122元素周期律-2021-2022学年高二化学课后分层练(人教版2019选择性必修2)

第一章原子结构与性质
第二节原子结构与元素的性质
第二课时元素周期律
【必备知识基础练】
1.下列有关电离能的说法中，正确的是()
A．第一电离能越大的原子失电子的能力越强
B．第一电离能是元素的原子失去核外第一个电子需要的能量
C．同一周期中，主族元素原子第一电离能从左到右越来越大
D．可通过一种元素各级电离能的数值，判断元素可能的化合价
【答案】D
【解析】D(1)第一电离能是气态电中性原子失去核外第一个电子需要的能量；(2)元素原子的第一电离能越大，表示该元素的原子越难失去电子；(3)从总的变化趋势上看，同一周期中元素的第一电离能从左到右逐渐增大，但有反常，如I1(N)>I1(O)。

2.对于以下各组微粒的半径,难以确定前者一定大于后者的是()
A.两种基态原子的核外电子排布分别为:
1s22s22p63s23p64s1和1s22s22p63s23p5
B.两种基态原子的轨道表示式为: 和
C.3s能级上填有2个电子、3p能级全空的原子与2p能级上填有5个电子的原子
D.3p能级上有一个未成对电子的原子与3p能级上半充满的原子
【答案】D
【解析】A项中前者为K原子,后者为Cl原子,原子半径前者大;B项中前者为Si原子,后者为P原子,两者是同周期元素的原子,原子半径前者大于后者;C项中前者为Mg原子后者为F原子,原子半径前者大于后者;D项中前者为Al原子或Cl原子,后者为P原子,原子半径可能前者大也可能后者大。

3.下列说法正确的是()
A．SiH4比CH4稳定
B．O2－半径比F－的小
C．Na和Cs属于第ⅠA族元素，Cs失电子能力比Na强
D．P和As属于第ⅤA族元素，H3PO4的酸性比H3AsO4的弱
【答案】C
【解析】选项A中C与Si属于同主族元素，其氢化物的稳定性从上到下逐渐减弱，即CH4比SiH4稳定；
选项B中O2－与F－的电子层结构相同，核电荷数小的，离子半径大，所以O2－半径大于F－半径；选项C中Na与Cs同主族，随着核电荷数的增大，原子失去电子的能力逐渐增强，即失去电子的能力：Cs>Na；选项D中根据同主族元素的最高价氧化物对应的水化物从上到下酸性逐渐减弱，碱性逐渐增强，所以酸性：H3PO4>H3AsO4。

4.在第二周期中,B、C、N、O四种元素的第一电离能由大到小的排列顺序正确的是()
A.I1(N)>I1(O)>I1(C)>I1(B)
B.I1(N)>I1(O)>I1(B)>I1(C)
C.I1(N)>I1(C)>I1(O)>I1(B)
D.I1(O)>I1(N)>I1(C)>I1(B)
【答案】A
【解析】同一周期中,元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势,但第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一电离能大于相邻元素,这四种第二周期元素的族序数分别是:第ⅢA族、第ⅣA族、第ⅤA族、第ⅥA族,所以它们的第一电离能大小顺序是I1(N)>I1(O)>I1(C)>I1(B),A正确。

5.元素周期表第二行中原子序数相连的X、Y、Z三种元素的逐级电离能(单位:kJ·mol1)如下表所示,下列叙述正确的是()
A.X基态原子的电子排布式为1s22s1
B.Y为第ⅡA族元素,其元素符号为Mg
C.Z的价层电子数为1
D.X的原子半径小于Y的原子半径
【答案】A
【解析】根据电离能数据可知,X的第二电离能远大于其第一电离能,这说明X应该是第ⅠA族元素。

又因为均是元素周期表第二行中原子序数相连的元素,所以X是Li元素,Y是Be元素,Z是B元素。

Li的原子序数是3,其基态原子的电子排布式为1s22s1,A正确;Y是Be元素,B错误;B元素的价层电子数是3,C错误;同周期自左向右原子半径逐渐减小,则X的原子半径大于Y的原子半径,D错误。

6.根据表中信息，下列叙述正确的是()
原子半径/nm 0.160 0.143 0.089 0.104 0.066
主要化合价＋2 ＋3 ＋2 ＋6，－2 －2
A.氢化物的热稳定性：H2T<H2R
B．单质与稀盐酸反应的速率：L<Q
C．离子半径：R2－<L2＋
D．M与T形成的化合物既能与强酸反应，又能与强碱反应
【答案】D
【解析】从化合价入手，R应为S元素，T为O元素，M为Al元素，结合半径的大小可知，L、Q为第ⅡA 族元素，L为Mg，Q为Be。

