1.2原子结构与元素的性质-高二化学教学讲义（人教版2019选择性必修2）

第二节原子结构与元素的性质知识解读·必须会知识解读·必须会知识点一原子结构与元素周期表1.元素周期律、元素周期系和元素周期表（1）原子序数：按相对原子质量从小到大的顺序将元素排列起来，得到一个元素序列，并从最轻的元素氢开始进行编号，称为原子序数。（2）元素周期律：元素的性质随着原子序数递增发生周期性的重复。（3）元素周期系：元素按其原子核电荷数递增排列的序列。2.构造原理与元素周期表（1）周期元素种数的确定周期对应的能级组元素种数起止元素的原子序数及电子排布式一1s2eq\o(,\s\up7(1),\s\do7(1s1))eq\o(→)eq\o(,\s\up7(2),\s\do7(1s2))二2s、2p8eq\o(,\s\up7(3),\s\do7([He]2s1))eq\o(→)eq\o(,\s\up7(10),\s\do7([He]2s22p6))三3s、3p8eq\o(,\s\up7(11),\s\do7([Ne]3s1))eq\o(→)eq\o(,\s\up7(18),\s\do7([Ne]3s23p6))四4s、3d、4p18eq\o(,\s\up7(19),\s\do7([Ar]4s1))eq\o(→)eq\o(,\s\up7(36),\s\do7([Ar]3d104s24p6))五5s、4d、5p18eq\o(,\s\up7(37),\s\do7([Kr]5s1))eq\o(→)eq\o(,\s\up7(54),\s\do7([kr]4d105s25p6))六6s、4f、5d、6p32eq\o(,\s\up7(55),\s\do7([Xe]6s1))eq\o(→)eq\o(,\s\up7(86),\s\do7([Xe]4f145d106s26p6))（2）根据构造原理得到的核外电子排布，可以解释元素周期系的基本结构。①第一周期从1s1开始，以1s2结束，只有两种元素；②其余各周期总是从ns能级开始，以np能级结束；③而从开始能级到结束能级递增的核电荷数（或电子数）就等于每个周期里的元素数目。3.元素周期表的结构元素周期表eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(周期：7个共7个横行\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(短周期：3个第一、二、三周期,长周期：4个第四、五、六、七周期)),族：16个共18个纵列\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(主族：7个ⅠA～ⅦA族,副族：7个ⅢB～ⅦB族，ⅠB～ⅡB族,Ⅷ族：1个第8、9、10纵列,0族：1个稀有气体元素))))（1）每个周期开头第一个元素的最外层电子的排布式的通式为ns1，结尾元素的最外层电子的排布式的通式为ns²np6，但第一周期中He的最外层电子的排布式为1s2。因为第一周期元素只有一个1s能级，其结尾元素的电子排布式为1s，跟其他周期的结尾元素的电子排布式不同。（2）同列元素的价电子数相等（第Ⅲ族有3列，第ⅢB族包括镧系和铜系，情况较复杂）；一般情况下，各族元素的特征电子构型（价层电子排布）相同（副族、第Ⅲ族有例外），元素及化合物的性质相似。主族元素：主族序数=最外层电子数=最高正化合价=价电子数（O、F除外）。（3）元素周期表中非金属主要集中在右上角的三角区内，是因为在同一周期元素原子的最外层电子数是递增的，所以最外层电子数较多的非金属排在靠右；其次随着电子层数的增多，元素的金属性增强，故非金属元素成斜三角形集中在右上角。4.原子结构与元素的分区（1）按核外电子排布分区①按核外电子排布式中最后填入电子的能级的符号可将元素周期表分为s、p、d、f4个区，第IB、ⅡB族这2个纵列的元素的核外电子可理解为先填满了（n1）d能级而后再填充ns能级，因而得名ds区。各区元素在元素周期表中的位置如下图所示。=2\*GB3②各区元素化学性质及原子最外层电子排布特点分区元素分布价电子排布元素性质特点s区ⅠA、ⅡA族ns1～2除氢外都是活泼金属元素；通常是最外层电子参与反应p区ⅢA族～ⅦA族、0族ns2np1～6(除He外)通常是最外层电子参与反应d区ⅢB族～ⅦB族、Ⅷ族(除镧系锕系外)(n－1)d1～9ns1～2(Pd除外)d轨道可以不同程度地参与化学键的形成ds区ⅠB族、ⅡB族(n－1)d10ns1～2金属元素f区镧系、锕系(n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2镧系元素化学性质相近，锕系元素化学性质相近（2）根据元素的金属性和非金属性分区金属元素和非金属元素的分界线为沿B、Si、As、Te、At与Al、Ge、Sb、Po之间所画的一条连线，非金属性较强的元素处于元素周期表的右上角位置，金属性较强的元素处于元素周期表的左下角位置。在元素周期表中位于金属和非金属交界处的元素兼有金属和非金属的性质，位于此处的金属称为两性金属（如Be、Al）；位于此处的非金属称为准金属或半金属（有较强的还原性，一般可用作半导体材料）。5.对角线规则及其应用（1）概念在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素（如图所示）的有些性质是相似的，这种相似性被称为对角线规则。（2）实例分析①锂和镁的相似性a．锂与镁的沸点较为接近：元素LiNaBeMg沸点/℃1341881.424671100b.锂和镁在氧气中燃烧时只生成对应的氧化物，并且Li2O和MgO与水反应都十分缓慢。4Li＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2Li2O、2Mg＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2MgO。c．锂和镁与水的反应都十分缓慢，并且生成的氢氧化物难溶于水，附着于金属表面阻碍反应的进行。