考点03 元素周期律 ——2022-2023学年高二化学下学期期末复习考点精练学案（人教版2019选择性必修2）

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必考点03 元素周期律

题型一 元素周期律
例1．（2023·全国·高二课时练习）下列微粒半径依次增大的是
A．同一主族元素随着原子序数的递增
B．同一周期的元素随着原子序数的递增
C．Na+、Mg2+、Al3+、F-
D．P、S、S2-、Cl-
【答案】A
【详解】
A．依据比较微粒半径大小的规律进行分析，同一主族，随着原子序数的递增，原子的电子层数依次增加，原子半径依次增大，A正确；
A．一般来说，同一周期，随着原子序数的递增，原子半径逐渐减小，B错误；
C．各微粒的电子层结构相同，核电荷数越大，半径越小，故半径F-最大，Al3+最小，C错误；
D ．微粒半径P>S，S2->Cl-，D错误；
故答案为：A。
例2．（2023·全国·高二课时练习）下列微粒半径大小比较正确的是
A．Na+Al3+
C．NaK>Na，故D错误；
故答案为B。
例3．（2023秋·河北唐山·高二开滦第一中学校考阶段练习）某元素X的逐级电离能如图所示，下列说法正确的是

A．X元素可能为+4价 B．X的最高价氢氧化物不一定为强碱
C．X为第五周期元素 D．X与氯气反应生成化合物为XCl3
【答案】BD
【分析】根据电离能图知，第三电离能和第四电离能之间的差距最大，所以该原子最外层有3个电子，属于第ⅢA族元素。
【解析】A．X元素最外层有3个电子，可能为 +3价，故A错误；
B．X元素最外层有3个电子，属于第ⅢA族元素，则X的最高价氢氧化物不一定是强碱，故B正确；
C．周期数=核外电子层数，图象中没有显示X原子有多少电子层，因此无法确定该元素位于第几周期，故C错误；
D．该主族元素最外层有3个电子，在反应中容易失去3个电子形成X3+，所以X与氯反应时可能生成XCl3，故D正确；
故答案选BD。
例4．（2023秋·广东广州·高二广州四十七中校考期末）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kJ/mol)。

I1
I2
I3
I4
……

740
1500
7700
10500

下列关于元素R的判断正确的是A．R的最高正价为+1价
B．R元素位于元素周期表中第ⅢA族
C．R元素第一电离能大于同周期相邻元素
D．R元素基态原子的电子排布式为1s22s22p1
【答案】C
【分析】根据第一至第四电离能分析该元素的电离能可知：第三电离能剧增，说明该元素容易失去2个电子，则该元素原子形成离子的化合价为+ 2价，即最外层应有2个电子，应为第ⅡA族元素，由此分析解答。
【解析】A．元素R最外层应有2个电子，所以R的最高正价为+2价，A错误；
B．元素R第一、第二电离能相差不大，元素的第三电离能剧增说明R元素位于元素周期表中第ⅡA族元素，B错误；
C．R元素的原子最外层共有2个电子，处于原子轨道的全充满的稳定状态，因此其第一电离能大于同一周期相邻元素，C正确；
D．R元素可能是Be或Mg，基态Be核外电子排布是1s22s2；基态Mg基态原子的电子排布式为ls2s2p63s2，D错误；
故合理选项是C。
例5．（2023·高二课时练习）下列各选项中，按元素的电负性由大到小排列，顺序正确的是
A． B．
C． D．
【答案】B
【解析】A．同主族元素从上到下电负性减小，所以电负性，故A错误；
B．同主族元素从上到下电负性减小，同周期元素从左到右电负性增大，所以电负性，故B正确；
C．同主族元素从上到下电负性减小，所以电负性，故C错误；    
D．同主族元素从上到下电负性减小，同周期元素从左到右电负性增大，所以电负性，故D错误；
选B。
【解题技巧提炼】
1．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。
2．同周期元素性质递变规律
第三周期元素
11Na
12Mg
13Al
14Si
15P
16S
17Cl
18Ar
(1)电子排布
电子层数相同，最外层电子数依次增加
(2)原子半径
原子半径依次减小
—
(3)主要化合价
＋1
＋2
＋3
＋4
－4
＋5
－3
＋6
－2
＋7
－1
—
(4)金属性、非金属性
金属性减弱，非金属性增加
—
(5)单质与水或酸置换难易
冷水
剧烈
热水与
酸快
与酸反
应慢
——
—
(6)氢化物的化学式
——
SiH4
PH3
H2S
HCl
—
(7)与H2化合的难易
——
由难到易
—
(8)氢化物的稳定性
——
稳定性增强
—
(9)最高价氧化物的化学式
Na2O
MgO
Al2O3
SiO2
P2O5
SO3
Cl2O7
—
最高价氧化物对应水化物
(10)化学式
NaOH
Mg(OH)2
Al(OH)3
H2SiO3
H3PO4
H2SO4
HClO4
—
(11)酸碱性
强碱
中强碱
两性氢
氧化物
弱酸
中强
酸
强酸
很强
的酸
—
(12)变化规律
碱性减弱，酸性增强
—
3．元素第一电离能变化规律

