2024-2025學(xué)年新教材高中化學(xué)第1章原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)第3節(jié)第1課時(shí)原子半徑及其變化規(guī)律元素的電離能及其變化規(guī)律課時(shí)分層作業(yè)含解析魯科版選擇性必修2

PAGE8-原子半徑及其改變規(guī)律元素的電離能及其改變規(guī)律(建議用時(shí)：40分鐘)[合格過關(guān)練]1．氣態(tài)原子生成＋1價(jià)氣態(tài)陽離子所須要的能量稱為第一電離能。元素的第一電離能是衡量元素金屬性強(qiáng)弱的一種尺度。下列有關(guān)說法不正確的是()A．元素的第一電離能越大，其金屬性越弱B．元素的第一電離能越小，其金屬性越強(qiáng)C．金屬單質(zhì)跟酸反應(yīng)的難易，只跟該金屬元素的第一電離能有關(guān)D．金屬單質(zhì)跟酸反應(yīng)的難易，除跟該金屬元素的第一電離能有關(guān)外，還與該金屬原子失去電子后在水溶液里形成水合離子的改變有關(guān)[答案]C2．下列關(guān)于稀有氣體的敘述不正確的是()A．各原子軌道電子均已填滿B．其原子與同周期ⅠA、ⅡA族陽離子具有相同的核外電子排布C．化學(xué)性質(zhì)很不活潑D．同周期中第一電離能最大B[稀有氣體各原子軌道電子達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以化學(xué)性質(zhì)不活潑，同周期中第一電離能最大。稀有氣體元素原子的核外電子排布與同周期的陰離子(達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu))的電子排布相同，同時(shí)還與下一周期的ⅠA、ⅡA族陽離子(失去最外層電子)具有相同的核外電子排布，故B錯(cuò)誤。]3．下列四種粒子中，半徑按由大到小排列依次正確的是()①基態(tài)X的原子結(jié)構(gòu)示意圖為②基態(tài)Y的價(jià)電子排布式為3s23p5③基態(tài)Z2－的軌道表示式為④W基態(tài)原子有2個(gè)電子層，其電子式為A．①＞②＞③＞④ B．③＞④＞①＞②C．③＞①＞②＞④ D．①＞②＞④＞③C[由題意可知：X、Y、Z2－、W分別為S、Cl、S2－、F。S、Cl、S2－、F粒子半徑大小排列依次為r(S2－)＞r(S)＞r(Cl)＞r(F)，故C項(xiàng)正確。]4．下列化合物中陰離子半徑和陽離子半徑之比最大的是()A．LiI B．NaBrC．KCl D．CsFA[陽離子都為堿金屬元素的金屬陽離子，元素的核電荷數(shù)越大，離子半徑越大，陰離子都為鹵素陰離子，元素的核電荷數(shù)越大，離子半徑越大，則金屬陽離子半徑最小的是Li＋，非金屬陰離子半徑最大的是I－，所以陰離子半徑和陽離子半徑之比最大的是LiI。]5．元素X的部分電離能數(shù)據(jù)如下：I1I2I3I4I5I6I/(kJ·mol－1)57818172745115781483118378則元素X的常見化合價(jià)是()A．＋1 B．＋2C．＋3 D．＋6C[對比表中電離能數(shù)據(jù)可知，I1、I2、I3數(shù)值相對較小，I4數(shù)值突然增大，說明元素X的原子中，有3個(gè)電子簡單失去，因此該元素的常見化合價(jià)為＋3。]6．一般來說，同周期內(nèi)不同元素的第一電離能I1隨著原子序數(shù)的增大而增大，但個(gè)別元素的I1出現(xiàn)反?，F(xiàn)象。下列關(guān)系正確的是()A．I1(氮)>I1(氧) B．I1(氟)<I1(氧)C．I1(鎂)<I1(鋁) D．