2.2元素性质的递变规律
一、单选题
1.对于前四周期元素,下列说法正确的是
A.基态原子的N层上只有一个电子的元素,一定是IA族元素
B.原子的最外层电子排布为ns2的元素一定是主族元素
C.基态原子的p能级上半充满的元素一定位于p区
D.基态原子的价电子排布为的元素的族序数一定为x+y
2.根据下列五种元素的电离能数据(单位:),判断下列说法不正确的是
元素代号
Q 2080 4000 6100 9400
R 500 4600 6900 9500
S 740 1500 7700 10500
T 580 1800 2700 11600
U 420 3100 4400 5900
A.Q元素可能是0族元素
B.R和S均可能与U在同一主族
C.U元素可能在元素周期表的s区
D.原子的外围电子排布式为的可能是T元素
3.一个氧原子的电子轨道有几个
A.8 B.4 C.5 D.6
4.下列是几种基态原子的电子排布,电负性最大的原子是
A.1s22s22p4 B.1s22s22p63s23p3
C.1s22s22p63s23p2 D.1s22s22p63s23p64s1
5.在基态多电子原子中,下列有关叙述不正确的是
A.第二能层的符号为L,有2s、2p共2个能级
B.d能级上有5个原子轨道,最多可容纳10个电子
C.p能级电子云有3种不同的空间伸展方向
D.电子的能量是由能层、能级、电子云的空间伸展方向共同决定的
6.下列关于电子云和原子轨道的说法正确的是
A.通常用小黑点来表示电子的多少,黑点密度大,电子数目多
B.s能级的原子轨道呈球形,处在该轨道上的电子在球壳上运动
C.所有原子的任一能层的s电子云轮廓图都是一个球形,并且球的半径大小相同
D.基态氯原子核外电子占有9个原子轨道
7.下列选项中,第二电离能最大的元素所具有的电子层结构为
A.1s2 B.1s22s1 C.1s22s2 D.1s22s22p2
8.下列图中所发生的现象与电子跃迁无关的是
A.节日里燃放的烟花 B.五彩的霓虹广告灯 C.蜡烛燃烧 D.平面镜成像
A.A B.B C.C D.D
二、填空题
9.能量最低原理
原子的电子排布遵循 能使整个原子的能量处于 状态,简称能量最低原理。
10.电负性周期性变化规律
(1)同一周期,从左到右,元素的电负性逐渐 。
(2)同一主族,自上而下,元素的电负性逐渐 。
(3)电负性大的元素集中在周期表的 ,电负性小的元素集中在周期表的 。
(4)同一副族,自上而下,元素的电负性大体上呈逐渐 的趋势。
11.应用:判断金属性、非金属性强弱
判断依据:
(1)一般大于1.8:元素为非金属元素,且电负性越大,非金属性越 。
(2)一般小于1.8:元素为金属元素,且电负性越小,金属性越 。
(3)1.8左右:一般位于金属元素和非金属元素的交界线处,它们既有 性,又有 性。
12.回答下列问题。
(1)元素Mn与O中,第一电离能较大的是 。
(2)元素铜与镍的第二电离能分别为:ICu=1 958 kJ·mol-1、INi=1 753 kJ·mol-1,ICu>INi的原因是 。
(3)根据元素周期律,原子半径:Ga As,第一电离能:Ga As。(填“大于”或“小于”)
(4)N、O、S中第一电离能最大的是 (填元素符号)。
13.电负性大的元素非金属性强。( )
三、解答题
14.Q、R、X、Y、Z五种元素的原子序数依次递增。已知:
①Z的原子序数为29,其余的均为短周期主族元素;
②Y原子价电子(外围电子)排布式为msnmpn;
③R原子核外L层电子数为奇数;
④Q、X原子p轨道的电子数分别为2和4。
请回答下列问题:
(1)Z2+的核外电子排布式是 。
(2)Q、R、Y三种元素的第一电离能数值由小到大的顺序为 (用元素符号作答)。
(3)五种元素中,非金属元素的电负性由小到大的顺序是 ,电负性最大与最小的两种非金属元素形成的化合物是 (填化学式)。
15.下表中数据是第三周期的三种金属元素X、Y、Z逐渐失去电子的电离能。
电离能/kJ mol-1
X 578 1817 2745 11575 14830 18376 23293
Y 738 1451 7733 10540 13630 17995 21703
Z 496 4562 6912 9943 13353 16610 20114
试回答下列问题
