1.3 元素周期律-【帮课堂】2024-2025高二化学同步学与练（沪科版2020选择性必修2）

第一章 原子结构与性质 1.3 元素周期律 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．认识元素周期表中区、周期和族的划分与原子核外电子排布的关系。 2．认识元素的原子半径、第一电离能、电负性等性质的周期性变化规律。 3．能利用电负性判断元素的金属性与非金属性的强弱，判断化学键的类型. 4．能举例说明元素周期律（表）的应用，了解元素周期律（表）的应用价值。 重点：核外电子排布与元素周期表区、周期、族的划分及元素性质的周期性变化。 难点：基于“位置”“结构”“性质”关系，建构元素周期律(表)模型。 一、核外电子排布与区、周期、族的划分 1．元素周期律和元素周期表 （1）元素周期律：元素性质随着原子核电荷数递增发生周期性递变的规律。物质结构决定物质的性质，原子核外电子排布的周期性变化决定了元素性质随着原子序数的递增呈现周期性递变。 （2）元素周期表：呈现元素性质周期性变化的表格。区、周期、族的划分与原子核 外电子排布的周期性变化有内在联系。 2．鲍林近似能级图 （1）定义：根据多电子原子外层原子轨道能级高低顺序的一般规律画出的原子轨道能级图，称为鲍林近似能级图 （2）图示： （3）特点： ①图中的每个小圆圈代表一个原子轨道，能量相同的原子轨道并列为一个能级，能量相近的能级都纳入一个方框内，同一方框内的能级称为一个能级组，共划分出 7 个能级组，分别对应了元素周期表中的 7 个周期。 ②每个周期所包含的元素种类数等于所对应的能级组中所有原子轨道最多能容纳的电子数（2、8、8、18......)。 （1s）（2s 2p）（3s 3p）（4s 3d 4p）…（ns (n-3)g (n-2)f (n-1)d np） ③除第一能级组只有 1 个 1s 能级，其余能级组均由 2 个及以上能级组成，且以 ns 开始，以 np 结束。能级组间能量差较大，而能级组内各能级间能量差较小。 ④多电子原子核外电子排布的构造原理图就是以鲍林近似能级图为基础绘制的。 3．核外电子排布与周期的划分 （1）电子排布与周期划分的本质联系 ①能级组的划分是元素周期表划分周期的基础，是核外电子排布的主要依据。 ②能级与周期数、元素种数的关系： 周期 外围电子排布 各周期增加的能级 元素种数 ⅠA族 0族 最外层最多 容纳电子数 一 1s1 1s2 2 1s 2 二 2s1 2s22p6 8 2s、2p 8 三 3s1 3s23p6 8 3s、3p 8 四 4s1 4s24p6 8 4s、3d、4p 18 五 5s1 5s25p6 8 5s、4d、5p 18 六 6s1 6s26p6 8 6s、4f、5d、6p 32 七 7s1 7s27p6 8 7s、5f、6d、7p 32 （2）规律： ①周期序数＝电子层数。 ②本周期包含的元素种数＝对应能级组所含原子轨道数的2倍＝对应能级组最多容纳的电子数。 4．核外电子排布与族的划分 （1）划分依据：取决于原子的价电子数目和价层电子排布。 （2）特点：同族元素的价电子数目和价层电子排布相同。 （3）规律： ①对主族元素，同主族元素原子的价层电子排布完全相同，价层电子全部排布在ns或ns、np轨道上(见下表)。价层电子数 = 族序数。 族序数 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 价电子排布 ns1 ns2 ns2np1 ns2np2 ns2np3 ns2np4 ns2np5 ②价电子排布：(n-1)d1~10ns1~2；族序数：ⅠB和ⅡB族=ns电子数、ⅢB~ⅦB族=价电子数。 ③稀有气体元素：价电子排布为ns2np6(He除外)。 【温馨提示】 1．能级与周期的关系（以第一到第四能级组为例） （1）第一能级组（1s），对应第一周期，能级中可能的电子排布有：1s1、 1s2；对应氢、氦共2种元素。 （2）第二能级组（2s 2p），对应第二周期，能级中可能电子排布有：2s1 、2s2 ；2s2 2p1、2s2 2p2、2s2 2p3、2s2 2p4、2s2 2p5、2s2 2p6；对应锂到氖，共8种元素。 （3）第三能级组（3s 3p），对应第三周期，能级中可能电子排布有：3s1 3p0、3s2 3p0；3s2 3p1、3s2 3p2、3s2 3p3、3s2 3p4、3s2 3p5、3s2 3p6；对应钠到氩，共8种元素。 （4）第四能级组（4s 3d 4p），对应第四周期，能级中可能电子排布：4s 电子排布有2种、3d 电子排布有10种、4p电子排布有6种，共有18种，对应钾到氪，共18种元素。 2．核外电子排布与族的关系 （1）电子最后填充在最外层的s和p轨道上的元素为主族（A族）元素，共有八个主族。通常把惰性气体称为零族元素。主族元素最外电子层上的电子数与所属的族数或最高氧化数相同，同主族元素的化学性质非常相似。 （2）一般来说，同族元素的价电子数相同，对主族元素而言，其价电子数与主族序数相同。 （3）主族元素原子的价电子全部排布在最外层的 ns 或 ns np 轨道上。价电子就是最外层电子。例如，碱金属元素原子的价电子排布为ns1，只有 1 个价电子，为ⅠA 族。 （4）稀有气体元素原子的最外层电子排布都是 ns2np6（ He 是 1s2）。 （5）过渡元素原子价电子不仅仅是最外层电子，还包括次外层电子，甚至倒数第三层电子，同一族内，价电子排布基本相同。 二、元素周期表分区 1．根据核外电子排布 根据核外电子排布式中最后填入电子的能级符号可把周期表里的元素划分成4个区：s区、p区、d区和f区（除ΙB、ⅡB族外。）如图： 2．根据元素金属性与非金属性 （1）金属元素和非金属元素的分界线为沿B、Si、As、Te、At与Al、Ge、Sb、Po之间所画的一条连线，非金属性较强的元素处于元素周期表的右上角位置，金属性较强的元素处于元素周期表的左下角位置。 （2）处于d区、ds区和f区的元素全部是金属元素。s区的元素除氢外，也全部是金属元素。 【温馨提示】 1．各区元素的特点 包括的元素 价电子排布 化学性质 s区 第ⅠA、ⅡA族 ns1～2(最后的电子填在ns上) 除氢外，都是活泼金属元素(碱金属和碱土金属元素) p区 第ⅢA～ⅦA族、0族 ns2np1～6(最后的电子填在np上) 随着最外层电子数目的增加，非金属性增强，金属性减弱 d区 第ⅢB～ⅦB、Ⅷ族 (n－1)d1～9ns1～2[最后的电子填在(n－1)d上] 均为过渡金属，由于d轨道都未充满电子，因此d轨道可以不同程度地参与化学键的形成 ds区 第ⅠB、ⅡB族 (n－1)d10ns1～2[(n－1)d全充满] 均为过渡金属，d轨道已充满电子，因此d轨道一般不再参与化学键的形成 f区 镧系、锕系 (n－2)f0～14 (n－1)d0～2ns2 镧系元素的化学性质非常相近，锕系元素的化学性质也非常相近 2．原子的电子构型与它在周期表中的位置的关系：一般地讲，我们可以根据元素的原子序数和电子填充顺序，写出该原子的电子构型并推断它在周期表中的位置，或者根据它在周期表中的位置，推知它的原子序数和电子构型。 三、元素周期律 1．原子半径 （1）影响因素：电子层数和核电荷数。 ①电子层数： 相同条件下，电子层越多，半径越大。 ②核电荷数：相同条件下，核电荷数越多，半径越小。 ③最外层电子数：相同条件下，最外层电子数越多，半径越大。 （2）主要规律（见下图）： ①同周期元素的原子半径随核电荷数的增大而减小（稀有气体除外）如：Na>Mg>Al>Si>P>S>Cl. ②同主族元素的原子半径随核电荷数的增大而增大。如：Li<Na<K<Rb<Cs ③同主族元素的离子半径随核电荷数的增大而增大。如：F--<Cl--<Br--<I-- ④电子层结构相同的离子半径随核电荷数的增大而减小。如：F-> Na+>Mg2+>Al3+ ⑤同一元素不同价态的微粒半径，价态越高离子半径越小。如Fe>Fe2+>Fe3+ 2．电离能 （1）第一电离能：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。 （2）元素原子第一电离能的变化规律（见下图）： ①同一周期，第一种（碱金属和氢）元素的第一电离能最小，最后一种（稀有气体）元素的第一电离能最大；从左到右，元素的第一电离能在总体上呈现从小到大的变化趋势，表示元素原子越来越难失去电子。 ②同族元素，自上而下第一电离能变小，表明自上而下原子越来越易失去电子。 ③过渡元素的第一电离能的变化不太规则。 ④同周期元素第一电离能的变化呈现的是一种趋势，第ⅡA族和ⅤA族元素的第一电离能比同周期的相邻元素都高。 （3）逐级电离能 ①含义：气态基态一价正离子再失去一个电子成为气态基态二价正离子所需的最低能量叫做第二电离能，第三电离能和第四、第五电离能依此类推。 ②特点： a.由于原子失去电子形成离子后，若再失去电子会更加困难，因此同一元素的各级电离能之间存在如下关系：I1<I2<I3……。 b.元素原子逐级电离能逐渐增大并且会发生一个突变，即突然增大多倍，这是由于电子分层排布的。如钠、镁、铝逐级失去电子的电离能： Na Mg Al 电离能/kJ·mol－1 I1 496 738 578 I2 4562 1451 1817 I3 6912 7733 2745 I4 9543 10540 11575 ③影响电离能的因素：电离能的数值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排布。 a.同周期：一般来说，同一周期的元素具有相同的电子层数，从左到右核电荷数增大，原子的半径减小，核对最外层电子的吸引力加大，因此，越靠右的元素越不易失去电子，电离能也就越大。 b．同主族：同一主族元素电子层数不同，最外层的电子数相同，原子半径逐渐增大起主要作用，因此半径越大，核对最外层电子的吸引力越小，越易失去电子，电离能也就越小。 c．电子排布：某些元素具有全充满或半充满的电子排布，稳定性也较高，其电离能数值较大。如稀有气体的第一电离能在同周期元素中最大；第ⅡA族Be、Mg等元素原子的最外层s原子轨道全满，p原子轨道全空，第ⅤA族N、P等元素原子p原子轨道为半充满状态，均稳定，所以它们比右侧相邻的元素的第一电离能大，出现反常。 （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能层上(K、L能层)，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。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。 3．电负性 （1）键合电子和电负性 ①键合电子：元素相互化合时，原子中用于形成化学键的电子。 ②电负性：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）衡量标准：以氟的电负性为4.0和锂的电负性为1.0作为相对标准，得出各元素的电负性(稀有气体未计)。 （3）递变规律(一般情况见下图)： ①同周期，自左到右，元素的电负性逐渐变大。 ②同主族，自上到下，元素的电负性逐渐变小。 （4）应用 ①判断金属性、非金属性强弱：金属元素的电负性越小，金属元素越活泼；非金属元素的电负性越大，非金属元素越活泼。 ②判断元素的化合价 a.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。 b.电负性数值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。 ③判断化学键的类型 a.一般认为如果两个成键元素原子间的电负性差值大于1.7，它们之间通常形成离子键。 b.一般认为如果两个成键元素原子间的电负性差值小于1.7，它们之间通常形成共价键。 ④解释元素“对角线”规则 a.定义：在元素周期表中，某些主族元素与其右下方的主族元素(如图所示)的有些性质是相似的，被称为“对角线规则”。 b.解释：Li、Mg的电负性分别为1.0、1.2；Be、Al的电负性分别为1.5、1.5；B、Si的电负性分别为2.0、1.8。它们的电负性接近，说明它们对键合电子的吸引力相当，它们表现出的性质相似，如Li、Mg在空气中燃烧的产物分别为Li2O和MgO；Be(OH)2、Al(OH)3均属于难溶的两性氢氧化物；B、Si的含氧酸都是弱酸等。 【温馨提示】 1．元素周期律小结 项目 同周期(左→右) 同主族(上→下) 原子结构 核电荷数 逐渐增大 逐渐增大 电子层数 相同 逐渐增多 原子半径 逐渐减小 逐渐增大 离子半径 阳离子逐渐减小，阴离子逐渐减小，r(阴离子)＞ r(阳离子) 逐渐增大 性质 化合价 最高正化合价由＋1→＋7(O、F除外)，负化合价＝－(8－主族序数)(H为－1价) 相同，最高正化合价＝主族序数(O、F除外) 元素的金属性和非金属性 金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强 金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱 第一电离能 增大的趋势 逐渐减小 电负性 逐渐增大 逐渐减小 气态氢化物的稳定性 逐渐增强 逐渐减弱 最高价氧化物对应水化物的酸碱性 碱性逐渐减弱，酸性逐渐增强 碱性逐渐增强，酸性逐渐减弱 2．半径变化规律 （1）同种元素的离子半径：负离子 大  于原子，原子  大  于正离子，低价正离子  大  于高价正离子。例如：r(Cl－)＞r(Cl)，r(Fe)＞r(Fe2＋)＞r(Fe3＋)。 （2）能层结构相同的离子：核电荷数越大 ，半径越 小 。例如：r(O2－)＞r(F－)＞r(Na＋)＞r(Mg2＋)＞r(Al3＋)。 （3）带相同电荷的离子：能层数越 多 ，半径越 大 。例如：r(Li＋)＜r(Na＋)＜r(K＋) ＜  r(Rb＋)＜r(Cs＋)，r(O2－)＜r(S2－)  ＜  (Se2－)＜r(Te2－)。 （4）核电荷数、能层数均不同的离子：可选一种离子参照比较。例如：比较r(K＋)与r(Mg2＋)，可选r(Na＋)为参照，r(K＋)  ＞  r(Na＋)  ＞  r(Mg2＋)。 3．比较元素的电负性强弱的基本步骤 （1）确定元素在周期表中的相对位置，看是处于同周期还是同主族。 （2）根据同周期(或同主族)元素电负性变化规律进行判断：同周期主族元素从左到右，元素的电负性逐渐增大；同主族元素自上而下，元素的电负性逐渐减小。 1．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．价电子排布为5s25p1的元素位于第五周期第IA族，是s区元素 C．在同一电子层上运动的电子，其自旋方向可以相同 D．基态原子核外电子排布时，总是先排入ns能级再排入(n-1)d能级 【答案】C 【解析】A．镁原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2时，为基态向激发态转化，需要吸收能量，故A错误；B．价电子排布为5s25p1的元素位于第五周期第ⅢA族，是p区元素，故B错误；C．在同一电子层上运动的电子，当在同一个轨道中时，其自旋方向不同，在不同的轨道中，其自旋方向可以相同，故C正确；D．基态原子核外电子排布时，由于ns能级能量低于(n-1)d能级，所以先排入ns能级再排(n-1)d能级，但Cu和Cr原子排布分别处于全充满和半充满状态，整个原子能量更低，并不是先排入ns能级再排(n-1)d能级，故D错误；故答案选C。 2．已知某些元素在周期表中的位置如下图所示，下列说法正确的是（ ） A．表中五种元素位于5个不同的区 B．元素4的基态原子的价电子排布式为3d104s2，与它具有的相同最外层电子数的元素只可能处于d区 C．元素1、2、3的基态原子中，未成对电子数之比为1∶3∶5 D．元素5的原子结构示意图为，其属于准金属 【答案】D 【解析】A．元素2和元素5均位于p区，故A错误；B．元素4为锌，其基态原子的价电子排布式为3d104s2，最外层电子数为2，属于d区元素，Be、Mg的最外层电子数均为2，属于s区元素，故B错误；C．元素1、2、3分别是H、O、Mn，它们的基态原子的价电子排布式分别为1s1、2s22p4、3d54s2，故未成对电子数之比为1:2:5，故C错误；D．元素5位于第四周期第IVA族，为32号元素锗(Ge)，原子结构示意图为，属于准金属元素，故D正确；故选：D。 3．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】根据第一至第四电离能分析该元素的电离能可知，第三电离能剧增，说明该元素容易失去2个电子，则该元素原子形成离子的化合价为+2价，进而推断元素的种类及元素原子结构，由此分析解答。从表中原子的第一至第四电离能可以看出，元素的第一、第二电离能都较小，可失去2个电子，最高化合价为+2价，即最外层应有2个电子，应为第IIA族元素。A、最外层应有2个电子，所以R的最高正价为+2价，故A错误；B、最外层应有2个电子，所以R元素位于元素周期表中第ⅡA族，故B正确；C、同周期第ⅡA族核外电子排布式为ns2，达稳定结构，所以R元素第一电离能大于同周期相邻元素，故C正确；D、R元素可能是Mg或Be,故D错误；故选：B。 4．下表是部分短周期元素的原子半径及主要化合价，根据表中信息，判断以下叙述正确的是（ ） 元素代号 L M Q R T 原子半径/nm 0.160 0.143 0.112 0.104 0.066 主要化合价 ＋2 ＋3 ＋2 ＋6、－2 －2 A．氢化物的沸点为H2T<H2R，金属性L>Q B．M与T形成的化合物具有两性 C．L2＋与R2－的核外电子数相等 D．5种元素中L的电负性最大，T的电负性最小 【答案】B 【解析】L、Q的主要化合价均为＋2价而原子半径分别为0.160 nm和0.112 nm，可推断L为Mg元素，Q为Be元素；由R、T均显示－2价，R有＋6价，原子半径R>T，可判断R为S元素，T为O元素；M的主要化合价为＋3价，原子半径小于0.160 nm大于0.104 nm，应为Al元素。即题表中5种元素依次为Mg、Al、Be、S、O。氢化物沸点H2O>H2S(常温下分别呈液态、气态)，Mg2＋与S2－的电子数不相等，A、C项错误；Al2O3是两性氧化物；5种元素中Mg的金属性最强、电负性最小，O的非金属性最强、电负性最大。 5．原子序数依次增大的五种短周期主族元素X、Y、Z、Q、W组成的化合物的结构如图所示，基态Q原子最外层电子是电子层数的3倍，下列说法正确的是（ ） A．第一电离能的顺序为： B．由X、Y、Q、W形成的化合物的水溶液不一定显碱性 C．氢化物的沸点 D．简单离子半径： 【答案】B 【解析】五种短周期主族元素X、Y、Z、Q、W的原子序数依次增大，基态Q原子最外层电子是电子层数的3倍，则Q为O元素；由化合物的结构示意图可知，W能形成带1个单位正电荷的阳离子，阴离子中X、Y、Z形成的共价键数目分别为1、4、3，则X为H元素、Y为C元素、Z为N元素、W为Na元素。A．同周期元素，从左到右第一电离能呈增大趋势，氮原子的2p轨道为稳定的半充满结构，元素的第一电离能大于相邻元素，则第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞C，故A错误；B．由氢、碳、氧、钠四种元素形成的碳酸氢钠是强酸弱碱盐，碳酸氢根离子在溶液中的水解程度大于电离程度，溶液呈碱性，形成的草酸氢钠也是强酸弱碱盐，草酸氢根离子在溶液中的电离程度大于水解程度，溶液呈酸性，则由氢、碳、氧、钠四种元素形成的化合物的水溶液不一定显碱性，故B正确；C．碳元素的氢化物可能是固态烃，固态烃的沸点高于水，故C错误；D．电子层数相同的离子，核电荷数越大，离子半径越小，则氧离子的离子半径大于钠离子，故D错误；故选B。 ►问题一 元素周期表的分区 【典例1】下列叙述不正确的是（ ） A．元素周期表是呈现元素周期律的表格 B．元素周期表有七个周期，十八个族，可分为四个分区 C．元素周期律是元素性质随着核电荷数递增发生周期性重复的规律 D．门捷列夫元素周期表是按相对原子质量从小到大的顺序将元素排列起来 【答案】B 【解析】A．元素周期表是按照按核电荷数(原子序数)从小到大的顺序将元素排列起来，体现元素性质随着原子序数的递增呈现周期性变化的规律，元素周期表是呈现元素周期律的表格，A正确；B．按照周期表中原子核外电子排布规律，周期表分为七个周期，十六个族，可分为s、d、ds、p和f五个区，B错误；C．随着原子序数(或核电荷数)的递增，原子核外电子排布呈现周期性变化，导致元素的性质呈周期性变化，C正确；D．门捷列夫将元素按相对原子质量从小到大排列，并将化学性质相似的元素放在一个纵列，制出了第一张元素周期表，D正确；答案选B。 【变式1-1】X、Y、Z、W、Q五种短周期元素，原子序数依次增大。X元素基态原子电子排布式为，Y元素的第一电离能大于同周期相邻元素的第一电离能，Z元素基态原子2p轨道有一个未成对电子，W元素基态原子s能级上的电子总数与p能级上电子总数相等，Q是地壳中含量最多的金属元素。下列说法不正确的是（ ） A．最高价氧化物对应水化物的碱性： B．Y和原子序数为51的元素位于同一主族 C．同周期元素中Z的第一电离能最大 D．X、Q的氧化物、氢氧化物都有两性 【答案】C 【解析】X、Y、Z、W、Q五种短周期元素，原子序数依次增大，X元素基态原子电子排布式为，n=2，则X为Be元素；Q是地壳中含量最多的金属元素，则Q为Al元素；Y元素的第一电离能大于同周期相邻元素的第一电离能，Y位于IIA或VA族，且原子序数介于Be，O之间，则Y元素为N元素，W元素基态原子s能级上的电子总数与p能级上电子总数相等，W原子核外电子排布式为，则W为Mg元素；Z元素基态原子2p轨道有一个未成对电子，且原子序数介于O、Al之间，Z原子核外电子排布式为，则Z为F元素；A．