高中化学人教版 (2019)选择性必修2第二节 原子结构与元素的性质第2课时精练

这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修2第二节 原子结构与元素的性质第2课时精练，共13页。
第2课时　元素周期律(一)
[核心素养发展目标]　1.能从原子结构的角度理解原子半径、元素第一电离能之间的递变规律，能利用递变规律比较原子(离子)半径、元素第一电离能的相对大小。2.通过原子半径、元素第一电离能递变规律的学习，建立“结构决定性质”的认知模型，并能利用认知模型解释元素性质的规律性和特殊性。
一、原子半径
1．影响原子半径大小的因素
(1)电子的能层数：电子的能层越多，电子之间的排斥作用使原子半径增大。
(2)核电荷数：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
(1)同周期：从左至右，核电荷数越大，半径越小。
(2)同主族：从上到下，核电荷数越大，半径越大。
3．原子或离子半径的比较方法
(1)同种元素的离子半径：阴离子大于原子，原子大于阳离子，低价阳离子大于高价阳离子。例如：r(Cl－)＞r(Cl)，r(Fe)＞r(Fe2＋)＞r(Fe3＋)。
(2)能层结构相同的离子：核电荷数越大，半径越小。例如：r(O2－)＞r(F－)＞r(Na＋)＞r(Mg2＋)＞r(Al3＋)。
(3)带相同电荷的离子：能层数越多，半径越大。例如：r(Li＋)＜r(Na＋)＜r(K＋)＜r(Rb＋)＜
r(Cs＋)，r(O2－)＜r(S2－)＜r(Se2－)＜r(Te2－)。
(4)核电荷数、能层数均不同的离子：可选一种离子参照比较。例如：比较r(K＋)与r(Mg2＋)，可选r(Na＋)为参照，r(K＋)＞r(Na＋)＞r(Mg2＋)。

(1)能层数少的元素原子半径一定小于能层数多的元素的原子半径(　　)
(2)核外能层结构相同的单核粒子，半径相同(　　)
(3)质子数相同的不同单核粒子，电子数越多，半径越大(　　)
(4)各元素的原子半径总比离子半径大(　　)
(5)同周期元素从左到右，原子半径、离子半径均逐渐减小(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×

1．下列各组微粒不是按半径逐渐增大的顺序排列的是(　　)
A．Na、K、Rb B．F、Cl、Br
C．Mg2＋、Al3＋、Zn2＋ D．Cl－、Br－、I－
答案　C
解析　同主族元素，从上到下，原子半径(离子半径)逐渐增大，故A、B、D三项中的各微粒的半径逐渐增大；电子层数相同，核电荷数越大半径越小，Mg2＋、Al3＋能层数相同但铝的核电荷数大，所以Al3＋的半径小，故C项微粒不是按半径逐渐增大的顺序排列的。
2．下列化合物中阳离子半径与阴离子半径比值最小的是(　　)
A．NaF B．MgI2
C．BaI2 D．KBr
答案　B
解析　题中阳离子半径由小到大的顺序为r(Mg＋)＜r(Na＋)＜r(K＋)＜r(Ba2＋)，阴离子半径由大到小的顺序为r(I－)＞r(Br－)＞r(F－)。要使r(阳)/r(阴)最小，应取r(阳)最小的与r(阴)最大的相比，即r(Mg2＋)/r(I－)最小。

粒子半径比较的一般思路
(1)“一层”：先看能层数，能层数越多，一般微粒半径越大。
(2)“二核”：若能层数相同，则看核电荷数，核电荷数越大，微粒半径越小。
(3)“三电子”：若能层数、核电荷数均相同，则看核外电子数，电子数多的半径大。
二、元素的电离能
1．元素第一电离能的概念与意义
(1)概念
①第一电离能：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。
②逐级电离能：气态基态一价正离子再失去一个电子成为气态基态二价正离子所需的最低能量叫做第二电离能，第三电离能和第四、第五电离能依此类推。由于原子失去电子形成离子后，若再失去电子会更加困难，因此同一原子的各级电离能之间存在如下关系：I1A2＋
D．单质的还原性：A>B>D>C
答案　C
解析　aA2＋、bB＋、cC3－、dD－具有相同的电子层结构，则四种元素在元素周期表中的相对位置如下：


