第一章 原子结构与性质
第二节 原子结构与元素的性质
第1课时 原子结构与元素周期表
基础过关练
题组一 原子结构与元素周期表
1.115号元素的中文名称为“镆”,元素符号为Mc,它有多种原子,下列说法错误的是( )
AMc和Mc的化学性质几乎相同
B.Mc位于周期表的第七周期第ⅤA族
C.在Mc原子中,最后填入电子的能级是7f
D.在周期表中,假设第八周期按现有规则填满,则115号元素的正下方是165号元素
2.已知某元素的原子序数为31。下列说法错误的是( )
A.属于金属元素
B.该元素在周期表中的位置是第四周期第ⅢA族
C.该元素原子的价层电子排布式为3d104s24p1
D.与该元素同族的第三周期元素的最高价氧化物对应水化物具有两性
3.下列说法不正确的是( )
A.第ⅡA族元素基态原子最外层电子排布式均为ns2
B.基态原子价层电子排布式为6s26p2的单质在一定条件下能与盐酸反应
C.基态R2+的核外电子排布式为[Ar]3d7,R元素的质子数为27
D.第ⅣA族元素原子的未成对电子数是同周期主族元素中最多的
题组二 元素周期表的分区
4.(经典题)关于元素周期表中元素的分区,下列说法正确的是( )
A.元素周期表的d区元素不全是副族元素
B.元素周期表的d区包含所有的过渡元素
C.过渡元素包括d区、f区、ds区的元素
D.ds区元素不都是副族元素
5.2023年三位科学家因发现与合成量子点获诺贝尔化学奖,量子点又称为半导体荧光纳米晶体,如48CdS、CdTe等,其中镉(Cd)位于( )
A.s区 B.p区 C.d区 D.ds区
6.“信口雌黄”“雄黄入药”,雌黄(As2S3)和雄黄(As4S4)都是自然界中常见的砷化物,早期都曾用作绘画颜料,因都有抗病毒功效也用来入药。下列说法正确的是( )
A.As元素属于ds区
B.H2SO3和H3AsO3均属于强酸
C.S元素属于p区
D.S元素位于第三周期第ⅣA族
7如图为元素周期表的一部分,请参照元素①~在元素周期表中的位置,回答下列问题:
(1)元素②在周期表中的位置是 ,属于元素周期表的 区。
(2)基态④原子有 种不同运动状态的电子。
(3)基态⑨原子价层电子排布式是 。
(4)基态⑧原子中,电子占据的最高能级符号为 ,该能级具有的原子轨道数为 。
(5)过渡元素的金属离子与水分子形成的配合物是否有颜色,与其d轨道电子排布有关。一般而言,为d0或d10排布时无颜色,为d1~d9排布时有颜色,如显粉红色。据此判断,[Mn(H2O)6]2+ (填“无”或“有”)颜色。
能力提升练
题组一 核外电子排布与元素周期表的分区
1.(易错题)如图为镓和锗在元素周期表中的信息,下列说法错误的是( )
A.镓的核电荷数为31
B.金属性:Ga>Ge
C.镓、锗均位于周期表的p区
D.基态锗原子核外有32种能量不同的电子
2.下列说法正确的是( )
A.d区、ds区、s区元素全部是金属元素
B.元素周期表各区的名称都是最后填入电子的能级的符号
C.第四周期元素中,未成对电子数最多的主族元素位于钾元素后面第五位
D.气态Mn2+再失去一个电子比气态Fe2+再失去一个电子难
3.下列关于原子核外电子排布与元素在周期表中位置关系的叙述正确的是( )
A.基态原子核外N层上只有一个电子的元素一定是第ⅠA族元素
B.基态原子价层电子排布式为(n-1)d6~8ns2的元素不一定是副族元素
C.基态原子最外层的p能级上半充满的元素一定位于p区
D.基态原子核外价层电子排布式为(n-1)dxnsy的元素的族序数一定为x+y
4.工业制硫酸中,制备SO2的主要反应为4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2。下列说法不正确的是( )
A.中子数为30的铁原子表示为Fe
B.基态氧原子的价层电子排布式为2s22p2
C.Fe位于元素周期表d区
D.硫离子结构示意图:
5.英国某化学家在研究铂和氟的反应时,发现生成了一种深红色固体。经X射线分析和其他实验证明,此化合物由阳离子和阴离子Pt结合而成,化学式为O2PtF6。已知:Pt的价层电子排布式为5d96s1。下列说法正确的是( )
A.O、F元素位于元素周期表的p区
B.和O2具有相同的电子数
C.Pt元素位于元素周期表的ds区
D.O3转化为O2属于物理变化
6.元素周期表中某些过渡元素在生产生活中有着广泛的应用,下列说法正确的是( )
A.Mn可形成Mn2+和Mn3+两种简单离子,稳定性:Mn2+
B.钛元素位于元素周期表的ds区
C.基态Cu原子的电子排布式为[Ar]3d94s2
D.基态Fe2+与Fe3+中未成对的电子数之比为4∶5
7.阻燃剂FR分子结构如图。下列说法正确的是( )
A.分子中P元素的化合价为+3、+5
B.基态C原子的轨道表示式为
C.基态C原子有4种空间运动状态不同的电子
D.该化合物中所有元素都分布在p区
8.(教材深研拓展)在元素周期表中,存在对角线规则。
(1)铍与铝都可与酸、强碱反应,补充下列反应的化学方程式:
Al(OH)3+3HCl ,Al(OH)3+NaOH ;
Be(OH)2+2HCl ,Be(OH)2+2NaOH 。
(2)BeCl2是 (填“共价”或“离子”)化合物,易升华。
(3)Be(OH)2与Mg(OH)2可以用 鉴别。
(4)根据“对角线规则”,下列有关推断错误的是 。
A.Li在空气中燃烧可生成Li2O2和Li3N
B.硼单质、硅单质都能与NaOH溶液反应生成盐和H2
C.溴单质、碘单质都能与氢气在一定条件下生成氢化物
D.常温下,Li2CO3、MgCO3都难溶于水
题组二 核外电子排布与元素推断的综合考查
9.(经典题)元素X、Y、Z在周期表中的相对位置如图所示。已知Y元素基态原子的价层电子排布式为nsn-1npn+1,则下列说法不正确的是( )
A.Y元素基态原子的价层电子排布式为4s24p4
B.Y元素在元素周期表的第三周期第ⅥA族
C.X元素所在周期中所含非金属元素种数最多
D.Z元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3
10.现有五种前四周期元素,信息见下表,回答下列问题。
元素 信息
A 基态原子有6个原子轨道填充满电子,有3个未成对电子
B M层比L层少两个电子
C 基态原子核外有17种不同运动状态的电子
D 基态原子的价层电子排布式为3dx4s2,在常见化合物中其最高正价为+7价
E 基态原子的M层全充满,N层没有成对电子,只有1个未成对电子
(1)A、B、C三种元素最高价氧化物的水化物酸性由强到弱的顺序为 (用最高价氧化物的水化物的化学式表示)。