(1)每个周期的第一种元素的第一电离能最小，最后一种元素的第一电离能最大，即一般来说，随着核电荷数的递增，元素的第一电离能呈增大趋势。
(2)同一族，从上到下第一电离能逐渐减小。
电离能的应用
(1)根据电离能数据，确定元素原子核外电子的排布及元素的化合价。如Li：I1≪I2ⅢA，ⅤA>ⅥA。
4．电负性
(1)键合电子：元素相互化合时，原子中用于形成化学键的电子称为键合电子。
(2)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。电负性越大的原子，对键合电子的吸引力越大。
(3)电负性大小的标准：以氟的电负性为4.0和锂的电负性为1.0作为相对标准。
递变规律
(1)同周期，自左到右，元素的电负性逐渐增大，元素的非金属性逐渐增强、金属性逐渐减弱。
(2)同主族，自上到下，元素的电负性逐渐减小，元素的金属性逐渐增强、非金属性逐渐减弱。
应用
(1)判断元素的金属性和非金属性强弱
①金属的电负性一般小于1.8，非金属的电负性一般大于1.8，而位于非金属三角区边界的“类金属”(如锗、锑等)的电负性则在1.8左右，它们既有金属性，又有非金属性。
②金属元素的电负性越小，金属元素越活泼；非金属元素的电负性越大，非金属元素越活泼。
(2)判断元素的化合价
①电负性数值小的元素在化合物中吸引电子的能力弱，元素的化合价为正值。
②电负性数值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。
(3)判断化合物的类型