金属性：Be<Mg，则最高价氧化物对应水化物碱性：，A项正确；B．原子序数为51的元素位于第四周期VA族，与N元素位于同一主族，B项正确；C．F元素位于第二周期，第二周期中稀有气体Ne第一电离能最大，C项错误；D．根据对角线规则，Be、Al的性质相似，二者氧化物，氢氧化物都有两性，D正确；答案选C。 【变式1-2】已知某些元素在周期表中的位置如图所示，下列说法错误的是（ ） A．元素②和⑤位于同一区 B．元素③的基态原子中，未成对电子数为5 C．与元素④具有相同最外层电子数的元素只可能处于ds区 D．s区(除元素①外)、d区和ds区的元素都是金属元素 【答案】C 【解析】根据元素在周期表的位置，5种元素分别为H、O、Mn、Zn、Ge；据此分析； 【详解】A．O的价电子排布式为2s22p4，Ge的价电子排布式为4s24p2，最后一个电子均填充到p能级，两种元素均位于p区，故A说法正确；B．Mn元素价电子排布式为3d54s2，d能级有5个原子轨道，根据洪特规则，d能级上的5个电子，分别填充到5个原子轨道，因此Mn元素基态原子，未成对电子数为5，故B说法正确；C．元素④的价电子排布式为3d104s2，最外层有2个电子，最外层有2个电子：第ⅡA族元素、He，还有部分ds区的元素，第ⅡA族元素位于s区，He位于p区，故C说法错误；D．d区和ds区均为金属元素，故D说法正确；答案为C。 ►问题二 元素原子半径的变化规律及应用 【典例2】短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，基态X原子的电子总数是其最高能级电子数的2倍，Z可与X形成淡黄色化合物Z2X2，Y、W最外层电子数相同。下列说法正确的是（ ） A．第一电离能：X>Y>Z B．简单离子的还原性：Y>X>W C．简单离子的半径：W>X>Y>Z D．氢化物水溶液的酸性：Y>W 【答案】C 【解析】A．同一周期从左向右第一电离能总趋势为逐渐增大，同一主族从上到下第一电离能逐渐减小，故三种元素中第一电离能从大到小的顺序为F>O>Na，A错误；B．单质的氧化性越强，简单离子的还原性越弱，O、F、Cl三种元素中F2的氧化性最强O2的氧化性最弱，故简单离子的还原性O2->Cl->F-，B错误；C．电子层数越多简单离子半径越大，相同结构的离子，原子序数越大半径越小，故四种元素中离子半径从大到小的顺序为Cl->O2->F->Na+，C正确；D．F元素的非金属性强于Cl元素，则形成氢化物后F原子束缚H原子的能力强于Cl原子，在水溶液中HF不容易发生电离，故HCl的酸性强于HF，D错误；故答案为：C。 【变式2-1】现有三种元素的基态原子的电子排布式如下：①1s22s22p63s23p4；②1s22s22p63s23p3；③1s22s22p5．则下列有关比较中正确的是（　　） A．简单氢化物的还原性：③＞①＞② B．电负性：③＞①＞② C．阴离子半径：①＞②＞③ D．最高价氧化物的水化物酸性：③＞①＞② 【答案】B 【解析】①1s22s22p63s23p4；②1s22s22p63s23p3；③1s22s22p5．分别为S，P，F，A．非金属性F＞S＞P，所以简单氢化物的还原性：②＞③＞①，故A错误；B．非金属性F＞S＞P，所以电负性：③＞①＞②，故B正确；C．F-两个电子层，S2-、P3-三个电子层，S有16个质子，P有15个质子，阴离子半径：②＞①＞③，故C错误；D．最高价氧化物的水化物酸性：①＞②，F没有最高价氧化物的水化物，故D错误；故选：B。 【变式2-2】前四周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，它们最外层电子数之和为20。常温下X的单质是一种淡黄绿色气体，基态Y原子核外有4个能级且均充满电子，Z的原子共有16种不同运动状态的电子。下列说法正确的是（ ） A．原子半径：r(X)<r(Y)<r(Z) B．W的第一电离能比同周期相邻元素的大 C．X的简单气态氢化物的热稳定性比Z的弱 D．Z的最高价氧化物对应水化物的酸性比W的弱 【答案】B 【解析】由题干信息可知，常温下X的单质是一种淡黄绿色气体，则X为F，基态Y原子核外有4个能级且均充满电子即1s22s22p63s2，则Y为Mg，Z的原子共有16种不同运动状态的电子，故Z为S，它们最外层电子数之和为20，W最外层为5个电子，原子序数比S大，故为As，根据信息推断X是氟、Y是镁、Z是硫、W是砷，据此分析解题。A．由分析可知，X、Y、Z分别为F、Mg、S，原子半径大小顺序为：Mg＞S＞F即r(Y)＞r(Z)＞r(X)，A错误；B．由分析可知，W为As，As原子4p能级电子排布半满，较稳定，失去电子消耗能量较多，所以其第一电离能比同周期相邻元素的大，B正确；C．由分析可知，X为F，Z为S，F的非金属性比S强，HF的热稳定性比H2S强，C错误；D．由分析可知，Z为S，W为As，S的非金属性比P强，强于As，最高价氧化物对应水化合物酸性：HSO4>H3AsO4，D错误；故答案为：B。 ►问题三 元素第一电离能变化规律及应用 【典例3】我国研发一款拥有自主知识产权的超薄铷原子钟，每3000万年误差仅1秒。Rb是第五周期第族元素，下列有关说法中正确的是（ ） A．第一电离能： B．铷原子核外电子运动状态有37种 C．单质沸点： D．最高能级电子排布式为 【答案】B 【解析】A．、K同主族，同主族元素从上而下金属性增强，第一电离能逐渐减小，故钾的第一电离能较大，选项A错误；B．每个电子的运动状态均不相同，铷原子核外电子运动状态有37种，选项B正确；C．金属键键能：，沸点的较高，选项C错误；D．是第ⅠA族元素，最高能级电子排布式为，选项D错误；答案选B。 【变式3-1】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 …… 740 1 500 7 700 10 500 …… A．R元素的最高正价为＋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1s22s22p1 【答案】B　 【解析】从表中数据可以看出，R元素的第一、第二电离能都较小，所以反应时可以失去2个电子，那么其最高化合价为＋2价，最外层电子数为2，应为第ⅡA族元素，A、C错误，B正确；R元素可能是Mg或Be，故无法确定基态原子的电子排布式，D错误。 【变式3-2】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．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．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．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．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；选B。 ►问题四 元素的电负性变化规律及应用 【典例4】四种元素的基态原子的核外电子排布式分别是：①，②，③，④，下列说法不正确的是（ ） A．最高价含氧酸的酸性：②<③ B．第一电离能：①>④ C．①②③④都是p区元素 D．电负性：①>② 【答案】B 【解析】A．同周期从左到右，金属性减弱，非金属性变强，元素的电负性变强；非金属性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越强，最高价含氧酸的酸性：②<③，A正确；B．；同一周期随着原子序数变大，第一电离能变大，N的2p轨道为半充满稳定状态，第一电离能大于同周期相邻元素，故N、O的第一电离能大小：N>O；B错误；C．由分析可知，①②③④都是p区元素，C正确；D．同主族由上而下，金属性增强，非金属性逐渐减弱，元素电负性减弱；电负性：①>②，D正确；故选B。 【变式4-1】下列说法正确的是（ ） A．元素的价电子就是最外层电子 B．原子半径越大，其离子半径也越大 C．电负性大的元素非金属性强 D．电负性大的第一电离能也一定大 【答案】C 【解析】A．元素的价电子一般都为最外层电子，有的还包括次外层电子，如过渡金属元素的价电子，A错误；B．同周期元素，从左到右原子半径减小，但形成离子后，前几种元素正离子半径小于负离子半径的，例如钠原子半径大于硫原子的，但钠离子半径小于硫离子的，B错误；C．非金属性元素越强，电负性越大，C正确；D．第IIA族元素或第VA族元素的第一电离能比同周期相邻元素的大，但电负性从左到右增大，故电负性大的第一电离能不一定大，D错误；故选C。 【变式4-2】部分短周期元素原子半径的相对大小、最高正价或最低负价随原子序数的变化关系如图所示，下列说法正确的是（ ） A．离子半径的大小顺序：e＞f＞g＞h B．y、z、d三种元素电负性的大小为：z＞d＞y C．与x形成化合物的稳定性：d＞z＞y D．e、f、g、h四种元素对应最高价氧化物的水化物相互之间均能发生反应 【答案】C 【解析】A．根据层多径大，同电子层结构核大径小，则离子半径的大小顺序：g＞h＞e＞f，故A错误；B．根据同周期从左到右电负性逐渐增大，则y、z、d三种元素电负性的大小为：d＞z＞y，故B错误；C．根据同周期从左到右非金属性逐渐增强，其氢化物稳定性越强，则与x形成化合物的稳定性：d＞z＞y，故C正确；D．e、f、g、h四种元素对应最高价氧化物的水化物分别为氢氧化钠、氢氧化铝、硫酸、高氯酸，高氯酸和硫酸之间不能相互反应，故D错误。综上所述，答案为C。 1．下列关于元素周期表的说法中，正确的是（ ） A．按照核外电子排布，元素周期表可划分为s、p、d、f四个区 B．元素周期表中第ⅠB族位于元素周期表的第三列 C．价电子数与最高正价相等的元素一定是主族元素 D．元素周期表中第四、五两个周期均含18种元素 【答案】D 【解析】A．按照核外电子排布，元素周期表可划分为s、p、d、ds、f五个区，A错误；B．元素周期表中第ⅠB族位于元素周期表的第十一列，B错误；C．锰元素的价层电子排布为3d54s2，价电子数为7，最高正价为+7价，锰元素在周期表中的位置为第四周期第ⅦB族，故价电子数与最高正价相等的元素不一定是主族元素，C错误；D．元素周期表中第四、五两个周期均含18种元素，D正确；故选D。 2．下列说法中正确的是（ ） A．s区均为金属元素 B．最外层电子数为2的元素都分布在s区 C．元素周期表中IIIB族到IIB族10个纵行的元素都是金属元素 D．所有金属元素都分布在d区和ds区 【答案】C 【解析】A．氢元素在s区，属于非金属元素，A错误；B．第IIB族最外层电子数为2，在ds区，不在s区，B错误；C．元素周期表中IIIB族到第IIB族10个纵行的元素，称为过渡元素，全部为金属元素，C正确；D．大部分金属元素都分布在d区和ds区，少数金属分布在s区和p区，D错误；故选C。 