(共32张PPT)
拓展提升2 元素推断与
元素周期律的综合应用
形成元素推断的思维模型,进一步掌握元素推断与元素周期律的综合应用。
一、元素推断
1.元素推断的一般思路
2.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族序数等于周期序数的元素:H、Be、Al。
②族序数等于周期序数两倍的元素:C、S。
③族序数等于周期序数三倍的元素:O。
④周期序数等于族序数两倍的元素:Li。
⑤周期序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最高正化合价与最低负化合价代数和为零的短周期元素:H、C、Si。
②最高正化合价是最低负化合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为F;第一电离能最小的主族元素为Cs(放射性元素除外)。
⑤电负性最小的主族元素为Cs(0.7);电负性最大的主族元素为F(4.0)。
⑥同主族相邻两种元素的原子序数若具有两倍关系,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宇宙中含量最多的元素:H。
②地壳中含量最多的元素或简单氢化物通常呈液态的元素:O。
③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。
④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。
⑤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。
⑥最活泼的非金属元素或无氧酸可腐蚀玻璃的元素或气态氢化物最稳定的元素:F。
⑦最活泼的金属元素或最高价氧化物对应的水化物碱性最强的元素:Cs(放射性元素除外)。
⑧焰色试验呈黄色的元素:Na。
⑨焰色试验呈紫色(透过蓝色钴玻璃观察)的元素:K。
⑩常温下单质呈液态的非金属元素:Br。
元素的气态氢化物和它的最高价氧化物对应的水化物能够化合的元素:N。
[跟踪训练]
1.如图是部分短周期元素的原子序数与其某种常见化合价的关系图,若用原子序数代表所对应的元素,则下列说法错误的是( )
[A]电负性:a>f
[B]第一电离能:d>c
[C]气态氢化物的稳定性:f>e
[D]a和b形成的化合物可能含有共价键
B
【解析】 a常显-2价、f常显+6价,a的原子序数小于f,可推知,a为O、f为S;b常显+1价,原子序数大于O,则b为Na;由原子序数可知,c、d处于第三周期,常见化合价分别为+2价、+3价,则c为Mg、d为Al;e的常见化合价为+5价,结合原子序数可知,e为P。电负性O>S,A正确;镁原子核外电子排布为全满状态,第一电离能Mg>Al,B错误;元素的非金属性越强,其气态氢化物稳定性越强,气态氢化物的稳定性H2S>PH3,C正确;a和b形成的化合物有氧化钠和过氧化钠,过氧化钠中含有共价键,D正确。
2.元素X、Y、Z在周期表中的相对位置如图所示。已知Y元素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元素所在周期与其他周期相比所含非金属元素种数最多
[D]Z元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3
A
【解析】 因为Y元素原子的价层电子排布式中出现了np能级,所以其ns能级已经充满,则n-1=2,解得n=3,即Y元素原子的价层电子排布式为3s23p4,故A错误,B正确;Y为S,X为F,第二周期所含非金属元素种数最多,故C正确;Z为As,其原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3,D正确。
归纳总结
元素“位、构、性”关系图解
二、元素周期律性质递变规律
1.元素第一电离能的周期性变化规律
一般
规律 (1)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,稀有气体元素的第一电离能最大,氢元素和碱金属元素的第一电离能最小;但要注意第ⅡA族和第ⅢA族的反常,如I1(Be)>I1(B),I1(Mg)>
I1(Al),第ⅤA族和第ⅥA族的反常,如I1(N)>I1(O),I1(P)>I1(S)。
(2)同一主族,从上到下,随着电子层数的增加,元素的第一电离能逐渐减小
反常
原因 第一电离能的变化与元素原子的核外电子排布有关。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)结构时,原子的能量较低,该元素具有较大的第一电离能
2.元素电负性的周期性变化规律
规律 同周期主族元素的电负性从左到右逐渐增大,同主族元素的电负性从上到下逐渐减小
方法 常应用化合价及物质类别判断电负性的大小,如O与Cl的电负性比较:
HClO中Cl为+1价、O为-2价,可知O的电负性大于Cl;Al2O3是离子化合物、AlCl3是共价化合物,可知O的电负性大于Cl
3.电负性与第一电离能的关系
电负性用于衡量原子吸引键合电子的能力,电负性大的原子吸引电子的能力强,所以一般来说,电负性大的元素的第一电离能也大。
性质 同一周期
(从左到右) 同一主族
(从上到下)
最高价氧化物对应的水化物的酸碱性 酸性 增强 减弱
碱性 减弱 增强
气态氢化物的稳定性 增强 减弱
第一电离能 增大(但第ⅡA族>第ⅢA族,第ⅤA族>第ⅥA族) 减小
电负性 变大 变小
4.元素金属性和非金属性强弱的判断方法
一表
两序 元素周期表:金属性“右弱左强,上弱下强,右上弱左下强”;非金属性“左弱右强,下弱上强,左下弱右上强”
金属活动性顺序:按K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、Cu、Hg、Ag、Pt、Au的顺序,金属性减弱
非金属活动性顺序:按F、O、Cl、N、Br、I、S、P、C、H、Si的顺序,非金属性减弱
三反应 置换反应:强的置换弱的,适合金属也适合非金属
金属单质与水或非氧化性酸反应越剧烈,或最高价氧化物对应的水化物的碱性越强,对应元素的金属性越强
非金属单质与氢气反应越容易,生成的气态氢化物的稳定性越强,或最高价氧化物对应的水化物的酸性越强,对应元素的非金属性越强
氧化性 金属离子的氧化性越弱,对应元素的金属性越强
还原性 非金属氢化物或非金属阴离子的还原性越弱,对应元素的非金属性越强
第一电
离能 第一电离能越小,元素的金属性越强(注意第ⅡA族和第ⅢA族的元素例外);第一电离能越大,元素的非金属性越强(注意第ⅤA族和第ⅥA族的元素例外)
电负性 电负性越小,元素的金属性越强;电负性越大,元素的非金属性越强
[跟踪训练]
1.根据元素周期表运用元素周期律分析,下列说法错误的是( )
[A]Ra是第七周期第ⅡA族的元素,Ra(OH)2的碱性比Mg(OH)2的碱性强
[B]As是第四周期第ⅤA族的元素,AsH3的还原性比NH3的还原性弱
[C]Cs的原子半径比Na的原子半径大,Cs与水反应比Na与水反应更剧烈
[D]Cl的核电荷数比Al的核电荷数大,Cl的原子半径比Al的原子半径小
B
【解析】 同主族元素,随原子序数的增大,金属性增强,最高价氧化物对应的水化物的碱性增强,则碱性Ra(OH)2>Mg(OH)2,A正确;第ⅤA族元素N和As的原子序数N
As,其对应简单氢化物的还原性NH3Cl,D正确。
2.四种元素基态原子的电子排布式如下:
①1s22s22p63s23p4 ②1s22s22p63s23p3
③1s22s22p5 ④1s22s22p3
则下列有关比较中正确的是( )
[A]第一电离能:④>③>②>①
[B]电负性:③>④>①>②
[C]简单离子半径:②>①>③>④
[D]最高正化合价:③>④=②>①
B
【解析】 根据四种元素基态原子的电子排布式可知,①是S,②是P,③是F,④是N。一般情况下,同周期元素,原子序数越大,第一电离能越大,但第ⅡA族>第ⅢA族,第ⅤA族>第Ⅵ族,同主族元素,原子序数越大,第一电离能越小,则四种元素的第一电离能大小关系为③>④>②>①,A错误;同周期元素,原子序数越大,电负性越大,同主族元素,原子序数越大,电负性越小,则元素的电负性大小关系为③>④>①>②,B正确;一般电子层数越多,离子半径越大,核外电子层数相同时,原子序数越大,离子半径越小,则简单离子半径大小关系为②>①>④>③,C错误;F无正化合价,D错误。
3.下列有关净水剂明矾[KAl(SO4)2·12H2O]组成元素的说法正确的是( )
[A]半径大小:r(Al3+)>r(O2-)
[B]电负性大小:χ(O)<χ(S)
[C]电离能大小:I1(S)[D]碱性强弱:KOH>Al(OH)3
D
【解析】 Al3+和O2-的核外电子层结构相同,原子序数越小,离子半径越大,
r(O2-)>r(Al3+),A错误;同主族元素,由上到下电负性逐渐减小,故χ(S)<χ(O),B错误;一般情况下,同周期元素,由左到右第一电离能逐渐变大,故I1(Al)<
I1(S),C错误;金属性K>Al,故最高价氧化物对应的水化物的碱性KOH>
Al(OH)3,D正确。
4.W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素,W是宇宙中含量最多的元素,基态X原子的最高能级不同轨道都有电子且自旋平行,Y的最外层电子数为偶数,Z的核外电子数等于X与Y的最外层电子数之和。下列说法正确的是( )
