高中化学人教版 (新课标)选修3 物质结构与性质第二节 原子结构与元素的性质第2课时免费当堂达标检测题

第2课时　元素周期律——原子半径、电离能、电负性的递变规律

基础过关练

题组一　粒子半径大小的比较

1.(2020上海嘉定高三第一学期教学质量检测)具有下列电子排布的原子中,半径最大的是(　　)

A.1s22s22p63s23p5  B.1s22s22p3

C.1s22s22p2   D.1s22s22p63s23p4

2.下列各组粒子半径大小的比较中,错误的是(　　)

A.K>Na>Li B.Na+>Mg2+>Al3+

C.Mg2+>Na+>F- D.Cl->F->F

3.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

4.下列四种粒子中,半径按由大到小顺序排列的是(　　)

A.①>②>③>④ B.③>④>①>②

C.③>①>②>④ D.①>②>④>③

5.下列关于粒子半径的说法中,正确的是(　　)

A.电子层数少的元素,其原子半径一定小于电子层数多的元素的原子半径

B.核外电子排布相同的单核粒子的半径相同

C.质子数相同的不同单核粒子,电子数越多半径越大

D.原子序数越大,原子半径越大

题组二　电离能

6.(2019四川雅安中学高二上第一次月考)下列各组元素,按第一电离能逐渐升高的顺序排列的是(　　)

A.Al、Mg、Na B.K、Na、Li

C.N、O、C  D.Cl、S、P

7.(2019福建福州罗源一中高二月考)具有下面的价电子结构的原子中,第一电离能最小的可能是(　　)

A.ns2np3 B.ns2np4

C.ns2np5 D.ns2np6

8.(2020黑龙江牡丹江三中高二第一学期期末)下列原子的价电子排布中,对应元素第一电离能最大的是(　　)

A.3s23p1 B.3s23p2 

C.3s23p3 D.3s23p4

题组三　电负性

9.(2019四川绵阳南山中学高二月考)下列有关微粒性质的排列顺序正确的是(　　)

A.离子半径:O2->Na+>S2-

B.第一电离能:O>N>C

C.电负性:F>P>O

D.基态原子中未成对电子数:Mn>Si>Cl

10.(2018辽宁抚顺六校高二下期末)现有四种元素的基态原子的电子排布式:①1s22s22p63s23p4;②1s22s22p63s23p3;③1s22s22p3;④1s22s22p5。下列有关比较中正确的是(　　)

A.第一电离能:④>③>②>①

B.原子半径:④>③>②>①

C.电负性:④>③>②>①

D.最高正化合价:④>③=②>①

11.(2019安徽师大附中高三测试)电负性是元素原子的重要性质,研究电负性的大小及其变化规律具有重要的价值。下列叙述中不属于电负性的应用的是(　　)

A.判断一种元素是金属元素还是非金属元素

B.判断化合物中元素化合价的正负

C.判断化学键的类型

D.判断化合物的溶解度

12.不同元素的原子在分子内吸引电子的能力大小可用一定数值χ来表示,χ值越大,其原子吸引电子能力越强,在所形成的分子中χ为带负电荷的一方。下表是某些元素的χ值:

 (1)通过分析χ值的变化规律,确定Mg、N的χ值范围:　　　 <χ(Mg)<　　　 ; 　　　<χ(N)< 　　　　。 

(2)推测χ值与原子半径的关系为　　　　　　　　　　　　　。 

(3)某有机化合物的结构为,其中S—N键中,你认为共用电子对偏向　　　　(填元素符号)。 

(4)如果χ值为电负性的数值,试推断AlBr3中化学键的类型为　　　　　　。 

(5)预测元素周期表中χ值最小的元素是　　　　(放射性元素除外)。 

能力提升练

1.(2019四川棠湖中学高二检测,★★☆) 在通常条件下,下列各组物质的性质排列正确的是(　　)

A.Na、Mg、Al 的第一电离能逐渐增大

B.O、 F、 N 的电负性逐渐增大

C.S2-、 Cl-、 K+的半径逐渐增大

D.热稳定性: HF>H2O>NH3

2.(2019江苏溧水高级中学高二期末,★★☆)XY是由电负性相差最大的两种主族元素(放射性元素除外)所形成的化合物,下列有关XY及其组成元素的说法中不正确的是(　　)

A.X元素的第一电离能远大于其第二电离能

B.Y元素的单质中含有共价键

C.Y元素位于元素周期表的右上方

D.XY一定是离子化合物

3.(疑难1,★★☆)下表列出了前20号元素中的某些元素性质的有关数据:

元素R的原子半径为1.02×10-10 m,下列有关叙述正确的是(　　)

A.以上10种元素的原子中,失去核外第一个电子所需能量最少的是⑧

B.由⑤、⑥、⑦三种元素中的某两种元素形成的化合物中,每个原子都满足最外层为8电子稳定结构的物质可能是PCl5和CCl4

C.元素R在周期表中位于第三周期第ⅤA族

D.若物质Na2R3是一种含有非极性共价键的离子化合物,则该化合物的电子式为Na+[········]2-Na+

4.(疑难2,★★☆)A元素的阳离子与B元素的阴离子具有相同的电子层结构,有关两元素的下列叙述:①原子半径A<B;②离子半径A>B;③原子序数A>B;④原子最外层电子数A<B;⑤A 的正价与B的负价绝对值一定相等;⑥A的电负性小于B的电负性;⑦A的第一电离能大于B的第一电离能。其中正确的是(　　)

A.③④⑥ B.①②⑦

C.③⑤ D.③④⑤⑥⑦

5.(疑难2,★★☆)化合物中,稀土元素最常见的化合价是+3价,但也有少数的稀土元素可以显示+4价,观察下面四种稀土元素的电离能数据,判断最有可能显示+4价的稀土元素是(　　)

几种稀土元素的电离能(单位:kJ/mol):

6.(2020宁夏大学附中高三月考,★★☆)运用元素周期律,判断下列正确的是(　　)

①碱金属单质的熔点随原子序数的增大而降低

②砹(At)是第ⅦA族元素,其氢化物的稳定性小于HCl

③根据同周期元素的第一电离能变化趋势,推出Al的第一电离能比Mg大

④第二周期非金属元素的气态氢化物溶于水后,水溶液均为酸性

⑤铊(Tl)与铝同主族,其单质既能与盐酸反应,又能与氢氧化钠溶液反应

⑥若X+和Y2-的核外电子层结构相同,则原子序数:X>Y

A.①③④ B.①②⑥

C.③④⑤ D.②④⑥

7.(★★☆)(1)OCN-中所含三种元素的第一电离能从大到小的顺序为　　　　(填元素符号),基态氮原子外围电子排布式为　　　　。 

(2)已知A和B为第三周期元素,其原子的第一至第四电离能如下表所示,其中A元素通常显　　　　价。 

(3)在第二周期中,第一电离能最小的元素是　　　　;第一电离能最大的元素是　　　　(填元素符号)。 

8.(★★☆)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是短周期元素中电负性最小的,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与C属于同一主族。请回答下列问题:

(1)推测B的电负性　　　　(填“>”或“<”)F的电负性。 

(2)写出D原子的电子排布图:　　　　　　　　,该原子的能层数为　　　　。 

(3)写出元素E的单质与D的最高价氧化物对应的水化物的水溶液反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案全解全析

基础过关练

1.D　由核外电子排布规律可知A为氯原子,B为氮原子,C为碳原子,D为硫原子。根据同周期元素从左到右原子半径逐渐减小,同主族元素由上到下原子半径逐渐增大,可知原子半径最大的是S。

2.C　A项,同一主族元素从上到下原子半径逐渐增大;B项,核外电子排布相同的离子,核电荷数越大,半径越小;C项,应为Mg2+<Na+<F-;D项,Cl-比F-多一个电子层,半径Cl->F-,F-比F多一个电子,故半径F->F。

3.B　题中阳离子半径由小到大的顺序为r(Mg2+)<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-)。由此可知r(Mg2+)/r(I-)最小。

4.C　由题意可知X、Y、Z2-、W分别为S、Cl、S2-、F。S、Cl、S2-、F四种粒子半径大小排列顺序为r(S2-)>r(S)>r(Cl)>r(F),故C项正确。

5.C　A项,第ⅦA族元素原子的半径不一定比上一周期第ⅠA族元素原子的半径大,如r(Li)>r(Cl)。B项,Na+与F-的核外电子排布相同,但两者半径:r(Na+)<r(F-)。C项,质子数相同的不同单核粒子,是同一元素的不同粒子,它们所具有的电子数越多,半径越大。D项,同一主族中,原子序数越大,原子半径越大;同一周期中,主族元素原子序数越大,原子半径越小。

