第3节 元素性质及其变化规律
第1课时 原子半径 元素的电离能及其变化规律
基础过关练
题组一 微粒半径大小的比较
1.(2020北京顺义高一上期末)下列元素中,原子半径最小的是( )
A.Na
B.Al
C.S
D.Cl
2.(2020上海普陀高三一模)2019年诺贝尔化学奖颁发给美国的约翰·古迪纳夫、英国的斯坦利·惠廷厄姆、日本的吉野彰三位科学家,以表彰他们在锂电池领域的贡献。LiFePO4为锂电池常用正极材料之一,该化合物中的元素原子半径最小的是( )
A.Li
B.Fe
C.P
D.O
3.(2020上海嘉定高三一模)具有下列电子排布式的原子中,半径最大的是( )
A.1s22s22p63s23p1
B.1s22s22p3
C.1s22s22p2
D.1s22s22p63s23p4
4.(2020山东烟台二中高一下月考)已知33As是第ⅤA族元素,与35Br位于同一周期,下列关系正确的是( )
A.还原性:As3->S2-
B.热稳定性:AsH3>HCl
C.原子半径:Br>As
D.酸性:H3AsO4>H3PO4
题组二 电离能大小的比较及其应用
5.(2020山东潍坊高三上月考)原子价电子排布式如下的元素中,第一电离能最小的是( )
A.3s23p3
B.3s23p5
C.3s23p4
D.3s23p6
6.(2020山东烟台高二上期末)下列有关铝元素的微粒中,电离最外层一个电子所需能量最大的是( )
7.下列电子排布式所表示的原子中,第二电离能与第一电离能差值最大的是( )
A.[Ne]3s1
B.1s22s22p2
C.[Ne]3s23p5
D.1s22s22p63s23p3
8.下列有关电离能的说法中,正确的是( )
A.第一电离能越大的原子失电子的能力越强
B.第一电离能是元素的原子失去核外第一个电子需要的能量
C.同一周期中,主族元素原子第一电离能从左到右越来越大
D.可通过一种元素各级电离能的数值,判断元素可能的化合价
9.(2019福建宁德六校高二下期中)下表列出了某短周期元素R的各级电离能数据用I1、I2、I3、I4表示,单位为kJ·mol-1。
I1
I2
I3
I4
…
R
738
1
500
7
700
10
500
…
下列关于元素R的判断中一定正确的是( )
A.R的最高正价为+4价
B.R元素位于元素周期表中第ⅡA族
C.R元素的原子最外层共有4个电子
D.R元素基态原子的电子排布式为1s22s2
题组三 综合应用
10.(2020黑龙江哈尔滨三中高二上期末)已知短周期元素的离子aA2+、bB+、cC3-、dD-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>C>D
B.原子序数:d>c>b>a
C.离子半径:C3->D->B+>A2+
D.元素的第一电离能:A>B>D>C
11.(2020山东济南高二上期末)屠呦呦因在抗疟药青蒿素研究中的杰出贡献,成为我国首获科学类诺贝尔奖的科学家。回答下列问题:
(1)青蒿素的分子式是C15H22O5,组成元素中,第一电离能最大的是 (填元素符号,下同)。?
(2)基态氢原子中电子所在轨道的形状是 ;基态氧原子中能量最高的电子所在的能级是 。?
(3)碳元素位于元素周期表 区;基态碳原子价电子的轨道表示式是 。?
12.(2019黑龙江牡丹江一中高二下月考)Q、R、X、Y、Z为周期表中原子序数依次递增的前四周期元素。
已知:①Q为元素周期表中原子半径最小的元素;②R的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道,且每种能级中的电子总数相同;③Y的基态原子的核外成对的电子数是未成对电子数的3倍;④Z基态原子有六个未成对电子。
用对应的元素符号或化学式回答下列问题:
(1)R、X、Y的第一电离能由大到小的顺序为 。?
(2)Q元素在元素周期表中属于 区,与Y元素同族的第四周期元素的价电子排布式为 。?
(3)RY2的电子式为 ,Z3+的结构示意图为 。?
(4)由Y、Z两种元素组成的Z2在酸性条件下可与乙醇反应,生成乙酸、Z3+等。该反应的离子方程式为 。?