3．某元素简化电子排布式为[Xe]4f86s2，其应在（ ） A．s区 B．p区 C．d区 D．f区 【答案】D 【解析】由简化电子排布式为[Xe]4f86s2可知，该元素为Nd元素，位于元素周期表第六周期ⅢB族的镧系，处于f区，故选D。 4．下列说法中正确的是（　 　） A．第三周期所包含的元素中钠的原子半径最小 B．钠的第一电离能比镁的第一电离能大 C．在所有元素中，氟的电负性最大 D．电子云示意图中的每个小黑点都表示一个电子 【答案】C 【解析】同一周期，从左到右，原子半径逐渐减小，第三周期所包含的元素中钠的原子半径最大，A错误；同一周期，从左到右，虽然有个别特殊性，但总体上元素第一电离能是逐渐增大的，钠的第一电离能比镁的第一电离能小，B错误；电负性就是以氟作为标准的，氟的电负性最大是正确的；电子云示意图中的小黑点的疏密代表电子在这一区域出现机会的大小，D不对。 5．下列说法或有关化学用语的表达正确的是（ ） A．4s电子能量较高，总是在比3s电子离核更远的地方运动 B．24Cr的外围电子排布式：3d44s2 C．因铝元素电负性比镁元素大，故铝原子第一电离能比镁原子第一电离能大 D．根据原子核外电子排布的特点，Cu在元素周期表中位于ds区 【答案】D 【解析】A．电子层是距离原子核由近到远排列的，则多电子原子中电子离核的平均距离4s＞3s，离原子核越远，层数越大，能量越高，4s电子在4s区域出现的几率多，但不总是在比3s电子离核更远的区域运动，A错误；B．基态铬原子(24Cr)的价层电子排布式为3d54s1，B错误；C．镁原子中3s电子处于全充满状态，稳定性强，所以第一电离能大于铝，C错误；D．铜原子外围电子排布式为3d104s1，Cu在元素周期表中位于ds区，D正确；选D 6．Zn2GeO4是一种具有高催化活性的新型光催化剂，下列相关说法错误的是（ ） A．Zn处于元素周期表中的ds区 B．基态Ge存在8种不同能量的电子 C．基态O原子中存在2个含成对电子的纺锤形轨道 D．三种元素电负性由大到小的顺序是O>Ge>Zn 【答案】C 【解析】根据元素的价电子排布式判断元素所在区，根据元素电子排布式判断含有的电子所处的能级个数；利用电子排布原则判断含有的电子轨道特点；根据元素的非金属性判断元素的电负性大小；A．Zn元素价电子排布式是3d104s2，根据价电子排布式判断Zn元素位于ds区，故A正确；B．基态Ge的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2，根据能级能量不同判断共有8种能量的电子，故B正确；C．基态O原子1s22s22p4根据洪特规则和鲍林不相容原理判断含有1个成对电子的纺锤形轨道，故C不正确；D．电负性的判断根据非金属性的强弱判断，O>Ge>Zn，故D正确；故选答案C。 7．已知两种元素的基态原子价层电子排布式分别为 X：2s22p4，Y：4s24p4下列有关比较中正确的是（ ） A．第一电离能：X<Y B．原子半径：X>Y C．非金属性：X>Y D．最高正化合价：X=Y 【答案】C 【解析】由题意可知，X、Y同主族且X是氧、Y是硒。A．同一主族，从上到下，第一电离能逐渐减小，A错误；B．同一主族，从上到下，原子半径逐渐增大，B错误；C．同一主族，从上到下，非金属性逐渐减弱，C正确；D．氧元素没有+6价而硒有+6价，D错误； 故选C。 8．如图是第三周期11～17号元素某些性质变化趋势的柱形图，下列有关说法中正确的是(　 　) A．y轴表示的可能是第一电离能 B．y轴表示的可能是电负性 C．y轴表示的可能是原子半径 D．y轴表示的可能是形成基态离子转移的电子数 【答案】B 【解析】A项，第三周期P元素原子3p轨道为半充满状态，较为稳定，P元素的第一电离能大于S元素，错误；B项，同周期元素从左到右，电负性逐渐增大，正确；C项，同周期元素从左到右，原子序数逐渐增大，原子半径逐渐减小，错误；D项，同一周期随原子序数增加金属元素失电子数增加，非金属元素得电子数减少，错误。 9．已知X、Y是主族元素，I为电离能，单位是kJ·mol－1。请根据下表所列数据判断，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为金属元素，常见化合价是＋1价 B．元素Y是ⅢA族元素 C．元素X与氯形成化合物时，化学式可能是XCl D．若元素Y处于第三周期，它可与冷水剧烈反应 【答案】D 【解析】Al为13号元素，在周期表中位于第三周期ⅢA族，故A错误；P位于第ⅤA族，最低负化合价为－3价，所以简单气态氢化物的化学式为PH3，故B错误；P的3p能级轨道半充满，较稳定，其第一电离能大于相邻元素，即I1(P)>I1(S)，故C错误；非金属性越强，最高价氧化物的水化物的酸性越强，非金属性：P<S<Cl，所以酸性：H3PO4<H2SO4<HClO4，故D正确。 10．下列性质的比较，不正确的是（ ） A．热稳定性：HCl＞HBr＞HI B．酸性：HNO3＞H3PO4＞H2SiO3 C．第一电离能：Al＞Mg＞Na D．电负性：F＞O＞C 【答案】C 【解析】A．元素非金属性越强，其气态氢化物稳定性越强，同族非金属元素原子序数递增，非金属性递减，描述正确，A不符题意；B．元素非金属性越强，其最高价氧化物对应水化物(即最高价含氧酸)酸性越强，同周期主族元素原子序数递增，非金属性增强，所以三种元素非金属性由强到弱是N>P>Si，酸性：HNO3＞H3PO4＞H2SiO3，描述正确，B不符题意；C．同一周期随着原子序数变大，第一电离能变大，但是镁原子价电子为3s2全满稳定状态，电离能较大，故Al的第一电离能比Mg小，描述错误，C符合题意；D．非金属性越强，电负性越大，描述正确，D不符题意；故选C。 11.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）同主族内不同元素的E值的变化特点是__________________________。 （2）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________(填编号)。 ①E(砷)＞E(硒) ②E(砷)＜E(硒) ③E(溴)＞E(硒) ④E(溴)＜E(硒) （3）估计1 mol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：________＜E＜________。 （4）10号元素E值较大的原因是______________________________________________。 【答案】（1）随着原子序数增大，E值变小 （2）①③ （3）485　738 （4）10号元素为氖，该元素原子的最外层电子排布已达到8电子稳定结构 【解析】（1）从1H、3Li、11Na、19K等同主族元素可以看出，同主族元素随着原子序数增大，E值变小。 （2）从第二、三周期看，第ⅢA和ⅥA族元素比同周期相邻两元素E值都低，可以推出E(砷)＞E(硒)、E(溴)＞E(硒)。 （3）据同主族、同周期元素E值变化规律可知，E(K)＜E(Ca)＜E(Mg)。 （4）10号元素(Ne)原子的最外层电子排布已达8电子稳定结构。 12.表1是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别代表一种化学元素。试回答下列问题： 表1 （1）元素p为26号元素，请写出其基态原子的核外电子排布式：_____________________。 （2）h的单质在空气中燃烧发出耀眼的白光，请用原子结构的知识解释发光的原因：_____________________________________________________________________________。 （3）o、p两元素的部分电离能数据如表2： 元素 电离能/(kJ·mol－1)　　 　 o p I1 717 759 I2 1 509 1 561 I3 3 248 2 957 表2 比较两元素的I2、I3可知，气态o2＋再失去一个电子比气态p2＋再失去一个电子难。对此，你的解释是______________________________________________________。 （4）第三周期8种元素按单质熔点高低的顺序排列如图1所示，其中电负性最大的是________(填图1中的序号)。 （5）表1中所列的某主族元素的电离能情况如图2所示，则该元素是______(填元素符号)。 【答案】（1）1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)　 （2）电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以光的形式释放能量　 （3）Mn2＋的3d能级电子排布为半充满状态，比较稳定　 （4）2　 （5）Al 【解析】（3）o元素为Mn，Mn2＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，其3d能级为半充满状态，相对比较稳定，当其失去第3个电子时比较困难，而Fe2＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6，其3d能级再失去一个电子即为半充满状态，故其失去第3个电子比较容易。 （4）第三周期8种元素分别为钠、镁、铝、硅、磷、硫、氯、氩，其单质中钠、镁、铝形成金属晶体，熔点依次升高；硅形成原子晶体；磷、硫、氯、氩形成分子晶体，且常温下磷、硫为固体，氯气、氩气为气体，8种元素熔点最低的为氩，其次为氯，电负性最大的为氯。 （5）由图2可知，该元素的电离能I4 远大于I3，故为第ⅢA族元素，应为Al。 1．下列说法正确的是（ ） A．元素周期表每一周期元素原子的最外层电子排布均是从ns1过渡到ns2np6 B．所有的非金属元素都分布在p区 C．核外电子排布式为1s2的原子与核外电子排布式为1s22s2的原子的化学性质相似 D．元素周期表中IIIB族到IIB族的10个纵列的元素都是金属元素 【答案】D 【解析】A．第一周期最外层电子排布是从ns1过渡到ns2，故A错误；B．非金属元素H元素位于s区，故B错误；C．1s2是He元素属于0族元素，1s22s2是Be元素属于第IIA族元素，He是稀有气体元素，Be为金属元素，二者性质不相似，故C错误；D．过渡元素包括副族与第Ⅷ族，为元素周期表中的第3列到12列，即ⅢB到ⅡB的10个纵行，都是金属元素，故D正确；故答案选D。 2．下列说法不正确的是（ ） A．某价层电子排布为3d24s2的基态原子，该元素位于周期表中第四周期第IVB族 B．在元素周期表中，s区、d区和ds区的元素都是金属元素 C．当碳原子的核外电子排布由转变为时，释放能量，由激发态转化成基态 D．非金属元素形成的共价化合物中，原子的最外层电子数不一定是2或8 【答案】B 【解析】A．