I1(鈣)>I1(鎂)A[A項(xiàng)，N原子2p軌道處于半充溢狀態(tài)，較穩(wěn)定，其I1會出現(xiàn)反常，A項(xiàng)正確；B項(xiàng)，F(xiàn)和O位于同一周期，I1(氟)>I1(氧)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C項(xiàng)，鎂的3s軌道全滿，較穩(wěn)定，I1出現(xiàn)反常，C項(xiàng)錯(cuò)誤；D項(xiàng)，鎂和鈣最外層ns軌道均為全滿，但鈣比鎂多一個(gè)電子層，鈣的原子半徑較大，因而I1(鈣)<I1(鎂)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]7．短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表中的相對位置如圖所示。下列說法正確的是()A．元素X與元素Z的最高正化合價(jià)之和的數(shù)值等于8B．原子半徑的大小依次為rX>rY>rZ>rW>rQC．離子Y2－和Z3＋的核外電子數(shù)和電子層數(shù)都不相同D．元素W的最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物酸性比Q的強(qiáng)A[由元素在周期表中的位置可推知X、Y、Z、W、Q分別為N、O、Al、S、Cl。元素X(N)的最高正價(jià)＋5與元素Z(Al)的最高正價(jià)＋3之和為8；原子半徑的大小依次為rZ>rW>rQ>rX>rY；Y2－和Z3＋的核外電子數(shù)和電子層數(shù)均相同；非金屬性：W(S)<Q(Cl)，故最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物的酸性：W(S)<Q(Cl)。]8．(素養(yǎng)題)自2024年1月確定113號、115號、117號和118號元素的命名權(quán)起，元素周期表第7周期即被填滿。依據(jù)所學(xué)學(xué)問，第七周期中第一電離能(I1)比115號元素大的主族元素有()A．1種 B．2種C．3種 D．不能確定A[115號元素位于第7周期第ⅤA族，其7p軌道電子處于半充溢狀態(tài)，穩(wěn)定性強(qiáng)，第一電離能大于相鄰元素。故同周期的主族元素只有第ⅦA族元素的第一電離能大于該元素，答案選A。]9．下表列出了某短周期元素R的各級電離能數(shù)據(jù)(用I1、I2……表示，單位為kJ·mol－1)元素I1I2I3I4……R7401500770010500……下列關(guān)于元素R的推斷中肯定正確的是()A．R的最高正價(jià)為＋3價(jià)B．R元素位于元素周期表中第ⅡA族C．R元素的原子最外層共有4個(gè)電子D．R元素基態(tài)原子的電子排布式為1s22s2B[由表中數(shù)據(jù)I3?I2知其最高正價(jià)為＋2價(jià)，R元素位于ⅡA族，最外層有2個(gè)電子，R不肯定是Be元素。]10．已知X、Y、Z、W四種主族元素，X的陽離子與Y的陰離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu)；W的陽離子的氧化性強(qiáng)于等電荷數(shù)的X的陽離子的氧化性；Z的陰離子半徑大于等電荷數(shù)的Y的陰離子半徑，則四種元素的原子序數(shù)由大到小的依次是()A．Z>X>Y>W B．W>X>Y>ZC．X>Y>Z>W D．Z>Y>X>WA[X的陽離子與Y的陰離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，則X位于Y的下一周期。W的陽離子與X的陽離子電荷數(shù)相等，則W、X位于同一主族，W的陽離子的氧化性比X的陽離子的強(qiáng)，說明W在X前面的周期。同理分析Z、Y位于同一主族，Z在Y后面的周期。故四種元素原子序數(shù)的大小關(guān)系應(yīng)為Z>X>Y>W，A項(xiàng)正確。]11．下列關(guān)于元素第一電離能的說法不正確的是()A．鉀元素的第一電離能小于鈉元素的第一電離能，故鉀比鈉活潑B．因同周期元素的原子半徑從左到右漸漸減小，故第一電離能必依次增大C．最外層電子排布式為ns2np6(當(dāng)只有K層時(shí)為1s2)的原子，第一電離能較大D．