能力提升练
题组一 微粒半径大小的比较
1.(2020山东烟台二中高一下月考,)X、Y、Z均为元素周期表中前20号元素,Xb+、Yb-、Z(b+1)-三种简单离子的电子层结构相同,下列说法正确的是( )
A.原子半径:Z>Y>X
B.离子半径:Yb->Z(b+1)->Xb+
C.Z(b+1)-的还原性一定强于Yb-
D.气态氢化物的稳定性:Hb+1Z>HbY
2.(2020广东东莞光明中学高三下月考,)四种主族元素a、b、c、d分布在三个短周期中,其原子序数依次增大,b、d的简单离子具有相同电子层结构,d的简单离子半径是同周期主族元素中最小的,四种元素原子的最外层电子数之和为15,下列叙述正确的是( )
A.b元素最高价氧化物对应的水化物为强酸
B.最简单气态氢化物的热稳定性:b>c
C.c为第二周期第ⅦA族元素
D.原子半径:d>c>b>a
3.(2020山东德州高三上期末,)X、Y、Z、W为原子序数依次增大的四种短周期主族元素,A、B、C、D、E均为上述四种元素中的两种元素组成的化合物,Z2为Z元素的一种单质。已知:A、D均含有10个电子,C的相对分子质量为30。上述物质之间的转化关系如图所示(部分反应物或生成物省略)。则下列说法中不正确的是( )
A.原子半径:W>Y>Z>X
B.若C中混有E可用水洗方法除去
C.A在工业上常用作制冷剂
D.B与D反应生成Z2时,D作还原剂
题组二 电离能大小的比较及其应用
4.(2019福建福州长乐中学高二上期末,)根据下表中五种元素的第一至第四电离能数据(单位:kJ·mol-1),在周期表中最可能处于同一族的是( )
元素代号
I1
I2
I3
I4
Q
2
080
4
000
6
100
9
400
R
500
4
600
6
900
9
500
S
740
1
500
7
700
10
500
T
580
1
800
2
700
11
600
U
420
3
100
4
400
5
900
A.Q和R
B.S和T
C.T和U
D.R和U
5.(2020山西太原二十四中高二下月考,)已知X、Y是主族元素,I为电离能,单位是kJ·mol-1。根据表中所列数据判断,错误的是( )
元素
I1
I2
I3
I4
X
500
4
600
6
900
9
500
Y
580
1
800
2
700
11
600
A.元素X的常见化合价是+1
B.元素Y是ⅢA族元素
C.若元素Y处于第3周期,它的单质可与冷水剧烈反应
D.元素X与氯元素形成化合物时,化学式可能是XCl
题组三 综合考查
6.(2020山西吕梁高二下月考,)四种常见元素的性质或结构信息如表。试根据信息回答有关问题。深度解析
元素
A
B
C
D
性质或
结构信息
基态原子核外电子共有7种运动状态
原子的M层有1对成对的p电子
一种核素的中子数为35、质量数为64
有多种同位素,其中一种用作测量相对原子质量的标准
(1)写出B原子的电子排布式 ;写出C基态原子的电子排布式 。?
(2)四种元素中非金属性最强的是 (填元素符号,下同),金属性最强的是 ,第一电离能最大的是 。?
(3)一定条件下B、C单质间能反应,反应的化学方程式为 。?
7.(2019安徽阜阳三中二模,)现有部分短周期元素的性质或原子结构如下表:
元素编号
元素性质或原子结构
W
单质能与水剧烈反应,所得溶液呈酸性
X
X为非金属元素,其基态原子的s轨道电子与p轨道电子数相等
Y
第三周期元素的简单离子中半径最小
Z
L层有三个未成对电子
T
该元素带三个单位正电荷的简单离子的3d能级为半充满状态
(1)W、X、Y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);化合物ZW3的电子式是 。?
(2)在W、X的气态氢化物中,较稳定的是?
(用化学式表示,下同),沸点较高的是 。?
(3)Y的价电子轨道表示式为 ,写出Y元素最高价氧化物的水化物与NaOH溶液反应的离子方程式
。?
(4)T在周期表中的位置为 ,T2+的电子排布式为
;
T的单质在高温下与X的简单氢化物反应,其化学方程式为 。?
(5)基态Z原子中,核外电子占据的最高能层的符号是 ,占据最高能级的电子的电子云轮廓图形状为 。?