(2)D在元素周期表中的位置为 ,其基态原子的简化电子排布式为 。
(3)写出基态B原子价层电子的轨道表示式: 。
(4)E位于元素周期表的 区,基态原子填有电子的轨道数为 。
答案与分层梯度式解析
第一章 原子结构与性质
第二节 原子结构与元素的性质
第1课时 原子结构与元素周期表
基础过关练
1.CMc和Mc的最外层电子数相同,化学性质几乎相同,A正确;镆元素原子序数为115,位于元素周期表第七周期第ⅤA族,最后填入电子的能级为7p,B正确、C错误;按原子轨道理论知,第八周期元素种数应为50,则115号元素的正下方应为165号元素,D正确。
拓展分析
元素周期表中各周期的元素种数判断
第1周期:2种→12×2。
第2、3周期:8种→22×2。
第4、5周期:18种→32×2。
第6、7周期(包括镧系、锕系):32种→42×2。
假设第8、9周期按现有规则填满,则
第8、9周期:50种→52×2。
第8周期最后元素的原子序数为2+8×2+18×2+32×2+50=168。
2.C 根据该元素的原子序数为31可知,该元素为第四周期第ⅢA族的Ga(镓),A、B正确;Ga的价层电子排布式为4s24p1,C错误;与Ga元素同族的第三周期元素为Al,Al最高价氧化物对应水化物Al(OH)3是两性氢氧化物,D正确。
3.D 第ⅡA族元素基态原子最外层电子排布式均为ns2,A正确;基态原子价层电子排布式为6s26p2的是Pb,在金属活动性顺序中排在H前面,铅单质在一定条件下可与盐酸反应,B正确;基态R2+的核外电子排布式为[Ar]3d7,则基态R原子核外电子排布式为[Ar]3d74s2,为27Co,质子数为27,C正确;第ⅣA族元素原子价层电子排布式为ns2np2,未成对电子数为2,第ⅤA族元素原子价层电子排布式为ns2np3,未成对电子数为3,D错误。
4.C d区包括ⅢB~ⅦB族(镧系和锕系除外)元素和第Ⅷ族元素,都是副族元素,ds区包括ⅠB族和ⅡB族元素,过渡元素包括所有的副族元素,即包括了d区、f区、ds区的元素,故C正确。
5.D 第五周期最后一种元素是54号,54-48=6,则Cd在第ⅡB族,属于ds区。
名师点睛
根据0族元素的核电荷数可以推断已知原子序数的元素所在位置,如第七周期的0族元素是118号,就可以推断116号在0族左边两格,是第七周期第ⅥA族,但是对于第ⅠA族和第ⅡA族来说,可以通过上一周期0族元素推断,如第六周期0族元素是86号,87号在第七周期第ⅠA族。
6.C 33号As元素处于第四周期第ⅤA族,属于p区,A错误;H2SO3和H3AsO3在水中均不能完全电离,属于弱酸,B错误;S位于第三周期第ⅥA族,属于p区,C正确、D错误。
7.答案 (1)第二周期第ⅤA族 p (2)9 (3)3d54s1 (4)4s 1 (5)有
解析 根据周期表结构可知,①~分别为H、N、O、F、Na、Al、Cl、K、Cr、Cu、Se。
(1)N元素在周期表中的位置为第二周期第ⅤA族,属于p区。
(2)F原子核外有9个电子,故有9种不同运动状态的电子。
(3)Cr原子的价层电子排布式为3d54s1。
(4)K的价层电子排布式为4s1,故电子占据的最高能级符号为4s,s能级有1个原子轨道。
(5)Mn2+的价层电子排布式为3d5,故[Mn(H2O)6]2+有颜色。
能力提升练
1.D 镓元素的核电荷数为31,A正确;同周期主族元素从左往右,金属性逐渐减弱,金属性:Ga>Ge,B正确;镓、锗分别位于周期表中的第ⅢA族和ⅣA族,属于p区,C正确;基态锗原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2,有8个能级有电子,即有8种能量不同的电子,D错误。
易错分析
不能正确理解“有几种能量不同的电子”“原子核外不同运动状态的电子”及“原子核外不同空间运动状态的电子”而错选,对于基态原子来说,同一能级上电子的能量相同,如基态O原子(1s22s22p4),有3个能级有电子就有3种能量不同的电子,原子核外有8个电子就有8种不同运动状态的电子,有5个原子轨道有电子,则原子核外有5种不同空间运动状态的电子。
2.D s区中H元素是非金属元素,A错误;除ds区外,一般来说各区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级的符号,B错误;第四周期元素中,未成对电子数最多的主族元素原子的价层电子排布式为4s24p3,是第33号As元素,K是第19号元素,As不位于K后第五位,C错误;Fe2+的核外价层电子排布式为3d6,Mn2+的核外价层电子排布式为3d5,Mn2+为半满结构,再失去1个电子比Fe2+难,D正确。
3.C 基态原子的N层上只有一个电子的元素,可能为K、Cr或Cu,K为主族元素,Cr、Cu为副族元素,故A错误;基态原子的价层电子排布式为(n-1)d6~8ns2的元素为第Ⅷ族元素,故B错误;基态原子最外层的p能级上半充满的元素,其电子最后填充p能级,属于p区,故C正确;基态原子核外价层电子排布式为(n-1)dxnsy的元素的族序数不一定为x+y,例如ⅠB族、ⅡB族元素,族序数为y,故D错误。
特别提醒
主族元素由短周期和长周期元素共同组成;副族元素完全由长周期元素构成,Ⅷ族属于副族。
4.B 中子数为30的铁原子表示为Fe,A正确;基态氧原子的价层电子排布式为2s22p4,B错误;Fe是第四周期第Ⅷ族元素,位于d区,C正确;S2-结构示意图为,D正确。
5.A 基态O、F原子价层电子排布式分别为2s22p4、2s22p5,位于元素周期表的p区,A正确;带正电,和O2的电子数不相同,B错误;Pt元素位于元素周期表的d区,C错误;O3转化为O2属于化学变化,D错误。
6.D Mn2+、Mn3+电子排布式分别为[Ar]3d5、[Ar]3d4,Mn2+的3d能级半充满,比Mn3+稳定,A错误;钛元素位于元素周期表的d区,B错误;基态Cu原子的电子排布式为[Ar]3d104s1,C错误;基态Fe2+电子排布式为[Ar]3d6,未成对电子数为4,基态Fe3+电子排布式为[Ar]3d5,未成对电子数为5,故基态Fe2+与Fe3+中未成对的电子数之比为4∶5,D正确。
7.C P的非金属性小于O和N,共用电子对偏离P,P显+5价,A错误;基态C原子的轨道表示式为,B错误;基态C原子核外电子排布式为1s22s22p2,有4种空间运动状态不同的电子,C正确;H位于s区,D错误。
8.答案 (1)AlCl3+3H2O Na[Al(OH)4] BeCl2+2H2O Na2[Be(OH)4] (2)共价 (3)NaOH溶液
(4)AC
