选修3 物质结构与性质第二节 原子结构与元素的性质课时练习

学业分层测评(四)　元素周期律

(建议用时：45分钟)

[学业达标]

1．具有相同电子层结构的三种微粒An＋、Bn－和C，下列说法正确的是(　　)

A．原子序数关系：C＞B＞A

B．离子半径关系：Bn－＜An＋

C．C是稀有气体元素的原子

D．原子半径关系：A＜B＜C

【解析】　An＋、Bn－、C具有相同的电子层结构，则其核外电子总数相等。设C的原子序数为z，则A的原子序数为z＋n，B的原子序数为z－n，则原子序数关系为A>C>B，A错。因An＋、Bn－具有相同的电子层结构，阴离子的半径大于阳离子的半径，即r(Bn－)＞r(An＋)，B错。An＋、Bn－都应具有稀有气体的电子层结构，C的电子层结构与An＋、Bn－相同，所以C必为稀有气体元素的原子；B、C为同一周期的元素，而A应处于B、C的下一周期，故A的原子半径应大于B。故C正确，D错误。

【答案】　C

2．下列各组微粒不是按半径逐渐增大的顺序排列的是(　　)

A．Na、K、Rb　　　　　 B．F、Cl、Br

C．Mg2＋、Al3＋、Zn2＋  D．Cl－、Br－、I－

【解析】　同主族元素，从上到下，原子半径(离子半径)逐渐增大，故A、B、D三项中的各微粒的半径逐渐增大；电子层数相同，核电荷数越大半径越小，Mg2＋、Al3＋电子层数相同但铝的核电荷数大，所以Al3＋的半径小，故C项不符合。

【答案】　C

3．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

【解析】　A项，同一主族原子半径从上到下越来越大；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，与B项同理，应为Mg2＋<Na＋<F－；D项，Cl－比F－多一个电子层，Cl－>F－，F－比F多一个电子，故半径大小F－>F。

【答案】　C

4．下表列出了某短周期元素R的各级电离能数据(用I1、I2……表示，单位为kJ·mol－1)。

下列关于元素R的判断中一定正确的是(　　) 【导学号：90990024】

A．R的最高正价为＋3价

B．R元素位于元素周期表中第ⅡA族

C．R元素的原子最外层共有4个电子

D．R元素基态原子的电子排布式为1s22s2

【解析】　由于I3≫I2，因此R的最高正价为＋2价，A错误；R元素最外层有2个电子，一定位于第ⅡA族，但R不一定是Be元素，故B正确，C、D错误。

【答案】　B

5．第一电离能、第二电离能、第三电离能分别用I1、I2、I3表示，下表是第三周期部分元素的电离能[单位：eV(电子伏特)]数据。

下列说法正确的是(　　)

A．甲的金属性比乙弱

B．乙的化合价为＋1价

C．丙一定是非金属元素

D．丁一定是金属元素

【解析】　根据I2(甲)≫I1(甲)和I3(乙)≫I2(乙)以及甲、乙在第三周期可推知甲为Na，乙为Mg，金属性Na＞Mg，Mg的化合价为＋2价，因此A、B不正确；根据I1(丁)＞I1(丙)＞I1(Mg)可推知丙、丁为第三周期中原子序数大于Al的非金属元素，因此C正确，D错误。

【答案】　C

6．下列是几种基态原子的电子排布，电负性最大的原子是(　　)

A．1s22s22p4  B．1s22s22p63s23p3

C．1s22s22p63s23p2  D．1s22s22p63s23p64s1

【解析】　由元素的核外电子排布式可知，A为O元素，B为P元素，C为Si元素，D为K元素，根据电负性在周期表中的变化规律可知电负性最大的为O元素。

【答案】　A

7．不能说明X的电负性比Y大的是(　　)

A．与H2化合时X单质比Y单质容易

B．X的最高价氧化物对应的水化物的酸性比Y的最高价氧化物对应的水化物酸性强

C．X原子的最外层电子数比Y原子最外层电子数多

D．X单质可以把Y从其氢化物中置换出来

【解析】　元素的非金属性越强，其电负性越大，A、B、D均能说明非金属性：X>Y，即说明电负性X>Y。

【答案】　C

8．下列各组元素各项性质比较正确的是(　　)

A．第一电离能：B>Al>Ga

B．电负性：F>N>O

C．最高正价：F>S>Si

D．原子半径：P>N>C

【解析】　根据元素性质的变化规律可知B、Al、Ga为同主族元素，自上而下第一电离能逐渐减小，A项正确；F、N、O电负性大小顺序应为F>O>N，B项错误；F无正化合价，C项错误；D项中正确顺序应为P>C>N。