答案全解全析
基础过关练
1.D
2.D
3.A
4.A
5.C
6.C
7.A
8.D
9.B
10.C
1.D Na、Al、S、Cl都位于第三周期,同周期主族元素从左到右原子半径逐渐减小,所以原子半径最小的是Cl,选D。
2.D 同一主族元素,原子半径随着电子层的增多而增大,则原子半径As>P>N;同一周期元素从左到右,原子半径逐渐减小,则原子半径Li>N>O;As、Fe在第四周期,原子半径Fe>As,所以原子半径最小的是O,选D。
3.A 根据选项中的电子排布式可知,A、B、C、D分别是Al、N、C、S原子;同一周期主族元素的原子,原子半径随着原子序数的增大而减小,所以原子半径,Al>S、B>C>N;同一主族元素的原子半径从上到下逐渐增大,所以Al>B,半径最大的是Al原子,故选A。
4.A 同一周期的主族元素随着原子序数的增大,元素的非金属性逐渐增强,非金属性:S>P>As,还原性:As3->S2-,故A正确;非金属性越强,简单氢化物越稳定,非金属性:Cl>Br>As,所以热稳定性:AsH3
As,所以酸性:H3AsO45.C A、B、C、D分别表示的原子为P、Cl、S、Ar。同一周期中,元素的第一电离能在总体上随着原子序数的增大而呈增大趋势,但第ⅡA族、第ⅤA族元素第一电离能大于相邻元素,所以第一电离能大小顺序是Ar>Cl>P>S,在P、Cl、S、Ar中第一电离能最小的是S,故选C。
6.C A、B都是铝原子的核外电子排布,A为基态,B为激发态,稳定性A大于B,失去最外层1个电子需要的能量A大于B,C、D为铝原子失去2个电子的核外电子排布,C为基态,D为激发态,稳定性C大于D,失去最外层1个电子需要的能量C大于D;A失去最外层一个电子,为Al的第一电离能,C失去最外层1个电子,为Al的第三电离能,第三电离能大于第一电离能,故选C。
7.A A项,[Ne]3s1失去3s1上的一个电子后,变为全充满的相对稳定结构,第二电离能与第一电离能差值较大;B项,1s22s22p2第一电离能与第二电离能均为失去2p能级电子需要的能量,相差不大;C项,[Ne]3s23p5第一电离能与第二电离能均为失去3p能级电子需要的能量,相差不大;D项,1s22s22p63s23p3第一电离能与第二电离能均为失去3p能级电子需要的能量,相差不大。故选A。
8.D 元素原子的第一电离能越大,表示该元素的原子越难失去电子,故A不正确;电离能是气态基态原子或气态基态离子失去一个电子所需要的最小能量,故B不正确;从总的变化趋势上看,同一周期中第一电离能从左到右逐渐增大,但有反常,如N>O、Mg>Al,故C不正确;可以通过一种元素各级电离能的数值,判断元素可能的化合价,故D正确。
9.B 从表中第一至第四电离能可以看出,元素的第一、第二电离能都较小,原子最外层应有2个电子,可失去2个电子,元素最高化合价为+2价,故A错误;最外层应有2个电子,所以R元素位于元素周期表中第ⅡA族,B正确;R元素的原子最外层共有2个电子,故C错误;R元素应为Mg,故D错误。
10.C 短周期元素的离子aA2+、bB+、cC3-、dD-都具有相同的电子层结构,A、B为金属元素,C、D为非金属元素,且A、B位于第三周期,C、D位于第二周期,原子序数:a>b>d>c,故B错误;同一周期的主族元素从左到右原子半径逐渐减小,同一主族元素从上到下原子半径逐渐增大,所以原子半径:B>A>C>D,A错误;aA2+、C3-、dD-都具有相同的电子层结构,核电荷数越大,离子半径越小,核电荷数a>b>d>c,所以离子半径C3->D->B+>A2+,C正确;第一电离能:D>C>A>B,故D错误。
11.答案 (1)O (2)球形 2p (3)p
解析 (1)同周期元素随原子序数增大元素第一电离能呈增大趋势。青蒿素的分子式是C15H22O5,组成元素中第一电离能最大的是O。
(2)基态氢原子中电子所在的轨道为1s轨道,电子所在轨道的形状是球形,基态氧原子中能量最高的电子位于2p能级。
(3)碳原子核外有2个电子层,最外层电子数为4,位于p区;基态碳原子核外有6个电子,价电子数为4,分布在2s、2p轨道上,价电子轨道表示式为。
12.答案 (1)N>O>C (2)s 4s24p4
(3)
(4)2Cr2+3CH3CH2OH+16H+
4Cr3++3CH3COOH+11H2O
解析 ①Q为元素周期表中原子半径最小的元素,为H元素;②R的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道,且每种轨道中的电子总数相同,则原子核外电子排布式为1s22s22p2,为C元素;③Y的基态原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍,核外电子排布式为1s22s22p4,为O元素;④Z基态原子有六个未成对电子,只能处于第四周期,外围电子排布式为3d54s1,则Z为Cr元素。(1)R、X、Y三种元素分别为C、N、O,同周期元素从左到右元素的第一电离能呈增大趋势,则C元素的最小,但N的基态原子的2p轨道为半充满稳定状态,能量较低,则失去1个电子更难,N元素第一电离能大于O元素,故第一电离能N>O>C。(2)Q为H元素,在元素周期表中属于s区,Y为O元素,与之同族的第四周期元素的价电子排布式为4s24p4。(3)CO2的电子式为;Cr3+的结构示意图为。(4)由Y、Z两种元素组成的Cr2在酸性条件下可与乙醇反应,生成乙酸、Cr3+等,反应的离子方程式为2Cr2+3CH3CH2OH+16H+
