内容正文:
第二讲
元素周期表与元素周期律
Di Er Jiang
|内|容|与|目|标|
1.熟悉元素周期表的结构(周期、族、区)和应用。
2.掌握元素周期律的实质,熟悉同周期、同主族元素性质的递变规律。
3.掌握电离能、电负性的应用。
1
逐点清(一) 元素周期表的结构
2
逐点清(二) 元素周期律
3
目
录
作业验收评价
元素周期表的结构
逐点清(一)
(一)元素周期表的编排
1.元素周期表的编排原则
原子序数
最外层电子数
2.元素周期表的结构
元素周期表的易错点
①碱金属元素位于第ⅠA族,氢元素不属于碱金属元素。
②元素周期表中第18列是0族,不是第ⅧA族,第8、9、10三列是第Ⅷ族。
③含元素种类最多的族是第ⅢB族,共有32种元素。
④由于镧系和锕系的原因,第六、七周期的第ⅡA族和第ⅢA族元素原子序数差为25。
(二)原子结构与元素在周期表中的位置关系
1.原子结构与周期的关系
周期 能层数(n) 每周期中各元素原子价层电子排布特点
二 ___ 2s1→2s22p6
三 ___ 3s1→3s23p6
四 ___ 4s1→3d1~104s1~2(过渡元素)→4s24p6
五 ___ 5s1→4d1~105s1~2(过渡元素)→5s25p6
六 ___ 6s1→5d1~106s1~2(过渡元素)→6s26p6
关系 周期序数=该周期原子最大能层数
2
3
4
5
6
2.原子结构与族的关系
族 价层电子排布式 规律
主
族 ⅠA、ⅡA _______ 价层电子数=族序数
ⅢA~ⅦA __________
0族 ________(He除外) 最外层电子数=8
副
族 ⅠB、ⅡB _____________ 最外层ns轨道上的电子数=族序数
ⅢB~ⅦB _____________
(镧系、锕系除外) 价层电子数=族序数
Ⅷ _____________(钯除外) 除0族元素外,若价层电子数分别为8、9、10,则分别是第Ⅷ族的8、9、10列
ns1~2
ns2np1~5
ns2np6
(n-1)d10ns1~2
(n-1)d1~5ns1~2
(n-1)d6~9ns1~2
结构与位置的关注点
①能层数=电子层数=周期序数,主族序数=价电子数。
②各周期所含元素的种数=相应能级组中各轨道中最多容纳的电子数之和。
③0族元素的价层电子排布:He为1s2;其他为ns2np6。
(三)元素周期表的分区及应用
1.
思考:在元素周期表中非金属元素存在于哪个区?主族元素在哪个区?p区只包含主族元素吗?
提示:非金属元素除H属于s区外,其他均属于p区;主族元素在s区和p区;p区包含ⅢA~ⅦA族和0族。
根据
元素
的金
属性
与非
金属
性分区
2.按价层电子排布分区
3.元素周期表的应用
(1)科学预测:为新元素的发现及预测它们的原子结构和性质提供了线索。
(2)寻找新材料
|基|础|落|实|小|练|
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)第ⅠA族元素称为碱金属元素 ( )
(2)某元素的核电荷数为34,则该元素位于第四周期第ⅥA族 ( )
(3)元素周期表中各主族元素都含有金属元素和非金属元素 ( )
(4)Na位于元素周期表p区 ( )
(5)价层电子排布为5s25p1的元素位于第五周期第ⅠA族,是s区元素 ( )
×
√
×
×
×
2.结合如图所示元素周期表,回答下列问题:
(1)表中所列元素,属于短周期元素的有______________________ (填字母,下同),属于主族元素的有____________________。
(2)g元素的价层电子排布为________,该元素位于第____ 周期___族___ 区,i元素的价层电子排布为________,该元素位于第____周期第____族___区。
a、b、c、d、e、f、g
a、b、c、d、e、f
3s23p6
三
0
p
3d104s2
四
ⅡB
ds
(3)f元素的价层电子排布为________,该元素位于第____周期第_____族___区,请按氦元素的格式写出该元素的原子序数、元素符号、元素名称、相对原子
质量:________。
3s23p4
三
ⅥA
p
√
题点、考法讲评
一、元素周期表的结构及应用
1.(2024·江苏卷)我国探月工程取得重大进展。月壤中含有Ca、Fe等元素的磷酸盐,下列元素位于元素周期表第二周期的是 ( )
A.O B.P
C.Ca D.Fe
解析:O的原子结构示意图为 ,核外有两个电子层,则O位于元素周期表中第二周期,A正确;P的原子结构示意图为 ,核外有三个电子层,则P位于元素周期表中第三周期,B错误;Ca的原子结构示意图为 ,核外有四个电子层,则Ca位于元素周期表中第四周期,C错误;Fe的原子结构示意图为 ,核外有四个电子层,则Fe位于元素周期表中第四周期,D错误。
2.(2026·南通海安曲中周考)元素周期表中元素“钴”的方格中注明“3d74s2”,
由此可以推断 ( )
A.元素钴是一种过渡元素
B.它的基态原子价电子排布式为4s2
C.Co2+的电子排布式为[Ar]3d54s2
D.它位于元素周期表的第四周期第ⅧB族
