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课件 高考化学一轮复习第六单元 物质结构 元素周期律 第二十三讲 元素周期表 元素周期律
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第23讲 元素周期表 元素周期律
考点一 元素周期表考点二 元素周期律经典真题·明考向作业手册
夯实必备知识 | 提升关键能力
1. 元素周期表的结构
(1)编排原则[注意] 原子中存在等量关系:原子序数=核电荷数=核外电子数=质子数。
2. 原子结构与元素周期表的关系
(1)原子结构与周期的关系
[Xe]4f145d10
(2)原子结构与族的关系①主族和0族元素原子的价层电子排布特点
②副族元素原子的价层电子排布特点(镧系、锕系元素除外)
3. 元素周期表的分区
(1)按元素的种类分区
(2)按价层电子排布分区[注意] “价层电子排布”,对于主族元素,价电子层就是最外电子层,而对于过渡元素原子不仅仅是最外电子层,如Fe的价层电子排布为3d64s2。
4. 元素周期表和元素周期律的应用
(1)科学预测:为新元素的发现及预测其原子结构和性质提供了线索。(2)用于工农业生产:对探矿有指导意义的是地球化学元素的分布与它们在元素周期表中的位置关系,研制农药等。(3)寻找新物质
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)基态原子最外层电子排布式为ns2的元素一定是第ⅡA族元素( )(2)每一周期元素原子都从ns1开始,以ns2np6结束( )(3)短周期元素中,若两种元素的原子序数相差2,则它们一定不是同主族元素( )
[解析] (2)第一周期的元素原子以1s2结束。
[解析] (1)He及部分过渡元素基态原子的最外层电子排布式为ns2。
[解析] (3)H和Li原子序数相差2,且属于同一主族元素。
(4)基态原子最外层有2个未成对电子的可能是ns2np2或ns2np4。短周期元素中分别为C、Si和O、S ( )(5)基态+3阳离子的核外电子排布式为[Ar]3d5的元素在周期表中位于第Ⅷ族( )(6)基态原子价层电子排布为4s24p3的元素位于第四周期第ⅤA族,是p区元素( )
2.根据以下9种元素在元素周期表中的位置,回答下列问题:(1)①的原子轨道形状是 ;②③④的第一电离能由大到小的顺序是 (填编号)。
[解析] 根据元素在周期表中的相对位置可知①~⑨分别是H、C、N、O、Na、Al、Si、S、Cl。(1)H的1s原子轨道形状是球形;同周期元素从左向右第一电离能呈增大的趋势,由于N原子2p轨道电子半充满,稳定性强,C、N、O的第一电离能由大到小的顺序是N>O>C。
(2)下列可以判断⑤和⑥金属性强弱的是 (填序号)。 a.单质的熔点:⑤<⑥b.化合价:⑤<⑥c.单质与水反应的剧烈程度:⑤>⑥d.最高价氧化物对应水化物的碱性:⑤>⑥
[解析] (2)单质的熔点与金属性强弱没有关系,a不选;化合价高低与金属性强弱没有关系,b不选;金属性越强,与水反应越剧烈,单质与水反应的剧烈程度可以证明二者的金属性强弱,c选;金属性越强,最高价氧化物对应水化物的碱性越强,则最高价氧化物对应水化物的碱性强弱可以判断二者的金属性强弱,d选。
(3)③与⑦形成的化合物是一种性能优异的无机非金属材料,据元素周期律知识,写出其化学式: ,它的熔点高,硬度大,电绝缘性好,化学性质稳定。它的晶体类型是 ,试推测其可能有哪些用途? (填序号)。 a.制作坩埚b.制作切削刀具c.制作耐高温轴承
[解析] (3)N与Si的最外层电子数分别是5和4,因此可判断其化学式为Si3N4,根据它的熔点高,硬度大,可推知晶体类型是共价晶体,其用途为制作坩埚、切削刀具和耐高温轴承。
题组一 元素周期表的结构
1.下列说法正确的是( )A.某元素基态原子最外电子层上只有两个电子,该元素一定是第ⅡA族元素B.所有的非金属元素都分布在p区C.核外电子排布式为1s2的基态原子与核外电子排布式为1s22s2的基态原子的化学性质相似D.元素周期表中第ⅢB族到第ⅡB族的10个纵列的元素都是金属元素
[解析] 某元素基态原子最外电子层上只有两个电子,该元素可能是第ⅡA族元素,也可能是0族元素(氦),故A错误;非金属元素中H元素位于s区,故B错误;1s2是He元素,属于0族元素,1s22s2是Be元素,属于第ⅡA族元素,He是稀有气体元素,Be为金属元素,二者化学性质不相似,故C错误;过渡元素为副族元素,为元素周期表中的第3列到第12列,即第ⅢB族到第ⅡB族的10个纵列,都是金属元素,故D正确。
2.如图为元素周期表中短周期的一部分,关于Y、Z、M的说法正确的是( )A.电负性:Y>M>ZB.离子半径:M->Z2->Y-C.气态氢化物的稳定性:Z>MD.Z元素基态原子最外层电子轨道表示式为
[解析] X、Y、Z、M都为短周期元素,则X为He元素,Y为F元素,Z为S元素,M为Cl元素。Y、Z、M分别为F、S、Cl,非金属性F>Cl>S,则电负性:F>Cl>S,A正确;Y、Z、M分别为F、S、Cl,S2-与Cl-电子层结构相同,且S的核电荷数比Cl小,F-比它们少一个电子层,所以离子半径:S2->Cl->F-,B不正确;S的非金属性弱于Cl,非金属性越强,气态氢化物越稳定,则气态氢化物的稳定性:HCl>H2S,C不正确;Z为S,其基态原子最外层电子排布式为3s23p4,则S元素基态原子最外层电子轨道表示式为 ,D不正确。
【方法技巧】 (1)相邻周期同主族元素的原子序数之间的关系
(2)元素周期表中特殊位置元素的原子序数之间的关系①元素周期表的右侧中第ⅢA族~0族区域内满足“┳”型、“┻”型结构片段,元素的原子序数之间的关系如图所示:
②元素周期表的右侧中第ⅢA族~0族区域内满足“╋”型结构片段,元素的原子序数之间的关系如图所示:
题组二 原子结构与元素周期表的关系
3.下列有关说法中正确的是( )A.某元素基态原子的最外层有1个电子,则该元素一定处于第ⅠA族B.短周期中基态原子最外层有2个未成对电子,该元素一定是C和SiC.基态原子的价层电子排布为4s24p2,则该元素处于第四周期第ⅣA族,属于p区元素D.两种短周期元素的原子序数相差8,则两种元素一定处于不同主族
[解析] 基态原子的最外层有1个电子,该元素可能处于第ⅠA族,也可能处于副族(如Cr、Cu等),A错误;短周期中基态原子最外层有2个未成对电子,其价层电子排布可能为ns2np2或ns2np4,该元素可能是C、Si、O或S元素,B错误;基态原子的价层电子排布为4s24p2,最高能层序数为4,价层电子总数为4,故该元素处于第四周期第ⅣA族,最后1个电子填充在4p轨道,故属于p区元素,C正确;两种短周期元素的原子序数相差8,则两种元素可能处于同主族,如O和S,D错误。
4.已知某些元素在周期表中的位置如图所示:下列说法正确的是( )A.表中五种元素均为金属元素B.元素4的基态原子的价层电子排布为3d104s2,与它具有相同最外层电子数的元素只可能处于ds区C.元素1、2、3的基态原子中,未成对电子数之比为1∶3∶5D.元素5的原子结构示意图为
[解析] 根据周期表中的位置,可判断1为H;2为O;3为Mn;4为Zn;5为Ge。H和O元素均为非金属元素,A错误;元素4为Zn,其基态原子的价层电子排布为3d104s2,最外层电子排布式为4s2,与它具有相同最外层电子数的元素可能处于ds区、s区、p区、d区,B错误;元素1、2、3的基态原子中,未成对电子数分别为1、2、5,其比值为1∶2∶5,C错误;元素5为Ge,其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2,则原子结构示意图为 ,D正确。
题组三 元素在周期表中位置的推断
5.[2024·山东淄博实验中学模拟] 若某原子处于能量最低状态时,其价层电子排布为3d24s2。下列说法正确的是( )A.该元素处于周期表中的ds区 B.该元素处于周期表中的第四周期第ⅡB族C.该元素原子的M能层共有10个电子 D.该元素是金属,与Zn处于同族
[解析] 该元素基态原子的价层电子排布为3d24s2,则其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2,应为Ti元素,处于周期表中的第四周期第ⅣB族,属于d区元素,但与Zn不是同族元素。由基态原子的核外电子排布式可知,M能层的电子总数为2+6+2=10个。
6.下列各组中,两种基态原子对应元素一定位于同一主族的是( )A.核外L层仅有2个电子的原子与核外M层仅有2个电子的原子B.最外层电子排布式为4s2的原子与最外层电子排布式为5s2的原子C.2p轨道只有1个未成对电子的原子与3p轨道只有1个未成对电子的原子D.最外层均只有1个电子的两种原子
