考點(diǎn)4-元素周期律(解析版)

考點(diǎn)4元素周期律【核心考點(diǎn)梳理】考點(diǎn)一、原子半徑1．影響原子半徑大小的因素(1)電子的能層數(shù)：電子的能層越多，電子之間的排斥作用使原子半徑增大。(2)核電荷數(shù)：核電荷數(shù)越大，核對電子的吸引作用就越大，使原子半徑減小。2．原子半徑的遞變規(guī)律(1)同周期：從左至右，核電荷數(shù)越大，半徑越小。(2)同主族：從上到下，核電荷數(shù)越大，半徑越大。3．原子或離子半徑的比較方法(1)同種元素的離子半徑：陰離子大于原子，原子大于陽離子，低價(jià)陽離子大于高價(jià)陽離子。例如：r(Cl－)＞r(Cl)，r(Fe)＞r(Fe2＋)＞r(Fe3＋)。(2)能層結(jié)構(gòu)相同的離子：核電荷數(shù)越大，半徑越小。例如：r(O2－)＞r(F－)＞r(Na＋)＞r(Mg2＋)＞r(Al3＋)。(3)帶相同電荷的離子：能層數(shù)越多，半徑越大。例如：r(Li＋)＜r(Na＋)＜r(K＋)＜r(Rb＋)＜r(Cs＋)，r(O2－)＜r(S2－)＜r(Se2－)＜r(Te2－)。(4)核電荷數(shù)、能層數(shù)均不同的離子：可選一種離子參照比較。例如：比較r(K＋)與r(Mg2＋)，可選r(Na＋)為參照，r(K＋)＞r(Na＋)＞r(Mg2＋)?！竞诵臍w納】粒子半徑比較的一般思路(1)“一層”：先看能層數(shù)，能層數(shù)越多，一般微粒半徑越大。(2)“二核”：若能層數(shù)相同，則看核電荷數(shù)，核電荷數(shù)越大，微粒半徑越小。(3)“三電子”：若能層數(shù)、核電荷數(shù)均相同，則看核外電子數(shù)，電子數(shù)多的半徑大?？键c(diǎn)二、元素的電離能1．元素第一電離能的概念與意義(1)概念①第一電離能：氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個(gè)電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的最低能量叫做第一電離能，符號：I1。②逐級電離能：氣態(tài)基態(tài)一價(jià)正離子再失去一個(gè)電子成為氣態(tài)基態(tài)二價(jià)正離子所需的最低能量叫做第二電離能，第三電離能和第四、第五電離能依此類推。由于原子失去電子形成離子后，若再失去電子會更加困難，因此同一原子的各級電離能之間存在如下關(guān)系：I1<I2<I3……(2)意義：可以衡量元素的原子失去一個(gè)電子的難易程度。第一電離能數(shù)值越小，原子越容易失去一個(gè)電子；第一電離能數(shù)值越大，原子越難失去一個(gè)電子。2．元素第一電離能變化規(guī)律(1)每個(gè)周期的第一種元素的第一電離能最小，最后一種元素的第一電離能最大，即一般來說，隨著核電荷數(shù)的遞增，元素的第一電離能呈增大趨勢。(2)同一族，從上到下第一電離能逐漸減小。3．電離能的應(yīng)用(1)根據(jù)電離能數(shù)據(jù)，確定元素原子核外電子的排布及元素的化合價(jià)。如Li：I1?I2<I3，表明Li原子核外的三個(gè)電子排布在兩個(gè)能層上(K、L能層)，且最外層上只有一個(gè)電子，易失去一個(gè)電子形成＋1價(jià)陽離子。(2)判斷元素的金屬性、非金屬性強(qiáng)弱：I1越大，元素的非金屬性越強(qiáng)；I1越小，元素的金屬性越強(qiáng)?！竞诵臍w納】電離能的影響因素及特例(1)電離能數(shù)值的大小主要取決于原子的核電荷數(shù)、原子半徑及原子的電子構(gòu)型。(2)具有全充滿、半充滿及全空的電子構(gòu)型的元素穩(wěn)定性較高，其電離能數(shù)值較大，如稀有氣體的電離能在同周期元素中最大，N為半充滿、Mg為全充滿狀態(tài)，其電離能均比同周期相鄰元素大。