重难提优1 元素推断与元素周期律的应用
1. (宿迁期末)尿素[CO(NH2)2]的合成打破了无机物和有机物的界限。下列说法正确的是( )
A. 半径:r(N3-)B. 电负性:χ(N)<χ(C)
C. 第一电离能:I1(O)D. 热稳定性:H2O2. (成都期末)下列关于元素周期表和周期律的叙述正确的是( )
A. 卤族元素从上到下电负性减小
B. 最外层只有1个电子的元素只能位于s区
C. 0族元素的价电子排布式均为ns2np6
D. “对角线规则”指某些主族元素与左下方元素性质相似
3. (泰州期末)前4周期非0族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。价层电子数满足 Z=X+Y;原子半径X小于Y,Y是空气中含量最多的元素;基态Z原子的电子总数是其最高能级电子数的2倍;W的内层电子全排满,且第四能层只有1个电子。下列说法正确的是( )
A. W位于元素周期表s区
B. 第一电离能:Y>Z
C. X、Z形成的分子一定是10e-微粒
D. 简单气态氢化物的热稳定性:Z4. (江苏高考)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处于同一主族。下列说法正确的是( )
A. 原子半径:r(X)B. X的第一电离能比同周期相邻元素的大
C. Y的最高价氧化物对应水化物的酸性比Z的强
D. Z的简单气态氢化物的热稳定性比W的弱
5. (连云港期末)前4周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。X基态原子核外只有3个能级且各能级电子数相等,Y原子中仅有7个运动状态不同的电子,Z原子最外层电子数是内层的3倍,W是一种过渡元素且基态原子4s和3d轨道半充满。下列说法正确的是( )
A. 第一电离能:I1(Y)>I1(Z)>I1(X)
B. 原子半径:r(X)C. 简单气态氢化物的热稳定性:Y>Z
D. 元素W的最高价氧化物的化学式为W2O3
6. (台州期末)我国的“嫦娥五号”探测器带回了1.731 kg的月球土壤,经分析发现其构成与地球土壤类似。土壤中含有的短周期元素W、X、Y、Z,原子序数依次增大,W元素基态原子2p轨道仅有一对成对电子。基态X原子的价电子排布式为ns2。基态Z元素原子最外电子层上s、p电子数相等。下列结论正确的是( )
A. 原子半径:XB. 第一电离能:XC. 电负性:XD. 最高正化合价:X7. (南师附中期中)X、Y均为第3周期元素,Y元素的单质及化合物常用于自来水的消毒,二者形成的一种化合物能以[XY4]+[XY6]-的形式存在。下列说法正确的是( )
A. 原子半径:XB. 简单气态氢化物的热稳定性:XC. 氧化物对应水化物的酸性:Y>X
D. 同周期中第一电离能小于X的元素共有4种
8. (辽阳期末)原子序数依次增大的X、Y、Z、W、Q五种短周期主族元素中,X元素原子的最外层有3个未成对电子,且第一电离能比Y大,Z元素的简单离子半径在同周期中最小,Y、W位于同一主族。下列说法错误的是( )
A. X、Y两种元素都位于元素周期表p区
B. 简单离子半径:Y>Z
C. W元素的最高价氧化物对应的水化物是强酸
D. 基态Q原子核外所有s电子云轮廓图都是球形,且大小相同
9. (盐城一中、亭湖高中、大丰中学联考)W、X、Y、Z、M为原子序数依次增大的短周期主族元素,W为宇宙中含量最多的元素,X的内层电子数为最外层的一半,Z与M最外层电子数相同,且M的原子序数等于Y与Z的原子序数之和。下列说法正确的是( )
A. W与X原子能构成正四面体形的分子
B. 原子半径:XC. 简单氢化物的热稳定性:ZD. 氧化物对应的水化物的酸性:M>X
10. 现有A、B、C、D、E、F、G、H八种元素,均为前4周期元素,原子序数依次增大。请根据下列信息,回答有关问题。