對于同一元素而言，原子的電離能I1＜I2＜I3＜…B[第一電離能越小，表明該元素原子越易失去電子，越活潑，A項(xiàng)正確；同周期元素的原子半徑從左到右漸漸減小，第一電離能一般來說依次增大，但有反常，如第一電離能：N>O、Mg>Al，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C項(xiàng)所述元素為0族元素，性質(zhì)穩(wěn)定，第一電離能都較大，正確；同一元素的逐級電離能是漸漸增大的，D項(xiàng)正確。]12．已知X、Y是主族元素，I為電離能，單位是kJ·mol－1。依據(jù)下表所列數(shù)據(jù)推斷錯(cuò)誤的是()元素I1I2I3I4X500460069009500Y5801800270011600A.元素X的常見化合價(jià)是＋1價(jià)B．元素X與氯形成化合物時(shí)，化學(xué)式可能是XClC．元素Y是ⅢA族的元素D．若元素Y處于第3周期，它可與冷水猛烈反應(yīng)D[對元素X，I2起先突躍，說明X最簡單失去1個(gè)e－，對于元素Y，I4起先突躍，說明Y簡單失去3個(gè)e－，由此可知X的常見化合價(jià)為＋1價(jià)，元素Y是ⅢA族元素，若Y處于第3周期，Y是Al，Al與冷水不反應(yīng)。]13．(1)氮原子價(jià)電子的軌道表示式為_________________________________________________________________________________________________。(2)元素的基態(tài)氣態(tài)原子得到一個(gè)電子形成氣態(tài)負(fù)一價(jià)離子時(shí)所放出的能量稱作第一電子親和能(E1)。其次周期部分元素的E1改變趨勢如圖所示，其中除氮元素外，其他元素的E1自左而右依次增大的緣由是_______；氮元素的E1呈現(xiàn)異樣的緣由是_____________________________________________________。[解析](1)氮原子的核外電子排布式為1s22s22p3，所以價(jià)電子的軌道表示式為。(2)同周期元素隨核電荷數(shù)增大，原子半徑漸漸減小，故結(jié)合一個(gè)電子釋放出的能量依次增大；N原子的2p軌道為半充溢狀態(tài)，具有穩(wěn)定性，不易結(jié)合一個(gè)電子，因此第一電子親和能較低。[答案](1)(2)同周期元素隨核電荷數(shù)依次增大，原子半徑漸漸變小，故結(jié)合一個(gè)電子釋放出的能量依次增大N原子的2p軌道為半充溢狀態(tài)，具有穩(wěn)定性，故不易結(jié)合一個(gè)電子14．有五種短周期元素，它們的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)等信息如下表所示：元素結(jié)構(gòu)、性質(zhì)等信息A是短周期元素(稀有氣體元素除外)中原子半徑最大的元素，含該元素的某種合金是原子反應(yīng)堆的導(dǎo)熱劑B與A同周期，其最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物呈兩性C其氣態(tài)氫化物極易溶于水，液態(tài)時(shí)常用作制冷劑D是海水中除氫、氧元素外含量最多的元素，其單質(zhì)或化合物也是自來水生產(chǎn)過程中常用的殺菌消毒劑E元素原子的L電子層上有2對成對電子請依據(jù)表中信息回答下列問題。(1)A元素原子的核外電子排布式為________________________。(2)B元素在元素周期表中的位置為________；離子半徑：B________(填“>”或“<”)A。(3)C元素原子的軌道表示式為________________，其原子核外有________個(gè)未成對電子，能量最高的電子排布在________軌道上，該軌道呈________形。(4)D元素原子的核外電子排布式為________，D－的結(jié)構(gòu)示意圖為________________。(5)C、E元素的第一電離能的大小關(guān)系是________________(用元素符號表示)。