第二节 原子结构与元素的性质（第2课时 原子半径和电离能）-【帮课堂】2024-2025学年高二化学同步学与练（人教版2019选择性必修2）

第一章 原子结构和性质 第二节 原子结构与元素的性质 第2课时 原子半径和电离能 板块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识 04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点 05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务 06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养 1．了解核外电子排布与原子半径的关系，学会比较微粒半径大小 2．能说出元素电离能的涵义。 3．能应用元素的电离能说明元素的某些性质。 4．掌握元素电离能的涵义，并能应用元素的电离能说明元素的某些性质。 重点：元素的原子半径、第一电离能的周期性变化。 难点：电离能的含义以及与元素其他性质的关系。 一、原子半径 1．原子半径 依据量子力学理论，人们假定原子是一个________，并用统计的方法来测定它的半径。 2．原子半径的种类(根据原子之间的作用力不同，将原子半径分为________半径、________半径、________半径) (1)共价半径：同种元素的两个原子以共价单键结合时，它们核间距的________即是该原子的共价半径。 (2)金属半径：金属单质的晶体中，两个最相邻的金属原子核间距的________即是该金属原子的金属半径。 (3)范德华半径：稀有气体原子之间以范德华力相互接近，低温下稀有气体单质在以晶体存在时，两个相邻原子核间距的________即是范德华半径。 【名师拓展】 (1)影响原子半径大小的因素 (2)因为稀有气体元素与其他元素的原子半径的判定依据不同，一般不将其原子半径与其他原子的半径相比较。 3．原子半径的周期性变化 (1)同周期 ①规律：自左至右逐渐________。 ②原因：增加电子所产生的电子间的________________小于核电荷数增加导致的核对外层电子的________________。 (2)同主族 ①规律：自上而下逐渐________。 ②原因：电子层数依次增加，电子间_____________的影响大于核对外层电子的_____________的影响。 (3)过渡元素 ①规律：同一周期自左至右逐渐________，但变化幅度________。 ②原因：增加的电子都分布在________轨道上，电子间的________与核对电子的________大致相当。 二、微粒半径大小的比较方法 1．影响微粒半径的因素主要是核电荷数和电子层数。同周期中，核电荷数越大，半径越小；同主族中，电子层数越多，半径越大。 2．阳离子半径小于对应的原子半径，阴离子半径大于对应的原子半径，如r(Na＋)＜r(Na)，r(S)＜r(S2－)。 3．电子层结构相同的离子，随核电荷数增大，离子半径减小，如r(S2－)＞r(Cl－)＞r(K＋)＞r(Ca2＋)。 4．不同价态的同种元素的离子，核外电子多的半径大，如r(Fe2＋)＞r(Fe3＋)，r(Cu＋)＞r(Cu2＋)。 【名师点拨】 比较微粒半径的一般思路 (1)“一层”：先看电子层数,电子层数越多,微粒半径一般越大。 (2)“二核”：若电子层数相同则看核电荷数,核电荷数越大,微粒半径越小。 (3)“三电子”：若电子层数、核电荷数均相同,则看核外电子数,电子数多的半径大。 教材【思考与讨论】参考答案： (1)同主族元素，从上到下，电子能层数逐渐增多，虽然核电荷数增大，但电子的能层数成为影响原子半径的主要因素，所以从上到下原子半径逐渐增大； (2)同周期元素，从左到右，电子能层数不变，，但随着核电荷数增大，原子核对电子的吸引作用增大，从而使原子半径逐渐减小。 三、电离能及其意义 1．电离能 (1)概念：________________或________________失去一个电子所需要的最小能量。 (2)符号：_______，单位：________。 2．第一电离能 (1)定义：气态电中性基态原子失去________转化为气态基态正离子所需要的________能量叫做第一电离能。第一电离能概念的四个限定条件：气态、电中性基态、一个电子、最低能量。 (2)意义：衡量元素的原子失去一个电子的难易程度。即第一电离能数值越_______，原子越_______失去一个电子；第一电离能数值越_______，原子越_______失去一个电子。 (3)变化规律 一般规律：同周期：随原子序数的递增而增_______；同周期中，第一电离能最小的是第一主族的元素，最大的是稀有气体元素；第一电离能最大的元素是氦。同主族：随原子序数的递增而减_______。 【名师拓展】 (1)具有全充满、半充满及全空的电子构型的原子稳定性较高，其电离能数值较大。第二、三、四周期中，第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一电离能比相邻元素都大。例如：第IIA族>第IIIA族； 第VA族>第VIA族 (2)过渡元素的第一电离能的变化不太规则，同周期元素中随着元素原子核电荷数的增加，第一电离能略有增加。 3．逐级电离能 (1)含义：原子的+1价气态基态离子再失去1个电子所需要的最低能量叫做第二电离能，依次类推。可以表示为 M(g)=M+(g)+e- I1(第一电离能) M+(g)=M2+(g)+e- I2(第二电离能) M2+(g)=M3+(g)+e- I3(第三电离能) (2)变化规律 ①同一元素的逐级电离能是逐渐增________的，即I1< I2< I3<… ②当相邻逐级电离能突然变________时，说明失去的电子所在电子层发生了________，即电离能的差别大小反映了电子的分层排布。 4．电离能的应用 (1)根据电离能数据，确定元素________的排布。如Li：I1______I2＜I3，表明Li原子核外的三个电子排布在两个电子层上(K、L电子层)，且最外层上只有________电子。 (2)根据电离能数据，确定元素在化合物中的化合价或最外层________。如果电离能在In与In+1之间发生突变，则元素的原子易形成+n价离子而不易形成+(n+1)价离。如果是主族元素，则其最外层有n个电子，最高正化合价为+n(O、F除外)。如K：I1______I2＜I3，表明K原子易失去________电子形成＋1价阳离子。 (3)判断元素的________性、________性强弱。I1越大，元素的非金属性________；I1越小，元素的金属性越强。 【名师小结】 记住下列元素原子第一电离能大小关系中的特例：Be>B；N>O；Mg>Al；P>S，在考试中经常出现。 教材【思考与讨论】参考答案： (1)碱金属的第一电离能越小，碱金属越活泼。 (2)因为首先失去的电子是能量最高的电子，故第一电离能较小，以后再失去的电子都是能量较低的电子，所需要的能量较多；同时，失去电子后离子所带正电荷对电子的吸引力更强，从而使电离能越来越大。从表中数据可以看出，Na的第一电离能较小，第二电离能突然增大(约为第一电离能的10倍)，故Na的化合价为+1。而Mg的第三电离能、Al的第四电离能发生突变，故Mg、Al的化合价分别为+2、+3。 1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)元素的原子序数越大，其原子半径也越大( ) (2)同周期元素，从左到右，原子半径逐渐减小，离子半径也逐渐减小( ) (3)随着原子序数的递增，元素原子的核外电子数逐渐增多，原子半径逐渐减小( ) (4)B、C、N、O、F原子半径依次增大( ) (5)同周期元素中第ⅦA族元素的第一电离能最大( ) (6)第ⅠA、ⅡA族元素的原子半径越大，元素的第一电离能越大( ) (7)同一主族自上而下，元素的第一电离能逐渐减小( ) (8)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( ) (9)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( ) (10)对于同一元素而言，原子的电离能I1<I2<I3<……( ) (11)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( ) (12)最外层电子排布为ns2np6(若只有K层时为1s2)的原子，第一电离能较大( ) (13)第一电离能的大小可以作为判断元素金属性强弱的依据( ) (14)某主族元素气态基态原子的逐级电离能分别为738、1451、7733、10540、13630、17995、21703……，当它与氯气反应时生成的阳离子是X2+( ) (15)根据元素周期律，原子半径Ga小于As，第一电离能Ga大于As( ) 2．下表是元素周期表的一部分，表中的字母分别代表一种化学元素。 (1)上表第三周期中第一电离能(I1)最大的是________(填字母，下同)，c和f的I1大小关系是________大于________。 (2)上述元素中，原子中未成对电子数最多的是________，写出该元素基态原子的核外电子排布式：____________________。 (3)根据下表所提供的电离能数据(单位：kJ·mol－1)，回答下列问题。 锂 X Y I1 519 502 580 I2 7 296 4 570 1 820 I3 11 799 6 920 2 750 I4 — 9 550 11 600 ①表中X可能为以上13种元素中的________元素。用元素符号表示X和j形成的化合物的化学式：________________。 ②Y是周期表中第________族的元素。 ③以上13种元素中，________元素原子失去核外第一个电子需要的能量最多。 3．元素周期律是指元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性变化的规律。如图是第三周期各元素第一电离能与原子序数的关系。 回答下列问题： (1)I1(Mg)>I1 (Al)的原因是_______。 (2)同一周期由左向右元素第一电离能的变化特点是_______ ；第二周期元素(原子序数3-10)具有类似的变化规律，可见各周期元素第一电离能的这种变化特点体现了元素性质的_______变化规律。 (3)在同周期元素中氩元素的第一电离能最大的原因是_______。 (4)根据上述变化特点，推测As、Se、Br三种元素第一电离能由大到小的顺序是_______。 (5)已知第三周期某元素各级电离能数据如下，该元素是_______(填元素符号)。 电离能 I1 I2 I3 I4 … In/kJ·mol-1 578 1817 2745 11578 … ►问题一 核外电子排布与原子半径 【例1】下列有关微粒半径大小关系比较中，正确的是( ) A．微粒X+与Y-的核外电子排布相同，则离子半径：X+>Y- B．原子X与Y的原子序数X>Y，则原子半径一定是X<Y C．r(Cu)>r(Cu+)>r(Cu2+) D．同一主族非金属原子半径X>Y，则非金属性：X>Y 【解题技巧】 微粒半径的大小比较技巧 (1)电子层数越多：半径越大。 (2)电子层数相同时：核电核数越大，半径越小，即“序大径小”、“价高径小”。 (3)电子层数、核电荷数都相同时：电子数越多，半径越大。 【变式1-1】具有下列核外电子排布式的原子，其半径最大的是 (　　) A．1s22s22p3　　　　　　 B．1s22s22p1 C．1s22s22p63s23p1　　　　　　D．1s22s22p63s23p4 【变式1-2】具有相同电子层结构的三种微粒An＋、Bn－和C，下列分析正确的是(　　) A．原子序数关系：C>B>A B．微粒半径关系：r(Bn－)<r(An＋) C．微粒C是稀有气体元素的原子 D．原子半径关系：r(A)<r(B)<r(C) 【变式1-3】下列所述的粒子(均为36号以前的元素)，按半径由大到小的顺序排列正确的是( ) ①基态X原子的结构示意图为 ②基态的价电子排布式为 ③基态的轨道表示式为 ④基态的最高能级的电子对数等于其最高能层的电子层数 A．②>③>① B．④>③>② C．③>②>④ D．④>②>③ ►问题二 微粒半径大小的比较方法 【典例2】下列各组微粒半径大小的比较正确的是 (　　) ①Cl<Cl-<Br-　　 ②F-<Mg2+<Al3+ ③Ca2+<Ca<Ba　　　　　　④S2-<Se2-<Br- A．①和③　　　　B．①和②　　　　 C．③和④　　　　D．①和④ 【解题技巧】 “三看”法快速判断简单微粒半径大小 “一看”电子层数：最外层电子数相同时，电子层数越多，半径越大。 “二看”核电荷数：当电子层结构相同时，核电荷数越大，半径越小。 “三看”核外电子数：当电子层数和核电荷数均相同时，核外电子数越多，半径越大。 【变式2-1】下列各组微粒的半径比较中，正确的是(　　) ①F＜F－＜Cl－　②O2－＜Mg2＋＜Al3＋　③Na＋＜Na＜Rb　④P＜S＜Cl A．①③　B．②③　　　C．③④　　　D．①② 【变式2-2】下列离子化合物中，阳离子与阴离子半径之比最小的是(　　) A．KCl　　B．NaBr　　　C．MgI2　　　D．KF 【变式2-3】下列微粒半径的比值大于1的是 (　　) A．　　　　B．　　　　C．　　　　D． 。 ►问题三 电离能 【典例3】(2024·陕西省渭南市高二期末)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)。下列关于元素R的判断正确的是( ) I/kJ·mol I1 I2 I3 I4 I5 R 740 1500 7700 10500 13600 A．R的最高正价为+3价 B．R元素位于元素周期表中第IIA族 C．R元素的原子最外层共有4个电子 D．R元素基态原子的电子排布式为 【解题技巧】 1．电离能越小，金属原子越容易失去电子，金属性越强；反之越弱。 2．第2、3、4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，所以其第一电离能分别大于同周期相邻的ⅢA和ⅥA族元素，如第一电离能Mg>Al，P>S。 3．如果某元素的In＋1＞＞In，则该元素的常见化合价为＋n，如钠原子的最外层电子数为1，钠元素I2＞＞I1，其化合价为＋1。多电子原子中，元素的各级电离能逐级增大，当电离能的变化出现突变时，电子所在的电子层数就可能发生变化。 【变式3-1】按第一电离能递增的顺序排列的是(　　) A．Li、Na、K B．Na、Al、S C．P、Si、Al D．Cl、Br、I 【变式3-2】在第2周期中，B、C、N、O四种元素的第一电离能由大到小的排列顺序是(　　) A．I1(N)＞I1(C)＞I1(O)＞I1(B) B．I1(N)＞I1(O)＞I1(B)＞I1(C) C．I1(N)＞I1(O)＞I1(C)＞I1(B) D．I1(O)＞I1(N)＞I1(C)＞I1(B) 【变式3-3】已知X、Y是主族元素，I为电离能，单位是kJ·mol－1。根据下表数据判断错误的是(　　) 元素 I1 I2 I3 I4 X 500 4 600 6 900 9 500 Y 580 1 800 2 700 11 600 A．元素X的常见化合价是＋1价 B．元素Y是ⅢA族的元素 C．元素X与氯形成化合物时，化学式可能是XCl D．若元素Y处于第3周期，它可与冷水剧烈反应 1．下列关于微粒半径的说法正确的是(　　) A．电子层数少的元素的原子半径一定小于电子层数多的元素的原子半径 B．核外电子层结构相同的单核粒子，半径相同 C．质子数相同的不同单核粒子，电子数越多半径越大 D．原子序数越大，原子半径越大 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．最外层电子排布为ns2np6(若只有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<I2<I3<… 3．下列关于微粒半径的说法正确的是(　　) A．电子层数少的元素的原子半径一定小于电子层数多的元素的原子半径 B．核外电子层结构相同的单核微粒半径相同 C．质子数相同的不同单核微粒，电子数越多半径越大 D．原子序数越大，原子半径越大 4．下列说法中正确的是(　　) A．第3周期所含元素中钠的第一电离能最小 B．铝的第一电离能比镁的第一电离能大 C．在所有的元素中，F的第一电离能最大 D．钾的第一电离能比镁的第一电离能大 5．下列现元素中哪一个基态原子的第一电离能最大( ) A．Be B．B C．N D．O 6．下列原子的电子排布中，第二电离能最大的是(　　) A．1s2 B．1s22s1 C．1s22s2 D．1s22s22p1 7．同周期有下列电子排布式的原子中，第一电离能最小的是(　　) A．ns2np3 B．ns2np4 C．ns2np5 D．ns2np6 8．具有下列电子排布式的原子中，半径最大的是(　　) A．1s22s22p63s23p3 B．1s22s22p3 C．1s22s22p5 D．1s22s22p63s23p4 9．下列各组元素中，原子半径依次增大的是(　　) A．Li　K　Rb B．I　Br　Cl C．O　Na　S D．Al　Si　P 10．下列微粒半径依次增大的是(　　) A．同一主族元素随着原子序数的递增 B．同一周期的元素随着原子序数的递增 C．Na＋、Mg2＋、Al3＋、F－ D．P、S、S2－、Cl－ 11．下列各组微粒，半径大小比较中错误的是(　　) A．K>Na>Li B．Na＋>Mg2＋>Al3＋ C．Mg2＋>Na＋>F－ D．Cl－>F－>F 12．具有下列电子构型的元素中，第一电离能最小的是(　　) A．ns2np3 B．ns2np4 C．ns2np5 D．ns2np6 13．从P和S；Mg和Ca；Al和Si三组原子中，分别找出原子的第一电离能较高的元素，这三种元素的原子序数之和是(　　) A．40 B．48 C．41 D．49 14．元素X的各级电离能数据如下： I1 I2 I3 I4 I5 I6 I/(kJ·mol－1) 578 1 817 2 745 11 578 14 831 18 378 则元素X的常见价态是(　　) A．＋1 B．＋2 C．＋3 D．＋6 15．具有下列电子层结构的原子，其第一电离能由大到小排列正确的是(　　) ①3p轨道上只有一对成对电子的原子　②外围电子排布式为3s23p6的原子　③3p轨道为半充满的原子　④正三价阳离子与氖相同的原子 A．①②③④ B．③①②④ C．②③①④ D．②④①③ 16．某元素的各级电离能(kJ·mol－1)分别为740、1 500、7 700、10 500、13 600、18 000、21 700，当它与氯气反应时最可能形成的阳离子是(　　) A．X＋ B．X2＋ C．X3＋ D．X4＋ 17．现有核电荷数小于18的元素A，其电离能数据如表所示(I1表示失去第1个电子的电离能，In表示失去第n个电子的电离能，单位为eV) 序号 I1 I2 I3 I4 I5 I6 电离能 7.644 15.03 80.12 109.3 141.2 186.5 序号 I7 I8 I9 I10 I11 … 电离能 224.9 266.0 327.9 367.4 1 761 … (1)电子离核越远，能量越高，电离能越________(填“大”或“小”)；阳离子核电荷数越高，再失去电子时，电离能越________(填“大”或“小”)。 (2)上述11个电子分属________个电子层。 (3)去掉11个电子后，该元素还有________个电子。 (4)该元素的最高价氧化物对应的水化物的化学式是________。　 (5)该元素的最高价氧化物对应水化物的碱性比核外电子排布式为1s22s22p63s1的元素的最高价氧化物对应水化物的碱性________(填“强”或“弱”)。 18．Ti、Na、Mg、C、N、O、Fe等元素单质及化合物在诸多领域都有广泛的应用。回答下列问题： (1)钠在火焰上灼烧产生的黄光是一种 (填字母)。 A．吸收光谱　　　　　　　　　B．发射光谱 (2)下列Mg原子的核外电子排布式中，能量最高的是 ，能量最低的是 (填序号) a．　　　　b． c．    　　　　　   d． (3)基态Ti原子核外共有 种运动状态不同的电子，最高能层电子的电子云轮廓形状为 ，其价电子轨道表示式为 。 (4)N、O、Mg元素的前3级电离能如下表所示：X、Y、Z中为N元素的是 ，判断理由是 。 元素 / kJ∙mol−1 / kJ∙mol−1 / kJ∙mol−1 X 737.7 1450.7 7732.7 Y 1313.9 3388.3 5300.5 Z 1402.3 2856.0 4578.1 (5)用琥珀酸亚铁片是用于缺铁性贫血的预防和治疗的常见药物，临床建议服用维生素C促进“亚铁”的吸收，避免生成Fe3+，从结构角度来看，Fe2+易被氧化成Fe3+的原因是 。Fe3+与Fe2+的离子半径大小关系为：Fe3+ (填“大于”或“小于”)。 1．(2025·江苏省南京市高三开学考试)磷酸二氢钙[Ca(H2PO4)2]和硫酸钾(K2SO4)均可用作化肥。下列说法正确的是( ) A．半径：r(Ca2+)>r(K+) B．碱性：Ca(OH)2>K OH C．热稳定性：H2S＞H2O D．第一电离能：I1(P)>I1(S) 2．下列关于粒子半径大小关系的判断不正确的是(　　) ①r(Li＋)<r(Na＋)<r(K＋)<r(Rb＋)<r(Cs＋) ②r(F)<r(Cl)<r(Br)<r(I) ③r(Na＋)<r(Mg2＋)<r(Al3＋)<r(F－)<r(O2－) ④r(Fe2＋)<r(Fe3＋)<r(Fe) A．②③④ B．①④ C．③④ D．①②③ 3．下列有关微粒性质的排列顺序中，错误的是(　　) A．原子半径：Na＞S＞O B．稳定性：PH3＜H2S＜H2O C．离子半径：Al3＋＞Mg2＋＞Na＋ D．第一电离能：O＜F＜Ne 4．如表是同周期三种主族元素X、Y、Z的电离能数据(单位：kJ•mol-1)。下列判断错误的是 元素代号 I1 I2 I3 I4 X 496 4562 6912 9543 Y 578 1817 2745 11575 Z 738 1451 7733 10540 A．X为第IA族元素 B．的价电子排布式为ns 2np 1 C．Z位于元素周期表s区 D．金属性：X>Y>Z 5．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 1 500 7 700 10 500 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．①② B．②③ C．③④ D．①④ 6．已知：X为同周期元素中第一电离能最小的元素，Z元素原子最外层电子排布为2s22p4，Y是第3周期离子半径最小的元素，则X、Y、Z三种元素组成的化合物的化学式可能是(　　) A．X3YZ3 B．X2YZ3 C．X2YZ2 D．XYZ3 7．已知X、Y是主族元素，I为电离能，单位是kJ/mol。根据表中所列数据判断错误的是( ) 元素 I1 I2 I3 I4 X 496 4562 6912 9543 Y 578 1817 2745 11575 A．元素X的常见化合价是+1价 B．元素Y是ⅢA族的元素 C．元素X与氯形成化合物时，化学式可能是XCl D．若元素Y处于第3周期，它可与冷水剧烈反应 8．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)如表所示。关于元素R的判断中正确的是 (　　) I1 I2 I3 I4 I5 I6 578 1817 2 745 11 578 14 831 18 378 A．R元素基态原子的电子排布式为ns1 B．R的最高正价为+3价 C．R元素的焰色为黄色 D．R元素位于元素周期表中第ⅡA族 9．根据下列五种元素的电离能数据(单位：kJ•mol-1)，判断下列说法不正确的是 元素代号 I1 I2 I3 I4 Q 2080 4000 6100 9400 R 500 4600 6900 9500 S 740 1500 7700 10500 T 580 1800 2700 11600 U 420 3100 4400 5900 A．元素的第一电离能最大的可能是Q元素 B．R和S均可能与U在同一主族 C．U元素可能在元素周期表的s区 D．原子的价电子排布为ns2np1的可能是T元素 10．第一电离能(I1)是指气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量。如图是部分元素的第一电离能随原子序数变化的曲线(其中12~17号元素的有关数据缺失)。下列说法中不正确的是 (　　) A．分析图中同周期元素第一电离能的变化规律，可推断在Na~Ar元素中，Al的第一电离能的大小范围为Na<Al<Mg B．从上图分析可知，同一主族元素原子的第一电离能随核电荷数增加逐渐减小 C．图中第一电离能最小的元素在周期表中的位置是第六周期第ⅠA族 D．根据对角线规则，BeCl2溶液和MgCl2溶液可用NaOH溶液加以鉴别 11．磷酸铁锂(LiFePO4)电极材料主要用于各种锂离子电池，回到下列问题 (1) Fe位于元素周期表中第_______周期_______族，其价电子排布式为_______。 (2)用“>”、“＜”成“=”填空：离子半径：Li+_______H-；第一电离能：Li_______Be。 (3)在周期表中，化学性质最相似的邻族元素是_______。 (4)下列原子电子排布图表示的状态中，能量最低和最高的分别为_______、_______(填标号)。 A． B． C． D． (5)基态P中未成对的电子数为_______，其原子核外电子占据的最高能级的电子云轮廓为_______形。 (6)与Fe两元素的部分电离能数据如下，由表中两元素的I2和I3可知，气态Mn2+再失去一个电子比气态Fe2+再失去一个电子更难，对此，你的解释是_______________________。 元素 Mn Fe 电离能 I1 717 759 I2 1509 1561 I3 3248 2957 12．不同元素的气态原子失去最外层一个电子所需要的最低能量，设其为E，如图所示。试根据元素在周期表中的位置，分析图中曲线的变化特点，并完成下列问题。 (1)写出14号元素基态原子的电子排布式___________。 (2)用所学理论解释13号元素的E值比12号元素低的原因___________。 (3)同一周期内，随着原子序数的增大，E值增大，但个别元素的E值出现反常现象。试预测下列关系式中正确的是___________(填序号)。 ①E(砷)＞E(硒)      ②E(砷)＜E(硒)      ③E(溴)＞E(硒)      ④E(溴)＜E(硒) (4)估计1mol气态钙原子失去最外层一个电子所需最低能量E值的范围_______________。 (5)从原子结构的角度解释19号元素的E值比11号元素E值低的原因___________________。 13．随着能源技术的发展，科学家们将目光聚焦于锂的开发与研究。 (1)基态Li原子中电子占据最高能级的符号是____，占据该能级电子的电子云轮廓图的形状为____形。 (2)在周期表中，与Li元素的化学性质最相似的邻族元素是____(填元素符号)。 (3)部分元素的第一电离能(I1)如表所示。 元素 Li Be Na K I1(kJ·mol-1) 520 900 496 419 ①碱金属的第一电离能与碱金属的金属性的联系是________________。 ②Be的第一电离能比Li的大，从原子结构角度分析其原因是____________________。 ( 15 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第一章 原子结构和性质 第二节 原子结构与元素的性质 第2课时 原子半径和电离能 板块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识 04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点 05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务 06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养 1．了解核外电子排布与原子半径的关系，学会比较微粒半径大小 2．能说出元素电离能的涵义。 3．能应用元素的电离能说明元素的某些性质。 4．掌握元素电离能的涵义，并能应用元素的电离能说明元素的某些性质。 重点：元素的原子半径、第一电离能的周期性变化。 难点：电离能的含义以及与元素其他性质的关系。 一、原子半径 1．原子半径 依据量子力学理论，人们假定原子是一个球体，并用统计的方法来测定它的半径。 2．原子半径的种类(根据原子之间的作用力不同，将原子半径分为共价半径、金属半径、范德华半径) (1)共价半径：同种元素的两个原子以共价单键结合时，它们核间距的一半即是该原子的共价半径。 (2)金属半径：金属单质的晶体中，两个最相邻的金属原子核间距的一半即是该金属原子的金属半径。 (3)范德华半径：稀有气体原子之间以范德华力相互接近，低温下稀有气体单质在以晶体存在时，两个相邻原子核间距的一半即是范德华半径。 