(1)根据数据分析,X、Y、Z的最外层电子数,简述理由 。
(2)X元素的原子核外最外层电子排布式为 。
(3)X、Y、Z三种元素的原子半径由大到小顺序为 ;X、Y、Z三种元素的离子半径由大到小顺序为 。
(4)第三周期中能与Y元素形成YD型化合物的元素D位于 族,用电子式表示化合物YD的形成过程 。
(5)写出金属Y与石墨电极、稀硫酸构成的原电池的电极反应式:负极: ;正极: 。
16.柠檬酸亚铁是一种高效补铁剂,实验室可通过铁粉制备,反应原理简示如下:
实验步骤:
①取15g铁粉,用,边搅拌边加热,至反应完全,过滤,以滤液制备()晶体。
②取9g精制的,缓慢加入溶液,静置40min后有大量
沉淀析出,过滤洗涤,得晶体。
③在烧杯中加入6g柠檬酸、80mL水、边加热边搅拌至晶体析出,过滤洗涤干燥得晶体。
回答下列问题:
(1)请利用原子结构的相关知识解释三价铁比二价铁稳定原因 。
(2)溶液制备晶体常用两种方法:
方法ⅰ:先将滤液进行蒸发浓缩至稀糊状,可选用仪器有酒精灯、玻璃棒、 (从下列仪器中选择并填写名称,后一问相同要求)等,再将浓缩液冷却至室温,用 (仪器名称)过滤,其优点是 。
方法ⅱ:将滤液冷却静置后,用玻璃棒摩擦烧杯壁,先有少量规则晶体出现,后有大量晶体晶体出现。试回答,用玻璃棒摩擦烧杯壁的作用 。
(3)写出制备碳酸亚铁的离子方程式 。
(4)利用邻二氮菲与生成稳定橙红色配合物,最大吸收波长为510nm这一特征可用来检测含量,某同学将上述所制晶体全部溶解于试管中后,添加25mL3mol/L邻二氮菲溶液后,可获得最大吸收波长,则晶体质量为 g。
(5)不用酸性高锰酸钾溶液滴定最可能的原因是 。
《2.2元素性质的递变规律》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 C B C A D D B D
1.C
【详解】A.基态原子的N层上只有一个电子的元素,价电子排布式可能为4s1、3d54s1、3d104s1,元素可能为K、Cr、Cu,K为ⅠA元素,而Cr、Cu分别为ⅥB族、ⅠB族元素,A错误;
B.基态原子的价电子排布式为ns2的元素,可能是第ⅡA族元素、第ⅡB族元素等,所以原子的最外层电子排布为ns2的元素不一定是主族元素,B错误;
C.基态原子的p能级处于半充满状态的元素,属于ⅤA族元素,电子最后填充p能级,属于p区元素,C正确;
D.某元素基态原子的价电子排布式为的元素,该元素可能位于d区,也可能位于ds区,与(n-1)d、ns能级填充的电子数有关,若为ⅢB族~ⅦB族,族序数等于电子数,即族序数为x+y,否则不存在这一关系,而其它是价电子数等于列数,D错误;
故选C。
2.B
【分析】由元素的电离能可以看出,Q的第一电离能很大,可能为0族元素;R和U的第一电离能较小,第二电离能剧增,故表现+1价,最外层电子数为1,二者位于同一主族;S的第一、第二电离能较小,第三电离能剧增,故表现+2价,最外层电子数为2;T的第一、第二、第三电离能较小,第四电离能剧增,表现+3价,最外层电子数为3,据此分析;
【详解】A.由元素的电离能可以看出,Q的第一电离能很大,可能是0族元素,A正确;
B.R和U的第一电离能较小,第二电离能剧增,故表现+1价,最外层电子数为1,二者位于同一族,S的第一、第二电离能较小,第三电离能剧增,故表现+2价,最外层电子数为2,R和U的第一至第四电离能变化规律相似,即R和U最可能在同一主族,S不可能与U在同一主族,B错误;
C.U的第一电离能较小,最外层电子数为1,U可能在元素周期表的s区,C正确;
D.T的第一、第二、第三电离能较小,第四电离能剧增,表现+3价,最外层电子数为3,因此原子的外围电子排布式为的可能是T元素,D正确;
故选B。
3.C
【详解】氧原子核外电子排布式为1s22s2p4,s轨道数为1,p轨道数为3,则一个氧原子共有5个电子轨道,故答案选C。
4.A
【详解】由元素原子的核外电子排布式可知,A为O、B为P、C为Si、D为K,根据电负性在周期表中的变化规律可知电负性最大的为O元素,故答案选A。
5.D
【详解】A.第二能层有2s、2p共2个能级,A项正确;
B.d能级有5个原子轨道,每个原子轨道最多容纳2个电子,则5个原子轨道最多可容纳10个电子,B项正确;
