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课时测评5 元素周期律
(时间:45分钟 满分:60分)
(本栏目内容,在学生用书中以独立形式分册装订!)
(1-11题,每小题3分,共33分)
题点一 微粒半径大小比较
1.已知An+、B(n+1)+、Cn-、D(n+1)-都有相同的电子层结构,则原子半径由大到小的顺序是( )
A.C>D>B>A B.A>B>C>D
C.D>C>A>B D.A>B>D>C
答案:D
解析:A、B、C、D四种元素的相对位置如下表:
……
D
C
A
B
根据原子半径大小变化规律可知原子半径A>B>D>C。
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/(×10-10m)
0.75
1.02
0.74
1.17
A.0.70×10-10m B.0.80×10-10m
C.1.10×10-10m D.1.20×10-10m
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.下列叙述中正确的是( )
A.同周期元素中,第ⅦA族元素的原子半径最大
B.第ⅥA族元素的原子其半径越大,电负性越大
C.电子层结构相同的离子,核电荷数越小,离子半径越大
D.同一周期中,碱金属元素的第一电离能最大
答案:C
解析:同周期元素从左到右,原子半径逐渐减小,所以第ⅠA族元素的原子半径最大,故A项错误;同主族元素从上到下,原子半径越来越大,电负性越来越小,故B项错误;电子层结构相同的离子,核电荷数越小,原子核对最外层电子的吸引能力越小,离子半径越大,故C项正确;同一周期中,第一电离能呈逐渐增大的趋势,所以稀有气体的第一电离能最大,故D项错误。
题点二 元素的电离能及其应用
4.下列原子的价层电子排布中,对应第一电离能最大的是( )
A.ns2np1 B.ns2np2
C.ns2np3 D.ns2np4
答案:C
解析:当原子轨道处于全满、半满时,具有的能量较低,原子比较稳定,第一电离能较大。
5.在下列各组元素中,有一组原子的第一电离能分别是1 086 kJ·mol-1、1 402 kJ·mol-1、1 313 kJ·mol-1。那么这组元素是( )
A.C、N、O B.F、Ne、Na
C.Be、B、C D.S、Cl、Ar
答案:A
解析:通过数据分析,该组元素第一电离能先增大后减小,N原子的核外电子排布式为1s22s22p3,处于半充满的稳定状态,失去电子较难,因此其第一电离能大于O。
6.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元素可能在元素周期表的s区
D.原子的外围电子排布式为ns2np1的可能是T元素
答案:B
解析:根据电离能的数据可知,Q很难失去任何电子,A项正确;R的最外层应该有1个电子,S的最外层应该有2个电子,不属于同一主族的元素,B项错误;U的最外层有1个电子,可能属于s区元素,C项正确;T元素最外层有3个电子容易失去,外围电子排布式可能为ns2np1,D项正确。
题点三 元素的电负性及其应用
7.下列各组元素中元素的电负性随原子序数的增大而增大的是( )
A.Na K Rb B.N P As
C.O S Cl D.Si P Cl
答案:D
解析:一般来说,同周期元素从左到右,电负性逐渐增大;同主族元素从上到下,电负性逐渐减小。A项,电负性:Na>K>Rb,错误;B项,电负性:N>P>As,错误;C项,电负性:O>S,Cl>S,错误;D项,电负性:Si<P<Cl,正确。
8.下列元素的原子间最容易形成离子键的是( )
A.Na和Cl B.S和O
C.Al和Br D.Mg和S
答案:A
解析:元素的电负性差值越大,越易形成离子键。S和O只形成共价键;Cl、Br、S中,Cl的电负性最大,Na、Mg、Al中Na的电负性最小。
9.已知下列元素的电负性数据,下列判断不正确的是( )
元素
Li
Be
C
O
F
Na
Al
Cl
Ge
电负性
1.0
1.5
2.5
3.5
4.0
0.9
1.5
3.0
1.8
A.Mg元素电负性的最小范围为1.0~1.6
B.Ge既具有金属性,又具有非金属性
C.Be和Cl可形成极性键
D.O和F形成的化合物中O显正价
答案:A
解析:Mg元素的电负性大于Na,小于Be,故电负性的最小范围为0.9~1.5,A错误;Ge的电负性为1.8,既具有金属性,又具有非金属性,B正确;Be和Cl的电负性差值小于1.7,可形成极性键,C正确;F的电负性大于O,故O和F形成的化合物中O显正价,D正确。
10.(双选)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)。
I1
I2
I3
I4
……
740
1 500
7 700
10 500
……
下列关于元素R的判断中一定正确的是( )
A.R元素的最高正价为+2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:AB
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,C错误,A、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。
11.已知短周期元素的离子aA2+、bB+、cC3-、dD-具有相同的电子层结构,则下列叙述正确的是( )
A.原子半径:A>B>C>D
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:A、B、C、D在元素周期表中的相对位置为根据递变规律判断。
12.(8分)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)表1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)。
