元素性质的递变规律
课时训练
一、选择题
1.(2015·南昌高二检测)下列不是元素电负性应用的是( )
A.判断一种元素是金属还是非金属
B.判断化合物中元素化合价正负
C.判断化学键的类型
D.判断化合物的溶解度
【解析】选D。通常电负性大于的为非金属,小于的为金属,两元素形成化合物时,当其电负性差大于时,形成离子键,小于时形成共价键。
2.(双选)已知下列元素原子的最外层电子排布式,其中不一定能表示该元素为主族元素的是( )
【解析】选B、D。p轨道未排满的元素都属于p区的主族元素,最外层电子排布式为4s2的可能是过渡元素,最外层电子排布式为3s23p6的是0族元素。
3.(2015·苏州高二检测)下列元素的第一电离能依次减小的是( )
、Li、Na、K 、Br、Cl、F
、Mg、Al、Si 、O、N、C
【解析】选A。A项中,四种元素处于同一主族,随着电子层数的增加,元素的第一电离能逐渐减小,A正确;B中,四种元素也处于同一主族,但电子层数逐渐减小,第一电离能逐渐增大,B 错误;C项中四种元素处于同一周期,其中镁元素原子最外层的3s轨道上有2个电子,s轨道处于全满状态,比较稳定,故其第一电离能要大于Na和Al,C错误;D项中氮元素原子的2p轨道上有3个电子,处于半满状态,比较稳定,其第一电离能要大于C和O,D错误。
【补偿训练】按F、Cl、Br、I顺序递增的是( )
A.外围电子
B.第一电离能
C.电负性
D.原子半径
【解析】选D。同一主族元素,随着核电荷数的增加,原子半径逐渐增大,最外层电子数不变,第一电离能逐渐减小,电负性逐渐减小。
4.以下说法不正确的是( )
A.第一电离能越小,表示气态原子越容易失电子
B.同一元素的电离能,各级电离能逐级增大
C.在元素周期表中,同主族元素从上到下,第一电离能呈现递减的趋势
D.在元素周期表中,主族元素原子的第一电离能从左到右一定是越来越大,金属元素的金属性越来越弱
【解析】选D。D选项中要注意存在特例,即第2,3,4三个周期中的ⅡA族和ⅤA族元素由于核外电子排布处于全充满或半充满状态而结构稳定,其第一电离能比相邻右侧元素的大。【易错提醒】第一电离能与元素的金属性有区别。第一电离能指的是气态原子失去一个电子需要的能量高低,但是金属性指的是金属元素的原子在溶液中的失电子能力。
5.下图是元素周期表短周期的一部分,若A原子最外层的电子数比次外层的电子数少3,则下列说法中正确的是( )
与C不能形成化合物
的最高正价与B的最高正价相等
、B、C的最高价氧化物对应的水化物酸性强弱的关系是C>B>A
元素最高正价和最低负价的绝对值的代数和等于8
【解析】选C。A原子最外层的电子数比次外层的电子数少3,A为P,则B为S,C为Cl,D为O。Cl和O可形成化合物ClO2,A错;O无最高正价,B错;非金属性越强,其最高价氧化物对应的水化物酸性越强,C正确;D元素为氧元素,氧元素没有最高正价。
【互动探究】
(1)试比较A、B、C三种元素第一电离能的大小。
提示:Cl>P>S。
(2)试比较A、B、C三种元素电负性的大小。
提示:Cl>S>P。
6.(2015·宿迁高二检测)元素X的各级电离能数据(单位:kJ·mol-1)如下:
则元素X的常见价态是( )
A.+1
B.+2
C.+3
D.+6
【解析】选C。对比表中电离能数据可知,I1、I2、I3电离能数值相对较小,至I4数值突然增大,说明元素X的原子中,有3个电子容易失去,因此,该元素的常见化合价为+3。
7.对于第3周期从左到右的主族元素,下列说法中不正确的是( )
A.原子半径逐渐减小
B.电子层数逐渐增多
C.最高正化合价逐渐增大
D.元素的电负性逐渐增大
【解析】选B。同周期元素电子层数相同。
【方法规律】粒子半径的比较规律
(1)同周期原子半径自左向右逐渐减小,同主族原子半径自上向下逐渐增大。
(2)核外电子排布相同的离子,核电荷数越大,离子半径越小。
(3)最外层电子数相同的离子,电子层数越多,离子半径越大。
(4)同种元素的原子和离子,阴离子半径大于原子半径,原子半径大于阳离子半径。
8.(2015·汉口高二检测)元素的分区以及在元素周期表中的位置与元素原子的结构密不可分,下列说法中正确的是( )
A.所有非金属元素都分布在p区
区元素的最后一个电子进入p轨道或者s轨道
C.元素周期表中ⅢB族到ⅡB族10个纵行的元素都是金属元素
D.所有金属元素都是过渡元素
