高中化学 课时跟踪检测(四)电离能及其变化规律 鲁科版选修3

课时跟踪检测（四）电离能及其变化规律
1．下列元素中哪一个基态原子的第一电离能最大( )
A．Be B．B
C．C D．N
解析：选D 同一周期从左向右，元素的第一电离能呈增大的趋势，其中ⅡA族与ⅢA族、ⅤA 族与ⅥA族出现反常。

2．下列各组元素中，第一电离能依次减小的是( )
A．F O N C B．Na Mg Al Si
C．I Br Cl F D．H Li Na K
解析：选D A项，I1(F)＞I1(N)＞I1(O)＞I1(C)；B项，I1(Si)＞I1(Mg)＞I1(Al)＞I1(Na)；C 项，I1(F)＞I1(Cl)＞I1(Br)＞I1(I)。

3．下列原子的电子排布中，第二电离能最大的是( )
A．1s2B．1s22s1
C．1s22s2D．1s22s22p1
解析：选B 核外电子排布为1s22s1的原子失去一个电子后变成1s2(与He原子电子排布相同)为稳定结构，再失去一个电子更困难。

4．元素周期表第3周期所含主族元素中，第一电离能最大和最小的两元素形成的化合物是( )
A．Na2S B．MgCl2
C．NaCl D．AlCl3
解析：选C 第3周期主族元素中，第一电离能最大的元素为Cl，第一电离能最小的元素为Na，二者形成的化合物为NaCl。

5下列原子的价电子排布中，对应于第一电离能最大的是( )
A．3s23p1B．3s23p2
C．3s23p3D．4s24p4
解析：选C 由上述各项元素原子的价电子排布式可知C项中3p3处于半充满状态，电子能量低，原子较稳定，故第一电离能最大。

6．下列有关微粒性质的排列顺序中，错误的是( )
A．原子半径：Na＞S＞O
B．稳定性：PH3＜H2S＜H2O
C．离子半径：Al3＋＞Mg2＋＞Na＋
D．第一电离能：O＜F＜Ne
解析：选C A项，Na、S位于同一周期，O、S位于同一主族，原子半径Na＞S＞O，正确；B 项P、S位于同一周期，O、S位于同一主族，其氢化物稳定性，PH3＜H2S＜H2O，正确；C项应为Na＋＞Mg2＋＞Al3＋；D项正确。

7．下列说法中正确的是( )
A．第3周期所含元素中钠的第一电离能最小
B．铝的第一电离能比镁的第一电离能大
C．在所有的元素中，F的第一电离能最大
D．钾的第一电离能比镁的第一电离能大
解析：选A B项，I1(Mg)＞I1(Al)；C项，在所有元素中，He的第一电离能最大；D项，I1(Na)＞I1(K)，I1(Mg)＞I1(Na)，故I1(Mg)＞I1(K)。

8．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，故钾的活泼性强于钠
B．因同周期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．最外层电子排布为n s2n p6(若只有K层时为1s2)的原子，第一电离能较大
D．对于同一元素而言，原子的电离能I1＜I2＜I3＜…
解析：选B A项，同一主族，从上到下元素的第一电离能越来越小，活泼性越来越强；B项，同周期的第ⅡA与第ⅢA族，第ⅤA与第ⅥA族，第一电离能出现了反常；C项，n s2n p6的原子为
I2＜I3。

稀有气体原子，第一电离能较大；D项，同一元素的原子，I
9.(1)第一电离能介于B、N之间的第2周期元素有______种。

(2)依据第2周期元素第一电离能的变化规律，参照图中B、F元素
的位置，用小黑点标出C、N、O三种元素的相对位置。

(3)N、Al、Si、Zn四种元素中，有一种元素的电离能数据如下：
则该元素是
(4)原子的第一电离能是指气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量，O、S、Se原子的第一电离能由大到小的顺序为________________。

解析：(1)第二周期元素的第一电离能从左到右呈增大趋势，但是由于氮原子的2p轨道处于半充满状态，较稳定，其第一电离能比氧的大，铍原子的2s轨道处于全充满状态，铍元素的第一电离能比硼的大，所以第一电离能介于硼和氮之间的元素有铍、碳、氧3种。

(2)由(1)可标出C、N、O三种元素的相对位置。

(3)从表中原子的第一至第四电离能可以看出，元素的第一、第二、第三电离能都较小，而第四电离能远大于第三电离能，所以原子最外层有3个电子，应为铝元素。

(4)同主族元素从上到下，元素的第一电离能逐渐减小，故第一电离能O>S>Se。

答案：(1)3 (2)如图所示
(3)Al (4)O>S>Se
10．根据下表中五种元素的第一至第四电离能数据(单位：kJ·mol－1)，回答下面各题：
(1)在周期表中，最可能处于同一族的是________。

