第2课时 元素第一电离能和电负性的周期性变化
题组一 元素的电离能及应用
1.下列说法正确的是( )
A.第3周期元素中氯的第一电离能最大
B.氮的第一电离能比氧小
C.在所有的元素中氦的第一电离能最大
D.钠的第一电离能比铍大
2.同周期元素具有下列外围电子排布的原子中,第一电离能最小的是( )
A.ns2np3 B.ns2np4
C.ns2np5 D.ns2np6
3.如图表示X元素的基态原子失去电子数与对应电离能的对数值的关系,试推测X可能位于( )
A.ⅠA族 B.ⅡA族
C.ⅢA族 D.ⅣA族
题组二 元素电负性的比较和应用
4.下列对电负性的理解不正确的是( )
A.电负性是人为规定的一个相对数值,不是绝对标准
B.一般认为,电负性大于1.8的元素为非金属元素
C.元素的电负性越大,则元素的非金属性越强
D.元素的电负性是元素固有的性质,与原子结构无关
5.下列说法不能说明X的电负性比Y的大的是( )
A.与氢化合时X单质比Y单质容易
B.X的最高价氧化物对应水化物的酸性比Y的强
C.X原子的最外层电子数比Y原子的多
D.X的单质可以把Y从其氢化物中置换出来
6.已知X、Y元素同周期,且电负性:X>Y,下列说法错误的是( )
A.X与Y形成化合物时,X显负价,Y显正价
B.第一电离能可能Y小于X
C.最高价含氧酸的酸性:X<Y
D.气态氢化物的稳定性:HmY<HnX
题组三 元素周期律的综合应用
7.下列说法正确的是( )
A.元素的第一电离能越大,其金属性一定越强
B.元素的第一电离能越小,其金属性一定越强
C.金属单质跟酸反应的难易,只跟该金属元素的第一电离能有关
D.金属单质跟酸反应越容易,表明元素的电负性越小
8.下列各组元素性质的递变情况错误的是( )
A.Li、Be、B原子的最外层电子数依次增多
B.P、S、Cl元素的最高化合价依次升高
C.N、O、F电负性依次增大
D.Na、K、Rb第一电离能逐渐增大
9.X和Y是原子序数大于4的短周期元素,Xm+和Yn-两种离子的核外电子排布相同,下列说法正确的是( )
A.X的原子半径比Y小
B.X和Y的核电荷数之差为m-n
C.电负性:X>Y
D.第一电离能:X10.下列四种元素的基态原子的电子排布式如下:
①1s22s22p63s23p4 ②1s22s22p63s23p3 ③1s22s22p3 ④1s22s22p5,则下列有关比较正确的是( )
A.第一电离能:④>③>②>①
B.原子半径:④>③>②>①
C.电负性:④>②>①>③
D.最高正化合价:④>③=②>①
11.已知X、Y、Z为同一周期的三种元素,其原子的部分电离能如下表所示:
元素 电离能/(kJ·mol-1) X Y Z
I1 496 738 577
I2 4 562 1 451 1 817
I3 6 912 7 733 2 754
I4 9 540 10 540 11 578
下列说法正确的是( )
A.三种元素中,X元素的第一电离能最小,其电负性在同一周期元素中也最小
B.三种元素中,Y元素的第一电离能最大,其电负性也最大
C.等物质的量的X、Y、Z三种单质与少量盐酸反应放出氢气的物质的量之比为1∶1∶1
D.三种单质与盐酸反应放出等量氢气时,消耗X、Y、Z的物质的量之比为3∶2∶1
12.元素处于基态时的气态原子获得一个电子成为-1价阴离子时所放出的能量叫做该元素的第一电子亲和能。-1价阴离子再获得一个电子的能量变化叫做第二电子亲和能。表中给出了几种元素或离子的电子亲和能数据:
元素 Li Na K O O- F
电子亲和能/(kJ·mol-1) 59.8 52.7 48.4 141 -844.2 327.9
下列说法正确的是( )
A.电子亲和能越大,说明越难得到电子
B.一个基态的气态氟原子得到一个电子成为氟离子时吸收327.9 kJ的能量
C.氧元素的第二电子亲和能是-844.2 kJ·mol-1
D.基态的气态氧原子得到两个电子成为O2-需要放出能量
13.元素的电负性(用γ表示)和元素的化合价一样,也是元素的一种性质。下表给出了14种元素的电负性:
元素 Al B Be C Cl F H
电负性 1.5 2.0 1.5 2.5 3.0 4.0 2.1
元素 Mg N Na O P K Si
