届高考化学大一轮复习 第1节 考点2 原子结构与元素的性质教师用书 新人教版选修3Word格式.docx
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I1,单位:
kJ·
mol-1。
②规律
a.同周期:
第一种元素的第一电离能最小,最后一种元素的第一电离能最大,总体呈现从左到右逐渐增大的变化趋势。
第二、三、四周期的同周期主族元素,第ⅡA族(ns2np0)和第ⅤA族(ns2np3),因p轨道处于全空或半充满状态,比较稳定,所以其第一电离能大于同周期相邻的ⅢA和ⅥA族元素,如第一电离能Mg>
Al,P>
S。
b.同族元素:
从上至下第一电离能逐渐减小。
c.同种原子:
随着电子的逐个失去,阳离子所带的正电荷数越来越多,再失去电子需克服的电性引力越来越大,消耗的能量越来越大,逐级电离能越来越大(即I1<
I2<
I3……)。
(2)电负性
①含义
用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。
电负性越大的原子,对键合电子的吸引力越大。
②标准
以氟的电负性为4.0作为相对标准,得出了各元素的电负性。
③规律
金属元素的电负性一般小于1.8,非金属元素的电负性一般大于1.8,而位于非金属三角区边界的“类金属”(如锗、锑等)的电负性则在1.8左右。
同一周期,从左至右,电负性逐渐增大,同一主族,从上至下,电负性逐渐减小。
(3)对角线规则
在元素周期表中,某些主族元素与右下方的主族元素的有些性质是相似的,如:
易错警示
(1)金属活动性顺序与元素相应的电离能大小顺序不完全一致,故不能根据金属活动性顺序表判断电离能的大小。
(2)不能将电负性1.8作为划分金属和非金属的绝对标准。
(3)共价化合物中,两种元素电负性差值越大,它们形成共价键的极性就越强。
(4)同周期元素,从左到右,非金属性越来越强,电负性越来越大,第一电离能总体呈增大趋势。
判断正误,正确的画“√”,错误的画“×
”。
(1)1~36号元素中,原子最外层有3个未成对电子的元素为N、P、As。
(√)
(2)最外层有2个未成对电子的可能是ns2np2或ns2np4。
短周期元素中分别为C、Si和O、S。
(3)价电子排布为5s25p1的元素位于第五周期第ⅠA族,是s区元素。
(×
)
(4)电负性差值大于1.7时,一般形成离子键,小于1.7时,一般形成共价键。
(5)根据元素周期律,氮与氧、镁与铝相比,都是后者的第一电离能大。
(6)主族元素的电负性越大,元素原子的第一电离能一定越大。
题组一 元素周期表的分区
1.下列有关元素周期表分区的说法正确的是( )
A.s区全部是金属元素
B.p区全部是非金属元素
C.d区内元素原子的价电子排布必为(n-1)d1~10ns2
D.除ds区外,以最后填入电子的轨道能级符号作为区的名称
答案 D
解析 A项,s区中氢属于非金属元素;
B项,p区中铅、锗等属于金属元素;
C项,d区内铬的价电子排布为3d54s1。
题组二 电离能及其应用
2.下列关于元素第一电离能的说法不正确的是( )
A.钾元素的第一电离能小于钠元素的第一电离能,故钾的活泼性强于钠
B.因同周期元素的原子半径从左到右逐渐减小,故第一电离能必依次增大
C.最外层电子排布式为ns2np6(当只有K层时为1s2)的原子,第一电离能较大
D.对于同一元素而言,原子的电离能I1<
I3……
答案 B
解析 第一电离能越小,表明该元素原子越易失去电子,活泼性越强,A项正确;
同周期元素的原子半径从左到右逐渐减小,第一电离能一般来说依次增大,但有反常,如第一电离能:
N>
O、Mg>
Al,B项错;
C项所述元素为0族元素,性质稳定,第一电离能都较大。
3.[2017·
陕西二检]
(1)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:
I1/(kJ·
mol-1)
I2/(kJ·
I3/(kJ·
I4/(kJ·
I5/(kJ·
738
1451
7733
10540
13630
M是________(填元素符号),Al原子的第一电离能______(填“大于”“小于”或“等于”)738kJ·
mol-1,原因是_________________
__________________________________________________________。
(2)第一电离能介于B、N之间的第二周期元素有________种。