d．锂和镁都能直接与氮气反应生成相应的氮化物Li3N和Mg3N2。e．锂和镁的氢氧化物在加热时，可分解为Li2O、H2O和MgO、H2O。f．在碱金属的氟化物、碳酸盐和磷酸盐中，只有锂盐是难溶于水的，相应的镁盐也难溶于水。②铝、铍的相似性a.铍和铝都可与酸、碱反应放出氢气，并且铍在浓硝酸中也发生钝化。物质类别物质与酸反应与碱反应单质铝2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑铍Be+2HCl=BeCl2+H2↑Be+2NaOH=Na2BeO2+H2↑b.二者的氧化物和氢氧化物都既能溶于强酸又能溶于强碱溶液：物质类别物质与酸反应与碱反应氧化物氧化铝Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2OAl2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O氧化铍BeO+2HCl=BeCl2+H2OBeO+2NaOH=Na2BeO2+H2O氢氧化物氢氧化铝Al(OH)3＋3HCl=AlCl3＋3H2OAl(OH)3＋NaOH=NaAlO2＋2H2O氢氧化铍Be(OH)2＋2HCl=BeCl2＋2H2OBe(OH)2＋2NaOH=Na2BeO2＋2H2Oc.工者的氧化物Al2O3和BeO的熔点和硬度都很高。d.AlCl3和BeCl2都是共价化合物，易升华。=3\*GB3③硼和硅的相似性a．自然界中B与Si均以化合物的形式存在。b．B与Si的单质都易与强碱反应，且不与稀酸反应：2B＋2KOH＋2H2O=2KBO2＋3H2↑，Si＋2KOH＋H2O=K2SiO3＋2H2↑。c．硼烷和硅烷的稳定性都比较差，且都易水解。d．硼和硅的卤化物的熔、沸点比较低，易挥发，易水解。知识点二元素周期律1.元素周期律（1）内容：元素的性质随原子的核电荷数递增发生周期性递变，元素的主要化合、金属性或非金属性、原子半径、电离能、电负性等的周期性变化，是元素周期律的重要内容。（2）实质：元素性质的周期性变化是元素原子的核外电子排布周期性变化的必然结果，也就是说，由于原子结构的周期性变化，必然引起元素性质的周期性变化，这体现了结构决定性质的规律。2.原子半径（1）影响原子半径大小的因素eq取决于两个相反的因素\a(／\s\up6(\o(→,\s\up7(能层数))),＼\s\do6(\o(→,\s\up7(核电荷数))))eq\o(\o\al(\s\up15(电子的能层越多，电子之间的排斥作用使原子半径增大；),\s\do11(核电荷数越大，核对电子的吸引作用就越大，使原子半径减小。)))（2）原子半径的递变规律研究对象半径递变规律主要影响因素同主族元素自上而下，随着原子序数的逐渐增大，原子半径逐渐增大能层数同周期主族元素自左至右，随着原子序数的逐渐增大，原子半径逐渐减小核电荷数3.电离能及其应用（1）元素第一电离能概念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叫做第一电离能，符号：I1。单位：kJ·mol－1（2）元素第一电离能变化规律=1\*GB3①同周期：从左到右，元素的第一电离能呈增大的趋势。原因：同一周期内，随着核电荷数的递增，原子半径逐渐减小（稀有气体除外），原子核对核外电子的吸引作用越来越强，元素的原子越来越难失去电子，故元素的第一电离能呈增大的趋势。每个周期的第一种元素（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。=2\*GB3②同主族：从上到下，元素的第一电离能逐渐减小。原因：同一主族内，从上到下，随着核电荷数的增加，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大，原子核对外层电子的吸引越来越弱，元素的原子越来越易失去电子，故元素的第一电离能逐渐减小。=3\*GB3③过渡元素的第一电离能的变化不太规则，随元素原子序数的增加，从左到右呈增大趋势。(3)电离能的应用①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；反之越弱。②判断元素的化合价(I1、I2……表示各级电离能)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I2≫I1，所以钠元素的常见化合价为＋1。③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级增大，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。=4\*GB3④反映元素原子的核外电子排布特点同周期元素从左向右，元素的第一电离能并不是逐渐增大的，当能量相同的原子轨道在全空、半充满和全充满状态时，第一电离能就会反常的大，如I1(N)>I1(O)，I1(Mg)>I1(Al)。4.电负性及其应用(1)含义：不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。元素的电负性越大，表示其原子对键合电子的吸引力越大。(2)标准：以氟的电负性为4.0和锂的电负性为1.0作为相对标准，计算得出其他元素的电负性(稀有气体未计)。(3)变化规律①同周期元素从左至右，元素的电负性逐渐变大；②同族元素从上至下，元素的电负性逐渐变小。(4)电负性的应用①确定元素类型：一般来说，电负性大于1.8的为非金属元素；电负性小于1.8的为金属元素。②确定化学键类型：一般来说，两成键元素电负性差值大于1.7时易形成离子键；两成键元素电负性差值小于1.7时易形成共价键。③判断化合物中元素价态正负：一般来说，电负性大的元素呈现负价，电负性小的元素呈现正价。热点题型·学解题热点题型·学解题【例1】下列有关元素周期表的说法中不正确的是()A．位于元素周期表ⅡA族左边的元素一定属于主族元素B．