A元素的核外电子数和电子层数相等,也是宇宙中最丰富的元素
B元素是形成化合物种类最多的元素
C元素基态原子的核外p电子数比s电子数少1
D元素基态原子的核外p轨道中有2个未成对电子
E元素的气态基态原子的第一~第四电离能:I1=738 kJ/mol,I2=1 451 kJ/mol,I3=7 733 kJ/mol,I4=10 540 kJ/mol
F元素的主族序数与周期数的差为4
G元素是前4周期中电负性最小的元素
H元素位于元素周期表中的第八列
(1) C2A4的电子式为____________。
(2) B元素的原子核外共有________种不同运动状态的电子,基态原子中能量最高的电子所占据的原子轨道呈__________形。
(3) 某同学推断E元素基态原子的核外电子轨道表示式为。该同学所画的轨道表示式违背了________________,该元素的原子I3远远大于I2,其原因是______________________________________________________________。
(4) D、E、F三种元素的简单离子半径由大到小的顺序是____________(用离子符号表示)。
(5) 用惰性电极电解EF2的水溶液的离子方程式为_______________________。
(6) H位于元素周期表中________区(按电子排布分区),其基态原子的价层电子排布式为__________。
11. (泰安期末)已知A、B、C、D、E、F是原子序数依次增大的前4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,并且自旋方向相同;C元素原子的价层电子排布式为nsnn p2n;D元素原子中只有2种形状的电子云,最外层只有1种自旋方向的电子;E和D的最高能层数相同,E的价层电子数等于其电子层数;F元素原子的最外层只有1个电子,其次外层内的所有轨道的电子均成对。
(1) 请用元素符号完成下列填空。
①元素:C________、F________。
②A、B、C三种元素的电负性由大到小的顺序是__________。
③B、C、D、E四种元素的第一电离能由大到小的顺序是____________。
(2) 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________(填元素符号)。
电离能/(kJ/mol)
I1 I2 I3 I4 I5
578 1 817 2 745 11 575 14 830
(3) F元素位于周期表的________区,此区元素的价电子层结构特点是____________________________________________________________________________。
重难提优1 元素推断与元素周期律的应用
1. C 核外电子排布相同时,“序大径小”,故 r(N3-)>r(O2-),A错误;同周期主族元素从左往右,电负性逐渐增大,故χ(N)>χ(C),B错误;同周期主族元素从左到右,第一电离能总体呈现增大趋势,但ⅡA、ⅤA族元素原子的第一电离能比同周期左右相邻元素原子的第一电离能大,故I1(O)NH3,D错误。
电负性的应用
(1) 判断金属性与非金属性的强弱:金属元素的电负性一般小于1.8,金属元素的电负性越小,金属元素越活泼;非金属元素的电负性一般大于1.8,非金属元素的电负性越大,非金属元素越活泼。(2) 判断化学键类型:一般认为,如果两种成键原子间的电负性差值大于1.7,通常形成离子键;若差值小于1.7,通常形成共价键。如AlCl3中Al和Cl的电负性差<1.7,Al—Cl为共价键。(3) 判断元素在化合物中的价态:电负性大的元素易呈现负价;电负性小的元素易呈现正价。如电负性O>Cl,HClO中Cl元素为+1价、O元素为-2价。