4Cr3++3CH3COOH+11H2O。
能力提升练
1.C
2.A
3.D
4.D
5.C
1.C 由Xb+、Yb-、Z(b+1)-三种简单离子的电子层结构相同可知,原子序数X>Y>Z,X位于Y、Z的下一周期,所以原子半径:X>Z>Y,A错误;电子层结构相同的离子,离子半径随原子序数的增大而减小,所以离子半径:Z(b+1)->Yb->Xb+,B错误;Y、Z位于同一周期,原子序数Y>Z,所以非金属性Y>Z,对应阴离子的还原性Z(b+1)-一定强于Yb-,故C正确;元素非金属性越强对应气态氢化物越稳定,所以Hb+1Z的稳定性弱于HbY,D错误。
2.A 四种主族元素a、b、c、d分布在三个短周期中,其原子序数依次增大,则a为H;b、d的简单离子具有相同电子层结构,d的简单离子半径是同周期主族元素中最小的,d为Al,四种元素原子的最外层电子数之和为15,b、c为第二周期元素,b、c的最外层电子数之和为15-1-3=11,b为N,c为O符合题意。b为N,其最高价氧化物对应的水化物硝酸为强酸,故A正确;非金属性O>N,所以气态氢化物的热稳定性:bN>O>H,D错误。
3.D X、Y、Z、W为原子序数依次增大的四种短周期主族元素,A、B、C、D、E为上述四种元素中的两种元素组成的化合物,Z2为Z元素的一种单质,已知A、D均含有10个电子,则A、D为氢化物,可能为CH4、NH3、H2O、HF等,根据转化关系A与单质Z2反应生成C,B与D反应生成Z2,且C的相对分子质量为30,推知C为NO,D为H2O,A为NH3,Z2为O2,B为Na2O2,E为NO2,根据原子序数大小可知,X为H,Y为N,Z为O,W为Na。同一周期主族元素从左向右原子半径逐渐减小,电子层越多原子半径越大,所以原子半径由大到小的顺序为W>Y>Z>X,A正确;NO2与水反应生成NO和硝酸,若NO中混有NO2,可用水洗方法除去,故B正确;NH3沸点较低易液化,工业上常用作制冷剂,故C正确;过氧化钠与水的反应中,Na2O2既是氧化剂又是还原剂,H2O既不是氧化剂也不是还原剂,故D不正确。
4.D 根据表中五种元素的电离能数据可知,元素Q的第一至第四电离能数据相差不大,且其第一电离能较大,可能是稀有气体元素;R元素第一电离能远小于第二电离能,所以R可能为第ⅠA族元素;S元素第二电离能远小于第三电离能,所以S可能为第ⅡA族元素;T元素第三电离能远小于第四电离能,所以T可能为第ⅢA族元素;U元素第一电离能远小于第二电离能,所以U可能为第ⅠA族元素。在周期表中,最可能处于同一族的是R和U元素,故选D。
5.C X和Y都是主族元素,X的第一电离能和第二电离能相差较大,则X为第ⅠA族元素,元素X的常见化合价为+1,故A正确;Y元素第三电离能和第四电离能相差较大,则Y是第ⅢA族元素,故B正确;如果Y是第三周期元素,则为Al,Al和冷水不反应,故C错误;X常见化合价为+1,所以元素X与氯元素形成化合物时,化学式可能是XCl,故D正确。
6.答案 (1)1s22s22p63s23p4 1s22s22p63s23p63d104s1 (2)N Cu N (3)S+2Cu
Cu2S
解析 A的基态原子核外电子共有7种运动状态,有多少个电子,电子就有多少种运动状态,所以A为N元素;B元素原子的M层有1对成对的p电子,其外围电子排布为3s23p4,所以B为S元素;C的一种核素的中子数为35、质量数为64,其质子数为64-35=29,所以C为Cu元素;D有多种同位素,其中一种用作测量相对原子质量的标准,所以D为C元素。(1)B为S元素,其原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4;C为Cu元素,其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。(2)C、N、S、Cu四种元素中,根据元素周期律非金属性最强的元素是N元素,金属性最强的元素是Cu元素,金属元素第一电离能较小,非金属元素第一电离能较大,N处于第ⅤA族,第ⅤA族元素第一电离能大于同周期相邻元素,则N的第一电离能大于C和O,又因为O的第一电离能大于S,故N、S、Cu、C中第一电离能最大的为N。(3)B为S元素,C为Cu元素,一定条件下S、Cu单质在加热条件下反应生成硫化亚铜,该反应的化学方程式为S+2Cu
Cu2S。
易错辨析
原子核外的每个电子其运动状态都不同,原子核外有多少个电子,电子就有多少种运动状态,A元素的基态原子核外电子共有7种运动状态,其核外电子数为7;单质S的氧化性较弱,得电子能力较弱,与变价金属反应时,一般生成低价态金属硫化物,如S+Fe
FeS、2Cu+S
Cu2S。
7.答案 (1)O2->F->Al3+ (2)HF H2O (3)
Al(OH)3+OH-
