高中化学第3节 元素性质及其变化规律第1课时课后作业题

这是一份高中化学第3节 元素性质及其变化规律第1课时课后作业题，共13页。
1.X元素的阳离子和Y元素的阴离子的核外电子层结构相同，下列叙述正确的是( )
A．离子半径X>Y
B．原子半径XY
B．四种元素中，最高价含氧酸酸性最强的为Y
C．简单氢化物的沸点：W>X
D．原子半径：Z>Y>X>W
3．具有相同电子层结构的三种微粒An＋、Bn－和C，下列分析正确的是( )
A．原子序数关系：C>B>A
B．微粒半径关系：r(Bn－)Y>W B．W>X>Y>Z
C．X>Y>Z>W D．Z>Y>X>W
7.某短周期元素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的最高价氢氧化物可能为强碱
C．X为ⅤA族元素
D．X与氯气反应时最可能生成的阳离子为X3＋
8．已知X、Y是主族元素，I为电离能，单位是kJ·ml－1。请根据下表所列数据判断，下列说法错误的是( )
A.元素X的常见化合价是＋1
B.元素Y是ⅢA族元素
C.元素X与氯形成化合物时，化合物的化学式可能是XCl
D.若元素Y处于第3周期，则它可与冷水剧烈反应
9．下列有关第一电离能的叙述正确的是( )
A.通常情况下，同周期元素中ⅦA族元素的第一电离能最大
B.C、N、O三种元素第一电离能从大到小的顺序是O>N>C
C.ⅠA、ⅡA族元素的原子，其原子半径越大，第一电离能越大
D.第3周期元素Al的第一电离能比Mg小
10．如图表示前20号元素的原子序数和气态基态原子失去核外第一个电子所需的能量的变化关系，其中A、B、C各点表示的元素是( )
A.N、S、P B．F、Cl、O
C.He、Ne、Ar D．Si、C、B
11.第一电离能(I1)是指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。如图是部分元素的第一电离能随原子序数变化的曲线(其中12～17号元素的有关数据未画出)。下列说法不正确的是( )
A．分析图中同周期元素第一电离能的变化规律，可推断在Na～Ar元素中，Al的第一电离能的最小范围：NaO2－>F－，即Z>W>X>Y，A正确；Y为F元素，没有最高价含氧酸，B错误；W的简单氢化物为NH3，X的简单氢化物为H2O，常温下NH3为气体，H2O为液体，说明沸点H2O>NH3，C错误；原子半径S>N>O>F，D错误。
3．答案：C
解析：设C的原子序数为Z，则A的原子序数为Z＋n，B的原子序数为Z－n，则原子序数大小顺序为A>C>B，A项错误；因An＋和Bn－具有相同的电子层结构，阴离子半径大于阳离子半径，即r(Bn－)>r(An＋)，B项错误；An＋、Bn－都应具有稀有气体元素原子的电子层结构，C的电子层结构与An＋、Bn－相同，所以C为稀有气体元素的原子，C项正确；B、C为同一周期的元素，而A应处于B、C的下一周期，故A的原子半径应大于B，D项错误。
4．答案：D
解析：若元素A、B同周期，在同一周期，随着原子序数递增，主族元素原子半径逐渐减小，而原子半径B>A，所以原子序数a>b，D正确；若元素A、B同主族，在同一主族，从上到下原子半径逐渐增大，而原子序数也增大，即当原子半径B>A时，原子序数b>a。
5．答案：A
解析：核外电子排布相同，核电荷数越大，半径越小，A对。同周期从左到右原子半径依次减小，B错。同种元素的阴离子半径大于原子半径大于阳离子半径，C、D错。
6．答案：A
解析：X的阳离子与Y的阴离子具有相同的电子层结构，则X位于Y的下一周期。W的阳离子与X的阳离子电荷数相等，则W、X位于同一主族，W的阳离子的氧化性比X的阳离子强，说明W在X前面的周期。同理分析Z、Y位于同一主族，Z在Y后面的周期。故四种元素原子序数的大小关系应为Z>X>Y>W，A项正确。
7．答案：D
解析：由图像可知，该元素的I4≫I3，故该元素最易形成＋3价阳离子，故A错误；由图像可知，该元素的I4≫I3，故该元素最易形成＋3价阳离子，X应为金属，X的最高价氢氧化物不属于强碱，故B错误；由图像可知，该元素的I4≫I3，故该元素最易形成＋3价阳离子，X应为ⅢA族元素，故C错误；由图像可知，该元素的I4≫I3，故该元素最易形成＋3价阳离子，因此X与氯气反应时最可能生成的阳离子为X3＋，故D正确。
