原子结构与元素的性质(第2课时-原子半径、电离能)(习题精练))(解析版).docx

第二节 原子结构与元素的性质
课时2
元素周期律——原子半径、电离能

一、单选题
1．（2021·山东日照·模拟预测）短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大，X原子核外有7个电子，基态Y原子无未成对电子，Z与X为同族元素，W最高价含氧酸为二元酸，下列说法正确的是
A．原子半径：r(X)<r(Y)<r(Z)<r(W)
B．元素Y、W的简单离子具有相同的电子层结构
C．Z的最高价氧化物对应水化物的酸性比X的强
D．第一电离能：I1(Y)<I1(W)<I1(Z)
【答案】D
【分析】
X原子核外有7个电子，则其原子序数为7，所以X为N； Z与X为同族元素，则Z为P；基态Y原子无未成对电子，且原子序数介于N和P之间，则Y为Mg；W的原子序数比P大，最高价含氧酸为二元酸，则W为S，据此分析解答。
【详解】
A．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，故原子半径：r(Y)>r(Z)>r(W)> r(X)，故A错误；
B．Mg2+核外有两个电子层，而S2-核外有三个电子层，二者结构不同，故B错误；
C．元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性越强，非金属性：N>P，酸性：HNO3>H3PO4，故C错误；
D．同一周期从左到右第一电离能呈增大趋势，但是在VA族元素的价电子处于半充满状态，较难失电子，则其第一电离能比同周期VIA族元素的第一电离能大，则第一电离能：I1(Y)<I1(W)<I1(Z)，故D正确；
答案选D。
2．（2021·天津北辰·）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的简单氢化物水溶液显碱性，Z是元素周期表中电负性最大的元素，Z和W同主族，R的基态原子只有一个未成对电子。下列说法正确的是
A．简单离子半径：r(R)>r(W)>r(Z) B．第一电离能：I1(X)>I1(Y)>I1(Z)
C．Z的最高价氧化物的水化物是强酸 D．X的简单氢化物分子属于极性分子
【答案】D
【分析】
X、Y、Z、W、R为周期表前20号元素，原子序数依次增大，X的简单氢化物的水溶液为碱性，为NH3，X为N元素，Z是元素周期表中电负性最大的元素，Z为F元素，Z和W同主族，W为Cl元素，Y为O元素，R的基态原子只有一个未成对电子，R为K元素。
【详解】
A．简单离子半径，K+与Cl-核外电子层相同，原子序数越大，离子半径越小，F-核外电子层结构较K+与Cl-少，离子半径小，故r(W)>r(R)>r(Z)，A错误；
B．同周期元素，第一电离能从左往右依次增大，第ⅤA族大于第ⅣA族，故F>N>O，即I1(Z)>I1(X)>I1(Y)，B错误；
C．Z为F元素，F元素没有正价，故无最高价氧化物对应的水化物，C错误；
D．X为N元素，简单氢化物分子为NH3，NH3为三角锥形分子，为不对称结构，故属于极性分子，D正确。
答案选D。
3．（2020·四川·棠湖中学）短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加，W的原子中只有1个电子，X2-和Y+ 离子的电子层结构相同，X与Z同族。下列叙述正确的是
A．原子半径：Z > Y > W
B．X 的简单氢化物的稳定性比Z的弱
C．Y的氢化物为共价化合物
D．Z的最高价氧化物对应的水化物是一种强酸
【答案】D
【分析】
W的原子中只有1个电子，W是H元素；X2-和Y+离子的电子层结构相同，X是O元素、Y是Na元素；X与Z同族，Z是S元素。
【详解】
A. 电子层数越多半径越大，电子层数相同时，质子数越多半径越小，所以原子半径：Na＞S＞H，故A错误；
B. 非金属性越强，简单氢化物越稳定，稳定性H2O＞H2S，故B错误；
C. NaH是离子化合物，故C错误；
D. S的最高价氧化物对应的水化物是硫酸，属于强酸，故D正确。