氯元素位于元素周期表中第三周期ⅦA族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．目前使用的元素周期表中，包含元素种类最多的族为ⅥA【答案】D【解析】A、位于元素周期表ⅡA族左边的元素是第ⅠA族，一定属于主族元素，A正确；B、氯元素的原子序数是17，位于元素周期表中第三周期ⅦA族，B正确；C、元素周期表中ⅢB族到ⅡB族10个纵行的元素属于过渡元素，都是金属元素，C正确；D、目前使用的元素周期表中，包含元素种类最多的族为ⅢB族，因为还有镧系和錒系，D错误。【变式11】元素周期表是学习化学的重要工具，下列关于元素周期表的说法不正确的是（）A．第七周期的最后一个元素为118号元素B．元素周期表中第2纵行全部为金属元素C．元素周期表中IA是包含元素种类最多的纵行D．根据元素周期表可以预测元素的存在及其性质【答案】C【解析】A、第六周期最右边的氡元素为86号，根据元素周期表的结构分析，第七周期排满应为32种元素，所以第七周期的最后一种元素为86+32=118号元素，故A正确；B、元素周期表中第2纵行为第IIA族，铍、镁、钙、锶、钡、镭全部为金属元素，故B正确；C、因为第IIIB族包括Sc、Y、La系(15种元素)、Ac系(15种元素)，所以元素周期表中第IIIB是包含元素种类最多的纵行，故C错误；D、元素周期表是元素性质周期性变化规律的体现，根据元素周期表可以预测元素的存在及其性质，故D正确。【例2】下列有关元素周期系的叙述正确的是()A．元素周期系中ⅠA族元素又称为碱金属元素B．元素周期系中每一周期元素的种类均相等C．元素周期系的形成原因是核外电子排布的周期性变化D．每一周期的元素最外层电子数均是1→8，周而复始【答案】C【解析】A、元素周期系中ⅠA族元素除氢外又称为碱金属元素，故A错误；B、元素周期系中每一周期元素的种类有2种、8种、18种、54种等，所以每一周期元素的种类不一定相等，故B错误；C、元素周期系的形成原因是核外电子排布的周期性变化，故C正确；D、第一周期的元素最外层电子数是1→2，故D错误。【变式21】关于元素周期表中元素分布的描述，正确的是A．周期表中的主族都有非金属元素B．周期表中的主族都有金属元素C．周期表中的金属元素都位于长周期D．周期表中的非金属元素都位于主族和0族【答案】D【解析】A、例如第ⅡA族，全部是金属元素，故A错误；B、例如第ⅦA族，全部是非金属元素，故B错误；C．例如Na、Mg、Al都位于短周期，故C错误；D、周期表中的非金属元素都位于主族和0族，D正确，【例3】原子序数小于36的某基态原子最外层电子排布式为ns1，则该原子在元素周期表中不可能位于()A．第ⅠA族 B．第ⅥB族C．第Ⅷ族 D．第ⅠB族【答案】C【解析】第ⅠA族元素基态原子的最外层电子排布式为ns1，A错误；第ⅥB族的Cr元素基态原子的最外层电子排布式为4s1，B错误；原子序数小于36的第Ⅷ族的元素有Fe、Co、Ni，它们基态原子的最外层电子排布式都为4s2，C正确；第ⅠB族的Cu元素基态原子的最外层电子排布式为4s1，D错误。【变式31】下列说法正确的是()A.最外层电子排布为ns2的基态原子对应的元素一定位于第ⅡA族B.最外层电子排布为ns1的基态原子对应的元素一定属于金属元素C.p区元素的原子p能级中一定都有电子D.基态原子价层电子排布为nsnnpn的元素一定是非金属元素【答案】D【解析】最外层电子排布为ns2的基态原子可能是氦元素,也可能是过渡元素,不一定是第ⅡA族元素,A项错;最外层电子排布为ns1的基态原子不一定是金属元素,如H元素不是金属元素,除氢元素外,其他最外层电子排布为ns1的基态原子对应的元素都是金属元素,B项错;p区元素中的He原子最外层电子排布为1s2,故C项错误;最外层电子排布符合nsnnpn的元素只有n=2这一种情况,n=2时,该元素的价层电子排布式为2s22p2,是碳元素,属于非金属元素,D项正确。【例4】具有如下电子层结构的原子,其相应元素一定属于同一主族的是()A.3p能级上有2个未成对电子的原子和4p能级上有2个未成对电子的原子B.3p能级上只有1个空轨道的原子和4p能级上只有1个空轨道的原子C.最外层电子排布为1s2的原子和最外层电子排布为2s22p6的原子D.最外层电子排布为1s2的原子和最外层电子排布为2s2的原子【答案】B【解析】当p能级上有2个或者4个电子时,p能级上都有2个未成对电子,所以相应元素可能是第ⅣA族,也可能是第ⅥA族,故A不符合题意;p能级上有3个原子轨道,当有1个空轨道时,另两个轨道各容纳了1个电子,加上s能级上的2个电子,最外层是4个电子,所以不管哪个能层,只要np能级上有一个空轨道,就属于第ⅣA族,故B符合题意;最外层电子排布为1s2的原子是He,最外层电子排布为2s22p6的原子是Ne,两者都属于0族元素,题干中要求属于主族元素,故C不符合题意;最外层电子排布为1s2的原子为He,而最外层电子排布为2s2的原子为Be,故D不符合题意。【变式41】如图所示是元素周期表的一部分(表中数字和X代表原子序数)，其中X的电子排布式为[Ar]3d104s24p5的是()ABCD【答案】A【解析】[Ar]3d104s24p5代表35号元素。根据元素周期表的结构可知，同主族相邻两周期的元素，原子序数之差可以是2,8,18,32。A项中X上方的原子序数为17，与X相差18，X的序数为35；B项中X上方的原子序数为27，处在第四周期与X相差18，X应为45；C项中X下方的原子序数为75，X为43；D项中X下方的原子序数为52，因此X应为34。【例5】某化学学习小组在学习元素周期系和周期的划分时提出了以下观点：①元素周期系的形成是由原子的结构决定的；②元素周期系中第ⅠA族元素统称为碱金属元素；③每一周期的元素原子价层电子排布式均是从ns1开始至ns2np6结束；④元素周期系的每一周期元素的种类均相等；⑤基态原子核外电子排布式为1s22s22p3和1s22s22p63s23p3的两元素的原子位于同一周期；⑥周期序数越大，该周期所含金属元素一般越多。