C. p能级电子云有px、py、pz3 种不同的空间伸展方向,C项正确;
D.电子的能量由能层和能级决定,与电子云的空间伸展方向无关,D项错误。
故选D。
6.D
【详解】A.小黑点表示电子在核外空间某处出现的机会,不表示电子数目,A错误;
B.s能级的原子轨道呈球形,处在该轨道上的电子不只在球壳内运动,还在球壳外运动,只是在球壳外运动概率较小,B错误;
C.所有原子的任一能层的s电子云轮廓图都是一个球形,但是能层不同球的半径大小不同,C错误;
D.基态氯原子核外电子排布为1s22s22p63s23p5,核外电子占有9个原子轨道,D正确;
故选D。
7.B
【分析】I2最大的元素应失去的是内层上已达稳定结构的电子层上的电子。
【详解】A.1s2失去1个电子后,1s1再失去一个电子所需的能量为第二电离能;
B.1s22s1失去1个电子后,1s2再失去一个电子所需的能量为第二电离能;
C.1s22s2失去1个电子后,1s22s1再失去一个电子所需的能量为第二电离能;
D.1s22s22p2失去1个电子后,1s22s22p1再失去一个电子所需的能量为第二电离能;
其中1s2是稳定结构,故第二电离能最大;
故选B;
8.D
【详解】平面镜成像是光线反射的结果,与电子跃迁无关;霓虹灯广告、燃烧蜡烛、节日里燃放的焰火是原子的发射光谱,与原子核外电子发生跃迁有关;故选D。
9. 构造原理 最低
【详解】原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态,简称能量最低原理。
10.(1)增大
(2)减小
(3) 右上角 左下角
(4)减小
【解析】略
11.(1)强
(2)强
(3) 金属 非金属
【分析】元素的原子在分子中吸引电子对的能力叫做该元素的电负性,一般来说金属性越强其电负性越小,非金属性越强其电负性越大,金属的电负性一般小于1.8,而非金属的电负性一般大于1.8,类金属电负性在1.8左右,因此既有金属性,又有非金属性;
【详解】(1)一般大于1.8:元素为非金属元素,且电负性越大,非金属性越强;
(2)一般小于1.8:元素为金属元素,且电负性越小,金属性越强;
(3)1.8左右:一般位于金属元素和非金属元素的交界线处,它们既有金属性,又有非金属性。
12.(1)O
(2)铜失去的是全充满的3d10电子,镍失去的是4s1电子
(3) 大于 小于
(4)N
【详解】(1)同周期元素从左到右,元素的第一电离能呈增大趋势,金属易失去电子,第一电离能一般小于非金属,故Mn的第一电离能小于O,则第一电离能:Mn<O;
(2)Cu原子价电子层电子排布式是3d104s1,失去一个电子后Cu+价电子层电子排布式为全充满的3d10,再电离去一个电子是在3d能级上失去一个成对电子中的一个,所需能量高;Ni原子价电子层电子排布式是3d84s2,失去一个电子后Ni+价电子层电子排布式为3d84s1,再电离去一个电子是失去4s能级上剩余的一个未成对电子,所需能量低;
(3)Ga元素与As元素同周期,Ga是第31号元素,根据元素周期律,同周期主族元素随原子序数递增,原子半径递减,所以是Ga的原子半径大于As;按元素周期律,同周期主族元素第一电离能整体是随原子序数递增而递增,所以Ga的第一电离能小于As;
(4)同周期主族元素第一电离能整体是随原子序数递增而降低,第一电离能:S<O,同周期元素从左到右,元素的第一电离能呈增大趋势,但第Ⅱ主族、第Ⅴ主族元素第一电离能大于相邻元素,故O<N,第一电离能最大的是N元素;
13.正确
【详解】元素电负性越大,原子对键合电子吸引力越大,则元素非金属性越强,因此电负性大的元素非金属性强,故答案为正确。
14.(1)1s22s22p63s23p63d9
(2)Si<C<N
(3) Si<C<N<O SiO2
【分析】先由题给信息推断元素:由①Z的原子序数为29,Z为Cu;由②Y原子价电子(外围电子)排布式为msnmpn,推测Y的原子序数比Z小,则msnmpn中n=2,m=3或m=2(由后面分析可排除),价电子排布式为3s23p2的是Si。由④Q、X原子p轨道的电子数分别为2和4,因原子序数按Q、R、X、Y、Z递增,故Q、X原子p轨道的电子数分别为2和4,只能为L层的p轨道,二者分别为C、O,则R只能为ⅤA族元素氮,正好满足③。即Q、R、X、Y、Z五种元素依次为C、N、O、Si、Cu。
