(共62张PPT)
微专题2 元素周期律的应用及“位”“构”“性”相互推断
一、原子结构与元素性质递变规律
项目 同周期(从左→右) 同主族(从上→下)
核外电子
排布 能层数相同,最外层电子数逐渐增多 最外层电子数相同,能层数递增
原子半径 逐渐减小(0族除外) 逐渐增大
主要化合价 最高正价由+1→+7(O、F除外),最低负价由-4→-1 最高正价=主族序数(O、F除外),非金属元素最低负价=主族序数-8
得失电子
能力 得电子能力逐渐增强;失电子能力逐渐减弱 得电子能力逐渐减弱,失电子能力逐渐增强
第一电离能 增大的趋势(但第ⅡA族>第ⅢA族,第ⅤA族>第ⅥA族) 逐渐减小
电负性 逐渐增大 逐渐减小
金属性、
非金属性 金属性逐渐减弱;非金属性逐渐增强 金属性逐渐增强;非金属性逐渐减弱
注意:同周期元素从左到右,第一电离能变化规律中第ⅡA族和第ⅤA族元素的反常性,如Mg大于Al,N大于O。
[典例1] 按要求回答下列各题。
(1)Ni是元素周期表中第28号元素,第三周期基态原子未成对电子数与Ni相同且电负性小的元素是 ;26号元素价层电子排布式为 ;L原子核外电子占有9个轨道,而且有一个未成对电子,L是 元素。
Si
3d64s2
氯
【解析】 (1)基态Ni的核外电子排布式为[Ar]3d84s2,Ni有2个未成对电子,第三周期基态原子中有2个未成对电子的是Si和S,电负性小的元素是Si;26号元素为Fe,Fe的价层电子排布式为3d64s2;L原子核外电子占有 9个原子轨道时,3p能级上的3个轨道均被占据,有1个未成对电子的只能是3p5,故L是氯
元素。
(2)硒(Se)是一种有抗癌、抗氧化作用的元素,可以形成多种化合物。
①基态硒原子的价层电子排布式为 。
4s24p4
【解析】 (2)①硒为34号元素,有6个价层电子,所以硒原子的价层电子排布式为4s24p4。
②锗、砷、硒三种元素的第一电离能大小排序为 。
As>Se>Ge
【解析】 ②同一周期中,元素的第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势,但第ⅤA族元素第一电离能大于相邻元素,所以Ge、As、Se三种元素的第一电离能的大小顺序是As>Se>Ge。
(3)①Cu基态原子的价层电子排布式为 。
3d104s1
【解析】 (3)①Cu是29号元素,原子核外有29个电子,其基态原子的价层电子排布式为3d104s1。
②下列说法正确的是 (填字母)。
A.第一电离能:As>Ga
B.电负性:As>Ga
C.原子半径:As>Ga
AB
【解析】 ②同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势,则第一电离能As>Ga,A正确;同周期元素从左到右电负性逐渐增大,则电负性As>Ga,B正确;同周期主族元素从左到右原子半径逐渐减小,故原子半径As
③锗(Ge)是用途很广的半导体材料,基态锗原子的价层电子排布式为
。
4s24p2
【解析】 ③Ge是32号元素,与硅同主族,基态原子的价层电子排布式为4s24p2。
④硼(B)及其化合物在化学中有重要的地位。Ga与B同主族,Ga的基态原子的核外电子排布式为 ,B、C、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序是 。
1s22s22p63s23p63d104s24p1(或[Ar]3d104s24p1)
【解析】 ④Ga位于第四周期第ⅢA族,所以其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1;由第一电离能的变化规律可知,B、C、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序是O>C>B。
O>C>B
[训练1] (2024·江苏海门中学调研)黑火药主要成分是硫黄、硝酸钾和木炭,能发生剧烈的氧化还原反应。下列说法正确的是( )
[A] 半径:r(K+)>r(S2-)
[B] 第一电离能:I1(N)>I1(S)
[C] 电负性:χ(C)>χ(O)
[D] 稳定性:H2S>H2O
B
【解析】 S2-、K+具有相同的核外电子排布,且K的核电荷数比S的大,故半径大小:r(S2-)>r(K+),A错误;同周期元素从左到右,元素的第一电离能呈增大趋势,N、O为同周期元素,N的2p轨道电子半充满较稳定,第一电离能:
I1(N)>I1(O),O、S为同主族元素,从上到下,第一电离能逐渐减小,第一电离能:I1(O)>I1(S),则第一电离能:I1(N)>I1(S),B正确;C、O为同周期主族元素,从左到右,元素电负性依次增大,即电负性大小:χ(C)<χ(O),C错误;已知O的非金属性强于S的,元素的非金属性越强,其简单氢化物越稳定,故稳定
性:H2O>H2S,D错误。
[训练2] 开发新型储氢材料是开发利用氢能的重要研究方向。
(1)Ti(BH4)3是一种储氢材料,可由TiCl4和LiBH4反应制得。
①基态氯原子中,电子占据的最高能层符号为 ,该能层具有的原子轨道数为 。
M
9
【解析】 (1)①氯原子核外电子数为17,基态原子核外电子排布为1s22s22p63s23p5,由此可得基态氯原子中电子占据的最高能层为第三能层,符号为M,该能层有1个s轨道、3个p轨道、5个d轨道,共有9个原子轨道;
②Li、B、H的电负性由大到小的排列顺序为 。
H>B>Li
【解析】 ②元素的非金属性越强,其电负性越大,非金属性最强的是氢元素,其次是硼元素,最小的是锂元素,所以Li、B、H的电负性由大到小的排列顺序为H>B>Li。
(2)金属氢化物是具有良好发展前景的储氢材料。
①LiBH4中,原子半径:Li (填“>”“<”或“=”)B。
>
【解析】 (2)①同周期主族元素(0族除外),从左到右原子半径逐渐减小,故原子半径Li>B;
②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(kJ·mol-1)如表所示。
I1 I2 I3 I4
578 1 817 2 745 11 575
则M是 (填元素符号)。
Al
【解析】 ②题给元素的第四电离能剧增,则该元素为第ⅢA族元素,又因M为金属元素,故M为Al。
二、元素推断
1.元素“位”“构”“性”关系图解
