”)。
（2）基态Fe3+与Fe2+离子中未成对的电子数之比为 。
（3）高温超导材料钇钡铜氧的化学式为YBaCu3O7，其中1/3的Cu以罕见的Cu3＋形式存在。Cu在元素周期表中的位置为 ，基态Cu3＋的价电子轨道表示式为 。
（4）已知反应：2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g) ΔH1
N2(g)＋O2(g)=2NO(g) ΔH2
N2(g)＋3H2(g)=2NH3(g) ΔH3
利用上述三个反应，计算4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)的反应焓变ΔH4为 (用含ΔH1、ΔH2、ΔH3的式子表示)。
（5）“嫦娥二号”卫星使用四氧化二氮和偏二甲肼(C2H8N2，C元素为-2价)作推进剂，二者反应产物为CO2(g)、H2O(g)、N2(g)。已知20 g液态C2H8N2与液态N2O4完全反应可放出850 kJ热量，该反应的热化学方程式为 。
答案解析部分
1．【答案】D
【解析】【解答】根据鲍利不相容原理可知，每一能层最多能容纳的电子数目为 ，所以最多能容纳的电子数目为18的能层是第三能层即M层，
故答案为：D。
【分析】根据原子核外电子排布规律，每层最多容纳的电子数为2n2 ，据此解答。
2．【答案】C
【解析】【解答】A．元素周期表中，同周期主族元素从左向右电负性逐渐增强，则F>O>N，A不符合题意；
B．同主族元素从上到下，电负性逐渐减弱，则F>Cl，B不符合题意；
C．同周期主族元素从左到右，电负性逐渐增强，则Cl>S>P，C符合题意；
D．元素周期表中，同主族元素从上到下电负性逐渐减弱，则N>P，故N>P>H，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A．元素周期表中，同周期主族元素从左向右电负性逐渐增强；
B．同主族元素从上到下，电负性逐渐减弱；
C．同周期主族元素从左到右，电负性逐渐增强；
D．元素周期表中，同主族元素从上到下电负性逐渐减弱。
3．【答案】D
【解析】【解答】A．L层电子数目可以是8，K层电子数目为2，A不符合题意；
B．L层电子数目可以是1，K层电子数目为2，B不符合题意；
C．离核越近能量越低，离核越远能量越高，C不符合题意；
D．离核越近能量越低，离核越远能量越高，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】核外电子能层从原子核由近到远分别为，K，L，M，N，O，P，Q，距离原子核越远，能量越高。
4．【答案】A
【解析】【解答】A.s轨道的电子云轮廓图是球形，A选项是正确的；
B.基态Cr原子的价电子排布式为3d54s1，B选项是错误的；
C.原子的左下角表示的是质子数，C选项是错误的；
D.F-的质子数为9，D选项是错误的。
故答案为：A。
【分析】A.s轨道的电子云轮廓图是球形，p轨道的电子云轮廓图是哑铃形；
B.Cr原子的核外电子排布，属于构造原理的体例；
C.中子数和质子数之和为质量数；
D.原子结构示意图的圆圈中表示的是原子的质子数。
5．【答案】C
【解析】【解答】A．图1表示1s电子的概率分布图，则图中每个小黑点表示出现的概率，故A不符合题意；
B．在界面内出现该电子的几率大于90%，界面外出现该电子的几率不足10%，故B不符合题意；
C.1s为球形，为中心对称，则有无数条对称轴，故C符合题意；
D．图1中的小黑点表示空间各电子出现的概率，即某一时刻电子在核外所处的位置，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】图1为概率密度分布，图2为将电子出现概率大于90%的区域用球形圈出，即为原子轨道，1s为球形。
6．【答案】B
【解析】【解答】A．同一周期从上到下非金属性逐渐减弱，则非金属性O＞ S，即非金属性：X＜W＜Y，故A不符合题意；
B．同一周期从左向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，则原子半径：Y＜W＜Z，故B符合题意；
C．S的含氧酸不一定为强酸，如亚硫酸为弱酸，故C不符合题意；
