第二课时 元素周期律
课时演练·促提升
A组
1.下列原子中,第一电离能最大的是( )
A.B B.C C.Al D.Si
解析:由四种元素在周期表中位置关系可知,C的第一电离能最大,B项正确。
答案:B
2.下列不属于元素电负性的应用的是( )
A.判断一种元素是金属还是非金属
B.判断化合物中元素化合价的正负
C.判断化学键的类型
D.判断化合物的溶解度
解析:金属的电负性一般小于1.8,非金属的电 ( http: / / www.21cnjy.com )负性一般大于1.8,A项属于;化合物中电负性大的显负价,电负性小的显正价,B项属于;若电负性差值大于1.7则形成离子键,小于1.7则形成共价键,C项属于;D项,不能从电负性角度判断化合物的溶解度,D项不属于。
答案:D
3.下列各组元素按电负性大小排列正确的是( )
A.F>N>O
B.O>Cl>F
C.As>P>H
D.Cl>S>As
解析:电负性用来描述不同元 ( http: / / www.21cnjy.com )素的原子对键合电子吸引力的大小,它是一种相对值,元素的电负性也有周期性变化。同一周期,从左到右,电负性逐渐增大;同一主族,从上到下,电负性逐渐减小。
答案:D
4.下列说法不正确的是( )
A.第ⅠA族元素的电负性从上到下逐渐减小,而第ⅦA族元素的电负性从上到下逐渐增大
B.电负性的大小可以作为衡量元素的金属性和非金属性强弱的尺度
C.元素的电负性越大,表示其原子在化合物中吸引电子能力越强
D.NaH的存在能支持可将氢元素放在第ⅦA族的观点
解析:同主族自上而下元素 ( http: / / www.21cnjy.com )的金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱,电负性都逐渐减小,A项不正确;电负性的大小可以作为衡量元素的金属性和非金属性强弱的尺度,B项正确;电负性较大,原子对键合电子吸引力大,C项正确;NaH中H为-1价,与卤素相似,能支持可将氢元素放在第ⅦA族的观点,D项正确。
答案:A
5.已知X、Y元素同周期,且原子半径Y>X,下列说法错误的是( )
A.第一电离能Y可能小于X
B.气态氢化物的稳定性:HmY大于HnX
C.最高价含氧酸的酸性:X对应的酸性强于Y对应的
D.X和Y形成化合物时,X显负价,Y显正价
解析:据原子半径Y>X推知,原子序数X ( http: / / www.21cnjy.com )>Y,由于同周期元素,第一电离能Y可能小于X,A项正确;氢化物稳定性HmY小于HnX,B项错误;含氧酸的酸性X的强于Y的,C项正确;由于原子序数X>Y,所以X吸引电子能力强,在化合物中显负价,Y吸引电子能力弱,在化合物中显正价,D项正确。
答案:B
6.元素X的各级电离能数据如下:
I1 I2 I3 I4 I5 I6
I/(kJ·mol-1) 578 1 817 2 745 11 578 14 831 18 378
则元素X的常见价态是( )
A.+1 B.+2
C.+3 D.+6
解析:对比表中电离能数据可知,I1、I ( http: / / www.21cnjy.com )2、I3电离能数值相对较小,至I4数值突然增大,说明元素X的原子中,有3个电子容易失去,因此,该元素的常见化合价为+3。
答案:C
7.下图为周期表中短周期的一部分,若X原子最外层电子数比次外层电子数少3,则下列说法不正确的是( )
R
X Y Z
A.Y的氢化物比X的氢化物更稳定
B.原子半径大小顺序是Z>Y>X>R
C.Z的单质能与Y的某些化合物发生置换反应
D.X、Y、Z三种元素中,其最高价氧化物对应水化物的酸性强弱顺序是Z>Y>X