[解析] 核外L层仅有2个电子的原子为Be,核外M层仅有2个电子的原子是Mg,二者同处于第ⅡA族,A正确;最外层电子排布式为4s2的可能为Ca、Sc、V、Mn等,最外层电子排布式为5s2的可能为Sr、Y、Zr、Cd等,不一定处于同一主族,B错误;
2p轨道只有1个未成对电子的原子可能是B或F,3p轨道只有1个未成对电子的原子可能是Al或Cl,对应元素不一定处于同一主族,C错误;最外层只有1个电子的原子对应元素可能处于第ⅠA族、第ⅠB族等,不一定处于同一主族,D错误。
【方法技巧】 根据原子结构或0族元素确定其他元素在周期表中的位置(1)根据基态原子价层电子排布确定元素在周期表中位置对于主族元素,存在关系:能层数=周期序数;价层电子总数=主族序数。(2)熟记0族元素的相应周期数和原子序数
(1)第一电离能(2)逐级电离能
[微点拨1] np能级电子的能量比ns能级电子的能量高,np能级电子易失去;同能级的轨道为半满时较稳定;即第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一电离能分别大于同周期相邻元素,如Be>B、N>O、Mg>Al、P>S。
(2)变化规律一般来说,同周期元素从左到右,元素的电负性逐渐 ;同族元素从上到下,元素的电负性逐渐 。 [微点拨2] 金属元素的电负性一般小于1.8,非金属元素的电负性一般大于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。
5. 主族元素的周期性变化规律
在元素周期表中,某些主族元素与 的主族元素的有些性质是相似的,如 。 例如,Be与Al处于对角线,其单质及化合物的化学性质相似,Al2O3、Al(OH)3是两性化合物,则BeO、Be(OH)2也是两性化合物。
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)主族元素的电负性越大,元素原子的第一电离能一定越大( )(2)在元素周期表中,同周期主族元素电负性从左到右越来越大( ) (3)第二周期元素中,第一电离能介于B和N之间的元素有3种( )
[解析] (2)同周期主族元素从左到右非金属性增强,电负性变大。
[解析] (1)如镁和铝例外。
(4)元素的气态氢化物越稳定,非金属性越强,其酸性越强,还原性越弱( )(5)第三周期简单离子半径大小的顺序:r(S2-)>r(Cl-)>r(Na+)>r(Mg2+)>r(Al3+) ( )
[解析] (4)第ⅦA族元素的气态氢化物,从上到下其稳定性减弱,其酸性依次增强。
2.[2024·江苏南通调研] 当汽车遭受一定碰撞力量以后,安全气囊中的物质会发生剧烈的反应:NaN3+KNO3 = K2O+Na2O+N2↑(未配平),生成大量气体。下列说法正确的是( )A.半径大小:r(Na+)χ(O)C.第一电离能大小:I1(Na)>I1(O)D.碱性强弱:KOHNaOH,D错误。
题组一 粒子半径大小比较
1.以下各项叙述错误的是( )A.原子半径由小到大的顺序是LiNa+>K+>Rb+
[解析] 同主族元素,从上到下原子的电子层数逐渐增加,原子半径逐渐增大,所以原子半径由小到大的顺序是Li
2.下列四种粒子中,半径按由大到小顺序排列正确的是( )①基态X的原子结构示意图: ②基态Y原子的价层电子排布:3s23p5③基态Z2-的轨道表示式: ④W基态原子有2个能层,电子式为A.①>②>③>④ B.③>④>①>② C.③>①>②>④ D.①>②>④>③
[解析] 由题意可知,X、Y、Z2-、W分别为S、Cl、S2-、F。S、Cl、S2-、F四种粒子半径大小顺序为r(S2-)>r(S)>r(Cl)>r(F),故C项正确。
【规律小结】 粒子半径大小的比较方法
题组二 电离能、电负性的比较和应用
3.[2024·北京朝阳区统考] 硒(34Se)元素是人体必需的微量元素之一,与溴同周期。下列说法不正确的是( )A.电负性由大到小顺序:Cl>Br>SeB.气态氢化物的稳定性:硒化氢<水<氟化氢C.第一电离能:Br>Se>AsD.原子半径:Se>Br>O
[解析] 同主族元素从上到下,同周期主族元素从右到左,电负性均逐渐减小,故电负性由大到小顺序:Cl>Br>Se,A正确;元素的非金属性:Se第ⅢA族,第ⅤA族>第ⅥA族,故第一电离能:Br>As>Se,C错误;一般能层数越大,原子半径越大,若能层数一样多,则核电荷数越小,原子半径越大,故原子半径:Se>Br>O,D正确。
4.根据下表中五种元素的电离能数据(单位:kJ·ml-1),下列说法不正确的是( )A.T的氯化物最可能的化学式为TCl3B.氦元素最有可能与Q元素位于同一族C.在元素周期表中,最可能处于同一族的是R和UD.U元素最有可能为K,R元素最有可能为Li
[解析] 当In+1≫In时,元素的最高化合价为+n价,故R和U最高价为+1价,S最高价为+2价,T最高价为+3价,A、C项正确;由表中数据可知,Q元素各电离能都较大,而且各电离能之间无太大差距,故Q最可能为稀有气体元素,所以氦元素最有可能与Q元素位于同一族,B项正确;R出现了I4,而锂原子核外只有3个电子,D项错误。
【归纳总结】 1.电离能的应用
题组三 金属性、非金属性的比较和应用
5.下列事实不能说明X元素的非金属性比硫元素的非金属性强的是 ( )A.X单质与H2S溶液反应,溶液变浑浊B.在氧化还原反应中,1 ml X单质比1 ml硫得电子多C.X和硫两元素的气态氢化物受热分解,前者的分解温度高D.X元素的最高价含氧酸的酸性强于硫酸的酸性
[解析] 非金属性与得电子数无关,B错误。
6.[2024·湖南衡阳三校联考] X、Y、Z、W、M是五种常见的短周期主族元素,其原子半径随原子序数的变化如图所示,已知Y的原子核外电子总数是W的4倍,M、X的最外层电子数之和与W的最外层电子数相等。下列说法错误的是( )A.金属性:X>WB.非金属性:Z>Y>MC.X、Y、Z的简单离子半径:X
1. [2023·湖南卷] 日光灯中用到的某种荧光粉的主要成分为3W3(ZX4)2·WY2。已知:X、Y、Z和W为原子序数依次增大的前20号元素,W为金属元素。基态X原子s轨道上的电子数和p轨道上的电子数相等,基态X、Y、Z原子的未成对电子数之比为2∶1∶3。下列说法正确的是( )A.电负性:X>Y>Z>WB.原子半径:X
同一周期主族元素的原子半径从左到右依次减小,同一主族元素的原子半径从上到下依次增大,故四种元素的原子半径大小为Y
3. [2023·新课标全国卷] 一种可吸附甲醇的材料,其化学式为[C(NH2)3]4[B(OCH3)4]3Cl,部分晶体结构如下图所示,其中[C(NH2)3]+为平面结构。下列说法正确的是( ) A.该晶体中存在N—H…O氢键B.基态原子的第一电离能:C
5. [2022·辽宁卷] 短周期元素X、Y、Z、W、Q原子序数依次增大。基态X、Z、Q原子均有两个单电子,W简单离子在同周期离子中半径最小,Q与Z同主族。下列说法错误的是( )A.X能与多种元素形成共价键B.简单氢化物沸点:ZZD.电负性:W
1. [2022·浙江卷] X、Y、Z、M、Q五种短周期主族元素,原子序数依次增大。X的核外电子数等于其周期数,YX3分子呈三角锥形,Z的核外电子数等于X、Y核外电子数之和。M与X同主族,Q是同周期中非金属性最强的元素。下列说法正确的是( )A.X与Z形成的10电子微粒有2种B.Z与Q形成的一种化合物可用于饮用水的消毒C.M2Z与MQ的晶体类型不同D.由X、Y、Z三种元素组成的化合物的水溶液均显酸性
[解析] X的核外电子数等于其周期数,则X为H;YX3分子呈三角锥形,且M与X同主族,则Y为N、M为Na;Z的核外电子数等于X、Y核外电子数之和,则Z为O;Q是同周期中非金属性最强的元素,则Q为Cl。X为H,Z为O,则二者形成的10电子微粒有H2O、OH-、H3O+,A错误;Z为O,Q为Cl,二者形成的ClO2有氧化性,可用于自来水消毒,B正确;Z为O,M为Na,Q为Cl,则M2Z为Na2O,MQ为NaCl,二者均为离子晶体,二者晶体类型相同,C错误;X为H,Y为N,Z为O,这三种元素可以形成NH3·H2O,其水溶液显碱性,D错误。
2. X、Y为第三周期元素、Y最高正价与最低负价的代数和为6,二者形成的一种化合物能以[XY4]+[XY6]-的形式存在。下列说法错误的是( )A.原子半径:X>YB.简单氢化物的还原性:X>YC.同周期元素形成的单质中Y氧化性最强D.同周期中第一电离能小于X的元素有4种