【解析】选C。非金属元素中氢在s区,其余非金属元素均分布在p区,A项错误;s区元素的最后一个电子进入s轨道,B项错误;所有过渡元素都是金属元素,但金属元素不一定是过渡元素。
9.已知X、Y是主族元素,I为电离能,单位是kJ·mol-1。请根据下表所列数据判断,错误的是( )
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与氯形成化合物时,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
【解析】选D。X的第一电离能(I1)显著小于I2、I3等,可知X最外层只有一个电子,故常见化合价为+1价,且与Cl形成XCl,A、C两项正确;Y元素的I1、I2、I3相差不大,与I4悬殊明显,故Y最外层有3个电子,为ⅢA族元素,当Y为Al时,与冷水不反应,故B正确,而D错误。
10.(2015·南宁高二检测)下列有关说法中正确的是( )
A.主族元素的电负性越大,元素原子的第一电离能一定越大
B.在元素周期表中,元素电负性从左到右越来越大
C.金属元素电负性一定小于非金属元素电负性
D.在形成化合物时,电负性越小的元素越容易显示正价
【解析】选D。同一周期,从左到右,元素电负性递增;同一主族,自上而下,元素电负性递减;副族元素的电负性变化趋势和主族类似。主族元素原子的电离能、电负性变化趋势基本相同,但电离能有特例,如电负性:O>N,但第一电离能:N>O,A错误。B、C选项没有考虑过渡元素的情况。
二、非选择题
11.(2015·武昌高二检测)根据元素周期表1～20号元素的性质和递变规律,请回答下列问题:
(1)属于金属元素的有种,金属性最强的元素与氧反应生成的化合物有
(填两种化合物的化学式)。
(2)属于稀有气体的是(填元素符号,下同)。
(3)形成化合物种类最多的两种元素是。
(4)第3周期中,原子半径最大的是(稀有气体除外) 。
(5)推测Si、N最简单氢化物的稳定性大于(填化学式)。
【解析】(1)1～20号的金属元素有Li、Be、Na、Mg、Al、K、Ca。其中金属性最强的元素为
ⅠA族的K,它能与氧气反应生成多种产物,如K2O、K2O2、KO2、KO3等。
(3)有机物的种类在化合物中占的比例最大,而C、H是构成有机物的常见元素,且C、H还能组成无机物。
(5)由同一周期元素从左到右非金属性逐渐增强可知非金属性:N>C,由同一主族元素从上到下非金属性逐渐减弱可知非金属性:C>Si,所以非金属性:N>Si。又由非金属性越强其简单氢化物的稳定性也越强可知稳定性:NH3>SiH4。
答案:(1)7 K2O、K2O2、KO2、KO3(任选两个)
(2)He、Ne、Ar (3)C、H (4)Na (5)NH3SiH4
12.有A、B、C、D、E五种元素,其中A、B、C属于同一周期,A原子最外层p轨道的电子数等于次外层的电子总数,B元素可分别与A、C、D、E生成RB2型化合物,并知在DB2和EB2中,D 与B的质量比为7∶8,E与B的质量比为1∶1。根据以上条件,回答下列问题:
(1)画出C的原子结构示意图。
(2)写出D原子的外围电子排布式。
(3)写出A元素单质在B中完全燃烧的化学方程式。
(4)指出E元素在元素周期表中的位置。
(5)比较A、B、C三种元素的第一电离能的大小顺序(按由大到小的顺序排列,用元素符号表示)。
(6)比较元素D和E的电负性的相对大小。
【解析】A原子最外层p轨道的电子数等于次外层的电子总数,则A的核外电子排布式为1s22s22p2,A为C;A、B、C同周期,且B元素可分别与A、C、D、E生成RB2型化合物,则B为O,C为N;DB2和EB2中,D与B的质量比为7∶8,E与B的质量比为1∶1,则D为Si,E为S。
(2)外围电子排布只写Si的最外层电子排布即可。
(3)C在氧气中完全燃烧生成二氧化碳。
(4)S位于第3周期第ⅥA族。
(5)因为同周期元素第一电离能第ⅤA族大于第ⅥA族,故顺序为N>O>C。
(6)同周期元素电负性自左向右逐渐增大。
答案:(1)(2)3s23p2(3)C+O2CO2
(4)第3周期第ⅥA族(5)N>O>C (6)S>Si
13.(2015·武昌高二检测)下表是元素周期表的一部分,表中所对应的字母分别代表某一化学
元素。
(1)下列(填写编号)组元素的单质可能都是电的良导体。