依据第二周期元素第一电离能的变化规律,参照下图中B、F元素的位置,用小黑点标出C、N、O三种元素的相对位置。
(3)下图是周期表中短周期的一部分,A的单质是空气中含量最多的物质,其中第一电离能最小的元素是________(填“A”“B”“C”或“D”)。
答案
(1)Mg 小于 Mg、Al位于同一周期,Mg最外层电子排布式为3s2,而Al最外层电子排布式为3s23p1,当3p处于全充满、半充满或全空时较稳定,因此,失去p能级的1个电子相对比较容易,故Al原子的第一电离能小于738kJ·
(2)3
(3)D
解析
(1)M的第三电离能突增,则M最外层有2个电子,故M为Mg。
(2)同一周期中元素的第一电离能随原子序数递增,呈现逐渐升高的趋势,但是在第二周期中,Be的第一电离能大于B,N的第一电离能大于O,故第一电离能介于B和N之间的有Be、C、O三种。
(3)A为N,A、C为第ⅤA族元素,其第一电离能大于第ⅥA族的,同一主族从上往下第一电离能逐渐减小,所以D的电离能最小。
总结提升
电离能的四个应用
(1)判断元素金属性的强弱
电离能越小,金属越容易失去电子,金属性越强;
反之越弱。
(2)判断元素的化合价
如果某元素的In+1≫In,则该元素的常见化合价为+n,如钠元素I2≫I1,所以钠元素的化合价为+1。
(3)判断核外电子的分层排布情况
多电子原子中,元素的各级电离能逐渐增大,有一定的规律性。
当电离能的变化出现突跃时,电子层数就可能发生变化。
(4)反映元素原子的核外电子排布特点
同周期元素从左向右,元素的第一电离能并不是逐渐增大的,当元素的核外电子排布等价轨道是全空、半充满和全充满状态时,第一电离能就会反常的大。
题组三 电负性及其应用
4.已知元素X、Y同周期,且电负性X>
Y,下列说法错误的是( )
A.X的原子序数一定大于Y
B.第一电离能Y一定小于X
C.X和Y在形成化合物时,X显负价、Y显正价
D.气态氢化物的稳定性:
HmX大于HnY
解析 由电负性大小可知X在Y的右边,A、C、D均正确;
如果Y、X分别是ⅤA、ⅥA族,因为第ⅤA族最外层p能级半充满,所以Y的第一电离能大于X,B错误。
5.
(1)元素C、N、O、K的电负性从大到小依次为________。
(2)CH4中共用电子对偏向C,SiH4中共用电子对偏向H,则C、Si、H三种元素的电负性由大到小的顺序为_________________。
答案
(1)O>
C>
K
(2)C>
H>
Si
解析
(1)第二周期从左到右依次为C、N、O,电负性逐渐增大,K位于第四周期最左边,所以电负性最小;
(2)共用电子对偏向电负性大的原子,所以C的电负性大于H的电负性,Si的电负性小于H的。
电负性四个方面的应用
(1)确定元素类型(电负性>
1.8,一般为非金属元素;
电负性<
1.8,一般为金属元素)。
(2)确定化学键类型(两成键元素电负性差值>
1.7,为离子键;
两成键元素电负性差值<
1.7,为共价键)。
(3)判断化合物中元素价态正、负(电负性大的元素呈现负价,电负性小的元素呈现正价)。
(4)电负性是判断元素金属性和非金属性强弱的重要参数之一(表征原子得电子能力强弱)。
1.[高考集萃]
(1)[2016·
全国卷Ⅰ]①基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar]________,有________个未成对电子。
②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__________________________。
(2)[2016·
全国卷Ⅱ]镍元素基态原子的电子排布式为____________,3d能级上的未成对电子数为__________。
元素铜与镍的第二电离能分别为:
ICu=1958kJ·
mol-1,INi=1753kJ·
mol-1,ICu>
INi的原因是____________________________。
(3)[2016·
全国卷Ⅲ]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)[2016·
四川高考]M、R、X、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素,Z是一种过渡元素。
M基态原子L层中p轨道电子数是s轨道电子数的2倍,R是同周期中最活泼的金属元素,X和M形成的一种化合物是引起酸雨的主要大气污染物,Z的基态原子4s和3d轨道半充满。