8．答案：D
解析：由电离能的数据可以推出X易形成＋1价的化合物，A正确；由电离能的数据可以推出Y易形成＋3价的化合物，则Y位于ⅢA族，B正确；X位于ⅠA族，则其与氯形成化合物时，化学式可能是XCl，C正确；Y位于ⅢA族，若Y在第3周期，则Y为Al，它不和冷水反应，D错误。
9．答案：D
解析：通常，同周期元素中碱金属元素第一电离能最小，稀有气体元素第一电离能最大，A错误；同一周期主族元素，从左到右，第一电离能总体上呈现增大趋势，但由于原子轨道处于半充满或全充满时相对稳定，这使得ⅡA族、ⅤA族反常，故第一电离能N＞O，B错误；同主族元素，原子半径越大，第一电离能越小，C错误；同一周期主族元素，从左到右第一电离能总体上呈现增大趋势，但由于原子轨道处于半充满或全充满时相对稳定，这使得ⅡA族、ⅤA族反常，故第一电离能Mg＞Al，D正确。
10．答案：C
解析：稀有气体元素的原子最外层电子达到稳定结构，失去一个电子所需能量是同周期元素中最高的，故A、B、C分别代表He、Ne、Ar。
11．答案：C
解析：根据元素周期律分析，同周期元素随着金属性减弱，第一电离能逐渐增大，但Mg原子核外最外层电子排布式为3s2，3s能级为全充满状态，所以第一电离能大于Al，所以Al的第一电离能的最小范围为NaI1(O)。
14．答案：B
解析：某短周期元素R的第三电离能剧增，说明该原子最外层有2个电子，处于ⅡA族，该原子存在第五电离能，说明核外电子数大于4，R为Mg元素。R的最高正价为＋2，①错误；R元素位于元素周期表中ⅡA族，②正确；R元素最外层电子排布式为3s2，为全充满稳定状态，第一电离能大于同周期相邻元素，③正确；R元素的原子最外层共有2个电子，④错误；R元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s2，⑤错误。
关键能力综合练
1．答案：C
解析：电子层结构相同的微粒，核电荷数越大，微粒半径越小，故离子半径：Na＋＞Mg2＋＞Al3＋，C项错误。
2．答案：C
解析：A、B、C、D在元素周期表中的相对位置为eq \f( CD,BA )，根据递变规律判断。
3．答案：B
解析：钾元素的第一电离能小于钠元素的第一电离能，说明钾原子失电子能力比钠原子强，所以钾的活泼性强于钠，A项正确；同一周期主族元素的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，第ⅡA族元素的第一电离能大于第ⅢA族元素的第一电离能，第ⅤA族元素的第一电离能大于第ⅥA族元素的第一电离能，B项错误；最外层电子排布式为ns2np6(若只有K层时为1s2)的原子达到稳定结构，很难失去电子，所以其第一电离能较大，C项正确；原子的逐级电离能随着原子失去电子数的增多而增大，D项正确。
4．答案：C
解析：一般来说，元素周期表中，从左往右、从下往上，元素的第一电离能呈增大趋势，出现反常的情况有：第ⅡA族、ⅤA族元素原子的价电子所在轨道处于全满、半满状态，对应元素的第一电离能比相邻元素的大，故第一电离能：BN，故原子半径：Mg>Si>N>F，B项错误。①P的第一电离能比S的大，P的原子序数是15；②Mg的第一电离能比Ca的大，Mg的原子序数是12；③Si的第一电离能比Al的大，Si的原子序数是14，15＋12＋14＝41，C项正确。由表中数据可知，I4≫I3，则该元素位于第ⅢA族，D项错误。
6．答案：A
解析：X、Y、Z均为短周期元素，X原子最外层只有一个电子，则X为H元素、Li元素或Na元素；Y原子的最外层电子数比内层电子总数少4，则Y有3个电子层，最外层有6个电子，则Y为S元素；Z的最外层电子数是内层电子总数的3倍，则Z有2个电子层，最外层电子数为6，则Z为O元素。Y为S元素，基态硫原子的价电子排布式为3s23p4，故A项正确；Y为S元素，Z为O元素，非金属性：O>S，非金属性越强，简单氢化物越稳定，则简单氢化物的稳定性：O>S，故B项错误；Y为S元素，Z为O元素，第一电离能：SB，错误。②核外电子排布相同的离子，核电荷数越大，离子半径越小，所以离子半径：AB，正确。④当原子最外层电子数4时，易得到电子形成阴离子，原子最外层电子数：ASi>O，所以第一电离能大小O>Si>Al，即Y>W>Z，故B错误；工业上常用电解Al2O3制备Al单质，故C正确；Al的最高价氧化物的水化物为Al(OH)3，Si的最高价氧化物的水化物为硅酸，Al(OH)3不溶于硅酸，故D错误。
