(寒假班)人教版高中化学选择性必修二同步讲义第一章 原子结构与性质 第二节 原子结构与元素的性质（解析版）

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【学习目标】
1.了解元素周期律、元素周期系和元素周期表的关系。
2.能从核外电子排布角度，解释元素周期系的基本结构。
3.通过原子结构和元素在周期表中的位置分析推理其他元素的位置及性质，培养学生的模型认知能力。
4.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。
5.能从原子结构角度理解元素的电负性规律，能用电负性解释元素的某些性质。
6.理解元素的第一电离能、电负性与金属性、非金属性之间的关系。
7.掌握元素周期律，分析“位—构—性”之间的关系。
【基础知识】
一、原子结构与元素周期表
（一）元素周期律、元素周期系和元素周期表
1、元素周期律：元素的性质随元素原子的 核电荷数 递增发生 周期性 递变。
2、元素周期系：元素按其原子 核电荷数 递增排列的序列。
3、元素周期表： 呈现周期系 的表格，元素周期系只有一个，元素周期表多种多样。
4、三张有重要历史意义的周期表
(1)门捷列夫周期表：门捷列夫周期表又称 短式 周期表，重要特征是从第 四 周期开始每个周期截成两 截，第 1～7 族分 主副 族，第 八 族称为过渡元素。
(2)维尔纳周期表
维尔纳周期表是 特长式周期表 ，每个周期一行，各族元素、过渡金属、稀有气体、镧系和锕系，各有各的位置，同族元素 上下对齐 ，它确定了前 五 个周期的元素种类。
(3)玻尔元素周期表
玻尔元素周期表特别重要之处是把21～28、39～46等元素用 方框 框起，这说明他已经认识到，这些框内元素的原子新增加的 电子 是填入 内层轨道 的，他已经用原子结构解释元素周期系了，玻尔元素周期表确定了第 六 周期为 32 种元素。
（二）构造原理与元素周期表
1、元素周期表的基本结构
(1)周期元素种数的确定
第一周期从 1s1 开始，以 1s2 结束，只有两种元素。其余各周期总是从 ns 能级开始，以 np 结束，从ns能级开始以np结束递增的 核电荷数 (或电子数)就等于每个周期里的元素数目。
(2)元素周期表的形成
若以一个方格代表一种元素，每个 周期 排一个横排，并按s、p、d、f分段，左侧对齐，可得到如下元素周期表：
3、元素的对角线规则
(1)在元素周期表中，某些 主 族元素与其右下方的 主 族元素(如图)的有些性质是相似的(如锂和镁在过量的氧气中燃烧均生成正常氧化物，而不是过氧化物)，这种相似性被称为“ 对角线规则 ”。
(2)处于“对角线”位置的元素，它们的 性质 具有相似性。
二、元素周期律
（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－) ＜ (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＋)。
解题技巧：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：I1b>a
C．离子半径：C3－>D－>B＋>A2＋
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：
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。
14．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。
考点四 电离能及应用
15．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。
16．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。
考点五 电负性及其应用
17．下列不是元素的电负性的应用的是( )
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．判断化合物的溶解性
答案 D
18．下列关于元素电负性大小的比较中，不正确的是( )
A．P＜S＜O＜F B．C＜N＜O＜F
C．O＜S＜Se＜Te D．K＜Na＜Mg＜Al
答案 C
解析 同一周期从左到右，元素电负性逐渐增大，因此F＞O、S＞P，同一主族从上到下，元素电负性逐渐减小，所以电负性O＞S，故电负性：F＞O＞S＞P，故A正确；同周期自左而右电负性逐渐增大，则电负性：C＜N＜O＜F，故B正确；元素的非金属性越强，电负性越强，元素的非金属性：Te＜Se＜S＜O，则电负性：Te＜Se＜S＜O，故C错误；一般来说，元素的金属性越强，电负性越小，则电负性：K＜Na＜Mg＜Al，故D正确。
19．已知X、Y元素同周期，且电负性：X＞Y，下列说法错误的是( )
A．X与Y形成化合物时，X显负价，Y显正价
B．第一电离能可能Y小于X
C．最高价含氧酸的酸性：X对应酸的酸性弱于Y对应酸的酸性
D．气态氢化物的稳定性：HmY＜HnX
答案 C
解析 同周期元素从左到右，原子序数依次增大，原子半径依次减小，非金属性依次增强，电负性依次增大。电负性大的元素在化合物中显负价，所以X和Y形成化合物时，X显负价，Y显正价，故A正确；同周期元素从左到右，第一电离能有增大的趋势，但第ⅤA族元素的p轨道为半充满稳定结构，第一电离能大于第ⅥA族元素，第一电离能Y可能大于X，也可能小于X，故B正确；元素非金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的酸性越强，非金属性：X＞Y，则X最高价氧化物对应水化物的酸性强于Y最高价氧化物对应的水化物的酸性，故C错误；元素非金属性越强，气态氢化物越稳定，则气态氢化物的稳定性：HmY＜HnX，故D正确。