电负性 1.2 3.0 0.9 3.5 2.1 0.8 1.8
已知:两成键元素间电负性差值大于1.7时,一般形成离子键;两成键元素间电负性差值小于1.7时,一般形成共价键。
(1)根据表中给出的数据,可推知元素的电负性具有的变化规律是________________
________________________________________________________________________。
(2)请指出下列化合物中显正价的元素:
NaH:__________、NH3:__________、CH4:__________、ICl:____________。
(3)表中符合“对角线”规则的元素有Be和_________________________、B和____________,它们的性质分别有一定的相似性,原因是___________________________________。
14.(1)元素C、N、O、K的电负性从大到小的顺序依次为____________________。
(2)CH4中共用电子对偏向C,SiH4中共用电子对偏向H,则C、Si、H的电负性由大到小的顺序为____________________。
(3)氮化硼(BN)是一种重要的功能陶瓷材料。基态B原子的电子排布式为________________;B和N相比,电负性较大的是________,BN中B元素的化合价为________。
15.根据信息回答下列问题:
A.第一电离能(I1)是指气态原子X(g)处于基态时,失去一个电子成为气态阳离子X+(g)所需的最低能量。如图是部分元素的第一电离能(I1)随原子序数变化的曲线图(其中12号至17号元素的有关数据缺失)。
B.不同元素的原子在分子内吸引电子的能力大小可用数值表示,该数值称为电负性。一般认为,如果两个成键原子间的电负性差值大于1.7,原子之间通常形成离子键,如果两个成键原子间的电负性差值小于1.7,通常形成共价键。下表是某些元素的电负性值。
元素 Li Be B C O F Na Al Si P S Cl
电负性 1.0 1.5 2.0 2.5 3.5 4.0 0.9 1.5 1.8 2.1 2.5 3.0
(1)认真分析信息A中曲线图中同周期元素第一电离能的变化规律,推断第3周期Na~Ar这几种元素中,Al的第一电离能的大小范围为__________(填元素符号,下同)<Al<__________。
(2)信息A中曲线图中第一电离能最小的元素在周期表中的位置是第________周期________族。
(3)通过分析电负性值的变化规律,确定Mg元素的电负性数值的最小范围是________________________________________________________________________。
(4)请归纳元素的电负性和金属性、非金属性的关系:___________________________
________________________________________________________________________。
(5)从电负性角度,判断AlCl3是离子化合物还是共价化合物,说出理由并写出判断的方法: ________________________________________________________________________。
16.已知A、B、C、D、E五种元素的原子序数依次增大,其中A原子所处的周期数、族序数都与其原子序数相等;B原子核外电子有6种不同的运动状态,s轨道电子数是p轨道电子数的两倍;D原子L层上有2对成对电子;E+核外有3层电子且M层3d轨道电子全充满。请回答下列问题:
(1)E元素基态原子的电子排布式为________。
(2)B、C、D三种元素的第一电离能数值由小到大的顺序为________(填元素符号),其原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)D元素与氟元素相比,电负性:D________(填“>”“=”或“<”)F,下列表述中能证明这一事实的是______(填字母)。
A.常温下氟气的颜色比D单质的颜色深