D．Z的氧化物对应的水化物为为NaOH，NaOH为强减，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】由题干信息，X、Y、Z、W的原子序数依次增大且为短周期主族元素，元素Y是地壳中含量最多的元素，则Y为O元素，X与Z同主族且二者可形成离子化合物，则X为H元素，Z为Na元素，W的最外层电子数是其电子层数的2倍，则W为S元素，据此分析解答。
7．【答案】C
【解析】【解答】A. 3p2表示3p能级有2个电子，但p能级有3个轨道，A不符合题意；
B.能级符号相同，能层越大，电子能量越高，所以1s、2s、3s电子的能量逐渐增大，A不符合题意；
C.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能量叫做第一电离能，原子越难失电子，第一电离能越大；同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大，注意同一周期的第ⅡA元素的第一电离能大于第ⅢA族的，第ⅤA族的大于第ⅥA族的。所以每个周期中最后一种元素的第一电离能最大，C符合题意；
D.元素的电负性用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小，电负性越大的原子对键合电子的吸引力越大，所以非金属性越强电负性越强，故电负性最强的物质在周期表的右上角，电负性是以氟的电负性为4.0作为相对标准，D不符合题意；
故答案为：C
【分析】A.3p2表示3p能级有2个电子 ；
B.电子的能量从里到外逐渐增大；
C.根据同一周期中元素的第一电离能变化趋势来比较，但是注意第ⅡA族和第ⅤA族元素的特殊性;
D.在周期表中从左到右，元素的非金属性逐渐增大，电负性逐渐变大。
8．【答案】C
【解析】【解答】A．p能级的轨道相互垂直，其能量相同，A不符合题意；
B．s轨道没有伸展方向，故形成的共价键没有方向性，B不符合题意；
C．构造原理告诉我们，随着核电荷数递增，电子并不总是填满一个能层后再开始填入下一个能层，如M层排满了3p轨道后再排4s轨道，4s轨道排满再排3d轨道，C符合题意；
D．元素周期表中，氢元素属于s区，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A．p能级的轨道相互垂直，其能量相同；
B．s轨道没有方向性；
C．依据构造原理分析；
D．元素周期表中，氢元素属于s区。
9．【答案】D
【解析】【解答】A.元素1处于s区，元素3处于d区，元素4处于ds区，但元素2和元素5均位于p区，A不符合题意；
B.元素4处于第四周期第ⅡB族，元素4为锌，其基态原子的价电子排布式为3d104s2，最外层电子数为2，属于ds区元素，Be、Mg的最外层电子数为2，属于s区元素，Ti、Mn最外层电子数为2，属于d区元素，B不符合题意；
C.元素1、2、3分别为H、O、Mn，其基态原子的价电子排布式分别为1s1、2s22p4、3d54s2，故未成对电子数之比为1：2：5，C不符合题意；
D.元素5位于第四周期第ⅣA族，为32号元素Ge，属于金属元素，原子结构示意图为，D符合题意；
故答案为：D
【分析】根据元素周期表结构、原子结构进行分析。
10．【答案】D
【解析】【解答】A．该元素价电子为4d15s2，为副族元素，A不符合题意；
B．该元素基态原子最外层电子为第五层，有2个电子，B不符合题意；
C．根据该元素的基态原子核外电子排布式可知，第四电子层上有d轨道上的4个空轨道，f轨道上的7个空轨道，C不符合题意；
D．该元素原子核外N层上电子排布为4s24p64d1，共9个电子，每个电子的运动状态各不相同，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】外围电子排布为4d15s2，则该元素基态原子的电子排布式为：1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2。
11．【答案】D
【解析】【解答】A、Se位于元素周期表的第四周期第ⅥA族，因此基态Se原子的价层电子排布式为4s24p4，A不符合题意。
B、N的2p轨道为半充满状态，结构稳定，不易失去电子，因此其第一电离能最大，B不符合题意。