4．（2020·广东·揭阳市揭东区教育局教研室高一期末）下列有关物质性质的说法错误的是
A．酸性：H2SO4>HClO4 B．原子半径：Na>Mg
C．热稳定性：HCl>HI D．还原性：S2->Cl-
【答案】A
【详解】
A．同周期从左到右元素非金属性递增，非金属性越强，最高价含氧酸的酸性越强，则酸性：HClO4>H2SO4，A错误；
B．同周期从左到右原子半径递减，则原子半径：Na>Mg，B正确；
C．同主族从上到下元素非金属性递减，非金属性越强，简单氢化物越稳定，则热稳定性：HCl>HI，C正确；
D．同周期从左到右元素非金属性递增，非金属性越强，对应阴离子的还原性越弱，则还原性：S2->Cl-，D正确；
答案选A。
5．（2021·辽宁沈阳·高二月考）下列说法正确的是
A．2px、2py、2pz轨道相互垂直，能量不等
B．元素周期表各周期总是从ns能级开始，以np能级结束
C．电负性越大，元素的非金属性越强，第一电离能也越大
D．d区、ds区全部是金属元素
【答案】D
【详解】
A．2px、2py、2pz轨道相互垂直，但均为2p轨道，能量相等，A错误；
B．元素周期表的长周期元素总是从ns能级开始，但不一定是以np能级结束，B错误；
C．电负性越大，元素的非金属性越强，第一电离能不一定也越大，如N和O，电负性：O＞N，非金属性：O＞N，但由于N为2p3半充满稳定结构，较难失去电子，故第一电离能：N＞O，C错误；
D．由元素周期表可知，d区、ds区为过渡金属元素，全部是金属元素，D正确；
答案选D。
6．（2021·天津河西·高三期中）下列叙述正确，且能用元素周期律解释的是
A．金属性：
B．最高正化合价：
C．第一电离能：
D．酸性：
【答案】D
【详解】
A．根据金属活动性顺序表可知，金属性Ca＞Na＞Mg，但Ca与Na不同周期，也不同主族，不能用元素周期律解释，故A不符合题意；
B．由于非金属性F最强，O次之，所以F无正价，O无最高正价，N的最高正价为+5价，故B不符合题意；
C．同一周期元素第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，但第IIA族、第VA族第一电离能大于其相邻元素，所以第一电离能大小顺序是Mg＞Al＞Na，故C不符合题意；
D．Si、P、S属于同周期元素，从左至右，非金属性依次增强，原子序数Si＜P＜S，非金属性S＞P＞Si，非金属性越强最高价含氧酸的酸性越强，酸性为H2SO4＞H3PO4＞H2SiO3，故D符合题意；
答案为D。
7．（2021·湖北·）某多孔储氢材料前驱体结构如图，M、W、X、Y、Z五种短周期元素原子序数依次增大，基态Z原子的电子填充了3个能级，其中有2个未成对电子。下列叙述正确的是

A．最简单氢化物的热稳定性：X＞Y
B．该化合物阴阳离子中均有配位键
C．第一电离能：Z＞Y＞X＞W
D．Y元素基态原子有5种不同运动状态的电子
【答案】B
【分析】
由题干信息可知，基态Z原子的电子填充了3个能级，其中有2个未成对电子，故Z为C元素或者O原子，根据多孔材料前驱体机构，Z可以形成2个共价键，因此，Z为O元素，M只形成一个单键，因此M为H元素，Y周围形成了4个化学键，因此Y为N元素，X可形成4个共价键，因此X为C元素，W为B元素。综上所述，M为H元素、W为B元素、X为C元素、Y为N元素、Z为O元素，据此分析。
【详解】
A．C的非金属性弱于N，因此其气态氢化物的稳定CH4<NH3，A错误；
B．Y为N元素，其可以形成3个共价键，还存在一对孤电子对，在结构的阳离子中，N与H+形成配位键，H+提供空轨道，N提供孤电子对；B最外层有3个电子，可以形成3个共价键，B还存在可以容纳孤电子对的空轨道，因此B可以容纳O提供的孤电子对形成配位键，因此，材料的阴阳离子中均存在配位键，B正确；
C．W、X、Y、Z均为同一周期元素，其第一电离能的变化趋势为逐渐增大，但由于Y为N元素，其电子结构中存在半满状态，导致其第一电离能要比相邻两族的元素高，因此W、X、Y、Z的第一电离能大小为Y＞Z＞X＞W，C错误；
D．N元素有7个电子，每个电子的运动状态均不相同，因此N元素基态原子有7种不同运动状态的电子，D错误；