【名师拓展】 (1)影响原子半径大小的因素 (2)因为稀有气体元素与其他元素的原子半径的判定依据不同，一般不将其原子半径与其他原子的半径相比较。 3．原子半径的周期性变化 (1)同周期 ①规律：自左至右逐渐减小。 ②原因：增加电子所产生的电子间的排斥作用小于核电荷数增加导致的核对外层电子的吸引作用。 (2)同主族 ①规律：自上而下逐渐增大。 ②原因：电子层数依次增加，电子间排斥作用的影响大于核对外层电子的吸引作用的影响。 (3)过渡元素 ①规律：同一周期自左至右逐渐减小，但变化幅度不大。 ②原因：增加的电子都分布在(n－1)d轨道上，电子间的排斥作用与核对电子的吸引作用大致相当。 二、微粒半径大小的比较方法 1．影响微粒半径的因素主要是核电荷数和电子层数。同周期中，核电荷数越大，半径越小；同主族中，电子层数越多，半径越大。 2．阳离子半径小于对应的原子半径，阴离子半径大于对应的原子半径，如r(Na＋)＜r(Na)，r(S)＜r(S2－)。 3．电子层结构相同的离子，随核电荷数增大，离子半径减小，如r(S2－)＞r(Cl－)＞r(K＋)＞r(Ca2＋)。 4．不同价态的同种元素的离子，核外电子多的半径大，如r(Fe2＋)＞r(Fe3＋)，r(Cu＋)＞r(Cu2＋)。 【名师点拨】 比较微粒半径的一般思路 (1)“一层”：先看电子层数,电子层数越多,微粒半径一般越大。 (2)“二核”：若电子层数相同则看核电荷数,核电荷数越大,微粒半径越小。 (3)“三电子”：若电子层数、核电荷数均相同,则看核外电子数,电子数多的半径大。 教材【思考与讨论】参考答案： (1)同主族元素，从上到下，电子能层数逐渐增多，虽然核电荷数增大，但电子的能层数成为影响原子半径的主要因素，所以从上到下原子半径逐渐增大； (2)同周期元素，从左到右，电子能层数不变，，但随着核电荷数增大，原子核对电子的吸引作用增大，从而使原子半径逐渐减小。 三、电离能及其意义 1．电离能 (1)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。 (2)符号：I，单位：kJ·mol－1。 2．第一电离能 (1)定义：气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量叫做第一电离能。第一电离能概念的四个限定条件：气态、电中性基态、一个电子、最低能量。 (2)意义：衡量元素的原子失去一个电子的难易程度。即第一电离能数值越小，原子越容易失去一个电子；第一电离能数值越大，原子越难失去一个电子。 (3)变化规律 一般规律：同周期：随原子序数的递增而增大；同周期中，第一电离能最小的是第一主族的元素，最大的是稀有气体元素；第一电离能最大的元素是氦。同主族：随原子序数的递增而减小。 【名师拓展】 (1)具有全充满、半充满及全空的电子构型的原子稳定性较高，其电离能数值较大。第二、三、四周期中，第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一电离能比相邻元素都大。例如：第IIA族>第IIIA族； 第VA族>第VIA族 (2)过渡元素的第一电离能的变化不太规则，同周期元素中随着元素原子核电荷数的增加，第一电离能略有增加。 3．逐级电离能 (1)含义：原子的+1价气态基态离子再失去1个电子所需要的最低能量叫做第二电离能，依次类推。可以表示为 M(g)=M+(g)+e- I1(第一电离能) M+(g)=M2+(g)+e- I2(第二电离能) M2+(g)=M3+(g)+e- I3(第三电离能) (2)变化规律 ①同一元素的逐级电离能是逐渐增大的，即I1< I2< I3<… ②当相邻逐级电离能突然变大时，说明失去的电子所在电子层发生了变化，即电离能的差别大小反映了电子的分层排布。 4．电离能的应用 (1)根据电离能数据，确定元素核外电子的排布。如Li：I1≤I2＜I3，表明Li原子核外的三个电子排布在两个电子层上(K、L电子层)，且最外层上只有一个电子。 (2)根据电离能数据，确定元素在化合物中的化合价或最外层电子数。如果电离能在In与In+1之间发生突变，则元素的原子易形成+n价离子而不易形成+(n+1)价离。如果是主族元素，则其最外层有n个电子，最高正化合价为+n(O、F除外)。如K：I1≤I2＜I3，表明K原子易失去一个电子形成＋1价阳离子。 (3)判断元素的金属性、非金属性强弱。I1越大，元素的非金属性越强；I1越小，元素的金属性越强。 【名师小结】 记住下列元素原子第一电离能大小关系中的特例：Be>B；N>O；Mg>Al；P>S，在考试中经常出现。 教材【思考与讨论】参考答案： (1)碱金属的第一电离能越小，碱金属越活泼。 (2)因为首先失去的电子是能量最高的电子，故第一电离能较小，以后再失去的电子都是能量较低的电子，所需要的能量较多；同时，失去电子后离子所带正电荷对电子的吸引力更强，从而使电离能越来越大。从表中数据可以看出，Na的第一电离能较小，第二电离能突然增大(约为第一电离能的10倍)，故Na的化合价为+1。而Mg的第三电离能、Al的第四电离能发生突变，故Mg、Al的化合价分别为+2、+3。 1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)元素的原子序数越大，其原子半径也越大( ) 【答案】× 【解析】错 ；原子半径呈周期性变化，同一周期内元素的原子序数越大，其原子半径也越小。 (2)同周期元素，从左到右，原子半径逐渐减小，离子半径也逐渐减小( ) 【答案】× 【解析】同周期的主族元素从左向右核电荷数增大，则原子半径减小，阴离子比阳离子多1个电子层，简单离子半径阴离子大于阳离子，具有相同排布的离子原子序数大的离子半径小，故错误。 (3)随着原子序数的递增，元素原子的核外电子数逐渐增多，原子半径逐渐减小( ) 【答案】× 【解析】同周期元素，随着原子序数的递增，元素原子的核外电子数逐渐增多，原子半径逐渐减小；同主族元素，随着原子序数的递增，元素原子的电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大；故上述说法错误。 (4)B、C、N、O、F原子半径依次增大( ) 【答案】× 【解析】五种元素在同一周期，同周期元素从左向右，原子半径逐渐减小，故结论错误。 (5)同周期元素中第ⅦA族元素的第一电离能最大( ) 【答案】× 【解析】同周期元素中0族元素的第一电离能最大。 (6)第ⅠA、ⅡA族元素的原子半径越大，元素的第一电离能越大( ) 【答案】× 【解析】第ⅠA、ⅡA族元素的原子半径越大，元素的第一电离能越小。 (7)同一主族自上而下，元素的第一电离能逐渐减小( ) 【答案】√ 【解析】同一主族自上而下，元素的第一电离能逐渐减小。 (8)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( ) 【答案】√ 【解析】钾元素的第一电离能小于钠元素的第一电离能，说明钾失电子能力比钠强，所以钾的活泼性强于钠。 (9)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( ) 【答案】× 【解析】同一周期元素原子半径随着原子序数的增大而减小，第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第ⅡA族元素第一电离能大于第ⅢA族元素，第ⅤA族元素第一电离能大于第ⅥA族元素。 (10)对于同一元素而言，原子的电离能I1<I2<I3<……( ) 【答案】√ 【解析】对于同一元素来说，原子失去电子个数越多，其失电子能力越弱，所以原子的电离能随着原子失去电子个数的增多而增大。 (11)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( ) 【答案】√ 【解析】同一主族，从上到下元素的第一电离能越来越小，活泼性越来越强。 (12)最外层电子排布为ns2np6(若只有K层时为1s2)的原子，第一电离能较大( ) 【答案】√ 【解析】ns2np6的原子为稀有气体原子， 第一电离能较大。 (13)第一电离能的大小可以作为判断元素金属性强弱的依据( ) 【答案】√ 【解析】气态中性原子失去一个电子转化为气态正离子所需要的的最低能量叫做第一电离能，第一电离能越小，原子越容易失去电子，原子的金属性就越强，故第一电离能的大小可以作为判断元素金属性强弱的依据。 (14)某主族元素气态基态原子的逐级电离能分别为738、1451、7733、10540、13630、17995、21703……，当它与氯气反应时生成的阳离子是X2+( ) 【答案】√ 【解析】该元素第三电离能剧增，最外层应有2个电子，表现+2价，当它与氯气反应时最可能生成的阳离子是X2+。 (15)根据元素周期律，原子半径Ga小于As，第一电离能Ga大于As( ) 【答案】× 【解析】Ga与As都是第四周期元素，Ga的序数小于As序数，同周期从左到右原子半径逐渐减小，第一电离能有增大的趋势，因此，原子半径Ga大于As，第一电离能Ga小于As，上述说法错误。 2．下表是元素周期表的一部分，表中的字母分别代表一种化学元素。 (1)上表第三周期中第一电离能(I1)最大的是________(填字母，下同)，c和f的I1大小关系是________大于________。 (2)上述元素中，原子中未成对电子数最多的是________，写出该元素基态原子的核外电子排布式：____________________。 (3)根据下表所提供的电离能数据(单位：kJ·mol－1)，回答下列问题。 锂 X Y I1 519 502 580 I2 7 296 4 570 1 820 I3 11 799 6 920 2 750 I4 — 9 550 11 600 ①表中X可能为以上13种元素中的________元素。用元素符号表示X和j形成的化合物的化学式：________________。 ②Y是周期表中第________族的元素。 ③以上13种元素中，________元素原子失去核外第一个电子需要的能量最多。 【答案】(1)m　c　f　(2)i　1s22s22p63s23p3　(3)①a　Na2O、Na2O2　②ⅢA　③m 【解析】(1)题给周期表中所列13种元素a～m分别是Na、H、Mg、Sr、Se、Al、Ge、C、P、O、Te、Cl、Ar，其中Na、Mg、Al、P、Cl、Ar位于第三周期，原子最稳定的是Ar，故其I1最大，Mg、Al的核外电子排布式分别为1s22s22p63s2、1s22s22p63s23p1，Mg中3s轨道为全满状态，故其I1比Al的I1大。(2)i元素最外层电子排布为3s23p3，有3个未成对电子，未成对电子数最多。(3)①由表中数据可以看出，锂和X的I1均比I2、I3小很多，说明X与Li同主族，且X的I1比Li的I1更小，说明X的金属性比锂更强，则X为Na(即a)。②由Y的电离能数据可以看出，它的I1、I2、I3比I4小得多，故Y属于第ⅢA族元素。③稀有气体元素m的原子最外层已达到稳定结构，失去核外第一个电子所需能量最多。 3．元素周期律是指元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性变化的规律。如图是第三周期各元素第一电离能与原子序数的关系。 回答下列问题： (1)I1(Mg)>I1 (Al)的原因是_______。 (2)同一周期由左向右元素第一电离能的变化特点是_______ ；第二周期元素(原子序数3-10)具有类似的变化规律，可见各周期元素第一电离能的这种变化特点体现了元素性质的_______变化规律。 (3)在同周期元素中氩元素的第一电离能最大的原因是_______。 (4)根据上述变化特点，推测As、Se、Br三种元素第一电离能由大到小的顺序是_______。 (5)已知第三周期某元素各级电离能数据如下，该元素是_______(填元素符号)。 电离能 I1 I2 I3 I4 … In/kJ·mol-1 578 1817 2745 11578 … 【答案】(1)镁原子的各能级处于全充满状态，比较稳定 (2) 呈增大趋势     周期性 (3)氩原子的最外层达到8电子稳定结构 (4)Br>As>Se (5)Al 【解析】(1)基态镁原子价电子排布式为3s2，而基态铝原子价电子排布式为3s23p1，可见镁原子的3p轨道处于全空状态，比较稳定，而铝原子3p轨道只有一个电子，没有镁稳定，导致I1(Mg)>I1 (Al)；(2)由图中数据可知，同周期元素由左向右元素第一电离能第一电离能增大，体现元素性质的周期性变化规律；(3)在同周期元素中氩元素的第一电离能最大的原因是氩原子的最外层达到8电子稳定结构；(4)同周期主族元素随原子序数增大第一电离能呈增大趋势，As元素原子4p轨道为半充满稳定状态，第一电离能高于同周期相邻元素的，故三种元素第一电离能由大到小的顺序为：Br>As>Se；(5)该元素为第三周期元素，而其第四电离能剧增，所以最外层电子数为3，故为Al。 ►问题一 核外电子排布与原子半径 【例1】下列有关微粒半径大小关系比较中，正确的是( ) A．微粒X+与Y-的核外电子排布相同，则离子半径：X+>Y- B．原子X与Y的原子序数X>Y，则原子半径一定是X<Y C．r(Cu)>r(Cu+)>r(Cu2+) D．同一主族非金属原子半径X>Y，则非金属性：X>Y 【答案】C 【解析】核外电子排布相同的阴、阳离子，核电荷数越大，半径越小，故离子半径X＋<Y-，A正确；同一周期的元素，原子序数越大，原子半径越小；但若位于不同周期，则原子序数越大，原子半径可能越大，B错误；原子失去电子后生成阳离子，半径变小，失去电子越多，半径越小，故r(Cu)>r(Cu＋)>r(Cu2＋)，C正确；同一主族元素，电子层数越多，半径越大，非金属性越弱，D错误；故选C。 【解题技巧】 微粒半径的大小比较技巧 (1)电子层数越多：半径越大。 (2)电子层数相同时：核电核数越大，半径越小，即“序大径小”、“价高径小”。 (3)电子层数、核电荷数都相同时：电子数越多，半径越大。 【变式1-1】具有下列核外电子排布式的原子，其半径最大的是 (　　) A．1s22s22p3　　　　　　 B．1s22s22p1 C．1s22s22p63s23p1　　　　　　D．1s22s22p63s23p4 【答案】C 【解析】根据原子的核外电子排布式可知，A为氮原子，B为硼原子，C为铝原子，D为硫原子。根据原子半径变化规律可知，r(Al)>r(S)>r(B)>r(N)，故Al原子半径最大。 【变式1-2】具有相同电子层结构的三种微粒An＋、Bn－和C，下列分析正确的是(　　) A．原子序数关系：C>B>A B．微粒半径关系：r(Bn－)<r(An＋) C．微粒C是稀有气体元素的原子 D．原子半径关系：r(A)<r(B)<r(C) 【答案】C 【解析】设C的原子序数为Z，则A的原子序数为Z＋n，B的原子序数则为Z－n，则原子序数大小顺序为A>C>B，A项错误；因An＋和Bn－具有相同的电子层结构，阴离子半径大于阳离子半径，即r(Bn－)>r(An＋)，B项错误；An＋、Bn－都应具有稀有气体原子的电子层结构，C的电子层结构与An＋、Bn－相同，所以C必为稀有气体元素的原子，C项正确；B、C为同一周期的元素，其原子半径大小为r(C)>r(B)，而A应处于B、C的下一周期，其原子半径：A＞B。 【变式1-3】下列所述的粒子(均为36号以前的元素)，按半径由大到小的顺序排列正确的是( ) ①基态X原子的结构示意图为 ②基态的价电子排布式为 ③基态的轨道表示式为 ④基态的最高能级的电子对数等于其最高能层的电子层数 A．②>③>① B．④>③>② C．③>②>④ D．④>②>③ 【答案】C 【解析】①X为F元素，②Y为Cl-元素，③Z为S2-元素，④E为K+元素，F原子核外电子层数为2层，半径最小，电子层数相同的情况下原子序数越大半径越小，所以S2-＞Cl-＞K+＞F，即③＞②＞④＞①。故答案选C。 ►问题二 微粒半径大小的比较方法 【典例2】下列各组微粒半径大小的比较正确的是 (　　) ①Cl<Cl-<Br-　　 ②F-<Mg2+<Al3+ ③Ca2+<Ca<Ba　　　　　　④S2-<Se2-<Br- A．①和③　　　　B．①和②　　　　 C．③和④　　　　D．①和④ 【答案】A 【解析】同种元素：阳离子半径<原子半径，原子半径<阴离子半径，则半径：Cl<Cl-，Ca2+<Ca。①Cl-、Br-的最外层电子数相同，电子层数依次增多，所以离子半径：Cl-<Br-，正确；②Al3+、Mg2+、F-的核外电子排布相同，核电荷数依次减小，则离子半径：Al3+<Mg2+<F-，错误；③Ca、Ba的最外层电子数相同，电子层数依次增多，则半径：Ca<Ba，正确；④Se2-、Br-的核外电子排布相同，核电荷数依次增大，则半径：Se2->Br-，错误。 【解题技巧】 “三看”法快速判断简单微粒半径大小 “一看”电子层数：最外层电子数相同时，电子层数越多，半径越大。 “二看”核电荷数：当电子层结构相同时，核电荷数越大，半径越小。 “三看”核外电子数：当电子层数和核电荷数均相同时，核外电子数越多，半径越大。 【变式2-1】下列各组微粒的半径比较中，正确的是(　　) ①F＜F－＜Cl－　②O2－＜Mg2＋＜Al3＋　③Na＋＜Na＜Rb　④P＜S＜Cl A．①③　B．②③　　　C．③④　　　D．①② 【答案】A 【解析】同一元素的微粒半径：r(阴离子)＞r(原子)＞r(阳离子)；具有相同电子层结构的离子，核电荷数越大，离子半径越小；电子层数相同的原子，原子序数递增，原子半径递减；最外层电子数相同的原子，电子层数越多，原子半径越大，据此可判断出：①正确；②应为O2－＞Mg2＋＞Al3＋；③正确；④应为P＞S＞Cl。 【变式2-2】下列离子化合物中，阳离子与阴离子半径之比最小的是(　　) A．KCl　　B．NaBr　　　C．MgI2　　　D．KF 【答案】C 【解析】找出阳离子半径最小的，再找出阴离子半径最大的，则阳离子与阴离子半径之比最小。对于核外电子层结构不同的离子，电子层数越多，半径越大。阳离子电子层数最少的是Na＋和Mg2＋，它们电子层数相同，Mg2＋核电荷数大，半径较小，阴离子电子层数最多的是I－，半径最大。所以正确选项为C。 【变式2-3】下列微粒半径的比值大于1的是 (　　) A．　　　　B．　　　　C．　　　　D． 【答案】B 【解析】Li+和H-的核外均有一个电子层，但Li+的核电荷数大，故半径更小，A错误；Cl-和Cl的核外均有3个电子层，且核内均有17个质子，但Cl-的核外电子数多于Cl，故Cl-半径更大，B正确；Na+和F-的核外均有2个电子层，但Na+的核电荷数更大，故半径更小，C错误；Na+的核外有2个电子层，而K+的核外有3个电子层，故K+的半径更大，D错误。 ►问题三 电离能 【典例3】(2024·陕西省渭南市高二期末)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)。下列关于元素R的判断正确的是( ) I/kJ·mol I1 I2 I3 I4 I5 R 740 1500 7700 10500 13600 A．R的最高正价为+3价 B．R元素位于元素周期表中第IIA族 C．R元素的原子最外层共有4个电子 D．R元素基态原子的电子排布式为 【答案】B 【解析】A项，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很大，故最外层有2个电子，最高正价为＋2价，A错误；B项，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很大，故最外层有2个电子，位于第ⅡA族，B正确；C项，R元素位于元素周期表中第IIA族，最外层共有2个电子，C错误；D项，表中数据可知，R元素的第三电离能与第二电离能的差距很大，故最外层有2个电子，位于第ⅡA族，可能为Be或Mg元素，电子排布式为1s22s2或1s22s22p63s2，D错误；故选B。 