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元素性質的遞變規律　電離能和電負性
(一)選擇題
1．(2023·北京，10)下列事實不能通過比較氟元素和氯元素的電負性進行解釋的是(　　)
A．F—F鍵的鍵能小于Cl—Cl鍵的鍵能
B．三氟乙酸的Ka大于三氯乙酸的Ka
C．氟化氫分子的極性強于氯化氫分子的極性
D．氣態氟化氫中存在(HF)2，而氣態氯化氫中是HCl分子
答案　A
解析　F原子半徑小，電子云密度大，兩個原子間的斥力較強，F—F鍵不穩定，因此F—F鍵的鍵能小于Cl—Cl鍵的鍵能，與電負性無關，A符合題意；氟的電負性大于氯的電負性，F—C鍵的極性大于Cl—C鍵的極性，使F3C—的極性大于Cl3C—的極性，導致三氟乙酸的羧基中的羥基的極性更大，更容易電離出氫離子，酸性更強，B不符合題意；氟的電負性大于氯的電負性，F—H鍵的極性大于Cl—H鍵的極性，導致HF分子極性強于HCl，C不符合題意；氟的電負性大于氯的電負性，與氟原子相連的氫原子可以與另外的氟原子形成分子間氫鍵，因此氣態氟化氫中存在(HF)2，D不符合題意。
2．(2022·江蘇，3)工業上電解熔融Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)的混合物可制得鋁。下列說法正確的是(　　)
A．半徑大小：r(Al3＋)B．電負性大小：χ(F)<χ(O)
C．電離能大小：I1(O)D．堿性強弱：NaOH答案　A
解析　核外電子數相同時，核電荷數越大，離子半徑越小，故半徑大小為r(Al3＋)3．(2022·海南，5)鈉和鉀是兩種常見金屬，下列說法正確的是(　　)
A．鈉元素的第一電離能大于鉀
B．基態鉀原子價層電子軌道表示式為
C．鉀能置換出NaCl溶液中的鈉
D．鈉元素與鉀元素的原子序數相差18
答案　A
解析　同一主族元素的第一電離能從上到下依次減小，A正確；基態鉀原子價層電子排布式為4s1，其軌道表示式為，B不正確；鉀和鈉均能與水發生劇烈反應，因此，鉀不能置換出 NaCl溶液中的鈉，C不正確；鈉元素與鉀元素的原子序數分別為11、19，兩者相差8，D不正確。
4．(2022·天津，2)嫦娥5號月球探測器帶回的月壤樣品的元素分析結果如圖，下列有關含量前六位元素的說法正確的是(　　)
A．原子半徑：AlB．第一電離能：MgC．Fe位于元素周期表的p區
D．這六種元素中，電負性最大的是O
答案　D
解析　Al、Si同周期，Al的核電荷數小于Si，原子半徑：Al>Si，故A錯誤；Mg、Ca同主族，同主族元素從上到下第一電離能逐漸減小，故B錯誤；Fe位于元素周期表的d區，故C錯誤；同周期元素從左到右電負性逐漸增大，同主族元素從上到下電負性逐漸減小，則由此可知六種元素中電負性最大的為O，故D正確。
(二)簡答題
5．[2022·河北，17(1)(2)](1)基態S原子的價電子中，兩種自旋狀態的電子數之比為________。
(2)Cu與Zn相比，第二電離能與第一電離能差值更大的是__________，原因是___________。
答案　(1)1∶2(或2∶1)　(2)Cu　Cu的第二電離能失去的是3d10的電子，第一電離能失去的是4s1的電子，Zn的第二電離能失去的是4s1的電子，第一電離能失去的是4s2的電子，3d10電子處于全充滿狀態，其與4s1電子能量差值更大
6．(1)[2020·全國卷Ⅲ，35(1)]H、B、N中，原子半徑最大的是________。根據對角線規則，B的一些化學性質與元素________的相似。
(2)[2021·湖南，18(2)②]H、C、N的電負性由大到小的順序為________________。
(3)[2021·山東16(2)節選]O、F、Cl電負性由大到小的順序為________________。
(4)[2020·江蘇，21(2)節選]C、N、O元素的第一電離能由大到小的順序為______________。
答案　(1)B　Si　(2)N>C>H　(3)F>O>Cl　(4)N>O>C
1．“位—構—性”關系模型
2．粒子半徑的比較
一看電子層數：最外層電子數相同時，電子層數越多，半徑越大。
二看核電荷數：當電子層結構相同時，核電荷數越大，半徑越小。
三看核外電子數：當核電荷數相同時，核外電子數越多，半徑越大。
3．電離能
(1)1～36號元素的第一電離能(I1)變化規律
說明：①同周期元素從左到右，第一電離能呈增大趨勢，第ⅡA、ⅢA族反常；第ⅤA、ⅥA族反常；
②同主族元素從上到下，第一電離能逐漸減小。