【答案】　A

9．现有四种元素基态原子电子排布式如下：①1s22s22p63s23p4; ②1s22s22p63s23p3；③1s22s22p3; ④1s22s22p5。则下列有关比较中正确的是 (　　) 【导学号：90990025】

A．第一电离能：④＞③＞②＞①

B．原子半径：②＞①＞④＞③

C．电负性： ④＞③＞②＞①

D．最高正化合价：④＞①＞③＝②

【解析】　从电子排布式可以看出①是S　②是P

③是N　④是F，第一电离能：F>N>P>S；原子半径：P>S>N>F；电负性：F>N>S>P；最高正化合价：S>N＝P>F。

【答案】　A

10．分析下列图表，回答问题。

(1)N、Al、Si、Ge四种元素中，有一种元素的电离能数据如下：

则该元素是________(填写元素符号)。

(2)短周期某主族元素M的电离能情况如图所示。则M元素位于周期表的第________族。

【解析】　(1)因为I4≫I3，所以该元素原子最外层有3个电子，为铝元素。

(2)元素M的各级电离能逐级增大，I1和I2差别较小，但I3≫I2＞I1，I3突跃式变大，即失去2个电子后，再失去电子变为＋3价阳离子却非常困难，说明元素M失去2个电子后达到稳定结构。

【答案】　(1)Al　(2)ⅡA

11．不同元素的气态原子失去最外层一个电子所需要的能量，设其为E，如图所示。试根据元素在周期表中的位置，分析图中曲线的变化特点，并完成下列问题。 【导学号：90990026】

(1)同主族内不同元素的E值的变化特点是__________________。各主族中E值的这种变化特点体现了元素性质的________变化规律。

(2)同周期内，随着原子序数的增大，E值增大，但个别元素的E值出现反常现象。试推测下列关系式中正确的是________。

①E(砷)＞E(硒)　②E(砷)＜E(硒)　③E(溴)>E(硒)　④E(溴)<E(硒)

(3)估计1 mol气态Ca原子失去最外层一个电子所需能量E值的范围：_____<E<_____。

(4)10号元素E值较大的原因是_____________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

【解析】　(1)从H、Li、Na、K等可以看出，同主族元素随原子序数的增大，E值变小；H到He、Li到Ne、Na到Ar呈现明显的周期性变化。

(2)从第二、三周期可以看出，第ⅢA和第ⅥA族元素比同周期相邻两种元素E值都低，由此可以推测出E(砷)＞E(硒)、E(溴)>E(硒)。

(3)根据同主族、同周期E值变化规律可以推测E(K)<E(Ca)<E(Mg)。

(4)10号元素是稀有气体元素氖，该元素原子的最外层电子排布已达到8电子稳定结构。

【答案】　(1)随着原子序数增大，E值变小　周期性　(2)①③　(3)485　738

(4)10号元素为氖，该元素原子的最外层电子排布已达到8电子稳定结构

12．碳、氧、硅、锗、氟、氯、溴、镍元素在化学中占有极其重要的地位。

(1)第二周期基态原子未成对电子数与Ni相同且电负性最小的元素是________。

(2)从电负性角度分析，碳、氧和硅元素的非金属性由强至弱的顺序为________。

(3)CH4中共用电子对偏向C，SiH4中共用电子对偏向H，则C、Si、H的电负性由大到小的顺序为________。

(4)基态锗(Ge)原子的电子排布式是________，Ge的最高价氯化物分子式是________。该元素可能的性质或应用有________(填序号)。

A．是一种活泼的金属元素

B．其电负性大于硫

C．其单质可作为半导体材料

D．锗的第一电离能高于碳而电负性低于碳

(5)溴与氯能以________键结合形成BrCl，BrCl分子中，________显正电性。BrCl与水发生反应的化学方程式为________________。

【解析】　(1)基态Ni原子的价电子排布式为3d84s2，原子中含有2个未成对电子，第二周期中基态元素原子中含有2个未成对电子的价电子排布式为2s22p2和2s22p4，分别为C和O，而O元素的电负性大于C。