解析:经过推断,X是磷元素,则Y是硫元素,Z是氯元素,R是氧元素,H2S比PH3稳定,A项正确;同周期,从左到右,原子半径减小,B项错误;氯气可以与氢硫酸发生反应,置换出硫单质,C项正确;酸性顺序为HClO4>H2SO4>H3PO4,D项正确。
答案:B
8.电离能是指由气态原子或气态离子 ( http: / / www.21cnjy.com )失去电子需要的能量。从中性原子中移去第一个电子所需要的能量为第一电离能(I1),移去第二个电子所需要的能量为第二电离能(I2),依此类推。现有5种元素A、B、C、D、E,其中有三种金属元素,一种稀有气体元素,其I1~I3分别如下表。
元素 I1/eV I2/eV I3/eV
A 13.0 23.9 40.0
B 4.3 31.9 47.8
C 5.7 47.4 71.8
D 7.7 15.1 80.3
E 21.6 41.1 65.2
根据表中数据判断其中的金属元素有 ,稀有气体元素有 ,最活泼的金属元素是 ,显二价的金属元素是 。
解析:电离能是指由气态原子或气态离子失去电子需要的能量。电离能越小,说明该原子易失去电子,金属性越强;电离能越大,说明该原子不易失去电子,非金属性越强。表中B、C、D三种元素的第一电离能相对比较小,应该属于金属元素; E元素的第一电离能最大,应该属于稀有气体元素;B元素的第一电离能最小,应该是所列的元素中最活泼的金属元素;D元素第二电离能与第三电离能相差很大,说明D元素的原子很容易失去2个电子,应该是显二价的金属元素。
答案:BCD E B D
9.(1)下列四种粒子中,半径按由大到小的排列顺序是 。
①基态X的原子结构示意图: ○+16
②基态Y的价电子排布式:3s23p5
③基态Z2-的电子排布图:
④W基态原子有2个能层,电子式:∶∶
(2)已知An+、B(n+1)+、Cn- ( http: / / www.21cnjy.com )、D(n+1)-都具有相同的电子层结构,则A、B、C、D的原子半径由大到小的顺序是 ,离子半径由大到小的顺序是 ,原子序数由大到小的顺序是 。
解析:(1)由题意可知:X、Y、Z2 ( http: / / www.21cnjy.com )-、W分别为S、Cl、S2-、F。S、Cl、S2-、F粒子半径大小排列顺序为r(S2-)>r(S)>r(Cl)>r(F)。
(2)因An+、B(n+1)+、Cn-、D(n+1)-都具有相同的电子层结构,可将A、B、C、D在周期表中的位置关系表示如下:
… … D C …
… A B … …
从上图不难判断A、B、C、D的原子半径 ( http: / / www.21cnjy.com )由大到小的顺序是A>B>D>C;因四种离子的核外电子层结构相同,核电荷数小的离子半径大,因此可以判断离子半径从大到小的顺序是D(n+1)->Cn->An+>B(n+1)+;原子序数由大到小的顺序是B>A>C>D。
答案:(1)③>①>②>④
(2)A>B>D>C D(n+1)->Cn->An+>B(n+1)+
B>A>C>D
10.有A、B、C、D四种元素 ( http: / / www.21cnjy.com ),常温下A的单质是深红棕色的液体,B、C、D是短周期元素。D元素原子K层的电子数是B元素原子核外电子总数的2倍。C、D元素原子最外层电子数相同,C元素原子核内质子数是D元素原子核内质子数的。
(1)由上述元素组成的一种单质和化合物相互作用生成沉淀的两个反应的化学方程式:① ;② 。
(2)写出各元素原子的电子排布式:A ,B,C ,D 。
(3)比较C、D两元素的性质:①第一电离能:C D;②电负性:C D;③非金属性:C D;④原子半径:C D。
解析:常温下是深红棕色液体的单质只有B ( http: / / www.21cnjy.com )r2;D元素原子K层的电子数是B元素原子核外电子总数的2倍,因此B元素为H;又知短周期中,同主族元素的核内质子数是2倍关系的只有O和S,所以C是O,D是S。