2. A 最外层只有1个电子的元素不都位于s区,如基态Cr的电子排布式为[Ar]3d54s1,位于d区,B错误;0族元素的价电子排布式不都为ns2np6,如基态He的价电子排布式为1s2,C错误;“对角线规则”指某些主族元素与右下方元素性质相似,D错误。
对角线规则
在元素周期表中,某些主族元素与右下方的主族元素的有些性质是相似的,如图所示:。
3. B 依据题给信息推知,X、Y、Z、W依次为H元素、N元素、O元素、Cu元素。基态Cu的电子排布式为[Ar]3d104s1,故Cu位于元素周期表ds区,A错误;同周期元素从左到右,第一电离能呈增大趋势,但基态N原子的2p能级轨道半充满,较稳定,其第一电离能大于同周期左右相邻元素,故第一电离能N>O,B正确;H、O元素形成的分子不一定是10e-微粒,如H2O2是18e-微粒,C错误;一般,非金属性越强,其简单气态氢化物的热稳定性越强,非金属性 O>N,故简单气态氢化物的热稳定性H2O>NH3,D错误。
4. B 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,则X为N元素;Y的周期序数与族序数相等,则Y为Al;基态时Z原子3p原子轨道上有5个电子,则Z为Cl;W与Z处于同一主族,则W为Br。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r(Al)>r(Cl),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处于半充满状态,因此N的第一电离能比同周期相邻元素的大,B正确;Al的最高价氧化物对应水化物的酸性比Cl的弱,即Al(OH)3<HClO4,C错误;同主族元素从上到下,非金属性逐渐减弱,简单氢化物的热稳定性逐渐减弱,则Z的简单气态氢化物的热稳定性比W的强,D错误。
5. A 依据题给信息推知,X、Y、Z、W依次为C元素、N元素、O元素、Cr元素。同周期主族元素从左到右,元素的第一电离能总体呈增大趋势,但ⅡA、ⅤA族元素原子的第一电离能比同周期左右相邻元素原子的第一电离能都大,故第一电离能I1(N)>I1(O)>I1(C),A正确;同周期主族元素随核电荷数的递增原子半径逐渐减小,故原子半径r(C)>r(N)>r(O),B错误;一般,元素的非金属性越强,其简单气态氢化物的热稳定性越好,非金属性N6. C W元素2p能级只有1对成对电子,则W原子对应电子排布式为1s22s22p4,故W为O,X原子价电子排布式为ns2,其原子序数比W大,故X为Mg,由题意知,Y、Z两种元素与Mg在同一周期,都为第3周期,Z元素最外层s、p轨道上电子数相等,则其排布式为1s22s22p63s23p2,即Si元素,Y介于X、Z之间,故Y为Al。一般情况下,电子层数多半径大,电子层数相同,核电荷数大,半径小,故四种原子半径O<Si<Al<Mg,A错误;同周期元素从左往右,第一电离能呈现增大趋势,但ⅡA族和ⅤA族价电子排布为稳定结构,故第一电离能比相邻元素要大,即四种元素第一电离能Al<Mg<Si<O,B错误;元素电负性周期性变化规律与非金属性一致,故四种元素电负性Mg<Al<Si<O,C正确;O元素无最高正价,Mg、Al、Si最高正价依次为+2、+3、+4,D错误。
7. B 依据题给信息推知,X、Y依次为P元素、Cl元素。同周期主族元素随核电荷数的递增原子半径逐渐减小,故原子半径P>Cl,A错误;一般,元素的非金属性越强,其简单气态氢化物的热稳定性越好,非金属性Cl>P,热稳定性HCl>PH3,B正确;要强调是“最高价”氧化物对应水化物的酸性,C错误;同周期主族元素从左到右,元素的第一电离能总体呈增大趋势,但ⅡA、ⅤA族元素原子的第一电离能比同周期左右相邻元素原子的第一电离能都大,故同周期中第一电离能小于P的元素共有5种:Na、Mg、Al、Si、S,D错误。