(2)根据同周期从左到右元素的电负性增大，同主族从上到下元素的电负性减小可知：电负性由强到弱顺序为O＞C＞Si。

(3)由于元素电负性越大，吸引电子能力越强，根据电子对偏向情况可得电负性大小为C＞H＞Si。

(4)锗是32号元素，核外有32个电子，基态锗(Ge)原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2。Ge的价电子数为4，所以其最高价为＋4价，氯化物分子式是GeCl4。Ge是一种金属元素，但最外层电子数为4，金属性不强，故A错误；硫的电负性大于硅，硅的电负性大于锗，所以锗的电负性小于硫，故B错误；锗单质是一种半导体材料，故C正确；锗的电负性低于碳，但锗的第一电离能也低于碳，故D错误。

(5)Br与Cl的电负性差别不大，所以BrCl分子中化学键为共价键，由于电负性Br<Cl，所以BrCl分子中Br显正电性，且BrCl与水反应的化学方程式为BrCl＋H2O===HCl＋HBrO。

【答案】　(1)碳(或C)　(2)O＞C＞Si　(3)C＞H＞Si

(4)1s22s22p63s23p63d104s24p2　GeCl4　C

(5)共价　Br　BrCl＋H2O===HCl＋HBrO

[能力提升]

13．在主族元素X、Y、Z中，X与Y两元素的原子核外电子层数相同，X的原子半径大于Y的原子半径，X与Z两原子的阳离子具有相同的电子层结构，Z的离子半径大于X的离子半径，则X、Y、Z三种元素的原子序数最大的是(　　)

A．X  B．Y

C．Z  D．无法判断

【解析】　由题意知，X、Y在同一周期，且原子序数X＜Y，因X与Z阳离子具有相同电子层结构，所以X、Z也在同一周期，Z阳离子半径大于X阳离子半径，所以原子序数X＞Z，故原子序数为Y＞X＞Z。

【答案】　B

14．某元素X的逐级电离能如图所示，下列说法正确的是(　　)

A．X元素可能为＋4价

B．X可能为非金属

C．X为第五周期元素

D．X与氯反应时最可能生成的阳离子为X3＋

【解析】　由图像知，该元素的I4≫I3，故该元素最外层有3个电子，易形成＋3价阳离子，A、B两项错误，D项正确；无法确定该元素是否位于第五周期，C项错误。

【答案】　D

15．已知X、Y是主族元素，I为电离能，单位是kJ·mol－1。根据下表所列数据判断错误的是(　　)

A.元素X的常见化合价是＋1价

B．元素Y是第ⅢA族的元素

C．元素X与氯形成化合物时，化学式可能是XCl

D．若元素Y处于第三周期，它可与冷水剧烈反应

【解析】　根据表中提供的电离能的数据，可推断出X是第ⅠA族的元素，常见化合价是＋1价，和氯气化合形成XCl型的氯化物，Y是第ⅢA族的元素，选项A、B、C均正确。当Y处于第三周期时，是铝元素，不能和冷水反应，选项D错。

【答案】　D

16．A～G是周期表中1～36号的元素，它们的原子序数依次递增且分别位于前四周期的各个周期中。对它们的性质及结构的描述如下。

A原子的基态只有一种形状的电子云，并容易形成共价键；B的基态原子有3个不同的能级，各能级中电子数相等；C与B同周期，其第一电离能高于周期表中与之相邻的所有元素；D的基态原子2p能级上的未成对电子数与B原子相同；C3－离子与E2＋离子具有相同的稳定的电子层结构；F元素在周期表中位于C元素的下一周期，其电负性在同周期元素中最大；G元素的基态原子在前四周期中未成对电子数最多。

(1)A的元素符号为________，基态G原子的电子排布式为________________，与G同周期的所有元素的基态原子中最外层电子数与G原子相同的元素有________(填元素符号)。

(2)B、C、D三种元素第一电离能从大到小的顺序是________________(填元素符号，下同)，三种元素的电负性大小顺序为________________。

(3)E与C元素形成的化合物的化学式为______，B和C形成的化合物B3C4中B显_____价。

【解析】　A为H元素，B为C元素，C为N元素，D为O元素，E为Mg元素，F为Cl元素，G为Cr元素。

(1)铬元素是24号元素，处于第四周期，电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，其最外层只有1个电子，同周期中原子最外层只有一个电子的元素还有K、Cu。

(2)同周期从左到右元素的第一电离能呈增大趋势，但N原子最外层为2p3半充满稳定结构，其第一电离能比O的大，而电负性同周期从左到右依次增大。

(3)Mg与N元素形成的化合物中，Mg显正价，N显负价，化学式为Mg3N2。C的电负性小于N的电负性，C与N形成的化合物C3N4中，C显＋4价。

【答案】　(1)H　1s22s22p63s23p63d54s1　K、Cu

(2)N＞O＞C　O＞N＞C　(3)Mg3N2　＋4