[解析] Y位于第三周期,且最高正价与最低负价的代数和为6,则Y是Cl元素,由X、Y形成的阴离子和阳离子知,X与Y容易形成共价键,根据化合物的形式知X是P元素。P与Cl在同一周期,则P原子半径大,即X>Y,A正确;两者对应的简单氢化物分别是PH3和HCl,元素非金属性越强,其对应简单氢化物的还原性越弱,非金属性PY,B正确;同周期主族元素从左往右,金属性减弱,非金属性增强,各元素对应金属单质的还原性减弱,非金属单质的氧化性增强,所以Cl2的氧化性最强,C正确;同一周期元素,从左到右,第一电离能呈现增大的趋势,但第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一电离能大于相邻元素的第一电离能,所以第三周期元素第一电离能从小到大依次为Na、Al、Mg、Si、S、P、Cl、Ar,则比P小的有5种,D错误。
3. 某离子液体的阴离子的结构如图所示,其中W、X、Y、Z、M为原子序数依次增大的短周期非金属元素,W是有机分子的骨架元素。下列说法正确的是( )A.Z元素的最高价态为+7B.基态原子未成对电子数:W>YC.该阴离子中X不满足8电子稳定结构D.最简单氢化物水溶液的pH:X>M
[解析] W是有机分子的骨架元素,则为C;由某离子液体阴离子的结构可知,M形成6个共价键,为第ⅥA族元素,则为S;Z形成1个共价键,原子序数小于S,则为F;Y形成2个共价键,则为O;由原子序数可知X为N。F元素无正化合价,A项错误;基态C原子的电子排布式为1s22s22p2,未成对电子数为2,基态O原子的电子排布式为1s22s22p4,未成对电子数也为2,B项错误;该阴离子中N形成2个单键,有2个孤电子对,满足8电子稳定结构,C项错误;NH3的水溶液呈碱性,H2S的水溶液呈酸性,故水溶液的pH:NH3>H2S,D项正确。
4. 下列性质的比较,不能用元素周期律解释的是( )A. 酸性:HClO4>H2SO3>H2SiO3B. 碱性:KOH>NaOH>LiOHC.热稳定性:H2O>H2S>PH3D.非金属性:F>O>N
[解析] 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,由于S元素最高价含氧酸是H2SO4,不是H2SO3,因此不能根据元素周期律判断酸性:HClO4>H2SO3>H2SiO3,A错误;同一主族元素的金属性随原子序数的增大而增强,元素的金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的碱性就越强,元素的金属性:K>Na>Li,所以碱性:KOH>NaOH>LiOH,B正确;
同一周期主族元素的非金属性随原子序数的增大而增强,同一主族元素的非金属性随原子序数的增大而减弱,元素的非金属性越强,其气态氢化物的稳定性就越强,元素的非金属性:O>S>P,所以气态氢化物的热稳定性:H2O>H2S>PH3,C正确;同一周期主族元素的非金属性随原子序数的增大而增强,所以元素的非金属性:F>O>N,D正确。
5. 叶蜡石是一种重要的化工原料,化学组成为X2[Y4Z10](ZW)2,短周期元素W、Z、X、Y的原子序数依次增大,Y的最外层电子数为次外层的一半,X为地壳中含量最多的金属元素,X的离子与ZW-含有相同的电子数。下列说法不正确的是( )A.原子半径:X>Y>Z>WB.简单氢化物的沸点:Y>ZC.Y的最高价氧化物可作光导纤维的材料D.常温常压下,Z和W形成的常见化合物均为液体
[解析] 叶蜡石的化学式为X2[Y4Z10](ZW)2,短周期元素W、Z、X、Y的原子序数依次增大,X为地壳中含量最多的金属元素,则X为Al;Y的最外层电子数为次外层的一半,其原子序数大于Al的,则Y为Si;X的离子与ZW-含有相同的电子数,ZW-应为氢氧根离子,则Z、W分别为O、H。一般电子层数越多,原子半径越大,同周期主族元素从左向右原子半径逐渐减小,则原子半径:X>Y>Z>W,故A正确;水分子间形成氢键导致水的熔沸点反常,沸点:SiH4
[解析] 第9列元素是过渡元素,过渡元素都是金属元素,没有非金属元素,A正确;第15列元素的基态原子最外层有5个电子,其最外层电子排布式是ns2np3,B错误;最外层电子排布式为ns2的元素可能是第ⅡA族元素,也可能是过渡元素或0族的He元素,C错误;元素周期表第一周期元素原子最外层电子排布式从1s1过渡到1s2,D错误。
2. [2024·重庆八中模拟] 具有以下结构的基态原子,一定属于主族元素的是( )A.最外层有1个电子的原子B.最外层电子排布式为ns2的原子C.最外层有3个未成对电子的原子 D.次外层无未成对电子的原子
[解析] 最外层有1个电子的原子,可能属于主族元素(第ⅠA族),也可能属于副族元素,如Cr(价层电子排布为3d54s1)、Cu(价层电子排布为3d104s1)等,A错误;最外层电子排布式为ns2的原子可能是主族元素(第ⅡA族),可能是0族(如He)或副族元素,如Mn(价层电子排布为3d54s2)、Zn(价层电子排布为3d104s2)等,B错误;最外层有3个未成对电子的原子,其价层电子排布为ns2np3,属于第ⅤA族元素,C正确;次外层无未成对电子的原子,可能属于主族元素(如O、N等),可能属于0族(如He、Ne等)或副族(如Cu、Zn等),D错误。
3. [2024·广东南粤名校联考] 具有下列特征的两种基态原子对应的元素,一定属于同一周期的是( )A.最外电子层上全部都是s电子 B.3p能级上电子数为奇数C.4s能级上有2个电子 D.次外层电子数均为8
[解析] 原子最外电子层上全部都是s电子,对应元素可能是第ⅠA族、第ⅡA族,也可能是过渡元素,如Cu(价层电子排布为3d104s1)等,不一定处于同周期,A错误;3p能级上电子数为奇数的原子可能是Al(价层电子排布为3s23p1)、P(价层电子排布为3s23p3)、Cl(价层电子排布为3s23p5),对应元素均处于第三周期,B正确;4s能级上有2个电子,若4s能级是最高能级,可能是第四周期的元素,如Ca(价层电子排布为4s2)、Zn(价层电子排布为3d104s2)等,若4s能级不是最高能级,可能是第五、六、七周期的元素,C错误;原子的次外层电子数为8的元素可能是第三周期元素,如Na、Mg等,也可能是第四周期元素,如K、Ca等,不一定处于同周期,D错误。
4. 下列关于原子核外电子排布与元素在周期表中位置关系的表述中,正确的是( )A.基态原子的N层上只有一个电子的元素,一定是s区元素B.基态原子的价层电子排布为(n-1)d6~8ns2的元素一定是ds区元素C.最外层有三个未成对电子的元素一定属于主族元素D.基态原子的价层电子排布为(n-1)dxnsy的元素的族序数一定为x+y
[解析] 基态原子的N层上只有一个电子的元素,其基态原子的核外电子排布式可能为1s22s22p63s23p64s1、1s22s22p63s23p63d54s1、1s22s22p63s23p63d104s1,即该元素可能在第ⅠA族、第ⅥB族或第ⅠB族,不一定位于s区,故A错误;基态原子的价层电子排布为(n-1)d6~8ns2的元素是第Ⅷ族元素,位于d区,故B错误;原子核外最外层有三个未成对电子的元素,其p能级有3个电子,一定属于主族元素,故C正确;基态原子的价层电子排布为(n-1)dxnsy的元素,其族序数可能为x+y(x+y≤7)、也可能为y(x=10,y=1或2),该元素还可能在第Ⅷ族(10≥x+y>7),故D错误。
5. [2023·浙江金华十校联考] 四种短周期元素X、Y、Z和W在元素周期表中的位置如图,其中X原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍。下列说法正确的是( )A.X位于第二周期第ⅣA族B.Y的非金属性比Z的强C.Z的原子半径比X的大D.W的含氧酸一定是强酸
[解析] 由题图可知,X处于第二周期,其余元素位于第三周期。X原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍,则X是O,结合四种元素的相对位置关系推知,Y、Z、W分别为Si、P、Cl。X是O,处于第二周期第ⅥA族,A错误;非金属性:SiN,N>O,故P原子半径大于O,C正确;W是Cl,其含氧酸有多种,如HClO是弱酸,D错误。
6. [2024·北京大兴区统考] 以下有关元素性质的说法中错误的是( )A.元素电负性:NaP>SiC.最高化合价:Mn>Cr>VD.离子半径:Cl->K+>Na+
[解析] 根据电负性变化规律,电负性:NaP,NS>Si,B错误;
基态Mn、Cr、V的价层电子排布分别为3d54s2、3d54s1、3d34s2,其最高化合价分别为+7、+6、+5,C正确;一般电子层数越多,离子半径越大,电子层结构相同时,核电荷数越小,离子半径越大,则离子半径:Cl->K+>Na+,D正确。
