化学选修1《元素性的递变规律》同步测试.docx
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化学选修1《元素性的递变规律》同步测试
第二单元 元素性质的递变规律
课前预习
问题导入
已知元素周期表中各周期可排元素数目如下:
周期
1
2
3
4
5
6
7
元素数目
2
8
8
18
18
32
32
人们预测元素周期表第8周期将来也会排满,那么第8周期排满时的元素数目为多少?
答:
这道题可以从两个方面来解决,一是从核外电子的排布规律,二是从1~7周期中元素排列的元素数目。
从核外电子的排布规律来看,第7周期排满时的电子层结构为2、8、18、32、32、18、8,到第8周期排满时,第8电子层排8,第7电子层作为次外层增加到18,第6电子层作为倒数第三层应增加到32,倒数第四层排满应为50,所以第8周期的元素的数目应为(8+10+14+18)即50种元素。
分析1~7周.0期元素的数目也可以得出结果,观察每周期元素数目得出,奇数周期的元素数目符合(0+1)2/2,偶数周期的元素数目符合(n+2)2/2。
基础知识填空
1.主族元素原子核外电子排布和元素性质的周期性变化
主族
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
原子核外价电子排布
ns1
最高正化合价
+1
最低负化合价
化合价的变化规律
金属性和非金属性的变化规律
原子半径的变化规律
2.我们把“构造原理”中能量接近的原子轨道划分为一个“能级组”。
下表是各周期元素数与相应能级组的原子轨道关系:
周期
元素数目
相应能级组中原子轨道
电子最大容量
1
2
1s
2
2
8
2s 2p
8
3
8
3s 3p
8
4
18
4s 3d 4p
18
5
18
5s 4d 5p
18
6
32
6s 4f 5d 6p
32
7
26未完
7s 5f 6d(未完)
未满
可见各周期元素的数目等于相应能级组中________________________________________。
3.电离能
(1)电离能:
气态的原子或离子失去一个电子所需要的__________叫做电离能。
用__________表示,单位是__________。
电离能的意义是____________________。
(2)第一电离能:
处于基态的气态原子生成__________价气态阳离子所需要的能量,称为第一电离能。
常用符号__________表示。
电离能是原子核外电子排布的实验佐证,是衡量气态原子__________电子难易的物理量。
元素的电离能越小,表示气态时越容易__________电子,即元素在气态时的__________越强。
(3)同周期元素而言,__________第一电离能最小,__________第一电离能最大,从左到右总体呈现增大趋势。
(4)同族元素而言,从上到下,第一电离能__________。
4.电负性
(1)概念:
是元素的原子在化合物中__________的标度,电负性是相对值,没有单位。
(2)意义:
元素的电负性越大,表示其原子在化合物中吸引电子能力__________;反之,电负性越小,相应原子在化合物中吸引电子能力__________。
答案:
1.
主族
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
原子核外价电子排布
ns1
ns2
ns2np1
ns2np2
ns2np3
ns2np4
ns2np5
最高正化合价
+1
+2
+3
+4
+5
+6
+7
最低负化合价
-
-
-
-4
-3
-2
-1
化合价的变化规律
正价:
+1+7负价:
-4-1
金属性和非金属性的变化规律
金属性:
强→弱非金属性:
弱→强
原子半径的变化规律
大→小
2.各轨道中最多容纳的电子数之和
3.
(1)最小能量 I kJ·mol-1 表示原子或离子失去电子的难易程度
(2)+1 I1 失去 失去 金属性
(3)碱金属 稀有气体 减小
4.吸引电子能力 越强 越弱
课堂互动
三点剖析
一、核外电子排布的周期性
1.核外电子排布与周期的划分
第一能级组对应第1周期(短周期)原子的电子排布特点是1s1~2。
该能级组仅含一个s轨道,至多能容纳两个电子,因此该周期只有两种元素。
第二、三能级组涉及s轨道和p轨道,分别对应第2、3周期(短周期),最外层电子从1个逐渐增加到8个。
这两个周期的元素种数恰好是原子轨道数目的两倍。
第四能级组对应第4周期(长周期),从19号到36号共包含18种元素,其中过渡元素的原子中的电子逐渐填入3d轨道。
该能级组所能容纳的电子数等于第4周期的元素种数,该周期的元素种数也是原子轨道数目的两倍。
由此可以得出原子核外电子排布与元素周期划分的本质联系:
一个能级组最多所能容纳的电子数等于一个周期所包含的元素种数,所以周期表中的7个周期分别对应7个能级组。
各周期所包含的元素种数分别是2、8、8、18、18、32,第7周期为不完全周期。
2.核外电子排布与族的划分
通过观察和分析可以发现,族的划分与原子的价电子数目和价电子排布密切相关。
一般来说,同族元素的价电子数目相同。
主族元素的价电子全部排布在最外层的ns或np轨道上。
尽管同族元素的电子层数从上到下逐渐增加,但价电子排布完全相同,并且主族元素所在族的序数等于该元素原子的价电子数。
例如,镁原子的价电子排布为3s2,镁元素属于ⅡA族。
除氦元素外,稀有气体元素原子的最外层电子排布均为ns2np6。
这种全充满电子的结构是稀有气体元素原子具有特殊稳定性的内在原因。
对于过渡元素的原子,价电子排布为(n-1)d1~10ns2。