某元素基态原子价层电子排布为3d24s2，最外层为第4层，价电子数为4，所以该元素位于元素周期表中第四周期ⅣB族，A正确；B．H元素为s区元素，H为非金属元素，B错误；C．碳原子基态的核外电子排布为1s22s22p2，当核外电子排布为1s22s12p3时，该原子处于激发态，所以其核外电子排布由转变为 时，释放能量，由激发态转化为基态，C正确；D．非金属元素形成的共价化合物中，原子的最外层不一定都满足稳定结构，如PCl5，P原子最外层为10个电子，D正确；故选B。 3．“嫦娥石”是中国首次在月球上发现的新矿物，其主要由Ca、Fe、P、O和Y（钇，原子序数比Fe大13）组成，下列说法正确的是（　 　） A．Y位于元素周期表的第ⅢB族 B．基态Ca原子的核外电子填充在6个轨道中 C．5种元素中，第一电离能最小的是Fe D．5种元素中，电负性最大的是P 【答案】A 【解析】A．Y的原子序数是26+13=39，Y原子结构示意图为，属于主族元素，原子核外电子层数与其周期数相等、最外层电子数与其族序数相等，则该元素位于元素周期表的第五周期第ⅢB族，故A正确；B．基态Ca原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2，1s、2s、3s、4s能级各有1个轨道，2p、3p能级各有3个轨道，所以填充在10个轨道中，故B错误；C．这几种元素的金属性越强，其第一电离能越小，则第一电离能最小的是Ca,故C错误；D．这几种元素中，非金属性越强，其电负性越大，则电负性最大的是O，故D错误；故选：A。 4．根据下表中五种元素的电离能数据(单位：kJ·mol－1)，下列说法不正确的是（ ） 电离能 元素代号 I1 I2 I3 I4 Q 2 080 4 000 6 100 9 400 R 500 4 600 6 900 9 500 S 740 1 500 7 700 10 500 T 580 1 800 2 700 11 600 U 420 3 100 4 400 5 900 A．T的氯化物最可能的化学式为TCl3 B．氦元素最有可能与Q元素位于同一族 C．在周期表中，最可能处于同一族的是R和U D．U元素最有可能为K，R元素最有可能为Li 【答案】D 【解析】当In＋1≫In时，元素的最高化合价为＋n，故R和U最高价为＋1，S最高价为＋2，T最高价为＋3，A、C项正确；由表中数据可知，Q元素各电离能都较大，而且各电离能之间无太大差距，故Q最可能为稀有气体元素，所以氦元素最有可能与Q元素位于同一族，B项正确；R出现了I4，而锂核外只有3个电子，D项错误。 5．短周期主族元素W、M、X、Y、Z原子序数依次增大。W的p能级半充满，M原子的s能级电子数和p能级相等，X是同周期电负性最小的元素，Y是同周期离子半径最小的元素，Z只有一个未成对电子。下列说法不正确的是（ ） A．第一电离能： B．M、X组成的常见化合物中阴正离子个数比均为 C．X、Y、Z的最高价氧化物对应水化物可以相互反应 D．W、M两种元素最低价氢化物的稳定性： 【答案】D 【解析】A．同一主族随原子序数变大，原子半径变大，第一电离能变小；同一周期随着原子序数变大，第一电离能变大，N的2p轨道为半充满稳定状态，第一电离能大于同周期相邻元素，则第一电离能：，A正确；B．M、X组成的常见化合物为氧化钠、过氧化钠，过氧化钠是由钠离子和过氧根离子构成的，故两者阴正离子个数比均为，B正确；C．X、Y、Z的最高价氧化物对应水化物分别为氢氧化钠、氢氧化铝、高氯酸，三者可以相互反应，C正确；D．非金属性越强，其简单氢化物稳定性越强，W、M两种元素最低价氢化物的稳定性：，D错误。故选D。 6． X、Y、Z、Q、M为原子序数依次增大的前4周期元素。相关信息如下： 元素 相关信息 X 最外层电子数是能层数的2倍 Y 单质是合成氨工业的原料 Z 核外无未成对电子的主族元素 Q 价层电子的排布式： M 第四周期ⅠB元素 下列说法不正确的是（ ） A．离子半径：Q>Y>Z B．简单氢化物的稳定性和沸点：X<Y C．一定条件下，Z单质与反应可生成两种离子化合物 D．M元素基态原子的价电子排布式为3d94s2 【答案】D 【解析】A．电子层数越多，半径越大，核外电子排布相同的微粒，核电荷数越大，半径越小，故离子半径由大到小的顺序为:S2-> N3-> Mg2+，选项A正确；B．NH3形成分子间氢键，故沸点:NH3>CH4，N的非金属性比C的强，氢化物稳定性: NH3 > CH4，选项B正确；C．Mg具有还原性，NO2具有氧化性，二者可发生反应:7Mg + 2NO2 = 4MgO + Mg3N2，都为离子化合物，选项C正确；D．第四周期ⅠB的M为Cu元素，基态Cu原子的价电子排布是为3d104s1，选项D错误；答案选D。 7．已知Q、W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素，其中Q为元素周期表中原子半径最小的元素，Y原子最外层电子数是Z原子电子层数的三倍。它们组成的抗病毒化合物的结构如下。下列说法错误的是（ ） A．Q与Z形成的化合物为弱酸 B．W是五种元素中原子半径最大的 C．、、的氧化性依次增强 D．五种元素的基态原子中单电子数最多的为Y 【答案】D 【解析】A．Q与Z形成的化合物为HF，氢氟酸为弱酸，A正确；B．电子层数越多半径越大，电子层数相同时，核电荷数越大，半径越小；W是五种元素中原子半径最大的，B正确；C．、、分别为氮气、氧气、氟气，其氧化性依次增强，C正确；D．氢、碳、氮、氧、氟的基态原子中单电子数分别为1、2、3、2、1，故最多的为N，D错误；故选D。 8．A、B、C、D四种元素，已知A元素是地壳中含量最多的元素；B元素为金属元素，它的原子核外K、L层上电子数之和等于M、N层电子数之和；C元素是第三周期第一电离能最小的元素；D元素在第三周期中第一电离能最大。下列有关叙述错误的是 A．元素A、C简单离子的半径大小关系为：A＜C B．元素A、B、C两两组成的化合物可为CaO、CaO2、Na2O、Na2O2等 C．四种元素中有两种元素属于金属元素 D．元素B、C电负性大小关系为B>C 【答案】A 【解析】A．O2-、Na+离子电子层结构相同，核电荷数越大离子半径越小，故离子半径O2-＞Na+，故A错误；B．元素O、Ca、Na两两组成的化合物可为CaO、CaO2、Na2O、Na2O2等，故B正确；C．由上述分析可知，四种元素A、B、C、D分别为O、Ca、Na、Ar，四种元素中有两种元素属于金属元素，故C正确；D．金属性Ca＞Na，金属性越强电负性越小，故电负性Na＞Ca，故D正确；故选：A。 9．光伏材料是指能将太阳能直接转换成电能的材料，又称太阳能材料，只有半导体材料具有这种功能。可做太阳电池材料的有单晶硅、多晶硅、非晶硅、GaAs、GaAlAs、InP、CdS、CdTe、CuInSe等。 （1）Ga与B同主族，基态Ga原子价电子排布式为 。 （2）Ga失去电子的逐级电离能(单位：kJ⋅mol⁻¹)的数值依次为577、1984.5、2961.8、6192由此可推知镓的主要化合价为 和+3。 （3）下列事实能说明硫的非金属性比硒强的是 (填字母)。 A．溶解度：H2Se<H2S B．沸点：H2Se>H2S C．酸性：H2SeO4<H2SO4 （4）Ga、P、S的电负性从大到小的顺序为 。 （5）与Al元素在元素周期表中处于对角线的铍，在性质上具有相似性，写出铍的氧化物与氢氧化钠溶液反应生成的离子方程式 。 （6）工业上以镓粉为原料，用镍催化法生产GaN，在氨气流中于1050~1100℃下加热30 min可制得疏松的灰色粉末状GaN，同时得到一种单质，写出该反应的化学方程式 。 【答案】（1）4s24p1 （2）+1 （3）C （4）S>P>Ga （5）BeO+2OH-==BeO22-+H2O （6） 【解析】（1）B是第二周期第IIIA族，Ga与B同主族，Ga是第四周期，因此基态Ga原子价电子排布式为4s24p1；故答案为：4s24p1； （2）Ga失去电子的逐级电离能(单位：kJ.mol⁻¹)的数值依次为577、1984.5、2961.8、6192； 根据Ga失去电子的逐级电离能，第一电离能和第二电离能差距较大，第三电离能与第四电离能差距较大，由此可推知镓的主要化合价为+1和+3；故答案为：+1； （3）A．溶解度与非金属性无关，故A不符合题意；B．氢化物的沸点与非金属性无关，故B不符合题意；C．非金属性越强，其最高价氧化物对应水化物酸性越强，酸性：H2SeO4H2SO4，则说明硫的非金属性比硒强，故C符合题意；综上所述，答案为：C。 （4）根据同周期从左到右电负性逐渐增大，同主族从上到下电负性逐渐减小，则Ga、P、S的电负性从大到小的顺序为S>P>Ga；故答案为：S>P>Ga； （5）与Al元素在元素周期表中处于对角线的铍，在性质上具有相似性，铍的氧化物与氢氧化钠溶液反应生成和水，其反应的离子方程式BeO+2OH-==BeO22-+H2O；故答案为：BeO+2OH-==BeO22-+H2O； （6）工业上以镓粉为原料，用镍催化法生产GaN，在氨气流中于1050~1100℃下加热30 min可制得疏松的灰色粉末状GaN，同时得到一种单质，根据元素守恒，得到氢气单质，则该反应的化学方程式；故答案为： 。 10．根据电离能变化的规律填空： （1）N、O、S元素中第一电离能最大的是____________(填元素符号)，Cu的价层电子轨道示意图为________________。 （2）①Cl所在周期中第一电离能最大的主族元素是_____________。 ②第一电离能Si______________S(用“＞”或“＜”填空)。 （3）前四周期原子序数依次增大的元素A、B、C、D中，A和B的价电子层中未成对电子均只有1个，并且A－和B＋的电子相差为8；与B位于同一周期的C和D，它们价电子层中的未成对电子数分别为4和2，且原子序数相差为2。四种元素中第一电离最小的是_______。 （4）N、Al、Si、Zn四种元素中，有一种元素的电离能数据如下： 电离能 I1 I2 I3 I4 …… In(kJ/mol) 578 1 817 2 745 11 578 …… 则该种元素是____________。 （5）原子的第一电离能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，O、S、Se原子的第一电离能由大到小的顺序为______________。 （6）①第一电离能的大小：Mg________Al。 ②元素的第一电离能：Al________Si。 ③如图是部分短周期元素化合价与原子序数的关系。则元素的第一电离能W_________R(填“＞”或“＜”)。 【答案】（1）N　　 （2）①Cl　②＜ 　（3）K　 （4）Al　 （5）O＞S＞Se　 （6）①＞　②＜　③＜ 【解析】（1）同周期元素第一电离能从左到右呈逐渐增大的趋势，同主族元素第一电离能自上而下逐渐减小，但由于N元素p轨道为半充满结构，相对稳定，故第一电离能N大于O，O大于S。