则R基态原子的电子排布式是________,X和Y中电负性较大的是________(填元素符号)。
答案
(1)①3d104s24p2 2 ②O>
Ge>
Zn
(2)1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2 2
铜失去的是全充满的3d电子,镍失去的是4s电子
(3)大于 小于 (4)1s22s22p63s1或[Ne]3s1 Cl
解析
(1)①在元素周期表中,锗位于硅正下方,锗的原子序数为14+18=32,基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2,未成对电子数为2。
②锌、锗位于同周期,同一周期从左至右元素的电负性逐渐增大(除稀有气体元素外),而氧位于元素周期表右上角,电负性仅次于氟,由此得出氧、锗、锌的电负性依次减小。
(2)Ni元素原子核外有28个电子,电子排布式为
1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2。
3d能级上有2个未成对电子。
Cu、Ni失去一个电子后电子排布式分别为[Ar]3d10、[Ar]3d84s1,铜的3d轨道全充满,达到稳定状态,所以Cu的第二电离能相对较大。
(3)同周期主族元素从左到右,原子半径逐渐减小,第一电离能呈增大趋势。
(4)由M基态原子L层中p轨道电子数是s轨道电子数的2倍,可知M为O元素;
R是同周期元素中最活泼的短周期金属元素,且原子序数大于O元素,故R为Na元素;
X和M形成的一种化合物是引起酸雨的主要大气污染物,故X为S元素,Y为Cl元素;
Z的基态原子4s和3d轨道半充满,故其电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,故Z为Cr元素。
R为Na元素,其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s1;
电负性较大的是Cl元素。
2.[高考集萃]
(1)[2015·
全国卷Ⅰ]处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用________形象化描述。
在基态14C原子中,核外存在________对自旋相反的电子。
(2)[2015·
全国卷Ⅱ]A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素,A2-和B+具有相同的电子构型;
C、D为同周期元素,C核外电子总数是最外层电子数的3倍;
D元素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),其中C原子的核外电子排布式为________。
(3)[2015·
福建高考]CH4和CO2所含的三种元素电负性从小到大的顺序为________。
(4)[2015·
四川高考]Si基态原子的电子排布式是______。
(5)[2015·
海南高考]钒在元素周期表中的位置为______________,其价层电子排布图为________。
(6)[2015·
江苏高考]Cr3+基态核外电子排布式为______。
答案
(1)电子云 2
(2)O 1s22s22p63s23p3(或[Ne]3s23p3)
(3)H、C、O
(4)1s22s22p63s23p2(或[Ne]3s23p2)
(5)第四周期ⅤB族
(6)1s22s22p63s23p63d3(或[Ar]3d3)
解析
(1)电子在核外出现的概率密度分布以电子云形象化描述;
14C中含有6个电子,其中1s和2s轨道存在自旋相反的电子,2p轨道上有2个未成对电子,所以核外存在2对自旋相反的电子。
(2)A为O,B为Na,C为P,D为Cl,四种元素中,电负性最大即非金属性最强的是O,P为15号元素,原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p3。
(3)元素的非金属性越强,其电负性越大,故H、C、O的电负性由小到大的顺序为H<
C<
O。
(5)Ⅴ为23号元素,位于第四周期ⅤB族,基态钒原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2,其价层电子排布图为
。
3.[高考集萃]
(1)[2014·
全国卷Ⅱ]周期表前四周期的元素a、b、c、d、e,原子序数依次增大。
a的核外电子总数与其周期数相同,b的价电子层中的未成对电子有3个,c的最外层电子数为其内层电子数的3倍,d与c同族;
