高中化学第一章原子结构与性质2-2元素周期律同步检测含解析 人教版选修3 2 15页

- 1 - 第 2 课时 元素周期律 记一记 元素周期表 原子 半径 同周期：从左到右原子半径逐渐变小 稀有气体除外 同主族：从上到下原子半径逐渐增大 第一电 离能 同周期：从左到右主族元素呈现增大趋势 同主族：从上到下逐渐减小 电负性 同周期：从左到右逐渐变大 同主族：从上到下逐渐变小 探一探 一、原子半径 1．试解释为何同一周期的元素，从左到右，原子半径逐渐减小，而同一主族元素，从上 到下，原子半径逐渐增大？ [提示] 同一周期元素，原子的能层数相同，核电荷数越多，核对电子吸引力越大，半 径越小；而同一主族，能层数越多，电子之间的负电排斥将使原子的半径增大。 2．试比较离子半径大小关系？r(Na＋)、r(O2－)、r(Mg2＋)、r(F－) [提示] 电子层结构相同的阴阳离子，核电荷数越多，核对电子吸引力越大，半径越小。 r(Mg2＋)r(O2－)>r(F－)>r(Na＋)>r(Mg2＋)。(√) (2)r(Si)>r(C)>r(B)。(×) (3)r(Li＋)r(Fe2＋)>r(Fe)。(×) (5)同一周期的元素，原子序数大的元素，第一电离能一定大。(×) (6)同一元素的 I1Y，即说明 电负性 X>Y。 答案：C 4．现有四种元素基态原子电子排布式如下：①1s22s22p63s23p4 ；②1s22s22p63s23p3 ； ③1s22s22p3；④1s22s22p5。则下列有关比较中正确的是 ( ) A．第一电离能：④＞③＞②＞① B．原子半径：②＞①＞④＞③ C．电负性： ④＞③＞②＞① D．最高正化合价：④＞①＞③＝② 解析：从电子排布式可以看出①是 S，②是 P，③是 N，④是 F，第一电离能：F>N>P>S； 原子半径：P>S>N>F；电负性：F>N>S>P；最高正化合价：S>N＝P，F 无正价。 答案：A 知识点一 原子半径与离子半径 1.下列离子半径的大小顺序正确的是( ) ①Na＋ ②X2－：1s22s22p63s23p6 ③Y2－： 2s22p6 ④Z－：3s23p6 - 4 - A．③＞④＞②＞① B．④＞③＞②＞① C．④＞③＞①＞② D．②＞④＞③＞① 解析：由核外电子排布式可知， ②、③、④三种离子分别是 S2－ 、O2－、Cl－，电子层结 构相同的离子，核电荷数越大，半径越小，则有②＞④，③＞①；电子层数越多，半径越大， 则大小顺序为②＞④＞③＞①。 答案：D 2．下列关于粒子半径大小关系的判断不正确的是( ) ①r(Li＋)Y，下列说法错误的是( ) A．第一电离能 Y 可能大于 X B．气态氢化物的稳定性：HmY 大于 HnX C．最高价含氧酸的酸性：X 强于 Y D．X 和 Y 形成化合物时，X 显负价，Y 显正价 解析：据电负性 X>Y 推知，原子序数 X>Y，由于 X、Y 同周期，第一电离能 Y 可能大于 X， A 项正确；氢化物稳定性 HmY 小于 HnX，B 项错误；X 对应的最高价含氧酸的酸性强于 Y 的，C 项正确；电负性值大的元素吸引电子能力强，在化合物中显负价，电负性值小的元素吸引电 子能力弱，在化合物中显正价，D 项正确。 答案：B 4．下列四种粒子中，半径按由大到小排列顺序正确的是( ) ①基态 X 的原子结构示意图 ②基态 Y 的价电子排布式：3s23p5 ③基态 Z2－的电子排布图为 ④W 基态原子有 2 个能层，电子式为· W ·· ·· : A．①>②>③>④ B．③>④>①>② C．③>①>②>④ D．①>②>④>③ 解析：由题意可知：X、Y、Z2－、W 分别为 S、Cl、S2－、F。S、Cl、S2－、F 粒子半径大小 排列顺序为 r(S2－)>r(S)>r(Cl)>r(F)，故 C 项正确。 