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)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,其失去第3个电子比较困难,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)由图可知,该元素的电离能I4远大于I3,故为第ⅢA族元素,应为Al。
13.(9分)根据信息回答下列问题:
(1)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(其中12号至17号元素的有关数据缺失)。
①认真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为 <Al< (填元素符号);
②图中Ge元素中未成对电子有 个;
③图中的C和N可以形成分子(CN)2,该分子中键与键之间的夹角为180°,并有对称性,分子中每个原子最外层均满足8电子稳定结构,其结构式为 。
(2)已知元素的电负性和元素的化合价一样,也是元素的一种基本性质。下面给出部分元素的电负性:
元素
Al
B
Be
C
Cl
F
Li
电负性
2.0
1.5
2.5
3.0
4.0
1.0
元素
Mg
N
Na
O
P
S
Si
电负性
1.2
3.0
0.9
3.5
2.1
2.5
1.8
已知:两成键元素间电负性差值大于1.7时,形成离子键,两成键元素间电负性差值小于1.7时,形成共价键。
①通过分析电负性值变化规律,确定Al元素电负性值的最小范围为 ;
②判断下列物质是离子化合物还是共价化合物:
A.Li3N B.PCl3
C.MgCl2 D.SiC
Ⅰ.属于离子化合物的是 (填字母,下同);
Ⅱ.属于共价化合物的是 。
答案:(1)①Na Mg ②2 ③N≡C—C≡N (2)①1.2~1.8 ②Ⅰ.AC Ⅱ.BD
解析:(1)①由题图可知,同一周期元素中,元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大的趋势,但第ⅡA族元素的第一电离能大于第ⅢA族元素,第ⅤA族元素的第一电离能大于第ⅥA族元素,则铝元素的第一电离能大于钠、小于镁,大小范围为Na<Al<Mg。
②Ge元素的原子序数为32,位于元素周期表第四周期第ⅣA族,核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2,4s能级上2个电子为成对电子,4p轨道中2个电子分别处于不同的轨道内,有2个未成对电子。
③图中的C和N可以形成分子(CN)2,该分子中键与键之间的夹角为180°,有对称性,分子中每个原子最外层均满足8电子稳定结构,则其结构式为N≡C—C≡N。
(2)①由表格数据可知,同周期元素从左到右电负性依次增大,同主族元素从上到下电负性依次减小,则同周期元素中电负性:Mg<Al<Si,同主族元素中电负性:Ga<Al<B,Al的电负性值最小范围为1.2~1.8。
②A.Li3N中氮元素和锂元素的电负性差值为2.0,大于1.7,形成离子键,可知Li3N为离子化合物;B.PCl3中氯元素和磷元素的电负性差值为0.9,小于1.7,形成共价键,可知PCl3为共价化合物;C.MgCl2中氯元素和镁元素的电负性差值为1.8,大于1.7,形成离子键,可知MgCl2为离子化合物;D.SiC中碳元素和硅元素的电负性差值为0.7,小于1.7,形成共价键,可知SiC为共价化合物;综上分析,属于离子化合物的是AC,属于共价化合物的是BD。
14.(10分)X、Y、Z、M、Q、R是元素周期表前四周期的元素,且原子序数依次增大,其相关信息如表所示:
元素代号
相关信息
X
原子核外有6种不同运动状态的电子
Y
基态原子中s电子总数与p电子总数相等
Z
原子半径在同周期元素中最大
M
第一至第六电离能(kJ/mol)依次为578、1 817、2 745、11 575、14 830、18 376
Q
基态原子的最外层p轨道上有两个电子的自旋方向与其他电子的自旋方向相反
R
基态原子核外有7个能级上有电子且能量最高的能级上有6个电子
请回答下列问题。
(1)请写出元素R在元素周期表中位置: 。
(2)X、Y、Z、M四种元素的原子半径由小到大的顺序是 (用元素符号表示)。
(3)元素R可形成R2+和R3+,其中较稳定的是R3+,原因是 。
(4)短周期元素T与元素M在周期表中的位置呈现对角线关系,则元素T为 (填元素符号);已知元素T、Q的电负性分别为1.5和3.0,则它们形成的化合物是 (填“离子化合物”或“共价化合物”)。
答案:(1)第四周期第Ⅷ族
(2)O<C<Al<Na
(3)Fe3+的价层电子排布式为3d5,3d能级为半充满状态,能量低,结构稳定
(4)Be 共价化合物
解析:X、Y、Z、M、Q、R均为前四周期元素,且原子序数依次增大,X元素原子核外有6种不同运动状态的电子,则X为C元素;Y元素的基态原子中s电子总数与p电子总数相等,则核外电子排布式为1s22s22p4,则Y为O元素;元素的原子半径在同周期元素中最大且Z元素应该在第三周期,则Z为Na元素;M原子的第四电离能剧增,则M为Al元素;Q元素的基态原子的最外层p轨道上有两个电子的自旋方向与其他电子的自旋方向相反,则p轨道上有5个电子,则Q为Cl元素;R元素的基态原子核外有7个能级上有电子且能量最高的能级上有6个电子,核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,则R为Fe元素。
(1)Fe元素在元素周期表中第四周期第Ⅷ族;
(2)短周期主族元素,同一周期从左往右原子半径递减,同一主族从上往下原子半径递增,由此可知原子半径由小到大的排序为O<C<Al<Na;
(3)Fe2+和Fe3+中较稳定的是Fe3+,原因在于Fe3+的价层电子排布式为3d5,3d能级为半充满状态,能量低,结构稳定;
(4)短周期元素Be与Al在周期表中呈对角线位置,Be与Cl电负性差值小于1.7,可推知它们形成的化合物是共价化合物。
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