A．Q和R B．S和T
C．T和U D．R和T
E．R和U
(2)下列离子的氧化性最弱的是________。

A．S2＋B．R2＋
C．T3＋D．U＋
(3)下列元素中，化学性质和物理性质最像Q元素的是________。

A．硼B．铍
C．氦D．氢
(4)如果R、S、T是同周期的三种主族元素，则它们的原子序数由小到大的顺序是________，其中元素________的第一电离能反常高的原因是______________________
________________________________________________________________________。

解析：(1)在周期表中，最可能处于同一族的元素是电离能突变位置类似的元素，R和U的第二电离能突然增大，说明它们的最外层上只有一个电子，同属于第ⅠA族。

(2)电离能越大，越难失去电子，相应离子越易得到电子，氧化性越强，反之，电离能越小相应离子的氧化性越弱。

对于S2＋，I2＝1 500 kJ·mol－1；对于R2＋，I2＝4 600 kJ·mol－1；对于T3＋，I3＝2 700 kJ·mol－1；对于U＋，I1＝420 kJ·mol－1，电离能最小的是420 kJ·mol－1，即U ＋的氧化性最弱。

(3)Q元素的各级电离能都很大，且各级电离能之间的差值非常接近，因此，可能是第ⅣA族的元素或零族元素，化学性质和物理性质最像Q元素的是氦元素。

(4)由电离能的数值分析可得，R为第ⅠA族，S为第ⅡA族，T为第ⅢA族，若R、S、T是同周期的三种主族元素，则它们的原子序数由小到大的顺序必然是R<S<T，其中元素S的第一电离能反常高的原因是S元素的最外层电子处于s能级全充满，p能级全空，能量较低，比较稳定，失去一个电子吸收的能量较多。

答案：(1)E (2)D (3)C
(4)R<S<T S S元素的最外层电子处于s能级全充满，p能级全空，能量较低，比较稳定，失去一个电子吸收的能量较多
1．从P和S；Mg和Ca；Al和Si三组原子中，分别找出原子的第一电离能较高的元素，这三种元素的原子序数之和是( )
A．40 B．48
C．41 D．49
解析：选C 第一电离能I1(P)＞I1(S)(同周期ⅤA族元素高于ⅥA族元素)，I1(Mg)＞I1(Ca)(同主族递变规律)，I1(Si)＞I1(Al)(同周期递变规律)，所以三种元素的原子序数之和为15＋12＋14＝41。

2．气态电中性基态原子的原子核外电子排布发生如下变化，吸收能量最多的是( )
A．1s22s22p63s23p2→1s22s22p63s23p1
B．1s22s22p63s23p3→1s22s22p63s23p2
C．1s22s22p63s23p4→1s22s22p63s23p3
D．1s22s22p63s23p64s24p2→1s22s22p63s23p64s24p1
解析：选B 气态电中性基态原子的第一电离能越大，失去一个电子吸收的能量越多。

B项中3p3为p轨道半充满状态，故第一电离能最大。

3．某元素的各级电离能(kJ·mol－1)分别为740、1 500、7 700、10 500、13 600、18 000、21 700，当它与氯气反应时最可能形成的阳离子是( )
A．X＋B．X2＋
C．X3＋D．X4＋
解析：选B 相邻两电子层能量相差较大，电离能产生突跃，说明再失一个电子的难度增大很多，由此可判断最外层上的电子数，进而判断其可能化合价并由此推出其阳离子所带的正电荷数。

该元素原子电离能数据突跃发生在第二、第三电离能上，故其最外层有2个电子，可形成＋2价阳离子。

4．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外围电子排布为3s23p6的原子③其3p轨道为半充满的原子
④正三价的阳离子的电子层结构与氖原子相同
A．①②③④ B．③①②④
C．②③①④ D．②④①③
解析：选C 题中所述结构的原子都是第3周期元素。

②是稀有气体元素，其第一电离能最大。

①是硫原子，③是磷原子，④是铝原子。

根据规律I1(Al)最小，S虽然在P的右边，但磷原子3p轨道是3p3半满结构，较稳定，故I1(P)＞I1(S)。

5．已知短周期元素X、Y、Z在周期表中的相对位置如图所示，则下列说法正确的是( )
A．Y元素原子的价电子排布为2s22p4
B．原子半径：Z＜Y
C．X是周期表中第一电离能最大的元素
D．第一电离能Z＞Y
解析：选C 因X、Y、Z为短周期元素，结合位置关系知X为He，Y为F，Z为S。

