高中化学鲁科版物质结构与性质第一章原子结构第三节原子结构与元素性质 学业分层测评

学业分层测评(四)电离能及其变化规律(建议用时：45分钟)[学业达标]1．下列说法中不正确的是()A．电离能最小的电子能量最高B．同主族元素，随着核电荷数的增加，I1逐渐增大C．通常情况下，电离能I1＜I2＜I3D．通常情况下，电离能越小，元素的金属性越强【解析】同主族元素，随核电荷数的增大，I1逐渐减小，B错误。【答案】B2．下列原子中，第一电离能最大的是()A．B B．CC．Al D．Si【解析】B、C属于同周期元素，故I1(C)>I1(B)，Al、Si属于同周期元素，故I1(Si)>I1(Al)；C、Si属于同主族元素，故I1(C)>I1(Si)，B、Al属于同主族元素，故I1(B)>I1(Al)。综上所述知I1(C)最大。【答案】B3．在第2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是()A．I1(N)>I1(C)>I1(O)>I1(B)B．I1(N)>I1(O)>I1(B)>I1(C)C．I1(N)>I1(O)>I1(C)>I1(B)D．I1(O)>I1(N)>I1(C)>I1(B)【解析】B、C、N、O属于同周期元素，同一周期元素随原子序数递增，第一电离能有增大的变化趋势，但ⅡA族元素大于ⅢA族元素，VA族元素大于ⅥA族元素。【答案】C4．元素周期表第3周期所含主族元素(Ar除外)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．MgCl2C．NaCl D．AlCl3【解析】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。【答案】C5．下列四种元素中，第一电离能由大到小顺序正确的是()①原子含有未成对电子最多的第2周期元素②电子排布为1s2的元素③周期表中电负性最强的元素④原子最外层电子排布为3s23p4的元素A．②③①④ B．③①④②C．①③④② D．无法比较【解析】根据原子的核外电子排布及元素周期律可知，①、②、③、④分别表示氮、氦、氟和硫，第一电离能由大到小的顺序是He＞F＞N＞S，A项正确。【答案】A6．下列选项中，第二电离能最大的元素所具有的电子层结构为()A．1s2 B．1s22s1C．1s22s2 D．1s22s22p2【解析】I2最大的元素应失去的是内层上已达稳定结构的电子层上的电子。【答案】B7．已知X、Y是主族元素，I为电离能，单位是kJ/mol。根据下表所列数据判断错误的是()元素I1I2I3I4X500460069009500Y5801800270011600A.元素X的常见化合价是＋1价B．元素X与氯形成化合物时，化学式可能是XClC．元素Y是ⅢA族的元素D．若元素Y处于第3周期，它可与冷水剧烈反应【解析】对元素X，I2开始突跃，说明X最容易失去1个e－，对于元素Y，I4开始突跃，说明Y容易失去3个e－，由此可知X的常见化合价为＋1价，元素Y是ⅢA族元素，若Y处于第3周期，Y是Al，Al与冷水不反应。【答案】D8．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)元素I1I2I3I4……R7401500770010500……下列关于元素R的判断中一定正确的是()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4个电子D．R元素基态原子的电子排布式为1s22s2【解析】由表中数据I3≫I2知其最高正价为＋2价，R元素位于ⅡA族，最外层有2个电子，R不一定是Be元素。【答案】B9．下列各组元素，按原子半径依次减小、第一电离能逐渐增大的顺序排列的是()A．K、Na、Li B．Al、Mg、NaC．N、O、C D．Cl、S、P【解析】同周期元素，从左到右，原子半径逐渐减小(除稀有气体元素)，第一电离能在总体上呈现从小到大的变化趋势。同主族元素，从上到下，原子半径递增，第一电离能递减。【答案】A10．不同元素的气态原子失去最外层一个电子所需要的最低能量I1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)同主族内不同元素原子的I1变化的特点是______________________，各主族中I1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，I1增大。但个别元素的I1出现反常，试预测下列关系中正确的是________(填序号)。①I1(砷)>I1(硒)②I1(砷)<I1(硒)③I1(溴)>I1(硒)④I1(溴)<I1(硒)(3)第10号元素XT较大的原因是__________________________________________________________________________________________________。【解析】(1)从Li、Na、K等可以看出，同主族元素随原子序数的增大，I1变小；H到He、Li到Ne、Na到Ar呈现明显的周期性变化。(2)考查第一电离能与洪特规则的关系。同一周期元素的第一电离能存在一些反常，这与它们的原子价电子排布的特征有关。如镁的第一电离能比铝的大，磷的第一电离能比硫的大。基本规律：当原子核外电子排布在能量相等的轨道上形成全空(p0、d0、f0)、半满(p3、d5、f7)和全满(p6、d10、f14)状态时，原子的能量较低，该元素具有较大的第一电离能。从第2、3周期可以看出第ⅢA、第ⅥA族元素比同周期相邻两种元素的I1都低，由此可以推测：I1(砷)＞I1(硒)，I1(溴)＞I1(硒)。(3)10号元素是稀有气体元素氖，已达到稳定结构，此时失去一个电子就需要很高的能量。【答案】(1)随着原子序数增大，I1变小周期性(2)①③(3)10号元素是氖，该元素的原子最外层电子排布已达到8电子的稳定结构11．根据下列5种元素的电离能数据(单位：kJ·mol－1)，回答下列问题。