解析:A项,Co是Ⅷ族元素,是一种过渡元素,正确;B项,它的基态原子价电子排布式为3d74s2,错误;C项,Co失去最外层电子形成Co2+,Co2+的电子排布式为[Ar]3d7,错误;D项,它位于元素周期表的第四周期第Ⅷ族,不能写为ⅧB族,错误。
√
√
3.元素周期表完美地将元素的结构、位置与性质结合在一起,根据元素的原子序数就能推断出该元素在周期表中的位置,进而推断出该元素原子的结构和性质。下列关于33号元素的说法正确的是 ( )
A.该元素位于d区
B.该元素为金属元素
C.该元素位于第四周期第ⅢA族
D.该元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3
解析:33号元素,根据原子序数=质子数=原子核外电子数,则该元素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3,能层数等于电子层数,价层电子排布式为4s24p3,最外层有5个电子,则该元素位于第四周期ⅤA族,位于p区,为非金属元素,故D正确。
4.确定下列指定元素的原子序数。
(1)甲、乙是元素周期表中同一周期的第ⅡA族和第ⅦA族元素,原子序数分别为m、n,则m、n的关系为___________________________。
(2)甲、乙是元素周期表中同一主族相邻周期的两种元素(其中甲在上一周期),若甲的原子序数为x,则乙的原子序数可能是________________________。
(3)若A、B是相邻周期同主族元素(A在B的上一周期),A、B所在周期分别有m种和n种元素,A的原子序数为x,B的原子序数为y,则x、y的关系为
________________。
n=m+5、n=m+15、n=m+29
x+2、x+8、x+18、x+32
y=x+m或y=x+n
(4)下列各表为元素周期表中的一部分,表中数字为原子序数,其中M的原子序数为37的是_____ (填字母)。
B
|归纳拓展|元素周期表中元素原子序数的序差关系
相邻周期,同一主族元素的原子序数可能相差2、8、18、32。若A、B是同主族相邻周期元素,A、B所在周期分别有m和n种元素(如图所示)。当A、B在ⅠA或ⅡA族时,y=x+m。A、B在ⅢA~0族时,y=x+n。
xA m种元素
yB n种元素
解析:价层电子排布为4s24p6,对应稀有气体(如Kr),应位于0族,而非Ⅷ族(d区过渡金属),A错误;价层电子排布为3s2,对应第3周期ⅡA族的镁(Mg),B正确;价层电子排布为1s2,对应第1周期氦(He),属于0族,而非ⅡA族,C错误;价层电子排布为3d104s1,对应第4周期铜(Cu),属于ⅠB族,而非ⅠA族,D错误。
√
二、原子结构与周期表的关系
5.下列元素的价层电子排布与其在周期表中的位置对应正确的是( )
A.4s24p6 第4周期Ⅷ族 B.3s2 第3周期ⅡA族
C.1s2 第1周期ⅡA族 D.3d104s1 第4周期ⅠA族
√
6.(2026·南通海安实中周考)某同学为了记住新学的元素,发明了一个非常有趣的“钟表记忆法”,如图,每种元素的族序数与其对应的时间大多数一致,结合所学知识下列有关说法不正确的是 ( )
A.Mn 属于ⅦB族
B.图中4s轨道只有一个电子的元素共三种
C.图中共有8种元素属于d区
D.如图“时针”“分针”和“秒针”所指的三种元素(“针”所指以最近为准)分别属于三个不同的族
解析:Mn为25号元素,属于ⅦB族,A正确;图中4s轨道只有一个电子的元素共三种:K、Cr、Cu,其余元素4s轨道有两个电子,B正确;K、Ca 位于s区,Cu、Zn 位于ds区,剩余 8 种元素属于 d 区,C 正确;Fe、Ni位于Ⅷ族,Ca 位于ⅡA族,D错误。
7.若某基态原子的价层电子排布为4d15s2,则下列说法正确的是 ( )
A.该元素位于周期表第5周期第ⅢB族
B.该元素原子核外有4个电子层
C.该元素原子最外层共有3个电子
D.该元素原子位于ds区
√
解析:价层电子排布为4d15s2,该元素位于周期表第五周期第ⅢB族,A正确;该元素原子已经占有5s轨道,核外有5个电子层,B错误;该元素原子最外层为5s2,共有2个电子,C错误;该元素原子位于第五周期第ⅢB族,位于d区,D错误。
元素周期律
逐点清(二)
(一)主族元素的周期性变化规律
1.元素周期律
原子序数
原子核外
电子排布
2.主族元素的周期性变化规律
项目 同周期(从左到右) 同主族(从上到下)
原子
结构 电子层数 _____ 依次_____
最外层电子数 依次增加 ______
原子半径 逐渐______ 逐渐_____
元素的性质 金属性 逐渐______ 逐渐_____
非金属性 逐渐_____ 逐渐_____
主要化合价 一般,最高正价:________,负化合价:_______ 最高正价数=_________ (O、F除外),负化合价=主族序数-8
相同
增加
相同
减小
增大
减弱
增强
增强
减弱
+1→+7
-4→-1
主族序数
化合物性质 最高价氧化物对应水化物 酸性逐渐_____、碱性逐渐_____ 酸性逐渐_____、碱性逐渐_____
气态氢化物 稳定性逐渐______、还原性逐渐
_____ 稳定性逐渐_____、
还原性逐渐______