(2)應用
①判斷元素金屬性的強弱
電離能越小，金屬越容易失去電子，金屬性越強；反之越弱。
②判斷元素的化合價
如果某元素的In＋1 In，則該元素的常見化合價為＋n價，如鈉元素I2 I1，所以鈉元素的常見化合價為＋1價。
(3)電離能差異原因解釋
答題模板
A原子的價層電子排布式為×××，處于半充滿(全充滿)，比較穩定，難失電子。
應用舉例
①第一電離能N大于O，原因：N原子的價層電子排布式為2s22p3，處于半充滿，比較穩定，難失電子。
②從結構上分析Fe3＋比Fe2＋穩定的原因：Fe3＋價層電子排布式為3d5，為半充滿結構，而Fe2＋價層電子排布式為3d6。
4．電負性
(1)電負性用來描述元素的原子在化合物中吸引鍵合電子能力的標度。元素的電負性越大，表示其原子在化合物中吸引鍵合電子的能力越強。
(2)變化規律：一般來說，同周期主族元素，從左到右電負性逐漸增大；同主族元素，從上到下電負性逐漸減小。
(3)電負性的應用
(4)解釋元素電負性大小的原因
答題模板
A原子比B原子的半徑大，且A原子的核電荷數比B原子的小，所以A原子對最外層電子的吸引力小于B，故電負性A小于B。
應用舉例
請結合核外電子排布相關知識解釋，C的電負性小于O的原因：碳原子半徑比氧原子半徑大，且核電荷數比氧的小，故碳原子對最外層電子的吸引力小于氧。
(一)選擇題
1．(2023·天津高三期末)下列敘述正確的是(　　)
A．第一電離能：LiB．CO2、N2O5、SO2均為酸性氧化物
C．通過比較酸性：H2CO3D．第三周期主族元素，離子半徑隨原子序數的增大而減小
答案　B
解析　同主族元素自上而下，第一電離能逐漸減小，A錯誤；CO2、N2O5、SO2均能與堿反應生成鹽和水，均屬于酸性氧化物，B正確；H2SO3不是硫元素最高價氧化物對應的水化物，不能根據酸性強弱判斷非金屬性強弱，C錯誤；第三周期Na＋、Mg2＋、Al3＋的核外電子層結構相同，P3－、S2－、Cl－的核外電子層結構相同，且P3－、S2－、Cl－比Na＋、Mg2＋、Al3＋核外多1個電子層，離子半徑大，D錯誤。
2．(2024·江蘇高三聯考)工業上分別用Mg、C還原SiO2可得無定形硅、晶體硅。下列說法正確的是(　　)
A．原子半徑：r(Mg)B．酸性：H2CO3C．電負性：χ(O)<χ(Si)
D．電離能：I1(O)>I1(Mg)
答案　D
解析　同周期元素，從左到右原子半徑逐漸減小，故r(Mg)>r(Si)，A錯誤；非金屬性：C>Si，則碳酸酸性強于硅酸，B錯誤；元素非金屬性越強，電負性越大，氧的電負性比硅大，C錯誤；鎂為金屬元素，氧為非金屬元素，金屬元素的第一電離能通常小于非金屬元素的第一電離能，故I1(O)>I1(Mg)，D正確。
3．(2023·江蘇南通高三統考)離子液體是室溫或稍高于室溫時呈液態的離子化合物，大多數離子液體有體積很大的陰、陽離子。常見的陰離子有AlCl、PF等，一種離子液體的結構如圖所示。下列關于構成離子液體常見元素的說法正確的是(　　)
A．簡單離子的半徑：r(Al3＋)>r(Cl－)>r(F－)
B．穩定性：PH3>NH3
C．第一電離能：I1(C)>I1(B)>I1(Al)
D．酸性：HF>HNO3>H3PO4
答案　C
解析　具有相同電子層結構的離子，核電荷數越大，半徑越小，故簡單離子的半徑：r(F－)>r(Al3＋)，A錯誤；元素非金屬性越強，其氣態氫化物的穩定性越強，故穩定性：NH3>PH3，B錯誤；同周期元素從左到右，第一電離能呈增大趨勢，但第ⅡA族元素的第一電離能大于第ⅢA族元素的第一電離能，故第一電離能：I1(C)>I1(B)>I1(Al)，C正確；元素非金屬性越強，其最高價氧化物對應水化物的酸性越強，但HF為弱酸，故酸性：HNO3>H3PO4>HF，D錯誤。
4．(2024·北京海淀高三期中)我國科研人員發現的氟磺酰基疊氮(FSO2N3)是一種安全、高效的“點擊化學”試劑，其結構式如圖，其中S為＋6價。下列說法正確的是(　　)
A．該分子中S原子的價層電子對數為4
B．該分子中N原子均為sp2雜化
C．電負性：F>O>S>N
D．第一電離能：F>O>N>S
答案　A
解析　由圖可知，該分子中S原子形成4個σ鍵，且沒有孤電子對，價層電子對數為4，故A正確；由結構式可知，該分子中與S相連的N原子價層電子對數為2＋1＝3，為sp2雜化，另外兩個N原子價層電子對數為2，為sp雜化，故B錯誤；元素的非金屬性越強，其電負性越大，由于元素的非金屬性： F>O>N>S，則元素的電負性大小順序為F>O>N>S，C錯誤；同一周期元素從左往右第一電離能呈增大趨勢，但第ⅡA、第ⅤA族元素第一電離能比同周期相鄰元素的大，故這四種元素的第一電離能：F>N>O>S，D錯誤。