[A]电负性:Y>X>W>Z
[B]第一电离能:Y>X>Z
[C]W与Y形成的化合物一定只含极性共价键
[D]原子半径:Y>X>W
A
【解析】 W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素,W是宇宙中含量最多的元素,则W为H;基态X原子的最高能级不同轨道都有电子且自旋平行,则X的电子排布式为1s22s22p3,X为N;Y的最外层电子数为偶数,则Y为O;Z的核外电子数等于X与Y的最外层电子数之和,则Z的核外电子数为5+6=11,Z为Na。综上所述,W、X、Y、Z分别为H、N、O、Na。电负性O>N>H>Na,A正确;基态氮原子的2p轨道半充满,第一电离能大于O,则第一电离能N>O>Na,B不正确;W与Y形成的化合物H2O2中,既含极性共价键又含非极性共价键,C不正确;W、X、Y分别为H、N、O,原子半径N>O>H,D不正确。
归纳总结拓展提升2 元素推断与元素周期律的综合应用
[学习目标] 形成元素推断的思维模型,进一步掌握元素推断与元素周期律的综合应用。
一、元素推断
1.元素推断的一般思路
2.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族序数等于周期序数的元素:H、Be、Al。
②族序数等于周期序数两倍的元素:C、S。
③族序数等于周期序数三倍的元素:O。
④周期序数等于族序数两倍的元素:Li。
⑤周期序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最高正化合价与最低负化合价代数和为零的短周期元素:H、C、Si。
②最高正化合价是最低负化合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为F;第一电离能最小的主族元素为Cs(放射性元素除外)。
⑤电负性最小的主族元素为Cs(0.7);电负性最大的主族元素为F(4.0)。
⑥同主族相邻两种元素的原子序数若具有两倍关系,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宇宙中含量最多的元素:H。
②地壳中含量最多的元素或简单氢化物通常呈液态的元素:O。
③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。
④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。
⑤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。
⑥最活泼的非金属元素或无氧酸可腐蚀玻璃的元素或气态氢化物最稳定的元素:F。
⑦最活泼的金属元素或最高价氧化物对应的水化物碱性最强的元素:Cs(放射性元素除外)。
⑧焰色试验呈黄色的元素:Na。
⑨焰色试验呈紫色(透过蓝色钴玻璃观察)的元素:K。
⑩常温下单质呈液态的非金属元素:Br。
元素的气态氢化物和它的最高价氧化物对应的水化物能够化合的元素:N。
[跟踪训练]
1.如图是部分短周期元素的原子序数与其某种常见化合价的关系图,若用原子序数代表所对应的元素,则下列说法错误的是( )
[A]电负性:a>f
[B]第一电离能:d>c
[C]气态氢化物的稳定性:f>e
[D]a和b形成的化合物可能含有共价键
【答案】 B
【解析】 a常显-2价、f常显+6价,a的原子序数小于f,可推知,a为O、f为S;b常显+1价,原子序数大于O,则b为Na;由原子序数可知,c、d处于第三周期,常见化合价分别为+2价、+3价,则c为Mg、d为Al;e的常见化合价为+5价,结合原子序数可知,e为P。电负性O>S,A正确;镁原子核外电子排布为全满状态,第一电离能Mg>Al,B错误;元素的非金属性越强,其气态氢化物稳定性越强,气态氢化物的稳定性H2S>PH3,C正确;a和b形成的化合物有氧化钠和过氧化钠,过氧化钠中含有共价键,D正确。
2.元素X、Y、Z在周期表中的相对位置如图所示。已知Y元素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元素所在周期与其他周期相比所含非金属元素种数最多
[D]Z元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3
【答案】 A
【解析】 因为Y元素原子的价层电子排布式中出现了np能级,所以其ns能级已经充满,则n-1=2,解得n=3,即Y元素原子的价层电子排布式为3s23p4,故A错误,B正确;Y为S,X为F,第二周期所含非金属元素种数最多,故C正确;Z为As,其原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3,D正确。
元素“位、构、性”关系图解
二、元素周期律性质递变规律
1.元素第一电离能的周期性变化规律
一般 规律 (1)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,稀有气体元素的第一电离能最大,氢元素和碱金属元素的第一电离能最小;但要注意第ⅡA族和第ⅢA族的反常,如I1(Be)>I1(B),I1(Mg)>I1(Al),第ⅤA族和第ⅥA族的反常,如I1(N)>I1(O),I1(P)>I1(S)。 (2)同一主族,从上到下,随着电子层数的增加,元素的第一电离能逐渐减小
反常 原因 第一电离能的变化与元素原子的核外电子排布有关。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)结构时,原子的能量较低,该元素具有较大的第一电离能
2.元素电负性的周期性变化规律
规律 同周期主族元素的电负性从左到右逐渐增大,同主族元素的电负性从上到下逐渐减小
方法 常应用化合价及物质类别判断电负性的大小,如O与Cl的电负性比较:HClO中Cl为+1价、O为-2价,可知O的电负性大于Cl;Al2O3是离子化合物、AlCl3是共价化合物,可知O的电负性大于Cl
3.电负性与第一电离能的关系
电负性用于衡量原子吸引键合电子的能力,电负性大的原子吸引电子的能力强,所以一般来说,电负性大的元素的第一电离能也大。
性质 同一周期 (从左到右) 同一主族 (从上到下)
最高价氧化物对应的水化物的酸碱性 酸性 增强 减弱
碱性 减弱 增强
气态氢化物的稳定性 增强 减弱
第一电离能 增大(但第ⅡA族>第ⅢA族,第ⅤA族>第ⅥA族) 减小
电负性 变大 变小
4.元素金属性和非金属性强弱的判断方法
一表 两序 元素周期表:金属性“右弱左强,上弱下强,右上弱左下强”;非金属性“左弱右强,下弱上强,左下弱右上强”
金属活动性顺序:按K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、Cu、Hg、Ag、Pt、Au的顺序,金属性减弱
非金属活动性顺序:按F、O、Cl、N、Br、I、S、P、C、H、Si的顺序,非金属性减弱
三反应 置换反应:强的置换弱的,适合金属也适合非金属
金属单质与水或非氧化性酸反应越剧烈,或最高价氧化物对应的水化物的碱性越强,对应元素的金属性越强
非金属单质与氢气反应越容易,生成的气态氢化物的稳定性越强,或最高价氧化物对应的水化物的酸性越强,对应元素的非金属性越强
氧化性 金属离子的氧化性越弱,对应元素的金属性越强
还原性 非金属氢化物或非金属阴离子的还原性越弱,对应元素的非金属性越强
第一电 离能 第一电离能越小,元素的金属性越强(注意第ⅡA族和第ⅢA族的元素例外);第一电离能越大,元素的非金属性越强(注意第ⅤA族和第ⅥA族的元素例外)
电负性 电负性越小,元素的金属性越强;电负性越大,元素的非金属性越强
[跟踪训练]
1.根据元素周期表运用元素周期律分析,下列说法错误的是( )
[A]Ra是第七周期第ⅡA族的元素,Ra(OH)2的碱性比Mg(OH)2的碱性强
[B]As是第四周期第ⅤA族的元素,AsH3的还原性比NH3的还原性弱
[C]Cs的原子半径比Na的原子半径大,Cs与水反应比Na与水反应更剧烈
[D]Cl的核电荷数比Al的核电荷数大,Cl的原子半径比Al的原子半径小
【答案】 B
【解析】 同主族元素,随原子序数的增大,金属性增强,最高价氧化物对应的水化物的碱性增强,则碱性Ra(OH)2>Mg(OH)2,A正确;第ⅤA族元素N和As的原子序数NAs,其对应简单氢化物的还原性NH3Cl,D正确。
2.四种元素基态原子的电子排布式如下:
①1s22s22p63s23p4 ②1s22s22p63s23p3
③1s22s22p5 ④1s22s22p3
则下列有关比较中正确的是( )
[A]第一电离能:④>③>②>①
[B]电负性:③>④>①>②
[C]简单离子半径:②>①>③>④
[D]最高正化合价:③>④=②>①
【答案】 B
【解析】 根据四种元素基态原子的电子排布式可知,①是S,②是P,③是F,④是N。一般情况下,同周期元素,原子序数越大,第一电离能越大,但第ⅡA族>第ⅢA族,第ⅤA族>第Ⅵ族,同主族元素,原子序数越大,第一电离能越小,则四种元素的第一电离能大小关系为③>④>②>①,A错误;同周期元素,原子序数越大,电负性越大,同主族元素,原子序数越大,电负性越小,则元素的电负性大小关系为③>④>①>②,B正确;一般电子层数越多,离子半径越大,核外电子层数相同时,原子序数越大,离子半径越小,则简单离子半径大小关系为②>①>④>③,C错误;F无正化合价,D错误。