答案:(1)①Br2+H2S2HBr+S↓ ②2H2S+O22H2O+2S↓
(2)1s22s22p63s23p63d104s24p5 1s1 1s22s22p4
1s22s22p63s23p4
(3)①> ②> ③> ④<
B组
1.下列有关电负性的说法中正确的是( )
A.主族元素电负性越大,元素原子的第一电离能一定越大
B.在元素周期表中,元素电负性从左到右越来越小
C.金属元素的电负性一定小于非金属元素的电负性
D.在形成化合物时,电负性越小的元素越容易显示正价
解析:主族元素原子的电离能、电负性变化趋势基本相同,但电离能有特例,如电负性:O>N,但第一电离能:N>O,A项错误;一般来说,在元素周期表中,元素电负性从左到右越来越大,B项错误;C项没有考虑过渡元素的情况。
答案:D
2.下列各元素,最易形成离子化合物的是( )
①第三周期第一电离能最小的元素
②外围电子构型为2s22p6的原子
③2p亚层为半满的元素
④电负性最大的元素
A.①② B.③④
C.②③ D.①④
解析:第三周期第一电离能最小的元素是钠,易 ( http: / / www.21cnjy.com )失去电子;外围电子构型为2s22p6的原子是氖,化学性质不活泼;2p亚层为半满的元素是氮,非金属;电负性最大的元素是氟,非金属性最强,故最易形成离子化合物的是钠和氟。
答案:D
3.应用元素周期律,判断下列语句,其中正确的组合是( )
①碱金属(即ⅠA族)单质的熔点随原子序数的增大而降低
②砹(At)是第ⅦA族,其氢化物的稳定性大于HCl
③硒(Se)的最高价氧化物对应水化物的酸性比硫酸弱
④第二周期非金属元素的气态氢化物溶于水后,水溶液均为酸性
⑤铊(Tl)与铝同主族,其单质既能与盐酸反应,又能与氢氧化钠溶液反应
⑥第三周期金属元素的最高价氧化物对应水化物,其碱性随原子序数的增大而减弱
A.①③④
B.①③⑥
C.③④⑤
D.②④⑥
解析:At的非金属性比氯的弱 ( http: / / www.21cnjy.com ),故HAt的稳定性比HCl的小,②不正确;NH3的溶液是碱性的,④不正确;同一主族的金属自上而下,金属性逐渐增强,故铊不能与氢氧化钠溶液反应,⑤不正确。
答案:B
4.已知短周期元素R原子最外层的p能级上有2个未成对电子。下列关于R的描述正确的是( )
A.R的氧化物都能溶于水
B.R的最高价氧化物对应水化物的化学式都是H2RO3
C.R都是非金属元素
D.R的氧化物都能与NaOH溶液反应
解析:由“短周期元素R原子最外层的p能 ( http: / / www.21cnjy.com )级上有2个未成对电子”可知,可能有两种情况:p能级上只有2个电子,R为第ⅣA族元素;p能级上有4个电子,R为第ⅥA族元素。第ⅣA族元素Si的氧化物SiO2难溶于水,A项错误;第ⅣA族元素最高价氧化物对应水化物的化学式是H2RO3,但第ⅥA族元素最高价氧化物对应水化物的化学式是H2RO4,B项错误;短周期第ⅣA族和第ⅥA族元素均为非金属元素,C项正确;R的氧化物如CO与NaOH溶液不反应,D项错误。
答案:C
5.现有四种元素的基态原子的电子排布式如下:
①1s22s22p63s23p4;②1s22s22p63s23p3;③1s22s22p3;
④1s22s22p5。
则下列有关比较中正确的是( )
A.第一电离能:④>③>②>①
B.原子半径:④>③>②>①
C.电负性:④>③>②>①
D.最高正化合价:④>③=②>①