2.元素推断类题目的基本特点
3.结构与位置互推是解题的核心
(1)掌握四个关系式。
①电子层数=周期序数;
②质子数=原子序数;
③最外层电子数=主族序数;
④主族元素的最高正价=主族序数(O、F除外),最低负价=主族序数-8。
(2)熟练掌握周期表的结构及周期表中的一些特殊规律。
①各周期元素种类;
②稀有气体的原子序数及在周期表中的位置;
③同主族上下相邻元素原子序数的关系。
4.元素推断常用突破口
(1)以原子或离子核外电子排布特点为突破口(短周期主族元素)。
①族序数等于周期数的元素:H、Be、Al。
②族序数等于周期数两倍的元素:C、S。
③族序数等于周期数三倍的元素:O。
④周期数等于族序数两倍的元素:Li。
⑤周期数等于族序数三倍的元素:Na。
(2)以元素的特殊性质为突破口。
某些具有特殊性质的元素如下。
①最高正价与最低负价代数和为零的短周期元素:H、C、Si。
②最高正价是最低负价绝对值三倍的短周期元素:S。
③除H外,原子半径最小的主族元素:F。
④第一电离能最大的主族元素:F;第一电离能最小的主族元素:Cs(放射性元素除外)。
⑤电负性最小的主族元素:Cs(0.7);电负性最大的主族元素:F(4.0)。
⑥同主族相邻两种元素的原子序数若具有2倍关系,则这两种元素为O和S。
(3)以物质的存在和性质的特殊性为突破口。
有些单质或化合物的性质、用途、存在等具有特殊性,可作为推断元素的依据:
①地壳中含量最多的元素或氢化物通常呈液态的元素:O。
②空气中含量最多的元素或气态氢化物的水溶液呈碱性的元素:N。
③形成化合物种类最多的元素或形成的某种单质是自然界中硬度最大的物质的元素:C。
④地壳中含量最多的金属元素或常见氧化物、氢氧化物呈两性的元素:Al。
⑤最活泼的非金属元素或无氧酸可腐蚀玻璃的元素或氢化物最稳定的元素:F。
⑥最活泼的金属元素或最高价氧化物对应水化物碱性最强的元素:Cs(放射性元素除外)。
⑦焰色试验呈黄色的元素:Na。
⑧焰色试验呈紫色(透过蓝色钴玻璃观察)的元素:K。
⑨常温下单质呈液态的非金属元素:Br。
⑩元素的气态氢化物和它的最高价氧化物对应水化物能够化合的元素:N。
[典例2] 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。该五种元素的性质或结构信息如表所示。
元素 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个原子轨道填充有电子,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 焰色试验中焰色(透过蓝色钴玻璃)为紫色
下列说法正确的是( )
[A] 电负性:Q[B] 第一电离能:W[C] 简单离子半径:X[D] 这种物质只含离子键
C
【解析】 Q、W、X、Y、Z五种元素的原子序数依次增大。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,Q为H;Z的焰色试验中焰色(透过蓝色钴玻璃)为紫色,Z为K;Y在元素周期表中位于第三周期第ⅥA族,Y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;W基态原子有5个原子轨道填充有电子,有2个未成对电子,核外电子排布式为1s22s22p4,则W为O;题给具有净水作用的物质为KAl(SO4)2·12H2O。同周期从左到右,元素的电负性逐渐增大,同主族由上到下,元素的电负性逐渐减小,电负性Q思维建模
解答原子结构、元素在元素周期表中的位置、元素及其化合物的性质间的推断题的思路一般可用下面的框线关系表示:
[训练3] (2024·江苏南通海安中学模拟)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,元素X的单质在空气中含量最大;Y原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍;Z元素在短周期中金属性最强;元素W的原子半径在同周期中最小。下列说法正确的是( )
[A] 离子半径:r(W)>r(Y)>r(Z)
[B] 第一电离能:I1(Y)>I1(X)>I1(Z)
[C] X的简单气态氢化物的稳定性比Y的强
[D] Y和Z组成的化合物都只含离子键
A
【解析】 短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,元素X的单质在空气中含量最大,则X为N;Y原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍,则Y为O;Z元素在短周期中金属性最强,则Z为Na;元素W的原子半径在同周期最小,其原子序数大于Na的,位于第三周期,则W为Cl;综上,X为N,Y为O,Z为Na,W为Cl。一般情况下,离子的电子层数越多,半径越大,当核外电子层数相同时,核电荷数越大,半径越小,故离子半径:r(Cl-)>r(O2-)>r(Na+),故A正确;氮元素2p轨道电子处于半充满稳定状态,第一电离能大于相邻元素,则第一电离能:N>O>Na,即I1(X)>I1(Y)>I1(Z),故B错误;非金属性:NX(选择题1～9题,每小题3分,共27分)
1.Na、Mg、Al均为第三周期元素。下列说法正确的是( )
[A] 离子半径:r(Na+)[B] 第一电离能:I1(Na)>I1(Mg)>I1(Al)
[C] 还原性:Na>Mg>Al
[D] 碱性:NaOH(时间:30分钟 满分:65分)
C
【解析】 三种离子核外电子排布相同,半径随核电荷数增大而减小,即r(Na+)>r(Mg2+)>r(Al3+),故A错误;同周期从左到右,元素的第一电离能呈增大趋势,但第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一电离能大于其相邻元素的,即I1(Mg)>I1(Al)>I1(Na),故B错误;同周期从左到右,元素的金属性逐渐减弱,对应单质还原性也逐渐减弱,故C正确;金属性Na>Mg>Al,元素金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的碱性越强,碱性NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3,故D错误。