……
C

D
B
A
……




据此可知，原子半径：B＞A＞C＞D；原子序数：a＞b＞d＞c；离子半径：C3－＞D－＞B＋＞A2＋；单质的还原性：B＞A＞C＞D。
4．下列四种粒子中，半径按由大到小的顺序排列的是(　　)
①基态X的原子结构示意图：
②基态Y的价电子排布式：3s23p5
③基态Z2－的轨道表示式：
④W基态原子有2个能层，电子式：
A．③>①>②>④ B．③>②>①>④
C．①>③>④>② D．①>④>③>②
答案　A
解析　①根据结构示意图可知X为S；②基态Y的价电子排布式为3s23p5，可知Y为Cl；③根据基态Z2－的轨道表示式可知Z2－为S2－；④根据W基态原子有2个能层，电子式为，可知W为F；能层数越多，半径越大，则FCl>F，即③>①>②>④；A正确。
题组二　电离能及应用
5．(2019·蒙山县第一中学高二期末)以下说法不正确的是(　　)
A．第一电离能越小，表示该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　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；同一元素的电离能，各级电离能逐级增大，故B正确；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；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。
6．(2019·兰州一中高二期末)下列叙述正确的是(　　)
A．通常，同周期元素中第ⅦA族元素的第一电离能最大
B．在同一主族中，自上而下元素的第一电离能逐渐减小
C．第ⅠA、ⅡA族元素的原子，其原子半径越大，第一电离能越大
D．主族元素的原子形成单原子离子时的最高化合价数都和它的族序数相等
答案　B
解析　稀有气体不容易失电子，则同周期元素中稀有气体的第一电离能最大，故A错误；在同一主族中，自上而下元素的失电子能力增强，则自上而下元素的第一电离能逐渐减小，故B正确；第ⅠA、ⅡA族元素的原子，其半径越大，失电子能力越强，越容易失电子，第一电离能越小，故C错误；有的主族元素的原子形成单原子阳离子时的最高化合价数等于其族序数，如Cl元素等，但F元素形成的最高化合价为－1价，不等于其族序数，故D错误。
7．(2019·石河子第二中学高二月考)下列各组元素中，第一电离能依次减小的是(　　)
A．H　Li　Na　K B．Na　Mg　Al　Si
C．I　Br　Cl　F D．F　O　N　C
答案　A
解析　H、Li、Na、K属于同一主族元素且原子序数依次增大，其第一电离能随着原子序数的增大而减小，所以其第一电离能依次减小，故A正确；Na、Mg、Al、Si属于同一周期元素且原子序数依次增大，其第一电离能随着原子序数的增大而增大，但第ⅡA族元素的第一电离能大于第ⅢA族的，所以其第一电离能由大到小的顺序为Si、Mg、Al、Na，故B错误；I、Br、Cl、F属于同一主族元素且原子序数依次减小，同一主族元素的第一电离能随着原子序数的增大而减小，所以I、Br、Cl、F第一电离能依次增大，故C错误；F、O、N、C属于同一周期元素且原子序数依次减小，同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大，但第ⅤA族的大于第ⅥA族的，所以其第一电离能由大到小的顺序是F、N、O、C，故D错误。
8．(2019·蒙山县第一中学高二期末)在下面的电子结构中，第一电离能最小的原子可能是(　　)
A．ns2np3 B．ns2np4 C．ns2np5 D．ns2np6
答案　B
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，同一主族元素中，其第一电离能随着原子序数的增大而减小。A中ns2np3属于第ⅤA族元素、B中ns2np4属于第ⅥA族元素、C中ns2np5属于第ⅦA族元素、D中ns2np6属于0族元素，如果这几种元素都是第二周期元素，其第一电离能大小顺序是Ne＞F＞N＞O，所以第一电离能最小的原子可能是第ⅥA族元素，故选B。
9．Li、Be、B原子失去一个电子，所需的能量相差并不大，但最难失去第二个电子的原子是(　　)
A．Li B．Be C．B D．相差不大
答案　A
解析　Li、Be、B原子失去一个电子后的电子排布式分别为1s2、1s22s1、1s22s2，Li原子再失去一个电子时，将要失去第一电子层上的电子，失电子较难；而Be、B原子再失去一个电子时，失去同电子层上的电子，相对容易些，故Li失去第二个电子时要更难些。
10．(2019·黄陵中学高新部高二期末)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)。