C、苯环上的碳原子，以及羰基上的碳原子都采用sp2杂化；-CH2-CH2-上的碳原子采用sp3杂化，C不符合题意。
D、由分子结构的对称性可知，分子中含有8种不同化学环境的碳原子，D符合题意。
故答案为：D
【分析】A、根据Se在周期表中的位置确定其价电子排布式。
B、N的2p轨道为半充满状态，结构稳定，第一电离能较大。
C、苯环上的碳原子采用sp2杂化。
D、根据结构的对称性确定不同化学环境的碳原子数。
12．【答案】C
【解析】【解答】A．同一周期元素随着原子序数递增，第一电离能呈增大趋势，N的2p轨道为半充满稳定状态，第一电离能大于同周期相邻元素，则第一电离能：，A不符合题意；
B．十八胺中碳原子均为饱和碳原子，其杂化类型均为，B不符合题意；
C．锌的还原性大于银，则对应简单锌离子的氧化性弱于银离子，C符合题意；
D．十八胺能形成氢键导致其沸点升高，而十八烷不能形成氢键，故熔点：十八烷十八胺，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A．同一周期的主族元素中，从左至右，元素的第一电离能呈“锯齿状”增大，其中II A族和V A族的第一电离能高于相邻的元素；
B．依据价层电子对数=σ键数+孤电子对数，由价层电子对数确定杂化类型；
C．单质的还原性越弱，对应离子的氧化性越强；
D．分子晶体分子量越大，范德华力越大，熔沸点越高。
13．【答案】A
【解析】【解答】A．原子核外的电子排布遵循能量最低原理，故离核较近的区域运动的电子能量较低，离核较远的区域运动的电子能量较高，A符合题意；
B．原子核外电子排布在M层中排8个电子后，先排N层的4s能级，再排布M层的3d能级，故B不符合题意；
C．同一周期中，从左至右，随着核电荷数的增加，元素的原子半径逐渐减小，故C不符合题意；
D．前三周期，IIA与IIIA族元素原子的核电荷数都相差1，第四周期，增加过渡元素，IIA与IIIA族元素原子的核电荷数相差不为1，故D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】A.根据核外电子排布规律，进行分析离原子核越近，核对电子的吸引能力越强，能量越大低
B.根据核外电子排布规律每层最多容纳电子数是2xn2
C.根据元素周期律进行分析即可
D.根据元素周期表可以判断，在短周期相差1，但是在长周期相差不为1
14．【答案】C
【解析】【解答】A、Y为S，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，所以其核外d能级无电子填充，A不符合题意。
B、非金属性越强，则电负性越强， 因此电负性：X>Y>Z，B不符合题意。
C、X为F，F元素无正化合价，因此最高正价Y>Z>F，C符合题意。
D、Z的价层电子排布式为4s24p3，其核外电子占据的最高能级的电子云轮廓图形状为哑铃型，D不符合题意。
故答案为：C
【分析】X元素原子的价层电子排布式为ns2npn+3，因此n=2，所以X元素原子的价层电子排布式为2s22p5，所以X为F。根据Y、Z在周期表中的位置可知，Y为S、Z为As。
15．【答案】D
【解析】【解答】A．同周期自左而右元素电负性增大，故电负性Y(O)＞X(B)＞Z(Na)，故A不符合题意；
B． 该化合物中含有O-O键，具有强氧化性，能够杀菌消毒，故B不符合题意；
C． 由图中结构式可知，该化合物含离子键、共价键，B最外层只有3个电子，形成4个键，则含有1个配位键，故C不符合题意；
D． 该化合物中H的最外层电子数为2，不满足8电子稳定结构，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素，且原子序数总和为25，结合图示可知，Z形成+1价阳离子，其原子序数最大，则Z为Na；W形成1个共价键，Y形成2个共价键，则W为H，Y为O元素，四种原子的原子序数总和为25，X的原子序数为25-1-8-11=5，则X为B元素。
16．【答案】B
【解析】【解答】①最外层应有2个电子，所以R的最高正价为+2价，故①错误；
②最外层应有2个电子，所以R元素位于元素周期表中第ⅡA族，故②正确；
③同周期第ⅡA族核外电子排布式为ns2，达稳定结构，所以R元素第一电离能大于同周期相邻元素，故③正确；