2.(2024·江苏扬州开学考试)太阳能电池可由Si、GaP、GaAs等半导体材料构成。有关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] 原子半径:r(Ga)[B] 第一电离能:I1(Si)[C] 电负性:χ(P)<χ(As)
[D] 酸性:H3PO4B
【解析】 同一周期元素,从左到右原子半径逐渐减小,所以r(Ga)>r(As),A错误;同一周期元素,从左到右第一电离能呈增大趋势,所以I1(Si)χ(As),C错误;同一主族从下到上,元素的非金属性逐渐增强,非金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的酸性越强,所以酸性:H3PO4>H3AsO4,D错误。
3.下表是元素周期表前五周期的一部分,X、Y、Z、R、W、J是6种元素的代号,其中J为0族元素。下列说法正确的是( )
[A] R元素基态原子的核外电子的轨道表示式为
[B] Y2-与Na+的半径大小关系为Y2-[C] X的第一电离能大于Y的第一电离能
[D] 表中电负性最大的元素为W
C
4.(2024·江苏南通质检)已知X、Y、Z、G、M五种短周期元素的原子半径与最高(最低)化合价的关系如图所示。下列说法正确的是( )
[A] 简单气态氢化物的热稳定性:G[B] 元素的电负性:X[C] 元素最高价氧化物对应的水化物的酸性:Z[D] 化合物MZ2中含有离子键和非极性共价键
A
【解析】 由图可知,X为氧元素、Y为氮元素、Z为氯元素、G为磷元素、M为镁元素。元素的非金属性越强,其简单气态氢化物的热稳定性越强,氧元素的非金属性强于磷元素的,则水的稳定性强于磷化氢的,A正确;同周期元素从左到右,非金属性逐渐增强,电负性逐渐增大,则氧元素的电负性大于氮元素的,B错误;同周期元素从左到右,非金属性逐渐增强,最高价氧化物对应的水化物的酸性逐渐增强,则高氯酸的酸性强于磷酸的,C错误;氯化镁是只含有离子键的离子化合物,D错误。
5.四种常见元素基态原子的结构信息如下表。下列大小关系不一定正确的是( )
C
元素 X Y Z Q
结构
信息 有5个原子轨道填充有电子,有3个未成对电子 有8个不同运动状态的电子 2p能级上有2个电子 价层电子排布式为3d104s1
[A] 电负性:Y>X
[B] 第一电离能:Y[C] 单质的硬度:Z>Q
[D] 最高价含氧酸的酸性:X>Z
【解析】 X有5个原子轨道填充有电子,有3个未成对电子,可知X的核外电子排布式为1s22s22p3,X为N;Y有8个不同运动状态的电子,则Y有8个核外电子,Y为O;Z的核外电子排布式为1s22s22p2,则Z为C;Q的价层电子排布式为 3d104s1,则Q为Cu。同周期元素从左到右电负性依次增大,则电负性O>N,A项正确;N的2p轨道为半充满状态,比较稳定,第一电离能N大于O,B项正确;C有多种同素异形体,比如金刚石、石墨等,石墨的硬度小于Cu的,而金刚石的硬度大于Cu的,C项不一定正确;N的最高价含氧酸为HNO3,C的最高价含氧酸为H2CO3,酸性HNO3>H2CO3,D项正确。
C
6.同一短周期部分主族元素的第一电离能随原子序数递增的变化趋势如图所示。下列说法正确的是( )
[A] a元素可能是Li或Na
[B] a→e元素的最高正化合价依次升高
[C] c对应的元素的价层电子排布为ns2np2
7.(2025·江苏如皋中学月考)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] 电负性:χ(R)>χ(T)>χ(M)
[D] Y的氧化物对应水化物一定为强酸
B
【解析】 M、R、T、X、Y为短周期主族元素,且原子序数依次增大,其中M的基态原子所含3个能级中电子数均相等,其核外电子排布式为1s22s22p2,故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,其核外电子排布式为1s22s22p4,故T为O;R的原子序数介于C、O之间,则R为N;Y和T(O)位于同一主族,可知Y为S;X与T(O)位于同一周期,X的原子序数大于氧元素的,故X为F。同周期主族元素从左到右,原子半径逐渐减小,同主族元素从上到下,原子半径逐渐增大,则原子半径:S>O>F,故A错误;同周期主族元素,随着原子序数增大,第一电离能呈增大趋势,氮原子2p轨道为半充满稳定状态,其第一电离能大于同周期相邻元素,则第一电离能:N>O>C,故B正确;同周期主族元素,随着原子序数增大,电负性逐渐增大,故电负性:O>N>C,故C错误;Y是硫元素,硫酸属于强酸,而亚硫酸属于弱酸,故D错误。
8.短周期主族元素W、X、Y、Z的原子半径依次增大。m、n、p是由这些元素组成的二元化合物,甲、乙、丙是其中三种元素对应的单质,n与丙均是淡黄色固体。上述物质的转化关系如图所示(部分生成物省略)。下列说法正确的是( )
[A] 热稳定性:m>p
[B] 第一电离能:X>Y>Z
[C] 基态X原子的核外电子有8种空间运动状态
[D] W与X、Y、Z均可形成共价化合物
B
【解析】 短周期主族元素W、X、Y、Z的原子半径依次增大。m、n、p是由这些元素组成的二元化合物,甲、乙、丙是其中三种元素对应的单质,n与丙均是淡黄色固体,则丙是S,n是Na2O2,Na2O2与H2O反应产生的单质乙是O2,H2S与少量O2反应产生S和H2O,故甲是H2,乙是O2,丙是S,m是H2S,n是Na2O2,p是H2O,它们是短周期主族元素W、X、Y、Z形成的物质,四种元素的原子半径依次增大,则W是H,X是O,Y是S,Z是Na。根据上述分析可知,m是H2S,p是H2O,O、S是同一主族元素,元素的非金属性O>S,所以热稳定性H2O>H2S,即热稳定性p>m,A错误;一般元素的非金属性越强,其第一电离能就越强,X是O,Y是S,Z是Na,元素的非金属性O>S>Na,所以第一电离能O>S>Na,即X>Y>Z,B正确;X是O,其基态原子核外电子排布式是1s22s22p4,原子核外电子占据5个轨道,因此有5种空间运动状态,C错误;W是H,X是O,Y是S,Z是Na,H与O形成的H2O、H2O2是共价化合物,H与S形成的H2S是共价化合物,而H与Na形成的NaH是离子化合物,D错误。