解析 (1)铍与铝都可与酸、强碱反应生成盐和水。
(2)AlCl3是共价化合物,推断BeCl2也是共价化合物。
(3)Be(OH)2能溶于NaOH溶液,Be(OH)2与Mg(OH)2可以用NaOH溶液鉴别。
(4)Li在O2中燃烧生成Li2O,不能生成Li2O2,A错误;B、Si处于对角线位置,有些性质相似,Si能与NaOH溶液反应生成盐和H2,则B也能与NaOH溶液反应生成盐和H2,B正确;Br、I不是处于对角线位置,是同一主族元素,其单质性质相似与“对角线规则”无关,C错误;Li、Mg处于对角线位置,其化合物有些性质相似,Li2CO3、MgCO3都难溶于水,D正确。
9.A
根据上述分析,A项错误,B项正确。X为F元素,第二周期所含非金属元素种数最多,故C项正确。Z为As元素,基态砷原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3,故D项正确。
误区警示
对价层电子认识的误区提醒
(1)价层电子不一定是最外层电子,主族元素原子的价层电子是最外层电子,对于过渡元素还包括部分内层电子。
(2)元素原子的价层电子数不一定等于其所在族的族序数。
10.答案 (1)HClO4>H2SO4>H3PO4
(2)第四周期第ⅦB族 [Ar]3d54s2
(3)
(4)ds 15
解析 A的基态原子有6个原子轨道填充满电子,有3个未成对电子,A为P;B原子的M层比L层少两个电子,B为S;C的基态原子核外有17种不同运动状态的电子,C为Cl;D的基态原子的价层电子排布式为3dx4s2,在常见化合物中其最高正价为+7价,则价层电子排布式为3d54s2,D为Mn;E的基态原子的M层全充满,N层没有成对电子,只有1个未成对电子,E的价层电子排布式为3d104s1,E为Cu。(1)由以上分析知,A为P,B为S,C为Cl。A、B、C三种元素最高价氧化物的水化物酸性由强到弱的顺序为HClO4>H2SO4>H3PO4。(2)D为锰元素,其在元素周期表中的位置为第四周期第ⅦB族,其基态原子的简化电子排布式为[Ar]3d54s2。(3)B为硫元素,其基态原子的价层电子的轨道表示式为。(4)E为铜元素,位于元素周期表的ds区,其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,填有电子的轨道数为15。
14(共47张PPT)
1.元素周期律、元素周期系和元素周期表
第二节 原子结构与元素的性质
必备知识 清单破
知识点 1 原子结构与元素周期表
2.构造原理与元素周期表
(1)原子核外电子排布与周期划分的关系
根据构造原理得出的核外电子排布,可以解释元素周期系的基本结构。如可以解释元素
周期系中每个周期的元素数。除第一周期外,其余各周期总是从ns能级开始,以np结束,而从
ns能级开始以np结束递增的核电荷数(或电子数)就等于每个周期里的元素数。
周期 1s或ns→np 元素数
一 1s 2
二 2s→2p 8
三 3s→3p 8
四 4s→3d→4p 18
五 5s→4d→5p 18
六 6s→4f→5d→6p 32
七 7s→5f→6d→7p 32
规律:①周期序数=能层数;
②本周期容纳元素种数=相应能级组所含原子轨道数的2倍=相应能级组最多容纳的电子数。
(2)原子核外电子排布与族的关系
族的划分与原子的价层电子数和价层电子排布密切相关。
①主族元素基态原子的价层电子排布式如下:
族 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA
价层电子排布式 ns1 ns2 ns2np1 ns2np2
族 ⅤA ⅥA ⅦA
价层电子排布式 ns2np3 ns2np4 ns2np5
规律:
②稀有气体元素的基态原子,除氦(1s2)外,最外层都是8电子,即ns2np6。
③过渡元素原子的价层电子排布
族 价层电子排布
ⅢB (n-1)d1ns2(包括La、Ac,其他镧系、锕系元素除外)
ⅣB (n-1)d2ns2
ⅤB (n-1)d3ns2(Nb除外)
ⅥB (n-1)d5ns1(W除外)
ⅦB (n-1)d5ns2
Ⅷ (n-1)d6~8ns2(Ru、Rh、Pd、Pt除外)
ⅠB (n-1)d10ns1
ⅡB (n-1)d10ns2
规律:
3.原子核外电子排布与元素周期表的分区
(1)元素周期表的分区
按核外电子排布,可将元素周期表分为s、p、d、f、ds区,除ds区外,一般来说,各区的名
称来自按构造原理最后填入电子的能级的符号,而第ⅠB、ⅡB族这2个纵列的元素原子的核
外电子可理解为先填满了(n-1)d能级而后再填充ns能级,因而得名ds区。
5个区的位置关系如图所示:
(2)各区元素特点(详见定点1)
1.原子半径
(1)影响因素
知识点 2 元素周期律
(2)递变规律
①同主族元素自上而下,随着原子序数的逐渐增大,原子半径逐渐增大。
②同周期主族元素从左到右,随着原子序数的逐渐增大,原子半径逐渐减小。
特别提醒 稀有气体元素的原子半径测定标准和其他元素原子半径的测定标准不一样,故不
能根据同周期主族元素原子半径变化规律来比较稀有气体元素和主族元素的原子半径大小
关系。
2.电离能
(1)第一电离能
①概念:气态基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量叫做第一电离
能,用符号I1表示。
②意义:可以衡量气态基态原子失去一个电子的难易程度。第一电离能越小,气态基态原子
越易失去一个电子;第一电离能越大,气态基态原子越难失去一个电子。
③第一电离能的变化规律(详见定点3)
(2)逐级电离能
气态基态一价正离子再失去一个电子成为气态基态二价正离子所需的最低能量叫做第
二电离能,第三、第四、第五电离能依次类推。
3.电负性
(1)电负性及标准
元素相互化合时,原子中用于形成化学键的电子称为键合电子。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。以氟的电负性为4.0和锂的电负性为1.0作为相对标准。
(2)电负性的意义
原子的电负性越大,对键合电子的吸引力越大。
(3)电负性变化规律(详见定点4)
1.基态原子的N层上只有一个电子的元素,一定是s区元素,这种说法正确吗
基态原子的N层上只有一个电子的元素,其基态原子电子排布式可能为1s22s22p63s23p64s1、
1s22s22p63s23p63d54s1或1s22s22p63s23p63d104s1,即该元素不一定位于s区。
2.基态原子的价层电子排布式为(n-1)dxnsy的元素的族序数一定为x+y,这种说法正确吗