如H的电负性为2.1，Cl的电负性为3.0，Cl的电负性与H的电负性之差为3.0－2.1＝0.9Mg，即YZ>Y
C．基态原子中未成对电子数最多的是R
D．元素最高价氧化物对应的水化物酸性：Z>Y
【答案】C
【分析】由图可知，X为O，Y为Si，Z为P，R为Se，W为 Br，据此回答。
【解析】A．第一电离能是基态的气态原子失去最外层的一个电子所需能量。由分析可知，Z为P，R为Se。P的第一电离能大于S的；Se和S同主族，且在S的下方，第一电离能小于S的；所以第一电离能：P＞Se，A正确；
B．元素电负性：X>Z>Y，由分析可知，X为O，Y为Si，Z为P，其电负性：O>P>Si， B正确；
C．几种元素基态原子电子排布图为:O为1s22s22p4，Si为1s22s22p63s23p2，P为1s22s22p63s23p3，Se为1s22s22p63S23P63d104s24p4，Br为1s22s22p63S23P63d104s24p5，由此可知，基态原子中未成对电子数最多的是P元素，C错误；
D．元素最高价氧化物对应的水化物酸性：Z>Y，由分析可知，Y为Si，Z为P，其对应酸为：H3PO4>H2SiO3，D正确；
故选C。
3．原子结构决定元素的性质，下列说法中正确的是
A．在第ⅥA族元素的氢化物(H2R)中，热稳定性最强的其沸点也一定最高
B．Na、Al、Cl的原子半径依次减小，Na+、Al3+、Cl-的离子半径也依次减小
C．第二周期元素的最高正化合价都等于其原子的最外层电子数
D．非金属元素的非金属性越强，其氧化物对应水化物的酸性也一定越强
【答案】A
【详解】
A．在第ⅥA族元素的氢化物(H2R)中，氧元素的非金属性最强，热稳定性最强的是H2O；由于水分子间存在氢键，所以其沸点也最高，A正确；
B．Na+、Al3+只有2层电子，Cl-有3层电子，所以Cl-半径最大，B错误；
C．氟原子最外层有7个电子，但是其没有正化合价，也没有最高正价，C错误；
D．非金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的酸性越强，但若不是最高价，则不一定，D错误；
综上所述答案为A。
4．下列关于元素周期表和元素周期律的说法不正确的是
A．O与S为同主族元素，且O比S的非金属性强
B．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次逐渐减弱
C．第三周期元素从Na到Cl，金属性逐渐增强
D．原子序数从3依次增加到9，原子半径逐渐减少
【答案】C
【详解】
A．O与S为同主族元素，同主族元素从上至下非金属性逐渐增强，则O比S的非金属性强，故A正确；
B．非金属性越强，其氢化物的稳定性越强，F、Cl、Br、I位于同主族，同主族元素从上至下非金属性逐渐减弱，则HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次逐渐减弱，故B正确；
C．同周期元素从左至右，非金属性逐渐增强，则第三周期元素从Na到Cl，金属性逐渐减弱，故C错误；
D．原子序数从3依次增加到9位于同周期，同周期元素，随核电荷数增大，原子半径逐渐减小，故D正确；
答案选C。
题型二 元素周期律的综合应用
1．（2023·山东青岛市·高二期末）下列价电子排布对应的基态原子中，电负性最大的是( )
A．2s22p1 B．2s22p3 C．2s22p4 D．3s23p4
【答案】C
【分析】
可以先根据价电子排布推出具体的原子，再比较电负性。
【详解】
选项中A—D对应的元素分别为B、N、O、S；其中电负性最大的是O；
答案选C。
2．（2023·北京东城区·高二期末）按照F、Cl、Br的顺序，下列叙述正确的是
A．第一电离能依次减小
B．原子半径依次减小
C．电负性依次增大
D．对应氢化物分子中的化学键键能依次增大
【答案】A
【详解】
A．F、Cl、Br为同一主族元素，同主族元素， 从上到下电离能依次减小，A正确；
B．同主族元素从上到下原子半经依次增大，B错误；
C．同主族元素从上到下，电负性依次减弱，C错误；
D．同主族自上而下非金属逐渐减弱，对应氢化物稳定性依次减弱，氢化物分子中的化学键键能依次减弱，D错误；
故选A。
3．（2023·山东潍坊市·高二期末）以下有关元素性质的说法中错误的是( )
A．元素电负性：Na＜P＜O B．第一电离能：S＞P＞Si
C．最高化合价：Mn＞Cr＞V D．离子半径：Cl-＞K+＞Na+
【答案】B
【详解】
A．元素的非金属性越强，其电负性就越大。元素的非金属性：Na＜P＜O，所以元素的电负性由小到大的顺序为：Na＜P＜O，A正确；
B．一般情况下，同一周期元素的第一电离能随原子序数的增大而增大，但第IIA、第VA元素的原子核外电子处于原子轨道的全满、半满的稳定状态，失去电子消耗的能量比相邻元素大，所以第一电离能由大到小的顺序为：P＞S＞Si，B错误；