9.短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。用表中信息判断下列说法正确的是( )
A
元素最高价氧化
物对应的水化物 X Y Z W
分子式 H3ZO4
0.1 mol/L溶液
对应的pH 1.00 13.00 1.57 0.70
[A] 元素电负性:Z[B] 简单离子半径:W[C] 元素第一电离能:Z[D] 简单氢化物的还原性:X>Z
【解析】 短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,0.1 mol/L X的最高价含氧酸的pH为1.00,Y的最高价氧化物对应的水化物的pH为13.00,可知X为N,Y为Na;Z的最高价氧化物对应水化物的分子式为H3ZO4,结合原子序数可知Z为P;W的最高价含氧酸的pH小于1,W为S。元素非金属性越强,电负性越大,则元素电负性为ZY,B错误;P的3p轨道为半充满稳定状态,则元素的第一电离能为Z>W,C错误;元素非金属性越强,其简单氢化物的还原性越弱,因而简单氢化物的还原性为X10.(16分)(2024·江苏苏州月考)A、B、C、D都是短周期主族元素,A元素原子的2p轨道上仅有两个未成对电子,B的3p轨道上有空轨道,A、B同主族,B、C同周期,C是同周期中电负性最大的元素,D的气态氢化物的水溶液能使无色酚酞溶液变红,回答下列问题。
(1)A的价层电子轨道表示式为 ;B的电子排布式为
;C的价层电子排布式为 ;D的原子结构示意
图为 。
1s22s22p63s23p2
3s23p5
【解析】 元素A、B、C、D都是短周期主族元素,A元素原子的2p轨道上仅有两个未成对电子,则其可能为2p2或2p4,B的3p轨道上有空轨道,则其可能为3p1或3p2,A、B同主族,则为2p2、3p2,由此得出A、B分别为C、Si;B、C同周期,C是同周期元素中电负性最大的,则C为Cl;D的气态氢化物的水溶液能使无色酚酞溶液变红,则D为N。从而得出A、B、C、D分别为C、Si、Cl、N。
(2)已知D与氢原子能形成一种高能量的分子D2H2,其中D原子满足8电子结构特征,则该分子的电子式为 。
(3)B的原子核外电子运动状态有 种,原子轨道数为 。
14
8
【解析】 (3)B为14号元素Si,原子核外电子运动状态有14种,电子排布式为1s22s22p63s23p2,则其原子轨道数为8。
(4)四种元素最高价氧化物对应水化物的酸性由强到弱的顺序是
(用对应化学式回答)。
HClO4>HNO3>H2CO3>H2SiO3
【解析】 (4)A、B、C、D分别为C、Si、Cl、N,非金属性:Cl>N>C>Si,则四种元素最高价氧化物对应水化物的酸性由强到弱的顺序是HClO4>HNO3>H2CO3>H2SiO3。
11.(22分)a、b、c、d、e、f、g七种元素是原子序数依次增大的前四周期的元素。有关信息如下,请回答以下问题。
a a能形成一种硬度最大的固体单质
c c元素基态原子的电子排布式为1s22s22p4
d d基态原子的I1=578 kJ/mol;I2=1 817 kJ/mol;I3=2 745 kJ/mol;
I4=11 575 kJ/mol
e e基态原子核外3p轨道半满
f f在周期表中第11纵列
g g基态原子最外层电子数为2
(1)a、f的元素符号分别为 、 ,分别位于元素周期表的
区和 区。
C
Cu
p
ds
【解析】 a能形成一种硬度最大的固体单质(金刚石),则a为C;c元素基态原子的电子排布式为1s22s22p4,则c为O;b介于C、O之间,则其为N;d基态原子的I3远小于I4,则其最外层电子数为3,d为Al;e基态原子核外3p轨道半满,则其价层电子排布式为3s23p3,其为P;f在周期表中第11纵列,则其为第四周期第ⅠB族,其为Cu;g基态原子最外层电子数为2,则其价层电子排布式为3d104s2,其为Zn。从而得出a、b、c、d、e、f、g分别为C、N、O、Al、P、Cu、Zn。
(1)由分析可知,a、f的元素符号分别为C、Cu,价层电子排布式分别为2s22p2、3d104s1,则分别位于元素周期表的p区和ds区。
(2)e的基态原子中能量最高的电子所占的轨道形状是 ,其电子云在空间有 种伸展方向。
哑铃形
3
【解析】(2)e为P,价层电子排布式为3s23p3,基态原子中能量最高的电子所占的轨道是3p轨道,呈哑铃形,其电子云在空间有3种伸展方向。
(3)d基态原子的价层电子的轨道表示式为 。
【解析】 (3)d为Al,其基态原子的价层电子的轨道表示式为 。
(4)b、c两种元素基态原子的第一电离能由大到小的顺序为 (用元素符号表示)。
N>O
【解析】 (4)b、c分别为N、O,两种元素中N的2p轨道半充满,处于相对稳定状态,则基态原子的第一电离能由大到小的顺序为 N>O。
(5)g基态原子的简化电子排布式为 。
[Ar]3d104s2
【解析】 (5)g为30号元素锌,其基态原子的简化电子排布式为[Ar]3d104s2。
(6)元素f基态原子的第二电离能 (填“>”“<”或“=”)元素g基态原子的第二电离能,原因是 。
>
铜失去的是全充满的3d10电子,锌失去的是4s1电子
【解析】 (6)元素f为Cu,Cu+的价层电子排布式为3d10,g为Zn,Zn+的价层电子排布式为3d104s1,则Cu的基态原子的第二电离能大于Zn的基态原子的第二电离能,原因是铜失去的是全充满的3d10电子,锌失去的是4s1电子。微专题2 元素周期律的应用及“位”“构”“性”相互推断
一、原子结构与元素性质递变规律
项目 同周期(从左→右) 同主族(从上→下)
核外电子排布 能层数相同,最外层电子数逐渐增多 最外层电子数相同,能层数递增
原子半径 逐渐减小(0族除外) 逐渐增大
主要化合价 最高正价由+1→+7(O、F除外),最低负价由-4→-1 最高正价=主族序数(O、F除外),非金属元素最低负价=主族序数-8
得失电子能力 得电子能力逐渐增强;失电子能力逐渐减弱 得电子能力逐渐减弱,失电子能力逐渐增强
第一电离能 增大的趋势(但第ⅡA族>第ⅢA族,第ⅤA族>第ⅥA族) 逐渐减小
电负性 逐渐增大 逐渐减小
金属性、 非金属性 金属性逐渐减弱;非金属性逐渐增强 金属性逐渐增强;非金属性逐渐减弱
