1.3 元素性质及其变化规律 第1课时（同步讲义）化学鲁科版选择性必修2

教材知识解读·讲透重点难点·方法能力构建·同步分层测评 第1章 原子结构与元素性质 第3节 元素性质及其变化规律 第1课时 原子半价、元素的电离能及其变化规律 教习目标 1.了解原子半径的意义及其测定方法，知道原子半径与原子核外电子排布的关系，并能解释原子半径在周期表中的变化规律。 3.正确理解元素电离能的含义及其变化规律，会用电离能的概念分析解释元素的某些性质。 重点和难点 重点:原子半径大小比较，元素的电离能及其变化规律和应用。 难点:元素的电离能及其变化规律和应用。 ◆知识点一 原子半径及其变化规律 1.原子半径的测定 假定原子是一个 ，采用 的方法测定原子半径。 方法一：ρ固态单质→1 mol原子的体积1个原子在固态单质中平均占有的体积→原子半径； 方法二：实验测定原子核间距→相关原子半径，此法测得的原子半径包括 半径、 半径、金属半径。 2.影响原子半径的因素 3.原子半径变化规律 （1）主族元素 （2）过渡元素：从总的变化趋势来看，与同一周期主族元素相比，从左到右原子半径的变化幅度 。 即学即练 1.下列各组微粒不是按半径逐渐增大的顺序排列的是 （　　） A.Na、K、Rb B.F、Cl、Br C.Mg2+、Al3+、Zn2+ D.Cl-、Br-、I- 2.下列微粒半径大小比较正确的是 （　　） A.Na+<Mg2+<Al3+<O2- B.S2->Cl->Na+>Al3+ C.Na<Mg<Al<Si D.Cs<Rb<K<Na 3.短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表中的相对位置如图所示。下列说法正确的是 （　　） A.元素X与元素Z的最高正化合价之和的数值为7 B.原子半径的大小顺序为X>Y>Z>W>Q C.简单离子半径的大小顺序为W>Q>X>Y>Z D.元素W的最高价氧化物对应的水化物的酸性比Q的强 ◆知识点二 元素的电离能及其变化规律和应用 1．电离能 （1）概念：气态原子或气态离子失去 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 ，原子越容易失去一个电子；第一电离能数值越 ，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 的元素，最大的是 元素；第一电离能最大的元素是 。同主族：随原子序数的递增而 。 3．第一电离能的影响因素 （1）同一周期：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 ，核对外层电子的引力加大，因此，越靠右的元素，越不易失去电子，电离能也就越 。 （2）同一族：同一族元素电子层数不同，最外层电子数 ，原子半径增大起主要作用，半径越大，核对电子引力越 ，越易失去电子，电离能也就越 。 （3）电子排布：各周期中稀有气体元素的电离能 ，原因是稀有气体元素的原子具有相对稳定的8电子(He为2电子)最外层电子构型。某些元素具有 充满和 充满的电子构型，稳定性也较高，如Be(2s2)、N(2s22p3)、Mg(3s2)、P(3s23p3)比同周期相邻元素的第一电离能 。 4．电离能的应用 （1）确定元素原子的核外电子排布。如Li：I1≪I2<I3，表明Li原子核外的三个电子排布在两个能层(K、L能层)上，而且最外层上只有 电子。 （2）确定元素的化合价。如K元素I1≪I2<I3，表明K原子容易失去 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，元素的非金属性就越 ；I1越小，元素的金属性就越 。 （4）ⅡA族、ⅤA族元素原子的价电子排布分别为ns2、ns2np3，为全满和半满结构，导致这两族元素原子第一电离能 。 即学即练 1.下表为Na、Mg、Al的电离能（单位：kJ·mol-1）。 　　元素 电离能　　 Na Mg Al I1 496 738 577 I2 4 562 1 451 1 817 I3 6 912 7 733 2 745 I4 9 543 10 540 11 575 分析上表中各元素电离能的变化，回答下列问题： （1）为什么同一元素的电离能逐级增大？ （2）钠原子为什么容易失去1个电子成为+1价的阳离子？ （3）解释上表中I1（Mg）>I1（Al）的原因。 2.在下面的电子结构中，第一电离能最小的原子可能是 （　　） A.3s23p3 B.3s23p5 C.3s23p4 D.3s23p6 3.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。下列关于元素R的判断正确的是 （　　） I1 I2 I3 I4 R 740 1 500 7 700 10 500 A.R元素基态原子的价电子排布式为ns1 B.R的最高正价为+4价 C.R元素可能属于非金属元素 D.R元素位于元素周期表中ⅡA族 一、微粒半径大小的比较 1.微粒半径大小的比较规律 （1）同周期主族元素，从左到右，原子半径依次减小。 （2）同主族元素，从上到下，原子或同价态离子半径均依次增大。 （3）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，如r（N3-）>r（O2-）>r（F-）>r（Na+）>r（Mg2+）>r（Al3+），r（S2-）>r（Cl-）>r（K+）>r（C）。 （4）同种元素形成的粒子，核外电子数多的半径大，如r（Fe）>r（Fe2+）>r（Fe3+），r（S2-）>r（S）。 2.“三看”法比较微粒半径 “一看”电子层数，一般电子层数越多，半径越大； “二看”质子数，电子层数相同时，质子数越多，半径越小； “三看”核外电子数，电子层数和质子数都相同时，核外电子数越多，半径越大。 实践应用 1.下列关于粒子半径的比较不正确的是 （　　） 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（Fe3+）>r（Fe2+）>r（Fe） A.②③④ B.①④ C.③④ D.①②③ 2.已知某些元素的原子半径如下表所示，根据表中的数据推测磷原子的半径可能是 （　　） 原子 N S O Si 半径r/×10-10 m 0.75 1.02 0.74 1.17 A.0.70×10-10 m B.0.80×10-10 m C.1.10×10-10 m D.1.20×10-10 m 3.下列化合物中阴离子半径和阳离子半径之比最大的是 （　　） A.LiI B.NaBr C.KCl D.CsF 二、电离能的影响因素及特例 （1）电离能数值的大小主要取决于原子的核电荷数、原子半径及原子的电子排布。 （2）具有全充满、半充满及全空的电子排布的元素稳定性较高，其第一电离能数值较大，如稀有气体的第一电离能在同周期元素中最大，N为半充满、Mg为全充满状态，其第一电离能均比同周期相邻元素大。一般情况，第一电离能：ⅡA>ⅢA，ⅤA>ⅥA。 三、电离能的应用 （1）第一电离能应用——判断元素金属性、非金属性的强弱 一般情况下，I1越大，非金属性越强，I1越小，金属性越强。 （2）逐级电离能的应用 ①确定元素核外电子的排布 当相邻逐级电离能突然变大时，说明其电子层发生了变化，即同一电子层中电离能相近，不同电子层中电离能有很大的差距。如Li：I1≪I2<I3，表明锂原子核外的三个电子排布在两个电子层上，且最外层上只有1个电子。 ②确定元素的化合价 电离能在In与之间发生突变，则元素的原子易形成+n价离子，并且主族元素的最高化合价为+n。如Na：I1≪I2，则该元素通常显+1价；Mg：I1<I2≪I3，则该元素通常显+2价，以此类推。 实践应用 1.锰和铬的第二电离能分别为1509 kJ·mol−1、1590.6 kJ·mol−1。I2(Cr)＞ I2(Mn)的原因 。 2.下列关于元素第一电离能的说法不正确的是 （　　） A.钾的第一电离能小于钠，故钾的金属性强于钠 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.价电子排布式为ns2np6（若只有K层时为1s2）的基态原子，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.具有下列电子层结构的原子，其对应元素的第一电离能按由大到小的顺序排列正确的是 （　　） ①3p轨道上只有一对成对电子的元素　②价电子排布式为3s23p6的元素　③3p轨道为半充满的元素　④正三价阳离子的电子层结构与氖元素相同的元素 A.①②③④ B.③①②④ C.②③①④ D.