你认为正确的是()A．①⑥ B．①②③⑤⑥C．①④⑥ D．②③⑤【答案】A【解析】①元素周期系的形成原因是核外电子排布呈周期性变化，而核外电子排布是由原子的结构决定的，正确；②第ⅠA族元素除氢元素之外称为碱金属元素，错误；③第一周期的元素原子价层电子排布从1s1开始到1s2结束，错误；④随着周期序数的增大，元素种类有增多的趋势，错误；⑤核外电子排布式为1s22s22p3的元素位于第二周期，而核外电子排布式为1s22s22p63s23p3的元素位于第三周期，错误；⑥从元素周期表中不难看出，随着周期序数的增大，该周期所含的金属元素一般增多，正确。【变式51】下列有关推断中,不符合实际的是()①第n周期中有2n2种元素②第n周期第nA族元素不一定是金属元素③第n周期有(8n)种非金属元素(含稀有气体)④最高价是+7价的元素一定是非金属元素A.①③④ B.①②④C.②③④ D.①②③【答案】A【解析】在元素周期表中,第一~七周期分别有2、8、8、18、18、32、32种元素,①中说法错误;第一周期第ⅠA族的氢元素不是金属元素,②中说法正确;第一周期和第七周期各有2种非金属元素,③中说法错误;KMnO4中的锰元素显+7价,锰是金属元素,④中说法错误。【例6】下列有关推断中,不符合实际的是()①第n周期中有2n2种元素②第n周期第nA族元素不一定是金属元素③第n周期有(8n)种非金属元素(含稀有气体)④最高价是+7价的元素一定是非金属元素A.①③④ B.①②④C.②③④ D.①②③【答案】A【解析】在元素周期表中,第一~七周期分别有2、8、8、18、18、32、32种元素,①中说法错误;第一周期第ⅠA族的氢元素不是金属元素,②中说法正确;第一周期和第七周期各有2种非金属元素,③中说法错误;KMnO4中的锰元素显+7价,锰是金属元素,④中说法错误。【变式61】X、Y为两种元素的原子，X的阴离子与Y的阳离子具有相同的电子层结构，下列判断正确的是（）A．X的原子序数小于Y原子序数B．X的原子半径大于Y的原子半径C．X的氧化性大于Y的氧化性D．X的离子半径小于Y的离子半径【答案】A【解析】A、X元素在Y元素的上一周期，所以X的原子序数小于Y原子序数，故A选；B、X元素在Y元素的上一周期，所以X原子的电子层数比Y的少一层，所以X的原子半径小于Y的原子半径，故B不选；C、Y是金属元素，没有氧化性，故C不选；D、X的离子与Y的离子具有相同的电子层结构，X的原子序数小于Y原子序数，所以X的离子半径大于Y的离子半径，故D不选。【例7】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ns2np6(当只有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<…【答案】B【解析】A、钾元素的第一电离能小于钠元素的第一电离能，说明钾失电子能力比钠强，所以钾的活泼性强于钠，故A正确；B、同一周期元素原子半径随着原子序数的增大而减小，第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第IIA族元素大于第IIIA族元素，第VA族元素大于第VIA族元素，故B错误；C、最外层电子排布为ns2np6（若只有K层时为1s2）的原子达到稳定结构，再失去电子较难，所以其第一电离能较大，故C正确；D、对于同一元素来说，原子失去电子个数越多，其失电子能力越弱，所以原子的电离能随着原子失去电子个数的增多而增大，故D正确。【变式71】下列说法正确的是A．第3周期元素中氯的第一电离能最大 B．氮的第一电离能比氧小C．在所有的元素中氦的第一电离能最大 D．钠的第一电离能比铍大【答案】C【解析】A、同周期自左而右，元素的第一电离能呈增大趋势，注意能级处于半满、全满的稳定特殊情况，所以第三周期所含元素中Ar的第一电离能最大，选项A错误；B、同周期自左而右第一电离能呈递增趋势，但N的2p能级是半充满状态，第一电离能较大，故氮的第一电离能比氧大，选项B错误；C、同周期元素第一电离能从左到右有增大的趋势，所以同一周期第一电离能最小的是碱金属元素，最大的是稀有气体元素，同一主族元素从上到下，原子半径增加，核电荷数增加，则原子半径增大的影响起主要作用，第一电离能由大变小，所以所有元素中，氦的第一电离能最大，选项C正确；D、同周期元素第一电离能从左到右有增大的趋势，所以同一周期第一电离能最小的是碱金属元素，钠的第一电离能小于镁，同一主族元素从上到下，原子半径增加，核电荷数增加，则原子半径增大的影响起主要作用，第一电离能由大变小，镁的第一电离能小于铍，故钠的第一电离能小于铍，选项D错误。【例8】电负性的大小也可以作为判断元素金属性和非金属性强弱的尺度。下列关于电负性的变化规律正确的是()A．周期表从左到右，元素的电负性逐渐变大B．周期表从上到下，元素的电负性逐渐变大C．电负性越大，金属性越强D．电负性越小，非金属性越强【答案】A【解析】A、周期表中从左到右非金属性逐渐增强，所以主族元素的电负性逐渐变大，故A正确；B、周期表中从上到下，非金属性逐渐减弱，所以同一主族元素的电负性逐渐减小，故B错误；C．元素的电负性越大，原子对键合电子吸引力越大，则元素非金属性越强，金属性越弱，故C错误；D．元素的电负性越小，原子对键合电子吸引力越小，则元素非金属性越弱，故D错误；【变式81】下列有关电负性的说法中正确的是()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【答案】D【解析】A、主族元素的电负性越大，元素原子的第一电离能不一定越大，如电负性：ON，第一电离能：NO，A项错误；B、对于主族元素，同周期从左到右电负性逐渐增大，过渡元素没有明显变化规律，B项错误；C、金属元素电负性不一定小于非金属元素电负性，如Si的电负性为1.8，Pb的电负性为1.9等，过渡元素中很多金属元素的电负性大于非金属元素的电负性，C项错误；D、在形成化合物时，电负性越小的元素对电子的吸引能力越弱，元素的化合价显示正价，电负性越大的元素对电子的吸引能力越强，元素的化合价显示负价，D项正确；【例9】下列说法中不正确的是()A．