10．答案：B
解析：P、N都是ⅤA族元素，最高正价相同，都是＋5价，A错误。同一主族元素从上到下第一电离能逐渐减小，则第一电离能Li>Na>K，B正确。非金属性越强，气态氢化物越稳定，则热稳定性HF>H2O>H2S，C错误。同一主族元素从上到下金属性逐渐增强，最高价氧化物对应的水化物碱性逐渐增强，则碱性KOH>NaOH>LiOH，D错误。
11．答案：D
解析：具有下列核外电子排布式的原子①1s22s22p63s23p2，②1s22s22p3，③1s22s22p2，④1s22s22p63s23p4，则①为Si，②为N，③为C，④为S，根据同周期主族元素自左而右原子半径逐渐减小，同主族元素自上而下原子半径逐渐增大，故原子半径Si>S>C>N，故Si原子半径最大，即①的原子半径最大，A正确。具有下列价电子排布式的原子①3s23p1，②3s23p2，③3s23p3，④3s23p4，分别为Al、Si、P、S元素。同周期主族元素随原子序数增大第一电离能总体上呈增大趋势，ⅤA族元素的3p能级为半充满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能，③>④>②>①，B正确。同周期主族元素自左而右第一电离能总体上呈增大趋势，同主族元素自上而下第一电离能逐渐减小，故第一电离能①Na、K、Rb依次减小，②N、P、As依次减小，③O、S、Se依次减小，④Na、P、Cl依次增大，C正确。该元素第三电离能剧增，原子最外层应有2个电子，通常显＋2价，当它与氯气反应时最可能生成的阳离子是X2＋，D错误。
12．答案：AC
解析：m、n、p、q、w为五种元素，其核电荷数依次增大。m元素基态原子核外有三个能级，且各能级电子数相等，基态原子核外电子排布式为1s22s22p2，故m为C元素；w元素原子核外有4个电子层，最外层只有1个电子，其余各层均排满电子，原子核外电子数为2＋8＋18＋1＝29，故w为Cu元素；p、q元素位于同一族，它们的原子序数大于碳而小于Cu，只能处于第2、3周期、第3、4周期或第2、4周期，且两者核电荷数之和为24，可推知p为O元素、q为S元素；n的原子序数介于C、O之间，故n为N元素。同周期元素随原子序数增大第一电离能总体上呈增大趋势，但N元素原子2p轨道为半充满稳定状态，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能CNa，所以二者的还原性Ca>Na，D正确。
14．答案：D
解析：短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，W的核外电子数等于其主族序数，则W为H元素；X的单质在空气中含量最多，则X为N元素；Y的最高价氧化物的水化物是两性化合物，则Y为Al元素；Z的最高正价与最低负价的代数和为4，因为主族元素的最高正价与最低负价的绝对值之和为8，则Z的最高正价为＋6，最低负价为－2，则Z为S元素。H与N形成的最简单化合物氨气极易溶于水，A项正确；Al和S可形成化合物Al2S3，B项正确；H、N、Al、S的最外层电子数分别为1、5、3、6，故最外层电子数：S>N>Al>H，C项正确；Al和S的简单离子的核外电子数分别为10、18，二者的电子层结构不相同，D项错误。
15．答案：A
解析：D和E位于第2周期，X和Y位于第3周期，设D原子核外电子数为x，则X原子核外电子数为x＋6，又因X原子核外电子数是D的2倍，故2x＝x＋6，解得x＝6，则D为C元素，X为Mg元素，根据元素在周期表中的相对位置可知，Y是Al元素，E为N元素。A项，元素的第一电离能：Mg>Al，错误；B项，Mg为第3周期ⅡA族元素，镁单质可通过电解熔融MgCl2制备，正确；C项，元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性越强，四种元素中非金属性最强的是N元素，所以酸性最强的是HNO3，正确；D项，气体分子(DE)2为(CN)2，其电子式为∶N⋮⋮C∶C⋮⋮N∶，正确。
16．答案：(1) (2)从上到下依次减小 (3)3 ⅤA
(4)5 ⅠA (5)3s23p5 (6)Na Mg