②④①③ 考点一 微粒半径大小比较 【例1】下列微粒半径大小比较错误的是 (　　) A.K>Na>Li B.Na＋>Mg2＋>Al3＋ C.Mg2＋>Na＋>F－ D.Cl－>F－>F 【变式1-1】下列四种粒子中，半径按由大到小的顺序排列的是 （　　） ①基态X的原子结构示意图： ②基态Y原子的价电子排布式：3s23p5 ③基态Z2-的轨道表示式： ④基态W原子有2个电子层，电子式： A.③>①>②>④ B.③>②>①>④ C.①>③>④>② D.①>④>③>② 【变式1-2】下列化合物中阴离子半径和阳离子半径之比最大的是 (　　) A.LiI B.NaBr C.KCl D.CsF 考点二 电离能的应用 【例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 【变式2-1】与Si同周期的部分元素的电离能如下图所示，其中a、b和c分别代表____________。 A．a为I1，b为I2，c为I3 B．a为I2，b为I3，c为I1 C．a为I3，b为I2，c为I1 D．a为I1、b为I3，c为I2 【变式2-2】根据下表中五种元素的电离能(单位：kJ·mol－1)数据，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 【变式2-3】下列元素第一电离能大小顺序中，正确的是 (　　) A.Be＞B＞Mg B.B＞Mg＞Be C.B＞Al＞Mg D.Al＞Be＞Mg 【变式2-4】如图表示X元素的基态原子失去电子数与对应电离能的对数值的关系，试推断X可能位于 （　　） A.ⅠA族 B.ⅡA族 C.ⅢA族 D.ⅣA族 基础达标 1.下列关于粒子半径的比较不正确的是 (　　) 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(Fe3＋)＞r(Fe2＋)>r(Fe) A.②③④ B.①④ C.③④ D.①②③ 2.下列四种粒子的半径按由大到小顺序排列正确的是 (　　) ①基态X原子的结构示意图： ②基态Y原子的价电子排布式：3s23p5 ③基态Z2－的轨道表示式： ④基态W原子有2个电子层，电子式为 A.①＞②＞③＞④ B.③＞④＞①＞② C.③＞①＞②＞④ D.①＞②＞④＞③ 3.A＋、B2＋、C－、D2－4种离子具有相同的电子层结构。现有以下排列顺序： ①B2＋＞A＋＞C－＞D2－ ②C－＞D2－＞A＋＞B2＋ ③B2＋＞A＋＞D2－＞C－ ④D2－＞C－＞A＋＞B2＋ 4种离子的半径由大到小以及4种元素原子序数由大到小的顺序分别是 (　　) A.①④ B.④① C.②③ D.③② 4.下列说法中正确的是 (　　) A.第三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.在所有元素中，氟的第一电离能最大 D.钾的第一电离能比镁的第一电离能大 5.已知下列四组短周期元素的电离能数据(kJ·mol－1)，下列判断错误的是 (　　) 电离能 W X Y Z I1 496 578 738 899 I2 4 562 1 817 1 451 1 751 I3 6 912 2 745 7 733 14 848 I4 9 543 11 575 10 540 21 006 A.还原性：W>Y>X B.Y和Z可能位于同一族 C.W、X、Y、Z简单离子半径依次减小 D.X、Z的氢氧化物都具有两性 6.下面的价电子排布中，第一电离能最小的原子可能是 (　　) A.ns2np3 B.ns2np5 C.ns2np4 D.ns2np6 7.下列有关电离能的说法，正确的是 (　　) A.第一电离能越大的原子失电子的能力越强 B.第一电离能是元素的原子失去核外第一个电子需要的能量 C.同一周期中，主族元素的第一电离能从左到右越来越大 D.同主族元素，随原子序数的递增，第一电离能逐渐减小 8.某主族元素的第一、二、三、四电离能依次为899 kJ·mol－1、1 757 kJ·mol－1、14 840 kJ·mol－1、18 025 kJ·mol－1，则该元素在元素周期表中位于 (　　) A.第ⅠA族 B.第ⅡA族 C.第ⅢA族 D.第ⅣA族 9.下列有关微粒性质的排列顺序错误的是 （　　） A.原子半径：Na>S>O B.稳定性：PH3<H2S<H2O C.离子半径：Cl->S2->P3- D.第一电离能：O<F<Ne 10.某元素X的逐级电离能如图所示，下列说法正确的是 （　　） A.元素X可能显+4价 B.X为非金属元素 C.X为第5周期元素 D.X的单质在化学反应时最可能生成的阳离子为X3+ 11.已知X、Y是主族元素，I为电离能，单位是kJ·mol-1。根据表中所列数据判断下列选项错误的是 （　　） 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 B.元素Y是ⅢA族元素 C.元素X与氯元素组成化合物时，化学式可能是XCl D.若元素Y位于第3周期，它可与冷水剧烈反应 12.下列叙述正确的是 （　　） A.同周期主族元素中ⅦA族元素的第一电离能最大 B.主族元素的原子形成简单离子时的化合价的绝对值都等于它的族序数 C.ⅠA、ⅡA族元素的原子，其原子半径越大，元素的第一电离能越大 D.同一主族，自上而下元素的第一电离能逐渐增大 13.已知：X为同周期元素中第一电离能最小的元素，Z元素基态原子最外层电子排布式为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 14.已知短周期元素的离子，A2+、B+、C3-、D-都具有相同的电子层结构，则下列叙述中正确的是 （　　） A.原子半径：A>B>D>C B.原子序数：D>C>B>A C.离子半径：C>D>B>A D.元素的第一电离能：A>B>D>C 15.下列各组原子中，第一电离能前者大于后者的是 (　 　) A.S和P B.Mg和Al C.Na和Mg D.Ne和He 16.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，故第一电离能依次增大 C.最外层电子排布式为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，元素的电离能：I1＜I2＜I3＜…… 17.下图表示前18号元素的原子序数和气态原子失去核外第一个电子所需的能量(kJ·mol－1)的变化图像。其中A、B、C各点表示的元素是 (　　) A.N、S、P B.F、Cl、O C.He、Ne、Ar D.Si、C、B 18.下列各组元素的第一电离能按递增的顺序排列的是 (　　) A.Li、Be、B B.Al、Si、P C.N、O、F D.Li、Na、K 19.下列各组元素中按微粒半径递增顺序排列的是 (　　) A.K　Na　Li B.N　O　F C.Ca2＋　K＋　Cl－ D.Ba2＋　Ca2＋　Mg2＋ 20.某元素X的逐级电离能如图所示，下列说法正确的是 (　　) A.X元素的常见价态为＋4价 B.X为非金属元素 C.X为第5周期元素 D.X的单质与氯气反应时最可能生成的阳离子为X3＋ 21.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价层电子排布式为3s23p6的原子 ③其3p轨道为半充满的原子 ④正三价的阳离子的电子层结构与氖原子结构相同 A.①②③④ B.③①②④ C.②③①④ D.②④①③ 22.在第2周期元素中，第一电离能介于B、N之间的元素种数为 (　　) A.1 B.2 C.3 D.4 23.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 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.Q元素可能是0族元素 B.R和S均可能与U在同一主族 C.U元素不可能在元素周期表的p区 D.原子的价电子排布式为ns2np1的可能是T元素 24.下列关于电离能的说法正确的是 (　　) A.同主族元素，自上而下第一电离能逐渐减小，金属性逐渐增强 B.钠的电离能I2≫I1，说明钠元素常显＋1价，镁的电离能I3≫I2，则镁常显＋1和＋2价 C.Na原子在不同状态失去1个电子所需能量相同 D.同一原子的电离能大小I1>I2>I3 25.已知某原子的各级电离能数值如下：I1＝577 kJ·mol－1，I2＝1 817 kJ·mol－1，I3＝2 745 kJ·mol－1，I4＝11 578 kJ·mol－1，则该元素的化合价为 (　　) A.＋1价 B.＋2价 C.＋3价 D.＋4价 26.