解析:由电子排布式可知:①为S,②为P ( http: / / www.21cnjy.com ),③为N,④为F。根据元素周期律可知:第一电离能为④>③>②>①,A项正确;原子半径应是②最大,④最小,B项不正确;电负性应是④>③>①>②,C项不正确;最高正化合价:①>②=③,而F无正化合价,D项不正确。
答案:A
6.Q、R、X、Y、Z五种元素的原子序数依次递增。已知:
①Z的原子序数为29,其余的均为短周期主族元素;
②Y原子价电子(外围电子)排布为msnmpn;
③R原子核外L层电子数为奇数;
④Q、X原子p能级的电子数分别为2和4。
请回答下列问题:
(1)Z2+的核外电子排布式是 。
(2)Q与Y形成的最简单气态氢化物分别为甲、乙,下列判断正确的是 。
a.稳定性:甲>乙
b.稳定性:甲<乙
(3)Q、R、Y三种元素的第一电离能数值由小至大的顺序为 (用元素符号作答)。
(4)五种元素中,电负性最大的元素是 ,电负性最小的元素是 。
解析:Z的原子序数为29,则Z为Cu,综合②③④分析可知Q、R、X、Y分别为C、N、O、Si。利用元素性质递变的相关知识不难作答。
答案:(1)1s22s22p63s23p63d9
(2)a
(3)Si(4)氧(或O) 铜(或Cu)
7.下表列出了前20号元素中某些元素性质的一些数据:
性质元素 原子半径(10-9 m) 最高价态 最低价态
① 1.02 +6 -2
② 2.27 +1 —
③ 0.74 — -2
④ 1.43 +3 —
⑤ 0.77 +4 -4
⑥ 1.10 +5 -3
⑦ 0.99 +7 -1
⑧ 1.86 +1 —
⑨ 0.75 +5 -3
⑩ 1.17 +4 -4
试回答下列问题:
(1)以上10种元素中,第一电离能最小的是 (填编号)。
(2)上述⑤、⑥、⑦三种元素中的某两种元素形成的化合物中,每一个原子都满足8e-稳定结构的物质可能是 (写分子式)。元素⑨和⑩形成的化合物的化学式为 ;元素①的原子价电子排布式是 。
(3)①、⑥、⑦、⑩四种元素的气态氢化物的稳定性,由强到弱的顺序是 (填化学式)。
(4)③和⑨两元素比较,非金属性较弱的是 (填名称),可以验证你的结论的是下列中的 (填序号)。
A.气态氢化物的挥发性
B.单质分子中的键能
C.两元素的电负性
D.含氧酸的酸性
E.氢化物中X—H键的键长(X代表③和⑨两元素)
F.两单质在自然界中的存在形式
解析:由题意可知,10种元素是前20号元 ( http: / / www.21cnjy.com )素,根据表中数据,可推出①S,②K,③O,④Al,⑤C,⑥P,⑦Cl,⑧Na,⑨N,⑩Si。(1)一般来说,在同一周期中,自左至右,元素的第一电离能逐渐增大;同一主族中,从上向下,元素的第一电离能逐渐减小。故在10种元素中,第一电离能最小的是②K。
(2)C、P、Cl中的某两种元素形成的化合物 ( http: / / www.21cnjy.com )中,PCl3或CCl4分子中的每一个原子都满足8e-稳定结构;元素⑨和⑩形成的化合物是Si3N4;S的原子价电子排布式是3s23p4。
(3)元素的非金属性越强,形成的气态氢化物越稳定,非金属性强弱为Cl>S>P>Si,故其氢化物稳定性为HCl>H2S>PH3>SiH4。
(4)氧元素和氮元素相比,非金属性较弱的是氮元素,可通过C、E两项验证。
答案:(1)②
(2)PCl3、CCl4 Si3N4 3s23p4
(3)HCl>H2S>PH3>SiH4
(4)氮元素 CE
8.下图是元素周期表的简略框架图。
( http: / / www.21cnjy.com )
(1)请在上图所示的元素周期表中画出金属元素与非金属元素的分界线。按电子排布,可把元素划分成5个区,不全是金属元素的区为 。
(2)根据氢元素最高正化合价与最低负化合价的绝对值相等,你认为还可把氢元素放在元素周期表中的第 族;有人建议将氢元素排在元素周期表的第ⅦA族,请你写出支持这一观点的一个化学事实: 。