解析：(1)依据第2周期第一电离能的递变规律，可以连出第3周期第一电离能的变化图像。(2)由题图可以得出同一主族元素原子的第一电离能的变化规律：从上到下依次减小。(3)题图中5号元素是P，P在周期表中处于第3周期ⅤA族。(4)依据同一周期元素的金属性从左到右逐渐减弱，同一主族元素的金属性从上到下逐渐增强，可以得出图中出现的元素中最活泼的金属元素是Rb，处于第5周期ⅠA族。(5)题图中6号元素是Cl，其价电子排布式为3s23p5。(6)依据第一电离能递变规律，可以得出Al的第一电离能的大小范围：NaD，则D为N元素；E对应的单质是目前用量最大的金属，则E是Fe元素。(2)元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物酸性越强；元素的金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物碱性越强。这几种元素中非金属性最强的是N元素，所以HNO3的酸性最强，金属性最强的是Na，所以NaOH的碱性最强。(3)同一周期元素，元素的第一电离能随着原子序数的增大而总体上呈增大趋势，但ⅡA族、ⅤA族元素的第一电离能大于其相邻元素，D是N元素，位于第2周期，第2周期第一电离能最大的元素是Ne元素。(4)E是Fe元素，E的价电子排布式为3d64s2，E核外电子数＝2＋8＋8＋6＋2＝26，Fe元素在周期表中的位置是第4周期Ⅷ族，Ⅷ族元素属于d区。(5)D是N元素，其单质为氮气，1个氮分子中含有1个三键，其电子式为∶N⋮⋮N∶。
19．答案：(1)1s22s22p63s1(或[Ne]3s1)
(2)第3周期ⅢA族 ＜
(3) 3 2p 哑铃
(4)1s22s22p63s23p5(或[Ne]3s23p5)
(5)N＞O
(6)NH3(或NH3·H2O)和HClO
解析：根据题中信息可推出：A为Na，B为Al，C为N，D为Cl，E为O。(1)A为Na，其核外电子排布式为1s22s22p63s1或[Ne]3s1。(2)B为Al，在元素周期表中的位置为第3周期ⅢA族，Na＋与Al3＋的核外电子排布相同，核电荷数：Al3＋＞Na＋，故离子半径：Al3＋＜Na＋。(3)C为N，其基态原子的轨道表示式为，其中有3个未成对电子，能量最高的电子排布在2p轨道上，该轨道呈哑铃形。(4)D为Cl，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p5或[Ne]3s23p5，Cl－的结构示意图为。(5)N、O分别位于第ⅤA族、第ⅥA族，因为N的2p轨道处于半充满状态，比较稳定，故第一电离能：N＞O。(6)NCl3分子中N显－3价，Cl显＋1价，NCl3的水解产物为NH3(或NH3·H2O)和HClO。
必备知识基础练
进阶训练第一层
知识点1
微粒半径及变化规律
知识点2
元素的电离能及其变化规律
元素
I1
I2
I3
I4
X
500
4 600
6 900
9 500
Y
580
1 800
2 700
11 600
知识点3
电离能的应用
电离能/(kJ·ml－1)
I1
I2
I3
I4
X
578
1 817
2 745
11 578
Y
738
1 451
7 733
10 540
电离能
I1
I2
I3
I4
I5
……
数据
740
1 500
7 700
10 500
13 600
……
关键能力综合练
进阶训练第二层
I1
I2
I3
I4
I5
I6
I7
578
1 817
2 745
11 575
14 830
18 376
23 293
电离能
I1
I2
I3
I4
……
R
740
1 500
7 700
10 500
……
I1/(kJ·
ml－1)
I2/(kJ·
ml－1)
I3/(kJ·
ml－1)
I4/(kJ·
ml－1)
I5/(kJ·
ml－1)
738
1 451
7 733
10 540
13 630
元素
结构、性质等信息
A
是短周期元素(稀有气体元素除外)中原子半径最大的元素，含该元素的某种合金是原子反应堆的导热剂
B
与A同周期，其最高价氧化物对应的水化物呈两性
C
其气态氢化物极易溶于水，液态时常用作制冷剂
D
是海水中除氢、氧元素外含量最多的元素，其单质或化合物也是自来水生产过程中常用的杀菌消毒剂
E
元素基态原子的L电子层上有2对成对电子