第二单元 元素性质的递变规律
第1课时 原子核外电子排布的周期性
基础过关练
题组一 原子结构与元素周期表的关系
1.某化学学习小组在学习元素周期表和周期的划分时提出了以下观点:①原子核外电子排布的周期性变化导致元素性质的周期性变化;②元素周期表中第ⅠA族元素统称为碱金属元素;③每一周期的元素原子外围电子排布均是从ns1开始至ns2np6结束;④元素周期表的每一周期元素的种数均相等;⑤基态原子核外电子排布式为1s22s22p3和1s22s22p63s23p3的两元素位于同一周期;⑥周期序数越大,该周期所含金属元素一般越多。你认为正确的是 ( )
A.①⑥B.①②③⑤⑥C.①④⑥D.②③⑤
2.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表述正确的是( )
A.原子的外围电子排布式为ns2np6的元素一定是主族元素
B.处于第n周期的某元素,其基态原子的np能级上有5个电子,该元素一定是第ⅦA族元素
C.基态原子的外围电子排布式为3d3~74s2的元素一定位于第ⅢB~ⅦB族
D.基态原子的N层上只有1个电子的元素一定是主族元素
3.(经典题)(1)29号元素的基态原子的外围电子排布式是 ,有 个未成对电子。它位于第 周期第 族。
(2)元素金(Au)处于周期表中的第6周期,与Cu同族,Au原子外围电子排布式为 。
(3)某元素原子的电子排布式为[Ar]3d104s24p1,该元素处于元素周期表的第 周期第 族。
题组二 元素周期表的分区
4.按照核外电子排布,可把元素周期表划分为5个区。下列元素中,与其他元素不处在同一个区的是( )
A.Ne B.Al C.Pb D.Cu
5.已知某元素+2价离子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d9,该元素在周期表中的位置是( )
A.第三周期Ⅷ族,p区
B.第三周期ⅤB族,d区
C.第四周期ⅠB族,ds区
D.第四周期ⅤB族,f区
6.(经典题)具有以下结构的原子对应的元素一定属于p区的是( )
①最外层有3个电子的原子
②最外层电子排布式为ns2的原子
③最外层有3个未成对电子的原子
④最外层电子形成全满结构的原子
A.①② B.①③ C.①④ D.③④
7.下表是元素周期表的一部分,表中所列的字母分别代表一种化学元素。
下列叙述正确的是( )
A.K位于元素周期表中第4周期第ⅠB族,属于d区元素
B.J位于元素周期表中第4周期第ⅣB族,属于d区元素
C.F位于元素周期表中第3周期第ⅡA族,属于s区元素
D.I位于元素周期表中第3周期第ⅧA族,属于ds区元素
能力提升练
题组一 核外电子排布与元素周期表的分区
1.下列说法错误的是( )
A.基态原子的p轨道上半充满的元素一定位于p区
B.d区所有元素都为金属元素
C.基态原子的外围电子排布为(n-1)dxnsy的元素,族序数一定为x+y
D.基态原子的N层上只有一个电子的元素,不一定是s区元素
2.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( )
A.这五种元素位于5个不同的区
B.元素4的基态原子的外围电子排布式为3d104s2,与它具有相同最外层电子数的原子只可能处于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,属于金属元素
3.请将下表补充完整:
基态原子的电子排布式 族 周期 区
①1s22s22p63s2
②[Kr]4d105s25p2
③[Ar]3d14s2
④[Ar]3d104s1
题组二 核外电子排布与元素推断的综合考查
4.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说法正确的是( )
A.原子的外围电子排布为ns2np1~6的元素一定是主族元素
B.原子的外围电子排布为(n-1)d6~8ns2的元素一定位于第ⅢB族~第ⅦB族
C.基态原子的最高能层的p轨道上有5个电子的元素一定是第ⅦA族元素
D.基态原子的N层上只有一个电子的元素一定是主族元素
5.(经典题)115号元素的中文名为“镆”,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,最后填入电子的轨道能级符号是f,故Mc位于周期表的f区
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