答案：C 5．下列各组元素，按原子半径依次减小、元素第一电离能逐渐升高的顺序排列的是( ) A．K、Na、Li B．Al、Mg、Na - 9 - C．N、O、C D．Cl、S、P 解析：利用在同周期从左→右元素第一电离能增大(除ⅡA、ⅤA 族反常外)，原子半径逐 渐减小；同主族从上→下元素第一电离能逐渐减小，原子半径逐渐增大来判断。 答案：A 6．下表中是 A、B、C、D、E 五种短周期元素的某些性质，下列判断正确的是( ) 元素 A B C D E 最低化合价 －4 －2 －1 －2 －1 电负性 2.5 2.5 3.0 3.5 4.0 A．C、D、E 的氢化物的稳定性：C>D>E B．元素 A 的原子最外层轨道中无自旋状态相同的电子 C．元素 B、C 之间不可能形成化合物 D．与元素 B 同周期且第一电离能最小的元素的单质能与 H2O 发生置换反应 解析：根据电负性和最低化合价，推知 A 为 C 元素，B 为 S 元素、C 为 Cl 元素、D 为 O 元 素、E 为 F 元素。A 项，C、D、E 的氢化物分别为 HCl、H2O、HF，稳定性：HF>H2O>HCl；B 项， 元素 A 的原子最外层电子排布式为 2s22p2,2p2 上的两个电子分占两个原子轨道，且自旋状态相 同；C 项，S 的最外层有 6 个电子，Cl 的最外层有 7 个电子，它们之间可形成 S2Cl2 等化合物； D 项，Na 能与 H2O 发生置换反应生成 NaOH 和 H2。 答案：D 7．a、b、c、d 是四种短周期元素，a、b、d 同周期，c、d 同主族。a 的原子结构示意图 为 ，b 与 c 形成化合物的电子式为 。下列比较中正确的是( ) A．原子半径：a＞c＞d＞b B．电负性：a＞b＞d＞c C．原子序数：a＞d＞b＞c D．最高价含氧酸的酸性：c＞d＞a 解析：a 的原子结构示意图为 第一电子层容纳 2 个电子，故 x＝2，a 的质子数为 14，故 a 为硅元素；b 与 c 形成化合物的电子式为 ，则 b 处于ⅠA 族、 c 处于ⅤA 族，c、d 同主族，c 处于第二周期、d 处于第三周期，a、b、d 同周期，故 b 为钠 元素，故 c 为氮元素，d 为磷元素；同周期自左而右原子半径减小，同主族自上而下原子半径 增大，则原子半径：Na＞Si＞P＞N，故 A 项错误；同周期自左而右电负性增大，同主族自上 - 10 - 而下电负性减小，故电负性：N＞P＞Si＞Na，故 B 项错误；由题意知，原子序数：d＞a＞b＞ c，故 C 项错误；非金属性越强最高价含氧酸的酸性越强，非金属性：N＞P＞Si，故最高价含 氧酸的酸性：c＞d＞a，故 D 项正确。 答案：D 8．通常情况下，原子核外 p 能级、d 能级等原子轨道上电子排布为“全空”“半充满”“全 充满”的时候一般更加稳定，称为洪特规则的特例，下列事实能作为这个规则证据的是( ) ①元素氦(He)的第一电离能远大于元素氢(H)的第一电离能 ②26Fe2＋容易失电子转变为 26Fe3＋，表现出较强的还原性 ③基态铜(Cu)原子的电子排布式为[Ar]3d104s1 而不是[Ar]3d94s2 ④某种激发态碳(C)原子电子排布式为 1s22s12p3 而不是 1s22s22p2 A．①② B．②③ C．③④ D．全部 解析：①中 He、H 均没有 p、d 能级电子，与特例无关，错误；②中 Fe2＋价电子排布为 3d6， 而 Fe3＋价电子排布为 3d5,3d5 属于半充满状态，体系稳定，故 Fe2＋易失去电子变为稳定的 Fe3＋， 正确；③中[Ar]3d104s1 显然符合 d 能级全充满状态，为稳定结构，正确；④属于基态原子获得 能量，2s 能级上一个电子跃迁到 2p 能级上，而激发态不稳定，易变为基态放出能量，错误。 