基态原子的价层电子排布式为(n-1)dxnsy的元素的族序数可能为x+y(x+y≤7),也可能为
y(x=10,y=1或2),该元素还可能在第Ⅷ族。
3.钠元素的第一、第二电离能分别小于镁元素的第一、第二电离能,这种说法正确吗
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,但第ⅡA族和
第ⅤA族元素的第一电离能一般大于同周期相邻元素,则钠元素的第一电离能小于镁元素的
第一电离能,但钠元素的第二电离能大于镁元素的第二电离能。
知识辨析 判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ” 。
提示
提示
提示
( )
( )
( )
4.能层数多的元素的原子半径一定大于能层数少的元素的原子半径,这种说法正确吗
原子半径的大小由核电荷数与电子的能层数两个因素综合决定,如某些碱金属元素的
原子半径比它下一周期卤素原子的半径大。
5.因同周期主族元素的原子半径从左到右逐渐减小,故第一电离能必依次增大,这种说法正确
吗
同周期主族元素的原子半径从左到右逐渐减小,第一电离能从左到右呈增大趋势,但有
反常,如第一电离能:N>O、Mg>Al。
6.电负性大的元素,其第一电离能也一定大,这种说法正确吗
一般来说,同周期主族元素从左到右,元素的电负性逐渐变大,第一电离能呈增大趋势,
但第ⅡA、ⅤA族元素的第一电离能大于同周期相邻元素,故电负性大的元素,其第一电离能不
一定大,如电负性:NO。
提示
提示
提示
( )
( )
( )
关键能力 定点破
定点 1 元素性质与元素周期表的分区
包括的元素在 周期表中的位置 价层电子排布(一般
情况) 化学性质
s区 ⅠA、ⅡA族 ns1~2(最后的电子填在ns上) 除氢外,都是活泼金属元素(碱金属和碱土金属元素),金属性较强
p区 ⅢA~ⅦA族、0族 ns2np1~6(最后的电子
填在np上) 同周期主族元素,随着最外层电子数目的增加,非金属性增强,金属性减弱
d区 ⅢB~ⅦB族、第Ⅷ族
(镧系、锕系除外) (n-1)d1~9ns1~2[最后的电子填在(n-1)d上] 均为过渡元素,d轨道可以不同程度地参与化学键的形成
ds区 ⅠB、ⅡB族 (n-1)d10ns1~2[(n-1)d轨道全充满] 均为过渡元素,d轨道一般不参与化学键的形成
f区镧系、锕系(n-2)f0~14(n-1)d0~2ns2镧系元素的化学性质非常相近,锕系元素的化学性质也非
常相近 典例 原子结构与元素周期表存在着内在联系,按要求回答下列问题:
(1)根据元素原子核外电子排布可以确定其在周期表中的位置或区域。
①具有(n-1)d10ns2电子排布的元素位于周期表中 区。
②基态金原子的价层电子排布式为5d106s1,试判断金元素在元素周期表中位于第 周期
第 族。
③某元素原子的核电荷数为33,则其原子的价层电子排布式为 ,其位于元素周期表
中的 ,属于 区的元素。
(2)某元素原子的简化电子排布式为[Xe]4f46s2,其应在 区。
思路点拨 根据电子排布式判断其在元素周期表中的位置或分区。
解析 (1)①具有(n-1)d10ns2电子排布的元素位于周期表第ⅡB族,位于ds区。
②金基态原子的价层电子排布式为5d106s1,应位于第六周期第ⅠB族。
③该元素基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3,该元素为主族元素,价层电子
数为5,故该元素在周期表中位于第四周期第ⅤA族,属于p区元素。
(2)除ds区外,一般元素在周期表中的分区名称取决于元素原子的最后一个电子所填入的能
级,[Xe]4f46s2中最后一个电子填入4f能级,所以该元素位于f区。
答案 (1)①ds ②六 ⅠB ③4s24p3 第四周期第ⅤA族 p (2)f
归纳总结 由元素原子的价层电子排布判断其在周期表中的位置的规律:
价层电子排布 x或y的相关取值 周期表中位置
nsx x=1,2 第n周期第xA族(书写时,族序数应换成相应的罗马数字,下同)
ns2npx x=1,2,3,4,5 第n周期第(2+x)A族
x=6 第n周期0族
(n-1)dxnsy x+y≤7 第n周期第(x+y)B族
8≤x+y≤10 第n周期第Ⅷ族
(n-1)d10nsx x=1,2 第n周期第xB族
1.三看法比较粒子半径大小
(1)“一看层”:先看能层数,一般能层数越多,粒子半径越大。
(2)“二看核”:若能层数相同,则看核电荷数,一般核电荷数越大,粒子半径越小。
(3)“三看电子”:若能层数、核电荷数均相同,则看核外电子数,核外电子数越多,半径越大。
2.具体方法
(1)同周期主族元素,从左向右原子半径逐渐减小。如r(Na)>r(Mg)>r(Al)>r(Si)>r(P)>r(S)>r(Cl)。
(2)同主族元素,从上到下,原子或同价态简单离子半径逐渐增大。如r(Li)r(Cs);r(Li+)(3)电子层结构相同的离子,随着核电荷数的递增,简单离子半径逐渐减小,如r(S2-)>r(Cl-)>r(K+)>
r(Ca2+)。
定点 2 粒子半径大小的比较
(4)同种元素形成的粒子的半径比较规律:简单阳离子的半径<原子的半径<简单阴离子的半
径,且简单阳离子价态越高,半径越小。如r(Fe3+)(5)电子层结构和所带电荷数都不同的粒子的半径,一般要找参照物进行比较。如比较Al3+和
S2-半径的大小,可找出与Al3+电子层结构相同,且与S2-所带电荷数相同的O2-来比较,因为r(Al3+)<
r(O2-),r(O2-)典例 已知短周期元素的离子aA2+、bB+、 D-具有相同的电子层结构,则下列叙述正确
的是 ( )
A.原子半径:A>B>D>C
B.原子序数:d>c>b>a
C.离子半径:C3->D->B+>A2+
D.单质的还原性:A>B
解析 四种粒子的电子层结构相同,A、B、C、D在周期表中的相对位置如下图:
由此可得出:原子半径大小为B>A>C>D,A项错误;原子序数的关系为a>b>d>c,B项错误;离子
半径:C3->D->B+>A2+,C项正确;单质的还原性:B>A,D项错误。
答案 C
1.电离能的变化规律
(1)第一电离能的变化规律
定点 3 电离能
①每个周期的第一种元素(氢和碱金属)的第一电离能最小,最后一种元素(稀有气体)的第一
电离能最大,同周期中从左到右元素的第一电离能呈增大的趋势。
②同族元素的第一电离能从上到下逐渐减小。
③过渡元素第一电离能的变化不太规则,对于同一周期的过渡元素而言,从左到右随着原子
序数增加,第一电离能总体上略有增加,这是因为对这些原子来说,增加的电子大部分排布在