B.氟气与D的氢化物剧烈反应,产生D的单质
C.氟与D形成的化合物中D元素呈正价态
D.比较两元素的单质与氢气化合时得电子的数目
(4)B2A4是重要的石油化工原料,B2A4的结构式为______________________。
第2课时 元素第一电离能和电负性的周期性变化
1.C [同周期自左而右,元素的第一电离能呈增大趋势,注意能级处于全空、半充满、全充满的特殊情况,所以第3周期所含元素中Ar的第一电离能最大,故A错误;N原子的核外电子排布式为1s22s22p3,O原子的核外电子排布式为1s22s22p4,2p轨道处于半充满的原子能量低,较稳定,所以N的第一电离能大于O的第一电离能,故B错误;同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势,同主族元素从上到下第一电离能逐渐减小,则氦的第一电离能最大,故C正确;同主族元素从上到下第一电离能逐渐减小,故第一电离能:Li>Na,同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势,故第一电离能:Be>Li,所以第一电离能:Be>Na,故D错误。]
2.B [ns2np3处于半充满状态,ns2np6处于全充满状态,均是能量较低的状态,不易失去电子,而ns2np4和ns2np5比较,ns2np4容易失去一个电子变成ns2np3半充满的较稳定状态,因此更容易失去电子,第一电离能最小,故B正确。]
3.B [图中纵坐标表示X元素的各级电离能的对数值,由图可知X元素的第二和第三电离能之间有突变,说明它容易失去两个电子,所以它可能是ⅡA族元素。]
4.D [一般来说,同周期从左到右主族元素的电负性逐渐增大,同主族从上到下元素的电负性逐渐减小,因此,电负性与原子结构有关。]
5.C [若X的电负性比Y的大,则表明X的非金属性比Y的强。A、B、D项均能说明X的非金属性比Y的强。原子的最外层电子数不能决定元素得失电子的能力,如氢元素的非金属性比镁元素的强,但镁原子的最外层电子数比氢原子的多,因此C项不能说明X的电负性比Y的大。]
6.C [同周期主族元素从左到右,原子序数依次增大,原子半径依次减小,非金属性依次增强,电负性依次增大。电负性大的元素在化合物中显负价,所以X和Y形成化合物时,X显负价,Y显正价,故A正确;同周期元素从左到右,第一电离能有增大的趋势,但ⅤA族元素的p轨道为半充满稳定结构,第一电离能大于ⅥA族元素,第一电离能Y可能大于X,也可能小于X,故B正确;元素非金属性越强,其最高价氧化物对应的水化物的酸性越强,非金属性:X>Y,则X对应水化物的酸性强于Y对应的水化物的酸性,故C错误;元素非金属性越强,气态氢化物越稳定,则气态氢化物的稳定性:HmY<HnX,故D正确。]
7.D [一般来说,元素的第一电离能越小,元素的金属性越强,但是第一电离能的大小还与原子的外围电子排布有关,所以第一电离能不能作为衡量金属性强弱的依据,A、B均错误;金属单质跟酸反应的难易与金属元素的第一电离能有关,但并不是绝对的,没有必然的联系,C错误;金属单质跟酸反应越容易,元素的金属性就越强,表明元素的电负性就越小,D正确。]
8.D [Li、Be、B原子的最外层电子数分别为1、2、3,则原子的最外层电子数依次增多,A正确;P、S、Cl原子的最外层电子数分别为5、6、7,最高化合价分别为+5、+6、+7价,最高化合价依次升高,B正确;同周期主族元素从左到右元素的电负性逐渐增强,则N、O、F电负性依次增大,C正确;同主族元素从上到下元素的第一电离能依次减小,则Na、K、Rb元素的第一电离能依次减小,D错误。]