【解题技巧】 1．电离能越小，金属原子越容易失去电子，金属性越强；反之越弱。 2．第2、3、4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，所以其第一电离能分别大于同周期相邻的ⅢA和ⅥA族元素，如第一电离能Mg>Al，P>S。 3．如果某元素的In＋1＞＞In，则该元素的常见化合价为＋n，如钠原子的最外层电子数为1，钠元素I2＞＞I1，其化合价为＋1。多电子原子中，元素的各级电离能逐级增大，当电离能的变化出现突变时，电子所在的电子层数就可能发生变化。 【变式3-1】按第一电离能递增的顺序排列的是(　　) A．Li、Na、K B．Na、Al、S C．P、Si、Al D．Cl、Br、I 【答案】B 【解析】同周期元素从左到右，第一电离能在总体上呈现从小到大的变化趋势，同主族元素，从上到下，第一电离能逐渐减小。 【变式3-2】在第2周期中，B、C、N、O四种元素的第一电离能由大到小的排列顺序是(　　) A．I1(N)＞I1(C)＞I1(O)＞I1(B) B．I1(N)＞I1(O)＞I1(B)＞I1(C) C．I1(N)＞I1(O)＞I1(C)＞I1(B) D．I1(O)＞I1(N)＞I1(C)＞I1(B) 【答案】C 【解析】B、C、N、O属于同周期元素，同一周期元素随原子序数递增，第一电离能有增大的变化趋势，但ⅡA族元素大于ⅢA族元素，ⅤA族元素大于ⅥA族元素。 【变式3-3】已知X、Y是主族元素，I为电离能，单位是kJ·mol－1。根据下表数据判断错误的是(　　) 元素 I1 I2 I3 I4 X 500 4 600 6 900 9 500 Y 580 1 800 2 700 11 600 A．元素X的常见化合价是＋1价 B．元素Y是ⅢA族的元素 C．元素X与氯形成化合物时，化学式可能是XCl D．若元素Y处于第3周期，它可与冷水剧烈反应 【答案】D 【解析】根据各级电离能的变化，知道元素X的I1、I2差别很大，常显＋1价，A、C正确；元素Y的I3、I4有较大变化，所以Y应是ⅢA族的元素，B正确；若Y在第3周期，则Y为Al，不能与冷水剧烈反应，D错误。 1．下列关于微粒半径的说法正确的是(　　) A．电子层数少的元素的原子半径一定小于电子层数多的元素的原子半径 B．核外电子层结构相同的单核粒子，半径相同 C．质子数相同的不同单核粒子，电子数越多半径越大 D．原子序数越大，原子半径越大 【答案】C 【解析】由于同周期主族元素原子半径逐渐减小，故ⅦA族的原子半径不一定比上一周期ⅠA族元素原子半径大，如r(Li)>r(S)>r(Cl)；对于核外电子层结构相同的单核离子和原子，半径是不同的；质子数相同的不同单核粒子，阴离子半径>原子半径>阳离子半径；同周期主族元素，原子序数增大，原子半径减小。 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．最外层电子排布为ns2np6(若只有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<I2<I3<… 【答案】B 【解析】注意第ⅡA、ⅤA族由于电子排布的特殊性使其第一电离能高于同周期相邻两主族元素。 3．下列关于微粒半径的说法正确的是(　　) A．电子层数少的元素的原子半径一定小于电子层数多的元素的原子半径 B．核外电子层结构相同的单核微粒半径相同 C．质子数相同的不同单核微粒，电子数越多半径越大 D．原子序数越大，原子半径越大 【答案】C 【解析】由于同周期主族元素原子半径逐渐减小，故ⅦA族的元素原子半径不一定比上一周期ⅠA族元素原子半径大。对于核外电子层结构相同的单核离子和原子，半径是不同的，随核电荷数的增加，半径减小。质子数相同的不同单核微粒，阴离子半径＞原子半径＞阳离子半径。在元素周期表中随着原子序数的递增，原子半径呈现周期性变化，在同一周期中原子序数越大，原子半径越小。 4．下列说法中正确的是(　　) A．第3周期所含元素中钠的第一电离能最小 B．铝的第一电离能比镁的第一电离能大 C．在所有的元素中，F的第一电离能最大 D．钾的第一电离能比镁的第一电离能大 【答案】A 【解析】B项，I1(Mg)＞I1(Al)；C项，在所有元素中，He的第一电离能最大；D项，I1(Na)＞I1(K)，I1(Mg)＞I1(Na)，故I1(Mg)＞I1(K)。 5．下列现元素中哪一个基态原子的第一电离能最大( ) A．Be B．B C．N D．O 【答案】C 【解析】同周期元素第一电离能从左到右呈增大趋势，但是IIA>IIIA，VA>VIA，选项所给的四种元素处于同周期，N>O>Be>B，故选C。 6．下列原子的电子排布中，第二电离能最大的是(　　) A．1s2 B．1s22s1 C．1s22s2 D．1s22s22p1 【答案】B 【解析】核外电子排布为1s22s1的原子失去一个电子后变成1s2(与He原子电子排布相同)为稳定结构，再失去一个电子更困难。 7．同周期有下列电子排布式的原子中，第一电离能最小的是(　　) A．ns2np3 B．ns2np4 C．ns2np5 D．ns2np6 【答案】B 【解析】具有B选项中电子构型的基态原子失去一个电子后，达到半充满状态，故其第一电离能最小。 8．具有下列电子排布式的原子中，半径最大的是(　　) A．1s22s22p63s23p3 B．1s22s22p3 C．1s22s22p5 D．1s22s22p63s23p4 【答案】A 【解析】电子层数越多，一般原子半径越大，A、D中有3个电子层，B、C中有2个电子层；电子层数相同，原子序数越大，有效核电荷数越大，原子半径越小，A与D比较，D的核电荷数大，半径小。 9．下列各组元素中，原子半径依次增大的是(　　) A．Li　K　Rb B．I　Br　Cl C．O　Na　S D．Al　Si　P 【答案】A 【解析】A项，原子半径依次增大，A对；B项，原子半径依次减小，B错；C项，O半径最小，Na半径最大，C错；D项，原子半径依次减小，D错。 10．下列微粒半径依次增大的是(　　) A．同一主族元素随着原子序数的递增 B．同一周期的元素随着原子序数的递增 C．Na＋、Mg2＋、Al3＋、F－ D．P、S、S2－、Cl－ 【答案】A 【解析】依据比较微粒半径大小的规律进行分析，同一主族，随着原子序数的递增，原子的电子层数依次增加，原子半径依次增大，A项正确；同一周期随着原子序数的递增，原子半径逐渐减小，B项错误；C项中各微粒的电子层结构相同，核电荷数越大，半径越小，故半径F－最大，Al3＋最小，C项错误；D项中的微粒半径P＞S，S2－＞Cl－，D项错误。 11．下列各组微粒，半径大小比较中错误的是(　　) A．K>Na>Li B．Na＋>Mg2＋>Al3＋ C．Mg2＋>Na＋>F－ D．Cl－>F－>F 【答案】C 【解析】Li、Na、K为同主族元素，随核电荷数增大，原子半径依次增大，A项正确；Na＋、Mg2＋、Al3＋电子层结构相同，核电荷数越小，半径越大，B项正确；Mg2＋、Na＋、F－的电子层结构也相同，故半径大小顺序为F－>Na＋>Mg2＋，C项不正确；Cl－、F－是同主族的阴离子，原子序数越大，半径越大，F－、F为同一元素的不同价态的微粒，价态越低，半径越大，故D项正确。 12．具有下列电子构型的元素中，第一电离能最小的是(　　) A．ns2np3 B．ns2np4 C．ns2np5 D．ns2np6 【答案】B 【解析】ns2np3的为半充满稳定结构，第一电离能为ns2np3＞ns2np4，对于题给四个选项，其第一电离能由小到大顺序为ns2np4＜ns2np3＜ns2np5＜ns2np6，即第一电离能最小的电子构型为ns2np4的元素。 13．从P和S；Mg和Ca；Al和Si三组原子中，分别找出原子的第一电离能较高的元素，这三种元素的原子序数之和是(　　) A．40 B．48 C．41 D．49 【答案】C 【解析】第一电离能I1(P)＞I1(S)(同周期ⅤA族元素高于ⅥA族元素)，I1(Mg)＞I1(Ca)(同主族递变规律)，I1(Si)＞I1(Al)(同周期递变规律)，所以三种元素的原子序数之和为15＋12＋14＝41。 14．元素X的各级电离能数据如下： I1 I2 I3 I4 I5 I6 I/(kJ·mol－1) 578 1 817 2 745 11 578 14 831 18 378 则元素X的常见价态是(　　) A．＋1 B．＋2 C．＋3 D．＋6 【答案】C 【解析】对比表中电离能数据可知，I1、I2、I3电离能数值相对较小，至I4数值突然增大，说明元素X的原子中，有3个电子容易失去，因此，该元素的常见化合价为＋3。 15．具有下列电子层结构的原子，其第一电离能由大到小排列正确的是(　　) ①3p轨道上只有一对成对电子的原子　②外围电子排布式为3s23p6的原子　③3p轨道为半充满的原子　④正三价阳离子与氖相同的原子 A．①②③④ B．③①②④ C．②③①④ D．②④①③ 【答案】C 【解析】由题意知，①是硫原子，②是稀有气体元素氩原子，③是磷原子，④是铝原子。根据元素第一电离能变化规律知铝的第一电离能最小，S的核电荷数虽然比P大，但磷原子3p轨道半充满，比较稳定，故P的第一电离能大于S，同一周期中，稀有气体元素原子第一电离能最大，故选C。 16．某元素的各级电离能(kJ·mol－1)分别为740、1 500、7 700、10 500、13 600、18 000、21 700，当它与氯气反应时最可能形成的阳离子是(　　) A．X＋ B．X2＋ C．X3＋ D．X4＋ 【答案】B 【解析】相邻两电子层能量相差较大，电离能产生突跃，说明再失一个电子的难度增大很多，由此可判断最外层上的电子数，进而判断其可能化合价并由此推出其阳离子所带的正电荷数。