请回答下列问题： （1）依据第2周期元素第一电离能的变化规律，参照如图B、F元素的位置，用小黑点标出C、N、O三种元素的相对位置。 （2）元素的第一电离能：Al_____Si(填“>”或“<”)。 （3）S、N、O三种元素第一电离能由大到小的顺序为________。 综合应用 27.（1）Li及其周期表中相邻元素的第一电离能(I1)如表所示。I1(Li)>I1(Na)，原因是_________。 I1(Be)>I1(B)>I1(Li)，原因是________。 I1/(kJ·mol－1) Li 520 Be 900 B 801 Na 496 Mg 738 Al 578 （2）黄铜是人类最早使用的合金之一，主要由Zn和Cu组成。第一电离能I1(Zn)______I1(Cu)(填“大于”或“小于”)。原因是_______。 （3）元素Mn与O中，第一电离能较大的是_________。 （4）根据元素周期律，原子半径Ga_____As，第一电离能Ga_____As(填“大于”或“小于”)。 28.如图是部分元素原子的第一电离能I1随原子序数变化的曲线图。 请回答以下问题： （1）认真分析图中同周期元素第一电离能的变化规律，将Na～Ar之间六种元素用短线连接起来，构成完整的图像。 （2）由图分析可知，同一主族元素原子的第一电离能I1变化规律是_________。 （3）图中5号元素在周期表中的位置是第______周期_______族。 （4）图中出现的元素中最活泼的金属元素位于元素周期表的第______周期______族。 （5）写出图中6号元素的价电子排布式___________________。 （6）分析图中同周期元素第一电离能的变化规律，推断Na～Ar元素中，Al的第一电离能的大小范围______<Al<________(填元素符号)。 29.已知X、Y是主族元素，I为电离能，单位是 kJ/mol。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的常见化合价是＋1价 B.元素Y是第ⅢA族的元素 C.元素X与氯元素组成化合物时，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生成YOH和H2 30.下表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： （1）元素p的原子结构示意图为_____________。 （2）o、p两元素的部分电离能数据如下表： 　　　　　　元素 元素电离能/kJ·mol－1　 　　　　　 o p I1 717 759 I2 1 509 1 561 I3 3 248 2 957 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_____。 （3）第3周期8种元素单质熔点高低的顺序如图所示，其中电离能最大的是______(填下图中的序号)。 （4）表中所列的某主族元素的电离能情况如图所示，则该元素是_______(填元素符号)。 （5）基态钒原子的价电子轨道表示式为_________。 （6）写出前四周期单电子数最多的原子的电子排布式____________。 31.元素的第一电离能（设其为I1）的周期性变化如图所示。 试根据元素在元素周期表中的位置，分析图中曲线的变化特点，并回答下列问题： （1）同主族内不同元素的I1值变化特点是　　　　。  （2）同周期内，随原子序数增大，I1值呈增大趋势。但个别元素的I1值出现反常现象。试推测下列关系式正确的是 　　　　（填序号）。  ①I1（砷）>I1（硒） ②I1（砷）<I1（硒） ③I1（溴）>I1（硒） ④I1（溴）<I1（硒） （3）推测气态基态钙原子失去最外层一个电子所需能量的范围：　　　　<I1<　　　　。  （4）10号元素I1值较大的原因是　　　　。  32.请完成下列各题： （1）第2周期元素中，元素的第一电离能比铍大的有　　　　种。  （2）A、B均为短周期金属元素。依据下表数据，写出基态B原子的电子排布式：　　　　。  电离能/（kJ·mol-1） I1 I2 I3 I4 A 932 1 821 15 390 21 771 B 738 1 451 7 733 10 540 （3）Z基态原子的M层与K层电子数相等，Z所在周期中第一电离能最大的主族元素是　　　　（填元素名称）。  （4）b、c、d是短周期元素，原子序数依次增大。b的价电子层中有3个未成对电子，c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，d与c同族。b、c、d中第一电离能最大的是　　　　（填元素符号）。  （5）Mn、Fe均为第4周期过渡元素，两元素的部分电离能数据如下表： 元素 Mn Fe 电离能/（kJ·mol-1） I1 717 759 I2 1 509 1 561 I3 3 248 2 957 Mn元素价电子排布式为　　　　，比较两元素的I2、I3可知，气态Mn2+再失去一个电子比气态Fe2+再失去一个电子难，对此，你的解释是　　　　　。  拓展培优 33.（1）图a、b、c分别表示C、N、O和F的逐级电离能I变化趋势（纵坐标的标度不同）。第一电离能的变化图是　　　（填标号），判断的根据是　　　；第三电离能的变化图是　　　（填标号）。  （2）第一电离能的大小：C　　　O（填“大于”或“小于”）。 （3）N、O、S的第一电离能（I1）大小为I1（N）>I1（O）>I1（S），原因是　　　。 34．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_______________。 35．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。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 教材知识解读·讲透重点难点·方法能力构建·同步分层测评 第1章 原子结构与元素性质 第3节 元素性质及其变化规律 第1课时 原子半价、元素的电离能及其变化规律 教习目标 1.了解原子半径的意义及其测定方法，知道原子半径与原子核外电子排布的关系，并能解释原子半径在周期表中的变化规律。 3.正确理解元素电离能的含义及其变化规律，会用电离能的概念分析解释元素的某些性质。 重点和难点 重点:原子半径大小比较，元素的电离能及其变化规律和应用。 难点:元素的电离能及其变化规律和应用。 ◆知识点一 原子半径及其变化规律 1.原子半径的测定 假定原子是一个球体，采用统计的方法测定原子半径。 方法一：ρ固态单质→1 mol原子的体积1个原子在固态单质中平均占有的体积→原子半径； 方法二：实验测定原子核间距→相关原子半径，此法测得的原子半径包括共价半径、范德华半径、金属半径。 2.影响原子半径的因素 3.原子半径变化规律 （1）主族元素 （2）过渡元素：从总的变化趋势来看，与同一周期主族元素相比，从左到右原子半径的变化幅度不大。 即学即练 1.下列各组微粒不是按半径逐渐增大的顺序排列的是 （　　） A.Na、K、Rb B.F、Cl、Br C.Mg2+、Al3+、Zn2+ D.Cl-、Br-、I- 【答案】C 【解析】同主族元素，从上到下，原子半径（或离子半径）逐渐增大，故A、B、D三项中的各微粒的半径逐渐增大；电子层数相同，核电荷数越大半径越小，Mg2+、Al3+电子层数相同但铝元素的核电荷数大，所以Al3+的半径小，故C项中微粒不是按半径逐渐增大的顺序排列的。 2.下列微粒半径大小比较正确的是 （　　） A.Na+<Mg2+<Al3+<O2- B.S2->Cl->Na+>Al3+ C.Na<Mg<Al<Si D.Cs<Rb<K<Na 【答案】B 【解析】A中四种离子核外电子排布相同，核电荷数越大，半径越小；B中S2-与Cl-，Na+与Al3+的核外电子排布分别相同，和Cl-比Na+和A多一个电子层，微粒半径大；C中微粒电子层数相同，核电荷数越大，半径越小，应为Na>Mg>Al>Si；D中微粒为同一主族，电子层数越多，原子半径越大，应为Cs>Rb>K>Na。 3.短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表中的相对位置如图所示。下列说法正确的是 （　　） A.元素X与元素Z的最高正化合价之和的数值为7 B.原子半径的大小顺序为X>Y>Z>W>Q C.简单离子半径的大小顺序为W>Q>X>Y>Z D.元素W的最高价氧化物对应的水化物的酸性比Q的强 【答案】C 【解析】由五种元素在周期表中的相对位置关系可知，X、Y、Z、W、Q分别为N、O、Al、S、Cl。