Cu的价层电子轨道示意图为： （2）Cl元素位于第三周期，第三周期元素的第一电离能随着原子序数的增大呈现增大的趋势，但ⅡA族和ⅤA族元素由于处于全满和半满的稳定结构，故比相邻族元素的第一电离能都大，故第三周期元素，第一电离能由小到大的顺序为Na＜Al＜Mg＜Si＜S＜P＜Cl，所以第一电离能最大的元素为Cl，而第一电离能S＞Si。 （3）C的价电子层未成对电子为4，则BCD在第四周期，在第四周期中，原子序数相差2且未成对电子数分别为4、2的元素价电子排布为3d64s2、3d84s2，因原子序数B＞A，A－和B＋的电子相差为8，则A为F元素，B为K元素；则C为Fe元素，D为Ni元素，故第一电离能最小的是K元素。 （4）从表中原子的第一至第四电离能可以看出，元素的第一、第二、第三电离能都较小，而第四电离能远大于第三电离能，所以原子最外层有3个电子，故为铝元素。 （5）同主族元素，从上往下第一电离能逐渐减小，所以其顺序是O＞S＞Se。 （6）镁原子的s轨道全充满，属于较为稳定的状态，第一电离能大于铝；同周期从左向右，元素的第一电离能有增大趋势，故第一电离能Al＜Si；从图中可看出，W为S元素，R为Cl元素，第一电离能S＜Cl。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！14 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第一章 原子结构与性质 1.3 元素周期律 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．认识元素周期表中区、周期和族的划分与原子核外电子排布的关系。 2．认识元素的原子半径、第一电离能、电负性等性质的周期性变化规律。 3．能利用电负性判断元素的金属性与非金属性的强弱，判断化学键的类型. 4．能举例说明元素周期律（表）的应用，了解元素周期律（表）的应用价值。 重点：核外电子排布与元素周期表区、周期、族的划分及元素性质的周期性变化。 难点：基于“位置”“结构”“性质”关系，建构元素周期律(表)模型。 一、核外电子排布与区、周期、族的划分 1．元素周期律和元素周期表 （1）元素周期律：元素性质随着原子核电荷数递增发生周期性递变的规律。物质结构决定物质的性质，原子核外电子排布的周期性变化决定了元素性质随着原子序数的递增呈现周期性递变。 （2）元素周期表：呈现元素性质周期性变化的表格。区、周期、族的划分与原子核 外电子排布的周期性变化有内在联系。 2．鲍林近似能级图 （1）定义：根据多电子原子外层原子轨道能级高低顺序的一般规律画出的原子轨道能级图，称为鲍林近似能级图 （2）图示： （3）特点： ①图中的每个小圆圈代表一个原子轨道，能量相同的原子轨道并列为一个能级，能量相近的能级都纳入一个方框内，同一方框内的能级称为一个能级组，共划分出 7 个能级组，分别对应了元素周期表中的 7 个周期。 ②每个周期所包含的元素种类数等于所对应的能级组中所有原子轨道最多能容纳的电子数（2、8、8、18......)。 （1s）（2s 2p）（3s 3p）（4s 3d 4p）…（ns (n-3)g (n-2)f (n-1)d np） ③除第一能级组只有 1 个 1s 能级，其余能级组均由 2 个及以上能级组成，且以 ns 开始，以 np 结束。能级组间能量差较大，而能级组内各能级间能量差较小。 ④多电子原子核外电子排布的构造原理图就是以鲍林近似能级图为基础绘制的。 3．核外电子排布与周期的划分 （1）电子排布与周期划分的本质联系 ①能级组的划分是元素周期表划分周期的基础，是核外电子排布的主要依据。 ②能级与周期数、元素种数的关系： 周期 外围电子排布 各周期增加的能级 元素种数 ⅠA族 0族 最外层最多 容纳电子数 一 1s1 1s2 2 1s 2 二 2s1 2s22p6 8 2s、2p 8 三 3s1 3s23p6 8 3s、3p 8 四 4s1 4s24p6 8 4s、3d、4p 18 五 5s1 5s25p6 8 5s、4d、5p 18 六 6s1 6s26p6 8 6s、4f、5d、6p 32 七 7s1 7s27p6 8 7s、5f、6d、7p 32 （2）规律： ①周期序数＝电子层数。 ②本周期包含的元素种数＝对应能级组所含原子轨道数的2倍＝对应能级组最多容纳的电子数。 4．核外电子排布与族的划分 （1）划分依据：取决于原子的价电子数目和价层电子排布。 （2）特点：同族元素的价电子数目和价层电子排布相同。 （3）规律： ①对主族元素，同主族元素原子的价层电子排布完全相同，价层电子全部排布在ns或ns、np轨道上(见下表)。价层电子数 = 族序数。 族序数 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 价电子排布 ns1 ns2 ns2np1 ns2np2 ns2np3 ns2np4 ns2np5 ②价电子排布：(n-1)d1~10ns1~2；族序数：ⅠB和ⅡB族=ns电子数、ⅢB~ⅦB族=价电子数。 ③稀有气体元素：价电子排布为ns2np6(He除外)。 【温馨提示】 1．能级与周期的关系（以第一到第四能级组为例） （1）第一能级组（1s），对应第一周期，能级中可能的电子排布有：1s1、 1s2；对应氢、氦共2种元素。 （2）第二能级组（2s 2p），对应第二周期，能级中可能电子排布有：2s1 、2s2 ；2s2 2p1、2s2 2p2、2s2 2p3、2s2 2p4、2s2 2p5、2s2 2p6；对应锂到氖，共8种元素。 （3）第三能级组（3s 3p），对应第三周期，能级中可能电子排布有：3s1 3p0、3s2 3p0；3s2 3p1、3s2 3p2、3s2 3p3、3s2 3p4、3s2 3p5、3s2 3p6；对应钠到氩，共8种元素。 （4）第四能级组（4s 3d 4p），对应第四周期，能级中可能电子排布：4s 电子排布有2种、3d 电子排布有10种、4p电子排布有6种，共有18种，对应钾到氪，共18种元素。 2．核外电子排布与族的关系 （1）电子最后填充在最外层的s和p轨道上的元素为主族（A族）元素，共有八个主族。通常把惰性气体称为零族元素。主族元素最外电子层上的电子数与所属的族数或最高氧化数相同，同主族元素的化学性质非常相似。 （2）一般来说，同族元素的价电子数相同，对主族元素而言，其价电子数与主族序数相同。 （3）主族元素原子的价电子全部排布在最外层的 ns 或 ns np 轨道上。价电子就是最外层电子。例如，碱金属元素原子的价电子排布为ns1，只有 1 个价电子，为ⅠA 族。 （4）稀有气体元素原子的最外层电子排布都是 ns2np6（ He 是 1s2）。 （5）过渡元素原子价电子不仅仅是最外层电子，还包括次外层电子，甚至倒数第三层电子，同一族内，价电子排布基本相同。 二、元素周期表分区 1．根据核外电子排布 根据核外电子排布式中最后填入电子的能级符号可把周期表里的元素划分成4个区：s区、p区、d区和f区（除ΙB、ⅡB族外。）如图： 2．根据元素金属性与非金属性 （1）金属元素和非金属元素的分界线为沿B、Si、As、Te、At与Al、Ge、Sb、Po之间所画的一条连线，非金属性较强的元素处于元素周期表的右上角位置，金属性较强的元素处于元素周期表的左下角位置。 （2）处于d区、ds区和f区的元素全部是金属元素。s区的元素除氢外，也全部是金属元素。 【温馨提示】 1．各区元素的特点 包括的元素 价电子排布 化学性质 s区 第ⅠA、ⅡA族 ns1～2(最后的电子填在ns上) 除氢外，都是活泼金属元素(碱金属和碱土金属元素) p区 第ⅢA～ⅦA族、0族 ns2np1～6(最后的电子填在np上) 随着最外层电子数目的增加，非金属性增强，金属性减弱 d区 第ⅢB～ⅦB、Ⅷ族 (n－1)d1～9ns1～2[最后的电子填在(n－1)d上] 均为过渡金属，由于d轨道都未充满电子，因此d轨道可以不同程度地参与化学键的形成 ds区 第ⅠB、ⅡB族 (n－1)d10ns1～2[(n－1)d全充满] 均为过渡金属，d轨道已充满电子，因此d轨道一般不再参与化学键的形成 f区 镧系、锕系 (n－2)f0～14 (n－1)d0～2ns2 镧系元素的化学性质非常相近，锕系元素的化学性质也非常相近 2．原子的电子构型与它在周期表中的位置的关系：一般地讲，我们可以根据元素的原子序数和电子填充顺序，写出该原子的电子构型并推断它在周期表中的位置，或者根据它在周期表中的位置，推知它的原子序数和电子构型。 三、元素周期律 1．原子半径 （1）影响因素：电子层数和核电荷数。 ①电子层数： 相同条件下，电子层越多，半径越大。 ②核电荷数：相同条件下，核电荷数越多，半径越小。 ③最外层电子数：相同条件下，最外层电子数越多，半径越大。 （2）主要规律（见下图）： ①同周期元素的原子半径随核电荷数的增大而减小（稀有气体除外）如：Na>Mg>Al>Si>P>S>Cl. ②同主族元素的原子半径随核电荷数的增大而增大。如：Li<Na<K<Rb<Cs ③同主族元素的离子半径随核电荷数的增大而增大。如：F--<Cl--<Br--<I-- ④电子层结构相同的离子半径随核电荷数的增大而减小。如：F-> Na+>Mg2+>Al3+ ⑤同一元素不同价态的微粒半径，价态越高离子半径越小。如Fe>Fe2+>Fe3+ 2．电离能 （1）第一电离能：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。 （2）元素原子第一电离能的变化规律（见下图）： ①同一周期，第一种（碱金属和氢）元素的第一电离能最小，最后一种（稀有气体）元素的第一电离能最大；从左到右，元素的第一电离能在总体上呈现从小到大的变化趋势，表示元素原子越来越难失去电子。 ②同族元素，自上而下第一电离能变小，表明自上而下原子越来越易失去电子。 ③过渡元素的第一电离能的变化不太规则。 ④同周期元素第一电离能的变化呈现的是一种趋势，第ⅡA族和ⅤA族元素的第一电离能比同周期的相邻元素都高。 （3）逐级电离能 ①含义：气态基态一价正离子再失去一个电子成为气态基态二价正离子所需的最低能量叫做第二电离能，第三电离能和第四、第五电离能依此类推。 ②特点： a.由于原子失去电子形成离子后，若再失去电子会更加困难，因此同一元素的各级电离能之间存在如下关系：I1<I2<I3……。 b.元素原子逐级电离能逐渐增大并且会发生一个突变，即突然增大多倍，这是由于电子分层排布的。如钠、镁、铝逐级失去电子的电离能： Na Mg Al 电离能/kJ·mol－1 I1 496 738 578 I2 4562 1451 1817 I3 6912 7733 2745 I4 9543 10540 11575 ③影响电离能的因素：电离能的数值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排布。 a.