离子的氧化性、还原性 阳离子氧化性逐渐_____,阴离子还原性逐渐_____ 阳离子氧化性逐渐____,阴离子还原性逐渐____
续表
增强
减弱
增强
减弱
减弱
增强
减弱
增强
增强
减弱
减弱
增强
元素化合价分析
主族元素的最高正化合价=它所在的族序数=最外层电子数(即价电子数),但要注意F无正价,O一般不显正六价。
3.对角线规则
在元素周期表中,某些主族元素与________的主族元素的有些性质是相似的(如锂和镁在过量的氧气中燃烧均生成正常氧化物,而不是过氧化物),这种相似性被称为对角线规则。
右下方
(二)电离能
1.电离能的含义
第一电离能:气态基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的
__________,符号:___,单位: _________。
2.电离能的变化规律
同周期 第一种元素(氢和碱金属)的第一电离能最小,最后一种元素(稀有气体)的第一电离能最大,总体呈现从左到右增大的变化趋势。ⅡA族元素的np轨道为全空,第一电离能大于ⅢA族元素,ⅤA族元素np轨道为半充满,第一电离能大于ⅥA族元素
同主族 从上到下,第一电离能逐渐减小
同一元素 逐级电离能越来越大,即I1<I2<I3……,同时电子层数发生变化时电离能相差很大,出现突变
最低能量
I1
kJ·mol-1
电离能的两点理解
(1)金属活动性顺序与元素相应的电离能大小顺序不完全一致,不能根据金属活动性顺序判断电离能的大小。
(2)第二、三、四周期的主族元素,第 ⅡA族(ns2np0)和第ⅤA族(ns2np3),因p轨道处于全空或半充满状态,比较稳定,所以其第一电离能分别大于同周期相邻的第ⅢA族和第ⅥA族元素,如第一电离能:Mg>Al,P>S。
3.电离能的应用
判断元素金属性的强弱 电离能越小,金属越容易失去电子,金属性越强;反之金属性
越弱
判断元素的
化合价 如果某元素的In+1≫In,则该元素的常见化合价为+n,如钠元素的I2≫I1,所以钠元素的化合价为+1
判断核外电子的分层排布情况 多电子原子中,元素的各级电离能逐渐增大,有一定的规律性。当电离能的变化出现突变时,电子层数就可能发生变化
思考:比较S原子和O原子的第一电离能大小,从原子结构的角度说明理由。
提示:I1(O)>I1(S),氧原子半径小,原子核对最外层电子的吸引力大,S比O更容易失去一个电子。
(三)电负性
1.电负性的含义
不同元素的原子___________________的大小。元素的电负性越大,表示其原子对键合电子的吸引力______。
2.电负性的标准
以氟的电负性为____和锂的电负性为1.0作为相对标准,计算得出了各元素的电负性(稀有气体未计)。如O:3.5,N:3.0,Cl:3.0。
对键合电子吸引力
越大
4.0
3.电负性的应用
电子亲和能
元素的气态原子(或离子)获得一个电子所放出的能量称为电子亲和能。电子亲和能的大小反映了气态原子获得电子成为气态阴离子的难易程度。
电子亲和能是衡量原子或分子接受电子能力的量度,数值越大,表示接受电子的能力越强。它反映了原子或分子的电负性,影响其化学反应性,电子亲和能高的原子或分子往往具有较强的氧化性,同时也可以反映阴离子的稳定性,电子亲和能高的原子或分子形成的阴离子稳定性较高。
特例解读:氟的电子亲和能比氯小,是因为氟原子半径小,电子云密集,对外来电子的排斥作用强,削弱了原子核对外来电子的吸引力。
|基|础|落|实|小|练|
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)同周期元素,从左到右,原子半径逐渐减小,离子半径也逐渐减小 ( )
(2)元素的气态氢化物越稳定,非金属性越强,其水溶液的酸性越强,还原性越弱( )
(3)金属元素电负性一定小于非金属元素电负性 ( )
(4)通过最高价氧化物的熔点可判断C、Si的非金属性强弱 ( )
(5)(2024·湖北卷)元素性质随着原子序数递增而呈周期性变化的规律称为元素周期律 ( )
(6)(2025·浙江选考)第一电离能:N>O>S ( )
×
×
×
×
√
√
2.(1)O、F、Cl电负性由大到小的顺序为_________。
(2)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
F>O>Cl
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的2p轨道全空,2s轨道全满,为稳定结构,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
(3)CaTiO3中组成元素的电负性大小顺序是___________。
(4)氨硼烷(NH3BH3)含氢最高、热稳定性好,是一种具有潜力的固体储氢材料。
①H、B、N中,原子半径最大的是____。
②NH3BH3分子中,与N原子相连的H呈正电性(Hδ+),与B原子相连的H呈负电性(Hδ-),电负性大小顺序是_________。
O>Ti>Ca
B
N>H>B
题点、考法讲评
√
一、主族元素的结构与性质递变
