第1章 第3节 第1课时 原子半径、元素的电离能及其变化规律（Word练习）-【精讲精练】2025-2026学年高中化学选择性必修第二册（鲁科版）

[基础训练] 1.下列说法正确的是(　　) A.钾的第一电离能比钠的第一电离能大 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.第3周期所含的元素中钠的第一电离能最小 解析　钾原子半径大于钠原子半径，K原子失去电子更容易，所以钾的第一电离能比钠的第一电离能小，A错误；因为基态镁原子的价电子排布式为3s2,3p轨道处于全空状态，所以更稳定，第一电离能比铝的第一电离能大，B错误；根据元素第一电离的变化规律可知，在所有元素中，He的第一电离能最大，C错误；第3周期所含的元素中，钠原子半径最大，最容易失去电子，所以钠的第一电离能最小，D正确。 答案　D 2.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 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。 答案　A 3.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 解析　该元素的第一、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，其最外层电子数为2，该元素位于第ⅡA族。 答案　B 4.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 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。 答案　C 5.下列电子排布式所表示的原子中，第二电离能与第一电离能差值最大的是(　　) A.[Ne]3s1 B．1s22s22p2 C.[Ne]3s23p5 D．1s22s22p63s23p3 解析　A项，[Ne]3s1失去3s1上的一个电子后，变为全充满的相对稳定结构，第二电离能与第一电离能差值较大；B项，1s22s22p2第一电离能与第二电离能均为失去2p能级电子需要的能量，相差不大；C项，[Ne]3s23p5第一电离能与第二电离能均为失去3p能级电子需要的能量，相差不大；D项，1s22s22p63s23p3第一电离能与第二电离能均为失去3p能级电子需要的能量，相差不大。 答案　A 6.(2025·山东青岛期中)我国科研人员发现了一种安全、高效的“点击化学”试剂氟磺酰基叠氮(FSO2N3)，下列关于元素F、S、O、N的说法不正确的是(　　) A.第一电离能：N＞F＞O＞S B.中子数为8的基态N原子表示为15N C.简单离子半径：F－＜O2－＜N3－＜S2－ D.基态S原子的核外电子排布式为[Ne]3s23p4 解析　同周期元素从左到右，第一电离能呈增大趋势，氮原子的2p轨道为半充满结构，氮元素的第一电离能大于相邻元素；同主族元素从上到下，第一电离能逐渐减小，则第一电离能：F＞N＞O＞S，故A错误；中子数为8的氮原子的质量数为15，原子符号为15N，故B正确；电子层数越多，离子半径越大，电子层数相同的离子，核电荷数越大，离子半径越小，则离子半径：F－＜O2－＜N3－＜S2－，故C正确；硫元素的原子序数为16，基态原子的核外电子排布式为[Ne]3s23p4，故D正确。 答案　A 7.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 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。 答案　C 8.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3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。 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3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。 答案　(1)m　c　f　(2)i　1s22s22p63s23p3 (3)①a　Na2O、Na2O2　②ⅢA　③m [能力提升] 9.(双选)根据下表所列元素的各级电离能I/(kJ·mol－1)的数据，判断下列说法中错误的是(　　) 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的常见化合价为＋1价 B.元素Y可能为ⅢA族元素 C.元素Y与氯可形成化合物XCl D.元素X的非金属性小于元素Y 解析　元素X的I2≫I1，则X最外层只有1个电子，位于ⅠA族，X呈＋1价，元素Y的I4≫I3，则Y最外层有3个电子，位于ⅢA族，Y易呈＋3价，Y与Cl元素可形成化合物XCl3，A、B项正确，C项错误；元素的第一电离能越小，说明其原子越容易失去电子，由于I1(X)＜I1(Y)，所以元素X的非金属性大于元素Y，D项错误。 答案　CD 10.某短周期主族元素R的电离能I1～I4数据如表所示(单位：kJ·mol－1)。 I1 I2 I3 I4 …… 740 1 500 7 700 10 500 …… 关于元素R的下列推断中，错误的是(　　) A.R的氯化物最可能的化学式为RCl2 B.R元素的第一电离能高于同周期的相邻元素 C.