元素的第一电离能是元素的单质失去最外层1个电子所需要吸收的能量，同周期从左到右元素的电离能逐渐增大B．元素的电负性是衡量元素在化合物中吸引电子能力大小的一种标度，同主族从上到下元素的电负性逐渐减小C．元素的性质随着原子序数的增大而呈周期性变化D．鲍林的电负性是以氟的电负性为4.0和锂的电负性为1.0作为相对标准得出的【答案】A【解析】A、第一电离能是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，同周期从左向右电离能逐渐增大，但ⅡA>ⅢA，ⅤA>ⅥA，故A说法错误；B、电负性用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小，同主族从上到下电负性增强，故B说法正确；C、元素的性质随着原子序数的增大而呈周期性变化，故C说法正确；D、鲍林的电负性是以氟的电负性为4.0和锂的电负性为1.0作为相对标准得出的，故D说法正确。【变式91】根据表中信息，下列叙述正确的是()短周期元素代号LMQRT原子半径/nm0.1600.1430.0890.1040.066主要化合价＋2＋3＋2＋6，－2－2A.氢化物的热稳定性：H2T<H2RB．单质与稀盐酸反应的速率：L<QC．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。【例10】下列四种元素的基态原子的电子排布式如下：①1s22s22p63s23p4②1s22s22p63s23p3③1s22s22p3④1s22s22p5则下列有关的比较中正确的是()A．第一电离能：④>③>②>①B．原子半径：④>③>②>①C．电负性：④>③>②>①D．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。【变式101】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()元素ABCDE最低化合价－4－2－1－2－1电负性2.52.53.03.54.0A.C、D、E的氢化物的稳定性：C>D>EB．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。课后提升课后提升·练到位1．任何科学真理的发现，都不是一帆风顺的，门捷列夫的元素周期表奠定了现代化学和物理学的理论基础。下列关于元素周期表的说法中，不正确的是A．周期表中的副族、Ⅷ族都是金属元素B．周期表中的ⅡA族都是金属元素C．周期表中的非金属元素都位于短周期D．周期表中的0族元素都是非金属元素【答案】C【解析】A、周期表中的副族、Ⅷ族为过渡金属元素，都为金属，正确；B、周期表中的ⅡA族包括Be、Mg、Ca、Cs、Ba等，都为金属元素，正确；C、非金属元素位于P区，包括短周期和长周期元素，错误；D、周期表中的0族元素包括He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn等，都为非金属元素，正确。故选C。2．下列关于元素周期表的叙述正确的是()A．元素周期表中共有18个纵行，18个族，其中主族数为7个B．周期表中，元素族序数等于该族元素原子的最外层电子数C．周期表中，第四周期有32种元素，包括镧系元素D．周期表中，ⅠA族对应第1纵行，只有一种非金属元素【答案】D【解析】A、元素周期表中共有18个纵行，16个族，其中主族数为7个，故A错误；周期表中，主族元素族序数等于该族元素原子的最外层电子数，故B错误；周期表中，第六周期有32种元素，包括镧系元素，故C错误；周期表中，ⅠA族对应第1纵行，只有氢元素是非金属元素，故D正确。3．2019年是国际化学元素周期表150周年。下列有关元素周期表的说法正确的是()A．编制出第一张元素周期表的是俄国化学家门捷列夫B．主族就是周期表中只有短周期元素的纵列C．共有18个族，第ⅢB族含元素种类最多D．元素周期表是按元素的相对原子质量递增顺序排列【答案】A【解析】A、1869年，门捷列夫发现了元素周期律，并编制出元素周期表，故A正确；B、每个主族元素均含长周期元素，故B错误；C、元素共有18列，其中第8、9、10三列合称Ⅷ族，共有16个族，另外ⅢB族含锕系和镧系，元素种类最多，故C错误；D、元素周期表中元素是按原子序数递增的顺序排列的，故D错误；4.按电子排布，可把元素周期表中的元素划分成5个区，以下元素属于p区的是()A．FeB．MgC．BrD．Cu【答案】C【解析】Fe的价层电子排布式为3d64s2，属于d区元素，A错误；Mg的价层电子排布式为3s2，属于s区元素，B错误；Br的价层电子排布式为4s24p5，属于p区元素，C正确；Cu的价层电子排布式为3d104s1，属于ds区元素，D错误。5.闪烁着银白色光泽的金属钛(22Ti)因具有密度小、强度大、无磁性等优良的机械性能，被广泛地应用于军事、医学等领域，号称“崛起的第三金属”。已知钛有48Ti、49Ti、50Ti等核素，下列关于金属钛的叙述中不正确的是()A．上述钛原子中，中子数不可能为22B．钛元素在元素周期表中处于第四周期C．钛的不同核素在元素周期表中处于不同的位置D．钛元素是d区的过渡元素【答案】C【解析】22Ti的原子序数为22，位于第四周期第ⅣB族，属于d区的过渡元素；根据三种核素的相对原子质量可知，其中子数最小为26；钛的三种核素的质子数均为22，故在元素周期表中处于同一位置。6.某元素原子的最外层电子数为2,价层电子数为5,并且是同族中原子序数最小的元素,关于该元素的叙述不正确的是()A.该元素为过渡元素B.该元素处于元素周期表中第四周期第ⅡA族C.该元素位于元素周期表的d区D.该元素基态原子的电子排布式为[Ar]3d34s2【答案】B【解析】根据该元素原子的最外层电子数为2,价层电子数为5,可知其价层电子排布式为(n1)d3ns2。