6.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
第二单元 元素性质的递变规律
第1课时 原子核外电子排布的周期性
基础过关练
1.A ①原子核外电子排布的周期性变化导致元素性质的周期性变化,正确;②第ⅠA族元素除氢元素之外称为碱金属元素,错误;③第一周期的元素原子外围电子排布从1s1开始到1s2结束,错误;④随着周期数的增大,元素种数有增多的趋势,错误;⑤原子核外电子排布式为1s22s22p3的为N元素,位于第二周期,而原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p3的为P元素,位于第三周期,错误;⑥随着周期序数的增大,该周期所含金属元素的种数一般越多,正确。
2.B 原子的外围电子排布式为ns2np6的元素不是主族元素,为零族元素,A错误;处于第n周期的某元素,其基态原子的np能级上有5个电子,则其外围电子排布式为ns2np5,该元素一定位于第ⅦA族,B正确;基态原子的外围电子排布式为3d6~74s2的元素位于第Ⅷ族,外围电子排布式为3d34s2和3d54s2的元素分别位于第ⅤB族、第ⅦB族,不存在基态原子的外围电子排布式为3d44s2的元素,C错误;基态原子的N层上只有1个电子的元素可能为K、Cr或Cu,K为主族元素,Cr、Cu均为副族元素,D错误。
3.答案 (1)3d104s1 1 4 ⅠB
(2)5d106s1
(3)4 ⅢA
解析 (1)根据核外电子排布规律,该元素原子的核外电子排布式应为1s22s22p63s23p63d104s1,外围电子排布式为3d104s1,所以有1个未成对电子。有四个电子层,所以为第4周期元素,外围电子排布式为3d104s1,处于第ⅠB族。
(2)Cu原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s1,Au与Cu同族,处于第6周期,则Au原子的外围电子排布式为5d106s1。
(3)该元素为主族元素,根据电子层数=周期序数,主族序数=外围电子数,可知该元素位于第4周期第ⅢA族。
4.D Ne是0族元素,位于p区;Al是第ⅢA族元素,位于p区;Pb是第ⅣA族元素,位于p区;而Cu是第ⅠB族元素,位于ds区。可见与其他元素不处在同一个区的是Cu元素,选D。
5.C 某元素+2价离子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d9,该元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,为Cu元素,处于元素周期表中ds区,该元素处于第四周期ⅠB族,故C项正确。
6.B 最外层有3个电子的原子,其最外层电子排布可表示为ns2np1,只能是第ⅢA族元素的原子,①正确;最外层电子排布式为ns2的原子,既可能是第ⅡA族元素的原子,也可能是过渡元素的原子,还可能是He原子,②错误;最外层有3个未成对电子的原子,其最外层电子排布可用ns2np3表示,位于第ⅤA族,③正确;最外层电子形成全满结构的原子,其最外层电子排布式可能为ns2、ns2np6等,不一定属于p区,④错误。
7.C 根据题给信息知K(Cu)位于元素周期表中第4周期第ⅠB族,属于ds区元素,A错误;J位于元素周期表中第4周期第ⅥB族,属于d区元素,B错误;F位于元素周期表中第3周期第ⅡA族,属于s区元素,C正确;I位于元素周期表中第3周期第ⅦA族,属于p区元素,D错误。
能力提升练
1.C 基态原子的外围电子排布为(n-1)dxnsy的元素,族序数不一定为x+y,如当x+y=9或10时处于第Ⅷ族,C错误。
2.D 元素2和元素5均位于p区,元素1位于s区,元素3位于d区,元素4位于ds区,A错误;元素4为Zn,其基态原子的外围电子排布式为3d104s2,最外层电子数为2,属于ds区元素,与它具有相同最外层电子数的原子有很多,如Mg位于s区,He位于p区,Mn位于d区,B错误;元素1、2、3分别是H、O、Fe,它们的基态原子的外围电子排布式分别为1s1、2s22p4、3d64s2,未成对电子数分别为1、2、4,故未成对电子数之比为1∶2∶4,C错误;元素5位于第四周期第ⅣA族,为32号元素锗(Ge),属于金属元素,D正确。
3.答案 ①ⅡA 三 s
②ⅣA 五 p
③ⅢB 四 d
④ⅠB 四 ds
解析 ①最后一个电子填充在s轨道,属于s区元素,为主族元素,在第三周期第ⅡA族。②最后一个电子填充在p轨道,属于p区元素,为主族元素,在第五周期第ⅣA族。③最后一个电子填充在d轨道,且d轨道上电子数小于10,属于d区元素,为副族元素,在第四周期第ⅢB族。④为Cu元素,属于ds区元素,为副族元素,在第四周期第ⅠB族。