故答案选B。
8．（2021·江苏连云港·高三期中）寿山石主要成分的化学式为Y2Z4X10(XW)2， W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素，其中W、X、Z分别位于不同周期，Y基态原子的3p轨道上有1个未成对电子，Z的氧化物为常见的原子晶体，1个W2X分子含有10个电子。下列说法正确的是
A．原子半径： r(Z)> r(Y)> r(X)> r(W)
B．第一电离能： I1(X)> I1(Z)> I1(Y)
C．Z的简单氢化物热稳定性比X的强
D．工业上通常采用电解熔融Y的氯化物制取单质Y
【答案】B
【分析】
W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素，其中W、X、Z分别位于不同周期，则W在第一周期，应为H，X在第二周期，Z在第三周期，Y基态原子的3p轨道上有1个未成对电子，则Y可能为Al或Cl，Z的氧化物为常见的原子晶体，则Z为Si，Y原子序数小于Z，则Y为Al，1个W2X分子含有10个电子，则X中含8个电子，X为O，据此分析解答。
【详解】
A．原子的电子层数越多半径越大，电子层数相同时，核电荷数越大半径越小，则半径：r(Al)> r(Si)> r(O)> r(H)，故A错误；
B．同周期元素第一电离能能从左到右呈增大趋势，同主族元素第一电离能从上到下递减，则第一电离能：I1(O)> I1(Si)> I1(Al)，故B正确；
C．O的非金属性比Si强，则H2O比SiH4稳定，故C错误；
D．工业上通常采用电解熔融氧化铝制取单质Al单质，故D错误；
故选：B。
9．（2021·江苏·扬州中学）X、Y、Z、W为短周期中原子序数依次增大的四种主族元素。X和Z的基态原子的2p能级上各有两个未成对电子，W与X同族。下列说法正确的是
A．原子半径：r(Y)>r(Z)>r(W)
B．简单氢化物的沸点：Z>W>X
C．元素第一电离能：I1(Z)>I1(Y)>I1(X)
D．最高价氧化物对应水化物的酸性：W>X>Y
【答案】B
【分析】
X和Z的基态原子的2p能级上各有两个未成对电子，则2p能级上分别有2、4电子，则X为C，Z为O；原子序数依次增大，则Y为N；W与X同族，则W为Si。
【详解】
A．Y、Z、W分别为N、O、Si，则原子半径：r(Si)＞r(N) ＞r(O)，A说法错误；
B．X、Z、W分别为C、O、Si，简单氢化物的沸点：H2O＞SiH4＞CH4，B说法正确；
C．X、Y、Z、别为C、N、O，N原子最外层电子处于半充满的稳定状态，则元素第一电离能：I1(N)＞I1(O)＞I1(C)，C说法错误；
D．非金属的非金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性越强，则酸性：HNO3＞H2CO3＞H2SiO3，D说法错误；
答案为B。
10．（2021·广东·东莞市光明中学高二月考）下列关于Na、Mg、Al元素及其化合物的说法正确的是
A．电子在钠原子核外的运动状态有11种
B．原子半径：r(Na)＜r(Mg)＜r(Al)
C．第一电离能：I1(Na)＜I1(Mg)＜I1(Al)
D．最高价氧化物的水化物的碱性：NaOH＜Mg(OH)2＜Al(OH)3
【答案】A
【详解】
A．核外有多少个电子就有多少种运动状态，Na有11个电子，因此电子在钠原子核外的运动状态有11种，故A正确；
B．同周期从左到右半径逐渐减小，因此原子半径：r(Al)＜r(Mg)＜r(Na)，故B错误；
C．同周期从左到右第一电离能呈增大趋势，但第IIA族大于第IIIA族，第VA族大于第VIA族，所以第一电离能：I1(Na)＜I1(Al)＜I1(Mg)，故C错误；
D．同周期从左到右金属性逐渐减弱，最高价氧化物的水化物的碱性减弱，因此碱性： Al(OH)3＜Mg(OH)2＜ NaOH，故D错误。
综上所述，答案为A。
11．（2021·全国·）13Al、12Mg、16S、17Cl是周期表中的短周期主族元素。下列有关说法正确的是
A．元素S在周期表中位于第4周期ⅢA族
B．元素S的简单气态氢化物的化学式为H2S