[Al(OH)4]- (4)第四周期第Ⅷ族 [Ar]3d6 3Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H2 (5)L 哑铃形
解析 分析题给信息推知W、X、Y、Z、T分别为F、O、Al、N、Fe。(1)F、O、Al三种元素的简单离子具有相同的电子层结构,核电荷数越大半径越小,故半径由大到小的顺序是O2->F->Al3+;NF3的电子式是。
(2)F、O处于同一周期,非金属性F>O,气态氢化物的稳定性:HF>H2O;常温下HF为气态、H2O为液态,H2O的沸点较高。
(3)Y是Al,Al的价电子排布式为3s23p1,根据洪特规则和泡利不相容原理可得价电子的轨道表示式为
;铝的最高价氧化物对应的水化物为Al(OH)3,Al(OH)3具有两性,与NaOH溶液反应的离子方程式为Al(OH)3+OH-
[Al(OH)4]-。
(4)T是Fe,Fe在周期表中位于第四周期第Ⅷ族,Fe2+的电子排布式为[Ar]3d6;Fe在高温下与水蒸气反应的化学方程式为3Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H2。
(5)Z为N元素,N原子电子排布式为1s22s22p3,基态N原子中,核外电子占据的最高能层的符号是L,占据最高能级的电子的电子云轮廓图形状为哑铃形。第2课时 电负性、元素周期律的综合应用
基础过关练
题组一 电负性及其应用
1.(2019安徽师范附中高三上月考)电负性是元素的重要性质。研究电负性的大小及其变化规律具有重要的价值。下列几种叙述中不属于电负性的应用的是( )
A.判断一种元素是金属元素还是非金属元素
B.判断化合物中元素化合价的正负
C.判断化学键的类型
D.判断化合物的溶解度
2.(2019福建宁德六校高二下期中)下列各组元素的性质正确的是( )
A.第一电离能:Be>Mg>Ca
B.电负性:F>N>O
C.最高正价:F>S>Si
D.原子半径:P>N>C
3.(2019湖北部分重点中学高二下期中)XY是由电负性相差最大的两种主族元素所形成的化合物(放射性元素除外),下列有关XY及其组成元素的说法中不正确的是( )
A.X元素的第一电离能远大于其第二电离能
B.Y元素的单质中含有共价键
C.Y元素位于元素周期表的右上角
D.XY一定是离子化合物
4.(2019吉林长春外国语学校高二下月考)下表给出了14种元素的电负性:
元素
电负性
元素
电负性
元素
电负性
Al
1.5
B
2.0
Be
1.5
C
2.5
Cl
3.0
F
4.0
Li
1.0
Mg
1.2
N
3.0
Na
0.9
O
3.5
P
2.1
S
2.5
Si
1.8
(1)同一周期中,从左到右,主族元素的电负性 ;同一主族中,从上到下,元素的电负性 。主族元素的电负性随原子序数递增呈 变化。?
(2)短周期元素中,电负性最大的元素与电负性最小的元素形成的化合物属于 化合物,用电子式表示该化合物的形成过程: 。?
(3)已知:两成键元素间的电负性差值大于1.7时,通常形成离子键,两成键元素间的电负性差值小于1.7时,通常形成共价键。Mg3N2、BeCl2、AlCl3、SiC中为离子化合物的是 ,为共价化合物的是 。?
题组二 元素周期律的综合应用
5.(2019四川内江高二上期末)下列叙述中正确的是( )
A.同周期元素中,第ⅦA族元素原子的半径最大
B.第ⅥA族元素的原子半径越大,其电负性越大
C.电子层结构相同的离子,核电荷数越小,半径越大
D.同一周期中,碱金属元素的第一电离能最大
6.(2020河南洛阳高二上期末)现有四种元素的基态原子的电子排布式如下:①1s22s22p63s23p2;②1s22s22p63s23p3;③1s22s22p3;④1s22s22p4。则下列有关比较中正确的是( )
A.电负性:④>③>②>①
B.原子半径:④>③>②>①
C.第一电离能:④>③>②>①
D.最高正化合价:④>③>②>①
7.(2020山东东营高二下3月线上考试)A、B、C、D是四种短周期元素,E是过渡元素。A、B、C同周期,C、D同主族,A的原子结构示意图为,B是同周期第一电离能最小的元素,C的原子最外层有三个未成对电子,E的原子外围电子排布式为3d64s2。
回答下列问题:
(1)写出下列元素的符号:A ,B ,C ,D 。?
(2)用化学式表示,上述五种元素中最高价氧化物对应水化物酸性最强的是 ,碱性最强的是 。?
(3)用元素符号表示,D所在周期第一电离能最大的元素是 ,电负性最大的元素是 。?
(4)E元素原子的核电荷数是 ,E元素在周期表的第 周期第 族,已知元素周期表可按价电子排布分为s区、p区等,则E元素在 区。?
8.(2020山西忻州一中高二上期末)已知X、Y、Z、R均为周期表前四周期元素,且原子序数依次增大。X的基态原子的所有p轨道电子总数比所有s轨道电子总数少1,Z的基态原子的2p轨道有1个未成对电子,R为前四周期电负性最小的元素。请回答:
(1)X和Y第一电离能由小到大的顺序为?
(填元素符号),原因是 。?
(2)基态Z原子的价电子排布式为 。?