一般情況，第一電離能：ⅡA>ⅢA，ⅤA>ⅥA?？键c(diǎn)三、電負(fù)性1．有關(guān)概念與意義(1)鍵合電子：元素相互化合時(shí)，原子中用于形成化學(xué)鍵的電子稱為鍵合電子。(2)電負(fù)性：用來描述不同元素的原子對鍵合電子吸引力的大小。電負(fù)性越大的原子，對鍵合電子的吸引力越大。(3)電負(fù)性大小的標(biāo)準(zhǔn)：以氟的電負(fù)性為4.0和鋰的電負(fù)性為1.0作為相對標(biāo)準(zhǔn)。2．遞變規(guī)律(1)同周期，自左到右，元素的電負(fù)性逐漸增大，元素的非金屬性逐漸增強(qiáng)、金屬性逐漸減弱。(2)同主族，自上到下，元素的電負(fù)性逐漸減小，元素的金屬性逐漸增強(qiáng)、非金屬性逐漸減弱。3．應(yīng)用(1)判斷元素的金屬性和非金屬性強(qiáng)弱①金屬的電負(fù)性一般小于1.8，非金屬的電負(fù)性一般大于1.8，而位于非金屬三角區(qū)邊界的“類金屬”(如鍺、銻等)的電負(fù)性則在1.8左右，它們既有金屬性，又有非金屬性。②金屬元素的電負(fù)性越小，金屬元素越活潑；非金屬元素的電負(fù)性越大，非金屬元素越活潑。(2)判斷元素的化合價(jià)①電負(fù)性數(shù)值小的元素在化合物中吸引電子的能力弱，元素的化合價(jià)為正值。②電負(fù)性數(shù)值大的元素在化合物中吸引電子的能力強(qiáng)，元素的化合價(jià)為負(fù)值。(3)判斷化合物的類型如H的電負(fù)性為2.1，Cl的電負(fù)性為3.0，Cl的電負(fù)性與H的電負(fù)性之差為3.0－2.1＝0.9<1.7，故HCl為共價(jià)化合物；如Al的電負(fù)性為1.5，Cl的電負(fù)性與Al的電負(fù)性之差為3.0－1.5＝1.5<1.7，因此AlCl3為共價(jià)化合物；同理，BeCl2也是共價(jià)化合物?？键c(diǎn)四、元素周期律的綜合應(yīng)用1．同周期、同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律性質(zhì)同一周期(從左到右)同一主族(從上到下)核外電子的排布能層數(shù)相同增加最外層電子數(shù)1→2或8相同金屬性減弱增強(qiáng)非金屬性增強(qiáng)減弱單質(zhì)的氧化性、還原性氧化性增強(qiáng)減弱還原性減弱增強(qiáng)最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的酸堿性酸性增強(qiáng)減弱堿性減弱增強(qiáng)氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性增強(qiáng)減弱第一電離能增大(但ⅡA＞ⅢA，ⅤA＞ⅥA)減小電負(fù)性變大變小2.電負(fù)性、第一電離能與金屬性和非金屬性的關(guān)系【必備知識基礎(chǔ)練】1．（2021·全國·高二課時(shí)練習(xí)）下列微粒半徑依次增大的是A．同一主族元素隨著原子序數(shù)的遞增B．同一周期的元素隨著原子序數(shù)的遞增C．Na+、Mg2+、Al3+、F-D．P、S、S2-、Cl-【答案】A【詳解】A．依據(jù)比較微粒半徑大小的規(guī)律進(jìn)行分析，同一主族，隨著原子序數(shù)的遞增，原子的電子層數(shù)依次增加，原子半徑依次增大，A正確；A．一般來說，同一周期，隨著原子序數(shù)的遞增，原子半徑逐漸減小，B錯(cuò)誤；C．各微粒的電子層結(jié)構(gòu)相同，核電荷數(shù)越大，半徑越小，故半徑F-最大，Al3+最小，C錯(cuò)誤；D．微粒半徑P>S，S2->Cl-，D錯(cuò)誤；故答案為：A。2．