高中化学鲁科版 (2019)选择性必修2第3节 元素性质及其变化规律练习

微专题二　元素性质的比较及元素的推断

一、元素性质的比较依据

例1　(1)[2019·全国卷Ⅱ，35(3)]比较离子半径：F－___________O2－(填“大于”“等于”或“小于”)。

(2)[2019·全国卷Ⅲ，35(4)节选]NH4H2PO4中，电负性最高的元素是________。

(3)[2018·全国卷Ⅰ，35(2)(4)节选]Li＋与H－具有相同的电子构型，r(Li＋)小于r(H－)，原因是_______________________________________________________________________________。

由上图可知，Li原子的第一电离能为________kJ·mol－1。

(4)[2018·全国卷Ⅲ，35(2)]黄铜是人类最早使用的合金之一，主要由Zn和Cu组成。第一电离能I1(Zn)________I1(Cu)(填“大于”或“小于”)。原因是___________________________

_______________________________________________________________________________。

(5)[2020·全国卷Ⅲ，35(1)]H、B、N中，原子半径最大的是________。根据对角线规则，B的一些化学性质与元素________的相似。

(6)[2020·全国卷Ⅰ，35(2)]Li及其周期表中相邻元素的第一电离能(I1)如表所示。I1(Li)>I1(Na)，原因是________________________________。I1(Be)>I1(B)>I1(Li)，原因是__________________

_______________________________________________________________________________。

I1/(kJ·mol－1)

答案　(1)小于　(2)O　(3) Li＋核电荷数较大　520

(4)大于　Zn的核外电子排布为全充满稳定结构，难失电子

(5)B　Si(硅)　(6)Na与Li同主族，Na的电子层数多，原子半径大，易失电子，故第一电离能更小　Li、Be和B为同周期元素，同周期元素从左至右，第一电离能呈现增大的趋势；但由于基态Be原子的s能级轨道处于全充满稳定状态，能量更低，故其第一电离能大于B的

解析　(4)锌的价层电子排布为3d104s2，为全充满稳定结构，难失去一个电子，铜的价层电子排布为3d104s1，较易失去一个电子，因此锌的第一电离能大于铜的第一电离能。

二、元素的推断

例2　下表中是A、B、C、D、E五种短周期元素的某些性质，下列判断正确的是(　　)

A.C、D、E的氢化物的稳定性：C>D>E

B．元素A的原子最外层轨道中无自旋状态相同的电子

C．元素B、C之间不可能形成化合物

D．与元素B同周期且第一电离能最小的元素的单质能与H2O发生置换反应

答案　D

解析　根据电负性和最低化合价推知，A为C、B为S、C为Cl、D为O、E为F。A项，C、D、E的氢化物分别为HCl、H2O、HF，稳定性：HF>H2O>HCl；B项，元素A的原子最外层电子排布式为2s22p2，2p轨道上的两个电子分占两个原子轨道，且自旋状态相同；C项，S的最外层有6个电子，Cl的最外层有7个电子，它们之间可形成S2Cl2等化合物；D项，Na能与H2O发生置换反应生成NaOH和H2。

例3　已知A、B、C、D、E、F、G都是元素周期表中短周期主族元素，它们的原子序数依次增大。A是元素周期表中原子半径最小的元素，D3B中阴、阳离子具有相同的电子层结构，B、C均可分别与A形成10电子分子，B、C处于同一周期，两者可以形成许多种共价化合物，C、F处于同一主族，B原子最外电子层的p能级处于半充满状态，C的最外层电子数是内层电子数的3倍，E最外层电子数比最内层多1。回答下列问题：

(1)E元素基态原子的电子排布式为_________________________________________________。

(2)用轨道表示式表示F元素原子的价电子排布：_______________________________________

_______________________________________________________________________________。

(3)F、G元素对应的最高价含氧酸中酸性较强的是________________(填化学式)。

(4)离子半径：D＋________B3－(填“<”“>”或“＝”，下同)，第一电离能：B________C，电负性：C________F。

(5)A、C形成的一种绿色氧化剂X有广泛应用，X分子中A、C原子个数比为1∶1，X的电子式为__________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________。

答案　(1)1s22s22p63s23p1

(2)

(3)HClO4

(4)<　>　>

(5)

解析　根据题给信息可推出A为H，B是N，C是O，D是Na，E是Al，F是S，G是Cl。

(1)E元素(即铝元素)的基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p1。

(2)用轨道表示式表示F元素(即硫元素)原子的价电子排布为。

(3)硫、氯元素对应的最高价含氧酸中酸性较强的是HClO4。

(4)D＋(Na＋)与B3－(N3－)具有相同的电子层结构，所以离子半径：Na＋<N3－；由于氮原子的2p能级为半充满状态，所以第一电离能较大，第一电离能：N>O；C(O)与F(S)为同主族元素，所以电负性：S<O。

1．(2019·菏泽一中期中)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．元素的电负性越大，则元素的非金属性越强