④R元素可能是Mg或Be，故④错误；B符合题意
故答案为：B
【分析】根据第一至第四电离能分析该元素的电离能可知，元素的第一、第二电离能都较小，第三电离能剧增，说明该元素容易失去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，进而推断元素的种类及元素原子结构，由此分析解答。
17．【答案】A
【解析】【解答】A. NaCl的形成过程为，A符合题意 ；
B. 乙烯的结构简式CH2=CH2，含有双键，B不符合题意 ；
C. Mg 原子的核电荷数为12，3个电子层，最外层电子数是2，C不符合题意 ；
D. CS2的结构式为S=C=S，D不符合题意 ；
故答案为：A 。
【分析】A. NaCl的形成过程为；
B. 乙烯含有双键 ；
C. Mg 原子有3个电子层，最外层电子数是2；
D. CS2的结构式为S=C=S 。
18．【答案】A
【解析】【解答】A. 电负性表示对键合电子的吸引力，电负性越大对键合电子吸引力越大，所以电负性越强非金属性越强，故A符合题意；
B. 同一原子轨道上运动的两个电子，自旋方向肯定不同；但同一电子层上运动的电子，其自旋方向有可能相同，如2p能级若只有2个电子，则两个电子自旋方向相同，故B不符合题意；
C. 基态转化成激发态要吸收能量，则镁原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2时，原子吸收能量，由基态转化成激发态，故C不符合题意；
D. Rb原子最外层电子排布为5s1，Rb为第IA族的金属元素，其氢氧化物的碱性大于KOH，则RbOH为强碱，能溶解Al(OH)3，故D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】A.考查的是电负性和非金属强弱的关系
B.考查的是同一电子层上的电子运动方向
C.考查的s和p轨道能量的高低，p轨道能量高于S轨道
D.考查的是通过价电子层的电子数确定元素的位置
19．【答案】B
【解析】【解答】A．在生成时失去电子，被氧化，发生的是氧化反应，A不符合题意；
B．X射线衍射实验可区分晶体非晶体，可测定铁橄榄石的晶体结构，B符合题意；
C．含有的电子数=26-2=24，含有的电子数=质子数=26，两者电子数不相同，C不符合题意；
D．基态的核外有23个电子，所以有23种不同的运动状态，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】A．氧化剂得电子，元素化合价降低、被还原、发生还原反应；还原剂失电子、元素化合价升高、被氧化、发生氧化反应；
B．X射线衍射实验可区分晶体非晶体；
C．左下角表示质子数，左上角表示质量数，质量数=中子数+质子数；
D．核外电子的运动状态互不同。
20．【答案】D
【解析】【解答】A．电子层数数相同时核电荷数越小离子半径越大，所以离子半径N3->F->Al3+，即X>Y>Z，故A不符合题意；
B．主族元素若有最高正价，则最高正价等于族序数，所以最高正价H
D．H与C可以组成烷烃、烯烃等多种烃类化合物，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】五种元素的原子序数依次增大，只有W、X、Y同周期，则R为H元素，Z为第三周期元素，W、X、Y均为第二周期元素；W和X的原子序数之和等于Z的原子序数，五种元素不同主族，则Z不可能为Na，若为Mg，则没有满足条件的W和X，若为Al，则W、X、Y分别为6、7、8号元素，即分别为C、N、O，符合题意；若Z为Si，则没有满足条件的W和X；若Z为P，则W、X、Y分别为7、8、9号，分别为N、O、F，而N与P同主族，不符合题意；若Z的原子序数再增大，则Y不可能为第二周期主族元素；
综上所述R为H元素、W为C元素、X为N元素、Y为F元素、Z为Al元素。
21．【答案】（1）3；9；18；3
（2）
（3）13；1s22s22p6
【解析】【解答】（1）M能层有3个能级，分别是 、 和 ，一共有 个轨道，作为内层时，根据 的规则能容纳18个电子，而作为最外层时，最多能有3个未成对电子，即 中有3个未成对的p电子；（2）占有九个轨道且有1个未成对电子，只能是 的电子排布，即氯元素，其离子结构为 ；（3）G是正三价的，则考虑为铝元素，其原子序数为13，而F只能是氧， 的电子排布式为 。