3.下列有关净水剂明矾[KAl(SO4)2·12H2O]组成元素的说法正确的是( )
[A]半径大小:r(Al3+)>r(O2-)
[B]电负性大小:χ(O)<χ(S)
[C]电离能大小:I1(S)[D]碱性强弱:KOH>Al(OH)3
【答案】 D
【解析】 Al3+和O2-的核外电子层结构相同,原子序数越小,离子半径越大,r(O2-)>r(Al3+),A错误;同主族元素,由上到下电负性逐渐减小,故χ(S)<χ(O),B错误;一般情况下,同周期元素,由左到右第一电离能逐渐变大,故I1(Al)Al,故最高价氧化物对应的水化物的碱性KOH>Al(OH)3,D正确。
4.W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素,W是宇宙中含量最多的元素,基态X原子的最高能级不同轨道都有电子且自旋平行,Y的最外层电子数为偶数,Z的核外电子数等于X与Y的最外层电子数之和。下列说法正确的是( )
[A]电负性:Y>X>W>Z
[B]第一电离能:Y>X>Z
[C]W与Y形成的化合物一定只含极性共价键
[D]原子半径:Y>X>W
【答案】 A
【解析】 W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素,W是宇宙中含量最多的元素,则W为H;基态X原子的最高能级不同轨道都有电子且自旋平行,则X的电子排布式为1s22s22p3,X为N;Y的最外层电子数为偶数,则Y为O;Z的核外电子数等于X与Y的最外层电子数之和,则Z的核外电子数为5+6=11,Z为Na。综上所述,W、X、Y、Z分别为H、N、O、Na。电负性O>N>H>Na,A正确;基态氮原子的2p轨道半充满,第一电离能大于O,则第一电离能N>O>Na,B不正确;W与Y形成的化合物H2O2中,既含极性共价键又含非极性共价键,C不正确;W、X、Y分别为H、N、O,原子半径N>O>H,D不正确。
课时作业
(分值:100分)
(选择题,每小题3分)
1.利用元素周期表和元素周期律可以指导人们进行规律性的推测和判断。下列说法不正确的是( )
[A]若X+和的核外电子层结构相同,则原子序数:X>Y
[B]由水溶液的酸性:HCl>H2S,可推断出元素的非金属性:Cl>S
[C]硅、锗都位于金属与非金属元素的交界处,都可以作半导体材料
[D]Cs和Ba分别位于第六周期第ⅠA族和第ⅡA族,碱性:CsOH>Ba(OH)2
【答案】 B
【解析】 若X+和Y2-的核外电子层结构相同,则X处于Y的下一周期,原子序数X>Y,A正确;元素的非金属性强弱与元素最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱有关,与氢化物水溶液的酸性强弱无关,B错误;硅、锗都位于金属与非金属元素的交界处,具有一定的金属性与非金属性,都可以作半导体材料,C正确;同周期元素自左向右金属性减弱,最高价氧化物对应的水化物的碱性减弱,故碱性CsOH>Ba(OH)2,D正确。
2.运用元素周期律分析下列推断,其中正确的是( )
[A]第六周期第ⅢA族的铊的单质(Tl)既能与盐酸反应放出氢气,又能与NaOH溶液反应放出氢气
[B]第六周期第ⅦA族的砹的单质(At2)为有色固体,难溶于水
[C]第五周期第ⅡA族的锶的硫酸盐(SrSO4)是易溶于水的白色固体
[D]第四周期第ⅥA族的硒的氢化物(H2Se)是无色、有毒、比H2S稳定的气体
【答案】 B
【解析】 Tl与NaOH溶液不反应,能与盐酸反应放出氢气,故A错误;同主族元素性质具有相似性,从上到下有递变性,则砹单质为有色固体,难溶于水,故B正确;由硫酸钡难溶于水可知,同主族元素Sr对应的硫酸盐(SrSO4)是难溶于水的白色固体,故C错误;同主族元素从上到下,简单氢化物的稳定性逐渐减弱,则硒化氢(H2Se)是无色、有毒、不如H2S稳定的气体,故D错误。
3.下列事实不能用元素周期律知识解释的是( )
[A]氧化性:Cl2>Br2
[B]稳定性:HCl>H2S
[C]酸性:H2SO4>H2SO3
[D]碱性:NaOH>Mg(OH)2
【答案】 C
【解析】 同一主族元素,从上到下非金属性减弱,对应单质的氧化性减弱,所以氧化性Cl2>Br2,能用元素周期律知识解释,A不符合题意;同一周期元素,随着原子序数的增加非金属性增强,元素的非金属性越强,形成的氢化物越稳定,所以稳定性HCl>H2S,能用元素周期律知识解释,B不符合题意;同一元素不同价态的氧化物对应的水化物的酸性H2SO4>
H2SO3,不能用元素周期律知识解释,C符合题意;同一周期元素,随着原子序数的增加金属性减弱,最高价氧化物对应的水化物的碱性减弱,因此碱性NaOH>Mg(OH)2,能用元素周期律知识解释,D不符合题意。
4.(2025·浙江湖州中学质检)人体血液中血红素的结构简式如图所示。下列有关说法正确的是( )
[A]电负性:N>O>C
[B]第一电离能:O>N>C
[C]Fe在周期表的Ⅷ区
[D]基态时,Fe的单电子数比N多
【答案】 D
【解析】 同周期元素从左到右电负性逐渐增大,则电负性O>N>C,A错误;同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势,但N的2p轨道为半充满稳定结构,第一电离能大于同周期相邻元素,故第一电离能N>O>C,B错误;Fe位于第四周期第Ⅷ族,在d区,C错误;基态时,Fe的核外电子排布式为[Ar]3d64s2,单电子数为4,N的核外电子排布式为1s22s22p3,单电子数为3,故Fe的单电子数比N多,D正确。
5.软钾镁矾(化学式为K2SO4·MgCl2·6H2O)是一种重要的钾肥。下列说法正确的是( )
[A]半径大小:r(Cl-)>r(K+)
[B]电负性大小:χ(K)>χ(H)
[C]电离能大小:I1(S)>I1(O)
[D]碱性强弱:Mg(OH)2>KOH
【答案】 A
【解析】 Cl-和K+具有相同的核外电子排布,且Cl的核电荷数小于K的,故半径大小为r(Cl-)>r(K+),A正确;同一主族从上往下,元素电负性依次减小,则电负性大小为χ(K)<
χ(H),B错误;同一主族从上往下,元素第一电离能依次减小,则电离能大小为I1(S)Na>Mg,故碱性强弱为Mg(OH)26.(2025·江苏南京联考)对金属材料中C、O、N、S的含量进行定性和定量分析,可以确定金属材料的等级。下列说法正确的是( )
[A]电离能大小:I1(N)>I1(O)>I1(S)
[B]沸点高低:H2S>H2O
[C]酸性强弱:H2SO3>HNO3>H2CO3
[D]半径大小:r(S2-)>r(O2-)>r(N3-)
【答案】 A
【解析】 同一周期主族元素从左往右第一电离能呈现增大的趋势,但N的2p轨道为半充满稳定状态,第一电离能大于同周期相邻元素,同主族元素从上往下第一电离能逐渐减小,则电离能大小I1(N)>I1(O)>I1(S),故A正确;水分子间存在氢键,因此沸点H2O>H2S,或根据常温常压下H2O为液态而H2S为气态直接判断,故B错误;酸性HNO3>H2SO3>H2CO3,故C错误;S2-的核外电子排布为三层,O2-和N3-的核外电子排布相同且只有两层,阴离子的电子层数越多则半径越大,核外电子层数相同时,序大径小,则半径大小为r(S2-)>r(N3-)>r(O2-),故D错误。
7.(2025·江西吉安期末)四种基态原子的价层电子排布式如下表:
基态原子 X Y Z R
价层电子排布式 2s22p1 3s23p1 2s22p4 2s22p3
下列有关推断正确的是( )
[A]原子半径:Y>R>Z>X
[B]第一电离能:Y[C]电负性:Z>R>X>Y
[D]Z与Y或R形成的化合物均为共价化合物
【答案】 C
【解析】 根据价层电子排布式分析可知,X为B,Y为Al,Z为O,R为N。同周期主族元素从左到右原子半径递减,同主族元素,从上到下原子半径递增,所以原子半径大小顺序为Al>B>N>O,即Y>X>R>Z,A错误;同周期元素从左到右第一电离能呈递增趋势,同主族元素从上到下第一电离能递减,氮原子的2p能级为半充满结构,比较稳定,所以氮的第一电离能大于氧,故第一电离能N>O>B>Al,即R>Z>X>Y,B错误;同周期元素从左到右电负性递增,同主族元素从上到下电负性递减,故电负性O>N>B>Al,即Z>R>X>Y,C正确;Z与Y形成的化合物为Al2O3,属于离子化合物,D错误。
8.X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素,X、Y、Z为地壳中含量前三的元素,X、W同主族。下列说法错误的是( )
[A]单质的导电性:Y[B]原子半径:Y>W
[C]最简单气态氢化物的热稳定性:X>W
[D]最高价氧化物对应的水化物的酸性:W>Y
【答案】 A
【解析】 X、Y、Z为地壳中含量前三的元素,其原子序数依次增大,推出X、Y、Z分别为O、Al、Si,X和W同主族,W为S。Si是半导体,Al是金属,金属的导电性强于半导体,故A错误;同周期元素从左向右原子半径减小,即Al的原子半径大于S的原子半径,故B正确;O的非金属性强于S,H2O比H2S稳定,故C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,即H2SO4的酸性强于Al(OH)3,故D正确。