4.C 原子的外围电子排布为ns2np6的元素是0族元素,A错误;原子的外围电子排布为(n-1)d6~8ns2的元素为第Ⅷ族元素,B错误;基态原子的最高能层p轨道上有5个电子,其外围电子排布式为ns2np5,一定是第ⅦA族元素,C正确;基态原子的N层上只有一个电子,其外围电子排布式可能为4s1或3d104s1等,分别是第ⅠA族的钾元素、第ⅠB族的铜元素等,D错误。
5.CMc和Mc为同种元素,其原子的最外层电子数相同,化学性质几乎相同,A项正确;镆元素的原子序数为115,位于元素周期表的第七周期第ⅤA族,B项正确;镆元素位于元素周期表中p区,C项错误;按照现有核外电子排布规律可知,第八周期的元素种类数应为50,则115号元素的正下方应为165号元素,D项正确。
6.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。
10(共33张PPT)
第二单元 元素性质的递变规律
必备知识 清单破
知识点 1 主族元素原子核外电子排布与性质的周期性变化
主族 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA
原子核外外围电子
排布 ns1 ns2 ns2np1 ns2np2 ns2np3 ns2np4 ns2np5
最高正化合价 +1 +2 +3 +4 +5 +6 (氧元素
除外) +7
(氟元素
除外)
最低负化合价 — — — -4 -3 -2 -1
性质递
变 规律 化合价 同主族 一般,最高正价相同,且等于主族序数
同周期 最高正价逐渐升高,从+1递增到+7(第一、二周期除外)
金属 性、非金属性 同主族 从上到下,金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱
同周期 从左到右,金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强
原子半
径 同主族 从上到下,原子半径逐渐增大
同周期 从左到右,原子半径逐渐减小
1.2~5周期元素原子的外围电子排布
(1)第2、3周期,从左到右外围电子排布呈现从ns1到ns2np6的变化。
(2)第4周期,从左到右外围电子排布呈现从4s1经过3d1~104s1~2逐渐过渡到4s24p6,第5周期类似第
4周期变化规律。
2.周期表的分区
根据元素原子的外围电子排布的特征,可将元素周期表分成五个区域:s区、p区、d区、
ds区和f区。五个区的位置关系如图所示。
知识点 2 元素周期表的分区
1.第一电离能的含义
某元素的气态原子失去一个电子形成+1价气态阳离子所需要的最低能量,叫做该元素的第
一电离能,用符号I1表示,单位:kJ·mol-1。
2.第一电离能的意义
第一电离能数值越小,原子越容易失去一个电子;第一电离能数值越大,原子越难失去一个电
子。
3.电离能的变化规律(详见定点3)
知识点 3 元素第一电离能的周期性变化
1.电负性的意义
电负性用来衡量元素在化合物中吸引电子的能力。元素的电负性越大,表明元素原子在
化合物中吸引电子的能力越大,反之,电负性越小,相应元素原子在化合物中吸引电子的能力
越小。
2.电负性的标准
氟元素的电负性为4.0,并以此为标准确定其他元素的电负性。
3.元素电负性的周期性变化规律(详见定点3)
知识点 4 元素电负性的周期性变化
1.基态原子的外围电子排布式为ns2的元素一定在ⅡA族。这种说法对吗 ( )
氦原子外围电子排布式为1s2,位于0族。
2.次外层全充满而最外层有未成对电子的元素一定是主族元素。这种说法对吗 ( )
如ⅠB族元素的外围电子排布为(n-1)d10ns1,次外层全充满而最外层有一个未成对电
子。
3.铝的第一电离能比镁的第一电离能大。这种说法对吗 ( )
ⅡA族元素的第一电离能比同周期与之相邻的主族元素的第一电离能大,镁的第一
电离能大于钠、铝。
4.电负性差值大于1.7的元素形成的化合物都为离子化合物。这种说法对吗 ( )
电负性差值大于1.7的元素形成的化合物不一定为离子化合物,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。
知识辨析 判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ” 。
提示
提示
提示
提示
关键能力 定点破
(1)元素周期表的分区
