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（同步练习）-【学而思·PPT课件分层练习】2025-2026学年高二化学选择性必修2（鲁科版）

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.(2025湖南长沙雅礼中学期末)如图所示分子被称为“福(氟)禄(氯)双全(醛)”宝宝,该分子由H、C、O、F、Cl五种原子构成,其中原子半径最大的是(　　) A.C　　　　B.O　　　 C.F　　　　D.Cl 2.(教材习题改编)下列四种粒子中,按半径由大到小的顺序排列正确的是(　　) ①基态X2-的结构示意图: ②基态Y-的价电子排布式:3s23p6 ③基态Z2+的轨道表示式: ④基态W原子有2个电子层,W-的电子式为[····]- A.③>①>②>④　　　　B.③>②>①>④ C.①>③>④>②　　　　D.①>②>④>③ 题组二　元素的电离能及其变化规律 3.(2024山东青岛一中月考)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.(2025浙江杭州二中月考)下列状态的钙的微粒中,失去最外层一个电子所需能量最大的是(　　) A.[Ar]4s1　　　　B.[Ar]4s2 C.[Ar]4s14p1　　　　D.[Ar]4p1 题组三　电离能与元素周期律的应用 5.(2025河北衡水期末)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的判断正确的是(　　) I1 I2 I3 I4 I5 …… 738 1 500 7 700 10 500 13 600 …… A.R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5个电子 D.R元素基态原子的电子排布式为1s22s22p4 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.(2025山东师大附中调研)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.(2025江西南昌二中月考)X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期不同主族元素,X的最外层电子数是其电子层数的3倍,Y元素原子半径在同周期中最大,Z的3p轨道有3个未成对电子,X与Y的最外层电子数之和与W的最外层电子数相等。下列说法中错误的是(　　) A.W为同周期主族元素中原子半径最小的 B.元素的第一电离能:W>Z>Y C.X、Y、W形成的简单离子半径:W>X>Y D.Z的最高价含氧酸的钠盐(正盐)溶液中有三种含Z的微粒 题组二　微粒半径、电离能与元素周期律的综合考查 3.(不定项)(2025山东百师联盟联考)几种短周期元素的原子半径及主要化合价如下表。 元素 X Y Z W 原子半径/pm 160 143 70 66 主要化合价 +2 +3 +5、+3、-3 -2 下列叙述正确的是(　　) A.简单离子半径:X<Y<W<Z B.第一电离能:Z>W C.Y的最高价氧化物对应的水化物能溶于稀氨水 D.一定条件下,W单质可以将Z单质从其简单氢化物中置换出来 4.(2025福建泉州四校联考)我国科研工作者合成了一种非线性光学晶体QWX3Y6Z,其阴离子结构如图所示(电荷未标出)。X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期元素,基态X原子的核外电子有5种运动状态,Y、Z与X同周期,W的最高价氧化物对应的水化物具有两性,Q是第六周期原子半径最大的主族元素。下列说法错误的是(　　) A.金属性:Q>W B.原子半径:Z<Y C.Z的第一电离能比同周期元素的都高 D.该晶体中X的化合价为+3价 5.(创新题新情境)(2025黑龙江哈尔滨第三中学期末)宋代《千里江山图》历经近千年色彩依然,所用颜料由石绿、雌黄、赭石、砗磲、朱砂等为原料制得,其中含有X、Y、Z、W等元素。基态X原子核外电子有26种运动状态,基态Y原子核外M层全充满,N层只有一个电子,Z元素位于第四周期ds区,W元素用于制作使用最广泛的半导体材料。 (1)基态X原子的核外电子排布式为　　　　。  (2)研究发现,阳离子的颜色与未成对电子数有关,例如:X2+、X3+、Y2+等离子有颜色。Z2+呈无色的原因是　　　　　　　　　　　　。  (3)Y、Z两种元素的第一电离能、第二电离能如下表所示。Y元素在周期表中位于第四周期　　　　族,Y的I2大于Z的I2的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  电离能/(kJ·mol-1) I1 I2 Z 906 1 733 Y 746 1 958 (4)用In表示元素的第n电离能,则下图代表第三周期主族元素的　　　　(填“I1”“I2”或“I3”)随原子序数递增的变化规律。  (5)基态W原子的价电子轨道表示式为　　　　　　　　　　。已知电负性:Cl>H>W,WHCl3与过量浓NaOH溶液反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　。  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.D　这五种元素原子中,只有Cl为第三周期元素,其原子核外有3个电子层,电子层数最多,Cl原子半径最大。 2.D　①根据结构示意图可知X2-为S2-;②基态Y-的价电子排布式为3s23p6,可知Y-为Cl-;③根据基态Z2+的轨道表示式可知Z2+为Mg2+;④基态W原子有2个电子层,根据基态W-的电子式可知W-为F-。电子层结构相同,核电荷数越大,离子半径越小,故S2->Cl-,F->Mg2+;一般,电子层数越多离子半径越大,故Cl->F-;半径由大到小排列为S2->Cl->F->Mg2+,即①>②>④>③,D正确。 素养解读　本题是教材P29第4题的变式题,教材题目综合考查粒子结构的四种表示方法及微粒半径的大小比较,变式题延续了这种考查方式,体现了证据推理与模型认知的化学学科核心素养。 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,前四周期中元素的第一电离能: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;同一元素的逐级电离能越来越大,故D正确。 4.A　 选项 电子排布 所处状态 分析 A [Ar]4s1 基态Ca+ 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,激发态Ca+失去一个电子所需能量小于基态Ca+失去一个电子所需能量,故失去最外层一个电子所需能量最大的是[Ar]4s1,选A B [Ar]4s2 基态Ca C [Ar]4s14p1 激发态Ca原子 D [Ar]4p1 激发态Ca+ 5.B　根据题表知,R元素原子易失去2个电子,其最外层电子数为2,说明R元素处于第ⅡA族;该元素存在第五电离能,说明其原子核外电子数大于4,又因为R为短周期元素,故推知R为Mg元素。基态Mg原子的电子排布式为1s22s22p63s2,Mg元素的原子最外层共有2个电子,最高正价为+2价,B正确,A、C、D错误。 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.D　X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期不同主族元素,X的最外层电子数是其电子层数的3倍,则X为O;Y元素原子半径在同周期中最大,则Y为Na;Z的3p轨道有3个未成对电子,则Z为P;X与Y的最外层电子数之和与W的最外层电子数相等,则W为Cl;综上,X为O,Y为Na,Z为P,W为Cl。W为Cl,同周期主族元素从左到右,原子半径依次减小,故A正确;同周期主族元素从左到右第一电离能呈增大趋势,第一电离能:Cl>P>Na,B正确;一般,电子层数越多,离子半径越大,电子层结构相同,核电荷数越大,离子半径越小,则离子半径r(Cl-)>r(O2-)>r(Na+),C正确;P的最高价含氧酸钠盐(正盐)为Na3PO4,Na3PO4溶液中含P微粒有P、HP、H2P、H3PO4,D错误。 