1.(2026·盐城东台一中月考)下列事实不能说明元素的金属性或非金属性相对强弱的是 ( )
选项 事实 结论
A 与冷水反应,Na比Mg强烈 金属性:Na>Mg
B Ca(OH)2的碱性强于Mg(OH)2 金属性:Ca>Mg
C SO2与NaHCO3溶液反应生成CO2 非金属性:S>C
D t ℃时,Br2+H2⇌2HBr K=5.6×107
I2+H2⇌2HI K=43 非金属性:Br>I
解析:H2SO3比H2CO3酸性强,但H2SO3不是S元素的最高价含氧酸,不能说明非金属性:S>C。
2.(2025·广东卷)元素a~i为短周期元素,其第一电离能与原子序数的关系如图。下列说法正确的是 ( )
A.a和g同主族 B.金属性:g>h>i
C.原子半径:e>d>c D.最简单氢化物沸点:b>c
√
解析:同周期元素中,第ⅡA族和第ⅤA族比相邻元素的第一电离能大,0族元素的第一电离能在同周期中最大,可以推断a~i分别是B、C、N、O、F、Ne、Na、Mg、Al。a是B,g是Na,二者不同主族,A错误;Na、Mg、Al属于同周期元素,从左到右金属性依次减弱,B正确;c、d、e分别是N、O、F属于同周期元素,同周期元素从左到右原子半径依次减小,原子半径:c>d>e,C错误;b为C,c为N,NH3分子间存在氢键,沸点高,沸点:NH3>CH4,D错误。
|思维建模|判断粒子半径大小的方法
解析:在同一主族中电负性随原子半径增大而减小,O在Se上方,故χ(O)>χ(Se),A错误;第ⅤA族元素P的p轨道半充满结构更稳定,其第一电离能高于同周期第ⅥA族的S,故I1(P)>I1(S),B错误;Cl-和K+电子层数相同,Cl-核电荷数更小,离子半径更大,故r(Cl-)>r(K+),C正确;碳单质如金刚石(共价晶体)、石墨(混合型晶体)、C60(分子晶体)的晶体类型不同,D错误。
√
二、电离能与电负性
3.(2026·镇江市月考)人体必需的元素有20多种,如C、N、O、P、S、Cl、K、Se等,下列说法正确的是( )
A.电负性:χ(O)<χ(Se) B.第一电离能:I1(P)<I1(S)
C.离子半径:r(Cl-)>r(K+) D.元素C形成的单质晶体类型相同
√
4.五种短周期主族元素的原子半径和主要化合价如图所示。下列叙述正确的是 ( )
A.电负性:R>W>X
B.最简单氢化物的热稳定性:X>W>R
C.基态原子中未成对电子数:Z>Y>X
D.工业上电解熔融YW制备Y单质
解析:根据元素周期表和元素周期律以及图像数据可知,R和Z的主要化合价分别是-4和+4,二者属于同一主族,Z的原子半径比R大,故R为C元素,Z为Si元素,则W为氧元素,X为氟元素,Y为镁元素。电负性:F>O>C,即X>W>R,A项错误;非金属性越强,其最简单氢化物的热稳定性越好,热稳定性:HF>H2O
>CH4,B项正确;基态Si原子有2个未成对电子,Mg有0个,F有1个,未成对电子数:Si>F>Mg,即Z>X>Y,C项错误;工业上电解熔融氯化镁制备镁,因为氧化镁的熔点远高于氯化镁,从节能角度考虑选择电解氯化镁,D项错误。
5.(1)基态Na原子的电子占据的最高能级的原子轨道形状为______ ,钠原子的第二电离能I2远远大于第一电离能I1,原因是___________________________
______________________________________________________________________
________________________________。
(2)CH3I和CF3I发生水解时的主要反应分别是CH3I+H2O→CH3OH+HI和CF3I+H2O→CF3H+HIO。CF3I的水解产物是HIO,试结合电负性解释原因:
____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
球形
Na原子的价层电子排布式为3s1,
Na+的价层电子排布式为2s22p6,由于2p全充满,比较稳定,再失去一个电子所需能量远比失去3s1电子所需能量高
电负性:F>I≈C,所以在CF3I中,受3个F原子吸引电子能力强的影响,I与C之间的共用电子对偏向于C,I显+1价,则CF3I发生水解时,生成CF3H和HIO
|思维建模|电离能规范答题的两个类型
(1)电离能与原子结构
(2)电离能与半充满、全充满
答题策略 从原子核对最外层电子的吸引力来判断
答题模板 A原子比B原子的半径大,且A原子的核电荷数比B原子的小,所以A原子核对最外层电子的吸引力小于B,故第一电离能A小于B
答题策略 能量相同的原子轨道在全充满(p6、d10、f14)和半充满(p3、d5、f7)时,比较稳定,难失电子
答题模板 A原子的价层电子排布式为×××,处于半充满(或全充满)状态,比较稳定,难失电子,×××电离能大
作业验收评价
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√
12
一、选择题
1.(2024·江苏卷)明矾[KAl(SO4)2·12H2O]可用作净水剂。下列说法正确的是 ( )
A.半径:r(Al3+)>r(K+) B.电负性:χ(O)>χ(S)