在周期表中，R位于周期表中的s区 D.R元素基态原子的电子排布式一定为1s22s2 解析　由R原子的第一至第四电离能可知，R易失去2个电子，可知R为ⅡA族元素，则短周期主族元素R可以为Be或Mg；据分析，R为ⅡA族元素，氯化物中R的化合价为＋2价，R的氯化物最可能的化学式为RCl2，A正确；同周期元素第一电离能从左到右有增大的趋势，但ⅡA原子最外层S电子是全满结构，原子的能量较低，使同周期第一电离能：ⅡA＞ⅢA，则R元素的第一电离能高于同周期的相邻元素，B正确；R元素基态原子的价电子排布式为2s2 或3s2，则在周期表中，R位于周期表中的s区，C正确；R元素基态原子的电子排布式为1s22s2或1s22s22p63s2，D不正确。 答案　D 11.(双选)某元素X的逐级电离能如图所示，下列说法正确的是(　　) A.X元素可能为＋3价 B.X的最高价氢氧化物可能为强碱 C.X为第5周期元素 D.X与氯气反应时最可能生成XCl3 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，所以该原子最外层有3个电子，属于第ⅢA族元素。X元素最外层有3个电子，可能为＋3价，故A正确；X元素最外层有3个电子，属于第ⅢA族元素，则X的最高价氢氧化物不可能是强碱，故B错误；周期数＝核外电子层数，图像中没有显示X原子有多少电子层，因此无法确定该元素位于第几周期，故C错误；该主族元素最外层有3个电子，在反应中容易失去3个电子形成X3＋，所以X与氯气反应时可能生成XCl3，故D正确。 答案　AD 12.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3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2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3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 1 817 2 745 11 578 …… 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3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。 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 13.按要求回答下列问题。 (1)尿素[CO(NH2)2]分子中N、O元素的第一电离能：N>O，原因是__________________ _____________________________________________________________________________。 (2)Cu与Zn相比，第二电离能与第一电离能差值更大的是________，原因是__________ ________________________________________________________________________________________________________________________________。 (3)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________(填字母)，判断的根据是__________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________； 第三电离能的变化图是________(填字母)。 解析　(1)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。 (2)Cu原子的价电子层结构是3d104s1；Cu的第二电离能失去的是3d10电子，第一电离能失去的是4s1电子；Zn原子的价电子层结构是4s2；Zn的第二电离能失去的是4s1电子，第一电离能失去的是4s2电子，3d10电子处于全充满状态，较稳定，失去1个电子时所需能量与失去4s1电子所需能量的差值更大；故答案为Cu。 (3)C、N、O、F四种元素位于同一周期，同周期元素第一电离能的总体趋势是增大的，但由于N的2p能级为半充满状态(第ⅡA族元素的s能级处于全充满状态；第ⅤA族的p能级处于半充满状态，故同周期第ⅡA族和第ⅤA族元素的第一电离能均比相邻主族的大)，因此N的第一电离能较C、O两种元素大，故C、N、O、F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，同周期原子的第三电离能的总体趋势也是增大的，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1个电子需要的能量稍高，N、O、F在失去2个电子后，2p轨道上电子分别为1个、2个、3个，再失去一个电子所需能量随着核电荷数增加而变大，则满足这一规律的图像为图b。 答案　(1)N元素的2p能级为半充满状态，是较稳定的结构，失去1个电子需要的能量更多 (2)Cu　Cu的第二电离能失去的是3d10电子，第一电离能失去的是4s1电子，Zn的第二电离能失去的是4s1电子，第一电离能失去的是4s2电子，3d10电子处于全充满状态，较稳定，失去1个电子时所需能量与失去4s1电子所需能量的差值更大 (3)a　同一周期第一电离能的总体趋势是增大的，但由于N的2p能级为半充满状态，因此N的第一电离能较C、O两种元素大　b 学科网（北京）股份有限公司 $