又知该元素是同族中原子序数最小的元素,则该元素处于第四周期,其价层电子排布式为3d34s2,应为过渡元素,处于第四周期第ⅤB族,位于元素周期表的d区。7．在主族元素X、Y、Z中，X与Y两元素的原子核外电子层数相同，X的原子半径大于Y的原子半径，X与Z两原子的阳离子具有相同的电子层结构，Z的离子半径大于X的离子半径，则X、Y、Z三种元素的原子序数最大的是()A．XB．YC．ZD．无法判断【答案】B【解析】X、Y同周期，原子半径X＞Y，所以，原子序数Y＞X。相同电子层结构的离子，原子序数越大，离子半径越小，原子序数X＞ZX与Y两元素的原子核外电子层数相同，说明位于相同周期，同周期元素从左到右原子半径逐渐减小，X的原子半径大于Y的原子半径，则原子序数Y>X；X与Z两原子的阳离子具有相同的电子结构，Z的离子半径大于X的离子半径，二者处于同一周期，原子序数越大，离子半径越小，则原子序数X>Z，则原子序数最大的为Y；8．下列叙述正确的是A．同周期非金属元素的原子半径越小，其单质的沸点越高。B．同周期元素形成的简单离子，核电荷数越大半径越大。C．同周期主族元素的原子半径越大，其原子越易失去电子。D．同周期非金属元素的原子半径越大，其气态氢化物越稳定。【答案】C【解析】A、同周期非金属元素的原子半径越小，原子序数越大，其非金属性越强，其单质的氧化性越强，而沸点是物理性质，没有明显的变化规律，故A错误；B、同周期元素形成的简单离子，阳离子的电子层数比阴离子少，离子半径小，电子层数相同的离子，核电荷数越大，离子半径越小，故B错误；C、同周期主族元素的原子半径越大，原子序数越小，金属性越强，则其原子越容易失去电子，故C正确；D、同周期非金属元素的原子半径越大，原子序数越小，其非金属性越弱，则其气态氢化物越不稳定，故D错误；9.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1s22s22p63s23p5B.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。10.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。11.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。12.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()元素I1I2I3I4X522.057324.811856.6—Y898.81763.5814901.621084Z803.4624363672.925116A.X基态原子的电子排布式为1s22s1B.Y为第ⅡA族元素,其元素符号为MgC.Z的价层电子数为1D.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。13．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，主族元素原子的第一电离能从左到右一定是越来越大D．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【答案】C【解析】A.第一电离能越小，气态原子失去一个电子所需要的最小能量越小，越容易失电子，故A正确；B.同一元素的电离能，各级电离能逐级增大，故B正确；C.在元素周期表中，主族元素原子的第一电离能从左到右呈增大的趋势，当外围电子在能量相等的轨道上形成全空、半满或全满结构时，原子的能量较低，元素的第一电离能较大，故C错误；D.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，这是因为同主族元素的价电子数相同，原子半径逐渐增大，原子核对核外电子的有效吸引作用逐渐减弱，故D正确。14．下列有关电负性的说法错误的是A．电负性是人为规定的一个相对数值，不是绝对标准B．元素电负性的大小反映了元素原子对键合电子吸引能力的大小C．一般来说，周期表从左到右，元素的电负性逐渐变大D．元素电负性数值越大，其第一电离能越高【答案】D【解析】A、根据电负性的标准：电负性是以氟为4.0、锂为1.0作为标准的相对值，电负性是人为规定的一个相对数值，不是绝对标准，选项A正确；根据电负性的含义，电负性用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小，选项B正确；一般来说，周期表从左到右，非金属性逐渐增强，元素的电负性逐渐变大，选项Ｃ正确；N元素的电负性小于氧元素的电负性，但N元素原子2p能级为半满稳定状态，第一电离能大于O元素，选项Ｄ错误。答案选Ｄ。15．下列有关电负性的说法中不正确的是()A．元素的电负性越大，原子在化合物中吸引电子的能力越强B．主族元素的电负性越大，元素原子的第一电离能一定越大C．在元素周期表中，元素电负性从左到右呈现递增的趋势D．形成化合物时，电负性越小的元素越容易显示正价【答案】B【解析】A．元素电负性的大小，表示其原子在化合物中吸引电子能力大小，元素电负性越大，原子吸引电子能力越大，故A正确；B、N元素的电负性小于氧元素的电负性，但N原子2p能级为半满稳定状态，第一电离能N大于O元素，故B错误；C、对于主族元素同周期自左而右电负性逐渐增大，故C正确；D、电负性越小的元素在化合物吸引电子的能力弱，元素的化合价为正值，电负性越大的元素在化合物中吸引电子的能力强，元素的化合价为负值，故D正确；16.短周期元素形成的三种离子Xn+、Ym+、Zn,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。17.在研究原子核外电子排布与元素周期表的关系时,人们发现价电子排布相似的元素集中在一起。据此,人们将元素周期表分为五个区,如图所示:(1)在s区中,族序数最大、原子序数最小的元素,基态原子的轨道表示式为。