【分析】
(1)每个能层上的能级数等于能层序数，s、p、d能级分别有1、3、5个轨道；每个能层最多能容纳2n2个电子，但最外层不能超过8个电子；
(2)s、p、d能级分别有1、3、5个轨道，9个轨道可从1s排布到3p，有1个未成对电子，说明该原子有17个电子；
(3)F为-2价，则F为第VIA元素，G为+3价，则G为第IIIA元素。
22．【答案】（1）
（2）1s22s22p63s23p64s1
（3）；含；不含
（4）离子键、极性共价键
【解析】【解答】B元素是地壳中含量最高的元素，B为O元素；A和C的价电子数相同，B和D的价电子数也相同，且A和C两元素原子核外电子数之和是B、D两元素原子核内质子数之和的 1/2 ；可推出A为H，C为Na，D为S；C、D、E三种元素的基态原子具有相同的电子层数，且E原子的p轨道上电子比D原子的p轨道上电子多1个，可推出E为Cl元素；六种元素的基态原子中，F原子的电子层数最多且和A处于同一主族，可推出F为K元素；
(1)C和E形成化合物是NaCl，故答案为：第1空、
(2)基态F原子是K，故答案为：第1空、1s22s22p63s23p64s1
(3)A2D的电子式为 H2S，有共价单键，不含π键；故答案为：
第1空、
第2空、含
第3空、不含
(4)化合物是NaOH，为离子化合物，故答案为：第1空、离子键、极性共价键
【分析】地壳中含量最高的元素是O元素；氢和钠的价电子数相同，氧和硫的价电子数也相同，氢和钠两元素原子核外电子数之和是氧、硫两元素原子核内质子数之和的 1/2 ；钠、硫、氯三种元素的基态原子具有相同的电子层数，氯原子的p轨道上电子比硫原子的p轨道上电子多1个；钾原子的电子层数最多，和钠处于同一主族；
(1)形成氯化钠化合物的过程是，
(2)基态K原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s1，
(3) H2S电子式为，有共价单键，不含π键；
(4)NaOH是属于离子化合物，里面存在离子键和极性共价键。
23．【答案】（1）1s22s22p3；
（2）CO2+H2OH2CO3，H2CO3H++，H++
（3）H2O2；NH4NO3
（4）
（5）Cu2S+2Cu2OSO2↑+6Cu；13.44
【解析】【解答】（1）N原子的核外电子排布式为1s22s22p3，NH3分子的电子式为。
（2）二氧化碳溶于水生成碳酸，碳酸电离出氢离子从而使溶液呈酸性（以第一步电离为主），方程式为CO2+H2OH2CO3，H2CO3H++，H++。
（3）H和O元素可形成H2O2，其中O原子与O原子间形成非极性共价键。H、N、O可形成NH4NO3，NH4NO3为离子化合物。
（4）碳酸氢铵在高温条件下分解生成二氧化碳、氨气和水，化学方程式为。
（5）该反应中Cu得电子化合价从+1价降低为0价，S失电子化合价从-2价升高到+4价，根据得失电子守恒和原子守恒可得方程式为Cu2S+2Cu2OSO2↑+6Cu。若反应中转移3.6mol电子，则生成SO20.6mol，标准状况下体积为13.44L。
【分析】（1）N为7号元素，根据构造原理书写其核外电子排布式；氨气是共价化合物；
（2）二氧化碳溶于水生成碳酸；
（3）同种原子之间形成的化学键为非极性键，不同种原子之间形成的化学键为极性键；
（4）碳酸氢铵受热易分解；
（5）根据得失电子守恒和质量守恒配平方程式；根据V=nVm计算。
24．【答案】（1）N；球形
（2）A；C
（3）；的轨道电子排布为半满状态，比较稳定
（4）
（5）(或)
【解析】【解答】（1）基态n原子为K原子，核外电子占据最高能层的符号是N层，占据该能层的电子轨道为，电子云轮廓图形状为球形；
（2）A.燃放焰火即金属的焰色是由于激发态电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低轨道时，能量以可见光的形式释放，故A正确；
B.棱镜分出的光是折射造成的，与电子跃迁无关，故B不正确；
C.霓虹灯射出五颜六色的光是由于电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道，以光的形式释放能量，故C正确。
