1.3 第1课时 原子半径、元素的电离能及其变化规律-【学而思·PPT课件分层练习】2024-2025学年高二化学选择性必修第二册（鲁教版2019）

第3节　元素性质及其变化规律 第1课时　原子半径、元素的电离能及其变化规律 基础过关练 题组一　微粒半径及其变化规律 1.中国科学家首次在月球上发现新矿物,并将其命名为“嫦娥石[(Ca8Y)Fe(PO4)7]”。Y(钇)是金属元素。下列说法不正确的是(　　)　　　　　　　　　　　　　 A.(Ca8Y)Fe(PO4)7是一种磷酸盐 B.离子半径:Ca2+<P3- C.在元素周期表中,O、P、Fe均属于s区元素 D.原子半径:O<P 2.(易错题)我国“祝融号”火星车探测发现火星上存在大量黄钾铁矾[KFe(SO4)2·12H2O]及橄榄石矿物(MgxFe2-xSiO4)。下列有关说法正确的是(　　) A.离子半径:r(Fe3+)<r(Fe2+) B.简单氢化物的稳定性:H2O<SiH4<H2S C.原子半径:r(Si)>r(Mg)>r(O) D.基态Fe2+的价电子排布式:3d44s2 题组二　元素的电离能及其变化规律 3.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K的活泼性强于Na B.因同周期主族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)的原子的第一电离能较大 D.对于同一元素来说,各级电离能I1<I2<I3…… 4.(经典题)下列状态的铍(Be)中,失去最外层一个电子所需能量最小的是(　　) A.　 B.　 C.　 D. 题组三　电离能与元素周期律的应用 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 …… 740 1 500 7 700 10 500 …… ①R的最高正化合价为+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.如图是原子序数为1~19的元素的第一电离能的变化曲线(其中部分元素已经标出第一电离能的数据)。结合元素在元素周期表中的位置,分析图中曲线的变化特点,并回答下列有关问题。 (1)同主族中不同元素的第一电离能变化的规律为　　　　　　　　　　　　　,碱金属元素第一电离能变化的规律与碱金属的活泼性的关系是　　　　　　　　　　　　　。  (2)钙元素的第一电离能的数值范围为　　　　　　　　　　。  (3)第一电离能介于B、N之间的第2周期元素有　　　种。  能力提升练 题组一　微粒半径大小的比较 1.(经典题)X、Y、Z均为元素周期表中前20号元素,Xb+、Yb-、Z(b+1)-三种简单离子的电子层结构相同,下列说法正确的是(　　)　　　　　　　　　　　　　　　 A.原子半径:Z>Y>X B.离子半径:Yb->Z(b+1)->Xb+ C.Z(b+1)-的还原性一定强于Yb- D.气态氢化物的稳定性:Hb+1Z>HbY 2.(不定项)同一短周期的主族元素X、Y、Z的部分逐级电离能(I)数据如下表: I/(kJ· mol-1) I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 X 1 402.3 2 856 4 578.1 7 475.0 9 445 53 267 64 360 Y 1 313.9 3 388.3 5 300.5 7 469.2 10 990 13 327 71 330 Z 1 681.0 3 374.2 6 050.4 8 407.7 11 023 15 164 17 868 下列说法一定正确的是(　　) A.X、Y、Z在周期表中处于相邻位置,且X的原子序数最大 B.原子半径:X>Y>Z C.Z的阴离子是短周期元素形成的阴离子中微粒半径最小的 D.基态Z原子的原子核外最外电子层中有7个电子 题组二　微粒半径、电离能与元素周期律综合应用 3.X、Y、Z和W为原子序数依次增大的四种短周期主族元素。X的一种核素可用于测定文物的年代,基态Y原子的电子总数是其最高能级电子数的2倍,Z是短周期中金属性最强的元素,W的单质为黄绿色气体。下列说法正确的是(　　) A.第一电离能:X>Y>Z B.原子半径:r(Z)>r(W)>r(Y)>r(X) C.Z可与Y形成化合物Z2Y2 D.X的氢化物中不存在非极性共价键 4.