9.几种短周期元素的原子半径及主要化合价如下表。下列说法正确的是( )
元素代号 X Y Z N M R Q
原子半 径/nm 0.37 1.86 1.43 0.88 0.99 0.75 0.74
最高正 化合价 +1 +1 +3 +3 +7 +5
最低负 化合价 -1 -1 -3 -2
[A]由元素X、R、Q组成的化合物只能是共价化合物
[B]由水溶液的酸性HM>H2S,可推断元素的非金属性M>S
[C]Y和Q形成的两种常见化合物中,阴、阳离子个数比不同
[D]Y、Z、M三种元素的最高价氧化物对应的水化物两两之间能反应
【答案】 D
【解析】 根据题给数据可知,X是H,Y是Na,Z是Al,N是B,M是Cl,R是N,Q是O。X是H,R是N,Q是O,三种元素可以形成共价化合物HNO3、HNO2,也可以形成离子化合物NH4NO3、NH4NO2,A错误;根据酸性HCl>H2S,只能证明HCl比H2S更容易在水中发生电离,不能说明元素的非金属性Cl>S,要证明元素的非金属性Cl>S,应该根据元素最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱判断,B错误;Y是Na,Q是O,两种元素形成的常见化合物为Na2O、Na2O2,两者的阴、阳离子个数比都为1∶2,C错误;Y是Na,Z是Al,M是Cl,三种元素的最高价氧化物对应的水化物化学式分别是NaOH、Al(OH)3、HClO4,NaOH是一元强碱,Al(OH)3是两性氢氧化物,能够与强酸、强碱发生反应,HClO4是一元强酸,可见三种物质两两之间都能发生反应,D正确。
10.M、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素,M是宇宙中含量最多的元素,X的最高价含氧酸具有强氧化性,Y的基态原子价层电子数为其内层电子数的 3倍,Z与Y同族。下列说法正确的是( )
[A]电负性:Y>X>Z
[B]第一电离能:Y>X>M
[C]原子半径:Z>Y>X
[D]简单气态氢化物的稳定性:X>Z>Y
【答案】 A
【解析】 M、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素,M是宇宙中含量最多的元素,则M为H;Y的基态原子价层电子数为其内层电子数的3倍,则Y为O;因为原子序数依次增大,X的最高价含氧酸具有强氧化性,则X为N;Z与Y同族,则Z为S。元素的非金属性越强,电负性越大,非金属性的强弱顺序为O>N>S,则电负性的大小顺序为O>N>S,故A正确;同周期元素,从左到右第一电离能总体呈增大趋势,但位于第ⅤA族的氮原子的2p轨道为较稳定的半充满结构,第一电离能大于同周期相邻元素,则氮元素的第一电离能大于氧元素,故B错误;同周期元素,从左到右原子半径依次减小,则氮原子的半径大于氧原子,故C错误;元素的非金属性越强,简单气态氢化物的稳定性越强,非金属性的强弱顺序为O>N>S,则简单气态氢化物的稳定性强弱顺序为H2O>NH3>H2S,故D错误。
11.(2025·广东佛山月考)下图为元素周期表的一部分,其中X、Y、Z、W为短周期元素,W元素的核电荷数为X元素的2倍。下列说法正确的是( )
X
Y Z W
T
[A]第一电离能:W>Z>Y
[B]电负性:X>Z>W
[C]YX2、WX3均能与强碱反应
[D]基态T原子核外有5个未成对电子
【答案】 C
【解析】 从题中元素位置关系可看出,X为第二周期元素,Y为第三周期元素,又因为X、W同主族且W元素的核电荷数为X的2倍,所以X为O、W为S,再根据元素在周期表中的位置关系可推知,Y为Si、Z为P、T为As。同周期元素的第一电离能随原子序数的增大呈增大趋势,但P的3p能级处于半充满稳定状态,不易失电子,故第一电离能P>S,即第一电离能Z>W>Y,A项错误;同周期主族元素的电负性随原子序数的增大而增大,同主族元素的电负性随原子序数的增大而减小,故电负性X>W>Z,B项错误;YX2(SiO2)、WX3(SO3)均为酸性氧化物,均能与强碱反应,C项正确;基态T原子核外有3个未成对电子,D项错误。
12.新型光催化剂Zn2GeO4具有较高的催化活性,下列有关其组成元素的说法正确的是( )
[A]Zn处于元素周期表中的d区
[B]基态Ge的价层电子排布式为3d104s24p2
[C]基态O中成对电子数是未成对电子数的2倍
[D]三种元素电负性由大到小的顺序是O>Ge>Zn
【答案】 D
【解析】 基态Zn的价层电子排布式为3d104s2,位于元素周期表的ds区,故A错误;Ge核外有32个电子,基态Ge的电子排布式为[Ar]3d104s24p2,其价层电子排布式为4s24p2,故B错误;基态O的轨道表示式为,成对电子数为6,未成对电子数为2,则成对电子数是未成对电子数的3倍,故C错误;同周期元素从左到右电负性依次增大,同主族元素从上到下电负性依次减小,所以三种元素电负性由大到小的顺序是O>Ge>Zn,故D正确。
13.下图为周期表的一小部分,A、B、C、D、E的位置关系如图所示。其中B元素的最高化合价是最低化合价绝对值的3倍,它的最高价氧化物中含氧60%。下列说法正确的是( )
A
D B E
C
[A]D、B、E三种元素的第一电离能逐渐增大
[B]电负性:C>E
[C]D、B、E三种元素形成的简单离子的半径逐渐增大
[D]简单气态氢化物的稳定性:D【答案】 D
【解析】 B元素的最高正化合价是最低负化合价绝对值的 3倍,则最高正化合价为+6价,它的最高价氧化物为BO3,其中含氧60%,设B的相对原子质量为M,则有×100%=40%,解得M=32,则B为S,可推知A为O,D为P,E为Cl,C为Se。同一周期从左到右,元素的第一电离能呈增大趋势,但D为P,P的3p轨道为半充满状态,较稳定,其第一电离能大于S,故A错误;同主族元素的电负性随原子序数的增大而减小,则电负性B>C,而同周期元素自左向右,电负性逐渐增大,故电负性E>B>C,故B错误;P、S、Cl三种元素形成的简单离子,电子层结构相同,原子序数越大,离子半径越小,故C错误;元素的非金属性越强,对应的简单气态氢化物越稳定,则简单气态氢化物的稳定性D14.某种荧光粉的主要成分为3W3(ZX4)2·WY2。已知:X、Y、Z和W为原子序数依次增大的前20号元素,只有W为金属元素。基态X原子s轨道上的电子数和p轨道上的电子数相等,基态X、Y、Z原子的未成对电子数之比为2∶1∶3。下列说法正确的是( )
[A]电负性:X>Y>Z>W
[B]原子半径:Y[C]最高正化合价:Y>X>Z>W
[D]基态原子核外电子的空间运动状态数:W>Z>Y>X
【答案】 B
【解析】 基态X原子s轨道上的电子数和p轨道上的电子数相等,电子排布式为1s22s22p4,则X为O,基态O的未成对电子数为2,基态Y和Z原子的未成对电子数分别为1和3,且为原子序数依次增大的前20号元素,则基态Z的价层电子排布式为ns2np3,则Z为P,Y的原子序数在O和P之间,且只有W为金属元素,W和Y可形成WY2,则Y只能是F,W为Ca,故X、Y、Z、W分别是O、F、P、Ca。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,则电负性F>O>P>Ca,A错误;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F15.(6分)W、X、Y、Z、M、G六种短周期元素,原子序数依次增大。W、Y同主族,可形成离子化合物YW;X、M同主族,可形成MX2、MX3两种分子,G不是稀有气体元素,W、X、Y、Z、M、G的原子核外最外层电子数之和等于24。请回答下列问题。
(1)(1分)X在元素周期表中的位置为 。
(2)(1分)X、Y、G三种元素原子半径由大到小的顺序是 (用元素符号表示)。
(3)(2分)上述元素的最高价氧化物对应的水化物的碱性最强的是 (填化学式),Y、Z的最高价氧化物对应的水化物间发生反应的离子方程式为
。
(4)(2分)M的非金属性 (填“>”或“<”)G的非金属性,下列表述可以作为验证的依据的是 (填字母)。
A.比较这两种元素单质的沸点
B.比较这两种元素的单质与氢气化合的难易程度
C.M、G单质分别与Fe反应生成FeM、FeG3
D.比较这两种元素的单质与酸或碱反应的难易程度
【答案】 (1)第二周期第ⅥA族 (2)Na>Cl>O
(3)NaOH OH-+Al(OH)3[Al(OH)4]-
(4)< BC
【解析】 W、X、Y、Z、M、G六种短周期元素,原子序数依次增大。W、Y同主族,可形成离子化合物YW,则W为H,Y为Na;X、M同主族,可形成MX2、MX3两种分子,则X为O,M为S;G不是稀有气体元素,则G为Cl,W、X、Y、Z、M、G的原子核外最外层电子数之和等于24,则Z为Al。
(2)一般电子层数越多原子半径越大,同周期元素随核电荷数增加,原子半径逐渐减小,故原子半径由大到小的顺序是Na>Cl>O。
(3)元素金属性越强,最高价氧化物对应的水化物的碱性越强,金属性最强的为Na,故碱性最强的为NaOH;氢氧化钠溶液和氢氧化铝反应生成四羟基合铝酸钠,离子方程式为OH-+Al(OH)3[Al(OH)4]-。
(4)S的非金属性小于Cl。比较这两种元素的单质的沸点不能判断这两种元素的非金属性强弱,A不符合题意;比较这两种元素的单质与氢气化合的难易程度,可以判断这两种元素的非金属性强弱,B符合题意;S、Cl的单质分别与Fe反应生成FeS、FeCl3,说明Cl2的氧化性强,可以判断这两种元素的非金属性强弱,C符合题意;比较这两种元素的单质与酸或碱反应的难易程度,不能判断这两种元素的非金属性强弱,D不符合题意。