C．Mn元素最高为+7价，Cr元素最高为+6价，V元素最高为+5价，所以元素的最高化合价由高到低的顺序为：Mn＞Cr＞V，C正确；
D．离子核外电子层数越多，离子半径越大；当离子核外电子层结构相同时，离子的核电荷数越大，离子半径越小。Cl-、K+核外有3个电子层，Na+核外有2个电子层，所以离子半径由大到小的顺序为：Cl-＞K+＞Na+，D正确；
故合理选项是B。
4．（2023·丽江市永胜县教育局高二期末）下列关于元素第一电离能的说法不正确的是( )
A．钾的第一电离能小于钠的，故钾的金属性强于钠
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．价电子排布式为ns2np6(若只有K层时为1s2)的原子，第一电离能较大
D．对于同一种元素而言，原子的电离能I1Z>Y>X B．第一电离能：W >Z
C．简单氢化物的沸点：Y >X D．W、Y形成的化合物是碱性氧化物
【答案】C
【分析】
短周期最高能级为3个单电子，则为p能级，即p能级为3个电子，结合短周期元素可初步推断基态X原子的核外电子排布为1s22s22p3，则X为N元素，N元素的化合物为红棕色气体的是NO2，则Y为O元素；L层为8个电子，则基态Z原子的ls能级与最高能级共4个电子，故其最高能级为3s，且电子数为2，故Z为Mg元素，W为金属元素，且原子序数比Mg大，则W为Al元素；
【详解】
A．X、Y 、Z、W的原子半径：Z(Mg)>W(Al)> X(N)>Y(O)，故A项错误；
B．因Mg的3s能级电子数为2，为全充满状态，而Al的3p能级只有1个电子，容易失去电子变为3s全充满的2个电子，故第一电离能Mg > Al， 故B项错误；
C．常温下，H2O为液态，而NH3为气态，简单氢化物的沸点：Y >X，故C项正确；
D．Al2O3为两性氧化物， 故D项错误。
故本题选C；
4．（2023·辽宁高二期末）由多元素组成的化合物Fe-Sm-As-F-O，是我国科学家近年来发现的一种重要的铁系超导材料。下列说法正确的是( )
A．O的价层电子排布式为1s22s22p4
B．Fe3+的价层电子轨道表示式违背了泡利不相容原理
C．N、As同主族，第一电离能N＜As
D．电负性F＞O＞As
【答案】D
【详解】
A．氧原子核外电子数为8，基态氧原子核外电子排布式为1s22s22p4，价层电子排布式为2s22p4，故A不符合题意；
B．泡利不相容原理内容为：每个原子轨道上最多只能容纳2个自旋状态相反的电子，选项中违背洪特规则，铁离子价层电子轨道表示式：，故B不符合题意；
C．N、As同主族，同一主族元素第一电离能随着原子序数增大而减小，所以第一电离能N＞As，故C不符合题意；
D．同一周期元素从左到右电负性逐渐增大，电负性F＞O＞N，同一主族元素从上到下电负性逐渐减小，电负性N＞As，所以电负性F＞O＞As，故D符合题意；
答案选D。
5．（2023·静宁县第一中学高二期末）根据表中五种元素的第一至第四电离能数据(单位：kJ·mol-1)，回答下列问题：
元素代号
I1
I2
I3
I4
Q
2080
4000
6100
9400
R
500
4600
6900
9500
S
740
1500
7700
10500
T
580
1800
2700
11600
U
420
3100
4400
5900
(1)在周期表中，最可能处于同一族的是_______(填序号，下同)。
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．R+ 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)T元素最可能是_______区元素，其氯化物的化学式为_______。
(5)每种元素都出现相邻两个电离能的数据相差较大的情况，这一事实从一个侧面说明了原子核外_______，如果U元素是短周期的元素，你估计它的第二次电离能飞跃数据将是第_______个。
(6)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_______。
【答案】E D C p 电子分层排布，各能层能量不同 10 T>S>R S S的第一电离能失去的是s能级的电子，s能级为全充满稳定结构，能量较低,故第一电离能反常高
【分析】
由表中数据元素的电离能可以看出，Q 的电离能很大，可能为零族元素，R和U的第一电离能较小，第二电离能剧增，故表现+1价，最外层电子数为1，二者位于同一族，S的第一、第二电离能较小，第三电离能剧增，故表现+2价，最外层电子数为2，T的第一、第二、第三电离能较小，第四电离能剧增，表现+3价，最外层电子数为3。
【详解】
(1)以上五种元素中，最可能为同族元素的是R和U，故填E；
(2)电离能最小，离子的氧化性最弱，从表中数据可以看出，U的电离能最小，则氧化性最弱，故填D；
