第二节原子结构与元素的性质.docx

第一章原子结构与性质第二节原子结构与元素的性质【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“位一构一性”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17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一特长式周期表，每个周期一行，各族元素、过渡金属、稀有气体、锢系和钢系，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2128、3946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9 开始,以Is?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s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。H,YVHX,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+ 7C.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Xe6s2,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HA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，可以判断该元素为领。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、C1元素的最高化合价依次升高C. N、0、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、 C1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、0、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“位一构一性”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则下 列说法不正确的是()A. Y元素原子的外围电子排布为4s24P4B. 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Is22s22P63s23P63d。4s24P3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s能级已经排满且只能为2个电子，则- 1=2, n = 3,即Y元素的外围电子排布为3s23P匕 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Is22s22P63s23P63d】。4s24P3, 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()华+8：林Me,+6) (d,+5) +20-2(b,+l) 一':原子岸数 (a-2)A. 31d和33d属于同种核素B.第一电离能：d>e,电负性：d<eC.气态氢化物的稳定性：a>d>eD. 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为一2价，e为+6价，均处于第VIA族，可推知a为0, e为S, b有+1价，原子 序数大于0,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：P<S, B正确；元素 的非金属性越强，其气态氢化物的稳定性越强，则稳定性：H2O>H2S>PH3, C错误；0和Na形成的化合物 NazCh中含有共价键，D错误。26.根据元素周期表120号元素的性质和递变规律，回答下列问题。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）。 形成化合物种类最多的两种元素是 O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 O（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 O（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 HC1O4 HF （4）F K N、P F （5）NH3 SiH4解析（1）120号元素，金属元素共有7种，锂、钺、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。(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(-)原子半径1、影响原子半径大小的因素电子的能层数：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：核电荷数越一大，核对电子的吸引作用就越一大，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，核电荷数越一大，半径越.小。(2)同主族：从上到下，核电荷数越一大，半径越一大。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(cr)>r(Cl), r(Fe) >r(Fe2+) >r(Fe3+) o(2)能层结构相同的离子：核电荷数越从，半径越 小。r(O2-)>r(F-)>r(Na")>r(Mg2+)>/<Al3+)o(3)带相同电荷的离子：能层数越一多，半径越一大。r(Li+)<r(Na+)<r(K+)r(Rb+)<r(Cs+), r(O2 )<r(S2) <(Se2 )<r(Te2 )o(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：比较尸(K+)与r(Mg2+),可选尸(Na+)为 参照,*K+)>*Na+) > *Mg2+)。