（2021·全國·高二課時(shí)練習(xí)）下列微粒半徑大小比較正確的是A．Na+<Mg2+<Al3+<O2- B．S2->Cl->Na+>Al3+C．Na<Mg<Al<Si D．Cs<Rb<K<Na【答案】B【詳解】A．該選項(xiàng)中四種離子核外電子排布相同，核電荷數(shù)越大，半徑越小，Al3+<Mg2+<Na+<O2-，故A錯(cuò)誤；B．該選項(xiàng)中S2-與Cl-，Na+與Al3+的核外電子排布分別相同，S2-和Cl-比Na+和Al3+多一個(gè)電子層，微粒半徑大，核外電子排布相同，核電荷數(shù)越大，半徑越小，故S2->Cl->Na+>Al3+，故B正確；C．該選項(xiàng)中微粒電子層數(shù)相同，核電荷數(shù)越大，半徑越小，應(yīng)為Na>Mg>Al>Si，故C錯(cuò)誤；D．該選項(xiàng)中微粒為同一主族，電子層數(shù)越多，原子半徑越大，應(yīng)為Cs>Rb>K>Na，故D錯(cuò)誤；故答案為B。3．下列離子化合物中，陰離子半徑與陽離子半徑之比小于1的是A．Na2O B．KF C．KCl D．MgCl2【答案】B【分析】陰離子半徑與陽離子半徑之比小于1，說明陰離子半徑小于陽離子半徑，據(jù)此分析解答。【詳解】A.氧離子半徑大于鈉離子，故A不符合題意；B.氟離子半徑小于鉀離子，故B符合題意；C.氯離子半徑大于鉀離子，故C不符合題意；D.氯離子半徑大于鎂離子，故D不符合題意；答案B。4．（2021·浙江溫州·高二階段練習(xí)）下列說法或有關(guān)化學(xué)用語的表達(dá)正確的是A．在基態(tài)多電子原子中，p軌道電子能量一定高于s軌道電子能量B．基態(tài)原子的價(jià)層電子軌道表示式為C．因氧元素電負(fù)性比氮元素大，故氧原子第一電離能比氮原子第一電離能大D．根據(jù)原子核外電子排布的特點(diǎn)，在元素周期表中位于s區(qū)【答案】B【詳解】A．在基態(tài)多電子原子中，同能層的p軌道電子的能量一定比s軌道電子能量高，但能層不同則不一定，如外層s軌道電子能量則比內(nèi)層p軌道電子能量高，A錯(cuò)誤；B．鐵的原子序數(shù)為26，價(jià)電子排布式為3d64s2，由泡利原理、洪特規(guī)則，價(jià)電子軌道表達(dá)式為，B正確；C．氮原子的2p軌道處于半滿結(jié)構(gòu)，較穩(wěn)定，其第一電離能大于氧原子的第一電離能，C錯(cuò)誤；D．根據(jù)原子核外電子排布的特點(diǎn)，在元素周期表中位于p區(qū)，D錯(cuò)誤；故選B。5．（2021·上海市控江中學(xué)高三階段練習(xí)）2019年是元素周期表發(fā)表150周年，期間科學(xué)家為完善周期表做出了不懈努力，中國科學(xué)院院士張青蓮教授曾主持測定了銦(49In)等9種元素相對原子質(zhì)量的新值，被采用為國際新標(biāo)準(zhǔn)。銦與銣(37Rb)同周期。下列說法錯(cuò)誤的是A．In是第五周期第IIIB族元素 B．的中子數(shù)與電子數(shù)的差值為17C．原子半徑：In＞Al D．堿性：In(OH)3＜RbOH【答案】A【詳解】A．In的原子序數(shù)為49，36＜49＜54，54-49=5，即位于第5周期倒數(shù)第5列，故In是第五周期第IIIA族元素，A錯(cuò)誤；B．質(zhì)量數(shù)等于質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)，故的中子數(shù)與電子數(shù)的差值為115-49-49=17，B正確；C．In和Al位于同一主族，從上往下原子半徑依次增大，故原子半徑：In＞Al，C正確；D．In和Rb位于同一周期，同一周期從左往右元素的金屬性依次減弱，故最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的堿性：In(OH)3＜RbOH，D正確；故答案為：A。