I1
I2
I3
I4
……
R
740
1 500
7 700
10 500
……

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
答案　B
解析　由表中数据I3≫I2，可知元素R的最高正价为＋2价，A项错误；元素R一定位于第ⅡA族，B项正确；元素R一定位于第ⅡA族，最外层有2个电子，但R不一定是Be元素，C、D项错误。

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
I1
I2
I3
I4
Q
2 080
4 000
6 100
9 400
R
500
4 600
6 900
9 500
S
740
1 500
7 700
10 500
T
580
1 800
2 700
11 600
V
420
3 100
4 400
5 900

(1)在元素周期表中，最有可能处于同一族的是________(填字母，下同)。
A．Q和R B．S和T C．T和V D．R和T E．R和V
(2)它们的氯化物的化学式中，最有可能正确的是___________。
A．QCl2　B．RCl　C．SCl3　D．TCl　E．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．Q　　B．R　　C．S　　D．T　　E．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．H B．Li C．Na D．K
理论根据是___________________________________________________________________。
答案　(1)E　(2)B　(3)E　(4)E　(5)D　R和V都是I2≫I1，应该均属于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或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K
解析　各级电离能中发生突跃式升高的情况是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元素。
(2)各元素价态与化合物中氯原子数相同的只有选项B。
(3)最有可能与Q元素处于同一族的元素的第一电离能应该特别大或者性质很不活泼，只有选项E符合要求。
(4)最容易与氯元素形成离子化合物的元素应该是第一电离能最小的，选项E符合要求。
(5)R和V都显＋1价，应为ⅠA族元素，都有第四电离能，核外电子数应该至少为4个，R和V的目标元素锁定在Na、K，V的第一电离能较小，应为K，所以选项D正确。
12．判断下列微粒半径的大小。
(1)Mg________Ba。
(2)K________Ca。
(3)基态原子X外围电子排布为3s23p5________基态原子Y价电子排布3s23p4。
(4)S2－________S。
(5)N3－________Na＋。
(6)Ne________Ar。
(7)基态原子W ________基态原子Z。
答案　(1)＜　(2)＞　(3)＜　(4)＞　(5)＞　(6)＜　(7)＞
13．现有核电荷数小于18的元素A，其电离能数据如表所示[I1表示失去第1个电子的电离能，In(n＝2,3,4,5,6,7,8,9,10,11)表示失去第n个电子的电离能，单位为eV]。
符号
I1
I2
I3
I4
I5
I6
电离能
7.64
15.03
80.12
109.3
141.2
186.5
符号
I7
I8
I9
I10
I11

电离能
224.9
226.0
327.9
367.4
1 761


(1)外层电子离核越远，能量越高，电离能越________(填“大”或“小”)；阳离子所带电荷数越多，在失去电子时，电离能越________(填“大”或“小”)。
(2)上述11个电子分属________个能层。
(3)失去11个电子后，该元素还有________个电子。
(4)该元素的最高价氧化物对应的水化物的化学式是________。
答案　(1)小　大　(2)3　(3)1　(4)Mg(OH)2
解析　(1)电子离核越远，能量越高，受原子核的引力越小，失去电子越容易，则电离能越小；阳离子所带电荷数越多，离子半径越小，原子核对核外电子的引力越大，失电子越难，则电离能越大。
(2)根据题目数据知，I1、I2较小，I3突然增大，说明最外层有2个电子，I3到I10变化较小，但I11突然增大，说明次外层有8个电子，又由于核电荷数小于18，所以A为Mg。
(3)Mg元素的原子失去11个电子后，还有1个电子。
(4)Mg元素的最高价氧化物对应的水化物为Mg(OH)2。
14．如图是部分元素原子的第一电离能I1随原子序数变化的曲线图。

请回答以下问题：
(1)认真分析图中同周期元素第一电离能的变化规律，将Na～Ar之间六种元素用短线连接起来，构成完整的图像。
(2)由图分析可知，同一主族元素原子的第一电离能I1变化规律是________。
(3)图中5号元素在周期表中的位置是________周期________族。
(4)图中出现的元素中最活泼的金属元素位于元素周期表的________周期________族。
(5)写出图中6号元素的价电子排布式：________。
(6)分析图中同周期元素第一电离能的变化规律，推断Na～Ar元素中，Al的第一电离能的大小范围________