[解析]依據(jù)題中信息可推出：A為Na，B為Al，C為N，D為Cl，E為O。(1)A為Na，其核外電子排布式為1s22s22p63s1或[Ne]3s1。(2)B為Al，其在元素周期表中的位置為第3周期第ⅢA族，Na＋與Al3＋的核外電子排布相同，核電荷數(shù)：Al3＋＞Na＋，故離子半徑：Al3＋＜Na＋。(3)C為N，其原子的軌道表示式為，其中有3個(gè)未成對電子，能量最高的電子排布在p軌道上，該軌道呈啞鈴形。(4)D為Cl，其核外電子排布式為1s22s22p63s23p5或[Ne]3s23p5，Cl－的結(jié)構(gòu)示意圖為。(5)N、O分別位于第ⅤA族、第ⅥA族，因?yàn)镹的2p軌道處于半充溢狀態(tài)，比較穩(wěn)定，故第一電離能：N＞O。[答案](1)1s22s22p63s1(或[Ne]3s1)(2)第3周期第ⅢA族＜(5)N＞O15．不同元素的氣態(tài)原子失去最外層一個(gè)電子所須要的最低能量I1如圖所示。試依據(jù)元素在周期表中的位置，分析圖中曲線的改變特點(diǎn)，并回答下列問題。(1)同主族內(nèi)不同元素原子的I1改變的特點(diǎn)是______________________，各主族中I1的這種改變特點(diǎn)體現(xiàn)了元素性質(zhì)的________改變規(guī)律。(2)同周期內(nèi)，隨原子序數(shù)增大，I1增大。但個(gè)別元素的I1出現(xiàn)反常，試預(yù)料下列關(guān)系中正確的是________(填序號)。①I1(砷)>I1(硒)②I1(砷)<I1(硒)③I1(溴)>I1(硒)④I1(溴)<I1(硒)(3)第10號元素I1較大的緣由是__________________________________________________________________________________________________。[解析](1)從Li、Na、K等可以看出，同主族元素隨原子序數(shù)的增大，I1變小；H到He、Li到Ne、Na到Ar呈現(xiàn)明顯的周期性改變。(2)同一周期元素的第一電離能存在一些反常，這與它們的原子價(jià)電子排布的特征有關(guān)。如鎂的第一電離能比鋁的大，磷的第一電離能比硫的大?；疽?guī)律：當(dāng)原子核外電子排布在能量相等的軌道上形成全空(p0、d0、f0)、半滿(p3、d5、f7)和全滿(p6、d10、f14)狀態(tài)時(shí)，原子的能量較低，該元素具有較大的第一電離能。從第2、3周期可以看出第ⅢA、第ⅥA族元素比同周期相鄰兩種元素的I1都低，由此可以推想：I1(砷)＞I1(硒)，I1(溴)＞I1(硒)。(3)10號元素是稀有氣體元素氖，已達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，此時(shí)失去一個(gè)電子就須要很高的能量。[答案](1)隨著原子序數(shù)增大，I1變小周期性(2)①③(3)10號元素是氖，該元素的原子最外層電子排布已達(dá)到8電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)[素養(yǎng)培優(yōu)練]16．已知：X為同周期元素中第一電離能最小的元素，Z元素原子最外層電子排布式為2s22p4，Y是第3周期金屬元素中離子半徑最小的元素，則X、Y、Z三種元素組成的化合物的化學(xué)式可能是()A．X3YZ3 B．X2YZ3C．X2YZ2 D．XYZ3A[在同周期中第一電離能最小的是H或ⅠA族金屬元素，其化合物中化合價(jià)為＋1價(jià)；Y為Al，Z為O，依據(jù)化合物中化合價(jià)代數(shù)和為零知A正確。]17．(雙選)下表為元素周期表前四周期的一部分，下列有關(guān)R、W、X、Y、Z五種元素的敘述中，正確的是()A.W元素的第一電離能大于Y元素的第一電離能B．X元素的第一電離能小于Z元素的第一電離能C．p能級未成對電子最多的是W元素D．X元素是同周期中第一電離能最大的元素AC[依據(jù)五種元素所處位置，X、W、Y、R、Z五種元素分別為F、P、S、Ar、Br。