6．（2021·全國·高二單元測試）根據(jù)下列五種元素的電離能數(shù)據(jù)(單位：kJ·mol-1)，判斷下列說法不正確的是元素代號I1I2I3I4Q2080400061009400R500460069009500S7401500770010500T5801800270011600U420310044005900A．元素的電負(fù)性最大的可能是Q元素B．R和S均可能與U在同一主族C．U元素可能在元素周期表的s區(qū)D．原子的價(jià)電子排布為ns2np1的可能是T元素【答案】B【詳解】A．由表中數(shù)據(jù)可知，Q元素的第一電離能最大，非金屬性強(qiáng)，所以元素的電負(fù)性最大，A項(xiàng)正確；B．根據(jù)第一電離能的數(shù)據(jù)可知，R的最外電子層應(yīng)該有1個(gè)電子，S的最外電子層應(yīng)該有2個(gè)電子，不屬于同一主族的元素，故B錯(cuò)誤；C．U的最外電子層有1個(gè)電子，可能屬于s區(qū)元素，故C正確；D．T元素最外層有3個(gè)電子，價(jià)電子排布可能是ns2np1，故D正確；選B。7.下表列出了前20號元素中某些元素性質(zhì)的一些數(shù)據(jù)：試回答下列問題：(1)以上10種元素中，第一電離能最小的是________(填編號)。(2)上述⑤、⑥、⑦三種元素中的某兩種元素形成的化合物中，每一個(gè)原子都滿足8e－穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的物質(zhì)可能是______(寫分子式)。元素⑨和⑩形成的化合物的化學(xué)式為________；元素①的原子價(jià)電子排布式是________。(3)①、⑥、⑦、⑩四種元素的氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性，由強(qiáng)到弱的順序是________________(填化學(xué)式)。(4)③和⑨兩元素比較，非金屬性較弱的是________(填名稱)，可以驗(yàn)證你的結(jié)論的是下列中的________(填序號)。A．氣態(tài)氫化物的揮發(fā)性B．單質(zhì)分子中的鍵能C．兩元素的電負(fù)性D．含氧酸的酸性E．氫化物中X—H鍵的鍵長(X代表③和⑨兩元素)F．兩單質(zhì)在自然界中的存在形式【答案】(1)②(2)PCl3、CCl4Si3N43s23p4(3)HCl>H2S>PH3>SiH4(4)氮元素C【解析】由題意可知，10種元素是前20號元素，根據(jù)表中數(shù)據(jù)，可推出①S，②K，③O，④Al，⑤C，⑥P，⑦Cl，⑧Na，⑨N，⑩Si。(1)一般來說，在同一周期中，自左至右，元素的第一電離能逐漸增大；同一主族中，從上向下，元素的第一電離能逐漸減小。故在10種元素中，第一電離能最小的是②K。(2)C、P、Cl中的某兩種元素形成的化合物中，PCl3或CCl4分子中的每一個(gè)原子都滿足8e－穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；元素⑨和⑩形成的化合物是Si3N4；S元素的原子價(jià)電子排布式是3s23p4。(3)元素的非金屬性越強(qiáng)，形成的氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定，非金屬性強(qiáng)弱為Cl>S>P>Si，故其氫化物穩(wěn)定性為HCl>H2S>PH3>SiH4。(4)氧元素和氮元素相比，非金屬性較弱的是氮元素，可通過C項(xiàng)驗(yàn)證?！娟P(guān)鍵能力提升練】8.