7. 现有如下三种元素的基态原子的核外电子排布式:①1s22s22p63s23p4; ②1s22s22p63s23p3; ③1s22s22p63s23p5。下列排序正确的是( )A.含氧酸的酸性:③>①>②B.原子半径:③>②>①C.第一电离能:③>②>①D.电负性:③>②>①
[解析] 基态原子的核外电子排布式:①1s22s22p63s23p4、②1s22s22p63s23p3、③1s22s22p63s23p5,代表元素分别为S、P、Cl,这三种元素位于同一周期,非金属性:P①>②,但其含氧酸的酸性不一定遵循该规律,如HClO是弱酸,故A错误;同一周期主族元素,原子半径随着原子序数增大而减小,则原子半径:②>①>③,故B错误;同一周期元素,其第一电离能随着原子序数增大总体上呈增大趋势,但第ⅡA族、第ⅤA族元素第一电离能大于同周期相邻元素,S、P、Cl依次位于第ⅥA族、第ⅤA族、第ⅦA族,所以第一电离能:③>②>①,故C正确;同一周期主族元素,随着原子序数增大,电负性增大,所以电负性:③>①>②,故D错误。
8. [2023·江苏赣榆高级中学检测] 从海水中可以获取Na、Mg、Cl、Br的单质及其化合物。下列说法正确的是( )A.电负性大小:Cl
同一周期随着原子序数变大,第一电离能呈增大趋势,故Na的第一电离能比Mg小,C错误;根据非金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的酸性越强,酸性强弱:HClO4>HBrO4,D错误。
9. [2024·黑龙江大庆质检] 短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,基态X原子的核外电子总数是其最高能级电子数的2倍,Z可与X形成淡黄色化合物Z2X2,Y、W最外层电子数相同。下列说法正确的是( )A.第一电离能:W>X>Y>ZB.电负性:Y>Z>WC.简单离子的半径:W>X>Y>ZD.相同浓度氢化物水溶液的酸性:Y>W
[解析] 短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,Z与X能形成淡黄色化合物Z2X2,该淡黄色化合物为Na2O2,则X为O元素,Z为Na元素,基态O原子的核外电子总数是其最高能级电子数的2倍;Y与W的最外层电子数相同,结合Y的原子序数在O与Na之间,则Y为F元素,W为Cl元素。同一周期从左向右第一电离能呈增大趋势,同一主族从上到下第一电离能逐渐减小,故第一电离能:Y>X,Y>W>Z,A错误;非金属性越强,元素的电负性越大,则电负性为Y>W>Z,B错误;
一般电子层数越多,简单离子半径越大,具有相同电子排布的简单离子中原子序数越大,离子半径越小,故四种元素中简单离子半径从大到小的顺序为Cl->O2->F->Na+,即W>X>Y>Z,C正确;F元素的非金属性强于Cl元素,则形成氢化物后,F原子吸引H原子的能力强于Cl原子,在水溶液中HF不容易发生电离,则HCl的酸性强于HF,即Y
[解析] 同一主族元素的性质相似,CaCO3和BaCO3都难溶于水,因此SrCO3也难溶于水,A项正确;在元素周期表中,位于金属和非金属分界线处的元素能作半导体材料,B项错误;元素的非金属性越强,其气态氢化物的稳定性越强,非金属性:Cl>Br>I,所以气态氢化物的稳定性:HCl>HBr>HI,则HBr的分解温度介于二者之间,C项正确;元素的非金属性越强,其单质与氢气反应越容易,非金属性:S>P>Si,所以P与H2在高温时能反应,D项正确。
11. [2023·浙江卷] X、Y、Z、M、Q五种短周期元素,原子序数依次增大。X的2s轨道全充满,Y的s能级电子数量是p能级的两倍,M是地壳中含量最多的元素,Q是纯碱中的一种元素。下列说法不正确的是( )A.电负性:Z>XB.最高正价:ZY
[解析] Y的s能级电子数量是p能级的两倍,核外电子排布式为1s22s22p2,则Y为C;X的2s轨道全充满,即为Be或B;M是地壳中含量最多的元素,即为O,则Z是N;Q是纯碱中的一种元素,且其原子序数大于O,则Q为Na。电负性为N>Be(或B),A项正确;N的最高正价是+5价,O无最高正价,OF2中O为+2价,B项错误;Na2O2中含有非极性键,C项正确;非金属性为N>C,故最高价氧化物对应水化物的酸性为HNO3>H2CO3,D项正确。
12. [2023·山东济南一模] 2022年诺贝尔化学奖颁给了在“点击化学”领域做出贡献的科学家。一种“点击化学”试剂XYZ2W3由四种短周期主族元素组成,其中X、Z、W的原子序数依次递减,三者基态原子核外电子的空间运动状态数相同,Y的原子序数是Z的两倍。下列说法正确的是( )A.简单氢化物的分子极性:Y>ZB.电负性和第一电离能均有Z>WC.同周期元素形成的简单氢化物中X稳定性最强D.同周期主族元素基态原子未成对电子数少于Y的有2种
考点三 元素周期表与周期律综合考查
[解析] X、Z、W的原子序数依次递减且核外电子的空间运动状态数相同,即占有的原子轨道数相同,Y的原子序数是Z的两倍,X、Z、W分别为F、O、N,占据5个原子轨道,Y为S。O元素的电负性大于S,则分子的极性:H2O>H2S,A错误;电负性:O>N,但是N原子的2p能级为半满稳定状态,第一电离能大于O,B错误;第二周期元素中,F的非金属性最大,故在第二周期中,HF最稳定,C正确;基态S原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4,未成对电子数为2,在第三周期主族元素中,比其未成对电子数少的主族元素有Na、Mg、Al、Cl共4种元素,D错误。
13. 元素X、Y、Z在周期表中的相对位置如图所示。已知Y元素基态原子的价层电子排布为nsn-1npn+1,则下列说法不正确的是( )A.Y元素基态原子的价层电子排布为3s23p4B.Y元素在元素周期表的第四周期第ⅥA族C.X元素所在周期中所含非金属元素最多D.Z元素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3
[解析] Y元素基态原子的价层电子排布中出现了np能级,故其ns能级已经充满且只能有2个电子,则n-1=2,n=3,即Y元素基态原子的价层电子排布为3s23p4,为S元素,位于第三周期第ⅥA族,A项正确,B项错误;Y为S元素,X为F元素,Z为As元素,第二周期所含非金属元素最多,C项正确;Z为As元素,其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3,D项正确。
14. [2023·湖南衡阳一模] X、Y、Z、W、M五种短周期主族元素在元素周期表中的位置如图所示,Z的第一电离能比W的第一电离能大,M的3p轨道上有2个未成对电子。以下说法错误的是( )A.电负性:W>Z>YB.最高价氧化物对应水化物的酸性:M>YC.通过电解熔融的X2W3可制得X单质D.常温下,将一定量气态Z2W4充入一烧瓶内,烧瓶内始终为无色
[解析] 由题给信息推知,X、Y、Z、W、M分别为Al、C、N、O、S。同周期主族元素从左到右,元素的电负性逐渐增大,则电负性:O>N>C,A正确;最高价氧化物对应水化物的酸性:H2SO4>H2CO3,B正确;工业上通过电解熔融的Al2O3可以得到Al,C正确;将N2O4通入烧瓶后会发生可逆反应:N2O4 ⇌ 2NO2,故容器内会出现红棕色,D错误。
15. [2024·湖南长郡中学模拟] 如图所示物质是由原子序数依次增大的五种短周期主族元素X、Y、Z、Q、W形成的,基态Q原子核外成对电子数是未成对电子数的3倍,下列说法正确的是( )A.简单气态氢化物的稳定性:Z>QB.简单离子半径:Z>Q>WC.第一电离能:Q>Z>WD.简单阴离子的还原性:Q>Z>X
[解析] 该物质是由原子序数依次增大的五种短周期主族元素X、Y、Z、Q、W形成的,基态Q原子核外成对电子数是未成对电子数的3倍,则Q为O;根据物质结构中各原子成键数目及原子序数大小关系推知,X为H,Y为C,Z为N,W为Na。简单气态氢化物的稳定性:H2O>NH3,A错误;根据同电子层结构的“核多径小”规律,简单离子半径:N3->O2->Na+,B正确;根据同周期从左到右第一电离能呈增大趋势,但第ⅡA族大于第ⅢA族,第ⅤA族大于第ⅥA族,同主族从上到下第一电离能逐渐减小,故第一电离能:N>O>Na,C错误;根据非金属性越弱,对应离子的还原性越强,故简单阴离子的还原性:H->N3->O2-,D错误。