(3)Q元素电离能很大，可能为0族元素，同族元素性质相似，故填C；
(4)T元素的第一、第二、第三电离能较小，第四电离能剧增，表现+3价，最可能为p区元素，其氯化物的化学式为，故填p、；
(5)根据表中数据可以看出，每失去一个电子所吸收的能量不同，从侧面证明了原子核外电子分层排布，各能层能量不同；如果U为短周期元素，根据表中数据可知其为第IA族元素，且原子序数大于4，为Na，第二次电离能飞跃是在失去最内层电子时，即第10个电子时出现电离能飞跃，故填电子分层排布，各能层能量不同、10；
(6)R元素最外层电子数为1，S元素最外层电子数为2，T元素的最外层电子数为3。若R、S、T 是同周期的3种主族元素，则它们的原子序数由小到大的顺序是RR、S的第一电离能失去的是s能级的电子，s能级为全充满稳定结构，能量较低,故第一电离能反常高。
【点睛】
若能级电子处于全充满或半充满状态，第一电离能较大，故会出现反常现象。
6．（2023·天津和平区·耀华中学高二期末）元素周期表前四周期、、、、五种元素，元素的原子最外层电子排布式为；元素的原子价电子排布式为；元素位于第二周期且原子中能级与能级电子总数相等；元素原子的能层的能级中有3个未成对电子；元素原子有5个未成对电子。
(1)写出元素名称：_______；_______；_______。
(2)基态原子的电子排布图为_______。
(3)当时，的最简单气态氢化物的电子式为_______，分子的结构式是_______；当时，与形成的化合物与氢氧化钠溶液反应的离子方程式是_______。
(4)若元素的原子最外层电子排布式为，元素的原子价电子排布式为，、、、四种元素的第一电离能由大到小的顺序是_______(用元素符号表示)。
(5)元素原子的价电子排布式是_______，在元素周期表中的位置是_______，其最高价氧化物的化学式_______。
【答案】氧 磷 锰 O=C=O 第四周期ⅦB族
【分析】
元素周期表前四周期A、B、C、D、E五种元素，A元素的原子最外层电子排布为ms1，A位于ⅠA族；B元素的原子价电子排布式为ns2np2，B位于ⅣA族；C元素位于第二周期且原子中p能级与s能级电子总数相等，则原子的电子排布式为1s22s22p4，故C为氧元素；D元素原子的M能层的P能级中有3个未成对电子，则D元素原子电子排布式为1s22s22p63s23p3，D为P元素；E元素原子有5个未成对电子，则E的电子排布式为：1s22s22p63s23p63d54s2，E为Mn元素。
【详解】
(1)元素名称：为氧；为磷；为锰。
(2) C为氧、氧是8号元素，基态原子的电子排布图为。
(3)当n＝2时，B为C元素，的最简单气态氢化物即甲烷的电子式为，分子即二氧化碳结构式是O=C=O；当时，与形成的化合物即二氧化硅与氢氧化钠溶液反应，能生成硅酸钠溶液，离子方程式是。
(4) 若A元素的原子最外层电子排布为2s1，则A为Li元素，B元素的原子价电子排布式为3s23p2，B为Si元素，同周期元素自左至右第一电离能呈增大趋势，同主族元素自上而下第一电离能逐渐减小，非金属性越强第一电离能越大，故第一电离能由大到小的顺序为：O>P>Si>Li，故答案为O>P>Si>Li。
(5) E是锰元素，价电子排布式为：3d54s2，在元素周期表中处于第四周期第ⅦB族，锰元素的最高正化合价为+7价，则其最高价氧化物的化学式是Mn2O7。
7.有A、B、C、D、E、F六种短周期元素，其原子序数依次增大，A元素基态原子的p能级上的电子数等于次外层电子数，C元素基态原子的s能级与p能级上的电子数相等，D是短周期中电负性最小的元素，E原子的第一电离能(单位：kJ·mol－1，下同)至第四电离能分别为578、1 817、2 745、11 575，F原子的价电子构型与C原子的相同。请回答下列问题：
(1)推测B的电负性________(填“>”或“ （2） 3
（3）2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑
【解析】由题意可推知：A：C，B：N， C：O，D：Na，E：Al，F：S。（1）N的非金属性比S强，故电负性：N>S。（2）Na的电子排布图，含有3个能层。（3）Al与NaOH溶液反应的离子方程式：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑。
8.不同元素的原子在分子内吸引电子的能力大小可用一数值x来表示，若x越大，则原子吸引电子的能力越强，在所形成的分子中成为负电荷一方。下面是某些短周期元素的x值：
元素
Li
Be
B
C
O
F
x值
1.0
1.5
2.0
2.5
3.5
4.0
元素
Na
Al
Si
P
S
Cl
x值
0.9
1.5
1.8
2.1
2.5
3.0

(1)通过分析x值的变化规律，确定N、Mg的x值范围：
______