(3)R在元素周期表中的位置为 ,灼烧含元素R的盐,会使火焰呈现特殊的颜色,请用原子结构的知识解释其原因 。?
能力提升练
题组一 电负性及其应用
1.(2020黑龙江哈尔滨三中高二上期末,)不能说明X的电负性比Y的大的是( )
A.与H2化合时X单质比Y单质容易
B.X的最高价氧化物的水化物的酸性比Y的最高价氧化物的水化物的酸性强
C.X原子的最外层电子数比Y原子的最外层电子数多
D.X单质可以把Y从其氢化物中置换出来
2.(2019四川资阳中学高二上月考,)A元素的阳离子与B元素的阴离子具有相同的电子层结构,下列有关两元素的叙述中正确的是( )
①原子半径:AB ③原子序数:A>B ④第一电离能:A>B ⑤A的正价与B的负价绝对值一定相等 ⑥电负性:AA.③⑥ B.①② C.③⑤ D.③④⑤⑥
题组二 元素周期律的综合应用
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( )
甲
乙
A.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
B.图甲可能表示的是元素的第一电离能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.图乙不可能表示同族元素的电负性随原子序数的变化关系
4.(2020天津一中高三上月考,)以下有关元素性质的说法不正确的是( 易错 )
A.具有下列电子排布式的原子①1s22s22p63s23p2 ②1s22s22p3 ③1s22s22p63s23p4 ④1s22s22p2,原子半径最大的是①
B.有下列价电子排布式的原子①3s23p1 ②3s23p2 ③3s23p3 ④3s23p4,第一电离能最大的是③
C.①Na、K、Rb,②N、P、S,③Na、P、Cl,元素的电负性随原子序数增大而增大的是③
D.某主族元素的逐级电离能分别为738、1
415、7
733、10
450、13
630、17
995等(单位为kJ·mol-1),它与氯气反应时,生成的阳离子是X3+
5.(双选)(2020山东德州一中高二下月考,)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。
X
Y
Z
R
W
J
下列说法正确的是( )
A.R基态原子的核外电子排布图为:
B.Y2-与Na+的半径大小关系为Y2->Na+
C.X的第一电离能小于Y的第一电离能
D.表中电负性最大的元素是Z
6.(2020山东潍坊高二上月考,)有A、B、C、D、E五种元素,它们的核电荷数依次增大,且都小于20。其中C、E是金属元素;A和E属同一主族,它们原子的最外层电子排布式均为ns1。B和D也属同一族,它们原子最外层的p能级电子数是s能级电子数的两倍,C原子最外层上电子数等于D原子最外层上电子数的一半。请回答下列问题:
(1)A是 ,B是 ,E是 。?
(2)写出C元素基态原子的电子排布式 。?
(3)请写出D元素原子的价电子轨道表示式 。?
(4)元素B与D的电负性的大小关系是 ,C与E的第一电离能的大小关系是 。(用元素符号表示)?
7.(2020山东菏泽高二上期末,)一种新型漂白剂(结构如下图)可用于漂白羊毛等,其中W、Y、Z为不同周期不同主族的短周期元素,Z原子的核外电子排布式为1s1,W、Y、Z的最外层电子数之和等于X的最外层电子数,X基态原子核外有两个单电子,W、X对应的简单离子核外电子排布相同。
回答下列问题:
(1)写出元素X在周期表中的位置 。?
(2)写出W简单离子的核外电子排布式 。?
(3)Y元素基态原子核外电子的运动状态有 种,占据的原子轨道有 个。?
(4)W、X、Y电负性由大到小的顺序是 。?
(5)试解释W的第一电离能大于Al的第一电离能的原因?
。?