(2)D元素基态原子的价层电子排布是 。 (3)基态C原子的核外电子轨道表示式为 ;E3+的离子符号为 。 (4)F元素位于元素周期表的 区,其基态原子的核外电子排布式为 。
[解析] (2)镁元素基态原子的价层电子排布是3s2。(3)C元素是F,其基态原子核外电子的轨道表示式为 ;E是Fe,E3+的离子符号为Fe3+。(4)F是Cu,Cu位于元素周期表的ds区,其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1。
1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1
(5)G元素可能的性质是 。 A.其单质可作为半导体材料B.其电负性大于磷C.其原子半径大于锗D.其第一电离能小于硒
[解析] (5)G为As,位于金属与非金属的分界线处,其单质可作半导体,其电负性小于磷,原子半径小于锗,第一电离能大于硒,A正确。
第23讲 元素周期表 元素周期律
考点一 元素周期表考点二 元素周期律经典真题·明考向作业手册
夯实必备知识 | 提升关键能力
1. 元素周期表的结构
(1)编排原则[注意] 原子中存在等量关系:原子序数=核电荷数=核外电子数=质子数。
2. 原子结构与元素周期表的关系
(1)原子结构与周期的关系
[Xe]4f145d10
(2)原子结构与族的关系①主族和0族元素原子的价层电子排布特点
②副族元素原子的价层电子排布特点(镧系、锕系元素除外)
3. 元素周期表的分区
(1)按元素的种类分区
(2)按价层电子排布分区[注意] “价层电子排布”,对于主族元素,价电子层就是最外电子层,而对于过渡元素原子不仅仅是最外电子层,如Fe的价层电子排布为3d64s2。
4. 元素周期表和元素周期律的应用
(1)科学预测:为新元素的发现及预测其原子结构和性质提供了线索。(2)用于工农业生产:对探矿有指导意义的是地球化学元素的分布与它们在元素周期表中的位置关系,研制农药等。(3)寻找新物质
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)基态原子最外层电子排布式为ns2的元素一定是第ⅡA族元素( )(2)每一周期元素原子都从ns1开始,以ns2np6结束( )(3)短周期元素中,若两种元素的原子序数相差2,则它们一定不是同主族元素( )
[解析] (2)第一周期的元素原子以1s2结束。
[解析] (1)He及部分过渡元素基态原子的最外层电子排布式为ns2。
[解析] (3)H和Li原子序数相差2,且属于同一主族元素。
(4)基态原子最外层有2个未成对电子的可能是ns2np2或ns2np4。短周期元素中分别为C、Si和O、S ( )(5)基态+3阳离子的核外电子排布式为[Ar]3d5的元素在周期表中位于第Ⅷ族( )(6)基态原子价层电子排布为4s24p3的元素位于第四周期第ⅤA族,是p区元素( )
2.根据以下9种元素在元素周期表中的位置,回答下列问题:(1)①的原子轨道形状是 ;②③④的第一电离能由大到小的顺序是 (填编号)。
[解析] 根据元素在周期表中的相对位置可知①~⑨分别是H、C、N、O、Na、Al、Si、S、Cl。(1)H的1s原子轨道形状是球形;同周期元素从左向右第一电离能呈增大的趋势,由于N原子2p轨道电子半充满,稳定性强,C、N、O的第一电离能由大到小的顺序是N>O>C。
(2)下列可以判断⑤和⑥金属性强弱的是 (填序号)。 a.单质的熔点:⑤<⑥b.化合价:⑤<⑥c.单质与水反应的剧烈程度:⑤>⑥d.最高价氧化物对应水化物的碱性:⑤>⑥
[解析] (2)单质的熔点与金属性强弱没有关系,a不选;化合价高低与金属性强弱没有关系,b不选;金属性越强,与水反应越剧烈,单质与水反应的剧烈程度可以证明二者的金属性强弱,c选;金属性越强,最高价氧化物对应水化物的碱性越强,则最高价氧化物对应水化物的碱性强弱可以判断二者的金属性强弱,d选。
(3)③与⑦形成的化合物是一种性能优异的无机非金属材料,据元素周期律知识,写出其化学式: ,它的熔点高,硬度大,电绝缘性好,化学性质稳定。它的晶体类型是 ,试推测其可能有哪些用途? (填序号)。 a.制作坩埚b.制作切削刀具c.制作耐高温轴承
[解析] (3)N与Si的最外层电子数分别是5和4,因此可判断其化学式为Si3N4,根据它的熔点高,硬度大,可推知晶体类型是共价晶体,其用途为制作坩埚、切削刀具和耐高温轴承。
题组一 元素周期表的结构
1.下列说法正确的是( )A.某元素基态原子最外电子层上只有两个电子,该元素一定是第ⅡA族元素B.所有的非金属元素都分布在p区C.核外电子排布式为1s2的基态原子与核外电子排布式为1s22s2的基态原子的化学性质相似D.元素周期表中第ⅢB族到第ⅡB族的10个纵列的元素都是金属元素
[解析] 某元素基态原子最外电子层上只有两个电子,该元素可能是第ⅡA族元素,也可能是0族元素(氦),故A错误;非金属元素中H元素位于s区,故B错误;1s2是He元素,属于0族元素,1s22s2是Be元素,属于第ⅡA族元素,He是稀有气体元素,Be为金属元素,二者化学性质不相似,故C错误;过渡元素为副族元素,为元素周期表中的第3列到第12列,即第ⅢB族到第ⅡB族的10个纵列,都是金属元素,故D正确。
2.如图为元素周期表中短周期的一部分,关于Y、Z、M的说法正确的是( )A.电负性:Y>M>ZB.离子半径:M->Z2->Y-C.气态氢化物的稳定性:Z>MD.Z元素基态原子最外层电子轨道表示式为
[解析] X、Y、Z、M都为短周期元素,则X为He元素,Y为F元素,Z为S元素,M为Cl元素。Y、Z、M分别为F、S、Cl,非金属性F>Cl>S,则电负性:F>Cl>S,A正确;Y、Z、M分别为F、S、Cl,S2-与Cl-电子层结构相同,且S的核电荷数比Cl小,F-比它们少一个电子层,所以离子半径:S2->Cl->F-,B不正确;S的非金属性弱于Cl,非金属性越强,气态氢化物越稳定,则气态氢化物的稳定性:HCl>H2S,C不正确;Z为S,其基态原子最外层电子排布式为3s23p4,则S元素基态原子最外层电子轨道表示式为 ,D不正确。
【方法技巧】 (1)相邻周期同主族元素的原子序数之间的关系
(2)元素周期表中特殊位置元素的原子序数之间的关系①元素周期表的右侧中第ⅢA族~0族区域内满足“┳”型、“┻”型结构片段,元素的原子序数之间的关系如图所示:
②元素周期表的右侧中第ⅢA族~0族区域内满足“╋”型结构片段,元素的原子序数之间的关系如图所示:
题组二 原子结构与元素周期表的关系
3.下列有关说法中正确的是( )A.某元素基态原子的最外层有1个电子,则该元素一定处于第ⅠA族B.短周期中基态原子最外层有2个未成对电子,该元素一定是C和SiC.基态原子的价层电子排布为4s24p2,则该元素处于第四周期第ⅣA族,属于p区元素D.两种短周期元素的原子序数相差8,则两种元素一定处于不同主族
[解析] 基态原子的最外层有1个电子,该元素可能处于第ⅠA族,也可能处于副族(如Cr、Cu等),A错误;短周期中基态原子最外层有2个未成对电子,其价层电子排布可能为ns2np2或ns2np4,该元素可能是C、Si、O或S元素,B错误;基态原子的价层电子排布为4s24p2,最高能层序数为4,价层电子总数为4,故该元素处于第四周期第ⅣA族,最后1个电子填充在4p轨道,故属于p区元素,C正确;两种短周期元素的原子序数相差8,则两种元素可能处于同主族,如O和S,D错误。
4.已知某些元素在周期表中的位置如图所示:下列说法正确的是( )A.表中五种元素均为金属元素B.元素4的基态原子的价层电子排布为3d104s2,与它具有相同最外层电子数的元素只可能处于ds区C.元素1、2、3的基态原子中,未成对电子数之比为1∶3∶5D.元素5的原子结构示意图为
[解析] 根据周期表中的位置,可判断1为H;2为O;3为Mn;4为Zn;5为Ge。H和O元素均为非金属元素,A错误;元素4为Zn,其基态原子的价层电子排布为3d104s2,最外层电子排布式为4s2,与它具有相同最外层电子数的元素可能处于ds区、s区、p区、d区,B错误;元素1、2、3的基态原子中,未成对电子数分别为1、2、5,其比值为1∶2∶5,C错误;元素5为Ge,其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2,则原子结构示意图为 ,D正确。
题组三 元素在周期表中位置的推断
5.[2024·山东淄博实验中学模拟] 若某原子处于能量最低状态时,其价层电子排布为3d24s2。下列说法正确的是( )A.该元素处于周期表中的ds区 B.该元素处于周期表中的第四周期第ⅡB族C.该元素原子的M能层共有10个电子 D.该元素是金属,与Zn处于同族