(2)在d区中,族序数最大、原子序数最小的元素,常见离子的电子排布式为,其中较稳定的是。

(3)在ds区中,族序数最大、原子序数最小的元素,基态原子的价层电子排布式为。

(4)在p区中,第二周期第ⅤA族元素原子的价电子轨道表示式为。

(5)当今常用于核能开发的元素是铀和钚,它们在区中。

【答案】(1)(2)Fe2+,1s22s22p63s23p63d6;Fe3+,1s22s22p63s23p63d5Fe3+(3)3d104s2(4)(5)f【解析】(1)s区为第ⅠA族、第ⅡA族,符合条件的元素为Be,其基态原子的轨道表示式为。(2)d区为第ⅢB族~第ⅦB族及第Ⅷ族,族序数最大且原子序数最小的为Fe,常见离子为Fe2+、Fe3+,电子排布式依次为1s22s22p63s23p63d6、1s22s22p63s23p63d5,由离子的电子排布式可知Fe3+的3d能级“半充满”,其稳定性强于Fe2+。(3)ds区符合题述条件的为Zn,其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2,价电子排布式为3d104s2。(4)该题中符合题意的为N,其基态原子的价层电子轨道表示式为。(5)铀和钚均为锕系元素,位于f区。18．电离能是衡量元素失电子能力的重要依据，随着元素核电荷数的递增，电离能值呈现周期性变化规律。根据

所学知识，回答下列问题。第一电离能指的是______。如图是部分元素原子的第一电离能

随原子序数变化关系其中

12

号至

17

号元素的有关数据缺失。根据图示变化规律，可推测

S

的第一电离能的大小最小范围为____________填元素符号。据图可知，同主族元素原子第一电离能

变化规律是______。图中第一电离能最小的元素在周期表中的位置______。根据对角线规则铍元素最高价氧化物的水化物应该具有______。用

In

表示元素的第

n

电离能，则图中的

a、b、c

分别代表______。A．a

为

、b

为

、c

为

B．a

为

、b

为

、c

为

C．a

为

、b

为

、c

为

D．a

为

、b

为

、c

为

铜、锌两种元素的第一电离能、第二电离能如表所示：电离能Cu7461958Zn9061733铜的第一电离能小于锌的第一电离能，而铜的第二电离能却大于锌的第二电离能，其主要原因是______。与电离能的定义相类似，元素的气态基态原子得到一个电子形成气态负一价阴离子时所放出的能量称作第一电子亲和能，负一价阴离子再获得一个电子的能量变化叫做第二电子亲和能，部分元素或离子的电