D．金属单质与酸反应越容易，表明元素的第一电离能越小，元素的电负性越小

答案　C

解析　一般情况下，元素的第一电离能越小，元素的金属性越强，但第一电离能的大小与元素的核外电子排布有关，如Mg的第一电离能大于Al的第一电离能，但金属性Mg强于Al，故A、B都不正确；元素的电负性越大，元素原子吸引电子的能力越强，元素的非金属性越强，C正确；金属单质与酸反应的难易还与其他因素有关，金属单质与酸反应越容易，并不能充分说明元素的第一电离能越小或元素的电负性越小。

2．已知元素周期表中1～18号元素中的四种元素的简单离子W3＋、X＋、Y2－、Z－都具有相同的电子层结构，下列判断正确的是(　　)

A．元素的第一电离能：X>W

B．离子的还原性：Y2－>Z－

C．氢化物的稳定性：H2Y>HZ

D．原子半径：X<W

答案　B

解析　1～18号元素中的四种元素的简单离子W3＋、X＋、Y2－、Z－都具有相同的电子层结构，则W和X是金属元素，且在元素周期表中W位于X的右侧，Y和Z是非金属元素，在元素周期表中位于W和X的上一周期，其中Z位于Y的右侧。同周期元素从左到右金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强，即金属性：X>W，非金属性：Z>Y，所以元素的第一电离能：X<W，原子半径：X>W，离子的还原性：Y2－>Z－，氢化物的稳定性：H2Y<HZ，故B项正确。

3．下图三条曲线表示C、Si和P元素的前四级电离能变化趋势。下列说法正确的是(　　)

A．电负性：c>b>a

B．最简单氢化物的稳定性：c>a>b

C．最简单氢化物的相对分子质量：a>b>c

D．I5：a>c>b

答案　D

解析　同主族元素自上而下第一电离能逐渐减小，P元素3p能级为半充满稳定状态，第一电离能高于同周期相邻元素的第一电离能，故Si的第一电离能最小，由图中第一电离能可知，c为Si，P原子第四电离能为失去3s2中1个电子，3s2为全充满稳定状态，不易失去电子，故与第三电离能相差较大，可知b为P、a为C。D项，C、Si失去4个电子为全充满状态，能量更低，再失去1个电子时，第五电离能与第四电离能相差较大，P失去4个电子为3s1状态，第四电离能与第五电离能均失去3s能级电子，二者能量相差不大，故第五电离能：C>Si>P，正确。

4．(2019·厦门一中高二期中)几种短周期主族元素在周期表中的相对位置如图所示，已知元素X的原子核外电子数是M的2倍。下列说法不正确的是(　　)

A．第一电离能：X<Y

B．X位于第3周期ⅡA族，其单质可通过电解其熔融氯化物制备

C．元素最高价氧化物对应的水化物中酸性最强的是HNO3

D．气体分子(MN)2的电子式为

答案　A

解析　根据元素在周期表中的位置可知，M和N位于第2周期，X和Y位于第3周期，设M原子核外电子数为x，则X原子核外电子数为x＋6，又X原子核外电子数是M的2倍，故有2x＝x＋6，解得x＝6，则M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，N为N元素。

5．(2019·银川中学期中)A、B、C、D、E、F为硫酸铝钾和硫酸铝铵的组成元素，A原子核外只有1种运动状态的电子，B、C元素位于第2周期且原子半径：B>C，D与C同主族，E、F元素的电离能数据如下表：

请回答下列问题：

(1)A在元素周期表中属于________区元素。

(2)基态E原子的电子排布式为_________________________________________________。

(3)D、E、F离子半径大小顺序为____________________________________(用离子符号表示)。

(4)B、C、D电负性大小顺序为_____________________________________(用元素符号表示)。

(5)参照表中数据判断：Mg原子第一电离能____(填“大于”或“小于”)577.5 kJ·mol－1。

(6)通过上述信息和表中数据分析，为什么E原子失去核外第二个电子所需的能量要远远大于失去第一个电子所需的能量：_____________________________________________________。

答案　(1)s　(2)1s22s22p63s23p64s1(或[Ar]4s1)  (3)S2－>K＋>Al3＋　(4)O>N>S　(5)大于　

(6)K原子失去一个电子后，K＋已形成稳定结构，此时再失去一个电子很困难

解析　硫酸铝钾和硫酸铝铵的化学式分别为KAl(SO4)2、NH4Al(SO4)2，二者的组成元素有H、O、N、S、Al、K，需根据题目条件推出A、B、C、D、E、F所对应的元素。A原子核外只有1种运动状态的电子，说明A原子核外只有1个电子，A为H。H、O、N、S、Al、K六种元素中，只有O、N处于第2周期，且N的原子半径大于O，故B为N，C为O。与O元素同主族的应该是S，故D为S。根据E、F元素电离能数据可知，E元素的第一电离能和第二电离能相差很大，说明E原子最外层只有1个电子，故E为K，F为Al。(5)Mg原子的价电子排布式为3s2，处于全充满状态，失去3s2上的1个电子比Al原子失去3p1上的1个电子更难，故Mg原子的第一电离能大于577.5 kJ·mol－1。