解题技巧：粒子半径比较的一般思路(1)“一层”：先看能层数，能层数越一多，一般微粒半径越.大。(2)“二核若能层数相同，则看核电荷数，核电荷数越一大，微粒半径越一小。(3)“三电子Z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概念第一电离能：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：/10逐级电离能：气态基态:价正离子再入去个电子成为气态基态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：/1</2</3(2)意义：可以衡量元素的原子失去一个电子的 难易程度。第一电离能数值越.小，原子越一容易失 去一个电子；第一电离能数值越一大，原子越一难 失去一个电子。2、元素第一电离能变化规律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一增大趋势。(2)同一族，从上到下第一电离能逐渐3、电离能的应用根据电离能数据，确定元素原子核外电子的排布及元素的化合价。如Li：/K</2</3,表明Li原子核外的 三 个电子排布在两个能层上(K、L能层)，且最外层上只有一个电子，易失去 一个电子形成 +1价阳 离子。(2)判断元素的金属性、非金属性强弱：/越大,元素的非金属性越一强；越小，元素的金属性越一强。 1、有关概念与意义键合电子：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 吸弓I力的大小。电负性越一大的原子,对键合电子 的吸引力越.大。电负性大小的标准：以氟的电负性为和锂的电负性为作为相对标准。2、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。3、应用判断元素的金属性和非金属性强弱金属的电负性一般 小于，非金属的电负性一般 大于，而位于非金属三角区边界的“类金属”(如错、 睇等)的电负性则在_左右，它们既有金属性，又有非金属性。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。 判断元素的化合价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。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。判断化合物的类型两成键元素间 电负性差值大于17 .通常形成离子键,相应的化合物为 "离子化合物小于1.7海通常形成共价键,相应的化合物为 "共价化合物如H的电负性为，C1的电负性为，C1的电负性与H的电负性之差为一=,故HC1为共价化合物；如A1的电负性为，Cl的电负性与Al的电负性之差为一=,因此A1CL为共价化合物；同理，BeCb也是共价化合 物。（四）元素周期律的综合应用1、同周期、同主族元素性质的递变规律性质同一周期（从左到右）同一主族（从上到下）核外电子的排布能层数川H增加最外层电子数1 一2 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瓦（但VA>VIA）减乙、电负性变大变/、【考点剖析】考点一元素周期表1.关于元素周期表中元素的分区，下列说法正确的是（）A.元素周期表的s区全部是金属元素B.元素周期表的d区包含所有的过渡元素C.过渡元素包括d区和ds区的元素D. p区元素都是非金属元素答案C解析s区中的H是一个特例，它属于非金属元素，故A错误；d区包括WBVIIB族（辆系和钢系除夕卜）元 素和VO族元素，ds区包括IB族和HB族元素，过渡元素包括所有的副族元素和vm族元素，即包括了 d区 和ds区的元素，故B错误、C正确；p区包括mAVDA族元素和0族元素，其中的铝、铅等都是金属元 素，故D错误。2.下列说法中正确的是（）A.所有金属元素都分布在d区和ds区B.元素周期表中HIB族到HB族10个纵列的元素都是金属元素C.电子的能量不一定高于（一l）p电子的能量D.电子排布式（2iSc）ls22s22P63s23P63d3违反了洪特规则答案B解析 在周期表中金属元素分布在S区、d区、ds区、f区和p区，故A错误；元素周期表中HIB族到HB 族10个纵列的元素，称为过渡元素，全部为金属，故B正确；电子能量与能层和能级都有关，好电子的能 量一定高于（一 l）p电子的能量，故C错误；根据能量最低原理知，电子先排能量低的轨道后排能量高的轨 道，则2iSc的电子排布式为Is22s22P63s23P63dl4s2,故D错误。3 .下面元素周期表中全部是金属元素的区域为（）A.只有s区C,s区、d区和ds区B.只有d区D. d区和ds区答案D解析s区的氢为非金属，d区和ds区全部为金属，p区包含大多数非金属元素。4 .闪烁着银白色光泽的金属钛（22Ti）因具有密度小、强度大、无磁性等优良的机械性能，被广泛地应用于军 事、医学等领域，号称“崛起的第三金属，已知钛有48Ti、4叮入5（）Ti等同位素，下列关于金属钛的叙述中不 正确的是（）A.上述钛原子中，中子数不可能为22B.钛元素在周期表中处于第四周期C.钛的不同同位素在周期表中处于不同的位置D.钛元素是d区的过渡元素答案C解析 题给三种同位素原子中，中子数最小为26,故A项正确；Ti位于第四周期WB族，属于d区元素， 故B、D项正确；同种元素的不同同位素在周期表中的位置相同，故C项错误。5 .元素周期表中共有18纵列，从左到右排为18歹U,第1列为碱金属元素（氢元素除外），第18列为稀有气 体元素，则下列说法正确的是（）A.第9列元素中没有非金属元素B.第15列元素原子的最外层电子排布式是s2p5C.最外层电子排布式为s2的元素一定在第2列D.第11、12列为d区元素答案A解析 A项，第9列为VIII族，全部为金属元素；B项，第15列为VA族，其元素原子的最外层电子排布式 为 s2p3；C项，He的最外层电子排布式为Is2,却在第18列；D项，第11、12列元素原子的价电子排布 式为（一l）di，si2,所以为ds区元素。