下列四種元素的基態(tài)原子的電子排布式如下：①1s22s22p63s23p4②1s22s22p63s23p3③1s22s22p3④1s22s22p5則下列有關(guān)的比較中正確的是()A．第一電離能：④>③>②>①B．原子半徑：④>③>②>①C．電負(fù)性：④>③>②>①D．最高正化合價(jià)：④>③＝②>①【答案】A【解析】由電子排布式可知：①為S，②為P，③為N，④為F。第一電離能為④>③>②>①，A正確。B不正確，原子半徑應(yīng)是②最大，④最小。C不正確，電負(fù)性：④最大，②最小。D不正確，F(xiàn)無正價(jià)，最高正價(jià)：①>②＝③。9.(雙選)下列說法錯(cuò)誤的是()A.鋁的第一電離能比鎂的第一電離能大B.同一主族元素從上到下電負(fù)性逐漸變小C.鎂原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2時(shí),原子釋放能量,由基態(tài)轉(zhuǎn)化成激發(fā)態(tài)D.最外層電子數(shù)是核外電子總數(shù)的原子和最外層電子排布式為4s24p5的原子是同種元素的原子【答案】AC【解析】鎂原子的3s能級處于全充滿狀態(tài),3p能級處于全空狀態(tài),能量較低,第一電離能比Al元素大,A項(xiàng)錯(cuò)誤;同一主族元素從上到下,元素金屬性逐漸增強(qiáng),電負(fù)性依次減小,B項(xiàng)正確;基態(tài)Mg原子的電子排布式為1s22s22p63s2,能量處于最低狀態(tài),當(dāng)變?yōu)?s22s22p63p2時(shí),電子發(fā)生躍遷,需要吸收能量變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài),C項(xiàng)錯(cuò)誤;最外層電子數(shù)是核外電子總數(shù)的的原子是Br,其電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p5,最外層電子排布式為4s24p5,D項(xiàng)所述是同種元素的原子,D項(xiàng)正確。10.下表中是A、B、C、D、E五種短周期元素的某些性質(zhì)，下列判斷正確的是()元素ABCDE最低化合價(jià)－4－2－1－2－1電負(fù)性2.52.53.03.54.0A.C、D、E的氫化物的穩(wěn)定性：C>D>EB．元素A的原子最外層軌道中無自旋狀態(tài)相同的電子C．元素B、C之間不可能形成化合物D．與元素B同周期且第一電離能最小的元素的單質(zhì)能與H2O發(fā)生置換反應(yīng)【答案】D【解析】根據(jù)電負(fù)性和最低化合價(jià)，推知A為C元素、B為S元素、C為Cl元素、D為O元素、E為F元素。A項(xiàng)，C、D、E的氫化物分別為HCl、H2O、HF，穩(wěn)定性：HF>H2O>HCl。B項(xiàng)，元素A的原子最外層電子排布式為2s22p2,2p2上的兩個(gè)電子分占兩個(gè)原子軌道，且自旋狀態(tài)相同。C項(xiàng)，S的最外層有6個(gè)電子，Cl的最外層有7個(gè)電子，它們之間可形成S2Cl2等化合物。D項(xiàng)，Na能與H2O發(fā)生置換反應(yīng)生成NaOH和H2。11.短周期元素形成的三種離子Xn+、Ym+、Zn-,已知m>n,且X、Y、Z三種原子M電子層中的電子數(shù)均為奇數(shù),若按X→Y→Z的順序,下列說法正確的是()A.最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的堿性依次減弱,酸性依次增強(qiáng)B.原子半徑依次增大C.元素的第一電離能依次減小,電負(fù)性依次增大D.原子序數(shù)依次減小【答案】A【解析】X、Y、Z為短周期元素,且X、Y、Z三種原子M電子層中的電子數(shù)均為奇數(shù),則X、Y、Z一定是在第三周期,且數(shù)值m>n,故簡單離子為X+、Y3+、Z-,即X為鈉元素,Y為鋁元素,Z為氯元素。