可把元素周期表划分成五个区域:s区、d区、ds区、p区、f区。
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 外围电子排布(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,其余都是活泼金属元素(碱金属
和碱土金属元素)
p区 ⅢA~ⅦA族、0族 ns2np1~6(除氦元素最
后的电子填在1s上,
其他元素填在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(不讨论第一周期)
d区 ⅢB~ⅦB族、Ⅷ族
(镧系、锕系除外) (n-1)d1~9ns1~2[最后的
电子填在(n-1)d上]
(如Fe:3d64s2) 均为过渡金属元素,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](如Cu:3d104s1) 均为过渡金属元素,d轨道已充满电子,因此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
(2)核外电子排布与族的划分
a.主族元素原子的外围电子全部排布在ns或ns、np轨道上。外围电子数与族序数相同。
b.稀有气体的外围电子排布为1s2或ns2np6。
c.过渡元素(副族和第Ⅷ族)同一纵列原子的外围电子排布通式基本相同,外围电子排布为(n-
1)d1~10ns0~2(镧系、锕系除外)。ⅢB~ⅦB族的外围电子数与族序数相同(镧系、锕系除外),
ⅠB、ⅡB族的外围电子数与族序数不相同。
(3)原子结构与元素在周期表中位置的关系
a.原子核外电子层数决定元素所在周期数:周期数=最大电子层数(钯除外,46Pd:[Kr]4d10,最大
电子层数是4,但是在第5周期)。
b.每周期起始元素和结束元素的价电子排布为ns1和ns2np6(第1周期为1s2)。
典例 元素周期表中共有18个纵列,第2列为碱土金属元素,第18列为稀有气体元素,则下列说
法正确的是 ( )
A.第9列元素中没有非金属元素
B.第15列元素原子的最外层电子排布可用ns2np5表示
C.最外层电子排布为ns2的元素一定在第2列
D.第11、12列的元素为d区元素
思路点拨 最外层只有两个电子的原子有很多,除了ⅡA族元素原子,还有He、Fe、Co、
Ni、Mn等,最外层只有一个电子的元素原子也有很多,除了第ⅠA族元素原子,还有Cr、Cu
等。
解析 A项,第9列属于Ⅷ族,全部为金属元素,正确;B项,第15列为ⅤA族,其元素原子的最外层
电子排布为ns2np3,错误;C项,He的最外层电子排布式为1s2,却在第18列,错误;D项,第11、12列
分别为ⅠB族、ⅡB族,ⅠB族、ⅡB族元素为ds区元素,错误。
答案 A
1.三看法比较粒子半径大小
(1)“一看层”:先看电子层数,电子层数越多,一般粒子半径越大。
(2)“二看核”:若电子层数相同,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”:若电子层数、核电荷数均相同,则看核外电子数,电子数多的半径大。
2.具体方法
(1)同周期主族元素,从碱金属元素到卤素,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+)定点 2 粒子半径大小的比较
(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+)。
(4)同种元素形成的粒子的半径
规律:简单阳离子的半径<原子的半径<简单阴离子的半径,且简单阳离子所带电荷数越
多,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,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-)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A、B、C、D的原子半径大小为B>A>C>D,A项错误;由A、B、C、D在周期表中
的相对位置,不难判断出它们的原子序数的关系为a>b>d>c,B项错误;电子层结构相同的离
子,原子序数越大,半径越小,C项正确;A、B位于同一周期,随着原子序数增大,金属性减弱,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)第一电离能递变规律
定点 3 电离能和电负性的变化规律及应用