C．第一电离能：I1(Mg)<I1(Al)<I1(S)
D．最高价氧化物的水化物的碱性：Mg(OH)2<Al(OH)3
【答案】B
【详解】
A．元素S原子序数为16，在周期表中位于第三周期第ⅥA族，故A错误；
B．元素S最低负价为-2，简单气态氢化物的化学式为H2S，故B正确；
C．镁的第一电离能大于铝，所以第一电离能为：I1(Al)＜I1(Mg)＜I1(S)，故C错误；
D．镁的金属性强于铝，所以最高价氧化物的水化物的碱性：Mg(OH)2＞Al(OH)3，故D错误；
故选B。
12．（2020·宁夏·北方民族大学附属中学）下列对Na、Mg、Al的有关性质的叙述正确的是
A．原子半径：Na＜Mg＜Al B．碱性：NaOH＞Mg（OH)2＞Al（OH)3
C．金属性：Na＜Mg＜Al D．第一电离能：Na＜Mg＜Al
【答案】B
【详解】
A．同周期主族元素自左至右原子半径依次减小，所以原子半径Na>Mg>Al，故A错误；
B．非金属性越强最高价氧化物对应的水化物的碱性越强，金属性Na>Mg>Al，所以碱性：NaOH＞Mg(OH)2＞Al(OH)3，故B正确；
C．同周期元素自左至右金属性减弱，所以金属性Na>Mg>Al，故C错误；
D．同周期元素第一电离能自左至右呈增大趋势，但Mg原子最外层为全满状态，第一电离能大于相邻元素，所以第一电离能：Na<Al<Mg，故D错误；
故答案为B。
13．（2021·四川省屏山县中学校）Na、Mg、Al为三种原子序数相连的元素，则下列说法正确的是
A．与水反应的剧烈程度：Na＜Mg＜Al
B．单质的还原性：Na＜Mg＜Al
C．碱性：NaOH＞Mg(OH)2＞Al(OH)3
D．原子半径：Na＜Mg＜Al
【答案】C
【分析】
根据同周期元素，从左至右，随着原子序数的增加，金属性逐渐减弱。据此判断。
【详解】
A．Na、Mg、Al随原子序数的递增，金属性逐渐减弱，与水反应的剧烈程度为：Na＞Mg＞Al，A项错误；
B．Na、Mg、Al的金属性逐渐减弱，单质的还原性为：Na＞Mg＞Al，B项错误；
C．随着金属性逐渐减弱，元素最高价氧化物的水化物的碱性也逐渐减弱，故碱性强弱关系为：NaOH＞Mg(OH)2＞Al(OH)3，C项正确；
D．同一周期元素，随着核电荷数的递增，原子核对核外电子的引力逐渐增强，原子半径逐渐减小，故原子半径大小关系为：Na＞Mg＞Al，D项错误；
答案选C。
14．（2020·江苏省泗阳中学）下列比较正确的是
A．电负性：F＞N＞O B．离子半径：r(Al3＋)＞r(O2-)
C．能量：E(4s)＞E(3d) D．第一电离能：I1(Mg)＞I1(Al)
【答案】D
【详解】
A．同周期，从左到右电负性依次增强，所以电负性：； 故A错误；
B．相同电子数的单核离子，原子序数越大，半径越小，均为10电子离子，所以半径，故B错误；
C．处于4s轨道上的电子具有较强的钻穿效应，能量下降，反而比3d要低，所以，故C错误；
D．同周期，从左到右第一电离能依次增大，但是Mg原子3s轨道全充满，Al原子3p轨道只有一个电子，第一电离能，故D正确；
故选D。
15．（2017·宁夏育才中学）下列物质性质的递变关系正确的是（　　）
A．原子半径：C > Al > Na > K B．碱性：NaOH > KOH > Ca(OH)2 > Mg(OH)2
C．最高正价：Cl > Si > Al > Na D．离子半径：O2- >F - >Al3+ > Mg2+ > Na+
【答案】C
【解析】
A．同周期元素，随原子序数增大，原子半径减小，所以原子半径Na＞Al、B＞C；同主族自上而下原子半径增大，所以原子半径K＞Na、Al＞B，所以原子半径K＞Na＞Al＞C，故A错误；B．金属性越强，最高价氧化物对应水化物的碱性越强，Ca(OH)2溶解度不大，所以溶液碱性比氢氧化钠弱，所以KOH＞NaOH＞Ca(OH)2＞Mg(OH)2，故B错误；C．主族元素最高正化合价等于其最外层的电子数，故最高正化合价为Cl＞Si＞Al＞F，故C正确；D．电子层结构相同，核电荷数越大离子半径越小，所以离子半径O2-＞F-＞Na+＞Mg2+＞Al3+，故D错误；故选C。