N、Al的最高正化合价分别为+5、+3，二者之和的数值为8，A项错误；同周期主族元素的原子半径从左到右逐渐减小，且电子层数越多，原子半径越大，故原子半径的大小顺序为Al>S>Cl>N>O，B项错误；电子层结构相同的离子，核电荷数越小，离子半径越大，电子层结构不同的离子，电子层数越多，离子半径越大，故简单离子半径的大小顺序为S2->Cl->N3->O2->Al3+，C项正确；元素的非金属性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越强，S的非金属性比Cl的弱，故H2SO4的酸性比HClO4的弱，D项错误。 ◆知识点二 元素的电离能及其变化规律和应用 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。 3．第一电离能的影响因素 （1）同一周期：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，核对外层电子的引力加大，因此，越靠右的元素，越不易失去电子，电离能也就越大。 （2）同一族：同一族元素电子层数不同，最外层电子数相同，原子半径增大起主要作用，半径越大，核对电子引力越小，越易失去电子，电离能也就越小。 （3）电子排布：各周期中稀有气体元素的电离能最大，原因是稀有气体元素的原子具有相对稳定的8电子(He为2电子)最外层电子构型。某些元素具有全充满和半充满的电子构型，稳定性也较高，如Be(2s2)、N(2s22p3)、Mg(3s2)、P(3s23p3)比同周期相邻元素的第一电离能大。 4．电离能的应用 （1）确定元素原子的核外电子排布。如Li：I1≪I2<I3，表明Li原子核外的三个电子排布在两个能层(K、L能层)上，而且最外层上只有一个电子。 （2）确定元素的化合价。如K元素I1≪I2<I3，表明K原子容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，元素的非金属性就越强；I1越小，元素的金属性就越强。 （4）ⅡA族、ⅤA族元素原子的价电子排布分别为ns2、ns2np3，为全满和半满结构，导致这两族元素原子第一电离能反常。 即学即练 1.下表为Na、Mg、Al的电离能（单位：kJ·mol-1）。 　　元素 电离能　　 Na Mg Al I1 496 738 577 I2 4 562 1 451 1 817 I3 6 912 7 733 2 745 I4 9 543 10 540 11 575 分析上表中各元素电离能的变化，回答下列问题： （1）为什么同一元素的电离能逐级增大？ 【答案】原子失电子时，首先失去的是能量最高的电子，故第一电离能较小，原子失去电子后变成阳离子，离子半径变小，原子核对外层电子的吸引作用增强，从而使电离能逐级增大。 （2）钠原子为什么容易失去1个电子成为+1价的阳离子？ 【答案】钠原子的I2≫I1，说明钠原子很容易失去1个电子成为+1价阳离子，形成的Na+为1s22s22p6的稳定结构，原子核对外层电子的有效吸引作用变得更强，再失电子就很困难，因此，钠元素常见价态为+1价。 （3）解释上表中I1（Mg）>I1（Al）的原因。 【答案】ⅡA族元素原子最外电子层的s轨道处于全充满状态，p轨道处于全空状态，根据洪特规则均属于相对稳定的状态，所以其第一电离能大于同周期相邻的ⅢA族元素。 2.在下面的电子结构中，第一电离能最小的原子可能是 （　　） A.3s23p3 B.3s23p5 C.3s23p4 D.3s23p6 【答案】C 【解析】同一周期中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但ⅡA族、ⅤA族元素的第一电离能大于相邻元素，同一主族元素中，其第一电离能随着原子序数的增大而减小。3s23p3属于ⅤA族元素、3s23p5属于ⅦA族元素、3s23p4属于ⅥA族元素、3s23p6属于0族元素，这几种元素都是第三周期元素，分别是P、Cl、S、Ar，其第一电离能大小顺序是Ar>Cl>P>S，所以第一电离能最小的原子是S。 3.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。下列关于元素R的判断正确的是 （　　） I1 I2 I3 I4 R 740 1 500 7 700 10 500 A.R元素基态原子的价电子排布式为ns1 B.R的最高正价为+4价 C.R元素可能属于非金属元素 D.R元素位于元素周期表中ⅡA族 【答案】D 【解析】根据第一至第四电离能的数据可知，第三电离能突然增大，说明该元素容易失去2个电子，则该元素原子最外层含有2个电子，应为ⅡA族元素，基态原子的价电子排布式为ns2，最高正价为+2价。 一、微粒半径大小的比较 1.微粒半径大小的比较规律 （1）同周期主族元素，从左到右，原子半径依次减小。 （2）同主族元素，从上到下，原子或同价态离子半径均依次增大。 （3）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，如r（N3-）>r（O2-）>r（F-）>r（Na+）>r（Mg2+）>r（Al3+），r（S2-）>r（Cl-）>r（K+）>r（C）。 （4）同种元素形成的粒子，核外电子数多的半径大，如r（Fe）>r（Fe2+）>r（Fe3+），r（S2-）>r（S）。 2.“三看”法比较微粒半径 “一看”电子层数，一般电子层数越多，半径越大； “二看”质子数，电子层数相同时，质子数越多，半径越小； “三看”核外电子数，电子层数和质子数都相同时，核外电子数越多，半径越大。 实践应用 1.下列关于粒子半径的比较不正确的是 （　　） 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（Fe3+）>r（Fe2+）>r（Fe） A.②③④ B.①④ C.③④ D.①②③ 【答案】C 【解析】同主族元素，从上到下，同价态离子半径逐渐增大，①②正确；电子层结构相同的离子，随核电荷数增大，离子半径逐渐减小，③错误；不同价态的同种元素的离子，核外电子多的半径大，④错误。 2.已知某些元素的原子半径如下表所示，根据表中的数据推测磷原子的半径可能是 （　　） 原子 N S O Si 半径r/×10-10 m 0.75 1.02 0.74 1.17 A.0.70×10-10 m B.0.80×10-10 m C.1.10×10-10 m D.1.20×10-10 m 【答案】C 【解析】同一周期主族元素的原子半径随着原子序数的增大而减小，由此可推知磷原子的半径在硅原子和硫原子之间，C项正确。 3.下列化合物中阴离子半径和阳离子半径之比最大的是 （　　） A.LiI B.NaBr C.KCl D.CsF 【答案】A 【解析】碱金属离子半径：r（Li+）<r（Na+）<r（K+）<r（Cs+）；卤素离子半径：r（F-）<r（Cl-）<r（Br-）<r（I-），显然，阴离子半径和阳离子半径之比最大的是LiI。 二、电离能的影响因素及特例 （1）电离能数值的大小主要取决于原子的核电荷数、原子半径及原子的电子排布。 （2）具有全充满、半充满及全空的电子排布的元素稳定性较高，其第一电离能数值较大，如稀有气体的第一电离能在同周期元素中最大，N为半充满、Mg为全充满状态，其第一电离能均比同周期相邻元素大。一般情况，第一电离能：ⅡA>ⅢA，ⅤA>ⅥA。 三、电离能的应用 （1）第一电离能应用——判断元素金属性、非金属性的强弱 一般情况下，I1越大，非金属性越强，I1越小，金属性越强。 （2）逐级电离能的应用 ①确定元素核外电子的排布 当相邻逐级电离能突然变大时，说明其电子层发生了变化，即同一电子层中电离能相近，不同电子层中电离能有很大的差距。如Li：I1≪I2<I3，表明锂原子核外的三个电子排布在两个电子层上，且最外层上只有1个电子。 ②确定元素的化合价 电离能在In与之间发生突变，则元素的原子易形成+n价离子，并且主族元素的最高化合价为+n。如Na：I1≪I2，则该元素通常显+1价；Mg：I1<I2≪I3，则该元素通常显+2价，以此类推。 实践应用 1.锰和铬的第二电离能分别为1509 kJ·mol−1、1590.6 kJ·mol−1。I2(Cr)＞ I2(Mn)的原因 。 【答案】因为Cr+的价电子层电子排布式为3d5，属于半充满，相对稳定。Mn+的价电子层电子排布式为3d54s1，再失去一个电子可达到半充满的比较稳定的状态。 【解析】Cr 是24号元素，基态价电子排布式为3d54s1。失去 1个电子后，价电子层电子排布式变为3d5，3d5属于半充满状态，比较稳定。