①每个周期的第一种元素(氢元素或碱金属元素)第一电离能最小,稀有气体元素的第一电离
能最大,同周期中从左至右元素的第一电离能呈增大的趋势。
②同主族元素原子的第一电离能从上到下逐渐减小。
(2)逐级电离能
①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,所以再失去第二个、第三个电子更加不易,所需要的能量依次增大。
②当电离能突然变大时说明电子的电子层发生了变化,即同一电子层中电离能相近,不同电
子层中电离能有很大的差距。如Al:I12.第一电离能与原子核外电子排布
(1)通常情况下,当原子核外电子排布在能量相等的轨道上形成全空(p0、d0、f0)、半充满(p3、
d5、f7)和全充满(p6、d10、f14)的结构时,原子的能量较低,该元素具有较大的第一电离能。
(2)在同周期元素中,稀有气体的第一电离能最大。一般,金属越活泼,金属元素的第一电离能
越小;非金属越活泼,非金属元素的第一电离能越大。
3.电离能的应用
(1)根据电离能数据,推断元素原子核外电子排布
当一个电子层的所有电子均失去之后,换新的电子层再失去电子时,由于内层是稳定结构,难
失去,故电离能数值在层与层之间呈现突跃性变化,而层内电离能数值差别相对较小。如Li
的逐级电离能I1 I2上只有一个电子。
(2)判断主族元素的外围电子数或最高化合价
通常用电离能来表示原子或离子失去电子的难易程度。如K的I1比I2小很多,电离能差值很
大,说明失去第一个电子比失去第二个电子容易得多,所以K容易失去一个电子形成带1个单
位正电荷的阳离子;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带2
个单位正电荷的阳离子……一般来说,如果某元素的电离能在In与In+1之间发生突跃,则该元素
的原子易形成带n个单位正电荷的阳离子而不易形成带n+1个单位正电荷的阳离子。
(3)判断元素的金属性与非金属性强弱
除稀有气体外,一般,I1越大,元素的非金属性越强,I1越小,元素的金属性越强。
4.电负性的规律
一般来说,同周期从左到右,主族元素的电负性逐渐变大;同主族元素从上到下,元素的电负性
呈现变小的趋势。
规律小结 电负性越大,元素原子对电子吸引能力越强,越容易得电子,元素的非金属性越
强。
5.电负性的应用
(1)判断元素类型
判断一种元素是金属元素还是非金属元素以及元素的活泼性。
(2)判断元素在化合物中的化合价正负
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
如H的电负性为2.1,Cl的电负性为3.0,Cl的电负性与H的电负性之差为3.0-2.1=0.9,小于1.7,HCl为共价化合物;Al的电负性为1.5,Cl的电负性与Al的电负性之差为3.0-1.5=1.5,小于1.7,
AlCl3为共价化合物;同理,BeCl2也是共价化合物。
6.电负性、第一电离能与金属性和非金属性的关系
(1)稀有气体的第一电离能为同周期中最大的。
(2)同一周期,第一电离能:ⅡA族>ⅢA族,ⅤA族>ⅥA族。
拓展视野 “对角线”规则
在元素周期表中,某一元素及其化合物的性质与它左上方或右下方的另一元素及其化合物的
性质类似,这种现象称为“对角线”规则。具有典型“对角线”规则的元素有:Li-Mg、Be-
Al、B-Si,因为它们的电负性值接近,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。
典例 X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素,Y、Z均可与X形成含10个电子
的分子,且第一电离能Y>Z。W原子的逐级电离能I1=500 kJ·mol-1、I2=4 600 kJ·mol-1、I3=6 900
kJ·mol-1、I4=9 500 kJ·mol-1、I5……下列说法错误的是( )
A.Y、Z还均可与X形成含18个电子的分子
B.X、Y、W位于不同周期
C.简单离子半径:Y>Z>W
D.电负性:Y>Z>X
思路点拨 比较第一电离能大小时,需要注意同周期主族元素的第一电离能从左到右呈增大
趋势,但ⅡA族,ⅤA族元素的第一电离能大于同周期相邻元素。
解析 X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素,Y、Z均可与X形成含10个电
子的分子,X是H元素;第一电离能Y>Z,Y是N元素、Z是O元素;W原子的逐级电离能I1=500 kJ·