注意:同周期元素从左到右,第一电离能变化规律中第ⅡA族和第ⅤA族元素的反常性,如Mg大于Al,N大于O。
[典例1] 按要求回答下列各题。
(1)Ni是元素周期表中第28号元素,第三周期基态原子未成对电子数与Ni相同且电负性小的元素是 ;26号元素价层电子排布式为 ;L原子核外电子占有9个轨道,而且有一个未成对电子,L是 元素。
(2)硒(Se)是一种有抗癌、抗氧化作用的元素,可以形成多种化合物。
①基态硒原子的价层电子排布式为 。
②锗、砷、硒三种元素的第一电离能大小排序为 。
(3)①Cu基态原子的价层电子排布式为 。
②下列说法正确的是 (填字母)。
A.第一电离能:As>Ga
B.电负性:As>Ga
C.原子半径:As>Ga
③锗(Ge)是用途很广的半导体材料,基态锗原子的价层电子排布式为 。
④硼(B)及其化合物在化学中有重要的地位。Ga与B同主族,Ga的基态原子的核外电子排布式为 ,B、C、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序是 。
【答案】 (1)Si 3d64s2 氯
(2)①4s24p4 ②As>Se>Ge
(3)①3d104s1 ②AB ③4s24p2
④1s22s22p63s23p63d104s24p1(或[Ar]3d104s24p1)
O>C>B
【解析】 (1)基态Ni的核外电子排布式为[Ar]3d84s2,Ni有2个未成对电子,第三周期基态原子中有2个未成对电子的是Si和S,电负性小的元素是Si;26号元素为Fe,Fe的价层电子排布式为3d64s2;L原子核外电子占有 9个原子轨道时,3p能级上的3个轨道均被占据,有1个未成对电子的只能是3p5,故L是氯元素。
(2)①硒为34号元素,有6个价层电子,所以硒原子的价层电子排布式为4s24p4。②同一周期中,元素的第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势,但第ⅤA族元素第一电离能大于相邻元素,所以Ge、As、Se三种元素的第一电离能的大小顺序是As>Se>Ge。
(3)①Cu是29号元素,原子核外有29个电子,其基态原子的价层电子排布式为3d104s1。②同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势,则第一电离能As>Ga,A正确;同周期元素从左到右电负性逐渐增大,则电负性As>Ga,B正确;同周期主族元素从左到右原子半径逐渐减小,故原子半径AsC>B。
[训练1] (2024·江苏海门中学调研)黑火药主要成分是硫黄、硝酸钾和木炭,能发生剧烈的氧化还原反应。下列说法正确的是( )
[A] 半径:r(K+)>r(S2-)
[B] 第一电离能:I1(N)>I1(S)
[C] 电负性:χ(C)>χ(O)
[D] 稳定性:H2S>H2O
【答案】 B
【解析】 S2-、K+具有相同的核外电子排布,且K的核电荷数比S的大,故半径大小:r(S2-)>r(K+),A错误;同周期元素从左到右,元素的第一电离能呈增大趋势,N、O为同周期元素,N的2p轨道电子半充满较稳定,第一电离能:I1(N)>I1(O),O、S为同主族元素,从上到下,第一电离能逐渐减小,第一电离能:I1(O)>I1(S),则第一电离能:I1(N)>I1(S),B正确;C、O为同周期主族元素,从左到右,元素电负性依次增大,即电负性大小:χ(C)<χ(O),C错误;已知O的非金属性强于S的,元素的非金属性越强,其简单氢化物越稳定,故稳定性:H2O>H2S,D错误。
[训练2] 开发新型储氢材料是开发利用氢能的重要研究方向。
(1)Ti(BH4)3是一种储氢材料,可由TiCl4和LiBH4反应制得。
①基态氯原子中,电子占据的最高能层符号为 ,该能层具有的原子轨道数为 。
②Li、B、H的电负性由大到小的排列顺序为 。
(2)金属氢化物是具有良好发展前景的储氢材料。
①LiBH4中,原子半径:Li (填“>”“<”或“=”)B。
②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(kJ·mol-1)如表所示。
I1 I2 I3 I4
578 1 817 2 745 11 575
则M是 (填元素符号)。
【答案】 (1)①M 9 ②H>B>Li
(2)①> ②Al
【解析】 (1)①氯原子核外电子数为17,基态原子核外电子排布为1s22s22p63s23p5,由此可得基态氯原子中电子占据的最高能层为第三能层,符号为M,该能层有1个s轨道、3个p轨道、5个d轨道,共有9个原子轨道;②元素的非金属性越强,其电负性越大,非金属性最强的是氢元素,其次是硼元素,最小的是锂元素,所以Li、B、H的电负性由大到小的排列顺序为H>B>Li。
(2)①同周期主族元素(0族除外),从左到右原子半径逐渐减小,故原子半径Li>B;②题给元素的第四电离能剧增,则该元素为第ⅢA族元素,又因M为金属元素,故M为Al。
二、元素推断
1.元素“位”“构”“性”关系图解
2.元素推断类题目的基本特点
3.结构与位置互推是解题的核心
(1)掌握四个关系式。
①电子层数=周期序数;
②质子数=原子序数;
③最外层电子数=主族序数;
④主族元素的最高正价=主族序数(O、F除外),最低负价=主族序数-8。
(2)熟练掌握周期表的结构及周期表中的一些特殊规律。
①各周期元素种类;
②稀有气体的原子序数及在周期表中的位置;
③同主族上下相邻元素原子序数的关系。
4.元素推断常用突破口
(1)以原子或离子核外电子排布特点为突破口(短周期主族元素)。
①族序数等于周期数的元素:H、Be、Al。
②族序数等于周期数两倍的元素:C、S。
③族序数等于周期数三倍的元素:O。
④周期数等于族序数两倍的元素:Li。
⑤周期数等于族序数三倍的元素:Na。
(2)以元素的特殊性质为突破口。
某些具有特殊性质的元素如下。
①最高正价与最低负价代数和为零的短周期元素:H、C、Si。
②最高正价是最低负价绝对值三倍的短周期元素:S。
③除H外,原子半径最小的主族元素:F。
④第一电离能最大的主族元素:F;第一电离能最小的主族元素:Cs(放射性元素除外)。
⑤电负性最小的主族元素:Cs(0.7);电负性最大的主族元素:F(4.0)。
⑥同主族相邻两种元素的原子序数若具有2倍关系,则这两种元素为O和S。