该元素原子电离能数据突跃发生在第二、第三电离能上，故其最外层有2个电子，可形成＋2价阳离子。 17．现有核电荷数小于18的元素A，其电离能数据如表所示(I1表示失去第1个电子的电离能，In表示失去第n个电子的电离能，单位为eV) 序号 I1 I2 I3 I4 I5 I6 电离能 7.644 15.03 80.12 109.3 141.2 186.5 序号 I7 I8 I9 I10 I11 … 电离能 224.9 266.0 327.9 367.4 1 761 … (1)电子离核越远，能量越高，电离能越________(填“大”或“小”)；阳离子核电荷数越高，再失去电子时，电离能越________(填“大”或“小”)。 (2)上述11个电子分属________个电子层。 (3)去掉11个电子后，该元素还有________个电子。 (4)该元素的最高价氧化物对应的水化物的化学式是________。　 (5)该元素的最高价氧化物对应水化物的碱性比核外电子排布式为1s22s22p63s1的元素的最高价氧化物对应水化物的碱性________(填“强”或“弱”)。 【答案】(1)小　大　(2)3　(3)1　(4)Mg(OH)2　(5)弱 【解析】(1)电子离核越远，能量越高，受原子核的引力越小，失去电子越容易，则电离能越小。阳离子核电荷数越高，离子半径越小，原子核对核外电子的引力越大，失电子越难，则电离能越大；(2)据题目数据，I1、I2较小，I3突然增大，说明最外层有2个电子，I3到I10变化较小，但I11突然增大，说明次外层有8个电子，又由于核电荷数小于18，所以A为Mg；(3)Mg原子去掉11个电子后，还有1个电子；(4)Mg元素的最高价氧化物对应水化物的化学式为 Mg(OH)2；(5)电子排布为1s22s22p63s1的元素为钠，与Mg同周期且在Mg的左边，所以碱性NaOH>Mg(OH)2。 18．Ti、Na、Mg、C、N、O、Fe等元素单质及化合物在诸多领域都有广泛的应用。回答下列问题： (1)钠在火焰上灼烧产生的黄光是一种 (填字母)。 A．吸收光谱　　　　　　　　　B．发射光谱 (2)下列Mg原子的核外电子排布式中，能量最高的是 ，能量最低的是 (填序号) a．　　　　b． c．    　　　　　   d． (3)基态Ti原子核外共有 种运动状态不同的电子，最高能层电子的电子云轮廓形状为 ，其价电子轨道表示式为 。 (4)N、O、Mg元素的前3级电离能如下表所示：X、Y、Z中为N元素的是 ，判断理由是 。 元素 / kJ∙mol−1 / kJ∙mol−1 / kJ∙mol−1 X 737.7 1450.7 7732.7 Y 1313.9 3388.3 5300.5 Z 1402.3 2856.0 4578.1 (5)用琥珀酸亚铁片是用于缺铁性贫血的预防和治疗的常见药物，临床建议服用维生素C促进“亚铁”的吸收，避免生成Fe3+，从结构角度来看，Fe2+易被氧化成Fe3+的原因是 。Fe3+与Fe2+的离子半径大小关系为：Fe3+ (填“大于”或“小于”)。 【答案】(1)B (2)b d (3)22 球形 (4)Z N原子外围电子排布式为2s22p3，N与O相比，2p轨道处于半充满的稳定结构，故失去第一个电子较难，I1较大 (5) Fe3+的3d5半满状态更稳定 小于 【解析】(1)钠在火焰上灼烧产生的黄光是较高能级的电子跃迁到较低能级，是一种发射光谱；(2)a．中2p能级上的两个电子跃迁到3p能级，3s上一个电子跃迁到3p能级上，b．中2p能级上3个电子跃迁到3p能级上，相比a来说电子的能量较高，c．中3s上一个电子跃迁到3p能级上，d．1s22s22p63s2处于基态，因此能量最高的是b，能量最低的是d；(3)Ti元素为22号元素，Ti原子核外有22个电子，1个电子是一种运动状态，因此基态Ti原子核外共有22种运动状态不同的电子，价电子排布式为3s24s2，则最高能层电子的电子云轮廓形状为球形，其价电子轨道表示式为；(4)N、O、Mg元素的前3级电离能如下表所示，根据表中信息X中I2 ＜＜I3，则X为Mg，Y的I1小于Z的I1，说明Y为O，Z为N，因此X、Y、Z中为N元素的是Z，判断理由是N原子外围电子排布式为2s22p3，N与O相比，2p轨道处于半充满的稳定结构，故失去第一个电子较难，I1较大；(5)从结构角度来看，Fe2+的3d6，能失去一个电子变为半满状态稳定结构，而Fe3+的3d5半满状态更稳定，因此Fe2+易被氧化成Fe3+；根据核电荷数相同，核外电子越多，半径越大，因此Fe3+与Fe2+的离子半径大小关系为：Fe3+小于Fe2+。 1．(2025·江苏省南京市高三开学考试)磷酸二氢钙[Ca(H2PO4)2]和硫酸钾(K2SO4)均可用作化肥。下列说法正确的是( ) A．半径：r(Ca2+)>r(K+) B．碱性：Ca(OH)2>K OH C．热稳定性：H2S＞H2O D．第一电离能：I1(P)>I1(S) 【答案】D 【解析】A项，Ca2+和K+具有相同的核外电子排布，且Ca的核电荷数比K大，故离子半径：r(Ca2+)＜r(K+)，A错误；B项，已知K的金属性强于Ca，故碱性：Ca(OH)2＜K OH，B错误；C项，已知O的非金属性强于S，故简单气体氢化物的热稳定性为：H2S＜H2O，C错误；D项，已知同一周期从左往右元素第一电离能呈增大趋势，ⅤA与ⅥA反常，故第一电离能：I1(P)>I1(S)，D正确；故选D。 2．下列关于粒子半径大小关系的判断不正确的是(　　) ①r(Li＋)<r(Na＋)<r(K＋)<r(Rb＋)<r(Cs＋) ②r(F)<r(Cl)<r(Br)<r(I) ③r(Na＋)<r(Mg2＋)<r(Al3＋)<r(F－)<r(O2－) ④r(Fe2＋)<r(Fe3＋)<r(Fe) A．②③④ B．①④ C．③④ D．①②③ 【答案】C 【解析】同主族元素的原子或离子半径随着电子层数增多，半径依次增大，①②正确；具有相同的电子层结构的阴、阳离子半径随着原子序数的增大而逐渐减小，r(Al3＋)<r(Mg2＋)<r(Na＋) <r(F－)<r(O2－)，③错误；对于同一元素，阳离子半径小于原子半径，化合价越高半径越小，④错误。 3．下列有关微粒性质的排列顺序中，错误的是(　　) A．原子半径：Na＞S＞O B．稳定性：PH3＜H2S＜H2O C．离子半径：Al3＋＞Mg2＋＞Na＋ D．第一电离能：O＜F＜Ne 【答案】C 【解析】A项，Na、S位于同一周期，O、S位于同一主族，原子半径Na＞S＞O，正确；B项P、S位于同一周期，O、S位于同一主族，其氢化物稳定性，PH3＜H2S＜H2O，正确；C项应为Na＋＞Mg2＋＞Al3＋；D项正确。 4．如表是同周期三种主族元素X、Y、Z的电离能数据(单位：kJ•mol-1)。下列判断错误的是 元素代号 I1 I2 I3 I4 X 496 4562 6912 9543 Y 578 1817 2745 11575 Z 738 1451 7733 10540 A．X为第IA族元素 B．的价电子排布式为ns 2np 1 C．Z位于元素周期表s区 D．金属性：X>Y>Z 【答案】D 【解析】A项，根据表格中电离能的数据可知，X的I1较小，I2突增，故X的价电子数应为1，为第ⅠA族元素，A正确；B项，Y的I1、I2、I3均较小，I4突增，则Y的价电子数为3，为第ⅢA族元素，价电子排布为ns2np1，B正确；C项，Z的I1、I2较小，I3突增，说明Z的价电子数为2，为第ⅡA族元素，处于元素周期表s区，C正确；D项，三种元素处于同一周期，同一周期中元素金属性从左向右依次减弱，故金属性：X>Z>Y，选项D错误；故选D。 5．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 1 500 7 700 10 500 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．①② B．②③ C．③④ D．①④ 【答案】B 【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不正确；短周期第ⅡA族(ns2)的元素，因s轨道全满状态，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．已知：X为同周期元素中第一电离能最小的元素，Z元素原子最外层电子排布为2s22p4，Y是第3周期离子半径最小的元素，则X、Y、Z三种元素组成的化合物的化学式可能是(　　) A．X3YZ3 B．X2YZ3 C．X2YZ2 D．XYZ3 【答案】A 【解析】在同周期中第一电离能最小的是H或ⅠA族金属元素，其化合物中化合价为＋1价；Y为Al，Z为O，根据化合物中化合价代数和为零知A正确。 7．已知X、Y是主族元素，I为电离能，单位是kJ/mol。根据表中所列数据判断错误的是( ) 元素 I1 I2 I3 I4 X 496 4562 6912 9543 Y 578 1817 2745 11575 A．元素X的常见化合价是+1价 B．元素Y是ⅢA族的元素 C．元素X与氯形成化合物时，化学式可能是XCl D．若元素Y处于第3周期，它可与冷水剧烈反应 【答案】D 【解析】X、Y是主族元素，I为电离能，X第一电离能和第二电离能差距较大，说明X为第IA族元素；Y第三电离能和第四电离能差距较大，说明Y为第IIIA族元素，X的第一电离能小于Y，说明X的金属活泼性大于Y。A项，X为第IA族元素，元素最高化合价与其族序数相等，所以X常见化合价为+1价，故A正确；B项，Y为第IIIA族元素，故B正确；C项，若元素X是Na与氯形成化合物时，化学式可能是NaCl，故C正确；D项，若元素Y处于第三周期，为Al元素，则它与冷水不反应，故D错误；故选D。 8．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)如表所示。