[解析] 该元素基态原子的价层电子排布为3d24s2,则其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2,应为Ti元素,处于周期表中的第四周期第ⅣB族,属于d区元素,但与Zn不是同族元素。由基态原子的核外电子排布式可知,M能层的电子总数为2+6+2=10个。
6.下列各组中,两种基态原子对应元素一定位于同一主族的是( )A.核外L层仅有2个电子的原子与核外M层仅有2个电子的原子B.最外层电子排布式为4s2的原子与最外层电子排布式为5s2的原子C.2p轨道只有1个未成对电子的原子与3p轨道只有1个未成对电子的原子D.最外层均只有1个电子的两种原子
[解析] 核外L层仅有2个电子的原子为Be,核外M层仅有2个电子的原子是Mg,二者同处于第ⅡA族,A正确;最外层电子排布式为4s2的可能为Ca、Sc、V、Mn等,最外层电子排布式为5s2的可能为Sr、Y、Zr、Cd等,不一定处于同一主族,B错误;
2p轨道只有1个未成对电子的原子可能是B或F,3p轨道只有1个未成对电子的原子可能是Al或Cl,对应元素不一定处于同一主族,C错误;最外层只有1个电子的原子对应元素可能处于第ⅠA族、第ⅠB族等,不一定处于同一主族,D错误。
【方法技巧】 根据原子结构或0族元素确定其他元素在周期表中的位置(1)根据基态原子价层电子排布确定元素在周期表中位置对于主族元素,存在关系:能层数=周期序数;价层电子总数=主族序数。(2)熟记0族元素的相应周期数和原子序数
(1)第一电离能(2)逐级电离能
[微点拨1] np能级电子的能量比ns能级电子的能量高,np能级电子易失去;同能级的轨道为半满时较稳定;即第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一电离能分别大于同周期相邻元素,如Be>B、N>O、Mg>Al、P>S。
(2)变化规律一般来说,同周期元素从左到右,元素的电负性逐渐 ;同族元素从上到下,元素的电负性逐渐 。 [微点拨2] 金属元素的电负性一般小于1.8,非金属元素的电负性一般大于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。
5. 主族元素的周期性变化规律
在元素周期表中,某些主族元素与 的主族元素的有些性质是相似的,如 。 例如,Be与Al处于对角线,其单质及化合物的化学性质相似,Al2O3、Al(OH)3是两性化合物,则BeO、Be(OH)2也是两性化合物。
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)主族元素的电负性越大,元素原子的第一电离能一定越大( )(2)在元素周期表中,同周期主族元素电负性从左到右越来越大( ) (3)第二周期元素中,第一电离能介于B和N之间的元素有3种( )
[解析] (2)同周期主族元素从左到右非金属性增强,电负性变大。
[解析] (1)如镁和铝例外。
(4)元素的气态氢化物越稳定,非金属性越强,其酸性越强,还原性越弱( )(5)第三周期简单离子半径大小的顺序:r(S2-)>r(Cl-)>r(Na+)>r(Mg2+)>r(Al3+) ( )
[解析] (4)第ⅦA族元素的气态氢化物,从上到下其稳定性减弱,其酸性依次增强。
2.[2024·江苏南通调研] 当汽车遭受一定碰撞力量以后,安全气囊中的物质会发生剧烈的反应:NaN3+KNO3 = K2O+Na2O+N2↑(未配平),生成大量气体。下列说法正确的是( )A.半径大小:r(Na+)
题组一 粒子半径大小比较
1.以下各项叙述错误的是( )A.原子半径由小到大的顺序是Li
[解析] 同主族元素,从上到下原子的电子层数逐渐增加,原子半径逐渐增大,所以原子半径由小到大的顺序是Li
2.下列四种粒子中,半径按由大到小顺序排列正确的是( )①基态X的原子结构示意图: ②基态Y原子的价层电子排布:3s23p5③基态Z2-的轨道表示式: ④W基态原子有2个能层,电子式为A.①>②>③>④ B.③>④>①>② C.③>①>②>④ D.①>②>④>③
[解析] 由题意可知,X、Y、Z2-、W分别为S、Cl、S2-、F。S、Cl、S2-、F四种粒子半径大小顺序为r(S2-)>r(S)>r(Cl)>r(F),故C项正确。
【规律小结】 粒子半径大小的比较方法
题组二 电离能、电负性的比较和应用
3.[2024·北京朝阳区统考] 硒(34Se)元素是人体必需的微量元素之一,与溴同周期。下列说法不正确的是( )A.电负性由大到小顺序:Cl>Br>SeB.气态氢化物的稳定性:硒化氢<水<氟化氢C.第一电离能:Br>Se>AsD.原子半径:Se>Br>O
[解析] 同主族元素从上到下,同周期主族元素从右到左,电负性均逐渐减小,故电负性由大到小顺序:Cl>Br>Se,A正确;元素的非金属性:Se
4.根据下表中五种元素的电离能数据(单位:kJ·ml-1),下列说法不正确的是( )A.T的氯化物最可能的化学式为TCl3B.氦元素最有可能与Q元素位于同一族C.在元素周期表中,最可能处于同一族的是R和UD.U元素最有可能为K,R元素最有可能为Li
[解析] 当In+1≫In时,元素的最高化合价为+n价,故R和U最高价为+1价,S最高价为+2价,T最高价为+3价,A、C项正确;由表中数据可知,Q元素各电离能都较大,而且各电离能之间无太大差距,故Q最可能为稀有气体元素,所以氦元素最有可能与Q元素位于同一族,B项正确;R出现了I4,而锂原子核外只有3个电子,D项错误。
【归纳总结】 1.电离能的应用
题组三 金属性、非金属性的比较和应用
5.下列事实不能说明X元素的非金属性比硫元素的非金属性强的是 ( )A.X单质与H2S溶液反应,溶液变浑浊B.在氧化还原反应中,1 ml X单质比1 ml硫得电子多C.X和硫两元素的气态氢化物受热分解,前者的分解温度高D.X元素的最高价含氧酸的酸性强于硫酸的酸性
[解析] 非金属性与得电子数无关,B错误。
6.[2024·湖南衡阳三校联考] X、Y、Z、W、M是五种常见的短周期主族元素,其原子半径随原子序数的变化如图所示,已知Y的原子核外电子总数是W的4倍,M、X的最外层电子数之和与W的最外层电子数相等。下列说法错误的是( )A.金属性:X>WB.非金属性:Z>Y>MC.X、Y、Z的简单离子半径:X
1. [2023·湖南卷] 日光灯中用到的某种荧光粉的主要成分为3W3(ZX4)2·WY2。已知:X、Y、Z和W为原子序数依次增大的前20号元素,W为金属元素。基态X原子s轨道上的电子数和p轨道上的电子数相等,基态X、Y、Z原子的未成对电子数之比为2∶1∶3。下列说法正确的是( )A.电负性:X>Y>Z>WB.原子半径:X
同一周期主族元素的原子半径从左到右依次减小,同一主族元素的原子半径从上到下依次增大,故四种元素的原子半径大小为Y
3. [2023·新课标全国卷] 一种可吸附甲醇的材料,其化学式为[C(NH2)3]4[B(OCH3)4]3Cl,部分晶体结构如下图所示,其中[C(NH2)3]+为平面结构。下列说法正确的是( ) A.该晶体中存在N—H…O氢键B.基态原子的第一电离能:C
5. [2022·辽宁卷] 短周期元素X、Y、Z、W、Q原子序数依次增大。基态X、Z、Q原子均有两个单电子,W简单离子在同周期离子中半径最小,Q与Z同主族。下列说法错误的是( )A.X能与多种元素形成共价键B.简单氢化物沸点:Z
1. [2022·浙江卷] X、Y、Z、M、Q五种短周期主族元素,原子序数依次增大。X的核外电子数等于其周期数,YX3分子呈三角锥形,Z的核外电子数等于X、Y核外电子数之和。M与X同主族,Q是同周期中非金属性最强的元素。下列说法正确的是( )A.X与Z形成的10电子微粒有2种B.Z与Q形成的一种化合物可用于饮用水的消毒C.M2Z与MQ的晶体类型不同D.由X、Y、Z三种元素组成的化合物的水溶液均显酸性
[解析] X的核外电子数等于其周期数,则X为H;YX3分子呈三角锥形,且M与X同主族,则Y为N、M为Na;Z的核外电子数等于X、Y核外电子数之和,则Z为O;Q是同周期中非金属性最强的元素,则Q为Cl。X为H,Z为O,则二者形成的10电子微粒有H2O、OH-、H3O+,A错误;Z为O,Q为Cl,二者形成的ClO2有氧化性,可用于自来水消毒,B正确;Z为O,M为Na,Q为Cl,则M2Z为Na2O,MQ为NaCl,二者均为离子晶体,二者晶体类型相同,C错误;X为H,Y为N,Z为O,这三种元素可以形成NH3·H2O,其水溶液显碱性,D错误。