16．（2011·云南昆明·）运用元素周期律分析以下说法，其中正确的是
A．原子半径：K>Na>Al
B．非金属性：N>O>F
C．稳定性：HF<HCl<HBr
D．碱性：NaOH<Mg(OH)2<Al(OH)3
【答案】A
【详解】
A．Na、Al处在周期表同一周期，从左到右原子半径逐渐减小，则有Na＞Al，Na、K同主族，从上到下原子半径递增，则有K＞Na，故A正确；
B．N、O、F为同周期主族元素，核电荷数越大，元素的非金属性越强，则非金属性：N＜O＜F，故B错误；
C．F、Cl、Br位于同一主族，同主族元素从上到下元素的非金属性逐渐减弱，则对应的氢化物的稳定性逐渐减弱，所以稳定性HF＞HCl＞HBr，故C错误；
D．Na、Mg、Al处在周期表同一周期，从左到右元素的金属性逐渐减弱，则对应的最高价氧化物的水化物的碱性逐渐减弱，所以碱性NaOH＞Mg(OH)2＞Al(OH)3，故D错误；
故答案为A。

二、填空题
17．（2021·全国·高三专题练习）回答下列问题：
（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．
（2）近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料，其中一类为Fe­Sm­As­F­O组成的化合物。回答下列问题：
①Fe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___________。
②比较离子半径：F___________O2-(填“大于”“等于”或“小于”)。
（3）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）A
（2） 4s 4f5 小于
（3） Mg 相反
【解析】
（1）
A．[Ne]3s1属于基态的Mg+，由于Mg的第二电离能高于其第一电离能，故其再失去一个电子所需能量较高；
B．[Ne]3s2属于基态Mg原子，其失去一个电子变为基态Mg+；
C．[Ne]3s13p1属于激发态Mg原子，其失去一个电子所需能量低于基态Mg原子；
D．[Ne]3p1属于激发态Mg+，其失去一个电子所需能量低于基态Mg+；故电离最外层一个电子所需能量最大的是[Ne]3s1；
故答案选A；
（2）
①Fe为26号元素，基态Fe原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，Fe原子首先失去4s轨道电子；Sm的价电子排布式为4f66s2，失去3个电子变成Sm3+，应先失去能量较高的6s电子，所以Sm3+的价电子排布式为为4f5；②F-和O2-的核外电子排布相同，核电荷数越大，半径越小，故半径：F-＜O2-；故答案为：4s；4f5；小于；
（3）
在周期表中存在“对角线”关系的元素化学性质相似，如Li和Mg、Be和Al、B和Si等，所以与Li的化学性质最相似的邻族元素是Mg，Mg元素基态原子核外M层上只有3s轨道上2个自旋状态相反的电子，故答案为：Mg；相反。
18．（2021·北京昌平·高二期末）完成下列填空
（1）写出下列基态原子的核外电子排布式。
Li：___________；N：___________；Ti：___________；Cu___________。
（2）钒元素在元素周期表中的位置是___________。
（3）X元素位于第三周期，同周期元素中其第一电离能最小，X的元素符号是___________。
【答案】
（1） 1s22s1 1s22s22p3 1s22s22p63s23p63d24s2 1s22s22p63s23p63d104s1
（2）第四周期第ⅤB族
（3）Na
【分析】
（1）
根据构造原理和各元素的核电荷数，各元素的电子排布式分别为： Li：1s22s1；N：1s22s22p3；Ti：1s22s22p63s23p63d24s2；Cu：1s22s22p63s23p63d104s1。铜的电子排布式中，最后的11个电子在3d轨道上排10个，4s轨道上排1个，3d轨道是半充满的稳定结构。
（2）