9.D [由题干信息可知,X处于Y的下一周期,原子核外电子层数越多,原子半径越大,所以原子半径:X>Y,A错误;Xm+和Yn-两种离子的核外电子排布相同,则两种离子核外电子数相等,假设X的核电荷数为a,Y的核电荷数为b,则a-m=b+n,所以a-b=m+n,B错误;由A项分析,X比Y更易失电子,所以元素的电负性:X10.A [由四种元素基态原子的电子排布式可知,①是S元素、②是P元素、③是N元素、④是F元素。同周期主族元素自左而右第一电离能呈增大趋势,故第一电离能:N<F,但P元素原子的3p能级容纳3个电子,为半充满稳定状态,能量较低,第一电离能高于同周期相邻元素,所以第一电离能:S<P,同主族元素自上而下第一电离能逐渐降低,所以第一电离能:N>P,第一电离能:S<P<N<F,即④>③>②>①,故A正确;同周期主族元素自左而右原子半径逐渐减小,所以原子半径:P>S、N>F,电子层数越多原子半径越大,故原子半径:P>S>N>F,即②>①>③>④,故B错误;同周期主族元素自左而右电负性逐渐增大,所以电负性:P<S、N<F,同主族元素自上而下电负性逐渐减小,所以电负性:P<N,N元素的非金属性比S元素强,故电负性:F>N>S>P,即④>③>①>②,故C错误;F元素没有正化合价,所以最高正化合价:①>②=③,故D错误。]
11.A [根据元素电离能的变化规律可知:X为Ⅰ A族元素、Y为Ⅱ A族元素、Z为 Ⅲ A族元素,又知X、Y、Z为同一周期的三种元素,假设X、Y、Z属于第3周期,则这三种元素分别为Na、Mg、Al。第一电离能最小的为Na,电负性在同一周期元素中最小的也是Na,A正确;三种元素中,第一电离能最大的为Mg,电负性最大的为Al,B错误;三种金属和少量盐酸反应完成后,剩余的金属钠继续与水反应生成氢气,最终金属钠生成的氢气最多,C错误;根据电子守恒关系,放出1 mol氢气时,转移2 mol电子,消耗金属钠2 mol,金属镁1 mol,金属铝 mol,消耗X、Y、Z的物质的量之比为6∶3∶2,D错误。]
12.C [根据表中数据知,元素得电子能力越强,其电子亲和能越大,所以电子亲和能越大说明越容易得到电子,故A错误;O-的电子亲和能就是氧元素的第二电子亲和能,所以氧元素的第二电子亲和能是-844.2 kJ·mol-1,故C正确;气态O原子获得一个电子放出能量、O-再获得一个电子吸收能量,O元素的第一电子亲和能小于第二电子亲和能的绝对值,所以基态的气态氧原子得到两个电子成为O2-需要吸收能量,故D错误。]
13.(1)同周期主族元素从左到右,元素原子的电负性逐渐增大;同主族从上到下,元素原子的电负性逐渐减小
(2)Na H H I
(3)Al Si 电负性的值相近
解析 (2)电负性数值小的元素在化合物中显正价,NaH、NH3、CH4、ICl中电负性数值小的元素分别是Na、H、H、I。(3)“对角线”规则指在元素周期表中某些主族元素及其化合物的性质与其左上方右下方的主族元素及其化合物的性质相似,其原因是元素的电负性的值相近。
14.(1)O>N>C>K (2)C>H>Si
(3)1s22s22p1 N +3
15.(1)Na Mg
(2)5 ⅠA
(3)0.9~1.5
(4)非金属性越强,电负性越大;金属性越强,电负性越小
(5)Al元素和Cl元素的电负性差值为1.5<1.7,所以形成共价键,AlCl3为共价化合物;判断方法:将氯化铝加热到熔融态,进行导电性实验,如果不导电,说明是共价化合物
解析 (1)由图可以看出,同周期Ⅰ A族元素的第一电离能最小,而Ⅲ A族元素的第一电离能小于Ⅱ A族元素的第一电离能,故第一电离能:Na<Al<Mg。(2)根据第一电离能的递变规律可以看出,图中所给元素中Rb的第一电离能最小,其在周期表中的位置为第5周期 Ⅰ A族。(3)同周期元素从左到右电负性逐渐增大,同主族元素从上到下电负性逐渐减小,可知在同周期中电负性:Na<Mg<Al,在同主族中电负性:Be>Mg>Ca,则Mg元素的电负性数值的最小范围应为0.9~1.5。(4)因电负性可以用来衡量原子吸引电子能力的大小,所以电负性越大,原子吸引电子的能力越强,元素非金属性越强,反之金属性越强。
16.(1)1s22s22p63s23p63d104s1 (2)C<O<N 同一周期,随着原子序数的增加,元素的第一电离能呈现增大的趋势,但氮元素的2p能级电子为半充满的稳定结构,其第一电离能大于氧元素 (3)< BC
(4)
解析 A原子所处的周期数、族序数都与其原子序数相等,A为H元素;B原子核外电子有6种不同的运动状态,s轨道电子数是p轨道电子数的两倍,B为C元素;D原子L层上有2对成对电子,其电子排布式为1s22s22p4,D为O元素;C介于C、O之间,为N元素;E+核外有3层电子且M层3d轨道电子全充满,E原子核外电子数为2+8+18+1=29,E为Cu元素,据此回答问题。