Mn是25号元素，基态价电子排布式为3d54s2。失去 1 个电子后，价电子层电子排布式为3d54s1，此时若再失去 1 个电子变为3d5，是从不太稳定的状态转变为相对稳定的半充满状态，相对容易失去电子。故答案为：因为Cr+的价电子层电子排布式为3d5，属于半充满，相对稳定。Mn+的价电子层电子排布式为3d54s1，再失去一个电子可达到半充满的比较稳定的状态。 2.下列关于元素第一电离能的说法不正确的是 （　　） A.钾的第一电离能小于钠，故钾的金属性强于钠 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.价电子排布式为ns2np6（若只有K层时为1s2）的基态原子，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】A项，同一主族从上到下，元素的第一电离能越来越小，金属性越来越强；B项，同周期的ⅡA族与ⅤA族元素，第一电离能出现了反常；C项，价电子排布式为ns2np6（若只有K层时为1s2）的原子为稀有气体原子，第一电离能较大；D项，同一元素原子的电离能：I1<I2<I3<…… 3.具有下列电子层结构的原子，其对应元素的第一电离能按由大到小的顺序排列正确的是 （　　） ①3p轨道上只有一对成对电子的元素　②价电子排布式为3s23p6的元素　③3p轨道为半充满的元素　④正三价阳离子的电子层结构与氖元素相同的元素 A.①②③④ B.③①②④ C.②③①④ D.②④①③ 【答案】C 【解析】根据题意分析可知，①的最外层电子的轨道表示式为，是硫元素；②的价电子排布式为3s23p6，是氩元素；③的最外层电子的轨道表示式是，是磷元素；④的核电荷数是13，是铝元素。同周期从左到右，元素的第一电离能呈增大的趋势，但P具有3p轨道半充满的较稳定结构，其第一电离能大于S的，所以四种元素的第一电离能由大到小的顺序是Ar、P、S、Al。 考点一 微粒半径大小比较 【例1】下列微粒半径大小比较错误的是 (　　) A.K>Na>Li B.Na＋>Mg2＋>Al3＋ C.Mg2＋>Na＋>F－ D.Cl－>F－>F 【答案】C 【解析】同主族元素，由上到下原子半径逐渐增大，A项正确；核外电子排布相同的微粒，核电荷数越大，微粒半径越小，B项正确；C项微粒半径应该为F－>Na＋>Mg2＋；D项可引入Cl，顺序为Cl－>Cl>F－>F，正确。 【变式1-1】下列四种粒子中，半径按由大到小的顺序排列的是 （　　） ①基态X的原子结构示意图： ②基态Y原子的价电子排布式：3s23p5 ③基态Z2-的轨道表示式： ④基态W原子有2个电子层，电子式： A.③>①>②>④ B.③>②>①>④ C.①>③>④>② D.①>④>③>② 【答案】A 【解析】根据题意可知X为S、Y为Cl、Z2-为S2-、W为F。同主族元素的电子层数越多，半径越大，则F<Cl，同周期主族元素随着原子序数的递增，原子半径逐渐减小，则Cl<S，同种元素的阴离子半径大于其原子半径，则S<S2-；综上半径大小关系为S2->S>Cl>F，即③>①>②>④。 【变式1-2】下列化合物中阴离子半径和阳离子半径之比最大的是 (　　) A.LiI B.NaBr C.KCl D.CsF 【答案】A 【解析】碱金属离子半径：r(Li＋)<r(Na＋)<r(K＋)<r(Cs＋)；卤素离子半径：r(F－)<r(Cl－)<r(Br－)<r(I－)，显然，阴离子半径和阳离子半径之比最大的是LiI。 考点二 电离能的应用 【例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。 【变式2-1】与Si同周期的部分元素的电离能如下图所示，其中a、b和c分别代表____________。 A．a为I1，b为I2，c为I3 B．a为I2，b为I3，c为I1 C．a为I3，b为I2，c为I1 D．a为I1、b为I3，c为I2 【答案】B 【解析】第三周期主族元素中，从左到右第一电离能呈增大趋势，镁原子的3s轨道为全充满结构、磷原子的3p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，所以第一电离能钠元素最小、氯元素最大，Mg(12号元素)、P(15号元素)反常，则为图c代表第一电离能；钠原子失去1个电子后，2p轨道为稳定的全充满结构，Al+的3s轨道为全充满结构、S+的3p轨道为稳定的半充满结构，元素的第二电离能大于相邻元素，所以第二电离能Na(11号元素)、Al(13号元素)、S(16号元素)反常，则图a代表第二电离能；镁原子失去2个电子，2p轨道为稳定的全充满结构，Si2+的3s轨道为全充满结构、Cl2+的3p轨道为稳定的半充满结构，元素的第三电离能大于相邻元素，所以第三电离能Mg(12号元素)、Si(14号元素)、Cl(17号元素)反常，图b代表第三电离能；故选B。 【变式2-2】根据下表中五种元素的电离能(单位：kJ·mol－1)数据，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，而且各级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。 【变式2-3】下列元素第一电离能大小顺序中，正确的是 (　　) A.Be＞B＞Mg B.B＞Mg＞Be C.B＞Al＞Mg D.Al＞Be＞Mg 【答案】A 【解析】同周期主族元素从左到右第一电离能呈增大趋势，同主族元素自上而下第一电离能逐渐减小。但第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一电离能分别大于同周期相邻元素，则第一电离能：Be＞B＞Mg，A正确，B错误；Mg的第一电离能比Al大，C、D错误。 【变式2-4】如图表示X元素的基态原子失去电子数与对应电离能的对数值的关系，试推断X可能位于 （　　） A.ⅠA族 B.ⅡA族 C.ⅢA族 D.ⅣA族 【答案】B 【解析】图中纵坐标表示X元素的各级电离能的对数值，由图可知X元素的第二电离能和第三电离能之间有突变，说明它容易失去两个电子，所以它可能是ⅡA族元素。 基础达标 1.下列关于粒子半径的比较不正确的是 (　　) 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(Fe3＋)＞r(Fe2＋)>r(Fe) A.②③④ B.①④ C.③④ D.①②③ 【答案】C 【解析】 同主族元素，从上到下，同价态离子半径逐渐增大，所以①②正确；电子层结构相同的离子，随核电荷数增大，离子半径减小，③错误；不同价态的同种元素的离子，核外电子多的半径大，④错误。 2.下列四种粒子的半径按由大到小顺序排列正确的是 (　　) ①基态X原子的结构示意图： ②基态Y原子的价电子排布式：3s23p5 ③基态Z2－的轨道表示式： ④基态W原子有2个电子层，电子式为 A.①＞②＞③＞④ B.③＞④＞①＞② C.③＞①＞②＞④ D.①＞②＞④＞③ 【答案】C 【解析】 由题意可知，X、Y、Z2－、W分别为S、Cl、S2－、F。S、Cl、S2－、F四种粒子半径由大到小排列顺序为r(S2－)＞r(S)＞r(Cl)＞r(F)，故C项正确。 3.A＋、B2＋、C－、D2－4种离子具有相同的电子层结构。现有以下排列顺序： ①B2＋＞A＋＞C－＞D2－ ②C－＞D2－＞A＋＞B2＋ ③B2＋＞A＋＞D2－＞C－ ④D2－＞C－＞A＋＞B2＋ 4种离子的半径由大到小以及4种元素原子序数由大到小的顺序分别是 (　　) A.①④ B.④① C.②③ D.③② 【答案】B 【解析】 A＋、B2＋、C－、D2－四种离子具有相同的电子层结构，核外电子数相等，令核外电子数为x，则A、B、C、D的原子序数分别为x＋1、x＋2、x－1、x－2，故原子序数(核电荷数)B2＋＞A＋＞C－＞D2－；电子层结构相同的离子，核电荷数越大离子半径越小，故离子半径D2－＞C－＞A＋＞B2＋。 4.下列说法中正确的是 (　　) A.第三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.在所有元素中，氟的第一电离能最大 D.钾的第一电离能比镁的第一电离能大 【答案】A 【解析】 同周期中碱金属元素的第一电离能最小，稀有气体元素的第一电离能最大，故A正确；由于镁的价电子排布式为3s2，而铝的价电子排布式为3s23p1，故铝的第一电离能小于镁的，B不正确；在所有元素中，氦的第一电离能最大，C不正确；钾比镁更易失去电子，钾的第一电离能小于镁，D不正确。 5.