元素符号I1I2I3I4Q2080400061009400R500460069009500S7401500770010500T5801800270011600V420310044005900(1)在元素周期表中，最有可能处于同一族的是________(填序号，下同)。A．Q和R B．S和TC．T和V D．R和TE．R和V(2)它们的氯化物的化学式，最有可能正确的是________。A．QCl2B．RClC．SCl3D．TClE．VCl4(3)下列元素中，最有可能与Q元素处于同一族的是________。A．硼B．铍C．锂D．氢E．氦(4)在这5种元素中，最容易与氯元素形成离子化合物的是________。A．QB．RC．SD．TE．V(5)利用表中的数据判断，V元素最有可能是下列元素中的________。A．HB．LiC．NaD．K理论根据是_____________________________________________。___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________【解析】各级电离能中发生突跃式增高的情况是R：I2≫I1、S：I3≫I2、T：I4≫I3、V：I2≫I1，化合价分别为＋1、＋2、＋3、＋1；Q的第一电离能比其他元素的第一电离能明显高得多，最有可能为稀有气体。【答案】(1)E(2)B(3)E(4)E(5)DR和V都是I2≫I1，应该属于ⅠA族元素，因为R和V都存在第四电离能，核外电子数应该至少为4个，故应该是Na、K，并且V的第一电离能小于R的，所以V的金属性更强，应该是K12．Q、R、X、Y、Z五种元素的原子序数依次递增。已知：①Z的原子序数为29，其余的均为短周期主族元素；②Y原子价电子(外围电子)排布msnmpn；③R原子核外L层电子数为奇数；④Q、X原子p轨道的电子数分别为2和4。请回答下列问题：【导学号：66240008】(1)Q是________，R是________，X是________，Y是________，Z是________(用元素符号填写)。(2)Z的核外电子排布式是________。(3)Q、R、X、Y四种元素的第一电离能由小到大的顺序是________________________________________________(用元素符号表示)。(4)Q、R、Y三种元素最高价氧化物对应水化物酸性强弱顺序为____________________________________________________(用化学式表示)。【解析】由①得Z为铜元素，3d轨道是全充满状态；由②得Y为ⅣA族元素；由③得R原子L层电子数可能为1、3、5、7，且为第二周期元素；由④得Q价电子排布为ns2np2，X价电子排布为ns2np4。结合原子序数大小关系：Q＜R＜X＜Y＜Z可知，Q为碳元素，Y为硅元素，R为氮元素，X为氧元素。【答案】(1)CNOSiCu(2)1s22s22p63s23p63d104s1(3)Si＜C＜O＜N(4)HNO3＞H2CO3＞H4SiO4(或H2SiO3)[能力提升]13．某元素X的逐级电离能如图所示，下列说法正确的是()A．X元素显＋4价B．X为非金属C．X为第五周期元素D．X与氯反应时最可能生成的阳离子为X3＋【解析】从图可以看出I4≫I3，元素X易失去3个e－。【答案】D14．(双选)下列叙述正确的是()A．同周期元素中，ⅦA族元素的原子半径最大B．ⅥA族元素的原子，其半径越大，越容易得到电子C．室温时，0族元素的单质都是气体D．同一周期中，碱金属的第一电离能最小【解析】本题考查元素周期表中，同周期和同主族元素性质的一些递变规律。A项错，因为在同周期元素中ⅦA族元素原子的半径最小；B项错，因为在同主族元素中，原子半径越大越难得到电子。【答案】CD15．下表为元素周期表前四周期的一部分，下列有关R、W、X、Y、Z五种元素的叙述中，正确的是()元素的第一电离能小于Y元素的第一电离能B．X元素的第一电离能小于Z元素的第一电离能C．p能级未成对电子最多的是W元素D．X元素是同周期中第一电离能最大的元素【解析】根据五种元素所处位置，X、W、Y、R、Z五种元素分别为：F、P、S、Ar、Br。同周期VA族元素原子价电子排布为ns2np3为半充满结构，故P元素的第一电离能比S元素的第一电离能要略大；F、Br在同一主族，F元素的第一电离能比Br元素的第一电离能要大，故A选项和B选项是错误的。W元素的p能级上有3个未成对的电子，故C选项是正确的。同周期中碱金属的第一电离能最小，稀有气体的第一电离能最大，故D选项错误。【答案】C16．如图是元素周期表的一部分，其中所列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、h②b、g、k③c、h、l④d、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。核外电子离开该原子或离子所需要的能量主要受两大因素的影响：a．原子核对核外电子的吸引力b．形成稳定结构的倾向下表是一些气态原子失去核外不同电子所需的能量(kJ·mol－1)锂XY失去第一个电子519502580失去第二个电子729645701820失去第三个电子1179969202750失去第四个电子955011600①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，原因是_______________________________________________________________________________________________________________。②表中X可能为以上13种元素中的________(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是周期表中________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】锂原子核外电子排布式为1s22s1，失去核外第一个电子形成的Li＋核外电子排布式为1s2，为全充满状态，比较稳定，难以再失电子，所以失去第二个电子时所需能量要远远大于失去第一个电子时所需的能量。由表中所提供数据可知，X原子的各级电离能数据中