e的最外层只有1个电子,但次外层有18个电子。
b、c、d中第一电离能最大的是________(填元素符号),e的价层电子轨道示意图为________________________。
(2)[2014·
四川高考]X、Y、Z、R为前四周期元素,且原子序数依次增大。
XY2是红棕色气体;
X与氢元素可形成XH3;
Z基态原子的M层与K层电子数相等;
R2+离子的3d轨道中有9个电子。
请回答下列问题:
Y基态原子的电子排布式是________;
Z所在周期中第一电离能最大的主族元素是________。
(3)[2014·
福建高考]基态硼原子的电子排布式为____________。
(4)[2014·
江苏高考]Cu+基态核外电子排布式为________。
(5)[2014·
安徽高考]①Na位于元素周期表第________周期第________族;
S的基态原子核外有________个未成对电子;
Si的基态原子核外电子排布式为________。
②用“>
”或“<
”填空:
第一电离能
离子半径
熔点
酸性
Si____S
O2-____Na+
NaCl____Si
H2SO4____HClO4
答案
(1)N
(2)1s22s22p4 Cl
(3)1s22s22p1
(4)1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10)
(5)①三 ⅠA 2 1s22s22p63s23p2(或[Ne]3s23p2)
②
<
>
解析
(1)由题意推出a、b、c、d、e依次是H、N、O、S、Cu。
第一电离能同周期从左向右呈逐渐增大趋势,由于N的2p轨道处于半满,较稳定,所以第一电离能N>
同主族从上到下,第一电离能逐渐减小,故O>
Cu的价层电子轨道示意图为
(2)根据题给信息,可以推断X为N,Y为O,Z为Mg,R为Cu。
O原子核外有8个电子,基态原子的核外电子排布式为1s22s22p4。
Mg位于第三周期,第三周期中第一电离能最大的主族元素为Cl。
(5)①钠位于第三周期ⅠA族;
S的基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p4,其中3p轨道示意图为
,有2个未成对电子;
Si的基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p2。
②硅和硫均为第三周期元素,同周期元素从左到右第一电离能呈增大的趋势,硫元素的第一电离能比硅大;
O2-和Na+均为10电子离子,但钠的核电荷数大于氧,所以O2-半径大于Na+半径;
NaCl是离子晶体,硅是原子晶体,所以NaCl晶体的熔点低于硅晶体的熔点;
氯比硫的非金属性强,所以硫酸的酸性比高氯酸的酸性弱。
时间:
45分钟
满分:
100分
一、选择题(每题6分,共60分)
1.下列电子排布式或轨道表示式正确的是( )
A.①②③B.②③④
C.①②④⑤D.只有③
解析 ①违背了构造原理,电子优先填满能量低的轨道;
②违背了洪特规则的特例;
Br原子的最外层电子为第四能层的7个电子,不包括3d能级上的电子,④错误;
每个原子轨道里只能容纳两个自旋方向相反的电子,⑤违背了泡利原理。
2.[2016·
衡水模拟]下列有关电子排布图的表述正确的是( )
答案 A
解析 A项,单核10电子粒子基态时电子排布式为1s22s22p6,每个轨道内排布2个电子,自旋方向相反,正确;
B项,此图违背了洪特规则,错误;
C项,正确的价电子排布图为
,错误;
D项,该电子排布图中的电子没有激发跃迁到能量更高的轨道上,错误。
3.[2016·
大同模拟]下列各组原子中,彼此化学性质一定相似的是( )
A.原子核外电子排布式为1s2的X原子与原子核外电子排布式为1s22s2的Y原子
B.原子核外M层上仅有两个电子的X原子与原子核外N层上仅有两个电子的Y原子
C.2p轨道上只有2个电子的X原子与3p轨道上只有2个电子的Y原子
D.最外层都只有一个电子的X、Y原子
答案 C
解析 A中1s2结构的原子为He,1s22s2结构的原子为Be,两者性质不相似;
B项X原子为Mg,Y原子N层上有2个电子的有多种元素,如第四周期中Ca、Fe等都符合,化学性质不一定相似;
C项为同主族的元素,化学性质一定相似;
D项最外层只有1个电子的ⅠA族元素可以,过渡元素中也有很多最外层只有1个电子的元素,故性质不一定相似。
4.下列关于电离能和电负性的说法不正确的是( )
A.第一电离能的大小:
Mg>
Al