关于元素R的判断中正确的是 (　　) I1 I2 I3 I4 I5 I6 578 1817 2 745 11 578 14 831 18 378 A．R元素基态原子的电子排布式为ns1 B．R的最高正价为+3价 C．R元素的焰色为黄色 D．R元素位于元素周期表中第ⅡA族 【答案】B 【解析】该元素第四电离能剧增，说明该原子最外层有3个电子，可能是硼或铝，基态原子的电子排布式为ns2np1，A错误；该原子最外层有3个电子，最高正价为+3价，B正确；钠元素的焰色为黄色，该元素不是钠元素，C错误；该元素最外层有3个电子，位于元素周期表第ⅢA族，D错误。 9．根据下列五种元素的电离能数据(单位：kJ•mol-1)，判断下列说法不正确的是 元素代号 I1 I2 I3 I4 Q 2080 4000 6100 9400 R 500 4600 6900 9500 S 740 1500 7700 10500 T 580 1800 2700 11600 U 420 3100 4400 5900 A．元素的第一电离能最大的可能是Q元素 B．R和S均可能与U在同一主族 C．U元素可能在元素周期表的s区 D．原子的价电子排布为ns2np1的可能是T元素 【答案】B 【解析】A项，根据表格数据，元素的第一电离能最大的可能是Q元素，故A正确；B项，R、U的第一电离能与第二电离能相差较大，可知R、U都是ⅠA族元素，R、U在同一主族；S的第二电离能与第三电离能相差较大，S是ⅡA族元素，故B错误；C项，U元素的第一电离能与第二电离能相差较大，U是ⅠA族元素，在元素周期表的s区，故C正确；D项，T的第三电离能与第四电离能相差较大，T是ⅢA族元素，原子的价电子排布为ns2np1，故D正确；故选B。 10．第一电离能(I1)是指气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量。如图是部分元素的第一电离能随原子序数变化的曲线(其中12~17号元素的有关数据缺失)。下列说法中不正确的是 (　　) A．分析图中同周期元素第一电离能的变化规律，可推断在Na~Ar元素中，Al的第一电离能的大小范围为Na<Al<Mg B．从上图分析可知，同一主族元素原子的第一电离能随核电荷数增加逐渐减小 C．图中第一电离能最小的元素在周期表中的位置是第六周期第ⅠA族 D．根据对角线规则，BeCl2溶液和MgCl2溶液可用NaOH溶液加以鉴别 【答案】C 【解析】根据元素周期律分析，同周期元素从左到右，第一电离能呈增大的趋势，但Mg原子核外电子排布式为3s2，为全满状态，第一电离能大于Al，因此Al的第一电离能的大小范围为Na<Al<Mg，A正确；同一主族元素随核电荷数增加，第一电离能逐渐减小，B正确；金属性越强，越容易失去电子，第一电离能越小，图中第一电离能最小的元素是铷，位于第五周期第ⅠA族，C错误；根据对角线规则，氢氧化铍与氢氧化铝性质相似，能和氢氧化钠反应，而Mg(OH)2和氢氧化钠不反应，则BeCl2溶液和MgCl2溶液可用NaOH溶液加以鉴别，D正确。 11．磷酸铁锂(LiFePO4)电极材料主要用于各种锂离子电池，回到下列问题 (1) Fe位于元素周期表中第_______周期_______族，其价电子排布式为_______。 (2)用“>”、“＜”成“=”填空：离子半径：Li+_______H-；第一电离能：Li_______Be。 (3)在周期表中，化学性质最相似的邻族元素是_______。 (4)下列原子电子排布图表示的状态中，能量最低和最高的分别为_______、_______(填标号)。 A． B． C． D． (5)基态P中未成对的电子数为_______，其原子核外电子占据的最高能级的电子云轮廓为_______形。 (6)与Fe两元素的部分电离能数据如下，由表中两元素的I2和I3可知，气态Mn2+再失去一个电子比气态Fe2+再失去一个电子更难，对此，你的解释是_______________________。 元素 Mn Fe 电离能 I1 717 759 I2 1509 1561 I3 3248 2957 【答案】(1)四     VIII     3d64s2 (2)＜     ＜     (3)Be与Al (4)DC (5) 3     纺锤(或哑铃) (6)由于Fe2+电子排布式为[Ar]3d6，Mn2+电子排布式为[Ar]3d5，半满结构，稳定，难失电子 【解析】(1)Fe是26号元素，其基态原子价电子排布是为3d64s2，因此Fe位于元素周期表中第四周期VIII族，其价电子排布式为3d64s2；(2)根据同电子层结构核多径小原则，则离子半径：LLi+＜H-；根据同周期从左到右第一电离能呈增大趋势，但第IIA族大于第IIIA族，第VA族大于第VIA族，因此第一电离能：Li＜Be；(3)在周期表中，根据对角线规则，化学性质最相似的邻族元素是Be与Al；(4)下列原子电子排布图表示的状态中，D是基态电子排布式能量最低，A、B、C都是激发态，但C中1s上的两个电子都跃迁到2px轨道上，能量最高，因此能量最低和最高的分别为D、C；(5)基态P价电子排布式为3s23p3，未成对的电子数3，其原子核外电子占据的最高能级为3p能级，其电子云轮廓为纺锤(或哑铃)；(6)根据题意，气态Mn2+再失去一个电子比气态Fe2+再失去一个电子更难，对此，你的解释是由于Fe2+电子排布式为[Ar]3d6，Mn2+电子排布式为[Ar]3d5，半满结构，稳定，难失电子。 12．不同元素的气态原子失去最外层一个电子所需要的最低能量，设其为E，如图所示。试根据元素在周期表中的位置，分析图中曲线的变化特点，并完成下列问题。 (1)写出14号元素基态原子的电子排布式___________。 (2)用所学理论解释13号元素的E值比12号元素低的原因___________。 (3)同一周期内，随着原子序数的增大，E值增大，但个别元素的E值出现反常现象。试预测下列关系式中正确的是___________(填序号)。 ①E(砷)＞E(硒)      ②E(砷)＜E(硒)      ③E(溴)＞E(硒)      ④E(溴)＜E(硒) (4)估计1mol气态钙原子失去最外层一个电子所需最低能量E值的范围_______________。 (5)从原子结构的角度解释19号元素的E值比11号元素E值低的原因___________________。 【答案】(1) 1s22s22p63s23p2或者[Ne] 3s23p2 (2)13号元素Al失去的是3 p1电子，12号元素Mg失去的是3s2电子，3p能级的能量比3s能级的能量高，易失去。或12号元素Mg失去的是3s2是全充满结构，是相对稳定的结构 (3)①③ (4) 485＜E(Ca)＜738 (5)Na和K都位于第ⅠA族，最外层电子数相同，但是电子层数：K＞Na，原子半径：K＞Na，原子核对电子的引力：Na＞K，E值：Na＞K；或K元素失去的4s能级上的电子，钠失去的是3s能级上的电子，4s能级电子的能量高，易失去，故E值：Na＞K 【解析】(1)14号元素为Si，基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p2或者[Ne] 3s23p2；(2)根据E的定义，13号元素为Al，基态原子排布式为1s22s22p63s23p1，12号元素为Mg，1s22s22p63s2，13号元素Al失去的是3p1电子，12号元素Mg失去的是3s2电子，3p能级的能量比3s能级的能量高，易失或12号元素Mg失去的是3s2是全充满结构，是相对稳定的结构；(3)根据分析图可知，同周期从左向右，E是增大趋势，但ⅡA＞ⅢA，ⅤA＞ⅥA，E(砷)＞E(硒)，E(溴)＞E(硒)；(4)根据分析图可知，同周期从左向右，E是增大趋势，但ⅡA＞ⅢA，ⅤA＞ⅥA，同主族从上到下，E逐渐增大，485＜E(Ca)＜738；(5)Na和K都位于第ⅠA族，最外层电子数相同，但是电子层数：K＞Na，原子半径：K＞Na，原子核对电子的引力：Na>K，E值：Na>K；或K元素失去的4s能级上的电子，钠失去的是3s能级上的电子，4s能级电子的能量高，易失去，故E值：Na>K。 13．随着能源技术的发展，科学家们将目光聚焦于锂的开发与研究。 (1)基态Li原子中电子占据最高能级的符号是____，占据该能级电子的电子云轮廓图的形状为____形。 (2)在周期表中，与Li元素的化学性质最相似的邻族元素是____(填元素符号)。 (3)部分元素的第一电离能(I1)如表所示。 元素 Li Be Na K I1(kJ·mol-1) 520 900 496 419 ①碱金属的第一电离能与碱金属的金属性的联系是________________。 ②Be的第一电离能比Li的大，从原子结构角度分析其原因是____________________。 【答案】(1) 2s     球 (2)Mg (3) 从上到下，第一电离能越小，金属性越强     基态Be原子的核外电子排布式为1s22s2，2s2为全满结构、原子的能量较低，较稳定 【解析】(1)Li是3号元素，根据构造原理可知基态Li核外电子排布式是1s22s1，则基态Li原子中电子占据最高能级的符号是2s；s能级电子的电子云轮廓图的形状为球形对称；(2)元素周期表中相邻元素有对角线相似性，Li位于第二周期第IA族，则在周期表中与Li元素的化学性质最相似的邻族元素是第三周期第IIA的Mg元素；(3)①根据表格数据可知：同一周期元素随着原子序数的增大，元素的第一电离能呈增大趋势；同一主族元素，从上到下，随着原子核外电子层数的增多，元素的第一电离能越小，金属性越强；②根据表格数据可知：Be的第一电离能比Li的大，这是由于基态Be原子的核外电子排布式为1s22s2，2s2为s轨道的全满的稳定结构状态，原子的能量较低，因此原子较稳定。 ( 17 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$