(3)以物质的存在和性质的特殊性为突破口。
有些单质或化合物的性质、用途、存在等具有特殊性,可作为推断元素的依据:
①地壳中含量最多的元素或氢化物通常呈液态的元素:O。
②空气中含量最多的元素或气态氢化物的水溶液呈碱性的元素:N。
③形成化合物种类最多的元素或形成的某种单质是自然界中硬度最大的物质的元素:C。
④地壳中含量最多的金属元素或常见氧化物、氢氧化物呈两性的元素:Al。
⑤最活泼的非金属元素或无氧酸可腐蚀玻璃的元素或氢化物最稳定的元素:F。
⑥最活泼的金属元素或最高价氧化物对应水化物碱性最强的元素:Cs(放射性元素除外)。
⑦焰色试验呈黄色的元素:Na。
⑧焰色试验呈紫色(透过蓝色钴玻璃观察)的元素:K。
⑨常温下单质呈液态的非金属元素:Br。
⑩元素的气态氢化物和它的最高价氧化物对应水化物能够化合的元素:N。
[典例2] 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。该五种元素的性质或结构信息如表所示。
元素 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个原子轨道填充有电子,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 焰色试验中焰色(透过蓝色钴玻璃)为紫色
下列说法正确的是( )
[A] 电负性:Q[B] 第一电离能:W[C] 简单离子半径:X[D] 这种物质只含离子键
【答案】 C
【解析】 Q、W、X、Y、Z五种元素的原子序数依次增大。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,Q为H;Z的焰色试验中焰色(透过蓝色钴玻璃)为紫色,Z为K;Y在元素周期表中位于第三周期第ⅥA族,Y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;W基态原子有5个原子轨道填充有电子,有2个未成对电子,核外电子排布式为1s22s22p4,则W为O;题给具有净水作用的物质为KAl(SO4)2·12H2O。同周期从左到右,元素的电负性逐渐增大,同主族由上到下,元素的电负性逐渐减小,电负性Q解答原子结构、元素在元素周期表中的位置、元素及其化合物的性质间的推断题的思路一般可用下面的框线关系表示:
[训练3] (2024·江苏南通海安中学模拟)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,元素X的单质在空气中含量最大;Y原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍;Z元素在短周期中金属性最强;元素W的原子半径在同周期中最小。下列说法正确的是( )
[A] 离子半径:r(W)>r(Y)>r(Z)
[B] 第一电离能:I1(Y)>I1(X)>I1(Z)
[C] X的简单气态氢化物的稳定性比Y的强
[D] Y和Z组成的化合物都只含离子键
【答案】 A
【解析】 短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,元素X的单质在空气中含量最大,则X为N;Y原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍,则Y为O;Z元素在短周期中金属性最强,则Z为Na;元素W的原子半径在同周期最小,其原子序数大于Na的,位于第三周期,则W为Cl;综上,X为N,Y为O,Z为Na,W为Cl。一般情况下,离子的电子层数越多,半径越大,当核外电子层数相同时,核电荷数越大,半径越小,故离子半径:r(Cl-)>r(O2-)>r(Na+),故A正确;氮元素2p轨道电子处于半充满稳定状态,第一电离能大于相邻元素,则第一电离能:N>O>Na,即I1(X)>I1(Y)>I1(Z),故B错误;非金属性:N(时间:30分钟 满分:65分)
(选择题1～9题,每小题3分,共27分)
1.Na、Mg、Al均为第三周期元素。下列说法正确的是( )
[A] 离子半径:r(Na+)[B] 第一电离能:I1(Na)>I1(Mg)>I1(Al)
[C] 还原性:Na>Mg>Al
[D] 碱性:NaOH【答案】 C
【解析】 三种离子核外电子排布相同,半径随核电荷数增大而减小,即r(Na+)>r(Mg2+)>r(Al3+),故A错误;同周期从左到右,元素的第一电离能呈增大趋势,但第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一电离能大于其相邻元素的,即I1(Mg)>I1(Al)>I1(Na),故B错误;同周期从左到右,元素的金属性逐渐减弱,对应单质还原性也逐渐减弱,故C正确;金属性Na>Mg>Al,元素金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的碱性越强,碱性NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3,故D错误。
2.(2024·江苏扬州开学考试)太阳能电池可由Si、GaP、GaAs等半导体材料构成。有关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] 原子半径:r(Ga)[B] 第一电离能:I1(Si)[C] 电负性:χ(P)<χ(As)
[D] 酸性:H3PO4【答案】 B
【解析】 同一周期元素,从左到右原子半径逐渐减小,所以r(Ga)>r(As),A错误;同一周期元素,从左到右第一电离能呈增大趋势,所以I1(Si)χ(As),C错误;同一主族从下到上,元素的非金属性逐渐增强,非金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的酸性越强,所以酸性:H3PO4>H3AsO4,D错误。
3.下表是元素周期表前五周期的一部分,X、Y、Z、R、W、J是6种元素的代号,其中J为0族元素。下列说法正确的是( )
[A] R元素基态原子的核外电子的轨道表示式为
[B] Y2-与Na+的半径大小关系为Y2-[C] X的第一电离能大于Y的第一电离能
[D] 表中电负性最大的元素为W
【答案】 C