同周期：一般来说，同一周期的元素具有相同的电子层数，从左到右核电荷数增大，原子的半径减小，核对最外层电子的吸引力加大，因此，越靠右的元素越不易失去电子，电离能也就越大。 b．同主族：同一主族元素电子层数不同，最外层的电子数相同，原子半径逐渐增大起主要作用，因此半径越大，核对最外层电子的吸引力越小，越易失去电子，电离能也就越小。 c．电子排布：某些元素具有全充满或半充满的电子排布，稳定性也较高，其电离能数值较大。如稀有气体的第一电离能在同周期元素中最大；第ⅡA族Be、Mg等元素原子的最外层s原子轨道全满，p原子轨道全空，第ⅤA族N、P等元素原子p原子轨道为半充满状态，均稳定，所以它们比右侧相邻的元素的第一电离能大，出现反常。 （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能层上(K、L能层)，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。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。 3．电负性 （1）键合电子和电负性 ①键合电子：元素相互化合时，原子中用于形成化学键的电子。 ②电负性：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）衡量标准：以氟的电负性为4.0和锂的电负性为1.0作为相对标准，得出各元素的电负性(稀有气体未计)。 （3）递变规律(一般情况见下图)： ①同周期，自左到右，元素的电负性逐渐变大。 ②同主族，自上到下，元素的电负性逐渐变小。 （4）应用 ①判断金属性、非金属性强弱：金属元素的电负性越小，金属元素越活泼；非金属元素的电负性越大，非金属元素越活泼。 ②判断元素的化合价 a.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。 b.电负性数值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。 ③判断化学键的类型 a.一般认为如果两个成键元素原子间的电负性差值大于1.7，它们之间通常形成离子键。 b.一般认为如果两个成键元素原子间的电负性差值小于1.7，它们之间通常形成共价键。 ④解释元素“对角线”规则 a.定义：在元素周期表中，某些主族元素与其右下方的主族元素(如图所示)的有些性质是相似的，被称为“对角线规则”。 b.解释：Li、Mg的电负性分别为1.0、1.2；Be、Al的电负性分别为1.5、1.5；B、Si的电负性分别为2.0、1.8。它们的电负性接近，说明它们对键合电子的吸引力相当，它们表现出的性质相似，如Li、Mg在空气中燃烧的产物分别为Li2O和MgO；Be(OH)2、Al(OH)3均属于难溶的两性氢氧化物；B、Si的含氧酸都是弱酸等。 【温馨提示】 1．元素周期律小结 项目 同周期(左→右) 同主族(上→下) 原子结构 核电荷数 逐渐增大 逐渐增大 电子层数 相同 逐渐增多 原子半径 逐渐减小 逐渐增大 离子半径 阳离子逐渐减小，阴离子逐渐减小，r(阴离子)＞ r(阳离子) 逐渐增大 性质 化合价 最高正化合价由＋1→＋7(O、F除外)，负化合价＝－(8－主族序数)(H为－1价) 相同，最高正化合价＝主族序数(O、F除外) 元素的金属性和非金属性 金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强 金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱 第一电离能 增大的趋势 逐渐减小 电负性 逐渐增大 逐渐减小 气态氢化物的稳定性 逐渐增强 逐渐减弱 最高价氧化物对应水化物的酸碱性 碱性逐渐减弱，酸性逐渐增强 碱性逐渐增强，酸性逐渐减弱 2．半径变化规律 （1）同种元素的离子半径：负离子 大  于原子，原子  大  于正离子，低价正离子  大  于高价正离子。例如：r(Cl－)＞r(Cl)，r(Fe)＞r(Fe2＋)＞r(Fe3＋)。 （2）能层结构相同的离子：核电荷数越大 ，半径越 小 。例如：r(O2－)＞r(F－)＞r(Na＋)＞r(Mg2＋)＞r(Al3＋)。 （3）带相同电荷的离子：能层数越 多 ，半径越 大 。例如：r(Li＋)＜r(Na＋)＜r(K＋) ＜  r(Rb＋)＜r(Cs＋)，r(O2－)＜r(S2－)  ＜  (Se2－)＜r(Te2－)。 （4）核电荷数、能层数均不同的离子：可选一种离子参照比较。例如：比较r(K＋)与r(Mg2＋)，可选r(Na＋)为参照，r(K＋)  ＞  r(Na＋)  ＞  r(Mg2＋)。 3．比较元素的电负性强弱的基本步骤 （1）确定元素在周期表中的相对位置，看是处于同周期还是同主族。 （2）根据同周期(或同主族)元素电负性变化规律进行判断：同周期主族元素从左到右，元素的电负性逐渐增大；同主族元素自上而下，元素的电负性逐渐减小。 1．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．价电子排布为5s25p1的元素位于第五周期第IA族，是s区元素 C．在同一电子层上运动的电子，其自旋方向可以相同 D．基态原子核外电子排布时，总是先排入ns能级再排入(n-1)d能级 2．已知某些元素在周期表中的位置如下图所示，下列说法正确的是（ ） A．表中五种元素位于5个不同的区 B．元素4的基态原子的价电子排布式为3d104s2，与它具有的相同最外层电子数的元素只可能处于d区 C．元素1、2、3的基态原子中，未成对电子数之比为1∶3∶5 D．元素5的原子结构示意图为，其属于准金属 3．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 4．下表是部分短周期元素的原子半径及主要化合价，根据表中信息，判断以下叙述正确的是（ ） 元素代号 L M Q R T 原子半径/nm 0.160 0.143 0.112 0.104 0.066 主要化合价 ＋2 ＋3 ＋2 ＋6、－2 －2 A．氢化物的沸点为H2T<H2R，金属性L>Q B．M与T形成的化合物具有两性 C．L2＋与R2－的核外电子数相等 D．5种元素中L的电负性最大，T的电负性最小 5．原子序数依次增大的五种短周期主族元素X、Y、Z、Q、W组成的化合物的结构如图所示，基态Q原子最外层电子是电子层数的3倍，下列说法正确的是（ ） A．第一电离能的顺序为： B．由X、Y、Q、W形成的化合物的水溶液不一定显碱性 C．氢化物的沸点 D．简单离子半径： ►问题一 元素周期表的分区 【典例1】下列叙述不正确的是（ ） A．元素周期表是呈现元素周期律的表格 B．元素周期表有七个周期，十八个族，可分为四个分区 C．元素周期律是元素性质随着核电荷数递增发生周期性重复的规律 D．门捷列夫元素周期表是按相对原子质量从小到大的顺序将元素排列起来 【变式1-1】X、Y、Z、W、Q五种短周期元素，原子序数依次增大。X元素基态原子电子排布式为，Y元素的第一电离能大于同周期相邻元素的第一电离能，Z元素基态原子2p轨道有一个未成对电子，W元素基态原子s能级上的电子总数与p能级上电子总数相等，Q是地壳中含量最多的金属元素。下列说法不正确的是（ ） A．最高价氧化物对应水化物的碱性： B．Y和原子序数为51的元素位于同一主族 C．同周期元素中Z的第一电离能最大 D．X、Q的氧化物、氢氧化物都有两性 【变式1-2】已知某些元素在周期表中的位置如图所示，下列说法错误的是（ ） A．元素②和⑤位于同一区 B．元素③的基态原子中，未成对电子数为5 C．与元素④具有相同最外层电子数的元素只可能处于ds区 D．s区(除元素①外)、d区和ds区的元素都是金属元素 ►问题二 元素原子半径的变化规律及应用 【典例2】短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，基态X原子的电子总数是其最高能级电子数的2倍，Z可与X形成淡黄色化合物Z2X2，Y、W最外层电子数相同。下列说法正确的是（ ） A．第一电离能：X>Y>Z B．简单离子的还原性：Y>X>W C．简单离子的半径：W>X>Y>Z D．氢化物水溶液的酸性：Y>W 【变式2-1】现有三种元素的基态原子的电子排布式如下：①1s22s22p63s23p4；②1s22s22p63s23p3；③1s22s22p5．则下列有关比较中正确的是（　 　） A．简单氢化物的还原性：③＞①＞② B．电负性：③＞①＞② C．阴离子半径：①＞②＞③ D．最高价氧化物的水化物酸性：③＞①＞② 【变式2-2】前四周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，它们最外层电子数之和为20。常温下X的单质是一种淡黄绿色气体，基态Y原子核外有4个能级且均充满电子，Z的原子共有16种不同运动状态的电子。下列说法正确的是（ ） A．原子半径：r(X)<r(Y)<r(Z) B．W的第一电离能比同周期相邻元素的大 C．X的简单气态氢化物的热稳定性比Z的弱 D．Z的最高价氧化物对应水化物的酸性比W的弱 ►问题三 元素第一电离能变化规律及应用 【典例3】我国研发一款拥有自主知识产权的超薄铷原子钟，每3000万年误差仅1秒。Rb是第五周期第族元素，下列有关说法中正确的是（ ） A．第一电离能： B．铷原子核外电子运动状态有37种 C．单质沸点： D．最高能级电子排布式为 【变式3-1】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 …… 740 1 500 7 700 10 500 …… A．R元素的最高正价为＋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1s22s22p1 【变式3-2】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 ►问题四 元素的电负性变化规律及应用 【典例4】四种元素的基态原子的核外电子排布式分别是：①，②，③，④，下列说法不正确的是（ ） A．最高价含氧酸的酸性：②<③ B．第一电离能：①>④ C．①②③④都是p区元素 D．电负性：①>② 【变式4-1】下列说法正确的是（ ） A．元素的价电子就是最外层电子 B．原子半径越大，其离子半径也越大 C．电负性大的元素非金属性强 D．电负性大的第一电离能也一定大 【变式4-2】部分短周期元素原子半径的相对大小、最高正价或最低负价随原子序数的变化关系如图所示，下列说法正确的是（ ） A．离子半径的大小顺序：e＞f＞g＞h B．y、z、d三种元素电负性的大小为：z＞d＞y C．与x形成化合物的稳定性：d＞z＞y D．e、f、g、h四种元素对应最高价氧化物的水化物相互之间均能发生反应 1．下列关于元素周期表的说法中，正确的是（ ） A．