同周期ⅤA族元素原子價(jià)電子排布式為ns2np3，為半充溢結(jié)構(gòu)，故P元素的第一電離能比S元素的第一電離能要略大；F、Br在同一主族，F(xiàn)元素的第一電離能比Br元素的第一電離能要大，故A選項(xiàng)正確，B選項(xiàng)錯(cuò)誤。W元素的p能級上有3個(gè)未成對的電子，故C選項(xiàng)正確。同周期中堿金屬的第一電離能最小，稀有氣體的第一電離能最大，故D選項(xiàng)錯(cuò)誤。]18．幾種短周期元素的原子半徑及某些化合價(jià)見下表。推斷下列說法正確的是()元素代號ABDEGHIJ化合價(jià)－1－2＋4、－4－1＋5、－3＋3＋2＋1原子半徑/nm0.0710.0740.0770.0990.1100.1430.1600.186A.A的單質(zhì)能將E的單質(zhì)從HE3的溶液中置換出來B．A、H、J的離子半徑由大到小的依次是A>J>HC．H、I、J的第一電離能大小依次是H>I>JD．I的單質(zhì)在DB2中燃燒生成兩種化合物B[依據(jù)元素的化合價(jià)并結(jié)合其原子半徑的大小，可推出A是氟、B是氧、D是碳、E是氯、G是磷、H是鋁、I是鎂、J是鈉。F2與水猛烈反應(yīng)，不能將Cl2從AlCl3的溶液中置換出來，A項(xiàng)錯(cuò)誤；Al、Mg、Na的第一電離能大小依次是Mg>Al>Na，C項(xiàng)錯(cuò)誤；Mg在CO2中燃燒生成C與MgO，即生成一種化合物和一種單質(zhì)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]19．A元素的陽離子與B元素的陰離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，現(xiàn)有以下敘述：①原子半徑：A<B②離子半徑：A>B③原子序數(shù)：A>B④原子最外層電子數(shù)：A≤B⑤A的正價(jià)與B的負(fù)價(jià)的肯定值不肯定相等其中正確的是()A．①② B．③④⑤C．③⑤ D．③④B[A元素的陽離子與B元素的陰離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，則A元素處于B元素的下一周期。①一般來說，電子層數(shù)越多，原子半徑越大，即原子半徑：A>B，錯(cuò)誤。②核外電子排布相同的離子，原子序數(shù)越大，離子半徑越小，所以離子半徑：A<B，錯(cuò)誤。③原子序數(shù)：A>B，正確。④當(dāng)原子最外層電子數(shù)<4時(shí)，易失去最外層電子形成陽離子，當(dāng)原子最外層電子數(shù)>4時(shí)，易得到電子形成陰離子，原子最外層電子數(shù)：A<B；當(dāng)陽離子為Li＋，陰離子為H－時(shí)，原子最外層電子數(shù)：A＝B，即原子最外層電子數(shù)：A≤B，正確。⑤若A元素原子最外層電子數(shù)與B元素原子最外層電子數(shù)之和為8，則A的正價(jià)與B的負(fù)價(jià)的肯定值相等(如Na＋與F－)，若A元素原子最外層電子數(shù)與B元素原子最外層電子數(shù)之和不為8，則A的正價(jià)與B的負(fù)價(jià)的肯定值不相等(如Mg2＋與F－)，正確。]20．如圖是元素周期表的一部分，其中所列的字母分別代表某一化學(xué)元素。(1)下列________(填寫編號)組元素的單質(zhì)可能都是電的良導(dǎo)體。①a、c、h②b、g、k③c、h、l④d、e、f(2)假如給核外電子足夠的能量，這些電子便會擺脫原子核的束縛而離去。核外電子離開該原子或離子所須要的能量主要受兩大因素的影響：a．原子核對核外電子的吸引力b．形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的傾向下表是一些主族元素氣態(tài)原子失去核外不同電子所需的能量(kJ·mol－1)鋰XY失去第一個(gè)電子519502580失去其次個(gè)電子729645701820