mol-1、I2=4 600 kJ·mol-1、I3=6 900 kJ·mol-1、I4=9 500 kJ·mol-1、I5……可推测W原子最外层有1个电子,W是Na元素。N、O可与H分别形成N2H4、H2O2,二者均为含18个电子的分子,A正确;
H位于第一周期,N位于第二周期,Na位于第三周期,B正确;核外电子排布相同,核电荷数越大,
简单离子半径越小,即离子半径:N3->O2->Na+,C正确;电负性:O>N>H,D错误。
答案 D
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B显+3价,H显-1价,说明H
的电负性比B大,则电负性由大到小排列顺序为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,再由表知该元素基态原子核外
电子数多于4,故该元素为第ⅡA族元素Mg。
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的外围电子排布式为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
典例呈现
素养解读 本题以“新型超导体”为情境素材,考查陌生元素外围电子排布、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,第ⅤA族元素原子的外围电子排布表示为ns2np3,Bi的外
围电子排布式为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的外围电子排布式为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,原子团[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
新情境下解答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原子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
态原子的外围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2课时 元素第一电离能和电负性的周期性变化
基础过关练
题组一 元素的电离能及其变化规律
1.(经典题)下列说法中,正确的是( )
A.第3周期中钠的第一电离能最小
B.铝的第一电离能比镁的大
C.在所有元素中,氟的第一电离能最大
D.钾的第一电离能比镁的大
2.(经典题)下列各组元素,按第一电离能依次减小的顺序排列的是 ( )
A.H Li Na K B.Na Mg Al Si
C.I Br Cl F D.F O N C
3.已知X、Y是主族元素,表中数据I1~I4为逐级电离能(单位kJ·mol-1)。下列说法错误的是( )
元素 I1 I2 I3 I4
X 500 4600 6900 9500
Y 580 1800 2700 11600
A.元素Y是第ⅢA族元素
B.X单质的还原性比Y的强
C.元素X的常见化合价是+1价
D.若元素Y处于第3周期,其单质可与冷水剧烈反应
题组二 元素的电负性及其变化规律
4.(经典题)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.As、N、H D.Cl、S、As
5.已知几种卤素及Ti的电负性如表所示:
元素符号 F Cl Br I Ti
电负性 4.0 3.0 2.8 2.5 1.5
经验规律告诉我们:当形成化学键的两原子对应元素的电负性差值大于1.7时,所形成的化学键一般为离子键;当小于1.7时,所形成的化学键一般为共价键。下列属于离子化合物的是( )
A.TiF4 B.TiCl4
C.TiBr4 D.TiI4
6.(经典题)五种短周期元素X、Y、Z、L、M的某些性质如下表所示,下列判断错误的是( )
元素 X Y Z L M
最低化合价 -4 -2 -1 -2 0
电负性 2.5 2.5 3.0 3.5 1.0
A.基态X原子的核外电子共占据3个原子轨道
B.Z在周期表中的位置为第3周期第ⅦA族
C.借助电负性数值预测:YLZ2加入水中可生成YL2
D.元素L、M可形成离子化合物
题组三 元素周期律的综合应用
7.CrSi、Ge-GaAs、ZnGeAs2和碳化硅都是重要的半导体化合物,下列说法错误的是( )
A.基态铬原子的价电子排布式为3d54s1