已知下列四组短周期元素的电离能数据(kJ·mol－1)，下列判断错误的是 (　　) 电离能 W X Y Z I1 496 578 738 899 I2 4 562 1 817 1 451 1 751 I3 6 912 2 745 7 733 14 848 I4 9 543 11 575 10 540 21 006 A.还原性：W>Y>X B.Y和Z可能位于同一族 C.W、X、Y、Z简单离子半径依次减小 D.X、Z的氢氧化物都具有两性 【答案】C 【解析】 元素原子轨道中电子处于半满、全满、全空时最稳定，当稳定状态再失去电子时，其电离能发生突变，W 的I2电离能突然增大，说明最外层有1个电子，属于第ⅠA 族，且W的第一电离能比X、Y、Z小，则W为Na元素；X的I4电离能突然增大，说明最外层有3个电子，属于第ⅢA族，第一电离能比Y、Z小，则X为Al元素；Y 的I3电离能突然增大，说明最外层有2个电子，属于第ⅡA族，Z的I3电离能突然增大，说明最外层有2个电子，属于第ⅡA族，由Z的I1比Y的I1大，则Y为Mg元素；Z为Be元素；Na、Mg、Al为第三周期元素，金属性依次减弱，还原性减弱，所以还原性：Na>Mg>Al，故A正确；根据其电离能变化，可知Y为Mg元素，Z为Be元素，属于同一主族元素，故B正确；Na、Mg、Al简单离子均为10电子微粒，随着核电荷数增多，对电子吸引力增大，离子半径减小，铍离子为2个电子，半径最小，所以简单离子半径：Na＋>Mg2＋>Al3＋>Be2＋，故C错误；Al和Be在元素周期表中均位于金属和非金属交界处，具有一定的金属性和非金属性，其氢氧化物都具有两性，故D正确。 6.下面的价电子排布中，第一电离能最小的原子可能是 (　　) A.ns2np3 B.ns2np5 C.ns2np4 D.ns2np6 【答案】C 【解析】 同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但同一周期中第ⅡA族元素比第ⅢA族元素的第一电离能大，第ⅤA族比第ⅥA族第一电离能大，ns2np3、ns2np4、ns2np5、ns2np6属于同一周期且其原子序数依次增大，但ns2np3属于第ⅤA元素，ns2np4属于第ⅥA族，所以元素的第一电离能的大小顺序是ns2np6、ns2np5、ns2np3、ns2np4，所以最小的为ns2np4，故选C。 7.下列有关电离能的说法，正确的是 (　　) A.第一电离能越大的原子失电子的能力越强 B.第一电离能是元素的原子失去核外第一个电子需要的能量 C.同一周期中，主族元素的第一电离能从左到右越来越大 D.同主族元素，随原子序数的递增，第一电离能逐渐减小 【答案】D 【解析】 元素原子的第一电离能越大，表示该元素的原子越难失去电子，故A错误；电离能是气态基态原子或气态基态离子失去一个电子所需要的最小能量，元素原子失去一个电子的电离能称为第一电离能，故B错误；从总的变化趋势上看，同一周期中主族元素的第一电离能从左到右逐渐增大，但有反常，如I1(N)>I1(O)，故C错误；同主族元素，随原子序数的递增，第一电离能逐渐减小，故D正确。 8.某主族元素的第一、二、三、四电离能依次为899 kJ·mol－1、1 757 kJ·mol－1、14 840 kJ·mol－1、18 025 kJ·mol－1，则该元素在元素周期表中位于 (　　) A.第ⅠA族 B.第ⅡA族 C.第ⅢA族 D.第ⅣA族 【答案】B 【解析】 分析该元素的各级电离能可知，第一、二电离能较小，第三电离能剧增，说明该元素原子易失去2个电子，则该元素原子的最外层电子数为2，位于第ⅡA族。 9.下列有关微粒性质的排列顺序错误的是 （　　） A.原子半径：Na>S>O B.稳定性：PH3<H2S<H2O C.离子半径：Cl->S2->P3- D.第一电离能：O<F<Ne 【答案】C 【解析】 电子层结构相同的离子，核电荷数越大，离子半径越小，故离子半径：P3->S2->Cl-，C项错误。 10.某元素X的逐级电离能如图所示，下列说法正确的是 （　　） A.元素X可能显+4价 B.X为非金属元素 C.X为第5周期元素 D.X的单质在化学反应时最可能生成的阳离子为X3+ 【答案】D 【解析】 根据逐级电离能图知，第三电离能和第四电离能之间的差距最大，所以X元素原子在化学反应中容易失去3个电子，形成+3价阳离子，故A错误、D正确；X元素可能位于ⅢA族，ⅢA族有金属元素也有非金属元素，根据已知条件无法确定X元素是否为非金属元素，也无法确定X元素所在的周期数，故B、C错误。 11.已知X、Y是主族元素，I为电离能，单位是kJ·mol-1。根据表中所列数据判断下列选项错误的是 （　　） 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 B.元素Y是ⅢA族元素 C.元素X与氯元素组成化合物时，化学式可能是XCl D.若元素Y位于第3周期，它可与冷水剧烈反应 【答案】D 【解析】 分析表中给出的数据，元素X的I1、I2差别很大，说明X易失去一个电子，而难失去更多的电子，因此X易形成+1价阳离子，A、C项正确；元素Y由I3到I4有很大变化，说明Y易失去3个电子，即Y原子的最外层上有3个电子，应位于ⅢA族，B项正确；若Y位于第3周期，则为Al，不能与冷水剧烈反应，D项错误。 12.下列叙述正确的是 （　　） A.同周期主族元素中ⅦA族元素的第一电离能最大 B.主族元素的原子形成简单离子时的化合价的绝对值都等于它的族序数 C.ⅠA、ⅡA族元素的原子，其原子半径越大，元素的第一电离能越大 D.同一主族，自上而下元素的第一电离能逐渐增大 【答案】A 【解析】 B项，氯元素是主族元素，形成的简单离子的化合价的绝对值是1，与其族序数不相等，错误；C项，Ⅰ A、ⅡA族元素的原子，其原子半径越大，元素的第一电离能越小，错误。 13.已知：X为同周期元素中第一电离能最小的元素，Z元素基态原子最外层电子排布式为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元素是H或ⅠA族金属元素，其在化合物中的化合价为+1，Y为Al，Z为O，根据化合物中化合价代数和为零知A正确。 14.已知短周期元素的离子，A2+、B+、C3-、D-都具有相同的电子层结构，则下列叙述中正确的是 （　　） A.原子半径：A>B>D>C B.原子序数：D>C>B>A C.离子半径：C>D>B>A D.元素的第一电离能：A>B>D>C 【答案】C 【解析】 A2+、B+、C3-、D-分别为aA2+、bB+、cC3-、dD-，四者都具有相同的电子层结构，所以有：a-2=b-1=c+3=d+1，则A、B在周期表中C、D的下一周期，原子序数：A>B>D>C，原子核外电子层数越多，半径越大，同周期主族元素原子序数越大，半径越小，则原子半径：B>A>C>D，故A、B错误；aA2+、bB+、cC3-、dD-都具有相同的电子层结构，核电荷数越大，离子半径越小，核电荷数：a>b>d>c，则离子半径：C>D>B>A，故C正确；同周期元素从左至右第一电离能呈增大趋势，非金属元素的第一电离能大于金属元素的第一电离能，非金属性越强，第一电离能越大，金属性越强，第一电离能越小，则元素的第一电离能：D >C >A> B，故D错误。 15.下列各组原子中，第一电离能前者大于后者的是 (　 　) A.S和P B.Mg和Al C.Na和Mg D.Ne和He 【答案】B 【解析】 S和P的价层电子分别为3s23p4和3s23p3，由于P原子p轨道处于半充满状态，较稳定，所以S第一电离能小于P第一电离能。Na、Mg和Al的价层电子分别为3s1、3s2、3s22p1，镁原子s轨道处于全充满状态，故其第一电离能最大；D项中He与Ne同族，He的第一电离能大于Ne第一电离能。 16.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，故第一电离能依次增大 C.最外层电子排布式为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，元素的电离能：I1＜I2＜I3＜…… 【答案】B 【解析】 同一主族，从上到下元素的第一电离能越来越小，金属活泼性越来越强，故A正确；同周期的第ⅡA族与第ⅤA族元素，第一电离能出现了反常，故B错误；最外层电子排布式为ns2np6(若只有K层时为1s2)的原子为稀有气体原子，第一电离能较大，故C正确；同一元素电离能：I1＜I2＜I3……，故D正确。 17.下图表示前18号元素的原子序数和气态原子失去核外第一个电子所需的能量(kJ·mol－1)的变化图像。