8. D 依据题给信息推知,X、Y、Z、W、Q依次为N元素、O元素、Al元素、S元素、Cl元素。基态N、O的价电子排布式分别为2s22p3、2s22p4,都位于元素周期表p区,A正确;电子排布相同时,核电荷数越大,离子半径越小,故半径O2->Al3+,B正确;S元素的最高价氧化物对应的水化物是H2SO4,H2SO4是强酸,C正确;所有s电子云轮廓图都是球形,且能层越大,球的半径越大,D错误。
依据简单离子半径最小推断元素
简单离子指单核离子,如Na+、Cl-、H+、Mg2+等是简单离子,NH、SO等不是简单离子,金属原子容易失电子变成简单阳离子,非金属原子容易得电子变成简单阴离子,推断元素种类时,默认简单离子半径在同周期中最小的元素是金属元素,不要纠结于非金属元素的原子也能失电子变为阳离子。如X的简单离子半径在第3周期中最小,则X为Al元素。
9. A 原子序数关系:Y+Z=M=Z+8,则Y为O元素,依据题给信息推知,W、X、Z、M依次为H元素、C元素、F元素、Cl元素。由H、C原子构成的CH4分子具有正四面体形结构,A正确;C、O、F是同周期元素,原子半径依次减小,B错误;非金属性F>Cl,简单氢化物的热稳定性HF>HCl,C错误;酸性HClO4>H2CO3>HClO,一定要强调是“最高价”氧化物对应的水化物的酸性,D错误。
10. (1) (2) 6 纺锤 (3) 泡利不相容原理 Mg原子失去2个电子后形成稳定结构,此时再失去1个电子很困难 (4) Cl->O2->Mg2+ (5) Mg2++2Cl-+2H2OMg(OH)2↓+Cl2↑+H2↑ (6) d 3d64s2
解析:现有A、B、C、D、E、F、G、H八种元素,均为前4周期元素,它们的原子序数依次增大。A元素的核外电子数和电子层数相等,也是宇宙中最丰富的元素,则A为H元素;B元素是形成化合物种类最多的元素,则B为C元素;C元素原子的核外p电子数比s电子数少1,则C为N元素;D元素基态原子的核外p轨道中有2个未成对电子,其电子排布式为1s22s22p4,则D为O元素;E原子的第一~第四电离能:I1=738 kJ/mol、I2=1 451 kJ/mol、I3=7 733 kJ/mol、I4=10 540 kJ/mol,说明E最外层有2个电子,其原子序数小于K,则E为Mg元素;F元素的主族序数与周期数的差为4,其原子序数大于Mg,则F位于第3周期,最外层含有7个电子,为Cl元素;G元素是前4周期中电负性最小的元素,则G为K元素;H元素位于元素周期表中的第八列,为前4周期元素,且原子序数大于K,则H为Fe元素。
11. (1) ①O Cu ②O>N>H ③N>O>Al>Na (2) Al (3) ds (n-1)d能级填满,ns填1~2个电子
解析:已知A、B、C、D、E、F是原子序数依次增大的前4周期元素。其中A是宇宙中含量最多的元素,则A为H;B元素原子最高能级的不同轨道都有电子,并且自旋方向相同,则B为N,C元素原子的价层电子排布式为nsnn p2n,则C为O;D元素原子中只有2种形状的电子云,最外层只有1种自旋方向的电子,则D为Na;E和D的最高能层数相同,E的价层电子数等于其电子层数,则E为Al;F元素原子的最外层只有1个电子,其次外层内的所有轨道的电子均成对,则F为Cu。(1) ①根据前面分析得到元素:C为O、F为Cu;②同周期主族元素从左到右,电负性逐渐增大,NH3中N元素显-3价,故电负性O>N>H;③同周期元素从左到右,第一电离能呈增大趋势,但ⅡA族大于ⅢA族,ⅤA族大于ⅥA 族,同主族元素从上到下,第一电离能逐渐减小,故第一电离能N>O>Al>Na。(2) 从该元素的逐级电离能看,该元素容易失去3个电子,说明是ⅢA族元素,即该元素是Al。(3) Cu元素原子价层电子排布式为 3d104s1,因此Cu位于周期表的ds区,此区元素的价电子层结构特点是(n-1)d能级填满,ns填 1~2个电子。