由此可以看出,虽然同一副族内不同元素原子的电子层数不同,价电子排布却基本相同,而且ⅢB~ⅦB族的价电子的数目仍然与族数相同。
例如,金属锰的价电子排布为3d54s2,价电子数为7,对应的族序数为Ⅶ。
价电子排布为(n-1)d6~8ns2的三个族统称为Ⅷ族。
ⅠB和ⅡB则是根据ns轨道上有一个还是两个电子来划分的。
二、电离能
1.电离能的概念
气态原子或气态离子失去一个电子所需要的最小能量叫做电离能。
常用符号I表示,单位为kJ·mol-1。
2.元素的第一电离能
气态原子失去一个电子形成+1价气态阳离子所需要的能量,符号为I1。
元素第一电离能的意义:
可以衡量元素的原子失去一个电子的难易程度。
I1数值越小,原子越易失去一个电子;I1数值越大,原子越难失去一个电子。
元素的第一电离能的周期性变化:
(1)同一周期内,随着原子序数的增加,原子半径逐渐减小(稀有气体除外),原子核对核外电子的吸引越来越强,元素的原子越来越难失去电子,因此元素的第一电离能呈增大的趋势。
同一周期内,碱金属的第一电离能最小,稀有气体的第一电离能最大,如上图所示。
(2)同一主族,随着元素原子序数的递增(电子层数的增加),元素的第一电离能呈现减小趋势。
3.影响电离能的因素
电离能数值的大小主要取决于原子的核电荷数、原子半径以及原子的电子构型。
4.各级电离能的大小顺序
由+1价阳离子再失去1个电子形成+2价的气态阳离子所需要的能量称为第二电离能,用符号I2表示。
依次还有第三、第四电离能等。
通常:
I1 原因: 离子的电荷正值越来越大,离子半径越来越小,所以失去这些电子逐渐变难,需要能量越高。 三、电负性 1.电负性的概念 元素的原子在化合物中吸引电子能力的标度。 通俗地说是衡量元素的原子在化合物中吸引电子的能力。 鲍林的电负性是指定氟的电负性为4.0,并以此为标准确定其他元素的电负性。 电负性是相对值,所以没有单位。 2.元素的电负性的周期性变化 同一周期从左到右,电负性递增;同一主族,从上到下,电负性递减;副族元素的电负性没有明显的规律。 3.处理好三个关系 (1)元素的电负性与元素的金属性和非金属性的关系: 元素电负性数值的大小可用于衡量元素的金属性、非金属性的强弱。 电负性数值越大,元素的非金属性越强,金属性越弱;电负性数值越小,元素的非金属性越弱,金属性越强。 一般电负性大于2的元素大部分为非金属元素。 电负性最大的元素为氟,电负性最小的为铯。 (2)元素的电负性数值的大小与化合物类型的关系: 一般认为: 如果两个成键元素间的电负性差值大于1.7,它们之间通常形成离子键,相应的化合物为离子化合物;如果两个成键元素间的电负性差值小于1.7,它们之间通常形成共价键,相应的化合物为共价化合物,如H: 2.1,Cl: 3.0,3.0-2.1=0.9<1.7,故HCl为共价化合物。 (3)元素的电负性数值大小与化合物中各元素化合价正负的关系: 电负性数值的大小能够衡量元素在化合物中吸引电子能力的大小。 电负性数值小的元素在化合物中吸引电子的能力弱,元素的化合价为正值;电负性大的元素在化合物中吸引电子的能力强,元素的化合价为负值。 四、元素周期律 同周期: 从左到右 同主族: 从上到下 核电荷数 逐渐增多 逐渐增多 电子层结构 电子层数相同,最外层电子数递增 电子层数递增,最外层电子数相同 原子核对外层电子的吸引力 逐渐增强 逐渐减弱 主要化合价 最高正价+1→+7非金属负价-4→ -1 最高正价等于族序数(O、F除外) 元素第一电离能 逐渐增大 逐渐减小 元素的电负性数值 逐渐增大 逐渐减小 元素的电离能、电负性是定量地衡量或比较元素周期表中元素原子得、失电子能力强弱的两个参数,其实,起决定作用的还是原子结构,也就是说元素性质变化的周期性取决于元素原子核外电子排布的周期性,这就是元素周期律的实质。 各个突破 【例1】已知某元素在周期表中位于第5周期ⅥA位置上,试写出该元素的基态原子的结构式、元素的名称、符号和原子序数。 解析: 由元素位于第5周期,故电子的最高能级组为第五能级组即5s4d5p;元素是ⅥA族的,故最外层电子数应为6,故有5s25p4,这时4d一定为全充满的。 电子结构式为[Kr]4d105s25p4,元素名称是碲,符号Te,核外电子数为52,故原子序数也应为52。 答案: [Kr]4d105s25p4、碲、Te、52 类题演练 1 外围电子构型为4f75d16s2的元素在周期表中位置应是哪一族( ) A.第4周期ⅦB族 B.第5周期ⅢB族 C.第6周期ⅦB族 D.第6周期ⅢB族 解析: 最高主量子数为6,所以为第6周期。 由5d16s2知在ⅢB族。 答案: D 变式提升 1 甲、乙两元素原子的L层电子数都是其他层电子总数的2倍。 下列推断正确的是( ) A.甲与乙处于同一周期 B.甲与乙处于同一主族 C.甲与乙的单质都是原子晶体 D.甲与乙的原子序数之和为偶数 解析: 甲、乙两元素分别为碳元素或镁元素。 既非同一周期,又非同一主族。 两元素的单质分别是原子晶体和金属晶体,原子序数之和为18。 D正确。 答案: D 变式提升 2 X、Y、Z和W代表原子序数依次增大的四种短周期元素,它们满足以下条件: ①元素周期表中,Z与Y相邻,Z与W也相邻; ②Y、Z和W三种元素的原子最外层电子数之和为17。 请填空: (1)Y、Z和W三种元素是否位于同一周期(填“是”或“否”): __________,理由是___________ ___________________。 (2)Y是____________________,Z是____________________,W是_____
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