其中A、B、C各点表示的元素是 (　　) A.N、S、P B.F、Cl、O C.He、Ne、Ar D.Si、C、B 【答案】C 【解析】 A、B、C的第一电离能是各自周期中最大的，即最难失电子，故A、B、C是各自周期中的稀有气体元素He、Ne、Ar。 18.下列各组元素的第一电离能按递增的顺序排列的是 (　　) A.Li、Be、B B.Al、Si、P C.N、O、F D.Li、Na、K 【答案】B 【解析】 元素的第一电离能：同周期元素从左到右呈增大的趋势，但ⅡA、ⅤA族反常，比同周期相邻主族元素的第一电离能大，故A、C不符合题意；同主族元素自上而下第一电离能逐渐减小，故D不符合题意。 19.下列各组元素中按微粒半径递增顺序排列的是 (　　) A.K　Na　Li B.N　O　F C.Ca2＋　K＋　Cl－ D.Ba2＋　Ca2＋　Mg2＋ 【答案】C 【解析】 同主族元素自上而下原子半径增大，则原子半径大小为Li<Na<K，A项错误；同周期元素自左而右原子半径减小(稀有气体除外)，则原子半径大小顺序为N>O>F，B错误；离子电子层结构相同，核电荷数越大离子半径越小，则离子半径大小为Ca2＋<K＋<Cl－，C正确；离子电子层越多，离子半径越大，则离子半径大小为Ba2＋>Ca2＋>Mg2＋，D错误。 20.某元素X的逐级电离能如图所示，下列说法正确的是 (　　) A.X元素的常见价态为＋4价 B.X为非金属元素 C.X为第5周期元素 D.X的单质与氯气反应时最可能生成的阳离子为X3＋ 【答案】D 【解析】 根据电离能图知，第三电离能和第四电离能之间的差距最大，所以X元素原子最外层有3个电子，在化学反应中容易失去3个电子，形成＋3价阳离子，故A错误、D正确；X元素可能位于ⅢA族，ⅢA族有金属元素也有非金属元素，根据已知条件无法确定X元素是否为非金属元素，也无法确定X元素所在的周期数，故B、C错误。 21.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价层电子排布式为3s23p6的原子 ③其3p轨道为半充满的原子 ④正三价的阳离子的电子层结构与氖原子结构相同 A.①②③④ B.③①②④ C.②③①④ D.②④①③ 【答案】C 【解析】 本题考查同周期元素第一电离能的递变规律，题中所述结构的原子都是第3周期元素。②是稀有气体Ar，其第一电离能最大。①是硫原子，③是磷原子，④是铝原子。根据规律I1(Al)最小，S虽然在P的右边，但磷原子3p轨道是3p3半充满结构，较稳定，故I1(P)>I1(S)。 22.在第2周期元素中，第一电离能介于B、N之间的元素种数为 (　　) A.1 B.2 C.3 D.4 【答案】C 【解析】 第2周期的Be为ⅡA族元素，其第一电离能比B大，比N小；C的原子序数介于B、N之间，其第一电离能也介于B、N之间；N为ⅤA族元素，其第一电离能比O大，故O的第一电离能介于B、N之间。综上可知，第2周期元素中，第一电离能介于B、N之间的有Be、C、O三种元素，C项符合题意。 23.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 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.Q元素可能是0族元素 B.R和S均可能与U在同一主族 C.U元素不可能在元素周期表的p区 D.原子的价电子排布式为ns2np1的可能是T元素 【答案】B 【解析】 Q元素的I1数值很大，故Q可能是0族元素，A项正确；根据电离能数据可知，R的最外电子层应该有1个电子，S的最外电子层应该有2个电子，不属于同一主族的元素，B项错误；U的最外电子层有1个电子，不可能属于p区元素，C项正确；T元素最外层有3个电子，价电子排布式可能为ns2np1，D项正确。 24.下列关于电离能的说法正确的是 (　　) A.同主族元素，自上而下第一电离能逐渐减小，金属性逐渐增强 B.钠的电离能I2≫I1，说明钠元素常显＋1价，镁的电离能I3≫I2，则镁常显＋1和＋2价 C.Na原子在不同状态失去1个电子所需能量相同 D.同一原子的电离能大小I1>I2>I3 【答案】A 【解析】 B项，镁的电离能I3≫I2，则镁常显＋2价，错误；C项，Na原子在基态和激发态时失去1个电子所需能量不相同，错误；D项，对同一原子的电离能来说I1<I2<I3，错误。 25.已知某原子的各级电离能数值如下：I1＝577 kJ·mol－1，I2＝1 817 kJ·mol－1，I3＝2 745 kJ·mol－1，I4＝11 578 kJ·mol－1，则该元素的化合价为 (　　) A.＋1价 B.＋2价 C.＋3价 D.＋4价 【答案】C 【解析】 第三电离能到第四电离能发生突跃，所以元素呈现＋3价。 26.请回答下列问题： （1）依据第2周期元素第一电离能的变化规律，参照如图B、F元素的位置，用小黑点标出C、N、O三种元素的相对位置。 （2）元素的第一电离能：Al_____Si(填“>”或“<”)。 （3）S、N、O三种元素第一电离能由大到小的顺序为________。 【答案】（1）　（2）< （3）N>O>S 【解析】 （2）同一周期元素自左向右第一电离能有增大趋势，第一电离能Al<Si。 （3）N、O元素属于同一周期，基态N原子2p轨道容纳3个电子，处于半满稳定状态，比较稳定，N元素的第一电离能大于O元素的第一电离能，O、S属于同一主族，且S元素的原子序数大于O元素，S元素的第一电离能小于O元素的第一电离能，所以第一电离能大小顺序是N>O>S。 综合应用 27.（1）Li及其周期表中相邻元素的第一电离能(I1)如表所示。I1(Li)>I1(Na)，原因是_________。 I1(Be)>I1(B)>I1(Li)，原因是________。 I1/(kJ·mol－1) Li 520 Be 900 B 801 Na 496 Mg 738 Al 578 （2）黄铜是人类最早使用的合金之一，主要由Zn和Cu组成。第一电离能I1(Zn)______I1(Cu)(填“大于”或“小于”)。原因是_______。 （3）元素Mn与O中，第一电离能较大的是_________。 （4）根据元素周期律，原子半径Ga_____As，第一电离能Ga_____As(填“大于”或“小于”)。 【答案】（1）Na与Li同族，Na电子层数多，原子半径大，易失电子　Li、Be、B同周期，核电荷数依次增加，Be为1s22s2全充满稳定结构，第一电离能最大，与Li相比，B核电荷数大，原子半径小，较难失去电子，第一电离能较大 （2）大于　Zn原子的最外层电子排布为全充满稳定结构，较难失电子　（3）O （4）大于　小于 【解析】 （1）Li和Na均为第ⅠA族元素，由于Na电子层数多，原子半径大，故Na比Li容易失去最外层电子，即I1(Li)>I1(Na)；Li、Be、B均为第二周期元素，随原子序数递增，第一电离能有增大的趋势，而Be的2s能级处于全充满状态，较难失去电子，故第一电离能Be比B大；（2）Cu的价电子排布式为3d104s1，4s轨道处于半充满状态，而Zn的4s轨道处于全充满状态，Zn更不易失去1个电子，所以Zn的第一电离能较大；（3）O是非金属元素，而Mn是金属元素，前者易得电子而不易失电子，后者则反之，所以O的第一电离能大于Mn；（4）同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐减小，第一电离能呈增大趋势，Ga的原子半径大于As；Ga的第一电离能小于As。 28.如图是部分元素原子的第一电离能I1随原子序数变化的曲线图。 请回答以下问题： （1）认真分析图中同周期元素第一电离能的变化规律，将Na～Ar之间六种元素用短线连接起来，构成完整的图像。 （2）由图分析可知，同一主族元素原子的第一电离能I1变化规律是_________。 （3）图中5号元素在周期表中的位置是第______周期_______族。 （4）图中出现的元素中最活泼的金属元素位于元素周期表的第______周期______族。 （5）写出图中6号元素的价电子排布式___________________。 （6）分析图中同周期元素第一电离能的变化规律，推断Na～Ar元素中，Al的第一电离能的大小范围______<Al<________(填元素符号)。 【答案】（1）　（2）从上到下依次减小　（3）3 　ⅤA　（4）5　ⅠA （5）3s23p5　（6）Na　Mg 【解析】 （1）依据第2周期第一电离能的递变规律，可以连出第3周期第一电离能的变化图像；（2）由图可以得出同一主族第一电离能的变化规律：从上到下依次减小；（3）图中5号元素是P，P在周期表中处于第3周期第ⅤA族；（4）依据同一周期元素的金属性从左到右逐渐减弱，同一主族从上到下逐渐增强，可以得出图中出现的元素中最活泼的金属元素是Rb，处于第5周期第ⅠA族；（5）图中6号元素是Cl，价电子排布式3s23p5；（6）依据第一电离能递变规律，可以得出Al的第一电离能的大小范围Na<Al<Mg。 