(3)上图中元素①②原子的价电子排布式分别为 、 。
比较元素①与元素②的下列性质(填“>”或“<”)。
原子半径:① ②;电负性:① ②;
金属性:① ②;第一电离能:① ②。
(4)某短周期元素最高正化合价为+7,其原子结构示意图为 。
解析:(1)金属元素与非金属元素的分界线是非金属元素的硼、硅、砷、碲、砹与金属元素铝、锗、锑、钋之间的分界线,按电子填充顺序把元素周期表划分为5个区,即s区、p区、d区、ds区和f区,其中s区中的氢以及p区的大部分元素不是金属元素。
(2)最高正化合价与最低负化合价绝对值相等的族为第ⅣA族;氢原子得到1个电子达到稳定结构,这一特点同第ⅦA族元素相同。
(3)由①和②在元素周期表中的位置可 ( http: / / www.21cnjy.com )以确定①和②分别为Mg和Al,价电子排布式分别为3s2和3s23p1。利用同周期元素的递变规律可知,原子半径:Mg>Al,金属性:Mg>Al,电负性:Al>Mg;第ⅡA族元素的第一电离能比同周期相邻元素的第一电离能大,所以第一电离能:Mg>Al。
(4)短周期元素最高正化合价为+7的元素应为第ⅦA族元素,氟元素无正价,所以该元素为氯元素。
答案:(1)
( http: / / www.21cnjy.com )
s区和p区
(2)ⅣA 氢原子得到一个电子达到最外 ( http: / / www.21cnjy.com )层2电子的稳定结构(其他合理答案如与碱金属元素一样可形成离子化合物M+[∶H]-或NaH的存在等均可) (3)3s2 3s23p1 > < > > (4) +17第二课时 元素周期律
教学建议
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参考资料
稀有气体的性质及用途
稀有气体的化学性质是由它的原子结构所决定的。
除氦以外,稀有气体原子的价电子层都是由充满的ns和np轨道组成的,它们都具有稳定的8电子构型。稀有气体的电子亲和能都接近于零,与其他元素相比较,它们都有很高的电离能。因此,稀有气体原子在一般条件下不容易得到或失去电子而形成化学键。表现出化学性质很不活泼,不仅很难与其他元素化合,而且自身也是以单原子分子的形式存在,原子之间仅存在着微弱的范德华力(主要是色散力)。
稀有气体的熔、沸点都很低,氦的沸点是所有单质中最低的。它们的蒸发热和在水中的溶解度都很小,这些性质随着原子序数的增加而逐渐升高。
稀有气体的原子半径都很大,在族中自上而下 ( http: / / www.21cnjy.com )递增。应该注意的是,这些半径都是未成键的半径,应该仅把它们与其他元素的范德华半径进行对比,不能与共价或成键半径进行对比。
氦是所有气体中最难液化的,温度在2.2 K以上的液氦是一种正常液态,具有一般液体的通性。温度在2. 2 K以下的液氦则是一种超流体,具有许多反常的性质。例如具有超导性、低黏滞性等。它的黏度变为氢气黏度的百分之一,并且这种液氦能沿着容器的内壁向上流动,再沿着容器的外壁往下慢慢流下来。这种现象对于研究和验证量子理论很有意义。
稀有气体广泛应用到光学、冶金和医学等领域中。例如:氦氖激光器、氩离子激光器等在国防和科研上有着广泛的用途。氖在放电管内放射出美丽的红光,加入一些汞蒸气后又发射出蓝光,所以,氖被广泛用来制造霓虹灯。氙在电场的激发下能放出强烈的白光,高压长弧氙灯经常用于电影摄影、舞台照明等。在冶金工业中,氩和氦的最大用途是为熔焊不锈钢等提供惰性气氛。氪、氙和氡还能用于医疗上,氙灯能放出紫外线,氪、氙的同位素还被用来测量脑血流量等。氦还被用来代替氢充填气象气球和飞船,由于它不燃烧,比氢安全得多。由于氦的沸点低,还被用于超低温技术。