C.沸点:H2S>H2O D.碱性:Al(OH)3>KOH
解析:Al3+核外有2个电子层,K+核外有3个电子层,则K+的半径比Al3+大,A错误;O与S位于同一主族,O的非金属性强于S,所以O的电负性比S大,B正确;H2O可以形成分子间氢键,所以H2O的沸点比H2S高,C错误;KOH属于强碱,Al(OH)3为两性氢氧化物,所以KOH的碱性强于Al(OH)3,D错误。
√
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2.(2023·江苏卷)元素C、Si、Ge位于周期表中ⅣA族。下列说法正确的是 ( )
A.原子半径:r(C)>r(Si)>r(Ge)
B.第一电离能:I1(C)<I1(Si)<I1(Ge)
C.碳单质、晶体硅、SiC均为共价晶体
D.可在周期表中元素Si附近寻找新半导体材料
解析:同主族元素原子半径从上往下原子半径依次增大,故原子半径:r(C)<r(Si)<r(Ge),A错误;同主族元素,从上往下原子半径增大,更易失电子,第一电离能:I1(C)>I1(Si)>I1(Ge),B错误;晶体硅、SiC均为共价晶体,碳单质中金刚石为共价晶体,而石墨为混合型晶体,C60为分子晶体,C错误;Si位于周期表中金属与非金属的分界处,可在其周围寻找半导体材料,D正确。
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3
3.(2025·浙江6月选考)根据元素周期律推测,下列说法不正确的是 ( )
A.原子半径:Mg>Na B.电负性:C>Si
C.非金属性:Br>I D.热稳定性:NH3>PH3
解析:同周期主族元素,从左往右原子半径依次减小,则原子半径:Mg<Na,A错误;C和Si位于第ⅣA族,同族元素从上到下电负性减小(原子半径增大,吸引电子能力减弱),则电负性:C>Si,B正确;Br和I位于第ⅦA族(卤族),同族元素从上到下非金属性减弱(原子半径增大,得电子能力减弱),则非金属性:Br>I,C正确;N和P位于第ⅤA族(氮族),同族元素从上到下非金属性减弱,氢化物热稳定性与非金属性正相关,故非金属性:N > P,热稳定性:NH3>PH3,D正确。
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4.(2026·常州期中)根据元素周期律,下列说法正确的是 ( )
A.原子半径:r(Si)>r(N)
B.金属性:Al>Mg
C.热稳定性:H2S>H2O
D.电离能:I1(Ne)>I2(Na)
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解析:同周期元素,从左到右原子半径依次减小,则磷原子的原子半径小于硅原子;同主族元素,从上到下原子半径依次增大,则氮原子的原子半径小于磷原子,所以硅原子的原子半径大于氮原子,A正确。同周期元素,从左到右金属性依次减弱,则镁元素的金属性大于铝元素,B错误。同主族元素,从上到下非金属性依次减弱,氢化物的热稳定性依次减弱,则水的热稳定性强于硫化氢,C错误。氖原子和钠离子的2p轨道都为稳定的全充满结构,都较难失去电子,但钠离子的核电荷数大于氖原子,所以失去电子的能力小于氖原子,则钠原子的第二电离能大于氖原子的第一电离能,D错误。
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3
5.已知X、Y是短周期的两种主族元素,下列有关比较或说法中一定正确的是 ( )
12
选项 条件 结论
A 若原子半径:X>Y 原子序数:X<Y
B 化合物XnYm中X显负价 元素的电负性:X>Y
C 若价电子数:X>Y 最高正价:X>Y
D 若X、Y最外层电子数分别为1、7 X、Y之间一定能形成离子键
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解析:若X、Y位于同周期时,原子半径:X>Y,则原子序数:X<Y;X、Y位于不同周期时,原子半径:X>Y,原子序数有可能X>Y,A错误。化合物XnYm中X显负价,说明得电子能力:X>Y,则电负性:X>Y,B正确。价电子数:X>Y,若X为F、Y为O时,F无正价,O无最高正价,C错误。若X为H,Y为Cl、F,则X与Y形成共价键,若X为Na,则X与Y形成离子键,D错误。
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6.(2026·长春外国语学校开学摸底)下列有关元素金属性或非金属性比较的说法不正确的是 ( )
A.将打磨过的镁带和铝片分别与热水反应,并滴入酚酞溶液,可以比较镁和铝的金属性强弱
B.依据非金属单质与氢气反应的难易程度能判断氧和氟的非金属性强弱
C.依据制取钾的反应 Na+KCl NaCl+K,不能说明钠的金属性比钾强
D.如上图所示实验可证明元素的非金属性:Cl>C>Si