【详解】(1)Z2+是Cu2+,由铜原子的电子排布式1s22s22p63s23p63d104s1可写出Cu2+的电子排布式1s22s22p63s23p63d9。
(2)根据电离能的变化规律,同周期元素,从左向右,电离能有增大趋势;同主族元素,从上到下,电离能依次减小;C、N、Si三种元素中,第一电离能N最大,Si最小,三种元素的第一电离能数值由小到大的顺序为Si<C<N。
(3)非金属性越强,电负性越大,五种元素中,非金属元素的电负性由小到大的顺序是Si<C<N<O,五种元素中电负性最大的非金属元素是氧,电负性最小的非金属元素是硅,二者形成的化合物是SiO2。
15.(1)X、Y、Z的最外层电子数分别是3、2、1;电离能相差很大时,较小的电离能即为其最外层电子全失去时的电离能,从而确定其最外层电子数
(2)3s23p1
(3) Na>Mg>Al Na+>Mg2+>Al3+
(4) ⅥA
(5) Mg—2e—=Mg2+ 2H++2e—=H2↑
【详解】(1)由表格数据可知,X元素第三、四电离能差距很大说明原子的原子最外层电子数为3,则X为Al元素;Y元素的第二、三电离能差距很大说明原子的原子最外层电子数为2,则Y为Mg元素;Z元素的第一电离能和第二电离能相对差距很大说明原子的原子最外层电子数为1,则X为Na元素,故答案为:X、Y、Z的最外层电子数分别是3、2、1;电离能相差很大时,较小的电离能即为其最外层电子全失去时的电离能,从而确定其最外层电子数;
(2)铝元素的原子序数为13,基态原子的价电子排布式为3s23p1,故答案为:3s23p1;
(3)同周期元素,从左到右原子半径依次减小,则原子半径由大到小顺序为Na>Mg>Al;电子层结构相同的离子,核电荷数越大,离子半径越小,则离子半径由大到小顺序为Na+>Mg2+>Al3+,故答案为: Na>Mg>Al; Na+>Mg2+>Al3+;
(4)
由化合价代数和为0可知,MgD中D元素为位于元素周期表第三周期ⅥA族的硫元素;硫化镁是只含有离子键的离子化合物,表示硫化镁形成过程的电子式为,故答案为:ⅥA;;
(5)镁、石墨电极在稀硫酸中构成原电池,镁是原电池的负极,失去电子发生氧化反应生成镁离子,电极反应式为Mg—2e—=Mg2+,石墨电极为正极,氢离子在正极得到电子发生还原反应生成氢气,故答案为:Mg—2e—=Mg2+;2H++2e—=H2↑。
16.(1)基态铁离子价电子排布式为,基态亚铁离子价电子排布式为,前者为半充满结构、更稳定
(2) 蒸发皿 布氏漏斗 减压过滤速度快,减少二价铁的氧化,可得更纯净的晶体 玻璃棒摩擦烧杯壁会形成微小晶核,便于晶体结晶
(3)
(4)6.15g
(5)酸性高锰酸钾可氧化柠檬酸根离子
【分析】亚铁离子具有强还原性,容易被氧气、高锰酸钾等氧化,制备亚铁盐要尽可能防止氧化,柠檬酸根具有还原性,酸性高锰酸钾可氧化柠檬酸根离子,测定柠檬酸亚铁盐含量时要选适合的方法,为防止结果偏大,不能选用高锰酸钾溶液滴定柠檬酸亚铁。
【详解】(1)请利用原子结构的相关知识解释三价铁比二价铁稳定原因:基态铁离子价电子排布式为,基态亚铁离子价电子排布式为,前者为半充满结构、更稳定。
(2)将滤液进行蒸发浓缩至稀糊状,可选用仪器有酒精灯、玻璃棒、蒸发皿等,再将浓缩液冷却至室温,用布氏漏斗仪器名称)过滤,其优点是:减压过滤速度快,减少二价铁的氧化,可得更纯净的晶体。
结晶时用玻璃棒摩擦烧杯壁,先有少量规则晶体出现,后有大量晶体晶体出现。则用玻璃棒摩擦烧杯壁的作用:玻璃棒摩擦烧杯壁会形成微小晶核,便于晶体结晶。
(3)取9g精制的,缓慢加入溶液,静置40min后有大量生成,碳酸氢根转变为碳酸根产生沉淀的同时,释放出的氢离子与碳酸氢根能产生二氧化碳,则制备碳酸亚铁的离子方程式为:。
(4)利用邻二氮菲与生成稳定橙红色配合物,最大吸收波长为510nm这一特征可用来检测含量,某同学将上述所制晶体全部溶解于试管中后,添加25mL3mol/L邻二氮菲溶液后,可获得最大吸收波长,则按关系式3~~~可知,晶体的物质的量为0.025L×3mol/L=0.025mol,质量为6.15g。
(5)高锰酸钾溶液具有强氧化性,柠檬酸根具有还原性,二者能发生氧化还原反应,则不用酸性高锰酸钾溶液滴定最可能的原因是酸性高锰酸钾可氧化柠檬酸根离子。