答案全解全析
基础过关练
1.D
2.A
3.A
5.C
6.A
1.D 根据元素电负性数值的大小可判断一种元素是金属元素还是非金属元素,一般电负性大于2的元素为非金属元素,故A不符合题意;利用元素电负性可判断化合物中元素化合价的正负,电负性大的元素显负价,故B不符合题意;利用元素电负性可判断元素的原子形成的化学键类型,故C不符合题意;化合物溶解度与元素电负性没有必然关系,故D符合题意。
2.A Be、Mg、Ca处于同一主族,同主族元素自上而下第一电离能减小,所以Be、Mg、Ca元素第一电离能逐渐减小,A正确;同周期元素随原子序数的增加非金属性增强,电负性:F>O>N,故B错误;氟元素无正价,故C错误;同周期元素原子半径从左到右逐渐减小,同主族元素自上而下原子半径依次增大,原子半径:P>C>N,故D错误。
3.A Cs原子的最外层有1个电子,易失去1个电子,所以X元素的第一电离能远小于其第二电离能,故A不正确;F2中氟原子之间以共价键连接,故B正确;氟元素位于元素周期表第二周期ⅦA族,位于元素周期表的右上角,故C正确;氟化铯为离子化合物,故D正确。
4.答案 (1)逐渐增大 逐渐减小 周期性
(2)离子
(3)Mg3N2 BeCl2、AlCl3、SiC
解析 (1)由表中数据可知,第二周期元素从Li→F,随着原子序数的递增,元素的电负性逐渐增大,第三周期元素从Na→Cl,随着原子序数的递增,元素的电负性也逐渐增大;同一主族中,从上到下,元素的电负性逐渐减小。(2)短周期元素中,电负性最大的是F,电负性最小的是Na,两者形成的化合物的化学式为NaF,NaF属于离子化合物,用电子式表示氟化钠的形成过程为。(3)Mg3N2中两元素电负性差值为3.0-1.2=1.8,大于1.7,形成离子键,属于离子化合物;BeCl2中两元素电负性差值为3.0-1.5=1.5,小于1.7,形成共价键,属于共价化合物;AlCl3中两元素电负性差值为3.0-1.5=1.5,小于1.7,形成共价键,属于共价化合物;SiC中两元素电负性差值为2.5-1.8=0.7,小于1.7,形成共价键,属于共价化合物。
5.C 同周期主族元素的原子,从左到右半径逐渐减小,ⅦA族元素在同周期主族元素中原子半径是最小的,故A错误;第ⅥA族元素的原子,其半径越大,吸引电子的能力越弱,元素的电负性越小,故B错误;电子层结构相同的离子,核电荷数越大,半径越小,核电荷数越小,半径越大,故C正确;同一周期中,碱金属元素最容易失电子,则同一周期中碱金属元素的第一电离能最小,故D错误。
6.A 由四种元素基态原子电子排布式可知,①为Si;②为P;③为N;④为O。同周期主族元素从左到右,元素的电负性逐渐增大,所以电负性SiP,元素的电负性Si③>②>①,故A正确;同周期(稀有气体除外)元素的原子半径自左向右逐渐减小,所以原子半径Si>P,N>O,故B错误;同周期元素从左到右,第一电离能在总体上呈现从小到大的变化趋势,但N、P基态原子np能级容纳3个电子,为半满状态,能量较低,第一电离能高于同周期相邻元素,所以第一电离能SiO,故C错误;O元素没有最高正化合价,故D错误。
7.答案 (1)Si Na P N (2)HNO3 NaOH (3)Ne F (4)26 四 Ⅷ d
解析 根据A的原子结构示意图可知,x=2,A原子的质子数为14,所以A为Si元素;A、B、C同周期,即第三周期,由于B是同周期中第一电离能最小的元素,所以B为Na元素;C的原子最外层有三个未成对电子,则C为P元素;D为短周期元素,且与C同主族,所以D为N元素;E的原子外围电子排布式为3d64s2,所以E的原子序数为26,为Fe元素。
(1)A、B、C、D的元素符号分别为Si、Na、P、N。
(2)五种元素中N元素的非金属性最强,所以N元素的最高价氧化物对应的水化物HNO3的酸性最强;Na元素的金属性最强,所以Na元素的最高价氧化物对应的水化物NaOH的碱性最强。
(3)D为N元素,位于第二周期,在第二周期中原子最难失电子的元素是Ne,所以该周期中第一电离能最大的元素是Ne,第二周期中F的非金属性最强,所以该周期中电负性最大的元素是F。
(4)E为Fe元素,原子序数为26,位于元素周期表第四周期第Ⅷ族,属于d区。
8.答案 (1)O(2)2s22p5
(3)第四周期第ⅠA族 灼烧时钾离子中的电子吸收能量后,从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道,再跃迁回能量较低的轨道时,能量以特定波长的光的形式放出,因而火焰呈现特殊的颜色
解析 X基态原子的所有p轨道电子总数比所有s轨道电子总数少1,原子核外电子排布式为1s22s22p3,为N元素;Z的基态原子的2p轨道有1个未成对电子,且其原子序数大于Z,则其原子电子排布式为1s22s22p5,为F元素;Y的原子序数介于N、F之间,为O元素;R为前四周期电负性最小的元素,为K元素。
(1)N原子的2p能级为半充满状态,其第一电离能高于O元素。
(2)Z原子电子排布式为1s22s22p5,基态Z原子的价电子排布式为2s22p5。
(3)R为K元素,R在元素周期表中位于第四周期第ⅠA族;灼烧钾盐时钾离子中的电子吸收能量后,从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道,再跃迁回能量较低的轨道时,能量以特定波长的光的形式放出,因而火焰呈现特殊的颜色。