6.B　A项,同一周期从左到右元素的第一电离能呈增大的趋势,但Mg的最外层s轨道全满,第一电离能比Al 和Na 都高,所以第一电离能:Na<Al<Mg,A错误;B项,同一主族元素从上到下,第一电离能逐渐减小,所以第一电离能:K<Na<Li,B正确;C项,N的最外层p轨道半满,第一电离能比O高,所以第一电离能:N>O>C,C错误;D项,P的最外层p轨道半满,第一电离能比S高,但是比Cl低,所以第一电离能:S<P<Cl,D错误。

7.B　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族元素第一电离能大于相邻元素,同一主族元素中,第一电离能随着原子序数的增大而减小。ns2np3属于第ⅤA族元素,ns2np4属于第ⅥA族元素,ns2np5属于第ⅦA族元素,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族元素原子,故选B。

8.C　四个选项中C中3p轨道处于半充满状态,稳定性强,第一电离能最大。

9.D　A项,离子半径大小顺序是S2->O2->Na+,错误;B项,第一电离能大小顺序是N>O>C,错误;C项,电负性大小顺序是F>O>P,错误;D项,Mn的价电子排布式为3d54s2,未成对电子数为5,Si的价电子排布式为3s23p2,未成对电子数为2,Cl的价电子排布式为3s23p5,未成对电子数为1,因此Mn>Si>Cl,D正确。

10.A　根据基态原子的电子排布式可确定①、②、③、④分别是S、P、N、F。第一电离能:F>N>P>S,A正确;原子半径:P>S>N>F,B错误;电负性的大小顺序应为F>N>S>P,C错误;F无正价,D错误。

11.D　元素电负性数值的大小可判断一种元素是金属元素还是非金属元素,一般电负性大于1.8的为非金属元素,A正确;元素电负性可用于判断化合物中元素化合价的正负,电负性大的元素显负价,B正确;元素电负性可用于判断化学键类型,电负性差值大于1.7两原子间一般形成离子键,C正确;化合物溶解度与电负性没有必然联系,D错误。

12.答案　(1)0.93　1.57　2.55　3.44　(2)原子半径越大,χ值越小　(3)N　(4)共价键　(5)Cs

解析　(1)通过表中数据分析可知同周期从左到右,χ值依次增大,同主族从上到下,χ值依次减小,可判断χ(Na)<χ(Mg)<χ(Al),且χ(Be)>χ(Mg),故0.93<χ(Mg)<1.57;同理,2.55<χ(N)<3.44。(3)根据信息:“χ值越大,其原子吸引电子能力越强,在所形成的分子中为带负电荷的一方”,由χ(S)=2.55,2.55<χ(N)<3.44,可知共用电子对偏向N原子。(4)根据表中数据的变化规律可得χ(Br)<χ(Cl),因此χ(Br)与χ(Al)的电负性差值要小于χ(Cl)与χ(Al)的电负性差值,故AlBr3中的化学键为共价键。(5)根据χ值的变化规律,χ值最小的元素应在元素周期表的左下角,但要注意放射性元素除外,故最小的是Cs(铯)。

能力提升练

1.D　第一电离能大小顺序为Na<Al<Mg,故A错误;非金属性N<O<F,则电负性大小顺序为N<O<F,故B错误;S2-、Cl-、K+具有相同的核外电子排布,核电荷数越大,离子半径越小,则S2-、Cl-、K+的半径逐渐减小,故C错误;非金属性F>O>N,则氢化物稳定性:HF>H2O>NH3,故D正确。

2.A　X为Cs元素,Cs原子第二电离能远大于第一电离能,故A错误;Y为F元素,F2中含有共价键,故B正确; Y为F元素,位于元素周期表的第二周期第ⅦA族,在元素周期表右上方,故C正确;CsF是由活泼的金属元素和活泼的非金属元素形成的化合物,属于离子化合物,故D正确。

3.D　①②⑧最高价为+1,为第ⅠA族元素,结合原子半径可知①是Li元素、②是K元素、⑧是Na元素;⑦⑩最低价为-1,为第ⅦA族元素,⑦的原子半径大于⑩,所以⑦是Cl元素、⑩是F元素;③只有-2价,没有正化合价,为第ⅥA族O元素;④只有+3价,为第ⅢA族元素,原子半径大于Cl原子半径,所以④是Al元素;⑤有+4、-4价,为第ⅣA族元素,原子半径小于Cl原子半径,所以⑤是C元素;⑥⑨有+5、-3价,为第ⅤA族元素,⑥的原子半径大于⑨,则⑥是P元素、⑨是N元素。同周期自左而右元素的第一电离能呈增大趋势,同主族自上而下元素的第一电离能减小,故10种元素的原子中,失去核外第一个电子所需能量最少的是②,故A错误;⑤是C元素、⑥是P元素、⑦是Cl元素,由⑤、⑥、⑦三种元素中的两种元素形成的化合物有PCl3、CCl4、PCl5,元素化合价的绝对值+其原子最外层电子数=8,则该元素原子最外层达到8电子稳定结构,所以每个原子都满足最外层为8电子稳定结构的物质的化学式为 PCl3、CCl4,PCl5不符合,故B错误;元素R的原子半径为1.02×10-10m,该原子半径在⑥⑦之间,⑥是P元素,⑦是Cl元素,则该元素是S元素,处于第三周期ⅥA族,故C错误;若物质Na2S3是一种含有非极性共价键的离子化合物,存在,中S原子之间形成共用电子对,故该化合物的电子式为Na+[········]2-Na+,故D正确。

4.A　A元素的阳离子与B元素的阴离子具有相同的电子层结构,A在B的下一周期。A在B的下一周期,原子半径A>B,①错误;A在B的下一周期,原子序数A>B,A元素的阳离子与B元素的阴离子具有相同的电子层结构,则离子半径A<B,②错误,③正确;当原子最外层电子数<4时,易失去最外层电子形成阳离子,当原子最外层电子数>4时,易得到电子形成阴离子,则原子最外层电子数A<B,④正确;A、B原子最外层电子数不能确定,则元素的化合价不能确定,⑤错误;A能形成阳离子,说明A易失去电子,具有较强的金属性,电负性较弱,B能形成阴离子,说明在反应时易得到电子,具有较强的电负性,则A的电负性小于B的电负性,⑥正确;A易失去电子,第一电离能较小,B易得电子,第一电离能较大,故A的第一电离能小于B的第一电离能,⑦错误。

5.D　某元素的气态电中性基态原子失去1个电子形成+1价气态阳离子所需的最低能量称为第一电离能,再失去第2个电子形成+2价气态阳离子所需要的最低能量为第二电离能,依次类推,第三电离能、第四电离能……第n电离能,n越大,其对应的电离能数值越大,但是相邻的两级电离能之间的差值是不同的,通常失去同一能级的电子所需的能量相差不大,失去不同能级的电子所需的能量相差较大,据此可以判断元素可能表现的化合价。根据表中数据可知,Sc、Y、La 3种元素的第三电离能与第四电离能的差值较大,故其可以显示+3价,Ce元素的第三电离能与第四电离能差值最小,所以Ce元素最可能显+4价。

6.B　由于同主族从上到下元素的原子半径逐渐增大,所以金属单质Li、Na、K的熔点随原子序数的增大而降低,①正确;砹(At)是第ⅦA族元素,非金属性Cl>At,其氢化物的稳定性小于HCl,②正确;Mg原子3s轨道处于全充满状态,因此Mg的第一电离能比Al大,③错误;第二周期非金属元素的气态氢化物溶于水后,氨气的水溶液显碱性,甲烷难溶于水,HF的水溶液为酸性,④错误;铊(Tl)与铝同主族,Tl的金属性大于Al,其单质只能与盐酸反应,⑤错误;若X+和Y2-的核外电子层结构相同,X+是原子失去最外层1个电子形成的,Y2-是原子获得2个电子形成的,所以原子序数:X>Y,⑥正确。

7.答案　(1)N>O>C　2s22p3　(2)+3　(3)Li　Ne

解析　(1)同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大的趋势,但第ⅡA族和第ⅤA族元素的第一电离能大于相邻元素;N的核电荷数为7,其外围电子排布式为2s22p3。

(2)由电离能可知,A的常见化合价为+3价,B的常见化合价为+2价,A、B属于第三周期元素,则A为Al,B为Mg。

(3)第二周期元素中,第一电离能最小的元素是Li,最大的是Ne。

8.答案　(1)>

(3)2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2↑

解析　根据题意可知,D应为Na元素;A、C的原子序数小于D的原子序数,故其基态原子的电子排布式分别为1s22s22p2、1s22s22p4,A为C元素,C为O元素,则B为N元素,F为S元素;根据E的逐级电离能可知,E原子的最外层有3个电子,E为Al元素。N元素的非金属性比S元素的强,故电负性:N>S。Na为11号元素,根据原子的核外电子排布规律即可写出其电子排布图。