短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,W原子的最外 层电子数比X原子的最外层电子数少1,X、Y、Z为同一周期元素,X、 Y、Z组成一种化合物(ZXY)2的结构式为。下列说法正确的是(　　) A.第一电离能:Y>Z>X>W B.简单离子半径:W>Z>Y C.简单离子的还原性:Z>Y D.最简单氢化物的稳定性:X>Y>Z 5.磷酸亚铁锂(LiFePO4)和锰酸锂(LiMn2O4)均可用作锂离子电池正极材料。回答下列问题: (1)在周期表中,与Li化学性质最相似的邻族元素是　　　　,画出基态O原子的价电子轨道表示式　　　　　　　,基态P原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为　　　　形。  (2)原子核外电子有两种相反的自旋状态,分别用+和-表示,称为电子的自旋磁量子数。基态Mn原子的价电子自旋磁量子数的代数和为　　　　。  (3)P的第一电离能与同周期相邻元素相比大小关系为　　　　(用元素符号和“>”表示),原因是　　　　　　　　　　　　　　。  (4)Fe元素位于周期表的　　区。已知:I3(Mn)=3 248 kJ·mol-1, I3(Fe)=2 957 kJ·mol-1。第三电离能I3(Mn)>I3(Fe),其主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　。  答案与分层梯度式解析 第3节　元素性质及其变化规律 第1课时　原子半径、元素的电离能及其 变化规律 基础过关练 1.C　(Ca8Y)Fe(PO4)7是由金属离子和P构成的磷酸盐,A正确;一般,电子层数越多半径越大,电子层结构相同时,核电荷数越大半径越小,半径:Ca2+<P3-,B正确;在元素周期表中,O、P均属于p区元素,Fe属于d区元素,C错误;原子半径:O<P,D正确。 2.A　同种元素的简单阳离子价态越高,半径越小,则r(Fe3+)<r(Fe2+), A正确;非金属性:O>S>Si,则简单氢化物的稳定性:H2O>H2S>SiH4,B错误;原子半径:r(Mg)>r(Si)>r(O),C错误;基态Fe2+的价电子排布式为3d6,D错误。 3.B　钾元素的第一电离能小于钠元素的第一电离能,说明K失电子能力比Na强,所以K的活泼性强于Na,故A正确;同一周期主族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,但一般第ⅡA族元素大于第ⅢA族元素,第ⅤA族元素大于第ⅥA族元素,故B不正确;最外层电子排布式为ns2np6(当只有K层时为1s2)的原子达到稳定结构,失去电子较难,所以其第一电离能较大,故C正确;对于同一元素来说,通常原子失去电子的个数越多,其失电子能力越弱,电离能越大,故D正确。 4.C　 选项 电子排布 所处状态 分析 A 1s22s1 基态Be+ 同种元素的原子,失去第一个电子所需能量小于失去第二个电子所需能量,基态原子所具有的能量小于激发态原子所具有的能量,失去最外层一个电子所需能量最小的是激发态Be原子,选C B 1s22s2 基态Be原子 C 1s22s12p1 激发态Be原子 D 1s22p1 激发态Be+ 5.B　根据题表中元素R的第一至第四电离能可知,R元素原子易失去2个电子,其最外层电子数为2,应为第ⅡA族的Mg元素;①R的最高正化合价为+2价,错误;②R元素位于元素周期表中第ⅡA族,正确;③第ⅡA族元素原子核外电子排布式为ns2,达稳定结构,所以R元素的第一电离能大于同周期相邻元素,正确;④R元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s2,错误;故选B。 6.答案　(1)随着原子序数的增大,第一电离能逐渐变小　金属越活泼,其第一电离能越小 (2)大于419 kJ·mol-1,小于738 kJ·mol-1 (3)3 解析　(1)由碱金属元素第一电离能的变化可知,同主族元素随着原子序数的增大,第一电离能逐渐减小,金属性逐渐增强。 (2)Ca的第一电离能大于同周期的K的第一电离能(419 kJ·mol-1),同时小于同主族Mg的第一电离能(738 kJ·mol-1)。 (3)氮原子的2p轨道处于半充满状态,较稳定,其第一电离能比O的 大;铍原子的2s轨道处于全充满状态,其第一电离能比B的大,所以第一电离能介于B和N之间的第2周期元素有Be、C、O。 