考点六 元素周期律的综合应用
20．下列说法正确的是( )
A．元素的第一电离能越大，其金属性一定越强
B．元素的第一电离能越小，其金属性一定越强
C．金属单质跟酸反应的难易，只跟该金属元素的第一电离能有关
D．金属单质跟酸反应越容易，表明元素的电负性越小
答案 D
解析 一般来说，元素的第一电离能越小，元素的金属性越强，但是第一电离能的大小还与原子的价电子构型有关，所以第一电离能不能作为衡量金属性强弱的依据，A、B均错误；金属单质跟酸反应的难易与金属元素的第一电离能有关，但并不是绝对的，没有必然的联系，C错误；金属单质跟酸反应越容易，元素的金属性就越强，表明元素的电负性就越小，D正确。
21．下列对价电子构型为2s22p5的元素描述正确的是( )
A．电负性最大
B．最高正价为＋7
C．同周期中第一电离能最大
D．同周期中原子半径最小
答案 A
解析 价电子构型为2s22p5的元素是F元素。F是非金属性最强的元素，所以其电负性最大，A正确；F元素没有正价，B错误；在同周期元素中，第一电离能最大的为Ne，C错误；同周期中原子半径最小的为F，周期表中原子半径最小的为H，D错误。
22．某元素基态原子的核外电子排布为[Xe]6s2，下列关于该元素的说法不正确的是( )
A．其电负性比Cs大
B．位于第六周期ⅡA族
C．能与冷水反应放出氢气
D．第一电离能比Cs小
答案 D
解析 根据基态原子的核外电子排布式，可以判断该元素为钡。
23．下列各组元素性质的递变情况错误的是( )
A．Li、Be、B原子的最外层电子数依次增多
B．P、S、Cl元素的最高化合价依次升高
C．N、O、F电负性依次增大
D．Na、K、Rb第一电离能逐渐增大
答案 D
解析 Li、Be、B原子最外层电子数分别为1、2、3，则原子最外层电子数依次增多，选项A正确；P、S、Cl元素最外层电子数分别为5、6、7，最高化合价分别为＋5、＋6、＋7，最高化合价依次升高，选项B正确；同周期元素从左到右元素的电负性逐渐增强，则N、O、F电负性依次增大，选项C正确；同主族元素从上到下元素的第一电离能依次减小，则Na、K、Rb元素的第一电离能依次减小，选项D错误。
考点七 “位—构—性”关系应用
24．元素X、Y、Z在周期表中的相对位置如图所示。已知Y元素原子的外围电子排布为nsn－1npn＋1，则下列说法不正确的是( )
A．Y元素原子的外围电子排布为4s24p4
B．Y元素在周期表的第三周期ⅥA族
C．X元素所在周期中所含非金属元素最多
D．Z元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3
答案 A
解析 因为Y元素的外围电子排布中出现了np能级，故其ns能级已经排满且只能为2个电子，则n－1＝2，n＝3，即Y元素的外围电子排布为3s23p4，故A项错误、B项正确；Y为S元素，X为F元素，第二周期所含非金属元素最多，故C项正确；Z为As元素，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，D项正确。
25．如图是部分短周期元素的原子序数与其某种常见化合价的关系图，若用原子序数代表所对应的元素，则下列说法正确的是( )
A．31d和33d属于同种核素
B．第一电离能：d>e，电负性：dd>e
D．a和b形成的化合物不可能含共价键
答案 B
解析 短周期元素中，a为－2价，e为＋6价，均处于第ⅥA族，可推知a为O，e为S，b有＋1价，原子序数大于O，则b为Na，由原子序数可知d处于第三周期，化合价为＋5，则d为P。31P和33P质子数相同，中子数不同，是不同的核素，互为同位素，A错误；同周期元素从左到右第一电离能逐渐增大，但是P原子的3p轨道电子为半充满稳定状态，第一电离能较大，则第一电离能：P>S，电负性：PH2S>PH3，C错误；O和Na形成的化合物Na2O2中含有共价键，D错误。
26．根据元素周期表1～20号元素的性质和递变规律，回答下列问题。
(1)属于金属元素的有________种，金属性最强的元素与氧反应生成的化合物有________(填两种化合物的化学式)。
(2)形成化合物种类最多的两种元素是________。
(3)原子半径最大的元素是(稀有气体除外)________，第一电离能最小的元素是________，第一电离能最大的元素是________，最强的含氧酸是________，最稳定的气态氢化物是________。
(4)电负性最大的元素是________，电负性最小的元素是________，原子中p轨道半充满的元素是________，最活泼的气态非金属原子是________。
(5)推测Si、N最简单氢化物的稳定性________大于________(填化学式)。
答案 (1)7 K2O、K2O2、KO2(任选2个) (2)C、H (3)K K He HClO4 HF (4)F K N、P F (5)NH3 SiH4
解析 (1)1～20号元素，金属元素共有7种，锂、铍、钠、镁、铝、钾、钙；金属性最强的元素是钾，与氧气反应产物较复杂，有氧化物K2O、过氧化物K2O2、超氧化物KO2等。
性质
同一周期(从左到右)
同一主族(从上到下)
核外电子的排布
能层数
相同
增加
最外层电子数
1→2或8
相同
金属性
减弱
增强
非金属性
增强
减弱
单质的氧化性、还原性
氧化性
增强
减弱
还原性
减弱
增强
最高价氧化物对应水化物的酸碱性
酸性
增强
减弱
碱性
减弱
增强
气态氢化物的稳定性
增强
减弱
第一电离能
增大 (但ⅡA＞ⅢA，ⅤA＞ⅥA)
减小
电负性
变大
变小
……
C
D
B
A
……