16.(6分)(2025·浙江宁波月考)前四周期元素A、B、C、D、E的原子序数依次增大,其相关性质如下表所示:
A 基态原子的2p能级半充满
B 与A同周期,且基态原子核外有2个未成对电子
C 基态原子核外有6个原子轨道排有电子,且只有1个未成对电子
D 基态原子的价层电子排布式为nsn-1npn+1
E 前四周期元素中,E元素基态原子未成对电子数最多
请根据以上情况,回答下列问题。
(1)(2分)A元素在周期表中的位置为 ,其基态原子的价层电子轨道表示式为 。
(2)(2分)A、B、D三种元素的第一电离能由大到小的顺序为 (用元素符号表示)。B、C、D三种元素的简单离子的半径由大到小的顺序为 (用离子符号表示)。
(3)(2分)E元素基态原子核外有 种空间运动状态不同的电子,该元素基态原子的价层电子排布式为 。
【答案】 (1)第二周期第ⅤA族
(2)N>O>S S2->O2->Na+ (3)15 3d54s1
【解析】 前四周期元素A、B、C、D、E的原子序数依次增大,A的基态原子的2p能级半充满,则A为氮元素;B与A同周期,且原子核外有2个未成对电子,则B为氧元素;C的基态原子核外有6个原子轨道排有电子,且只有1个未成对电子,则C为钠元素;在前四周期元素中E元素基态原子未成对电子数最多,则E为铬元素;D的基态原子的价层电子排布式为nsn-1npn+1,即3s23p4,则D为硫元素。
17.(10分)X、Y、Z、R、Q是元素周期表中前四周期的元素,它们的原子序数依次增大且分别位于前四周期的各个周期中。对它们的性质及原子结构的描述如下:X的基态原子只有一种形状的电子云,并容易形成共价键;Y的基态原子有3个不同的能级,各能级中电子数相等;Z与Y同周期,其第一电离能高于同周期与之相邻的元素;R元素的电负性在同周期元素中最大;Q元素的基态原子在前四周期中未成对电子数最多。据此,请回答下列问题。
(1)(3分)X的元素符号为 ,基态Q原子的电子排布式为 。
(2)(2分)R元素的基态原子核外电子共占据 个原子轨道,其最高能级的电子云轮廓图是 形。
(3)(1分)与Q同周期的元素的基态原子中最外层电子数与Q原子相同的元素有 (填元素符号)。
(4)(2分)将X、Y、Z三种元素按电负性由大到小的顺序排列: (用元素符号表示)。
(5)(2分)已知X、Y、Z组成的一种物质的结构式为X—Y≡Z,尝试推断该物质中Y元素的化合价: 。
【答案】 (1)H 1s22s22p63s23p63d54s1
(2)9 哑铃 (3)K、Cu (4)N>C>H
(5)+2价
【解析】 根据题目信息,X、Y、Z、R、Q元素的原子序数依次增大,且分布于前四周期的各周期中,故X位于第一周期,X的基态原子只有一种形状电子云,并容易形成共价键,则X是氢元素;Y的基态原子的核外电子排布式为1s22s22p2,为碳元素;Z与Y同周期,且第一电离能高于同周期相邻元素,则Z是氮元素;R位于第三周期,是同周期中电负性最大的元素,则R是氯元素;Q位于第四周期,基态原子的未成对电子数最多,则价层电子排布式为3d54s1,为铬元素。
(2)R是氯元素,基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p5,s能级有1个原子轨道,p能级有3个原子轨道,共9个原子轨道;电子占据的最高能级是3p,电子云轮廓图是哑铃形。
(3)Q的基态原子的最外层电子排布式为4s1,第四周期中最外层电子数与之相同的基态原子的简化电子排布式为[Ar]4s1、[Ar]3d104s1,分别是钾元素和铜元素。
(4)Y、Z同周期,分别是碳元素和氮元素,电负性大小为N>C,X是氢元素,与Y、Z形成的简单化合物NH3、CH4中,H显+1价,因此电负性比N、C都小,故三者电负性大小顺序为N>C>H。
(5)该化合物的结构式为H—C≡N,H的电负性比C小,化合价为+1价,N的电负性比C大,化合价为-3价,则C的化合价为+2价。
18.(8分)已知A、B、C、D、E、F是原子序数依次增大的前四周期元素。其中A是宇宙中含量最多的元素;B元素原子最高能级的不同轨道都有电子,并且自旋平行;C元素原子的价层电子排布式是nsnnp2n;D元素原子中只有两种形状的电子云,最外层只有一种自旋方向的电子;E和D的最高能层数相同,其价层电子数等于其电子层数;F元素原子的最外层只有一个电子,其次外层内的所有原子轨道的电子均成对。
(1)(4分)①(2分)C元素基态原子核外有 种运动状态不同的电子,其核外电子的空间运动状态有 种。
②(1分)A、B、C三种元素的电负性由大到小的顺序是 (用元素符号表示)。
③(1分)B、C、D、E四种元素的第一电离能由大到小的顺序是 (用元素符号表示)。
(2)(2分)下表是A~F元素中某种元素的部分电离能,由此可判断该元素是 (填元素名称)。
元素 电离能/(kJ·mol-1)
I1 I2 I3 I4 I5
某种 元素 578 1 817 2 745 11 575 14 830
(3)(2分)F元素位于元素周期表的 区,该元素原子的价层电子轨道表示式为
。
【答案】 (1)①8 5 ②O>N>H ③N>O>Al>Na
(2)铝
(3)ds
【解析】 A、B、C、D、E、F六种元素的原子序数依次增大且位于前四周期,A是宇宙中含量最多的元素,故A是H;B元素原子最高能级的不同轨道都有电子,并且自旋平行,故B是N;C元素原子的价层电子排布式为nsnnp2n,则n=2,即价层电子排布式为2s22p4,故C是O;D元素原子中只有两种形状的电子云,最外层只有一种自旋方向的电子,故D是Na;E与D的最高能层数相同,但其价层电子数等于其电子层数,故E是Al;F元素原子的最外层只有一个电子,其次外层内的所有轨道的电子均成对,故F是Cu。综上所述,A、B、C、D、E、F分别为H、N、O、Na、Al、Cu。
19.(8分)回答下列问题。
(1)(1分)“嫦娥五号”首次成功实现地外天体采样返回,标志着我国航天向前迈出了一大步。其制作材料中包含了Al、Cr、Cu、C、N、O、Si等多种元素。上述元素中基态原子未成对电子数与Al相同的有 。
(2)(3分)元素Bi主要用于制造易熔金属合金,元素Bi位于第六周期第ⅤA族,其基态原子的价层电子排布式为 。Bi(NO3)3·5H2O中各元素电负性从大到小的顺序为 。
(3)(4分)N、P、As均为氮族元素,这些元素与人们的生活息息相关。
①(2分)下列状态的氮原子或离子在跃迁时,用光谱仪可捕捉到发射光谱的是 ,未成对电子数最多的是 。(填字母)
a.1s22s22p3 b.1s22s2
c.1s22s12p4 d.1s22s12p3
②(2分)Si、P与S是同周期中相邻的元素,第一电离能由大到小的顺序是 。
【答案】 (1)Cu (2)6s26p3 O>N>H>Bi
(3)①cd d ②P>S>Si
【解析】 (1)Al的基态原子价层电子排布式为3s23p1,未成对电子数为1,Cr、Cu、C、N、O、Si中只有Cu的基态原子未成对电子数与Al相同。
(2)元素Bi位于第六周期第ⅤA族,其基态原子的价层电子排布式为6s26p3;同周期元素自左至右,电负性逐渐增大,同族元素自上而下,电负性逐渐减小,一般情况下,金属元素的电负性小于非金属元素的,故Bi(NO3)3·5H2O中各元素电负性大小顺序为O>N>H>Bi。
(3)①电子从激发态跃迁到基态会释放能量形成发射光谱,因此用光谱仪可捕捉到发射光谱的是1s22s12p4、1s22s12p3,未成对电子数最多的是1s22s12p3。
②同周期主族元素随原子序数增大,第一电离能呈增大趋势,由于P的3p轨道处于半充满稳定状态,其第一电离能大于同周期相邻元素的,则第一电离能由大到小的顺序是P>S>Si。
20.(7分)随着能源技术的发展,科学家们将目光聚焦于锂的开发与研究。
(1)(2分)基态锂原子中电子占据最高能级的符号是 ,占据该能级电子的电子云轮廓图的形状为 形。
(2)(1分)在周期表中,与Li的化学性质最相似的邻族元素是 。
(3)(4分)部分元素的第一电离能(I)如下表所示。
元素 Li Be Na K
I/(kJ/mol) 520 900 496 419
①(2分)碱金属元素的第一电离能与碱金属的活动性的联系是 。
②(2分)Be的第一电离能比Li的大,从原子结构角度分析其原因是
。
【答案】 (1)2s 球
(2)Mg
(3)①从上到下,随着核电荷数递增,金属活动性增强,第一电离能递减
②基态铍原子的核外电子排布式为1s22s2,2s2为全充满稳定结构,原子的能量较低
21.(13分)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)(2分)X简单氢化物的结构式是 。
(2)(3分)Y在周期表中的位置是 ,位于周期表的 区。
(3)(2分)Z的原子最外层共有 种不同空间运动状态的电子。
(4)(3分)W的原子价层电子轨道表示式为 ;从原子结构角度考虑,W的两种常见价态离子中更稳定的为 (填离子符号),其核外电子排布式为
。
(5)(3分)Y与Z相比,非金属性较强的是 (填元素符号),下列表述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的
D.Z的气态氢化物比Y的气态氢化物稳定