钒元素的核电荷数为23，在元素周期表中的位置是第四周期第ⅤB族。
（3）
第一电离能是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时所需的最低能量。第三周期第一电离能最小的元素是钠，元素符号是Na。
19．（2021·全国·高三专题练习）(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Ⅰ1(Zn)___________Ⅰ1(Cu)（填“大于”或“小于”）。原因是___________。
【答案】[Ar]3d104s2 大于 Zn原子核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子
【详解】
(1)Zn原子核外有30个电子，根据原子核外电子排布规律可知其核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2。答案为：[Ar]3d104s2；
(2)当外围电子在能量相等的轨道上形成全空、半满或全满结构时，原子的能量较低，元素的第一电离能较大。Cu原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，与Zn原子的核外电子排布式对比可知，Zn原子的核外电子排布式为全满稳定结构，其第一电离能大于Cu的第一电离能，答案为：大于；Zn原子核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子。
20．（2021·河南·）二溴丁烷与锌粉在乙醇中或与碘化钠的丙酮溶液发生消去反应，该反应在有机化工中有重要的意义．请运用物质结构的相关知识认识该反应：

(1)基态原子的电子排布式为_______________，核外共有__________个不同运动状态的电子，其最高能层中能级的原子轨道形状为_____________．
(2)原子中未成对电子数由大到小的顺序为__________(用元素符号表示)，的价电子排布图为_____________．
(3)上述反应涉及的四种元素，其第一电离能由大到小的顺序为____________(用元素符号表示)．
【答案】或 30 球形
【详解】
(1)Zn是30号元素，电子排布式为或，每一个电子的运动状态都不一样，核外共有30个不同运动状态的电子，其最高能层中能级4s的原子轨道形状为球形，故答案为：或；30；球形；
(2)H元素的电子排布式为1s1，有1个未成对电子；C元素的电子排布式为1s22s22p2，有2个未成对电子；O元素的电子排布式为1s22s22p4，有2个未成对电子；Br元素的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5，有1个未成对电子；原子中未成对电子数由大到小的顺序为，的价电子排布图为，故答案为：；；
(3)同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大的趋势，同一主族元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈减小的趋势，但第主族IIA族和第VA族元素的第一电离能大于相邻元素，四种元素，其第一电离能由大到小的顺序为，故答案为：。
21．（2021·全国·）研究发现，在CO2低压合成甲醇反应(CO2+3H2=CH3OH+H2O)中，Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。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___________。
【答案】1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2 O Mn
【详解】
Co是27号元素，位于元素周期表第4周期第VIII族，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2.元素Mn与O中，由于O元素是非金属元素而Mn是金属元素，所以第一电离能较大的是O。O元素的基态原子价电子排布式为2s22p4，所以其核外未成对电子数是2，而Mn元素的基态原子价电子排布式为3d54s2，所以其核外未成对电子数是5，因此核外未成对电子数较多的是Mn。