B.锗的第一电离能高于碳而电负性低于碳
C.Ni是元素周期表中第28号元素,第二周期基态原子未成对电子数与Ni相同且电负性最小的元素是碳
D.F、K、Fe、Ni四种元素中电负性最大的是F
解析 同周期从左到右第一电离能呈增大趋势,但第ⅡA族的第一电离能比相邻的第ⅢA族元素的第一电离能大,A项正确;
同族元素,从上至下第一电离能逐渐减小,所以锗的第一电离能低于碳,B项不正确;
Ni的价电子排布为3d84s2,未成对电子数为2,第二周期未成对电子数为2的元素有碳和氧,电负性C<
O,故该元素为碳,C项正确;
一般来说,元素的非金属性越强,电负性越大,D项正确。
5.[2016·
秦皇岛模拟]下表列出了某短周期元素R的各级电离能数据(用I1、I2……表示,单位为kJ·
mol-1)。
下列关于元素R的判断中一定正确的是( )
I1
I2
I3
I4
……
R
740
1500
7700
10500
①R的最高正价为+3价②R元素位于元素周期表中第ⅡA族③R元素第一电离能大于同周期相邻元素
④R元素基态原子的电子排布式为1s22s2
A.①②B.②③C.③④D.①④
解析 由表中数据可知,R元素的第三电离能与第二电离能的差距最大,故最外层有两个电子,最高正价为+2价,位于第ⅡA族,可能为Be或者Mg元素,因此①不正确,②正确,④不确定;
短周期第ⅡA族(ns2np0)的元素,因p轨道处于全空状态,比较稳定,所以其第一电离能大于同周期相邻主族元素,③正确。
6.以下有关元素性质的说法不正确的是( )
A.具有下列电子排布式的原子中,①1s22s22p63s23p2;
②1s22s22p3;
③1s22s22p2;
④1s22s22p63s23p4,原子半径最大的是①
B.下列原子的外围电子排布中,①3s23p1;
②3s23p2;
③3s23p3;
④3s23p4,对应的第一电离能最大的是③
C.①Na、K、Rb;
②N、P、As;
③O、S、Se;
④Na、P、Cl,元素的电负性随原子序数的增加而递增的是④
D.某元素的逐级电离能(kJ/mol)分别为738、1451、7733、10540、13630、17995、21703,当它与氯气反应时最可能生成的阳离子是③
①X+②X2+③X3+④X4+
解析 A项,电子层数越多,最外层电子数越少,半径越大,正确;
B项,四种元素均为第三周期元素,由电离能的变化规律及核外电子的排布情况知③中3p能级半充满,第一电离能最大;
C项,元素的电负性可用来衡量元素的金属性和非金属性的强弱,在元素周期表中,同一周期从左到右,元素的电负性逐渐增大,同一主族从上到下元素的电负性逐渐减小,故④符合;
D项,判断电离能与元素化合价的关系,关键看各级电离能之间的变化趋势,相邻两级电离能变化较大,说明再失去一个电子的难度增大,由此可判断出该离子所带的电荷数,所以X最有可能生成的阳离子是X2+。
7.下列各项叙述中,正确的是( )
A.镁原子由1s22s22p63s2―→1s22s22p63p2时,原子释放能量,由基态转化成激发态
B.价电子排布式为5s25p1的元素位于第五周期第ⅠA族,是s区元素
C.所有原子任一能层的s电子云轮廓图都是球形,但球的半径大小不同
D.24Cr原子的电子排布式是1s22s22p63s23p63d44s2
解析 A项镁原子由基态转化为激发态,要吸收能量;
B项价电子排布式为5s25p1的元素位于第五周期ⅢA族,是p区元素;
D项原子轨道处于全空、全满或半充满状态时,能量最低,故24Cr原子的电子排布式应是1s22s22p63s23p63d54s1。
8.[2016·
华中师大附中模拟]周期表共有18个纵行,从左到右排为1~18列,即碱金属为第一列,稀有气体元素为第18列。
按这种规定,下列说法正确的是( )
A.第9列元素中没有非金属元素
B.只有第2列的元素原子最外层电子排布为ns2
C.第四周期第9列元素是铁元素
D.第10、11列为ds区
解析 A项,第9列中元素是第Ⅷ族元素,都是金属元素,没有非金属元素,正确;
B项,第2列的元素原子最外层电子排布为ns2,此外He核外电子排布是1s2,也符合该最外层电子排布,错误;
C项,第四周期第9列元素是Co元素,错误;
D项,第11、12列元素为ds区,错误。
9.[2017·
东北育才模拟]已知X、Y是主族元素,I为电离能,单位是kJ·
请根据下表数据判断,错误的是( )
元素
X
500
4600
6900
9500
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