(n-1)d或(n-2)f轨道上,原子核对外层电子的有效吸引作用变化不是太大。
(2)逐级电离能变化规律
①同一原子的逐级电离能越来越大
元素的一个基态的气态原子失去一个电子,变成气态基态正离子后,半径减小,原子核对
电子的吸引力增大,所以失去第二个、第三个电子更加不易,所需要的能量依次增大。
②当某一级电离能突然变得很大时,说明电子的能层发生了变化,即不同能层中电离能有很
大的差距。如表是钠、镁、铝逐级失去电子的电离能:
元素 Na Mg Al
电离能/(kJ·mol-1) 496 738 578
4 562 1 451 1 817
6 912 7 733 2 745
9 543 10 540 11 575
2.影响电离能的因素
(1)一般来说,同一周期的主族元素原子具有相同的电子层数,从左到右核电荷数增大,原子的
半径减小,核对最外层电子的吸引力增大,失去电子能力减弱,因而第一电离能呈增大趋势。
(2)同一主族元素原子电子层数不同,最外层电子数相同,从上到下原子半径增大,原子核对最
外层电子的吸引力减小,失去电子能力增强,因而第一电离能减小。
(3)某些元素原子具有全充满或半充满的电子排布,稳定性较高,如ⅤA族N、P等元素原子的
最外层p轨道为半充满状态;0族Ne、Ar等元素原子的最外层p轨道为全充满状态,均稳定,所
以它们的第一电离能大于同周期相邻元素原子。
3.电离能的应用
(1)判断元素的金属性与非金属性强弱
一般地,元素的第一电离能越大,元素的非金属性越强,金属性越弱;元素的第一电离能越
小,元素的非金属性越弱,金属性越强。
(2)推断元素的核外电子排布
例如,Li的逐级电离能I1 I2层上只有一个电子。
(3)判断主族元素的常见化合价或价层电子数
如Na的I1比I2小很多,说明失去第一个电子比失去第二个电子容易得多,所以Na容易失去
一个电子形成+1价离子;Mg的I1和I2相差不多,而I2比I3小很多,所以Mg容易失去两个电子形成
+2价离子;Al的I1、I2、I3相差不多,而I3比I4小很多,所以Al容易失去三个电子形成+3价离子。
以上事实可归纳为,如果In+1 In,即电离能在In与In+1之间发生突跃,则元素的原子易形成+n价离
子而不易形成+(n+1)价离子。如果是主族元素,则其最外层有n个电子,最高化合价为+n价
(O、F除外)。
典例 气态基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量(设其为E)叫做
第一电离能,部分元素的第一电离能如图所示。
试根据元素在周期表中的位置,分析图中曲线的变化特点,并回答下列问题:
(1)同主族内不同元素的E值变化的特点是 ,各周期中E值
的变化特点体现了元素性质的 变化规律。
(2)同周期内,随原子序数增大,E值呈增大趋势。但个别元素的E值出现反常现象。试预测下
列关系中正确的是 (填编号)。
①E(砷)>E(硒) ②E(砷)③E(溴)>E(硒) ④E(溴)(3)根据图像中数据,估计1 mol气态Ca原子失去最外层一个电子所需能量E的范围: kJ/
mol(4)10号元素E值较大的原因是 。
思路点拨
解析 (1)从H、Li、Na、K的数据可以看出,同主族元素随原子序数的增大,E值变小。
(2)根据图像可知,同周期元素E(氮)>E(氧),E(磷)>E(硫),E值出现反常现象。故可推知第四周
期E(砷)>E(硒)。但ⅥA族元素和ⅦA族元素的E值未出现反常,所以E(溴)>E(硒)。
(3)根据同主族、同周期元素第一电离能变化规律可以推测:E(K)(4)10号元素是稀有气体元素氖,该元素原子的最外层已达到8电子稳定结构。
答案 (1)随着原子序数增大,E值变小 周期性 (2)①③ (3)419 738 (4)10号元素为氖,
该元素原子最外层已达到8电子稳定结构
归纳总结 核外电子排布对电离能的影响
(1)原子或离子具有全充满、半充满、全空的电子排布时,电离能较大。各周期稀有气体元
素的I1最大,原因是稀有气体元素的原子各轨道具有全充满的稳定结构。
(2)通常情况下,元素的电离能逐级增大。因为离子所带的正电荷越来越多,离子半径越来越
小,所以失去电子越来越难,需要的能量越来越高。
(3)当电离能突然变大时,说明电子的能层发生了变化,即同一能层中电离能相近,不同能层中
电离能有很大的差距。
1.电负性变化规律
定点 4 电负性变化规律及其应用
一般来说,同周期从左到右,主族元素的电负性逐渐变大;同主族从上到下,元素的电负性
逐渐变小。电负性越大,元素原子对电子吸引能力越强,越容易得电子。
知识拓展 对角线规则
在元素周期表中,某些主族元素与其右下方的主族元素(如图所示)的有些性质是相似的,这种
相似性被称为对角线规则。符合此规则的三组元素有:Li-Mg、Be-Al、B-Si,因为它们的电
负性接近,所以它们对键合电子的吸引力相当,表现出的性质相似。如Be和Al,二者的电负性
数值都为1.5,二者的单质、氧化物、氢氧化物都能与强酸和强碱反应。
2.电负性的应用
(1)判断元素的金属性和非金属性强弱
(2)判断元素的化合价
①电负性数值小的元素在化合物中吸引电子的能力弱,元素的化合价为正值。
②电负性数值大的元素在化合物中吸引电子的能力强,元素的化合价为负值。
(3)判断化学键及化合物类型
一般地,若两成键元素电负性差值大于1.7,形成离子键,该化合物为离子化合物;若两成键
元素电负性差值小于1.7,形成共价键,该化合物为共价化合物。如HCl中Cl和H的电负性差值
为3.0-2.1=0.9<1.7,故HCl为共价化合物。
注意 不是所有电负性差值大于1.7的两种元素形成的化合物都是离子化合物,如F的电负性
与H的电负性差值为1.9,但HF为共价化合物。
典例 元素的电负性(用χ表示)和元素的主要化合价一样,也是元素的一种性质。表格中给
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)根据表中数据,估计钙元素的电负性的取值范围: < χ< 。
(3)请指出下列化合物中显正价的元素。
NaH: 、NH3: 、CH4: 、ICl: 。
(4)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 ,写出表示Be(OH)2显碱性的离子方程式: 。
思路点拨
解析 (1)由题给信息可知,一般同周期主族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。(2)根据表中数据,结合电负性变化规律和元素周期表知,电负性大小:
K正价,NaH、NH3、CH4、ICl中电负性小的元素分别是Na、H、H、I。(4)“对角线规则”是