子亲和能数据如下表所示：元素ClBrIO电子亲和能349343295141下列说法中错误的是______。A．元素的电子亲和能越大，越容易得到电子B．一个基态的气态氧原子得到一个电子成为时放出

141kJ

的能量C．氧元素的第二电子亲和能是D．基态的气态氧原子得到两个电子成为

需要吸收能量图中数据显示，同主族元素

从上到下依次减小，其原因是_____。【答案】气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态正一价阳离子所需的最低能量SiP从上到下依次减小第五周期IA族两性CCu原子失去一个电子后，核外电子排布为，而锌为，根据洪特则，铜达到了较稳定状态，所以Cu的第二电离能相对较大随着原子半径的增大，核电荷对外来电子的吸引力减弱，结合一个电子释放的能量依次减小【解析】（1）中性基态原子失去一个电子转化为气态正一价阳离子所需的最低能量叫做第一电离能；（2）从左至右，电离能逐渐增大，同一主族元素，从上到下电离能逐渐减小，越容易失去电子的元素，第一电离能越小，元素周期表中处于对角线位置，性质有相似性；（3）Mg的基态原子3s轨道为全充满，较稳定，比相邻的ⅠA和ⅢA族元素的第一电离能大，P的3p能级上半充满，较稳定，比相邻的ⅣA和ⅥA族的第一电离能大，故c图表示第一电离能；当第三周期元素原子均失去一个电子后，的2p轨道全充满，较稳定，故第二电离能陡然升高，故a图表示第二电离能；当失去两个电子后，的2p轨道全充满，较稳定，故第三电离能比Na的大，故b图表示第三电离能；（4）Cu原子失去一个电子后，核外电子排布为，而锌为，根据洪特则，铜达到了较稳定状态，所以Cu的第二电离能相对较大；（5）一个基态的气态氧原子得到一个电子成为

时放出

141kJ

的能量；随着原子半径的增大，核电荷对外来电子的吸引力减弱，结合一个电子释放的能量依次减小。【详解】气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态正一价阳离子所需的最低能量叫做第一电离能。故答案为：气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态正一价阳离子所需的最低能量；同周期中从左至右，电离能逐渐增大，但因ⅡA族的ns能级上全充满而较稳定，故比相邻的ⅢA族元素的电离能大，同理，ⅤA族元素原子的np能级上半充满而较稳定，故比相邻的ⅥA族元素的电离能大。故第三周期8种元素的电离能由小到大的关系是故S

的第一电离能的大小最小范围为。故答案为：；P；同一主族元素，从上到下，因原子半径逐渐增大，原子核对最外层电子的吸引力逐渐减小，变得容易失去电子，故电离能逐渐减小。故答案为：从上到下依次减小；越容易失去电子的元素，第一电离能越小，应位于元素周期表左下方。故第五周期IA族的第一电离能最小。故答案为：第五周期IA族；和Al在元素周期表中处于对角线位置，性质有相似性。氢氧化铝具有两性，故氢氧化铍也具有两性。故答案为：两性；第三周期元素中，Mg的基态原子3s轨道为全充满，较稳定，比相邻的ⅠA和ⅢA族元素的第一电离能大，P的3p能级上半充满，较稳定，比相邻的ⅣA和ⅥA族的第一电离能大，故c图表示第一电离能；当第三周期元素原子均失去一个电子后，的2p轨道全充满，较稳定，故第二电离能陡然升高，故a图表示第二电离能；当失去两个电子后，的2p轨道全充满，较稳定，故第三电离能比Na的大，故b图表示第三电离能。故选C。故答案为：C；的价层电子构型为，Zn的价层电子构型为，Zn的电子构型为全充满，较稳定，故第一电离能：失去一个电子后，Cu的价层电子构型变为，为全充满状态，较稳定，故铜的第二电离能大于锌的第二电离能。故答案为：Cu原子失去一个电子后，核外电子排布为，而锌为，根据洪特则，铜达到了较稳定状态，所以Cu的第二电离能相对较大；结合表中数据分析Cl、Br、I得到一个电子的能量变化，得出元素的电子亲和能越大，越容易得到电子，故A正确；B.一个基态的气态氧原子得到一个电子成为

时放出

141kJ

的能量，故B错误；C.一个基态的气态氧原子得到一个电子成为

，再得到一个电子成为，此时的能量变化为第二电子亲和能，故C正确；D.根据表中数据，一个基态的气态氧原子得到一个电子成为

放热，1个再得到到一个电子成为吸热，根据盖斯定律，O得到两个电子时应吸收热量，故D正确；故答案为：B；同主族元素从上至下，原子半径逐渐增大，原子核对核外电子的吸引能量减弱，故放出的能量减小。故答案为：随着原子半径的增大，核电荷对外来电子的吸引力减弱，结合一个电子释放的能量依