【解析】 由题给表格为元素周期表前五周期的一部分和J为0族元素可知,J为Xe;由各元素在元素周期表中的相对位置可知,X为N、Y为O、Z为F、R为S、W为Br。硫元素的原子序数为16,基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p4,轨道表示式为,故A错误;电子层结构相同的离子,核电荷数越大,离子半径越小,则O2-的半径大于Na+的,故B错误;同周期元素,从左到右第一电离能呈增大趋势,氮原子的2p轨道为稳定的半充满结构,元素的第一电离能大于相邻元素的,则氮元素的第一电离能大于氧元素,故C正确;元素的非金属性越强,电负性越大,则电负性最大的元素为氟元素,故D错误。
4.(2024·江苏南通质检)已知X、Y、Z、G、M五种短周期元素的原子半径与最高(最低)化合价的关系如图所示。下列说法正确的是( )
[A] 简单气态氢化物的热稳定性:G[B] 元素的电负性:X[C] 元素最高价氧化物对应的水化物的酸性:Z[D] 化合物MZ2中含有离子键和非极性共价键
【答案】 A
【解析】 由图可知,X为氧元素、Y为氮元素、Z为氯元素、G为磷元素、M为镁元素。元素的非金属性越强,其简单气态氢化物的热稳定性越强,氧元素的非金属性强于磷元素的,则水的稳定性强于磷化氢的,A正确;同周期元素从左到右,非金属性逐渐增强,电负性逐渐增大,则氧元素的电负性大于氮元素的,B错误;同周期元素从左到右,非金属性逐渐增强,最高价氧化物对应的水化物的酸性逐渐增强,则高氯酸的酸性强于磷酸的,C错误;氯化镁是只含有离子键的离子化合物,D错误。
5.四种常见元素基态原子的结构信息如下表。下列大小关系不一定正确的是( )
元素 X Y Z Q
结构 信息 有5个原子轨道填充有电子,有3个未成对电子 有8个不同运动状态的电子 2p能级上有2个电子 价层电子排布式为3d104s1
[A] 电负性:Y>X
[B] 第一电离能:Y[C] 单质的硬度:Z>Q
[D] 最高价含氧酸的酸性:X>Z
【答案】 C
【解析】 X有5个原子轨道填充有电子,有3个未成对电子,可知X的核外电子排布式为1s22s22p3,X为N;Y有8个不同运动状态的电子,则Y有8个核外电子,Y为O;Z的核外电子排布式为1s22s22p2,则Z为C;Q的价层电子排布式为 3d104s1,则Q为Cu。同周期元素从左到右电负性依次增大,则电负性O>N,A项正确;N的2p轨道为半充满状态,比较稳定,第一电离能N大于O,B项正确;C有多种同素异形体,比如金刚石、石墨等,石墨的硬度小于Cu的,而金刚石的硬度大于Cu的,C项不一定正确;N的最高价含氧酸为HNO3,C的最高价含氧酸为H2CO3,酸性HNO3>H2CO3,D项正确。
6.同一短周期部分主族元素的第一电离能随原子序数递增的变化趋势如图所示。下列说法正确的是( )
[A] a元素可能是Li或Na
[B] a→e元素的最高正化合价依次升高
[C] c对应的元素的价层电子排布为ns2np2
[D] 基态e原子的价层电子的轨道表示式为(n=2或3)
【答案】 C
【解析】 根据同一周期从左往右,元素的第一电离能呈增大趋势,第ⅡA族与第ⅤA族反常可知,a为第ⅡA族元素,b为第ⅢA族元素,c为第ⅣA族元素,d为第ⅤA族元素,e为第ⅥA族元素,据此分析解题。由分析可知,a为第ⅡA族元素,故a元素可能是Be或Mg,A错误;由分析可知,a为第ⅡA族元素,b为第ⅢA族元素,c为第ⅣA族元素,d为第ⅤA族元素,e为第ⅥA族元素,O无最高正价,故a→e元素的最高正化合价不一定依次升高,B错误;由分析可知,c为第ⅣA族元素,故c元素为C或者Si,则对应元素的价层电子排布为ns2np2,C正确;由分析可知,e为第ⅥA族元素,基态e原子的价层电子的轨道表示式为(n=2或3),D错误。
7.(2025·江苏如皋中学月考)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] 电负性:χ(R)>χ(T)>χ(M)
[D] Y的氧化物对应水化物一定为强酸
【答案】 B
【解析】 M、R、T、X、Y为短周期主族元素,且原子序数依次增大,其中M的基态原子所含3个能级中电子数均相等,其核外电子排布式为1s22s22p2,故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,其核外电子排布式为1s22s22p4,故T为O;R的原子序数介于C、O之间,则R为N;Y和T(O)位于同一主族,可知Y为S;X与T(O)位于同一周期,X的原子序数大于氧元素的,故X为F。同周期主族元素从左到右,原子半径逐渐减小,同主族元素从上到下,原子半径逐渐增大,则原子半径:S>O>F,故A错误;同周期主族元素,随着原子序数增大,第一电离能呈增大趋势,氮原子2p轨道为半充满稳定状态,其第一电离能大于同周期相邻元素,则第一电离能:N>O>C,故B正确;同周期主族元素,随着原子序数增大,电负性逐渐增大,故电负性:O>N>C,故C错误;Y是硫元素,硫酸属于强酸,而亚硫酸属于弱酸,故D错误。
8.短周期主族元素W、X、Y、Z的原子半径依次增大。m、n、p是由这些元素组成的二元化合物,甲、乙、丙是其中三种元素对应的单质,n与丙均是淡黄色固体。上述物质的转化关系如图所示(部分生成物省略)。下列说法正确的是( )
[A] 热稳定性:m>p
[B] 第一电离能:X>Y>Z
[C] 基态X原子的核外电子有8种空间运动状态
[D] W与X、Y、Z均可形成共价化合物
【答案】 B
【解析】 短周期主族元素W、X、Y、Z的原子半径依次增大。m、n、p是由这些元素组成的二元化合物,甲、乙、丙是其中三种元素对应的单质,n与丙均是淡黄色固体,则丙是S,n是Na2O2,Na2O2与H2O反应产生的单质乙是O2,H2S与少量O2反应产生S和H2O,故甲是H2,乙是O2,丙是S,m是H2S,n是Na2O2,p是H2O,它们是短周期主族元素W、X、Y、Z形成的物质,四种元素的原子半径依次增大,则W是H,X是O,Y是S,Z是Na。根据上述分析可知,m是H2S,p是H2O,O、S是同一主族元素,元素的非金属性O>S,所以热稳定性H2O>H2S,即热稳定性p>m,A错误;一般元素的非金属性越强,其第一电离能就越强,X是O,Y是S,Z是Na,元素的非金属性O>S>Na,所以第一电离能O>S>Na,即X>Y>Z,B正确;X是O,其基态原子核外电子排布式是1s22s22p4,原子核外电子占据5个轨道,因此有5种空间运动状态,C错误;W是H,X是O,Y是S,Z是Na,H与O形成的H2O、H2O2是共价化合物,H与S形成的H2S是共价化合物,而H与Na形成的NaH是离子化合物,D错误。