故答案为：AC。
（3）元素价电子的轨道表示式为，由转化为时，能级由较稳定的半充满状态转为不稳定的状态，需要的能量较多，而到时，能级由不稳定的到稳定的半充满状态，需要的能量相对要少，气态再失去一个电子比气态再失去一个电子难；
（4）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原子的轨道为半充满状态，具有稳定性，故不易再结合一个电子，所以电子亲和能从大到小的顺序为；
（5）该元素第四电离能剧增，说明该元素原子最外层电子数为3，所以该元素为元素，氢氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠与水，反应离子方程式为或；
【分析】（1）不同能层的相同能级中，能层序数越大，能量就越高；s轨道电子云为球形、p轨道电子云为哑铃形；
（2）A.金属的焰色是由于激发态电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低轨道时，能量以可见光的形式释放；
B.棱镜分出的光是折射造成的；
C.同A项；
（3）根据洪特规则的补充规则，能量相同的轨道全充满、半满或全空的状态比较稳定；
（4）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；
（5）氢氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠与水。
25．【答案】（1）＜；＞
（2）5：4
（3）第四周期第IB族；
（4）3ΔH1+2ΔH2-2ΔH3
（5）C2H8N2(l)+2N2O4(l)=3 N2(g)+2 CO2(g)+4 H2O(g) =-850×3=-2550 kJ/mol
【解析】【解答】（1）已知As和Ga是同一周期元素，根据元素周期律，原子半径从左往右依次减小，则As＜Ga，第一电离能从左往右呈增大趋势，ⅡA与ⅢA、ⅤA与ⅥA反常，则第一电离能As＞Ga，故答案为：＜；＞；
（2）已知Fe是26号元素，其价层电子排布式为：3d64s2，则基态Fe3+的价层电子排布式为：3d5，有5个未成对电子，而Fe2+的价层电子排布式为：3d6，有4个未成对电子，即Fe3+与Fe2+离子中未成对的电子数之比为5：4，故答案为：5：4；
（3）Cu是29号元素，其核外电子排布式为：[Ar]3d104s1，则Cu在元素周期表中的位置为第四周期第ⅠB族，基态Cu3＋的价层电子排布式为：3d8，其价电子轨道表示式为：，故答案为：第四周期第ⅠB族；；
（4）已知反应Ⅰ：2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g) ΔH1，反应Ⅱ：N2(g)＋O2(g)=2NO(g) ΔH2，反应Ⅲ：N2(g)＋3H2(g)=2NH3(g) ΔH3，则反应Ⅳ：4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)可由3Ⅰ+2Ⅱ-2Ⅲ得到，根据盖斯定律可知，该反应焓变ΔH4=3ΔH1+2ΔH2-2ΔH3，故答案为：3ΔH1+2ΔH2-2ΔH3；
（5）“嫦娥二号”卫星使用四氧化二氮和偏二甲肼(C2H8N2，C元素为-2价)作推进剂，二者反应产物为CO2(g)、H2O(g)、N2(g)，则该反应方程式为：C2H8N2+2N2O4=3N2+2CO2+4H2O，已知20 g液态C2H8N2其物质的量为：与液态N2O4完全反应可放出850 kJ热量，则该反应的热化学方程式为C2H8N2(l)+2N2O4(l)=3 N2(g)+2 CO2(g)+4 H2O(g) =-850×3=-2550 kJ/mol，故答案为：C2H8N2(l)+2N2O4(l)=3 N2(g)+2 CO2(g)+4 H2O(g) =-850×3=-2550 kJ/mol。
【分析】（1）根据元素周期律，同一周期原子半径从左往右依次减小；第一电离能从左往右呈增大趋势，ⅡA与ⅢA、ⅤA与ⅥA反常；
（2）依据原子构造原理分析；
（3）依据原子核外电子排布规则；
（4）根据盖斯定律；
（5）依据题中信息，利用热化学方程式书写规则。