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的水化物的酸性比Y元素最高价氧化物对应的水化物的酸
性强
【答案】 (1)
(2)第三周期第ⅣA族 p
(3)4
(4) Cu+
[Ar]3d10(或1s22s22p63s23p63d10)
(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,则其核外电子排布式为1s22s22p3,X是N;Y是第三周期元素,它的单质是良好的半导体材料,Y是Si;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;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。综上所述,X、Y、Z、W分别为N、Si、Cl、Cu。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)拓展提升2 元素推断与元素周期律的综合应用
课时作业
(分值:100分)
(选择题,每小题3分)
1.利用元素周期表和元素周期律可以指导人们进行规律性的推测和判断。下列说法不正确的是( )
[A]若X+和的核外电子层结构相同,则原子序数:X>Y
[B]由水溶液的酸性:HCl>H2S,可推断出元素的非金属性:Cl>S
[C]硅、锗都位于金属与非金属元素的交界处,都可以作半导体材料
[D]Cs和Ba分别位于第六周期第ⅠA族和第ⅡA族,碱性:CsOH>Ba(OH)2
【答案】 B
【解析】 若X+和Y2-的核外电子层结构相同,则X处于Y的下一周期,原子序数X>Y,A正确;元素的非金属性强弱与元素最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱有关,与氢化物水溶液的酸性强弱无关,B错误;硅、锗都位于金属与非金属元素的交界处,具有一定的金属性与非金属性,都可以作半导体材料,C正确;同周期元素自左向右金属性减弱,最高价氧化物对应的水化物的碱性减弱,故碱性CsOH>Ba(OH)2,D正确。
2.运用元素周期律分析下列推断,其中正确的是( )
[A]第六周期第ⅢA族的铊的单质(Tl)既能与盐酸反应放出氢气,又能与NaOH溶液反应放出氢气
[B]第六周期第ⅦA族的砹的单质(At2)为有色固体,难溶于水
[C]第五周期第ⅡA族的锶的硫酸盐(SrSO4)是易溶于水的白色固体
[D]第四周期第ⅥA族的硒的氢化物(H2Se)是无色、有毒、比H2S稳定的气体
【答案】 B
【解析】 Tl与NaOH溶液不反应,能与盐酸反应放出氢气,故A错误;同主族元素性质具有相似性,从上到下有递变性,则砹单质为有色固体,难溶于水,故B正确;由硫酸钡难溶于水可知,同主族元素Sr对应的硫酸盐(SrSO4)是难溶于水的白色固体,故C错误;同主族元素从上到下,简单氢化物的稳定性逐渐减弱,则硒化氢(H2Se)是无色、有毒、不如H2S稳定的气体,故D错误。
3.下列事实不能用元素周期律知识解释的是( )
[A]氧化性:Cl2>Br2
[B]稳定性:HCl>H2S
[C]酸性:H2SO4>H2SO3
[D]碱性:NaOH>Mg(OH)2
【答案】 C
【解析】 同一主族元素,从上到下非金属性减弱,对应单质的氧化性减弱,所以氧化性Cl2>Br2,能用元素周期律知识解释,A不符合题意;同一周期元素,随着原子序数的增加非金属性增强,元素的非金属性越强,形成的氢化物越稳定,所以稳定性HCl>H2S,能用元素周期律知识解释,B不符合题意;同一元素不同价态的氧化物对应的水化物的酸性H2SO4>
H2SO3,不能用元素周期律知识解释,C符合题意;同一周期元素,随着原子序数的增加金属性减弱,最高价氧化物对应的水化物的碱性减弱,因此碱性NaOH>Mg(OH)2,能用元素周期律知识解释,D不符合题意。
4.(2025·浙江湖州中学质检)人体血液中血红素的结构简式如图所示。下列有关说法正确的是( )
[A]电负性:N>O>C
[B]第一电离能:O>N>C
[C]Fe在周期表的Ⅷ区
[D]基态时,Fe的单电子数比N多
【答案】 D
【解析】 同周期元素从左到右电负性逐渐增大,则电负性O>N>C,A错误;同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势,但N的2p轨道为半充满稳定结构,第一电离能大于同周期相邻元素,故第一电离能N>O>C,B错误;Fe位于第四周期第Ⅷ族,在d区,C错误;基态时,Fe的核外电子排布式为[Ar]3d64s2,单电子数为4,N的核外电子排布式为1s22s22p3,单电子数为3,故Fe的单电子数比N多,D正确。
5.软钾镁矾(化学式为K2SO4·MgCl2·6H2O)是一种重要的钾肥。下列说法正确的是( )
[A]半径大小:r(Cl-)>r(K+)
[B]电负性大小:χ(K)>χ(H)
[C]电离能大小:I1(S)>I1(O)
[D]碱性强弱:Mg(OH)2>KOH
【答案】 A
【解析】 Cl-和K+具有相同的核外电子排布,且Cl的核电荷数小于K的,故半径大小为r(Cl-)>r(K+),A正确;同一主族从上往下,元素电负性依次减小,则电负性大小为χ(K)<
χ(H),B错误;同一主族从上往下,元素第一电离能依次减小,则电离能大小为I1(S)Na>Mg,故碱性强弱为Mg(OH)26.(2025·江苏南京联考)对金属材料中C、O、N、S的含量进行定性和定量分析,可以确定金属材料的等级。下列说法正确的是( )
[A]电离能大小:I1(N)>I1(O)>I1(S)
[B]沸点高低:H2S>H2O
[C]酸性强弱:H2SO3>HNO3>H2CO3
[D]半径大小:r(S2-)>r(O2-)>r(N3-)
【答案】 A
【解析】 同一周期主族元素从左往右第一电离能呈现增大的趋势,但N的2p轨道为半充满稳定状态,第一电离能大于同周期相邻元素,同主族元素从上往下第一电离能逐渐减小,则电离能大小I1(N)>I1(O)>I1(S),故A正确;水分子间存在氢键,因此沸点H2O>H2S,或根据常温常压下H2O为液态而H2S为气态直接判断,故B错误;酸性HNO3>H2SO3>H2CO3,故C错误;S2-的核外电子排布为三层,O2-和N3-的核外电子排布相同且只有两层,阴离子的电子层数越多则半径越大,核外电子层数相同时,序大径小,则半径大小为r(S2-)>r(N3-)>r(O2-),故D错误。
7.(2025·江西吉安期末)四种基态原子的价层电子排布式如下表:
基态原子 X Y Z R
价层电子排布式 2s22p1 3s23p1 2s22p4 2s22p3
下列有关推断正确的是( )
[A]原子半径:Y>R>Z>X
[B]第一电离能:Y[C]电负性:Z>R>X>Y
[D]Z与Y或R形成的化合物均为共价化合物
【答案】 C
【解析】 根据价层电子排布式分析可知,X为B,Y为Al,Z为O,R为N。同周期主族元素从左到右原子半径递减,同主族元素,从上到下原子半径递增,所以原子半径大小顺序为Al>B>N>O,即Y>X>R>Z,A错误;同周期元素从左到右第一电离能呈递增趋势,同主族元素从上到下第一电离能递减,氮原子的2p能级为半充满结构,比较稳定,所以氮的第一电离能大于氧,故第一电离能N>O>B>Al,即R>Z>X>Y,B错误;同周期元素从左到右电负性递增,同主族元素从上到下电负性递减,故电负性O>N>B>Al,即Z>R>X>Y,C正确;Z与Y形成的化合物为Al2O3,属于离子化合物,D错误。
8.X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素,X、Y、Z为地壳中含量前三的元素,X、W同主族。下列说法错误的是( )
[A]单质的导电性:Y[B]原子半径:Y>W
[C]最简单气态氢化物的热稳定性:X>W
[D]最高价氧化物对应的水化物的酸性:W>Y
【答案】 A
【解析】 X、Y、Z为地壳中含量前三的元素,其原子序数依次增大,推出X、Y、Z分别为O、Al、Si,X和W同主族,W为S。Si是半导体,Al是金属,金属的导电性强于半导体,故A错误;同周期元素从左向右原子半径减小,即Al的原子半径大于S的原子半径,故B正确;O的非金属性强于S,H2O比H2S稳定,故C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,即H2SO4的酸性强于Al(OH)3,故D正确。
9.几种短周期元素的原子半径及主要化合价如下表。下列说法正确的是( )
元素代号 X Y Z N M R Q
原子半 径/nm 0.37 1.86 1.43 0.88 0.99 0.75 0.74
最高正 化合价 +1 +1 +3 +3 +7 +5
最低负 化合价 -1 -1 -3 -2
[A]由元素X、R、Q组成的化合物只能是共价化合物
[B]由水溶液的酸性HM>H2S,可推断元素的非金属性M>S
[C]Y和Q形成的两种常见化合物中,阴、阳离子个数比不同
[D]Y、Z、M三种元素的最高价氧化物对应的水化物两两之间能反应
【答案】 D