22．（2021·全国·高三专题练习）今年是诺贝尔奖颁发120周年，其中很多获得诺贝尔化学奖的研究成果都极大的影响着我们的生活。请回答与诺贝尔化学奖获奖成果相关的下列问题：
(1)1995年，诺贝尔化学奖授予Paul Crutzen、Mario Molina 和F．S Rowland 三位科学家，以表彰他们在平流层臭氧化学研究领域所做出的贡献。氟利昂(CCl2F2等)及氮的氧化物在O3分解中起重要作用，N、O、F的第一电离能由大到小的顺序为___________。
(2)2019年，诺贝尔化学奖授予John B Goodenough，M.stanley Whittlingham 和 Akira Yoshino，以表彰他们在锂离子电池的发展方面作出的卓越贡献。
①从原子结构理论角度解释，Fe3+比Fe2+稳定的原因为___________。
②早在1973年，Whittingham 发现一种极强富能材料TiS2，以此作为锂电池的全新阴极。Ti的基态原子核外电子排布式为___________。下列硫的各种微粒中，电离最外层一个电子所需能量最大的是___________。(填字母)。
A．[Ne]3s23p3 B．[Ne]3s23p4 C．[Ne]3s23p33d1 D．[Ne]3s23p5
【答案】F＞N＞O Fe3+最外层电子排布为3d5，为半充满结构，因此更稳定 [Ar]3d24s2 A
【详解】
(1)同一周期，从左到右，第一电离能逐渐增大，但N元素半充满结构，第一电离能大于O元素，N、O、F的第一电离能由大到小的顺序为F＞N＞O；
(2)①Fe3+最外层电子排布为3d5，为半充满结构，因此更稳定；
②Ti的基态原子核外电子排布式为[Ar]3d24s2；[Ne]3s23p3达到半充满稳定结构，因此电离最外层一个电子所需能量最大，答案选A。
23．（2021·全国·高三专题练习）铜、镁、钙、锡及其化合物有许多用途。CuSO4和Cu(NO3)2中阳离子基态核外电子排布式为___________，S、O、 N三种元素的第一电离能由大到小的顺序为___________。
【答案】1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9 N＞O＞S
【详解】
CuSO4和Cu(NO3)2中的阳离子为Cu2+，Cu2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9；同周期元素的第一电离能，随着原子序数的增大，有增大的趋势，由于N原子2p轨道半充满，第一电离能N高于O，同主族元素的第一电离能，随着原子序数的增大，逐渐减小，第一电离能O＞S，则第一电离能由大到小顺序为N＞O＞S；
24．（2021·全国·高三专题练习）Goodenough等人因在锂离子电池及钴酸锂、磷酸铁锂等正极材料研究方面的卓越贡献而获得2019年诺贝尔化学奖。回答下列问题：
(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(I1)如表所示。I1(Li)＞ I1(Na)，原因是___________。I1(Be)＞ I1(B)＞ I1(Li)，原因是___________。
【答案】4：5 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
【详解】
(1)基态铁原子的价电子排布式为，失去外层电子转化为Fe2+和Fe3+，这两种基态离子的价电子排布式分别为3d6和3d5，根据Hund规则可知，基态Fe2+有4个未成对电子，基态Fe3+有5个未成对电子，所以未成对电子个数比为4：5；
(2)同主族元素，从上至下，原子半径增大，第一电离能逐渐减小，所以；同周期元素，从左至右，第一电离能呈现增大的趋势，但由于ⅡA元素基态原子s能级轨道处于全充满的状态，能量更低更稳定，所以其第一电离能大于同一周期的ⅢA元素，因此。