2. X、Y为第三周期元素、Y最高正价与最低负价的代数和为6,二者形成的一种化合物能以[XY4]+[XY6]-的形式存在。下列说法错误的是( )A.原子半径:X>YB.简单氢化物的还原性:X>YC.同周期元素形成的单质中Y氧化性最强D.同周期中第一电离能小于X的元素有4种
[解析] Y位于第三周期,且最高正价与最低负价的代数和为6,则Y是Cl元素,由X、Y形成的阴离子和阳离子知,X与Y容易形成共价键,根据化合物的形式知X是P元素。P与Cl在同一周期,则P原子半径大,即X>Y,A正确;两者对应的简单氢化物分别是PH3和HCl,元素非金属性越强,其对应简单氢化物的还原性越弱,非金属性P
3. 某离子液体的阴离子的结构如图所示,其中W、X、Y、Z、M为原子序数依次增大的短周期非金属元素,W是有机分子的骨架元素。下列说法正确的是( )A.Z元素的最高价态为+7B.基态原子未成对电子数:W>YC.该阴离子中X不满足8电子稳定结构D.最简单氢化物水溶液的pH:X>M
[解析] W是有机分子的骨架元素,则为C;由某离子液体阴离子的结构可知,M形成6个共价键,为第ⅥA族元素,则为S;Z形成1个共价键,原子序数小于S,则为F;Y形成2个共价键,则为O;由原子序数可知X为N。F元素无正化合价,A项错误;基态C原子的电子排布式为1s22s22p2,未成对电子数为2,基态O原子的电子排布式为1s22s22p4,未成对电子数也为2,B项错误;该阴离子中N形成2个单键,有2个孤电子对,满足8电子稳定结构,C项错误;NH3的水溶液呈碱性,H2S的水溶液呈酸性,故水溶液的pH:NH3>H2S,D项正确。
4. 下列性质的比较,不能用元素周期律解释的是( )A. 酸性:HClO4>H2SO3>H2SiO3B. 碱性:KOH>NaOH>LiOHC.热稳定性:H2O>H2S>PH3D.非金属性:F>O>N
[解析] 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,由于S元素最高价含氧酸是H2SO4,不是H2SO3,因此不能根据元素周期律判断酸性:HClO4>H2SO3>H2SiO3,A错误;同一主族元素的金属性随原子序数的增大而增强,元素的金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的碱性就越强,元素的金属性:K>Na>Li,所以碱性:KOH>NaOH>LiOH,B正确;
同一周期主族元素的非金属性随原子序数的增大而增强,同一主族元素的非金属性随原子序数的增大而减弱,元素的非金属性越强,其气态氢化物的稳定性就越强,元素的非金属性:O>S>P,所以气态氢化物的热稳定性:H2O>H2S>PH3,C正确;同一周期主族元素的非金属性随原子序数的增大而增强,所以元素的非金属性:F>O>N,D正确。
5. 叶蜡石是一种重要的化工原料,化学组成为X2[Y4Z10](ZW)2,短周期元素W、Z、X、Y的原子序数依次增大,Y的最外层电子数为次外层的一半,X为地壳中含量最多的金属元素,X的离子与ZW-含有相同的电子数。下列说法不正确的是( )A.原子半径:X>Y>Z>WB.简单氢化物的沸点:Y>ZC.Y的最高价氧化物可作光导纤维的材料D.常温常压下,Z和W形成的常见化合物均为液体
[解析] 叶蜡石的化学式为X2[Y4Z10](ZW)2,短周期元素W、Z、X、Y的原子序数依次增大,X为地壳中含量最多的金属元素,则X为Al;Y的最外层电子数为次外层的一半,其原子序数大于Al的,则Y为Si;X的离子与ZW-含有相同的电子数,ZW-应为氢氧根离子,则Z、W分别为O、H。一般电子层数越多,原子半径越大,同周期主族元素从左向右原子半径逐渐减小,则原子半径:X>Y>Z>W,故A正确;水分子间形成氢键导致水的熔沸点反常,沸点:SiH4
[解析] 第9列元素是过渡元素,过渡元素都是金属元素,没有非金属元素,A正确;第15列元素的基态原子最外层有5个电子,其最外层电子排布式是ns2np3,B错误;最外层电子排布式为ns2的元素可能是第ⅡA族元素,也可能是过渡元素或0族的He元素,C错误;元素周期表第一周期元素原子最外层电子排布式从1s1过渡到1s2,D错误。
2. [2024·重庆八中模拟] 具有以下结构的基态原子,一定属于主族元素的是( )A.最外层有1个电子的原子B.最外层电子排布式为ns2的原子C.最外层有3个未成对电子的原子 D.次外层无未成对电子的原子
[解析] 最外层有1个电子的原子,可能属于主族元素(第ⅠA族),也可能属于副族元素,如Cr(价层电子排布为3d54s1)、Cu(价层电子排布为3d104s1)等,A错误;最外层电子排布式为ns2的原子可能是主族元素(第ⅡA族),可能是0族(如He)或副族元素,如Mn(价层电子排布为3d54s2)、Zn(价层电子排布为3d104s2)等,B错误;最外层有3个未成对电子的原子,其价层电子排布为ns2np3,属于第ⅤA族元素,C正确;次外层无未成对电子的原子,可能属于主族元素(如O、N等),可能属于0族(如He、Ne等)或副族(如Cu、Zn等),D错误。
3. [2024·广东南粤名校联考] 具有下列特征的两种基态原子对应的元素,一定属于同一周期的是( )A.最外电子层上全部都是s电子 B.3p能级上电子数为奇数C.4s能级上有2个电子 D.次外层电子数均为8
[解析] 原子最外电子层上全部都是s电子,对应元素可能是第ⅠA族、第ⅡA族,也可能是过渡元素,如Cu(价层电子排布为3d104s1)等,不一定处于同周期,A错误;3p能级上电子数为奇数的原子可能是Al(价层电子排布为3s23p1)、P(价层电子排布为3s23p3)、Cl(价层电子排布为3s23p5),对应元素均处于第三周期,B正确;4s能级上有2个电子,若4s能级是最高能级,可能是第四周期的元素,如Ca(价层电子排布为4s2)、Zn(价层电子排布为3d104s2)等,若4s能级不是最高能级,可能是第五、六、七周期的元素,C错误;原子的次外层电子数为8的元素可能是第三周期元素,如Na、Mg等,也可能是第四周期元素,如K、Ca等,不一定处于同周期,D错误。
4. 下列关于原子核外电子排布与元素在周期表中位置关系的表述中,正确的是( )A.基态原子的N层上只有一个电子的元素,一定是s区元素B.基态原子的价层电子排布为(n-1)d6~8ns2的元素一定是ds区元素C.最外层有三个未成对电子的元素一定属于主族元素D.基态原子的价层电子排布为(n-1)dxnsy的元素的族序数一定为x+y
[解析] 基态原子的N层上只有一个电子的元素,其基态原子的核外电子排布式可能为1s22s22p63s23p64s1、1s22s22p63s23p63d54s1、1s22s22p63s23p63d104s1,即该元素可能在第ⅠA族、第ⅥB族或第ⅠB族,不一定位于s区,故A错误;基态原子的价层电子排布为(n-1)d6~8ns2的元素是第Ⅷ族元素,位于d区,故B错误;原子核外最外层有三个未成对电子的元素,其p能级有3个电子,一定属于主族元素,故C正确;基态原子的价层电子排布为(n-1)dxnsy的元素,其族序数可能为x+y(x+y≤7)、也可能为y(x=10,y=1或2),该元素还可能在第Ⅷ族(10≥x+y>7),故D错误。
5. [2023·浙江金华十校联考] 四种短周期元素X、Y、Z和W在元素周期表中的位置如图,其中X原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍。下列说法正确的是( )A.X位于第二周期第ⅣA族B.Y的非金属性比Z的强C.Z的原子半径比X的大D.W的含氧酸一定是强酸
[解析] 由题图可知,X处于第二周期,其余元素位于第三周期。X原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍,则X是O,结合四种元素的相对位置关系推知,Y、Z、W分别为Si、P、Cl。X是O,处于第二周期第ⅥA族,A错误;非金属性:Si
6. [2024·北京大兴区统考] 以下有关元素性质的说法中错误的是( )A.元素电负性:Na
[解析] 根据电负性变化规律,电负性:Na
基态Mn、Cr、V的价层电子排布分别为3d54s2、3d54s1、3d34s2,其最高化合价分别为+7、+6、+5,C正确;一般电子层数越多,离子半径越大,电子层结构相同时,核电荷数越小,离子半径越大,则离子半径:Cl->K+>Na+,D正确。
7. 现有如下三种元素的基态原子的核外电子排布式:①1s22s22p63s23p4; ②1s22s22p63s23p3; ③1s22s22p63s23p5。下列排序正确的是( )A.含氧酸的酸性:③>①>②B.原子半径:③>②>①C.第一电离能:③>②>①D.电负性:③>②>①