考点二 原子核外电子排布与元素周期表6.已知某元素+ 2价离子的电子排布式为Is22s22P63s23P6,该元素在周期表中属于（）A. VB 族B. IIB 族C. VIII族D. HA 族答案D解析 由题意推知，该元素的外围电子排布为4s2,故该元素位于第四周期HA族。7 .某元素简化电子排布式为Xe4F6s2,其应在（）A. s区 B.p区 C.d区 D. f区答案D解析 元素在周期表中的分区，取决于元素原子的最后一个电子所进入的能级，因最后一个电子进入f能级, 所以该元素为f区元素。8 .外围电子排布为3d1。4s2的元素在周期表中的位置是（）A.第三周期VUB族B.第三周期HB族C.第四周期VIIB族D.第四周期HB族答案D解析 该元素的最大能层为4,应位于第四周期，3d和4s电子数之和为12,应在第12列，是HB族。9 .某元素的最外层电子数为2,价电子数为5,并且是同族中原子序数最小的元素，关于该元素的判断错 误的是（）A.电子排布式为 Is22s22P63s23P63d34s2B.该元素为VC.该元素为HA族元素D.该元素位于d区答案c解析 某元素的最外层电子数为2,价电子数为5,说明最外层电子数和价电子数不相等，则价电子应存在 d能级电子，并且是同族中原子序数最小的元素，则可知应为第四周期元素，电子排布式为 Is22s22P63s23P63d34s2,为第四周期VB族元素，为V元素，位于d区。10 .已知某元素原子的价电子排布式为（一则下列说法正确的是（）A.该元素是金属元素B.该元素位于周期表中d区C.该元素的族序数为6D.该元素位于周期表中第四周期答案A解析 由原子的价电子排布式为（-l）das可知该元素应为过渡元素，是金属元素，A正确；该元素可能位 于周期表的d区或ds区，B错误；其族序数不一定是a + 6(如铜)，C错误；该元素可能位于周期表中的第 四、第五或第六周期，D错误。考点三 原子或离子半径大小的比较11 .下列有关微粒半径的大小比较错误的是()A. K>Na>LiB. Na+>Mg2+>Al3+C. Mg2+>Na+>F-D. Cr>F->F答案c解析 A项，同一主族元素的原子，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，半径大小应为Mg2+Na+VF-; D项，C比F一多一个电子层，故半径：C1">F ，F一比F多一个电子，故半径：F->Fo12 .下列关于粒子半径的比较不正确的是()尸(Li+) < r(Na+) < r(K+)< r(Rb+) < r(Cs+)(2)r(F-)<r(Cr)<r(B<)<r(r)尸(Na*) <r(Mg2+) < r(Al3+) <r(F-) < r(02-)r(Fe3+) > /(Fe2+) > r(Fe)A.B.C.D.答案C解析 同主族元素，从上到下，同价态离子半径逐渐增大，所以正确；电子层结构相同的离子，随核 电荷数增大，离子半径减小，错误；不同价态的同种元素的离子，核外电子多的半径大，错误。13 .已知短周期元素的离子4A2+、店+、£3, Q一具有相同的电子层结构，则下列叙述正确的是()A.原子半径：A>B>D>CB.原子序数：d>c>b>aC.离子半径：C3->D->B+>A2+D.单质的还原性：A>B>D>C答案C解析 小2+、瘠+、3一、兀)一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：CDBA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>Do14.下列四种粒子中，半径按由大到小的顺序排列的是()Qd6）2 86基态X的原子结构示意图：基态Y的价电子排布式：3s23P5TT|正中中H中王：基态Z2一的轨道表示式：Is 2s2p3s3p .w ：W基态原子有2个能层，电子式：A.,，B.，,C.,，,D.，,答案A解析 根据结构示意图可知X为S;基态Y的价电子排布式为3s23P5,可知Y为Cl;根据基态Z2- .W ：的轨道表示式可知Z2一为S2一；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FvCl,同周期元素随着原子序数的递增，原子半径逐渐减小，则CKS,同种元素的阴离子半 径大于原子半径，则SS2；综上半径大小关系为S2->S>C1>F,即，；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VHA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、HA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C1元素等，但F元素形成的最高化合价为一1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D18 .下列关于元素电负性大小的比较中，不正确的是（）A. P<S<O<FB. C<N<O<FC. 0<S<Se<TeD. 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>0、S>P,同一主族从上到下，元素电负性逐渐 减小，所以电负性0>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<0,则 电负性：Te<Se<S<0,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 <A1,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XC.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：HYVHX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：