指在元素周期表中某些主族元素与其右下方的主族元素的有些性质相似,其原因是元素的电
负性相近。
答案 (1)一般来说,同周期主族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 (2)0.8 1.2 (3)Na H H I (4)Al Si 电负性相近 Be(OH)2+2H+ Be2+
+2H2O
情境探究
储氢材料是一类能吸收和释放氢气的材料。配位金属氢化物是一种储氢容量比较高的化合
物,可作为优良的储氢介质。Ti(BH4)3是一种配位金属氢化物,可由TiCl4和LiBH4反应制得。
学科素养 情境破
素养 宏观辨识与微观探析——新情境下原子结构与性质的应用
问题1 基态Ti3+的未成对电子有几个 Li、B、H元素的电负性由大到小的排列顺序是什么
钛是22号元素,基态Ti3+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d1,未成对电子数为1;Li和H同
主族,Li和B同周期,由元素周期律可知,锂元素的电负性最小,B 中硼显+3价,氢显-1价,说明
氢的电负性比硼大,则电负性由大到小的排列顺序为H>B>Li。
问题2 LiH常用作干燥剂、氢气发生剂、有机合成还原剂等。LiH中,Li+和H-谁的半径大
Li+和H-具有相同的电子层结构,核电荷数:Li>H,则离子半径:Li+问题3 某储氢材料是短周期金属元素M的氢化物。M的部分电离能如下表所示:
I1/(kJ·mol-1) I2/(kJ·mol-1) I3/(kJ·mol-1) I4/(kJ·mol-1) I5/(kJ·mol-1)
738 1 451 7 733 10 540 13 630
M是什么元素
该元素的第三电离能剧增,则该元素容易失去2个电子,该元素为第ⅡA族元素Mg。
典例呈现
例题 我国科研人员发现了一种新型超导体,化学式为Bi3O2S2Cl,由[Bi2O2]2+和[BiS2Cl]2-交替
堆叠构成。已知Bi位于第六周期第ⅤA族,下列有关说法错误的是( )
A.Bi的价层电子排布式为5d106s26p3
B.有关元素的电负性:O>Cl>S
C.Bi3O2S2Cl属于含共价键的离子化合物
D.该新型超导体的组成元素全部位于元素周期表p区
素养解读 本题以“新型超导体”为情境素材,考查元素价层电子排布、电负性的比较以及
元素周期表的分区等知识,提升学生学以致用的能力,培养宏观辨识与微观探析的化学学科
核心素养。
信息提取 Bi位于第六周期第ⅤA族,Bi的价层电子排布式为6s26p3;Bi3O2S2Cl由[Bi2O2]2+和
[BiS2Cl]2-交替堆叠构成,故Bi3O2S2Cl属于含共价键的离子化合物。
解题思路 Bi的价层电子排布式为6s26p3,A错误;电负性:O>Cl>S,B正确;Bi3O2S2Cl由[Bi2O2]2+
和[BiS2Cl]2-交替堆叠构成,[Bi2O2]2+和[BiS2Cl]2-内含共价键,Bi3O2S2Cl属于含共价键的离子化
合物,C正确;Bi、O、S、Cl都是p区元素,D正确。
答案 A
思维升华
新情境下原子结构与性质问题的思维方法
(1)先根据材料或题目信息确定具体元素和元素在元素周期表中的位置,然后根据元素在元
素周期表中的位置及元素周期律对元素及其化合物的结构或性质进行比较,得出答案。
(2)解答相关题目,关键是看清题目要求,重点注意:基态原子的电子排布式或轨道表示式、基
态原子的价层电子排布式或轨道表示式、简化电子排布式的书写,电子式的书写,离子化合
物和共价化合物的判断,结构简式、结构式的区别等。第一章 原子结构与性质
第二节 原子结构与元素的性质
第2课时 元素周期律——原子半径、电离能、电负性的递变规律
基础过关练
题组一 粒子半径大小比较
1.中国科学家首次在月球上发现新矿物,并将其命名为“嫦娥石[(Ca8Y)Fe(PO4)7]”。Y(钇)是金属元素。下列说法不正确的是( )
A.(Ca8Y)Fe(PO4)7是一种磷酸盐
B.离子半径:Ca2+C.在元素周期表中,O、P、Fe均属于s区元素
D.原子半径:O2.我国“祝融号”火星车探测发现火星上存在大量黄钾铁矾[KFe(SO4)2·12H2O]及橄榄石矿物(MgxFe2-xSiO4),下列有关说法正确的是( )
A.离子半径:r(Fe3+)B.气态氢化物的稳定性:H2OC.原子半径:r(Si)>r(Mg)>r(O)
D.基态Fe2+的价层电子排布式为3d44s2
题组二 电离能
3.下表列出了短周期元素X、Y的各级电离能数据,下列说法正确的是( )
电离能/ (kJ·mol-1) I1 I2 I3 I4 ……
元素X 520 7298 11815
元素Y 496 4562 6912 9544 ……
A.基态Y原子的电子排布式为1s22s22p63s1
B.X、Y元素的最高化合价分别为+3、+4
C.原子失电子能力:X>Y
D.X和Y元素位于元素周期表中同一周期
4.如图表示碳、硅、磷元素的四级电离能变化趋势,其中表示磷的曲线的是 (填字母)。
题组三 电负性
5.已知下列元素的电负性数据,下列判断错误的是( )
元素 Li Be X O Na Al Cl Ge
电负性 1.0 1.5 2.5 3.5 0.9 1.5 3.0 1.8
A.表中X为非金属元素
B.Ge既具有金属性,又具有非金属性
C.Mg元素电负性的范围为0.9~1.5
D.O和Cl形成的二元化合物中O显正价
6.随着科技的不断发展,人类对原子结构的认识不断深入。回答下列问题。
(1)P、S、Ga电负性从大到小的顺序为 。
(2)已知Be元素和F元素的电负性分别为1.5和4.0,则它们形成的化合物是 (填“离子化合物”或“共价化合物”)。
(3)表中列出了第三周期的几种元素的部分性质:
元素编号 a b c d e
电负性 3.0 2.5 χ 1.5 0.9
主要化合价 -1,+7 -2,+6 -3,+5 +3 +1
①根据表中数据预测χ值的区间: ~ 。
②第三周期中含3个未成对电子的元素,其基态原子核外电子排布的轨道表示式为 。
③表中五种元素的第一电离能由大到小的顺序是 (用元素符号表示)。
能力提升练
题组一 元素周期律的应用
1.锶位于周期表第ⅡA族,下列有关说法正确的是( )
A.原子半径:Ca>Sr
B.电负性:SrC.同周期中第一电离能比Sr小的主族元素只有1种
D.根据元素周期律推测Sr(OH)2是一种强碱
2.软钾镁矾(化学式K2SO4·MgCl2·6H2O)是重要的钾肥。下列说法正确的是( )
A.碱性:Mg(OH)2>KOH