B.酸性:H2SiO3C.ZnGeAs2中元素Zn、Ge、As的电负性由大到小的顺序为As>Ge>Zn
D.Ge-GaAs中元素Ge、Ga、As的第一电离能由大到小的顺序为As>Ga>Ge
8.高铁酸钾(K2FeO4)是一种高效绿色水处理剂,工业上可由KClO在碱性条件下氧化Fe(OH)3制得,下列说法正确的是( )
A.半径大小:r(Cl-)>r(K+)
B.O和Cl的电负性大小:χ(Cl)>χ(O)
C.第一电离能大小:I1(O)D.碱性强弱:KOH能力提升练
题组一 第一电离能与电负性的综合考查
1.白铜是一种延展性好、硬度高、色泽美观、耐腐蚀的合金材料,其主要成分为Cu、Ni、Zn,还含有少量S、P、As等元素。下列说法正确的是( )
A.原子半径:r(P)>r(As)
B.电负性:χ(P)>χ(S)
C.第一电离能:I1(S)D.酸性:H3PO42.“胃舒平”的主要成分之一是氢氧化铝,同时含有三硅酸镁(Mg2Si3O8·nH2O)等化合物。下列叙述错误的是( )
A.第一电离能:Si>Al>Mg
B.基态铝原子核外电子占据的最高能级符号为3p
C.元素的电负性:O>Si>Al>Mg
D.某同学书写的基态Mg原子的轨道表示式:违反了泡利不相容原理
3.图甲和图乙表示的是元素的某种性质随原子序数的变化。下列说法正确的是( )
图甲
图乙
A.图乙不可能表示元素的电负性随原子序数的变化关系
B.图甲可能表示的是元素单质的熔点随原子序数的变化关系
C.图乙可能表示的是元素原子的半径随原子序数的变化关系
D.图甲可能表示的是元素原子的第一电离能随原子序数的变化关系
题组二 元素周期律与元素推断
4.前四周期主族元素X、Y、Z、Q的原子序数依次增大,基态X原子核外电子占据两种形状不同的原子轨道,且两种轨道中电子总数相等,Q与X处于同一主族。Y的周期序数与族序数相等,Z的第二电离能远小于第三电离能。下列说法正确的是 ( )
A.电负性:χ(X)<χ(Q)
B.最高价氧化物对应水化物的碱性:YC.Z的氯化物是工业漂白粉的有效成分
D.X、Z只能形成一种离子化合物
5.M、R、T、X、Y为短周期主族元素,且原子序数依次增大。M的基态原子所含3个能级中电子数均相等;T的基态原子2p能级上的未成对电子数与M原子的相同;X与T位于同一周期;Y和T位于同一主族。下列说法正确的是( )
A.原子半径:r(Y)>r(X)>r(T)
B.第一电离能:I1(R)>I1(T)>I1(M)
C.X的最高正化合价为+7
D.Y的氧化物对应水化物一定为强酸
答案与分层梯度式解析
第2课时 元素第一电离能和电负性的周期性变化
基础过关练
1.A 同周期中碱金属元素的第一电离能最小,稀有气体元素的第一电离能最大,故A项正确,C项不正确;Al的第一电离能小于Mg的第一电离能,B项不正确;钾原子比镁原子更易失去电子,K的第一电离能小于Mg的第一电离能,D项不正确。
归纳提升 (1)稀有气体元素的第一电离能为同周期元素中最大的。
(2)同周期元素的第一电离能:ⅡA族>ⅢA族,ⅤA族>ⅥA族。
2.A 同一主族元素的第一电离能随着原子序数的增大而减小,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趋势,注意同一周期元素的第一电离能:第ⅡA族元素大于第ⅢA族元素,第ⅤA族元素大于第ⅥA族元素。H、Li、Na、K属于同一主族元素,且原子序数依次增大,其第一电离能依次减小,故A符合题意;Na、Mg、Al、Si属于同一周期元素,且原子序数依次增大,其第一电离能由大到小的顺序为Si、Mg、Al、Na,故B不符合题意;I、Br、Cl、F属于同一主族元素,且原子序数依次减小,其第一电离能依次增大,故C不符合题意;F、O、N、C属于同一周期元素,且原子序数依次减小,其第一电离能由大到小的顺序是F、N、O、C,故D不符合题意。
3.D Y的第三电离能和第四电离能相差很大,说明Y原子核外最外层有3个电子,则Y是第ⅢA族元素,A正确;X的第一电离能较小,失电子能力更强,即X单质的还原性大于Y单质,B正确;X、Y都是主族元素,X的第一电离能和第二电离能相差较大,说明X原子核外最外层只有一个电子,X为第ⅠA族元素,则其常见化合价为+1价,C正确;如果Y是第3周期元素,则Y为Al,单质Al和冷水不反应,D错误。
4.D 元素周期表中,同周期主族元素的电负性从左到右依次增大;同一主族,元素的电负性从上到下呈现减小的趋势,D正确。