①a、c、h ②b、g、k ③c、h、l ④d、e、f
(2)如果给核外电子足够的能量,这些电子便会摆脱原子核的束缚而离去。原子核失去核外不同电子所需的能量(kJ·mol-1)如下:
元素锂X Y
失去第一个电子519502580
失去第二个电子7 296 4 570 1 820
失去第三个电子11 799 6 920 2 750
失去第四个电子9 55011 600
①通过上述信息和表中的数据分析,锂原子失去核外第二个电子时所需的能量要远远大于失去第一个电子所需的能量,其原因是。
②表中X可能为以上13种元素中(填写字母)元素。用元素符号表示X和j形成的化合物的化学式: 。
③Y是元素周期表中A族的元素。
④以上13种元素中, (填写字母)元素原子失去核外第一个电子需要的能量最多。【解析】(1)从所给元素在周期表中的位置不难知道,a、c、d、f分别为Na、Mg、Sr和Al,e 处于过渡元素区,也一定为金属,它们都是电的良导体;h为碳元素,其单质中的石墨也是电的良导体,故应选①④。
(2)①锂原子核外共有3个电子,其中2个在K层,1个在L层,当失去最外层的一个电子后,锂离子达到稳定的结构,根据题干信息可知,要使锂离子再失去电子便会形成不稳定结构,因此锂原子失去第二个电子时所需能量远大于失去第一个电子所需的能量。
②由表中数据可知,X失去第二个电子所需能量远大于失去第一个电子所需能量(9倍多),而失去第三个、第四个电子所需能量皆不是前者的两倍,故第一个电子为最外层的1个电子,
而其他几个电子应处于内层。结合所给的周期表知,X应为a,即钠元素,与j(氧元素)所形成的化合物的化学式分别为Na2O和Na2O2。
③由表中所给Y的数据可知,Y失去第一、第二和第三个电子所需能量差别不大,而失去第四个电子所需能量远大于失去前3个电子所需的能量,因此Y元素的最外层有3个电子,即为第ⅢA族的元素。
④从题目所给的信息知道,原子失电子所需能量不仅与原子核对核外电子的吸引力有关,还与形成稳定结构的倾向有关。结构越稳定,失电子所需的能量越高,在所给的13种元素中,处于0族的m元素已达8电子稳定结构,因此失去核外第一个电子需要的能量最多。
答案:(1)①④
(2)①Li失去1个电子后形成稳定结构,此时再失去1个电子很困难②a Na2O和Na2O2③Ⅲ④m
、B都是短周期元素,原子最外层电子排布分别为(n+1)s x、ns x+1np x+3。A与B可形成化合物C 和D。D溶于水时有气体E逸出,E能使带火星的木条复燃。
请回答下列问题:
(1)比较电离能:
①I1(A)与I2(A) ;②I1(A)与I1(B) ;
③I1(B)与I1(He) 。
(2)通常A元素的化合价是。
对A元素呈现这种价态进行解释。
①用原子结构的观点进行解释:___________________________;
②用电离能的观点进行解释: ___________________________。
(3)写出D跟水反应的离子方程式: ___________________________。
【解析】由s能级最多能容纳2个电子和ns x+1可知,x=1。由A、B都为短周期元素和(n+1)s x、ns x+1np x+3可知,n=2。因此,A的电子排布式为1s22s22p63s1,A是钠(Na);B的电子排布式为1s22s22p4,B是氧(O)。
答案:(1)①I1(A) ③I1(B) (2)+1 ①钠原子失去一个电子后形成1s22s22p6式的+1价阳离子,原子轨道为全充满状态,该结构体系能量低,极难再失去电子②钠原子的第一电离能相对较小,第二电离能比第一电离能大很多倍,所以,通常钠原子只能失去一个电子 (3)2Na2O2+2H2O4Na++4OH-+O2↑ 【方法规律】同主族、同周期元素性质的递变规律 项目同周期(左→右)同主族(上→下) 原子结构 核电荷数依次增大逐渐增大最外层电子数逐渐增多相同电子层数相同依次增大原子半径逐渐减小逐渐增大 性质 化合价周期性变化基本相同 元素的金属性和非金属性金属性减弱,非金属性增强 非金属性减弱,金属性 增强单质的氧化性、还原性还原性减弱,氧化性增强 氧化性减弱,还原性增 强 最高价氧化物对应水化物的 酸碱性 碱性减弱,酸性增强酸性减弱,碱性增强简单气态氢化物的稳定性逐渐增强逐渐减弱
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