7.下表列出了前20号元素中某些元素性质的一些数据：
试回答下列问题：
(1)以上10种元素中，第一电离能最小的是________(填编号)。

(2)上述⑤、⑥、⑦三种元素中的某两种元素形成的化合物中，每一个原子都满足8e－稳定结构的物质可能是______(写分子式)。

元素⑨和⑩形成的化合物的化学式为________；元素①的原子价电子排布式是________。

(3)①、⑥、⑦、⑩四种元素的气态氢化物的稳定性，由强到弱的顺序是________________(填化学式)。

(4)③和⑨两元素比较，非金属性较弱的是________(填名称)，可以验证你的结论的是下列中的________(填序号)。

A．气态氢化物的挥发性
B．单质分子中的键能
C．两元素的电负性
D．含氧酸的酸性
E．氢化物中X—H键的键长(X代表③和⑨两元素)
F．两单质在自然界中的存在形式
【答案】(1)②(2)PCl3、CCl4Si3N43s23p4 (3)HCl>H2S>PH3>SiH4(4)氮元素 C
【解析】由题意可知，10种元素是前20号元素，根据表中数据，可推出①S，②K，③O，④Al，⑤C，⑥P，⑦Cl，⑧Na，⑨N，⑩Si。

(1)一般来说，在同一周期中，自左至右，元素的第一电离能逐渐增大；同一主族中，从上向下，元素的第一电离能逐渐减小。

故在10种元素中，第一电离能最小的是②K。

(2)C、P、Cl中的某两种元素形成的化合物中，PCl3或CCl4分子中的每一个原子都满足8e－稳定结构；元素⑨和⑩形成的化合物是Si3N4；S元素的原子价电子排布式是3s23p4。

(3)元素的非金属性越强，形成的气态氢化物越稳定，非金属性强弱为Cl>S>P>Si，故其氢化物稳定性为HCl>H2S>PH3>SiH4。

(4)氧元素和氮元素相比，非金属性较弱的是氮元素，可通过C项验证。

【关键能力提升练】
8.下列四种元素的基态原子的电子排布式如下：
①1s22s22p63s23p4②1s22s22p63s23p3 ③1s22s22p3④1s22s22p5
则下列有关的比较中正确的是()
A．第一电离能：④>③>②>①
B．原子半径：④>③>②>①
C．电负性：④>③>②>①
D．最高正化合价：④>③＝②>①
【答案】A
【解析】由电子排布式可知：①为S，②为P，③为N，④为F。

第一电离能为④>③>②>①，A正确。

B 不正确，原子半径应是②最大，④最小。

C不正确，电负性：④最大，②最小。

D不正确，F无正价，最高正价：①>②＝③。

9.(双选)下列说法错误的是()
A.铝的第一电离能比镁的第一电离能大
B.同一主族元素从上到下电负性逐渐变小
C.镁原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2时,原子释放能量,由基态转化成激发态
D.最外层电子数是核外电子总数的原子和最外层电子排布式为4s24p5的原子是同种元素的原子
【答案】AC
【解析】镁原子的3s能级处于全充满状态,3p能级处于全空状态,能量较低,第一电离能比Al元素大,A项错误;同一主族元素从上到下,元素金属性逐渐增强,电负性依次减小,B项正确;基态Mg原子的电子排布式为1s22s22p63s2,能量处于最低状态,当变为1s22s22p63p2时,电子发生跃迁,需要吸收能量变为激发态,C项错误;最外层电子数是核外电子总数的的原子是Br,其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5,最外层电子排布式为4s24p5,D项所述是同种元素的原子,D项正确。

10.下表中是A、B、C、D、E五种短周期元素的某些性质，下列判断正确的是()
A.C、D、E
B．元素A的原子最外层轨道中无自旋状态相同的电子
C．元素B、C之间不可能形成化合物
D．与元素B同周期且第一电离能最小的元素的单质能与H2O发生置换反应
【答案】D
【解析】根据电负性和最低化合价，推知A为C元素、B为S元素、C为Cl元素、D为O元素、E为F元素。

A项，C、D、E的氢化物分别为HCl、H2O、HF，稳定性：HF>H2O>HCl。

B项，元素A的原子最外层电子排布式为2s22p2,2p2上的两个电子分占两个原子轨道，且自旋状态相同。

C项，S的最外层有6个电子，Cl的最外层有7个电子，它们之间可形成S2Cl2等化合物。

D项，Na能与H2O发生置换反应生成NaOH 和H2。

11.短周期元素形成的三种离子X n+、Y m+、Z n,已知m>n,且X、Y、Z三种原子M电子层中的电子数均为奇数,若按X→Y→Z的顺序,下列说法正确的是()
A.最高价氧化物对应水化物的碱性依次减弱,酸性依次增强
B.原子半径依次增大
C.元素的第一电离能依次减小,电负性依次增大
D.原子序数依次减小
【答案】A
【解析】X、Y、Z为短周期元素,且X、Y、Z三种原子M电子层中的电子数均为奇数,则X、Y、Z一定是在第三周期,且数值m>n,故简单离子为X+、Y3+、Z,即X为钠元素,Y为铝元素,Z为氯元素。