【解析】 根据题给数据可知,X是H,Y是Na,Z是Al,N是B,M是Cl,R是N,Q是O。X是H,R是N,Q是O,三种元素可以形成共价化合物HNO3、HNO2,也可以形成离子化合物NH4NO3、NH4NO2,A错误;根据酸性HCl>H2S,只能证明HCl比H2S更容易在水中发生电离,不能说明元素的非金属性Cl>S,要证明元素的非金属性Cl>S,应该根据元素最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱判断,B错误;Y是Na,Q是O,两种元素形成的常见化合物为Na2O、Na2O2,两者的阴、阳离子个数比都为1∶2,C错误;Y是Na,Z是Al,M是Cl,三种元素的最高价氧化物对应的水化物化学式分别是NaOH、Al(OH)3、HClO4,NaOH是一元强碱,Al(OH)3是两性氢氧化物,能够与强酸、强碱发生反应,HClO4是一元强酸,可见三种物质两两之间都能发生反应,D正确。
10.M、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素,M是宇宙中含量最多的元素,X的最高价含氧酸具有强氧化性,Y的基态原子价层电子数为其内层电子数的 3倍,Z与Y同族。下列说法正确的是( )
[A]电负性:Y>X>Z
[B]第一电离能:Y>X>M
[C]原子半径:Z>Y>X
[D]简单气态氢化物的稳定性:X>Z>Y
【答案】 A
【解析】 M、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素,M是宇宙中含量最多的元素,则M为H;Y的基态原子价层电子数为其内层电子数的3倍,则Y为O;因为原子序数依次增大,X的最高价含氧酸具有强氧化性,则X为N;Z与Y同族,则Z为S。元素的非金属性越强,电负性越大,非金属性的强弱顺序为O>N>S,则电负性的大小顺序为O>N>S,故A正确;同周期元素,从左到右第一电离能总体呈增大趋势,但位于第ⅤA族的氮原子的2p轨道为较稳定的半充满结构,第一电离能大于同周期相邻元素,则氮元素的第一电离能大于氧元素,故B错误;同周期元素,从左到右原子半径依次减小,则氮原子的半径大于氧原子,故C错误;元素的非金属性越强,简单气态氢化物的稳定性越强,非金属性的强弱顺序为O>N>S,则简单气态氢化物的稳定性强弱顺序为H2O>NH3>H2S,故D错误。
11.(2025·广东佛山月考)下图为元素周期表的一部分,其中X、Y、Z、W为短周期元素,W元素的核电荷数为X元素的2倍。下列说法正确的是( )
X
Y Z W
T
[A]第一电离能:W>Z>Y
[B]电负性:X>Z>W
[C]YX2、WX3均能与强碱反应
[D]基态T原子核外有5个未成对电子
【答案】 C
【解析】 从题中元素位置关系可看出,X为第二周期元素,Y为第三周期元素,又因为X、W同主族且W元素的核电荷数为X的2倍,所以X为O、W为S,再根据元素在周期表中的位置关系可推知,Y为Si、Z为P、T为As。同周期元素的第一电离能随原子序数的增大呈增大趋势,但P的3p能级处于半充满稳定状态,不易失电子,故第一电离能P>S,即第一电离能Z>W>Y,A项错误;同周期主族元素的电负性随原子序数的增大而增大,同主族元素的电负性随原子序数的增大而减小,故电负性X>W>Z,B项错误;YX2(SiO2)、WX3(SO3)均为酸性氧化物,均能与强碱反应,C项正确;基态T原子核外有3个未成对电子,D项错误。
12.新型光催化剂Zn2GeO4具有较高的催化活性,下列有关其组成元素的说法正确的是( )
[A]Zn处于元素周期表中的d区
[B]基态Ge的价层电子排布式为3d104s24p2
[C]基态O中成对电子数是未成对电子数的2倍
[D]三种元素电负性由大到小的顺序是O>Ge>Zn
【答案】 D
【解析】 基态Zn的价层电子排布式为3d104s2,位于元素周期表的ds区,故A错误;Ge核外有32个电子,基态Ge的电子排布式为[Ar]3d104s24p2,其价层电子排布式为4s24p2,故B错误;基态O的轨道表示式为,成对电子数为6,未成对电子数为2,则成对电子数是未成对电子数的3倍,故C错误;同周期元素从左到右电负性依次增大,同主族元素从上到下电负性依次减小,所以三种元素电负性由大到小的顺序是O>Ge>Zn,故D正确。
13.下图为周期表的一小部分,A、B、C、D、E的位置关系如图所示。其中B元素的最高化合价是最低化合价绝对值的3倍,它的最高价氧化物中含氧60%。下列说法正确的是( )
A
D B E
C
[A]D、B、E三种元素的第一电离能逐渐增大
[B]电负性:C>E
[C]D、B、E三种元素形成的简单离子的半径逐渐增大
[D]简单气态氢化物的稳定性:D【答案】 D
【解析】 B元素的最高正化合价是最低负化合价绝对值的 3倍,则最高正化合价为+6价,它的最高价氧化物为BO3,其中含氧60%,设B的相对原子质量为M,则有×100%=40%,解得M=32,则B为S,可推知A为O,D为P,E为Cl,C为Se。同一周期从左到右,元素的第一电离能呈增大趋势,但D为P,P的3p轨道为半充满状态,较稳定,其第一电离能大于S,故A错误;同主族元素的电负性随原子序数的增大而减小,则电负性B>C,而同周期元素自左向右,电负性逐渐增大,故电负性E>B>C,故B错误;P、S、Cl三种元素形成的简单离子,电子层结构相同,原子序数越大,离子半径越小,故C错误;元素的非金属性越强,对应的简单气态氢化物越稳定,则简单气态氢化物的稳定性D14.某种荧光粉的主要成分为3W3(ZX4)2·WY2。已知:X、Y、Z和W为原子序数依次增大的前20号元素,只有W为金属元素。基态X原子s轨道上的电子数和p轨道上的电子数相等,基态X、Y、Z原子的未成对电子数之比为2∶1∶3。下列说法正确的是( )
[A]电负性:X>Y>Z>W
[B]原子半径:Y[C]最高正化合价:Y>X>Z>W
[D]基态原子核外电子的空间运动状态数:W>Z>Y>X
【答案】 B
【解析】 基态X原子s轨道上的电子数和p轨道上的电子数相等,电子排布式为1s22s22p4,则X为O,基态O的未成对电子数为2,基态Y和Z原子的未成对电子数分别为1和3,且为原子序数依次增大的前20号元素,则基态Z的价层电子排布式为ns2np3,则Z为P,Y的原子序数在O和P之间,且只有W为金属元素,W和Y可形成WY2,则Y只能是F,W为Ca,故X、Y、Z、W分别是O、F、P、Ca。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,则电负性F>O>P>Ca,A错误;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F15.(6分)W、X、Y、Z、M、G六种短周期元素,原子序数依次增大。W、Y同主族,可形成离子化合物YW;X、M同主族,可形成MX2、MX3两种分子,G不是稀有气体元素,W、X、Y、Z、M、G的原子核外最外层电子数之和等于24。请回答下列问题。
(1)(1分)X在元素周期表中的位置为 。
(2)(1分)X、Y、G三种元素原子半径由大到小的顺序是 (用元素符号表示)。
(3)(2分)上述元素的最高价氧化物对应的水化物的碱性最强的是 (填化学式),Y、Z的最高价氧化物对应的水化物间发生反应的离子方程式为
。
(4)(2分)M的非金属性 (填“>”或“<”)G的非金属性,下列表述可以作为验证的依据的是 (填字母)。
A.比较这两种元素单质的沸点
B.比较这两种元素的单质与氢气化合的难易程度
C.M、G单质分别与Fe反应生成FeM、FeG3
D.比较这两种元素的单质与酸或碱反应的难易程度
【答案】 (1)第二周期第ⅥA族 (2)Na>Cl>O
(3)NaOH OH-+Al(OH)3[Al(OH)4]-
(4)< BC
【解析】 W、X、Y、Z、M、G六种短周期元素,原子序数依次增大。W、Y同主族,可形成离子化合物YW,则W为H,Y为Na;X、M同主族,可形成MX2、MX3两种分子,则X为O,M为S;G不是稀有气体元素,则G为Cl,W、X、Y、Z、M、G的原子核外最外层电子数之和等于24,则Z为Al。
(2)一般电子层数越多原子半径越大,同周期元素随核电荷数增加,原子半径逐渐减小,故原子半径由大到小的顺序是Na>Cl>O。
(3)元素金属性越强,最高价氧化物对应的水化物的碱性越强,金属性最强的为Na,故碱性最强的为NaOH;氢氧化钠溶液和氢氧化铝反应生成四羟基合铝酸钠,离子方程式为OH-+Al(OH)3[Al(OH)4]-。
(4)S的非金属性小于Cl。比较这两种元素的单质的沸点不能判断这两种元素的非金属性强弱,A不符合题意;比较这两种元素的单质与氢气化合的难易程度,可以判断这两种元素的非金属性强弱,B符合题意;S、Cl的单质分别与Fe反应生成FeS、FeCl3,说明Cl2的氧化性强,可以判断这两种元素的非金属性强弱,C符合题意;比较这两种元素的单质与酸或碱反应的难易程度,不能判断这两种元素的非金属性强弱,D不符合题意。
16.(6分)(2025·浙江宁波月考)前四周期元素A、B、C、D、E的原子序数依次增大,其相关性质如下表所示:
A 基态原子的2p能级半充满
B 与A同周期,且基态原子核外有2个未成对电子
C 基态原子核外有6个原子轨道排有电子,且只有1个未成对电子
D 基态原子的价层电子排布式为nsn-1npn+1
E 前四周期元素中,E元素基态原子未成对电子数最多
请根据以上情况,回答下列问题。
(1)(2分)A元素在周期表中的位置为 ,其基态原子的价层电子轨道表示式为 。
(2)(2分)A、B、D三种元素的第一电离能由大到小的顺序为 (用元素符号表示)。B、C、D三种元素的简单离子的半径由大到小的顺序为 (用离子符号表示)。
(3)(2分)E元素基态原子核外有 种空间运动状态不同的电子,该元素基态原子的价层电子排布式为 。