5.A F的电负性为4.0,Ti的电负性为1.5,F与Ti的电负性相差2.5,2.5>1.7,F、Ti所形成的化学键为离子键,A符合题意;Cl的电负性为3.0,Ti的电负性为1.5,Cl与Ti的电负性相差1.5,1.5<1.7,Cl、Ti所形成的化学键为共价键,B不符合题意;Br的电负性为2.8,Ti的电负性为1.5,Br、Ti的电负性相差1.3,1.3<1.7,Br、Ti所形成的化学键为共价键,C不符合题意;I的电负性为2.5,Ti的电负性为1.5,I与Ti的电负性相差1.0,1.0<1.7,I、Ti所形成的化学键为共价键,D不符合题意。
6.A 据元素最低化合价和电负性可推断X、Y、Z、L、M分别为C、S、Cl、O、Li。基态C的电子排布式为1s22s22p2,共占据4个原子轨道,A错误;Cl位于元素周期表中第3周期第ⅦA族,B正确;SOCl2可与水反应生成氯化氢和二氧化硫,C正确;Li和O可形成离子化合物氧化锂,D正确。
7.D Cr是24号元素,基态铬原子的价电子排布式为3d54s1,A项正确;同主族从上到下元素非金属性减弱,最高价氧化物对应水化物的酸性减弱,故碳酸的酸性比硅酸的强,B项正确;Zn、Ge、As的电负性由大到小的顺序为As>Ge>Zn,C项正确;元素Ge、Ga、As的第一电离能由大到小的顺序为As>Ge>Ga,D项错误。
8.A 核外电子排布相同的两离子,阴离子半径大于阳离子半径,A项正确;Cl与O形成的氧化物中Cl显正价,O显负价,可推知电负性:χ(O)>χ(Cl),B项错误;同周期从左到右,第一电离能总体呈增大趋势,同主族从上到下,第一电离能减小,因此I1(O)>I1(Li)>I1(Na)>I1(K),C项错误;KOH是强碱,Fe(OH)3是弱碱,碱性:KOH>Fe(OH)3,D项错误。
能力提升练
1.C 同主族元素原子半径从上到下逐渐增大,A错误;同周期主族元素,随着原子序数增大,电负性增大,B错误;同周期主族元素从左到右,第一电离能总体呈增大趋势,但第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一电离能大于同周期相邻元素,故I1(S)As,则酸性:H3PO4>H3AsO4,D错误。
2.A Mg的外围电子排布式为3s2,s轨道处于全充满状态,其第一电离能大于同周期相邻元素,第一电离能:Si>Mg>Al,A错误;基态Al的外围电子排布式为3s23p1,则基态铝原子核外电子占据的最高能级符号为3p,B正确;同周期从左向右,主族元素电负性增大,同主族从上到下,元素的电负性呈现减小的趋势,则元素的电负性:O>Si>Al>Mg,C正确;泡利不相容原理是说每个轨道最多容纳两个自旋状态不同的电子,则该同学书写的基态Mg原子的轨道表示式中3s轨道违反了泡利不相容原理,D正确。
3.D 图乙可以表示元素的电负性随原子序数的变化,A错误;H2的熔点低于Li、Na、K,与图像不符,B错误;同周期主族元素从左到右,原子半径逐渐减小,与图像不符,C错误;同周期元素第一电离能从左到右呈增大趋势,其中第ⅡA、第ⅤA族元素的第一电离能大于同周期相邻主族元素,与图像基本符合,D正确。
4.B 前四周期主族元素X、Y、Z、Q的原子序数依次增大,基态X原子核外电子占据两种形状不同的原子轨道,即s轨道和p轨道,且两种轨道中电子总数相等,则基态X原子的电子排布式为1s22s22p4,X为O元素,Q与X处于同一主族,则Q为S或Se,Y的周期序数与族序数相等,则Y可能为第三周期第ⅢA族的元素Al或第四周期第ⅣA族的元素Ge,Z的第二电离能远小于第三电离能,其原子序数大于Y,则Z为Ca,Y为Al,Q为Se。同主族元素,从上到下电负性减弱,电负性:χ(O)>χ(Se),A项错误;金属性:Al5.B M、R、T、X、Y为短周期主族元素,且原子序数依次增大。M的基态原子所含3个能级中电子数均相等,其电子排布式为1s22s22p2,M为C;T的基态原子2p能级上的未成对电子数与M原子的相同,T的电子排布式为1s22s22p4,T为O,R为N;X与T位于同一周期,X为F;Y和T位于同一主族,Y为S。Y为S、X为F、T为O,同一周期主族元素从左向右原子半径逐渐减小,同一主族元素自上而下原子半径逐渐增大,因此原子半径:r(Y)>r(T)>r(X),A错误;R为N、T为O、M为C,同周期从左到右主族元素的第一电离能呈增大趋势,但第ⅡA、第ⅤA族元素的第一电离能大于同周期相邻元素,即第一电离能:I1(R)>I1(T)>I1(M),B正确;X为F,F无正价,C错误;Y为S,Y的氧化物对应的水化物可能为H2SO3,H2SO3不为强酸,D错误。
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