B.半径:Mg2+C.电离能:I1(P)>I1(Cl)
D.电负性:O3.(教材深研拓展)现有三种元素的基态原子的电子排布式如下:①1s22s22p63s23p4;②1s22s22p63s23p3;③1s22s22p5。则下列有关比较中正确的是( )
A.简单氢化物的还原性:③>①>②
B.电负性:③>①>②
C.阴离子半径:①>②>③
D.第一电离能:③>①>②
4.如图,Z为第三周期主族元素原子的核电荷数,Y表示相应元素的有关性质,其中描述与元素有关性质相符的是 ( )
题组二 “位、构、性”关系的综合应用
5.前4周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X是空气中含量最多的元素,Y的周期序数与族序数相等,基态时Z原子3p原子轨道上有5个电子,W与Z处于同主族。下列说法错误的是( )
A.X的第一电离能比同周期相邻元素的大
B.简单离子半径:YC.Z的简单气态氢化物的热稳定性比W的强
D.可通过电解Y与Z形成的化合物制备Y
6.下表为元素周期表的一部分,X、Y、Z、W均为短周期主族元素,Z的基态原子有3个未成对电子,下列比较中正确的是( )
X Y
Z W
A.原子半径:Y>X>Z>W
B.最高正化合价:Y>W>X=Z
C.第一电离能:Y>X>Z>W
D.电负性:Y>X>Z>W
7.一种锂盐结构如图所示,短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,W原子的最外层电子数是内层电子数的一半。下列说法错误的是( )
A.原子半径:X>Y>Z
B.W所处周期中第一电离能小于W的元素有4种
C.X、W最高价氧化物对应水化物的酸性:W>X
D.Na2HWO3为正盐,所以1个H3WO3分子中含2个羟基
8.一种具有净水作用的物质,它由Q、W、X、Y、Z五种原子序数依次增大的元素组成。这五种元素的相关信息如表:
元素 相关信息
Q 基态原子只有一种形状的轨道填有电子,并容易形成共价键
W 基态原子有5个原子轨道填有电子,有2个未成对电子
X 最高价氧化物对应的水化物与Y、Z最高价氧化物对应的水化物都能反应
Y 在元素周期表中位于第三周期第ⅥA族
Z 焰色为紫色
下列说法正确的是( )
A.电负性:QB.第一电离能:WC.简单离子半径:XD.这种物质只含离子键
9.W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素,W元素原子核内质子数与X元素原子核外未成对电子数相同,X元素原子的核外p电子数比s电子数少1,Y元素核外有2个未成对电子,Z元素的简单离子在同周期元素形成的简单离子中半径最小。下列说法正确的是( )
A.基态W原子核外能量最高的电子的电子云轮廓图呈哑铃形
B.简单气态氢化物的稳定性:X>Y
C.X基态原子有7种不同运动状态的电子
D.简单离子半径:Z>X>Y>W
10.X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的四种常见元素,其相关信息如下表:
元素 相关信息
X X的基态原子核外3个能级上有电子,且最高能级是半充满状态
Y 第三周期元素,它的单质是良好的半导体材料
Z Z和Y同周期,Z是该周期中原子半径最小的主族元素
W W的一种核素的质量数为63,中子数为34
(1)元素X的原子中能量最高的电子在 能级,其电子云在空间有 个伸展方向,它的简单氢化物的电子式是 。
(2)元素Y位于元素周期表的第三周期第 族,其基态原子的价层电子排布式为 。
(3)元素Z的原子最外层共有 种不同运动状态的电子。
(4)W的基态原子核外电子排布式是 。
(5)元素Y与元素Z相比,非金属性较强的是 (用元素符号表示),下列表述中能证明这一事实的是 (填字母)。
a.Y的单质常温下呈固态,Z的单质常温下呈气态
b.等物质的量浓度的氢化物水溶液的酸性不同
c.Z的电负性大于Y
d.Z的简单气态氢化物比Y的简单气态氢化物稳定
e.在反应中,Y原子得电子数比Z原子得电子数多
f.Z元素最高价氧化物对应水化物的酸性比Y元素最高价氧化物对应水化物的酸性强
答案与分层梯度式解析
第一章 原子结构与性质
第二节 原子结构与元素的性质
第2课时 元素周期律——原子半径、
电离能、电负性的递变规律
基础过关练
1.C (Ca8Y)Fe(PO4)7是一种磷酸盐,A正确;一般情况下,能层越多半径越大,核外电子排布相同时,核电荷数越大半径越小,半径:Ca2+2.A 同种元素的简单阳离子价态越高,半径越小,则离子半径:r(Fe3+)S>Si,则气态氢化物的稳定性:H2O>H2S>SiH4,B错误;原子半径:r(Mg)>r(Si)>r(O),C错误;基态Fe2+的价层电子排布式为3d6,D错误。
3.A X、Y都是短周期元素,根据电离能数据可知,X、Y的第一电离能均远小于第二电离能,则X、Y在第ⅠA族,同主族从上到下第一电离能逐渐减小,Y的第一电离能小于X的,则X为Li,Y为Na。基态Na原子的核外电子排布式为1s22s22p63s1,A正确;X、Y元素的最高化合价都为+1价,B错误;原子失电子能力:Na>Li,C错误;Li、Na分别位于第2、3周期,D错误。
知识拓展
本题中X、Y的I2 I1,即电离能在I1与I2之间发生突跃,则X、Y元素的原子易形成+1价离子,因是主族元素,则其最外层有1个电子,最高化合价为+1价。
4.答案 b
解析 基态磷原子电子排布式是1s22s22p63s23p3,在失去3p轨道的三个电子后,再失去3s的电子时发生能量突变,对应曲线为b。
5.D 非金属元素的电负性一般大于1.8,表中X元素的电负性为2.5,为非金属元素,故A正确;Ge的电负性为1.8,在周期表中位于金属元素和非金属元素交界处,既具有金属性,又具有非金属性,故B正确;一般同周期主族元素从左到右电负性逐渐变大,同主族元素从上至下电负性逐渐变小,Mg元素的电负性介于0.9~1.5,故C正确;O和Cl形成的二元化合物中氧元素的电负性大,显负价,氯元素显正价,故D错误。
6.答案 (1)S>P>Ga (2)离子化合物
(3)①1.5 2.5 ②
③Cl>P>S>Al>Na
解析 (1)同周期主族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,所以电负性S>P>Ga。
(2)Be、F元素的电负性差为2.5,大于1.7,二者形成离子化合物。
(3)①同周期主族元素从左到右电负性逐渐增大,则χ值的区间为1.5~2.5。②第三周期中含3个未成对电子的为P元素,其基态原子核外电子排布的轨道表示式为。