29.已知X、Y是主族元素，I为电离能，单位是 kJ/mol。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的常见化合价是＋1价 B.元素Y是第ⅢA族的元素 C.元素X与氯元素组成化合物时，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生成YOH和H2 【答案】D 【解析】 分析表中给出的数据，元素X的I1、I2差别很大，说明X易失去一个电子，而难失去更多的电子，因此X易形成＋1价阳离子，A、C正确；元素Y由I3到I4有很大变化，说明Y易失去3个电子，即Y原子的最外层上有3个电子，所以应位于ⅢA族，B项正确；若Y位于第3周期，则为Al，不能与冷水剧烈反应，D项错误。 30.下表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： （1）元素p的原子结构示意图为_____________。 （2）o、p两元素的部分电离能数据如下表： 　　　　　　元素 元素电离能/kJ·mol－1　 　　　　　 o p I1 717 759 I2 1 509 1 561 I3 3 248 2 957 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_____。 （3）第3周期8种元素单质熔点高低的顺序如图所示，其中电离能最大的是______(填下图中的序号)。 （4）表中所列的某主族元素的电离能情况如图所示，则该元素是_______(填元素符号)。 （5）基态钒原子的价电子轨道表示式为_________。 （6）写出前四周期单电子数最多的原子的电子排布式____________。 【答案】（1）　（2）基态Mn2＋价电子排布为3d5，基态Fe2＋价电子排布为3d6，基态Mn2＋的价电子排布为半充满稳定状态，比Fe2＋更难再失去1个电子　（3）1　（4）Al （5） （6）1s22s22p63s23p63d54s1 【解析】 （1）由元素周期表可知，元素p为铁元素，原子结构示意图为；（2）o、p两元素分别为锰、铁，基态Mn2＋价电子排布为3d5，基态Fe2＋价电子排布为3d6，基态Mn2＋的价电子排布为半充满稳定状态，比Fe2＋更难再失去1个电子，故其I3更大；（3）第三周期8种元素单质，钠、镁、铝、硅、磷、硫常温下为固体，氯氩单质常温下为气体，熔点最低的为氩气，电离能最大的为Ar，应选1号；（4）某主族元素的电离能图示可知，第三、四电离能差值特别大，则为第ⅢA族元素，为Al；（5）钒为23号元素，基态钒原子的价电子排布为3d34s2，价电子轨道表示式为；（6）前四周期单电子数最多的原子为24号铬元素的原子，其的电子排布式：1s22s22p63s23p63d54s1。 31.元素的第一电离能（设其为I1）的周期性变化如图所示。 试根据元素在元素周期表中的位置，分析图中曲线的变化特点，并回答下列问题： （1）同主族内不同元素的I1值变化特点是　　　　。  （2）同周期内，随原子序数增大，I1值呈增大趋势。但个别元素的I1值出现反常现象。试推测下列关系式正确的是 　　　　（填序号）。  ①I1（砷）>I1（硒） ②I1（砷）<I1（硒） ③I1（溴）>I1（硒） ④I1（溴）<I1（硒） （3）推测气态基态钙原子失去最外层一个电子所需能量的范围：　　　　<I1<　　　　。  （4）10号元素I1值较大的原因是　　　　。  【答案】（1）随着原子序数的增大，I1值逐渐减小　（2）①③　（3）419 kJ·mol-1　738 kJ·mol-1 （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）由H、Li、Na、K等的第一电离能可以看出，同主族元素随原子序数的增大，I1值逐渐减小。（2）从第2、3周期元素的第一电离能可以看出，ⅢA族和ⅥA族元素比同周期相邻两种元素的I1值都低。由此可以推测：I1（砷）>I1（硒）、I1（溴）>I1（硒）。（3）根据同主族、同周期元素第一电离能递变规律可以推测：I1（K）<I1（Ca）<I1（Mg）。 32.请完成下列各题： （1）第2周期元素中，元素的第一电离能比铍大的有　　　　种。  （2）A、B均为短周期金属元素。依据下表数据，写出基态B原子的电子排布式：　　　　。  电离能/（kJ·mol-1） I1 I2 I3 I4 A 932 1 821 15 390 21 771 B 738 1 451 7 733 10 540 （3）Z基态原子的M层与K层电子数相等，Z所在周期中第一电离能最大的主族元素是　　　　（填元素名称）。  （4）b、c、d是短周期元素，原子序数依次增大。b的价电子层中有3个未成对电子，c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，d与c同族。b、c、d中第一电离能最大的是　　　　（填元素符号）。  （5）Mn、Fe均为第4周期过渡元素，两元素的部分电离能数据如下表： 元素 Mn Fe 电离能/（kJ·mol-1） I1 717 759 I2 1 509 1 561 I3 3 248 2 957 Mn元素价电子排布式为　　　　，比较两元素的I2、I3可知，气态Mn2+再失去一个电子比气态Fe2+再失去一个电子难，对此，你的解释是　　　　　。  【答案】（1）5　（2）1s22s22p63s2　（3）氯　（4）N （5）3d54s2　由Mn2+转化为Mn3+时，3d能级由较稳定的3d5半充满状态转变为不稳定的3d4状态（或Fe2+转化为Fe3+时，3d能级由不稳定的3d6状态转变为较稳定的3d5半充满状态） 【解析】 （1）第2周期元素的第一电离能比Be元素第一电离能大的元素有C、N、O、F、Ne，共5种。（2）由A、B元素的各级电离能可看出，A、B两元素容易失去两个电子形成+2价金属阳离子，故A、B元素属于ⅡA族元素，由同主族元素第一电离能变化规律可知，B为镁元素，其原子的电子排布式为1s22s22p63s2。（3）Z是镁元素，第3周期中第一电离能最大的主族元素是氯元素。（4）b是氮元素，c是氧元素，d是硫元素；第一电离能：N>O>S。 拓展培优 33.（1）图a、b、c分别表示C、N、O和F的逐级电离能I变化趋势（纵坐标的标度不同）。第一电离能的变化图是　　　（填标号），判断的根据是　　　；第三电离能的变化图是　　　（填标号）。  （2）第一电离能的大小：C　　　O（填“大于”或“小于”）。 （3）N、O、S的第一电离能（I1）大小为I1（N）>I1（O）>I1（S），原因是　　　。 【答案】（1）图a　同周期元素第一电离能的总体趋势是依次升高的，但由于N元素的2p能级为半充满状态，因此N元素的第一电离能较C、O两种元素高　图b　（2）小于　（3）N原子2p轨道半充满，比相邻的O原子更稳定，更难失电子；O、S同主族，S原子半径大于O原子，更易失去电子 【解析】 （1）C、N、O、F四种元素在同一周期，同一周期第一电离能的总体趋势是依次升高的，但由于N元素的2p能级为半充满状态，因此N元素的第一电离能较C、O两种元素高，因此C、N、O、F四种元素的第一电离能从小到大的顺序为C<O<N<F，满足这一规律的图像为图a，气态基态+2价阳离子失去1个电子生成气态基态+3价阳离子所需要的能量为该原子的第三电离能，同一周期原子的第三电离能的总体趋势也依次升高，但由于C原子在失去2个电子之后的2s能级为全充满状态，因此其再失去一个电子需要的能量稍高，则满足这一规律的图像为图b。（2）同一周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势，所以C的电离能小于O。（3）相同电子层数的原子，N原子的核外电子排布式是1s22s22p3，p轨道处在半满状态，比较稳定，第一电离能N大于O；O和S是同一主族元素，O原子的半径较小，原子核对核外电子的束缚作用较强，较难失去第一个电子，第一电离能O大于S；故第一电离能（I1）大小为I1（N）>I1（O）>I1（S）。 34．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。 35．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。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $