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2021-2022 学年高二化学重难点专题突破
模块一 原子结构与性质
专题 03 元素性质及其变化规律
一、选择题
1.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的原子结构示意图为
②基态Y的价电子排布式:3s23p5
③基态Z2-的轨道表示式:
④W基态原子有2个电子层,其电子式为
A.①>②>③>④ B.③>④>①>②
C.③>①>②>④ D.①>②>④>③
【答案】选C。
【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。
2.(双选)下列说法中不正确的是 ( )
A.同主族元素,随着电子层数的增加,I 逐渐减小
1
B.同周期元素,随着核电荷数的增加,I 逐渐增大
1
C.通常情况下,电离能I IY
D.第一电离能XY;B项,X和
Y的核电荷数之差为m+n;C项,电负性:Y>X。
5.下列叙述正确的是 ( )
A.通常,同周期元素中ⅦA族元素的第一电离能最大
B.同一主族元素的原子半径越大,第一电离能越小
C.同一元素的第一电离能一定远远大于其第二电离能
D.主族元素的原子形成单原子离子时的最高化合价数都和它的族序数相等
【答案】选B。
【解析】通常,同周期元素中碱金属元素第一电离能最小,稀有气体元素最大,故A错;同主族元素随着原子序
数的增加,原子半径增大,失电子能力增强,第一电离能逐渐减小,故B正确;同一元素不同电子层上的电子的电
离能往往相差较大,同一电子层上的电离能相差不是很大,C错;主族元素的原子形成单原子离子时的最高化
合价数不一定和它的族序数相等,如F、O,故D错。
6.下列各元素,最易形成离子化合物的是 ( )
①第3周期第一电离能最小的元素 ②价电子构型为2s22p6的元素 ③2p能级为半充满的元素 ④电负性
最大的元素
A.①② B.③④ C.②③ D.①④【答案】选D。
【解析】第3周期第一电离能最小的元素是钠,易失去电子;价电子构型为2s22p6的元素是氖,化学性质不活
泼;2p能级为半充满的元素是氮,是非金属元素;电负性最大的元素是氟,非金属性最强,故最易形成离子化合
物的是钠和氟。
7.现有四种元素的基态原子的电子排布式如下:
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:④>③>②>①
C.电负性:④>③>②>①
D.最高正化合价:④>③=②>①
【答案】选A。
【解析】由电子排布式可知①为S,②为P,③为N,④为F。第一电离能为④>③>②>①,A正确;原子半径应是
②最大,④最小,B不正确;电负性应是④最大,②最小,C不正确;F无正价,②③最高正化合价为+5,①的最高正
化合价为+6,D不正确。
8.如图所示化合物是一种常见的储氢材料,其中X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素,且X、Y、
Z处于不同周期。下列叙述错误的是( )
A.第一电离能:X>Y
B.原子半径:Z>Y
C.Y的最高价氧化物的水化物是一元强酸
D.Z与X可形成离子化合物ZX
【答案】选C。
【解析】X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素,且X、Y、Z处于不同周期,即分别处于第一、第
二、第三周期,则X为H元素,结合图示可知Z为+1价阳离子,则Z为Na,而Y位于第二周期,Y形成4条键且
阴离子带1个单位负电荷,故Y原子最外层电子数为8-4-1=3,故Y为B元素。第一电离能H>B,故A正确;Y
为B元素、Z为Na,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,故原子半径Na>B,故B正确;Y为B元素,非金属性比碳弱,故Y的最高价氧化物的水化物属于弱酸,故C错误;Z为Na元素、X为H元
素,二者可形成离子化合物NaH,故D正确。
9.某元素的逐级电离能(kJ·mol-1)分别为740、1 500、7 700、10 500、13 600、18 000、21 700,当它与足量氯
气反应时最可能生成的阳离子是 ( )
A.X+ B.X2+ C.X3+ D.X4+
【答案】选B。
【解析】可以根据电离能数据判断其最高正价。I I,说明易失去2个电子达稳定结构,为+2价,离子符号为
3 2
X2 +。 ≫
10.(双选)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,元素Y是地壳中含量最多的元素,X与Z同主
族且二者可形成离子化合物,W的最外层电子数是其电子层数的2倍。下列说法正确的是 ( )
A.电负性:XA
C.A元素与C元素之间形成离子键
D.B元素与C元素之间形成离子键
【答案】选C。
【解析】一般电负性大于2.0的为非金属元素,小于2.0的为金属元素,B元素为金属元素,A、C元素为非金
属元素,A正确;一般电负性越大,其单质的氧化性越强,则氧化性C>A,B正确;形成化学键时,电负性差大于1.7
的为离子键,小于1.7的为共价键,A、C元素之间形成共价键,B、C元素之间形成离子键,C错误,D正确。12.具有相同电子层结构的三种微粒An+、Bn-、C,下列分析正确的是 ( )
A.原子序数的关系是C>B>A
B.微粒半径的关系是An+>Bn-
C.C一定是稀有气体元素的一种原子
D.原子半径的关系是AC>B;又据“阴前阳下,径小序大”的规律可知,离子半径的关系为An+Y
B.W与Li的原子半径:W>Li
C.X和Y的第一电离能:X>Y
D.X、Z、R的电负性:RSi,则与W(H)生成的气态化合物的热稳定性:Z>Y,故A正确;同一主族从上到下原
子半径逐渐增大,则原子半径:WC>Si,即X>Y,故C正确;同一周期从左向右电负性逐渐增大,同一主族
从上到下电负性逐渐减小,则电负性:SH YO >H ZO,则下列
4 2 4 3 4
判断错误的是( )
A.原子半径:X>Y>Z
B.气态氢化物的稳定性HX>H Y>ZH
2 3
C.电负性:X>Y>ZD.非金属性:X>Y>Z
【答案】A
【解析】同周期元素(稀有气体除外)的非金属性随着原子序数的增大而增强,元素的非金属性越强,其最高价
氧化物的水化物酸性越强。同周期的 X、Y、Z三种元素,其最高价氧化物对应水化物的酸性强弱顺序
是:HXO >H YO >H ZO,则X、Y、Z的原子序数大小顺序是X>Y>Z,元素的非金属性强弱顺序是X>Y>Z,D
4 2 4 3 4
正确。同周期从左到右元素非金属性增强,原子半径逐渐减小,所以原子半径:XY>Z,所以气态氢化物的稳定性:HX>HY>ZH ,故B正确。非金属性
2 3
X>Y>Z,元素的非金属性越强,其电负性越大,则电负性:X>Y>Z,故C正确。
二、非选择题
15.回答下列问题:
(1)硒为第 4 周期元素,相邻的元素有砷和溴,则 3 种元素的第一电离能从大到小顺序为
____________________________(用元素符号表示)。
(2)在第2周期的元素中,基态原子的第一电离能小于硼的元素有________种。
(3)现有原子序数小于20的元素A,其各级电离能数据如下(I 单位×102 kJ·mol-1)。
n
序号 I I I I I I
1 2 3 4 5 6
电离能 7.644 15.03 80.12 109.3 141.2 186.5
电离能 224.9 266.0 327.9 367.4 1 761 ……
①外层电子离核越远,能量越高,电离能越________(填“大”或“小”)。
②上述11个电子分属________个电子层。
③失去了11个电子后,该元素还有________个电子。
④该元素最高价氧化物对应水化物的化学式是________________。
【解析】(1)同周期从左到右元素第一电离能呈增大趋势,但ⅤA族元素,价电子排布为ns2np3,3p轨道为半充
满,稳定结构。As的第一电离能大于Se,小于Br的第一电离能。
(2)同一周期的元素,从左到右,元素的第一电离能总体上呈现从小到大的变化趋势,硼元素的左侧有锂、铍两
种元素,硼的价电子排布为2s22p1,由于铍元素的价电子排布为2s2,原子轨道为全满状态,因此铍的第一电离能
要大于硼,故第一电离能小于硼的只有锂元素。
(3)该元素电离能的第一个突跃发生在I 、I 之间,说明该元素最外层有2个电子,价电子排布为ns2,该元素可
2 3
以失去的电子能达到11个,故前20号中只有镁符合要求。故其电子排布应该为1s22s22p63s2。
答案:(1)Br>As>Se (2)1 (3)①小 ②3 ③1
④Mg(OH)
2
16.按要求回答下列各小题。(1)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I(Zn) I(Cu)(填“大于”或
1 1
“小于”)。原因是 。
(2)元素Mn与O中,第一电离能较大的是 ,基态原子核外未成对电子数较多的是 。
(3)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为第一电子亲和能。第2周期