F(Y)元素价电子排布为2s22p5；原子半径S＞F(Z＞Y)；结合第一电离能在同周期和同主族间的变化规律知，He是第一电离能最大的元素；第一电离能F＞S。

6．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的判断中一定正确的是( )
①R的最高正价为＋3价②R元素位于元素周期表中第ⅡA族③R元素第一电离能大于同周期相邻元素④R元素基态原子的电子排布式为1s22s2
A．①② B．②③
C．③④ D．①④
解析：选B 由表中数据可知，R元素的第三电离能与第二电离能的差距最大，故最外层有两个电子，最高正价为＋2价，位于第ⅡA族，可能为Be或者Mg元素，因此①不正确，②正确，④不正确；短周期第ⅡA族(n s2)的元素，因s轨道全满状态，比较稳定，所以其第一电离能大于同周期相邻主族元素，③正确。

7．已知：X为同周期元素中第一电离能最小的元素，Z元素原子最外层电子排布为2s22p4，Y
是第3周期离子半径最小的元素，则X 、Y 、Z 三种元素组成的化合物的化学式可能是( )
A ．X 3YZ 3
B ．X 2YZ 3
C ．X 2YZ 2
D ．XYZ 3
解析：选A 在同周期中第一电离能最小的是H 或ⅠA 族金属元素，其化合物中化合价为＋1价；Y 为Al ，Z 为O ，根据化合物中化合价代数和为零知A 正确。

8．已知短周期元素的离子a A 2＋
、b B ＋
、c C 3－
、d D －
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 3－
>D －
>B ＋
>A 2＋
D ．元素的第一电离能：A>B>D>C
解析：选C 本题既可以用相关规律判断，又可以用具体元素进行判断。

方法一：A 、B 、C 、D 四种元素在周期表中的相对位置关系为。

由此得出A 、B 、C 、D a >b >d >c ，B 选项错误；依据“电子层结构相同的离子，原子序数越大，半径越小”的规律来判断，
C 选项正确；元素第一电离能的关系为D>C>A>B ，
D 选项错误。

方法二：找出相应的元素符号，如
12
Mg 2＋、11Na ＋、7N 3－、9F －
，可迅速作出判断。

9．下表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别代表某一种化学元素。

(1)上述第3周期中第一电离能(I 1)最大的是______，c 和f 的I 1大小关系是________大于________(用字母表示)。

(2)上述元素中，原子中未成对电子数最多的是______，写出该元素的电子排布式：____________。

(3)根据下表所提供的电离能数据，回答下列问题。

①表中X 可能为以上13X 和j 形成
的化合物的化学式____________。

②Y是周期表中的________族的元素。

解析：(1)周期表中所列13种元素分别是：Na、H、Mg、Sr、Sc、Al、Ge、C、P、O、Te、Cl、Ar，其中Na、Mg、Al、P、Cl、Ar属于第3周期，原子结构最稳定的是Ar，故其I1最大，Mg、Al 的核外电子排布分别为1s22s22p63s2、1s22s22p63s23p1，Mg中3s2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，是最多的。

(3)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)；由Y的电离能数据可以看出，它的I1、I2、I3比I4小得多，故Y原子属于ⅢA族元素。

答案：(1)m c f (2)i 1s22s22p63s23p3
(3)①a Na2O(或Na2O2) ②ⅢA
10．不同元素的气态原子失去最外层一个电子所需要的能量(设其为E)如下图所示。

试根据元素在周期表中的位置，分析图中曲线的变化特点，并回答下列问题：
(1)同主族内不同元素的E值变化的特点是______________________________。

各主族中E 值的这种变化特点体现了元素性质的________变化规律。

(2)同周期内，随原子序数增大，E值增大，但个别元素的E值出现反常现象。

试预测下列关系式中正确的是________(填写编号)。

①E(砷)＞E(硒) ②E(砷)＜E(硒)
③E(溴)＞E(硒) ④E(溴)＜E(硒)
(3)估计 1 mol气态Ca原子失去最外层一个电子所需能量E值的范围：________＜E＜________。

(4)10号元素E值较大的原因是_________________________________________
________________________________________________________________________。

解析：(1)从H、Li、Na、K等可以看出，同主族元素随元素原子序数的增大，E值变小；H 到He、Li到Ne、Na到Ar呈现明显的周期性。

(2)从第2、3周期可以看出，第ⅢA和ⅥA族元素比同周期相邻两种元素E值都低。

由此可以推测：
E(砷)＞E(硒)、E(溴)＞E(硒)。

(3)根据同主族、同周期规律可以推测：
E(K)＜E(Ca)＜E(Mg)。

(4)10号元素是稀有气体氖，该元素原子的最外层2s、2p轨道全充满，结构稳定。

答案：(1)随着原子序数增大，E值变小周期性
(2)①③(3)485 738
(4)10号元素为氖，该元素原子最外层2s、2p轨道全充满，结构稳定。