9.短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。用表中信息判断下列说法正确的是( )
元素最高价氧化 物对应的水化物 X Y Z W
分子式 H3ZO4
0.1 mol/L溶液 对应的pH 1.00 13.00 1.57 0.70
[A] 元素电负性:Z[B] 简单离子半径:W[C] 元素第一电离能:Z[D] 简单氢化物的还原性:X>Z
【答案】 A
【解析】 短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,0.1 mol/L X的最高价含氧酸的pH为1.00,Y的最高价氧化物对应的水化物的pH为13.00,可知X为N,Y为Na;Z的最高价氧化物对应水化物的分子式为H3ZO4,结合原子序数可知Z为P;W的最高价含氧酸的pH小于1,W为S。元素非金属性越强,电负性越大,则元素电负性为ZY,B错误;P的3p轨道为半充满稳定状态,则元素的第一电离能为Z>W,C错误;元素非金属性越强,其简单氢化物的还原性越弱,因而简单氢化物的还原性为X10.(16分)(2024·江苏苏州月考)A、B、C、D都是短周期主族元素,A元素原子的2p轨道上仅有两个未成对电子,B的3p轨道上有空轨道,A、B同主族,B、C同周期,C是同周期中电负性最大的元素,D的气态氢化物的水溶液能使无色酚酞溶液变红,回答下列问题。
(1)A的价层电子轨道表示式为 ;B的电子排布式为 ;C的价层电子排布式为 ;D的原子结构示意图为 。
(2)已知D与氢原子能形成一种高能量的分子D2H2,其中D原子满足8电子结构特征,则该分子的电子式为 。
(3)B的原子核外电子运动状态有 种,原子轨道数为 。
(4)四种元素最高价氧化物对应水化物的酸性由强到弱的顺序是 (用对应化学式回答)。
【答案】 (1) 1s22s22p63s23p2
3s23p5
(2)
(3)14 8
(4)HClO4>HNO3>H2CO3>H2SiO3
【解析】 元素A、B、C、D都是短周期主族元素,A元素原子的2p轨道上仅有两个未成对电子,则其可能为2p2或2p4,B的3p轨道上有空轨道,则其可能为3p1或3p2,A、B同主族,则为2p2、3p2,由此得出A、B分别为C、Si;B、C同周期,C是同周期元素中电负性最大的,则C为Cl;D的气态氢化物的水溶液能使无色酚酞溶液变红,则D为N。从而得出A、B、C、D分别为C、Si、Cl、N。
(1)由分析可知,A为碳元素,价层电子轨道表示式为;B为硅元素,电子排布式为1s22s22p63s23p2;C为氯元素,价层电子排布式为3s23p5;D为氮元素,原子结构示意图为。
(2)已知D与氢原子能形成一种高能量的分子N2H2,其中D原子满足8电子结构特征,则2个氮原子间需形成两对共用电子对,该分子的电子式为。
(3)B为14号元素Si,原子核外电子运动状态有14种,电子排布式为1s22s22p63s23p2,则其原子轨道数为8。
(4)A、B、C、D分别为C、Si、Cl、N,非金属性:Cl>N>C>Si,则四种元素最高价氧化物对应水化物的酸性由强到弱的顺序是HClO4>HNO3>H2CO3>H2SiO3。
11.(22分)a、b、c、d、e、f、g七种元素是原子序数依次增大的前四周期的元素。有关信息如下,请回答以下问题。
a a能形成一种硬度最大的固体单质
c c元素基态原子的电子排布式为1s22s22p4
d d基态原子的I1=578 kJ/mol;I2=1 817 kJ/mol;I3=2 745 kJ/mol;I4=11 575 kJ/mol
e e基态原子核外3p轨道半满
f f在周期表中第11纵列
g g基态原子最外层电子数为2
(1)a、f的元素符号分别为 、 ,分别位于元素周期表的 区和
区。
(2)e的基态原子中能量最高的电子所占的轨道形状是 ,其电子云在空间有 种伸展方向。
(3)d基态原子的价层电子的轨道表示式为 。
(4)b、c两种元素基态原子的第一电离能由大到小的顺序为 (用元素符号表示)。
(5)g基态原子的简化电子排布式为 。
(6)元素f基态原子的第二电离能 (填“>”“<”或“=”)元素g基态原子的第二电离能,原因是 。
【答案】 (1)C Cu p ds
(2)哑铃形 3
(3) (4)N>O
(5)[Ar]3d104s2
(6)> 铜失去的是全充满的3d10电子,锌失去的是4s1电子
【解析】 a能形成一种硬度最大的固体单质(金刚石),则a为C;c元素基态原子的电子排布式为1s22s22p4,则c为O;b介于C、O之间,则其为N;d基态原子的I3远小于I4,则其最外层电子数为3,d为Al;e基态原子核外3p轨道半满,则其价层电子排布式为3s23p3,其为P;f在周期表中第11纵列,则其为第四周期第ⅠB族,其为Cu;g基态原子最外层电子数为2,则其价层电子排布式为3d104s2,其为Zn。从而得出a、b、c、d、e、f、g分别为C、N、O、Al、P、Cu、Zn。
(1)由分析可知,a、f的元素符号分别为C、Cu,价层电子排布式分别为2s22p2、3d104s1,则分别位于元素周期表的p区和ds区。
(2)e为P,价层电子排布式为3s23p3,基态原子中能量最高的电子所占的轨道是3p轨道,呈哑铃形,其电子云在空间有3种伸展方向。
(3)d为Al,其基态原子的价层电子的轨道表示式为。
(4)b、c分别为N、O,两种元素中N的2p轨道半充满,处于相对稳定状态,则基态原子的第一电离能由大到小的顺序为 N>O。
(5)g为30号元素锌,其基态原子的简化电子排布式为[Ar]3d104s2。
(6)元素f为Cu,Cu+的价层电子排布式为3d10,g为Zn,Zn+的价层电子排布式为3d104s1,则Cu的基态原子的第二电离能大于Zn的基态原子的第二电离能,原因是铜失去的是全充满的3d10电子,锌失去的是4s1电子。
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