按照核外电子排布，元素周期表可划分为s、p、d、f四个区 B．元素周期表中第ⅠB族位于元素周期表的第三列 C．价电子数与最高正价相等的元素一定是主族元素 D．元素周期表中第四、五两个周期均含18种元素 2．下列说法中正确的是（ ） A．s区均为金属元素 B．最外层电子数为2的元素都分布在s区 C．元素周期表中IIIB族到IIB族10个纵行的元素都是金属元素 D．所有金属元素都分布在d区和ds区 3．某元素简化电子排布式为[Xe]4f86s2，其应在（ ） A．s区 B．p区 C．d区 D．f区 4．下列说法中正确的是（　 　） A．第三周期所包含的元素中钠的原子半径最小 B．钠的第一电离能比镁的第一电离能大 C．在所有元素中，氟的电负性最大 D．电子云示意图中的每个小黑点都表示一个电子 5．下列说法或有关化学用语的表达正确的是（ ） A．4s电子能量较高，总是在比3s电子离核更远的地方运动 B．24Cr的外围电子排布式：3d44s2 C．因铝元素电负性比镁元素大，故铝原子第一电离能比镁原子第一电离能大 D．根据原子核外电子排布的特点，Cu在元素周期表中位于ds区 6．Zn2GeO4是一种具有高催化活性的新型光催化剂，下列相关说法错误的是（ ） A．Zn处于元素周期表中的ds区 B．基态Ge存在8种不同能量的电子 C．基态O原子中存在2个含成对电子的纺锤形轨道 D．三种元素电负性由大到小的顺序是O>Ge>Zn 7．已知两种元素的基态原子价层电子排布式分别为 X：2s22p4，Y：4s24p4下列有关比较中正确的是（ ） A．第一电离能：X<Y B．原子半径：X>Y C．非金属性：X>Y D．最高正化合价：X=Y 8．如图是第三周期11～17号元素某些性质变化趋势的柱形图，下列有关说法中正确的是(　 　) A．y轴表示的可能是第一电离能 B．y轴表示的可能是电负性 C．y轴表示的可能是原子半径 D．y轴表示的可能是形成基态离子转移的电子数 9．已知X、Y是主族元素，I为电离能，单位是kJ·mol－1。请根据下表所列数据判断，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为金属元素，常见化合价是＋1价 B．元素Y是ⅢA族元素 C．元素X与氯形成化合物时，化学式可能是XCl D．若元素Y处于第三周期，它可与冷水剧烈反应 10．下列性质的比较，不正确的是（ ） A．热稳定性：HCl＞HBr＞HI B．酸性：HNO3＞H3PO4＞H2SiO3 C．第一电离能：Al＞Mg＞Na D．电负性：F＞O＞C 11.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）同主族内不同元素的E值的变化特点是__________________________。 （2）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________(填编号)。 ①E(砷)＞E(硒) ②E(砷)＜E(硒) ③E(溴)＞E(硒) ④E(溴)＜E(硒) （3）估计1 mol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：________＜E＜________。 （4）10号元素E值较大的原因是______________________________________________。 12.表1是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别代表一种化学元素。试回答下列问题： 表1 （1）元素p为26号元素，请写出其基态原子的核外电子排布式：_____________________。 （2）h的单质在空气中燃烧发出耀眼的白光，请用原子结构的知识解释发光的原因：_____________________________________________________________________________。 （3）o、p两元素的部分电离能数据如表2： 元素 电离能/(kJ·mol－1)　　 　 o p I1 717 759 I2 1 509 1 561 I3 3 248 2 957 表2 比较两元素的I2、I3可知，气态o2＋再失去一个电子比气态p2＋再失去一个电子难。对此，你的解释是______________________________________________________。 （4）第三周期8种元素按单质熔点高低的顺序排列如图1所示，其中电负性最大的是________(填图1中的序号)。 （5）表1中所列的某主族元素的电离能情况如图2所示，则该元素是______(填元素符号)。 1．下列说法正确的是（ ） A．元素周期表每一周期元素原子的最外层电子排布均是从ns1过渡到ns2np6 B．所有的非金属元素都分布在p区 C．核外电子排布式为1s2的原子与核外电子排布式为1s22s2的原子的化学性质相似 D．元素周期表中IIIB族到IIB族的10个纵列的元素都是金属元素 2．下列说法不正确的是（ ） A．某价层电子排布为3d24s2的基态原子，该元素位于周期表中第四周期第IVB族 B．在元素周期表中，s区、d区和ds区的元素都是金属元素 C．当碳原子的核外电子排布由转变为时，释放能量，由激发态转化成基态 D．非金属元素形成的共价化合物中，原子的最外层电子数不一定是2或8 3．“嫦娥石”是中国首次在月球上发现的新矿物，其主要由Ca、Fe、P、O和Y（钇，原子序数比Fe大13）组成，下列说法正确的是（　 　） A．Y位于元素周期表的第ⅢB族 B．基态Ca原子的核外电子填充在6个轨道中 C．5种元素中，第一电离能最小的是Fe D．5种元素中，电负性最大的是P 4．根据下表中五种元素的电离能数据(单位：kJ·mol－1)，下列说法不正确的是（ ） 电离能 元素代号 I1 I2 I3 I4 Q 2 080 4 000 6 100 9 400 R 500 4 600 6 900 9 500 S 740 1 500 7 700 10 500 T 580 1 800 2 700 11 600 U 420 3 100 4 400 5 900 A．T的氯化物最可能的化学式为TCl3 B．氦元素最有可能与Q元素位于同一族 C．在周期表中，最可能处于同一族的是R和U D．U元素最有可能为K，R元素最有可能为Li 5．短周期主族元素W、M、X、Y、Z原子序数依次增大。W的p能级半充满，M原子的s能级电子数和p能级相等，X是同周期电负性最小的元素，Y是同周期离子半径最小的元素，Z只有一个未成对电子。下列说法不正确的是（ ） A．第一电离能： B．M、X组成的常见化合物中阴正离子个数比均为 C．X、Y、Z的最高价氧化物对应水化物可以相互反应 D．W、M两种元素最低价氢化物的稳定性： 6． X、Y、Z、Q、M为原子序数依次增大的前4周期元素。相关信息如下： 元素 相关信息 X 最外层电子数是能层数的2倍 Y 单质是合成氨工业的原料 Z 核外无未成对电子的主族元素 Q 价层电子的排布式： M 第四周期ⅠB元素 下列说法不正确的是（ ） A．离子半径：Q>Y>Z B．简单氢化物的稳定性和沸点：X<Y C．一定条件下，Z单质与反应可生成两种离子化合物 D．M元素基态原子的价电子排布式为3d94s2 7．已知Q、W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素，其中Q为元素周期表中原子半径最小的元素，Y原子最外层电子数是Z原子电子层数的三倍。它们组成的抗病毒化合物的结构如下。下列说法错误的是（ ） A．Q与Z形成的化合物为弱酸 B．W是五种元素中原子半径最大的 C．、、的氧化性依次增强 D．五种元素的基态原子中单电子数最多的为Y 8．A、B、C、D四种元素，已知A元素是地壳中含量最多的元素；B元素为金属元素，它的原子核外K、L层上电子数之和等于M、N层电子数之和；C元素是第三周期第一电离能最小的元素；D元素在第三周期中第一电离能最大。下列有关叙述错误的是 A．元素A、C简单离子的半径大小关系为：A＜C B．元素A、B、C两两组成的化合物可为CaO、CaO2、Na2O、Na2O2等 C．四种元素中有两种元素属于金属元素 D．元素B、C电负性大小关系为B>C 9．光伏材料是指能将太阳能直接转换成电能的材料，又称太阳能材料，只有半导体材料具有这种功能。可做太阳电池材料的有单晶硅、多晶硅、非晶硅、GaAs、GaAlAs、InP、CdS、CdTe、CuInSe等。 （1）Ga与B同主族，基态Ga原子价电子排布式为 。 （2）Ga失去电子的逐级电离能(单位：kJ⋅mol⁻¹)的数值依次为577、1984.5、2961.8、6192由此可推知镓的主要化合价为 和+3。 （3）下列事实能说明硫的非金属性比硒强的是 (填字母)。 A．溶解度：H2Se<H2S B．沸点：H2Se>H2S C．酸性：H2SeO4<H2SO4 （4）Ga、P、S的电负性从大到小的顺序为 。 （5）与Al元素在元素周期表中处于对角线的铍，在性质上具有相似性，写出铍的氧化物与氢氧化钠溶液反应生成的离子方程式 。 （6）工业上以镓粉为原料，用镍催化法生产GaN，在氨气流中于1050~1100℃下加热30 min可制得疏松的灰色粉末状GaN，同时得到一种单质，写出该反应的化学方程式 。 10．根据电离能变化的规律填空： （1）N、O、S元素中第一电离能最大的是____________(填元素符号)，Cu的价层电子轨道示意图为________________。 （2）①Cl所在周期中第一电离能最大的主族元素是_____________。 ②第一电离能Si______________S(用“＞”或“＜”填空)。 （3）前四周期原子序数依次增大的元素A、B、C、D中，A和B的价电子层中未成对电子均只有1个，并且A－和B＋的电子相差为8；与B位于同一周期的C和D，它们价电子层中的未成对电子数分别为4和2，且原子序数相差为2。四种元素中第一电离最小的是_______。 （4）N、Al、Si、Zn四种元素中，有一种元素的电离能数据如下： 电离能 I1 I2 I3 I4 …… In(kJ/mol) 578 1 817 2 745 11 578 …… 则该种元素是____________。 （5）原子的第一电离能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，O、S、Se原子的第一电离能由大到小的顺序为______________。 （6）①第一电离能的大小：Mg________Al。 ②元素的第一电离能：Al________Si。 ③如图是部分短周期元素化合价与原子序数的关系。则元素的第一电离能W_________R(填“＞”或“＜”)。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！14 1 学科网（北京）股份有限公司 $$