能力提升练 1.C　由Xb+、Yb-、Z(b+1)-三种简单离子的电子层结构相同可知,原子序数X>Y>Z,X位于Y、Z的下一周期,原子半径:X>Z>Y,A错误;电子层结构相同的离子,离子半径随原子序数的增大而减小,所以离子半径:Z(b+1)->Yb->Xb+,B错误;Y、Z位于同一周期,原子序数Y>Z,所以非金属性Y>Z,对应阴离子的还原性Z(b+1)-一定强于Yb-,C正确;元素非金属性越强,对应气态氢化物越稳定,所以Hb+1Z的稳定性弱于HbY,D错误。 2.BD　根据表格中的信息可知,短周期主族元素X的第六电离能剧增,Y的第七电离能剧增,Z的第一到第七电离能之间变化均不大,且X、Y、Z的第一电离能均较高,应为第2周期的三种元素,故X、Y、Z分别为N、O、F。由上述分析可知,N、O、F在周期表中处于相邻位置,且F的原子序数最大,A错误;原子半径:N>O>F,B正确;短周期元素形成的阴离子中微粒半径最小的是H-,C错误;基态F原子核外最外电子层中有7个电子,D正确。 3.C　X、Y、Z和W为原子序数依次增大的四种短周期主族元素,X的一种核素可用于测定文物的年代,则X为C元素;Z是短周期中金属性最强的元素,则Z为Na元素;基态Y原子的电子总数是其最高能级电子数的2倍,则Y的核外电子排布式为1s22s22p4,Y为O元素;W的单质为黄绿色气体,则W为Cl元素。同周期主族元素从左到右第一电离能呈增大的趋势,同主族元素从上到下第一电离能逐渐减小,第一电离能:O>C>Na,故A错误;同周期主族元素从左到右原子半径逐渐减小,同主族元素从上到下原子半径逐渐增大,则原子半径:Na>Cl>C >O,即r(Z)>r(W)>r(X)>r(Y),故B错误;Y为O元素,Z为Na元素,Na可与O形成化合物Na2O2,故C正确;X为C元素,C元素的氢化物可以为甲烷或乙烷等,甲烷中只含有碳氢单键,为极性共价键,乙烷中的碳碳单键为非极性共价键,故D错误。 4.A　X、Y、Z、W 是四种原子序数依次增大的短周期主族元素,X、Y、Z位于同一周期,由化合物(ZXY)2的结构式可知,每个X形成4个共价键,位于ⅣA族,每个Y形成3个共价键,位于ⅤA族,每个Z形成2个共价键,位于ⅥA族,W的最外层电子数比X的最外层电子数少1,则W最外层电子数为3,为Al元素,结合原子序数大小可知X为C元素、Y为N元素、Z为O元素。同周期主族元素,从左到右第一电离能呈增大趋势,N原子的2p轨道为半充满稳定结构,其第一电离能大于O,则第一电离能由大到小的顺序为Y>Z>X>W,故A正确;电子层结构相同的离子,随核电荷数的增大,离子半径逐渐减小,则铝离子、氧离子和氮离子中,铝离子的半径最小,故B错误;元素的非金属性越强,单质的氧化性越强,对应简单离子的还原性越弱,则氮离子的还原性强于氧离子,故C错误;CH4、NH3、H2O中, H2O的稳定性最强,故D错误。 5.答案　(1)镁(或Mg)　　哑铃 (2)+或- (3)P>S>Si　同周期主族元素从左到右第一电离能呈增大趋势,但P的3p轨道是半充满的,比较稳定,第一电离能较高 (4)d　Mn2+的价电子排布式是3d5,为半充满稳定状态,较难失去电子,而Fe2+失去3d6上的一个电子变为3d5,轨道半充满时稳定性增强 解析　(1)根据对角线规则,某些主族元素与右下方相邻周期的主族元素的性质相似,所以与Li化学性质最相似的邻族元素应是第3周期ⅡA族的Mg元素;O元素位于第2周期ⅥA族,基态O原子的价电子排布式为2s22p4,轨道表示式为;P元素位于第3周期ⅤA族,基态P原子的核外最外层电子占据的最高能级是3p能级,p轨道电子云轮廓图为哑铃形。(2)Mn元素位于第4周期ⅦB族,其价电子排布式为3d54s2,4s轨道处于全充满状态,3d轨道处于半充满状态,3d的5个轨道中电子自旋方向相同,所以价电子自旋磁量子数的代数和应为5×(+)=+或者5×(-)=-。(3)同周期主族元素从左到右第一电离能呈增大的趋势,而基态P原子的电子排布式是[Ne]3s23p3,3p轨道是半充满的,比较稳定,较难失去电子,则第一电离能比同周期相邻元素的大,所以第一电离能大小顺序是P>S>Si。(4)Fe元素为第Ⅷ族元素,位于元素周期表的d区。Mn2+的价电子排布式为3d5,Fe2+的价电子排布式为3d6,Mn2+的3d轨道为半充满状态,较稳定,更难失去电子。 2 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