NaOH为强碱,Al(OH)3是两性氢氧化物,HClO4是强酸,则它们的最高价氧化物对应水化物的碱性依次减弱,酸性依次增强,故A正确;同周期主族元素原子半径随原子序数的增加而减小,X、Y、Z半径依次减小,故B错误;Na、Al、Cl的第一电离能依次增大,电负性依次增大,故C错误;Na、Al、Cl的原子序数依次增大,故D错误。

12.有A、B、C、D四种元素,其原子序数依次增大,且质子数均小于18。

A元素原子的最外层只有1个电子,该元素阳离子与N3核外电子排布相同;B元素原子核外各轨道上均无成单电子;C元素原子的价层电子排布式为n s2n p1,D的核外电子排布与Ar相同。

(1)写出A、C、D的元素符号:A,C,D。

(2)写出B元素基态原子的电子排布式:。

D元素基态原子的轨道表示式为。

(3)A、B、C、D第一电离能由小到大的顺序为(填元素符号,下同),电负性由小到大的顺序为。

【答案】(1)Na Al Cl(2)1s22s22p63s2(3)Na<Al<Mg<Cl
Na<Mg<Al<Cl
【解析】A形成的阳离子A+与N3核外电子排布相同,则A是Na元素;C的价层电子排布为n s2n p1,是第ⅢA 族元素,只能是Al元素;B为第三周期元素,原子核外各轨道上均无成单电子且原子序数小于Al,B应为Mg元素;D的核外电子排布与Ar相同,D为Cl元素。

13.分析下列图表,回答问题。

(1)N、Al、Si、Ge四种元素中,某种元素的电离能数据如下:
电离能I1I2I3I4……
I n/(kJ·mol1) 578 1 817 2 745 11 575 ……
则该元素是(填写元素符号)。

(2)短周期某主族元素M的电离能情况如图所示。

则M元素位于周期表的第族。

(3)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列于下表:
元素Mn Fe
I1717 759
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。

【答案】(1)Al(2)ⅡA(3)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F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
【解析】(1)因为I4≫I3,所以该元素原子最外层有3个电子,为铝元素。

(2)元素M的各级电离能逐渐增大,I1和I2差别较小,但I3≫I2>I1,I3突跃式变大,即失去2个电子后,再失去电子变为+3价阳离子却非常困难,说明元素M失去2个电子后达到稳定结构。

(3)第ⅦB族元素的族序数=价层电子数,周期序数=电子层数,所以基态Mn原子价层电子排布式为3d54s2,Mn2+的3d能级电子排布式为3d5。

Mn2+3d能级电子为3d5的半充满状态,很难失去电子,而Fe2+的3d 能级电子排布式为3d6,失去一个电子,即变为半充满的3d5状态,所以气态Mn2+再失去一个电子比气态Fe2+再失去一个电子难。

【学科素养拔高练】
14.开发新型储氢材料是开发利用氢能的重要研究方向。

(1)Ti(BH4)3是一种储氢材料,可由TiCl4和LiBH4反应制得。

①基态Cl原子中,电子占据的最高能层符号为,该能层具有的原子轨道数为。

②Li、B、H元素的电负性由大到小的排列顺序为。

(2)金属氢化物是具有良好发展前景的储氢材料。

①LiH中,离子半径:Li+H(填“>”“=”或“<”)。

②某储氢材料是短周期金属元素M的氢化物。

M元素的部分电离能如表所示:
则M是(填元素符号)。

【答案】(1)①M9②H>B>Li(2)①<②Mg
【解析】(1)①Cl原子核外电子数为17,基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p5,由此可得基态Cl原子中电子占据的最高能层为第三能层,符号为M,该能层有1个s轨道、3个p轨道、5个d轨道,共有9个原子轨道。

②元素的非金属性越强其电负性越大,Li、B、H中非金属性最强的是H元素,其次是B元素,最小的是Li元素,所以Li、B、H元素的电负性由大到小的排列顺序为H>B>Li。

(2)①核外电子排布相同的离子,核电荷数越大,其离子半径越小。

锂原子的核电荷数为3,氢原子的核电荷数为1,Li+、H的核外电子数都为2,所以离子半径:Li+<H。

②由题给数据可知M元素的第三电离能剧增,则M 元素属于第ⅡA族元素,且核外电子数大于4,应为Mg元素。