③由题表中信息可得,a为Cl,b为S,c为P,d为Al,e为Na。同周期元素从左到右第一电离能呈增大的趋势,P元素3p轨道半充满,较稳定,则第一电离能由大到小的顺序为Cl>P>S>Al>Na。
能力提升练
1.D 根据锶在元素周期表中的位置分析:
K Ca
Rb Sr
原子半径:CaRb,B错误;Sr的第一电离能大于In和Rb,则同周期中第一电离能比Sr小的主族元素有2种,C错误;金属性:CaCa(OH)2,则Sr(OH)2是一种强碱,D正确。
2.B 金属性:MgH,电负性:O>H,D错误。
3.B ①、②、③分别为S元素、P元素、F元素。非金属性:F>S>P,简单氢化物的还原性:③<①<②,电负性:③>①>②,A错误、B正确;阴离子半径:②>①>③,C错误;P元素3p轨道为半充满状态,第一电离能大于同周期相邻元素,故第一电离能P>S,D错误。
4.A 同一周期主族元素原子的电子层数相同,随核电荷数的递增,原子半径逐渐减小,故A正确;同一周期主族元素的电负性随着核电荷数增大而增大,故B错误;随着核电荷数的递增,第三周期主族元素的最外层电子数逐渐增多,最高正化合价逐渐增大,故C错误;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,但一般第ⅡA族、第ⅤA族元素第一电离能大于同周期相邻元素,故D错误。
5.D 前4周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X是空气中含量最多的元素,为N元素;Y的周期序数与族序数相等,其原子序数大于N,则Y位于第三周期第ⅢA族,是Al元素;基态时Z原子3p原子轨道上有5个电子,其核外电子排布式为1s22s22p63s23p5,为Cl元素,W与Z处于同主族,W的原子序数大于Cl,为Br元素。N原子2p轨道处于半充满稳定状态,第一电离能比同周期相邻元素的大,A正确;离子半径Al3+Br,热稳定性HCl>HBr,C正确;Y与Z形成的化合物AlCl3为共价化合物,熔融时不导电,D错误。
特别提醒
因AlCl3为共价化合物,工业上通过电解Al2O3制取Al;又因为MgO熔点非常高,工业上通过电解MgCl2制取Mg单质。
6.C X、Y、Z、W均为短周期主族元素,Z的基态原子有3个未成对电子,根据题图可知Z为P元素,则X为N元素,Y为F元素,W为S元素。原子半径:P>S>N>F,A错误;F没有正化合价,B错误;P原子3p轨道为半充满稳定结构,第一电离能大于同周期相邻元素,同主族元素从上到下第一电离能依次减小,故第一电离能:F>N>P>S,C正确;非金属性越强,电负性越大,则电负性S>P,D错误。
7.B 短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大;X能形成4个共价键,是C元素;Y能形成2个共价键,是O元素;W原子的最外层电子数是内层电子数的一半,是P元素;Z能形成1个共价键,是F元素。同周期主族元素从左到右原子半径依次减小,原子半径:C>O>F,A正确;第三周期中第一电离能小于P的元素有Na、Mg、Al、Si、S,共5种,B错误;C、P元素最高价氧化物对应水化物的酸性:H3PO4>H2CO3,C正确;Na2HPO3为正盐,所以H3PO3为二元酸,1个H3PO3分子中含2个羟基,D正确。
知识拓展
酸跟碱完全中和生成的盐中,只有金属阳离子和酸根离子,这样的盐为正盐。如D项中的Na2HPO3为正盐,说明H3PO3为二元酸,其结构为。
8.C Q、W、X、Y、Z为五种原子序数依次增大的元素;Q基态原子只有一种形状的轨道填有电子,并容易形成共价键,则Q为H;Z焰色为紫色,为K;Y在元素周期表中位于第三周期第ⅥA族,为S;X最高价氧化物对应的水化物与Y、Z最高价氧化物对应的水化物都能反应,则X为Al,氢氧化铝具有两性,能和酸、强碱反应;W基态原子有5个原子轨道填有电子,有2个未成对电子,则W为O;具有净水作用的物质为KAl(SO4)2·12H2O。一般来说,同周期主族元素从左到右,电负性逐渐变大,同主族元素从上到下,电负性逐渐变小,则电负性:H9.C
基态Li原子电子排布式为1s22s1,核外能量最高的电子的电子云轮廓图呈球形,A不正确;非金属性NO2->Al3+>Li+,D不正确。
10.答案 (1)2p 三 (2)ⅣA 3s23p2 (3)7 (4)1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1 (5)Cl cdf
解析 X的基态原子核外3个能级上有电子,且最高能级是半充满状态,则该基态原子的核外电子排布式为1s22s22p3,X是N元素;Y是第三周期元素,它的单质是良好的半导体材料,Y是Si元素;Z和Y同周期,Z是该周期中原子半径最小的主族元素,Z是Cl元素;W的一种核素的质量数为63,中子数为34,质子数为63-34=29,W是Cu元素。(1)X是N元素,基态N原子的电子排布式为1s22s22p3,能量最高的电子在2p能级,其电子云在空间有三个互相垂直的伸展方向;N的简单氢化物是NH3,电子式是。(2)Y是Si元素,核外有3个电子层,最外层有4个电子,位于元素周期表的第三周期第ⅣA族,基态Si原子的价层电子排布式为3s23p2。(3)Z是Cl元素,基态Cl原子的电子排布式为1s22s22p63s23p5,原子最外层共有7个电子,则有7种不同运动状态的电子。(4)W是Cu元素,3d能级上全充满,基态原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1。(5)Y是Si元素,Z是Cl元素,Cl和Si位于同一周期,同周期主族元素从左到右非金属性逐渐增强,故非金属性较强的是Cl。常温下,Y的单质与Z的单质状态不同不能用于比较非金属性的强弱,a不符合题意;等物质的量浓度的氢化物水溶液的酸性不同不能用于比较元素非金属性的强弱,b不符合题意;Z的电负性大于Y,元素的电负性越大,表示其原子在化合物中吸引电子的能力越强,一般非金属性越强,c符合题意;Z的简单气态氢化物比Y的简单气态氢化物稳定说明Z的非金属性比Y强,d符合题意;在反应中,Y原子得电子数比Z原子得电子数多,不能用于比较元素非金属性的强弱,e不符合题意;非金属性越强,最高价氧化物对应的水化物的酸性越强,根据元素的最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱可以比较非金属性的强弱,f符合题意。
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