部分元素的电子亲和能变化趋势如图所示,其中除氮元素外,其他元素的电子亲和能自左而右依次增大的原
因是 ;
氮元素的电子亲和能呈现异常的原因是
。
(4)光催化还原CO 制备CH 反应中,带状纳米ZnGeO 是该反应的良好催化剂。Zn、Ge、O电负性由大至
2 4 2 4
小的顺序是 。
(5)根据元素周期律,原子半径Ga (填“大于”或“小于”,下同)As,第一电离能Ga As。
(6)A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素,A2-和B+具有相同的电子层结构;C、D为同周期元素,C原
子核外电子总数是最外层电子数的3倍;D元素原子最外层有一个未成对电子。四种元素中电负性最大的是
(填元素符号)。
(7)N、O、S中第一电离能最大的是 (填元素符号)。
【答案】(1)大于 Zn核外电子排布为全满稳定结构,较难失电子 (2)O Mn
(3)同周期元素随核电荷数依次增大,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原子的
2p轨道为半充满状态,具有一定的稳定性,故不易结合一个电子
(4)O>Ge>Zn (5)大于 小于 (6)O (7)N
【解析】(1)根据洪特规则特例进行判断,失去一个电子时锌由稳定的全满结构变为较稳定的半充满结构,而
铜由较稳定的4s1半充满结构变为较稳定的4s0全空结构,故Zn的第一电离能较Cu的第一电离能大。
(2)元素Mn与O相比,由于O元素是非金属元素而Mn是金属元素,所以第一电离能较大的是O。O元素的基
态原子价电子排布式为2s22p4,所以其核外未成对电子数是2,而Mn元素的基态原子价电子排布式为3d54s2,
其核外未成对电子数是5,因此核外未成对电子数较多的是Mn。
(3)根据题图,同周期主族元素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;氮元素的2p轨道为半充满状态,原子相对稳定,不易结合电子。
(4)结合元素周期律知识可知,同周期主族元素从左到右、同主族元素从下到上,元素的电负性增强,故电负性
O>C>Ge>Zn。
(5)Ga和As同在第4周期,结合Ga在As的左边,故原子半径Ga大于As,第一电离能Ga小于As。
(6)A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素,A2-和B+具有相同的电子层结构,C、D为同周期元素,C原
子核外电子总数是最外层电子数的3倍,则C为P元素,D为Cl元素,则A为O元素,B为Na元素。非金属性
越强,元素的电负性越大,则四种元素中电负性最大的是O元素。
(7)第一电离能的一般规律为:同周期从左至右呈增大的趋势,同主族从上至下逐渐减小,但当原子轨道呈全满、
半满、全空状态时比较稳定,第一电离能反常的大。
17. 新型储氢材料是开发利用氢能的重要研究方向。
(1)元素N的价电子排布式为3d24s2,其氯化物NCl 与LiBH 反应可制得储氢材料N(BH )。
4 4 4 3
①元素N在周期表中的位置为 ,该原子具有 种运动状态不同的电子。
②化合物LiBH 中含有的化学键有 ,硼原子核外电子的轨道表示式为
4
。
(2)金属氢化物是具有良好发展前景的储氢材料。
①LiH中,离子半径:Li+ (填“>”“=”或“<”)H-。
②某储氢材料是短周期金属元素M的氢化物。M的部分电离能如下表所示:M的最高正价是 。
I/(kJ·mol-1) I/(kJ·mol-1) I/(kJ·mol-1) I/(kJ·mol-1) I/(kJ·mol-1)
1 2 3 4 5
738 1 451 7 733 10 540 13 630
(3)基态砷原子的价电子排布式为 。与砷同周期的主族元素的基态原子中,第一电离能最大
的为 (填元素符号)。
(4)Na元素的焰色反应呈黄色,金属元素能产生焰色反应的微观原因为 。
【答案】(1)①第4周期ⅣB族 22 ②离子键、共价键
(2)①< ②+2
(3)4s24p3 Br
(4)电子从较高能级的激发态跃迁到较低能级的激发态乃至基态时,会以光的形式释放能量
【解析】(1)①元素N的价电子排布式为3d24s2,是钛元素,原子序数是22,钛元素在周期表中的位置为第4周
期ⅣB族。Ti原子核外有22个电子,所以有22种运动状态不同的电子。②化合物LiBH 中,Li+和B间形成
4
离子键,B与H间形成共价键;硼原子轨道表示式为 。(2)①电子层结构相同的离子,离子半径随着原子序数增大而减小,所以离子半径:Li+