能力提升练
1.C
2.A
3.B
4.D
5.BD
1.C A项,电负性越大的元素其单质得电子能力越强,即氧化性越强,和氢气化合越容易,所以与H2化合时X单质比Y单质容易,说明X比Y的电负性大;B项,X的最高价氧化物的水化物的酸性比Y的最高价氧化物的水化物的酸性强,说明非金属性X比Y强,X比Y的电负性大;C项,元素电负性大小与其原子在化合物中吸引电子能力有关,与最外层电子数多少无关;D项,X单质可以把Y从其氢化物中置换出来,说明非金属性X比Y强,X比Y的电负性大;故选C。
2.A A元素的阳离子与B元素的阴离子具有相同的电子层结构,可推知A元素处于B元素的下一周期。①A元素处于B元素的下一周期,电子层越多,原子半径越大,则原子半径A>B,故①错误;②A元素处于B元素的下一周期,原子序数A较大,核外电子排布相同的离子,原子序数越大,离子半径越小,所以离子半径AB,故③正确;④第一电离能:A3.B 同周期元素中,非金属单质的熔点较低,不会出现随原子序数增大熔点升高的趋势,与图像不符,故A错误;同周期元素第一电离能从左到右呈增大趋势,其中ⅡA、ⅤA族元素的第一电离能大于同周期相邻元素,与图像基本符合,故B正确;同周期元素从左到右,原子半径逐渐减小,与图像不符,故C错误;同周期元素从左到右,非金属性逐渐增强,元素的电负性逐渐增大,故D错误。
4.D 由原子的电子排布式可知,①、②、③、④分别是Si、N、S、C,同主族元素原子核外电子层数越多其原子半径越大,同周期主族元素原子半径随着原子序数增大而减小,所以原子半径:①>③>④>②,A正确;由原子的价电子排布式可知,①、②、③、④分别是Al、Si、P、S,同一周期元素的第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势,但第ⅡA族、第ⅤA族元素第一电离能大于其相邻元素,所以第一电离能:③>④>②>①,B正确;同一周期的主族元素电负性随着原子序数增大而增大,同一主族元素电负性随着原子序数增大而减小,①Na、K、Rb的电负性依次减小,②N、P、S的电负性:N>S>P,③Na、P、Cl的电负性依次增大,所以元素的电负性随原子序数增大而增大的是③,C正确;该主族元素的第二和第三电离能相差较大,则该元素位于第ⅡA族,该元素原子失去2个电子生成的阳离子为X2+,故D不正确。
易错辨析
第一电离能变化规律中的异常现象,第ⅡA族元素的s能级处于全充满状态、第ⅤA族元素的p能级为半充满状态,故第ⅡA、ⅤA族元素的第一电离能大于其同周期的相邻元素。
5.BD 根据各元素在周期表中的相对位置可知,X、Y、Z、R、W、J分别为N、O、F、S、Br、Xe元素。根据洪特规则可知,核外电子在能量相同的原子轨道上排布时,将尽可能分占不同的原子轨道并且自旋状态相同,故A不正确;核外电子排布相同的离子,原子序数越小,离子半径越大,所以O2->Na+,B正确;同一周期从左到右元素的第一电离能在总体上呈现从小到大的变化趋势,但第ⅤA族元素的np能级处于半充满状态,能量低,较稳定,所以N元素的第一电离能大于O元素,C不正确;N、O、F、S、Br、Xe元素中F元素的非金属性最强,电负性最大,故D正确。
6.答案 (1)H O K (2)1s22s22p63s23p1 (3)
(4)O>S Al>K
解析 A、B、C、D、E为核电荷数依次增大且小于20的5种元素,B和D属于同一族,它们原子最外层的p能级电子数是s能级电子数的两倍,所以它们的价电子排布式为ns2np4,所以B为O元素,D为S元素;A和E元素原子的最外层电子排布式为ns1,处于第ⅠA族,E为金属元素,E的原子序数大于S元素,故A为H元素,E为K元素;C原子最外层上电子数等于D原子最外层上电子数的一半,所以C原子最外层电子数为3,原子序数介于O与S之间,故C为Al元素。(1)A、B、E分别为H、O、K。(2)C为Al,其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p1。(3)D为S,S的价电子排布式为3s23p4,轨道表示式为。(4)同主族元素自上而下电负性减小,所以电负性O>S;第一电离能Al>K。
7.答案 (1)第二周期第ⅥA族 (2)1s22s22p6 (3)5 3 (4)O>B>Mg (5)基态Mg的核外电子排布式为1s22s22p63s2,处于稳定状态,失去1个电子后,处于不稳定状态;基态Al的核外电子排布式为1s22s22p63s22p1,失去1个电子,处于稳定状态
解析 Z原子的核外电子排布为1s1,为H元素;W、Y、Z为不同周期不同主族的短周期元素,X基态原子核外有两个单电子,W、X对应的简单离子核外电子排布相同,所以W为Mg元素、X为O元素,Y处于第二周期;由于W、Y、Z的最外层电子数之和等于X的最外层电子数,所以Y原子的最外层电子数为3,Y为B元素。(1)O元素位于第二周期第ⅥA族。(2)Mg2+的核外电子排布式为1s22s22p6。(3)Y元素基态原子核外有5个电子,所以其核外电子的运动状态有5种;电子排布式为1s22s22p1,占据1s、2s和2p
3个原子轨道。(4)元素的非金属性越强,电负性越大,所以Mg、O、B元素电负性由大到小的顺序为O>B>Mg。