答案：B 9．根据下列五种元素的电离能数据(单位：kJ·mol－1)，回答下列各题。 元素代号 I1 I2 I3 I4 R 500 4 600 6 900 9 500 S 740 1 400 7 700 10 500 T 580 1 800 2 700 11 600 U 420 3 100 4 400 5 900 (1)在周期表中，最可能处于同一族的是________(填字母，下同)。 A．S 和 T B．T 和 U C．R 和 T D．R 和 U (2)它们的氯化物的化学式，最可能正确的是________。 A．RCl B．SCl3 C．TCl D．UCl4 (3)S 元素最可能是________。 A．s 区元素 B．稀有气体元素 C．p 区元素 D．碱金属 答案：(1)D (2)A (3)A 10．分析下列图表，回答问题。 - 11 - (1)N、Al、Si、Ge 四种元素中，有一种元素的电离能数据如下： 电离能 I1 I2 I3 I4 … In/kJ·mol－ 1 578 1 817 2 745 11 578 … 则该元素是________(填写元素符号)。 (2)短周期某主族元素 M 的电离能情况如图所示。 ①基态 M 原子的核外电子排布式为________。 ②比较 M 元素与同周期相邻其他两种元素第一电离能的大小，用元素符号表示： ____________。 解析：(1)因为 I4≫I3，所以该元素原子最外层有 3 个电子，为铝元素。(2)由图可知 M 的 第一电离能和第二电离能差别不大，第三电离能和第二电离能差别很大，所以 M 原子最外层 有 2 个电子，次外层电子数多于 3 个，故 M 是 Mg 元素。Mg 原子的 3s 轨道处于全满状态，相 对稳定，其第一电离能比同周期相邻的 Na、Al 的第一电离能都大。 答案：(1)Al (2)①1s22s22p63s2 ②Mg>Al>Na 11．不同元素的气态原子失去最外层一个电子所需要的能量，设其为 E，如图所示。试根 据元素在周期表中的位置，分析图中曲线的变化特点，并完成下列问题。 (1)同主族内不同元素的 E 值的变化特点是________________。如图中 E 值的变化特点体 现了元素性质的________变化规律。 (2)同周期内，随着原子序数的增大，E 值增大，但个别元素的 E 值出现反常现象。试推 测下列关系式中正确的是________。 ①E(砷)>E(硒) ②E(砷)E(硒) ④E(溴)E(硒)、E(溴)>E(硒)。(3)根据 同主族、同周期 E 值变化规律可以推测 E(K)1.7 时，一般为离子键，当 Δx<1.7 时，一般为共价键，试推断 AlBr3 中化学键的类型是________。 解析：由所给数据分析知：同周期，从左到右，x 值逐渐增大；同主族，从上到下，x 值 逐 渐 减小 ， 则(1) 同 周 期中 x(Na)x(Si)，x(C)>x(P)，x(O)>x(Cl)，则可推知：x(N)>x(S)，故在 S—N 中，共用电子 对应偏向氮原子。(4)查表知：AlCl3 的Δx＝1.5<1.7，又 x(Br)n，所以 X 为钠元素，Y 为 铝元素，Z 为氯元素；NaOH 为强碱，Al(OH)3 是两性氢氧化物，HClO4 是强酸，则它们的最高价 氧化物对应水化物的碱性依次减弱，酸性依次增强，故 A 项正确；同周期元素原子半径随原 子序数的增加而减小，X、Y、Z 半径依次减小，故 B 项错误；Na、Al、Cl 的第一电离能依次 增大，电负性依次增大，故 C 项错误；Na、Al，Cl 的原子序数依次增大，故 D 项错误。 答案：A 14．