3.BD　 X、Y的原子半径比较大,位于第三周期,它们的主要化合价分别为+2和+3 X为Mg,Y为Al W的主要化合价为-2 W为O Z元素原子半径比W的稍大,且最高价为+5,最低价为-3 Z为N 简单离子半径:N3->O2->Mg2+>Al3+,A错误;同周期主族元素从左到右,第一电离能呈增大趋势,但由于N的2p轨道半充满,稳定性较强,所以第一电离能:N>O,B正确;Y的最高价氧化物的水化物为Al(OH)3,Al(OH)3不溶于稀氨水,C错误;W单质可以为O2,Z的简单氢化物为NH3,二者可以发生反应:4NH3+3O22N2+6H2O,属于置换反应,D正确。 4.C　X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期元素,其中基态X原子的核外电子有5种运动状态,即X原子核外有5个电子,则X为B元素;Y、Z与X(B)同周期,即Y、Z处于第二周期,题给阴离子结构中,Y形成两个共价键、Z形成一个共价键,则Y为O元素、Z为F元素;W的最高价氧化物对应的水化物具有两性,则W为Al元素;Q是第六周期原子半径最大的主族元素,则Q为Cs元素。同周期主族元素从左到右金属性逐渐减弱,同主族元素从上到下金属性逐渐增强,因此金属性:Cs>Al,故A正确;同周期主族元素从左到右原子半径逐渐减小,则原子半径:F<O,故B正确;第二周期主族元素中Z(F)的第一电离能最高,但同周期的稀有气体元素Ne的第一电离能比F高,故C错误;该晶体中Cs为+1价,Al为+3价,O为-2价,F为-1价,根据化合物中各元素正、负化合价代数和为0可知,该晶体中X(B)的化合价为+3价,D正确。 名师点睛　元素第一电离能大小的影响因素及特例 (1)元素第一电离能数值的大小主要取决于原子半径及原子的核外电子排布。 (2)具有全充满、半充满的电子排布的元素原子稳定性较高,其第一电离能数值较大,如稀有气体元素的第一电离能在同周期元素中最大,ⅡA族元素的基态原子的价电子排布式为ns2,为全充满结构,ⅤA族元素的基态原子的价电子排布式为ns2np3,np能级为半充满结构,其第一电离能比同周期相邻主族元素的大(前四周期满足)。 5.答案　(1)1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2) (2)Zn2+没有未成对电子 (3)ⅠB　Cu+价电子排布式为3d10,达到较稳定的全满结构,全满结构能量较低;Zn+失去能量较高的4s电子形成全满稳定结构,因此I2(Cu)>I2(Zn) (4)I2 (5)　SiHCl3+5NaOH Na2SiO3+3NaCl+H2↑+2H2O 解析　基态X原子核外电子有26种运动状态,则X为Fe元素;基态Y原子核外M层全充满,N层只有一个电子,则Y为Cu元素;Z元素位于第四周期ds区,Z为Zn元素;W元素用于制作使用最广泛的半导体材料,W为Si元素。 (1)基态Fe的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2。 (2)阳离子的颜色与未成对电子数有关,Zn2+的价电子排布式为3d10,没有未成对电子,故其没有颜色。 (3)铜是29号元素,位于第四周期ⅠB族;基态Cu失去1个电子后的核外电子排布为[Ar]3d10,达到较稳定的全满结构,全满结构能量较低;Zn+失去能量较高的4s电子形成全满较稳定结构,与Cu相比,Zn的第二个电子易失去,因此I2(Cu)>I2(Zn)。 (4)第三周期元素原子第一电离能呈增大趋势,Mg和P比同周期相邻元素的第一电离能大,因此不是第一电离能的变化规律;Na+的2p轨道全充满,较稳定,故Na的第二电离能较大;Mg失去的第二个电子是3s电子,失去后形成的Mg2+符合全满稳定结构,故Mg的第二电离能比Na的低;Al失去的第一个电子为3p电子,3p电子能量高易失去,形成的Al+的核外电子排布式为[Ne]3s2,3s2符合全满结构,不易失去电子,则Al的第二电离能高于Mg的;S失去一个电子之后3p轨道半充满,结构较稳定,不易失去第二个电子,其第二电离能大于P、Cl的,故题图表示第三周期主族元素的I2随原子序数递增的变化规律。 (5)基态硅原子的价电子排布式为3s23p2,价电子轨道表示式为;已知电负性:Cl>H>Si,则SiHCl3中Cl、H均为-1价,SiHCl3与过量浓NaOH溶液反应的化学方程式为SiHCl3+5NaOH Na2SiO3+3NaCl+H2↑+2H2O。 名师点睛　本题的创新点是以宋代《千里江山图》所用颜料为情境,综合考查原子结构及其性质变化规律,解答本题时要注意核外电子排布变化时形成的全充满、半充满结构对元素性质的影响。 1 学科网（北京）股份有限公司 $