[解析] 基态原子的核外电子排布式:①1s22s22p63s23p4、②1s22s22p63s23p3、③1s22s22p63s23p5,代表元素分别为S、P、Cl,这三种元素位于同一周期,非金属性:P
8. [2023·江苏赣榆高级中学检测] 从海水中可以获取Na、Mg、Cl、Br的单质及其化合物。下列说法正确的是( )A.电负性大小:Cl
同一周期随着原子序数变大,第一电离能呈增大趋势,故Na的第一电离能比Mg小,C错误;根据非金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的酸性越强,酸性强弱:HClO4>HBrO4,D错误。
9. [2024·黑龙江大庆质检] 短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,基态X原子的核外电子总数是其最高能级电子数的2倍,Z可与X形成淡黄色化合物Z2X2,Y、W最外层电子数相同。下列说法正确的是( )A.第一电离能:W>X>Y>ZB.电负性:Y>Z>WC.简单离子的半径:W>X>Y>ZD.相同浓度氢化物水溶液的酸性:Y>W
[解析] 短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,Z与X能形成淡黄色化合物Z2X2,该淡黄色化合物为Na2O2,则X为O元素,Z为Na元素,基态O原子的核外电子总数是其最高能级电子数的2倍;Y与W的最外层电子数相同,结合Y的原子序数在O与Na之间,则Y为F元素,W为Cl元素。同一周期从左向右第一电离能呈增大趋势,同一主族从上到下第一电离能逐渐减小,故第一电离能:Y>X,Y>W>Z,A错误;非金属性越强,元素的电负性越大,则电负性为Y>W>Z,B错误;
一般电子层数越多,简单离子半径越大,具有相同电子排布的简单离子中原子序数越大,离子半径越小,故四种元素中简单离子半径从大到小的顺序为Cl->O2->F->Na+,即W>X>Y>Z,C正确;F元素的非金属性强于Cl元素,则形成氢化物后,F原子吸引H原子的能力强于Cl原子,在水溶液中HF不容易发生电离,则HCl的酸性强于HF,即Y
[解析] 同一主族元素的性质相似,CaCO3和BaCO3都难溶于水,因此SrCO3也难溶于水,A项正确;在元素周期表中,位于金属和非金属分界线处的元素能作半导体材料,B项错误;元素的非金属性越强,其气态氢化物的稳定性越强,非金属性:Cl>Br>I,所以气态氢化物的稳定性:HCl>HBr>HI,则HBr的分解温度介于二者之间,C项正确;元素的非金属性越强,其单质与氢气反应越容易,非金属性:S>P>Si,所以P与H2在高温时能反应,D项正确。
11. [2023·浙江卷] X、Y、Z、M、Q五种短周期元素,原子序数依次增大。X的2s轨道全充满,Y的s能级电子数量是p能级的两倍,M是地壳中含量最多的元素,Q是纯碱中的一种元素。下列说法不正确的是( )A.电负性:Z>XB.最高正价:Z
[解析] Y的s能级电子数量是p能级的两倍,核外电子排布式为1s22s22p2,则Y为C;X的2s轨道全充满,即为Be或B;M是地壳中含量最多的元素,即为O,则Z是N;Q是纯碱中的一种元素,且其原子序数大于O,则Q为Na。电负性为N>Be(或B),A项正确;N的最高正价是+5价,O无最高正价,OF2中O为+2价,B项错误;Na2O2中含有非极性键,C项正确;非金属性为N>C,故最高价氧化物对应水化物的酸性为HNO3>H2CO3,D项正确。
12. [2023·山东济南一模] 2022年诺贝尔化学奖颁给了在“点击化学”领域做出贡献的科学家。一种“点击化学”试剂XYZ2W3由四种短周期主族元素组成,其中X、Z、W的原子序数依次递减,三者基态原子核外电子的空间运动状态数相同,Y的原子序数是Z的两倍。下列说法正确的是( )A.简单氢化物的分子极性:Y>ZB.电负性和第一电离能均有Z>WC.同周期元素形成的简单氢化物中X稳定性最强D.同周期主族元素基态原子未成对电子数少于Y的有2种
考点三 元素周期表与周期律综合考查
[解析] X、Z、W的原子序数依次递减且核外电子的空间运动状态数相同,即占有的原子轨道数相同,Y的原子序数是Z的两倍,X、Z、W分别为F、O、N,占据5个原子轨道,Y为S。O元素的电负性大于S,则分子的极性:H2O>H2S,A错误;电负性:O>N,但是N原子的2p能级为半满稳定状态,第一电离能大于O,B错误;第二周期元素中,F的非金属性最大,故在第二周期中,HF最稳定,C正确;基态S原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4,未成对电子数为2,在第三周期主族元素中,比其未成对电子数少的主族元素有Na、Mg、Al、Cl共4种元素,D错误。
13. 元素X、Y、Z在周期表中的相对位置如图所示。已知Y元素基态原子的价层电子排布为nsn-1npn+1,则下列说法不正确的是( )A.Y元素基态原子的价层电子排布为3s23p4B.Y元素在元素周期表的第四周期第ⅥA族C.X元素所在周期中所含非金属元素最多D.Z元素基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3
[解析] Y元素基态原子的价层电子排布中出现了np能级,故其ns能级已经充满且只能有2个电子,则n-1=2,n=3,即Y元素基态原子的价层电子排布为3s23p4,为S元素,位于第三周期第ⅥA族,A项正确,B项错误;Y为S元素,X为F元素,Z为As元素,第二周期所含非金属元素最多,C项正确;Z为As元素,其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3,D项正确。
14. [2023·湖南衡阳一模] X、Y、Z、W、M五种短周期主族元素在元素周期表中的位置如图所示,Z的第一电离能比W的第一电离能大,M的3p轨道上有2个未成对电子。以下说法错误的是( )A.电负性:W>Z>YB.最高价氧化物对应水化物的酸性:M>YC.通过电解熔融的X2W3可制得X单质D.常温下,将一定量气态Z2W4充入一烧瓶内,烧瓶内始终为无色
[解析] 由题给信息推知,X、Y、Z、W、M分别为Al、C、N、O、S。同周期主族元素从左到右,元素的电负性逐渐增大,则电负性:O>N>C,A正确;最高价氧化物对应水化物的酸性:H2SO4>H2CO3,B正确;工业上通过电解熔融的Al2O3可以得到Al,C正确;将N2O4通入烧瓶后会发生可逆反应:N2O4 ⇌ 2NO2,故容器内会出现红棕色,D错误。
15. [2024·湖南长郡中学模拟] 如图所示物质是由原子序数依次增大的五种短周期主族元素X、Y、Z、Q、W形成的,基态Q原子核外成对电子数是未成对电子数的3倍,下列说法正确的是( )A.简单气态氢化物的稳定性:Z>QB.简单离子半径:Z>Q>WC.第一电离能:Q>Z>WD.简单阴离子的还原性:Q>Z>X
[解析] 该物质是由原子序数依次增大的五种短周期主族元素X、Y、Z、Q、W形成的,基态Q原子核外成对电子数是未成对电子数的3倍,则Q为O;根据物质结构中各原子成键数目及原子序数大小关系推知,X为H,Y为C,Z为N,W为Na。简单气态氢化物的稳定性:H2O>NH3,A错误;根据同电子层结构的“核多径小”规律,简单离子半径:N3->O2->Na+,B正确;根据同周期从左到右第一电离能呈增大趋势,但第ⅡA族大于第ⅢA族,第ⅤA族大于第ⅥA族,同主族从上到下第一电离能逐渐减小,故第一电离能:N>O>Na,C错误;根据非金属性越弱,对应离子的还原性越强,故简单阴离子的还原性:H->N3->O2-,D错误。
(2)D元素基态原子的价层电子排布是 。 (3)基态C原子的核外电子轨道表示式为 ;E3+的离子符号为 。 (4)F元素位于元素周期表的 区,其基态原子的核外电子排布式为 。
[解析] (2)镁元素基态原子的价层电子排布是3s2。(3)C元素是F,其基态原子核外电子的轨道表示式为 ;E是Fe,E3+的离子符号为Fe3+。(4)F是Cu,Cu位于元素周期表的ds区,其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1。
1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1
(5)G元素可能的性质是 。 A.其单质可作为半导体材料B.其电负性大于磷C.其原子半径大于锗D.其第一电离能小于硒
[解析] (5)G为As,位于金属与非金属的分界线处,其单质可作半导体,其电负性小于磷,原子半径小于锗,第一电离能大于硒,A正确。
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