A、B、C、D、E、F 六种短周期元素，原子序数依次增大；A、B 的阴离子与 C、D 的 阳离子的电子排布式均为 1s22s22p6，A 原子核外有 2 个未成对电子，C 单质可与热水反应但不 能与冷水反应；E、F 原子在基态时填充电子的轨道数有 9 个，且 E 原子核外有 3 个未成对电 子，F 能与 A 形成相同价态的阴离子，且离子半径 A 小于 F。用元素符号回答： (1)上述六种元素中，________元素的第一电离能最大，理由是 _________________________________________________________________________。 (2)C、D 元素的第一电离能较大的是________，原因是________________。 (3)六种元素按电负性从小到大排列的顺序是________________。 (4)C、D、E、F 元素形成的最高价氧化物是离子化合物的是________，是共价化合物的是 ____________________。 解析：A、B 的阴离子与 C、D 的阳离子的电子排布式均为 1s22s22p6，A、B 在第二周期，A 原子核外有 2 个未成对电子，是氧元素，B 只能为氟元素；C、D 在第三周期，C 单质可与热水 反应但不能与冷水反应，为镁，D 只能是铝。F 能与 A 形成相同价态的阴离子，且离子半径 A 小于 F，为硫元素。E 原子在基态时填充电子的轨道数有 9 个，且 E 原子核外有 3 个未成对电 子，是磷元素。 答案： - 14 - (1)氟 其最外层有 7 个电子且原子半径小，容易得电子，不容易失电子 (2)Mg Mg 最外层 3s 轨道全满，是较稳定状态 (3)Mg＜Al＜P＜S＜O＜F (4)MgO、Al2O3 P2O5、SO3 15．回答下列问题： (1)Mn 位于元素周期表中第四周期________族。 (2)[2019·全国卷Ⅱ]比较离子半径：F－________O2－(填“大于”等于”或“小于”)。 (3)[2018·全国卷Ⅰ]Li＋与 H－具有相同的电子构型，r(Li＋)小于 r(H－)，原因是________。 (4)[2016·全国卷Ⅰ]光催化还原 CO2 制备 CH4 反应中，带状纳米 Zn2GeO4 是该反应的良好 催化剂。Zn、Ge、O 电负性由大至小的顺序是________________________。 (5)[2019·全国卷Ⅲ]在周期表中，与 Li 的化学性质最相似的邻族元素是________。 (6)下列状态的镁中，电离最外层一个电子所需能量最大的是________(填标号)。 (7)[2018·全国卷Ⅲ]黄铜是人类最早使用的合金之一，主要由 Zn 和 Cu 组成。第一电离 能 I1(Zn)________I1(Cu)(填“大于”或“小于”)。原因是________________。 (8)元素 Mn 与 O 中，第一电离能较大的是________。 (9)[2017·全国卷Ⅱ]元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出 的能量称作第一电子亲和能(E1)。第二周期部分元素的 E1 变化趋势如图所示，其中除氮元素外， 其他元素的 E1 自左而右依次增大的原因是________；氮元素的 E1 呈现异常的原因是________。 解析：(1)Mn 是 25 号元素，根据原子序数与元素周期表的位置判断其位置；(2)F－和 O2－ 的核外电子排布相同，核电荷数越大，则半径越小，故半径：F－Ge>Zn (5)Mg (6)A (7)大于 Zn 核外电子排布为全满稳定结构， 较难失去电子 (8)氧 (9)同周期随着核电荷数依次增大，原子半径逐渐变小，故结合一个 电子释放出的能量依次增大 N 的 2p 能级处于半充满状态，相对稳定，不易结合一个电子