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解析:镁能和热水反应生成氢氧化镁和氢气,滴入酚酞溶液会变红,铝和热水不反应,可以比较镁和铝金属性的强弱,故A正确;氟气和氢气在冷暗处就能剧烈反应生成氟化氢,氧气和氢气在点燃条件下生成水,氟气比氧气和氢气反应容易,所以氟的非金属性比氧强,故B正确;在该反应中,由于钾的沸点比较低,在反应温度下为气体,其余均为液体,钾不断离开反应体系,从而使反应不断向右进行,不是因为钠的金属性比钾强,故C正确;盐酸和碳酸钙反应可以制碳酸,生成的二氧化碳通过饱和碳酸氢钠溶液,除去挥发的氯化氢后和硅酸钠溶液反应生成硅酸沉淀,可以证明酸性:盐酸>碳酸>硅酸,但盐酸不是最高价含氧酸,所以不能证明非金属性:Cl>C,故D错误。
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7.(2026·苏锡常镇四市二调)硫氰铝镁[MgAl(SCN)5]可作为C2H4聚合反应的催化剂。下列说法正确的是 ( )
A.电负性:χ(C)>χ(N) B.原子半径:r(Mg)<r(S)
C.电离能:I1(N)>I1(S) D.碱性:Mg(OH)2<Al(OH)3
解析:同周期元素,从左往右元素电负性逐渐增大,则电负性大小:χ(C)<χ(N),故A错误;同周期元素,从左到右元素原子半径逐渐减小,则原子半径大小:r(Mg)>r(S),故B错误;同一周期从左到右,元素的第一电离能呈增大的趋势,但第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一电离能大于同周期相邻元素的第一电离能,同主族元素,从上到下元素第一电离能逐渐减小,则电离能大小:I1(N)>I1(O)>I1(S),故C正确;非金属性越强,元素最高价氧化物对应的水化物碱性越强,非金属性:Mg>Al,碱性强弱:Mg(OH)2>Al(OH)3,故D错误。
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8.(2026∙盐城模拟)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。X是空气中含量最多的元素,基态Y、Z原子的s能级电子总数均等于其p能级电子总数,W的主族序数与周期序数相同。下列有关说法正确的是 ( )
A.原子半径:r(W)>r(Z)>r(Y)
B.第一电离能:I1(X)>I1(Y)>I1(Z)
C.简单气态氢化物的热稳定性:X>Y
D.最高价氧化物对应水化物的碱性:W>Z
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解析:X是空气中含量最多的元素,则X为N,基态Y、Z原子的s能级电子总数均等于其p能级电子总数,则Y、Z的电子排布式为1s22s22p4、1s22s22p63s2,Y为O,Z为Mg,W的主族序数与周期序数相同,则W为Al。A项,原子半径正确顺序为Mg>Al>O,错误;B项,由于N的2p轨道处于半充满状态,N比O更稳定,第一电离能:N>O,Mg为金属元素,其第一电离能在三者中最小,故第一电离能:N>O>Mg,正确;C项,非金属性:O>N,对应简单氢化物的热稳定性:H2O>NH3,错误;D项,因金属性:Mg>Al,最高价氧化物对应水化物的碱性:Mg(OH)2>Al(OH)3,错误。
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9.“嫦娥石”是我国首次在月球上发现的矿物,其主要由Ca、Fe、P、O和Y(钇,原子序数比Fe大13)组成,下列说法正确的是 ( )
A.Y位于元素周期表的第ⅢB族
B.基态Ca原子的核外电子填充在6个轨道中
C.5种元素中,第一电离能最小的是Fe
D.5种元素中,电负性最大的是P
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解析:Y的原子序数比Fe大13,为39号元素,位于元素周期表的第五周期第ⅢB族,A正确;基态Ca原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2,电子填充在10个轨道中,B错误;5种元素中,钙元素的第一电离能最小,C错误;元素的非金属性越强,电负性越大,故5种元素中,电负性最大的是O,D错误。
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10.已知短周期元素X、Y、Z、M、Q和R在周期表中的相对位置如图所示,其中Y的最高化合价为+3。下列说法不正确的是 ( )
A.还原性:ZQ2<ZR4
B.X能从ZO2中置换出Z
C.Y能与Fe2O3反应得到Fe
D.M最高价氧化物的水化物能与其最低价氢化物反应
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解析:根据短周期元素X、Y、Z、M、Q和R在周期表中的相对位置,以及Y的最高化合价为+3,可推知,X为Mg,Y为Al,Z为C,M为N,Q为S,R为Cl,据此分析答题。ZQ2为CS2,ZR4为CCl4,CS2中硫的还原性强于CCl4中的氯元素,A错误;Mg和CO2发生反应:2Mg+CO2 2MgO+C,B正确;Al和Fe2O3发生铝热反应,C正确;M为N,N的最高价氧化物的水化物为HNO3,最低价氢化物为NH3,二者发生反应:HNO3+NH3==NH4NO3,D正确。