【答案】 (1)第二周期第ⅤA族
(2)N>O>S S2->O2->Na+ (3)15 3d54s1
【解析】 前四周期元素A、B、C、D、E的原子序数依次增大,A的基态原子的2p能级半充满,则A为氮元素;B与A同周期,且原子核外有2个未成对电子,则B为氧元素;C的基态原子核外有6个原子轨道排有电子,且只有1个未成对电子,则C为钠元素;在前四周期元素中E元素基态原子未成对电子数最多,则E为铬元素;D的基态原子的价层电子排布式为nsn-1npn+1,即3s23p4,则D为硫元素。
17.(10分)X、Y、Z、R、Q是元素周期表中前四周期的元素,它们的原子序数依次增大且分别位于前四周期的各个周期中。对它们的性质及原子结构的描述如下:X的基态原子只有一种形状的电子云,并容易形成共价键;Y的基态原子有3个不同的能级,各能级中电子数相等;Z与Y同周期,其第一电离能高于同周期与之相邻的元素;R元素的电负性在同周期元素中最大;Q元素的基态原子在前四周期中未成对电子数最多。据此,请回答下列问题。
(1)(3分)X的元素符号为 ,基态Q原子的电子排布式为 。
(2)(2分)R元素的基态原子核外电子共占据 个原子轨道,其最高能级的电子云轮廓图是 形。
(3)(1分)与Q同周期的元素的基态原子中最外层电子数与Q原子相同的元素有 (填元素符号)。
(4)(2分)将X、Y、Z三种元素按电负性由大到小的顺序排列: (用元素符号表示)。
(5)(2分)已知X、Y、Z组成的一种物质的结构式为X—Y≡Z,尝试推断该物质中Y元素的化合价: 。
【答案】 (1)H 1s22s22p63s23p63d54s1
(2)9 哑铃 (3)K、Cu (4)N>C>H
(5)+2价
【解析】 根据题目信息,X、Y、Z、R、Q元素的原子序数依次增大,且分布于前四周期的各周期中,故X位于第一周期,X的基态原子只有一种形状电子云,并容易形成共价键,则X是氢元素;Y的基态原子的核外电子排布式为1s22s22p2,为碳元素;Z与Y同周期,且第一电离能高于同周期相邻元素,则Z是氮元素;R位于第三周期,是同周期中电负性最大的元素,则R是氯元素;Q位于第四周期,基态原子的未成对电子数最多,则价层电子排布式为3d54s1,为铬元素。
(2)R是氯元素,基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p5,s能级有1个原子轨道,p能级有3个原子轨道,共9个原子轨道;电子占据的最高能级是3p,电子云轮廓图是哑铃形。
(3)Q的基态原子的最外层电子排布式为4s1,第四周期中最外层电子数与之相同的基态原子的简化电子排布式为[Ar]4s1、[Ar]3d104s1,分别是钾元素和铜元素。
(4)Y、Z同周期,分别是碳元素和氮元素,电负性大小为N>C,X是氢元素,与Y、Z形成的简单化合物NH3、CH4中,H显+1价,因此电负性比N、C都小,故三者电负性大小顺序为N>C>H。
(5)该化合物的结构式为H—C≡N,H的电负性比C小,化合价为+1价,N的电负性比C大,化合价为-3价,则C的化合价为+2价。
18.(8分)已知A、B、C、D、E、F是原子序数依次增大的前四周期元素。其中A是宇宙中含量最多的元素;B元素原子最高能级的不同轨道都有电子,并且自旋平行;C元素原子的价层电子排布式是nsnnp2n;D元素原子中只有两种形状的电子云,最外层只有一种自旋方向的电子;E和D的最高能层数相同,其价层电子数等于其电子层数;F元素原子的最外层只有一个电子,其次外层内的所有原子轨道的电子均成对。
(1)(4分)①(2分)C元素基态原子核外有 种运动状态不同的电子,其核外电子的空间运动状态有 种。
②(1分)A、B、C三种元素的电负性由大到小的顺序是 (用元素符号表示)。
③(1分)B、C、D、E四种元素的第一电离能由大到小的顺序是 (用元素符号表示)。
(2)(2分)下表是A~F元素中某种元素的部分电离能,由此可判断该元素是 (填元素名称)。
元素 电离能/(kJ·mol-1)
I1 I2 I3 I4 I5
某种 元素 578 1 817 2 745 11 575 14 830
(3)(2分)F元素位于元素周期表的 区,该元素原子的价层电子轨道表示式为
。
【答案】 (1)①8 5 ②O>N>H ③N>O>Al>Na
(2)铝
(3)ds
【解析】 A、B、C、D、E、F六种元素的原子序数依次增大且位于前四周期,A是宇宙中含量最多的元素,故A是H;B元素原子最高能级的不同轨道都有电子,并且自旋平行,故B是N;C元素原子的价层电子排布式为nsnnp2n,则n=2,即价层电子排布式为2s22p4,故C是O;D元素原子中只有两种形状的电子云,最外层只有一种自旋方向的电子,故D是Na;E与D的最高能层数相同,但其价层电子数等于其电子层数,故E是Al;F元素原子的最外层只有一个电子,其次外层内的所有轨道的电子均成对,故F是Cu。综上所述,A、B、C、D、E、F分别为H、N、O、Na、Al、Cu。
19.(8分)回答下列问题。
(1)(1分)“嫦娥五号”首次成功实现地外天体采样返回,标志着我国航天向前迈出了一大步。其制作材料中包含了Al、Cr、Cu、C、N、O、Si等多种元素。上述元素中基态原子未成对电子数与Al相同的有 。
(2)(3分)元素Bi主要用于制造易熔金属合金,元素Bi位于第六周期第ⅤA族,其基态原子的价层电子排布式为 。Bi(NO3)3·5H2O中各元素电负性从大到小的顺序为 。
(3)(4分)N、P、As均为氮族元素,这些元素与人们的生活息息相关。
①(2分)下列状态的氮原子或离子在跃迁时,用光谱仪可捕捉到发射光谱的是 ,未成对电子数最多的是 。(填字母)
a.1s22s22p3 b.1s22s2
c.1s22s12p4 d.1s22s12p3
②(2分)Si、P与S是同周期中相邻的元素,第一电离能由大到小的顺序是 。
【答案】 (1)Cu (2)6s26p3 O>N>H>Bi
(3)①cd d ②P>S>Si
【解析】 (1)Al的基态原子价层电子排布式为3s23p1,未成对电子数为1,Cr、Cu、C、N、O、Si中只有Cu的基态原子未成对电子数与Al相同。
(2)元素Bi位于第六周期第ⅤA族,其基态原子的价层电子排布式为6s26p3;同周期元素自左至右,电负性逐渐增大,同族元素自上而下,电负性逐渐减小,一般情况下,金属元素的电负性小于非金属元素的,故Bi(NO3)3·5H2O中各元素电负性大小顺序为O>N>H>Bi。
(3)①电子从激发态跃迁到基态会释放能量形成发射光谱,因此用光谱仪可捕捉到发射光谱的是1s22s12p4、1s22s12p3,未成对电子数最多的是1s22s12p3。
②同周期主族元素随原子序数增大,第一电离能呈增大趋势,由于P的3p轨道处于半充满稳定状态,其第一电离能大于同周期相邻元素的,则第一电离能由大到小的顺序是P>S>Si。
20.(7分)随着能源技术的发展,科学家们将目光聚焦于锂的开发与研究。
(1)(2分)基态锂原子中电子占据最高能级的符号是 ,占据该能级电子的电子云轮廓图的形状为 形。
(2)(1分)在周期表中,与Li的化学性质最相似的邻族元素是 。
(3)(4分)部分元素的第一电离能(I)如下表所示。
元素 Li Be Na K
I/(kJ/mol) 520 900 496 419
①(2分)碱金属元素的第一电离能与碱金属的活动性的联系是 。
②(2分)Be的第一电离能比Li的大,从原子结构角度分析其原因是
。
【答案】 (1)2s 球
(2)Mg
(3)①从上到下,随着核电荷数递增,金属活动性增强,第一电离能递减
②基态铍原子的核外电子排布式为1s22s2,2s2为全充满稳定结构,原子的能量较低
21.(13分)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)(2分)X简单氢化物的结构式是 。
(2)(3分)Y在周期表中的位置是 ,位于周期表的 区。
(3)(2分)Z的原子最外层共有 种不同空间运动状态的电子。
(4)(3分)W的原子价层电子轨道表示式为 ;从原子结构角度考虑,W的两种常见价态离子中更稳定的为 (填离子符号),其核外电子排布式为
。
(5)(3分)Y与Z相比,非金属性较强的是 (填元素符号),下列表述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的
D.Z的气态氢化物比Y的气态氢化物稳定
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的水化物的酸性比Y元素最高价氧化物对应的水化物的酸
性强
【答案】 (1)
(2)第三周期第ⅣA族 p
(3)4
(4) Cu+
[Ar]3d10(或1s22s22p63s23p63d10)
(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,则其核外电子排布式为1s22s22p3,X是N;Y是第三周期元素,它的单质是良好的半导体材料,Y是Si;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;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。综上所述,X、Y、Z、W分别为N、Si、Cl、Cu。
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