NaOH為強(qiáng)堿,Al(OH)3是兩性氫氧化物,HClO4是強(qiáng)酸,則它們的最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的堿性依次減弱,酸性依次增強(qiáng),故A正確;同周期主族元素原子半徑隨原子序數(shù)的增加而減小,X、Y、Z半徑依次減小,故B錯(cuò)誤;Na、Al、Cl的第一電離能依次增大,電負(fù)性依次增大,故C錯(cuò)誤;Na、Al、Cl的原子序數(shù)依次增大,故D錯(cuò)誤。12.有A、B、C、D四種元素,其原子序數(shù)依次增大,且質(zhì)子數(shù)均小于18。A元素原子的最外層只有1個(gè)電子,該元素陽離子與N3-核外電子排布相同;B元素原子核外各軌道上均無成單電子;C元素原子的價(jià)層電子排布式為ns2np1,D-的核外電子排布與Ar相同。(1)寫出A、C、D的元素符號:A,C,D。

(2)寫出B元素基態(tài)原子的電子排布式:。D元素基態(tài)原子的軌道表示式為。

(3)A、B、C、D第一電離能由小到大的順序?yàn)?填元素符號,下同),電負(fù)性由小到大的順序?yàn)椤?/p>

【答案】(1)NaAlCl(2)1s22s22p63s2(3)Na<Al<Mg<ClNa<Mg<Al<Cl【解析】A形成的陽離子A+與N3-核外電子排布相同,則A是Na元素;C的價(jià)層電子排布為ns2np1,是第ⅢA族元素,只能是Al元素;B為第三周期元素,原子核外各軌道上均無成單電子且原子序數(shù)小于Al,B應(yīng)為Mg元素;D-的核外電子排布與Ar相同,D為Cl元素。13.分析下列圖表,回答問題。(1)N、Al、Si、Ge四種元素中,某種元素的電離能數(shù)據(jù)如下:電離能I1I2I3I4……In/(kJ·mol-1)5781817274511575……則該元素是(填寫元素符號)。

(2)短周期某主族元素M的電離能情況如圖所示。則M元素位于周期表的第族。

(3)Mn、Fe均為第四周期過渡金屬元素,兩元素的部分電離能數(shù)據(jù)列于下表:元素MnFeI1717759I215091561I332482957錳元素位于第四周期第ⅦB族。請寫出基態(tài)Mn2+的價(jià)層電子排布式:,比較兩元素的I2、I3可知,氣態(tài)Mn2+再失去1個(gè)電子比氣態(tài)Fe2+再失去1個(gè)電子難,對此你的解釋是

。

【答案】(1)Al(2)ⅡA(3)3d5由Mn2+轉(zhuǎn)化為Mn3+時(shí),3d能級由較穩(wěn)定的3d5半充滿狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴环€(wěn)定的3d4狀態(tài)需要的能量較多;而Fe2+轉(zhuǎn)化為F時(shí),3d能級由不穩(wěn)定的3d6狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檩^穩(wěn)定的3d5半充滿狀態(tài)需要的能量相對要少【解析】(1)因?yàn)镮4?I3,所以該元素原子最外層有3個(gè)電子,為鋁元素。(2)元素M的各級電離能逐漸增大,I1和I2差別較小,但I(xiàn)3?I2>I1,I3突躍式變大,即失去2個(gè)電子后,再失去電子變?yōu)?3價(jià)陽離子卻非常困難,說明元素M失去2個(gè)電子后達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。(3)第ⅦB族元素的族序數(shù)=價(jià)層電子數(shù),周期序數(shù)=電子層數(shù),所以基態(tài)Mn原子