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11.(2025·河北卷)W、X、Y、Z为四种短周期非金属元素,W原子中电子排布已充满的能级数与最高能级中的电子数相等,X与W同族,Y与X相邻且Y原子比X原子多一个未成对电子,Z位于W的对角线位置。下列说法错误的是 ( )
A.第二电离能:X<Y
B.原子半径:Z<W
C.单质沸点:Y<Z
D.电负性:W<X
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解析:W、X、Y、Z为四种短周期非金属元素,W原子中电子排布已充满的能级数与最高能级中的电子数相等,则W的基态原子电子排布式可能是1s22s22p2或1s22s22p63s23p4,若W是C,X与W同族,则X是Si,Y与X相邻且Y原子比X原子多一个未成对电子,则Y是P,Z位于W的对角线位置,则满足条件的Z是P,与Y重复;故W是S;X与W同族,则X是O;Y与X相邻且Y原子比X原子多一个未成对电子,则Y是N;Z位于W的对角线位置,则Z是F。因为O+的电子构型为2p3(半充满),失去电子需更高能量,而N+的电子构型为2p2,失去电子相对容易,因此X(O)的第二电离能大于Y(N),A错误;同主族元素从上到下,原子半径逐渐增大,同周期元素从左到右原子半径逐渐减小,F(Z)位于第二周期,S(W)位于第三周期,原子半径:S>O>F,即:Z<W,B正确;N2与F2都是分子晶体,相对分子质量越大,沸点越高,C正确;同主族元素从上到下,电负性逐渐减小,O的电负性大于S,D正确。
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二、非选择题
12.(14分)(2026·南通海安中学周考)A、B、C、D、E、F为硫酸铝钾和硫酸铝铵的组成元素,A原子核外只有1种运动状态的电子,B、C元素位于第二周期且原子半径:B>C,D与C同主族,E、F元素的电离能数据如下表:
(1)A在元素周期表中属于____ 区元素。
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元素 E F
第一电离能/(kJ·mol-1) 418.8 577.5
第二电离能/(kJ·mol-1) 3 052 1 816.7
第三电离能/(kJ·mol-1) 4 420 2 744.8
第四电离能/(kJ·mol-1) 5 877 11 577
s
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解析:硫酸铝钾和硫酸铝铵的化学式分别为KAl(SO4)2、NH4Al(SO4)2,二者的组成元素有H、O、N、S、Al、K。A原子核外只有1种运动状态的电子,说明A原子核外只有1个电子,A为H。六种元素中,只有O、N处于第二周期,且N的原子半径大于O,故B为N,C为O。与O元素同主族的应该是S,故D为S。根据E、F元素电离能数据可知,E元素的第一电离能和第二电离能相差很大,第二电离能与第三、四电离能相差不大,说明E原子最外层只有1个电子,故E为K,F为Al。(1)H的原子结构中只有1s上有1个电子,所以H属于s区元素。
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(2)基态E原子的核外电子排布式为_____________________________。
(3)D、E、F离子半径大小顺序为___________________(用离子符号表示)。
(4)B、C、D电负性大小顺序为_________(用元素符号表示)。
解析: (2)E为K,其原子核外有19个电子,基态K原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s1。(3)S2-、Al3+、K+半径比较时,由于K+、S2-具有3个电子层,Al3+只有2个电子层,所以K+、S2-的半径都大于Al3+的半径,K+和S2-具有相同的电子层结构,原子序数越小,半径越大,故S2-的半径大于K+的半径。(4)元素非金属性越强,其电负性越大,故电负性:O>N>S。
1s22s22p63s23p64s1(或[Ar]4s1)
r(S2-)>r(K+)>r(Al3+)
O>N>S
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(5)参照表中数据进行判断:Mg原子第一电离能______(填“大于”或“小于”)577.5 kJ·mol-1。
解析:Mg原子的价层电子排布式为3s2,3p能级处于全空较稳定状态,失去3s2上的1个电子比Al原子失去3p1上的1个电子更难,故Mg原子的第一电离能大于577.5 kJ·mol-1。
大于
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13.(15分)Ⅰ.元素周期表是元素周期律的具体表现,是学习和研究化学的一种重要工具。下图是元素周期表的一部分,回答下列问题:
(1)请用一个方程式比较元素①和元素②的非金属性强弱:
______________________________________。
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① ② ③
④ P ⑤ ⑥
Ga Ge As Se Br
解析:由元素在周期表中的位置可知①为C,②为N,③为O,④为Al,⑤为S,⑥为Cl。(1)比较元素非金属性的强弱,可根据最高价氧化物对应水化物的酸性强弱来比较,相关反应:2HNO3+Na2CO3==2NaNO3+CO2↑+H2O。
2HNO3+Na2CO3==2NaNO3+CO2↑+H2O
图1
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(2)元素⑤、⑥非金属性更强的是:____ (用元素符号表示),请从原子结构的角度解释:______________________________________________________________
______________________________________________________________________
__________________。
解析:⑤为S,⑥为Cl,硫元素和氯元素电子层数相同,氯原子半径小于硫原子半径,氯原子核电荷数大于硫原子,氯原子原子核对于最外层电子吸引能力强于硫原子,故非金属性更强的是Cl。
Cl
硫元素和氯元素电子层数相同,氯原子半径小于硫原子半径,氯原子
核电荷数大于硫原子,氯原子原子核对于最外层电子吸引能力强于硫原子,故非金属更强的是Cl
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Ⅱ.电离能是指由气态原子失去电子形成阳离子需要的能量。从中性原子中失去第一个电子所需要的能量为第一电离能(I1),失去第二个电子所需要的能量为第二电离能(I2),依次类推。图2为1~19号元素第一电离能I1。回答下列问题:
(3)同周期内,随原子序数增大,
I1值增大。但个别元素的I1值出现反常,
预测下列关系式中正确的是____(填字母)。
A.I1(As)>I1(Se) B.I1(As)<I1(Se)
C.I1(Br)>I1(Se) D.I1(Br)<I1(Se)
解析:As、Se、Br为同周期元素,从左到右第一电离能呈增大趋势,但ⅤA族最外层为半满稳定结构,其第一电离能大于同周期的ⅥA族元素,则第一电离能:Br>As>Se,故A、C正确。
AC
图2
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(4)Mn、Fe均为第四周期过渡金属元素,两元素的部分电离能数据如下表所示:
锰元素位于第四周期第ⅦB族。请写出基态Mn2+的价层电子排布式:______,比较两元素的I2、I3,可知,气态Mn2+再失去1个电子比气态Fe2+再失去1个电子难,对此你的解释是_________________________________________________________
______________________________________________________________________
__________________________________________________。
元素 Mn Fe
电离能/(kJ·mol-1) I1 717 759
I2 1 509 1 561
I3 3 248 2 957
3d5
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状态需要的能量较多;而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半充满状态需要的能量相对要少
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解析:Mn为25号元素,基态Mn2+的价层电子排布式为3d5,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状态需要的能量较多;而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半充满状态需要的能量相对较少。
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(5)短周期元素中符合“对角线规则”的元素有Be和Al、B和Si,它们的性质分别有一定的相似性,写出BeO与NaOH溶液反应的离子方程式:
_____________________________。
解析:Be和Al性质相似,可知BeO也为两性氧化物,反应的离子方程式为BeO+2OH-+H2O==[Be(OH)4]2-。
BeO+2OH-+H2O==[Be(OH)4]2-
本课结束
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