5．已知X、Y是主族元素，I為電離能，單位是kJ·mol－1，請根據表中數據判斷下列說法錯誤的是(　　)
元素 I1 I2 I3 I4
X 500 4 600 6 900 9 500
Y 580 1 800 2 700 11 600
A.元素X的常見化合價是＋1價
B．元素Y是第ⅢA族元素
C．元素X與氯形成化合物時，化學式可能是XCl
D．若元素Y處于第三周期，它可與冷水劇烈反應
答案　D
解析　由數據分析，X元素的I2 I1，X易呈＋1價，為第ⅠA族元素，A項正確；由數據分析，Y元素的I4 I3，易呈＋3價，應在第ⅢA族，B項正確；X易呈＋1價，氯的化合價存在－1價，若X與氯形成化合物時，化學式可能為XCl，C項正確；若Y處于第三周期，則Y為鋁元素，Al不與冷水反應，D項錯誤。
6．(2023·江蘇南通高三期末)X、Y、Z、W、R屬于周期表中前20號主族元素，且原子序數依次增大。基態X原子中有3個未成對電子，Z是元素周期表中電負性最大的元素，Y和W同主族，常溫下0.01 mol·L－1 R的最高價氧化物對應的水化物溶液的pH＝12。下列說法正確的是(　　)
A．Z的簡單氫化物分子間能形成氫鍵
B．簡單離子半徑：r(R)＞r(W)
C．簡單氣態氫化物的熱穩定性：W＞Y
D．第一電離能：I1(X)＞I1(Y)＞I1(Z)
答案　A
解析　Z是元素周期表中電負性最大的元素，則Z為F；基態X原子中有3個未成對電子且其原子序數小于9，則X為N；根據原子序數大小關系，可判斷Y為O；Y和W同主族，則W為S；常溫下0.01 mol·L－1 R的最高價氧化物對應的水化物溶液的pH＝12，說明R的最高價氧化物對應的水化物為一元強堿，R為K。
7．(2024·北京豐臺區高三模擬)下列原因分析能正確解釋性質差異的是(　　)
選項 性質差異 原因分析
A 金屬活動性：Mg>Al 第一電離能：Mg>Al
B 氣態氫化物穩定性：H2SC 熔點：金剛石>碳化硅>硅 化學鍵鍵能：C—C>C—Si>Si—Si
D 酸性：H2CO3答案　C
解析　Mg和Al的電子層數相同，Mg的原子半徑大，原子核對最外層電子的吸引力小，鎂易失去最外層電子，所以金屬活動性：Mg>Al，故不選A；穩定性與鍵能有關，與分子間作用力無關，故不選B；亞硫酸不是S的最高價氧化物對應的水化物，不能根據酸性：H2CO3(二)簡答題
8．C、H、O的原子核附近電子云密度大小：______________________________________，
判斷的理由：_________________________________________________________________。
答案　O>C>H　原子的電負性越大，該原子吸引電子的能力越強，原子核附近電子云密度越大，電負性：O>C>H，因而原子核附近電子云密度的大小順序是O>C>H
9．在高溫下，Cu2O比CuO穩定，從離子的電子層結構角度分析，其主要原因是________。
答案　Cu2O中Cu＋的價層電子排布式為3d10，CuO中Cu2＋的價層電子排布式為3d9，前者達到全充滿穩定結構
10．比較Mn和Fe的電離能數據可知：氣態Mn2＋再失去一個電子比氣態Fe2＋再失去一個電子難。對此，你的解釋是_______________________________________________________。
答案　Mn2＋的3d軌道電子排布為半充滿狀態，較穩定；而Fe2＋的3d軌道上電子數為6，不是較穩定的狀態
11．FeCl3和LiFePO4中的鐵元素分別顯＋3、＋2價，請從原子結構角度解釋Fe為何能顯＋3、＋2價：__________________________________________________________________。
答案　Fe的價層電子排布為3d64s2，其4s上的2個電子易失去而顯＋2價，3d上再失去1個電子后成為較穩定的半充滿狀態，所以可顯＋3價
12．銅鋅合金俗稱黃銅，銅鋅兩種金屬的各級電離能(單位：kJ·mol－1)數據如下表。
I1 I2 I3 I4 I5 I6
Cu 745.5 1 957.9 3 555 5 536 7 700 9 900
Zn 9 064 1 733.3 3 833 5 731 7 970 10 400
I2(Cu)>I2(Zn)的原因是_________________________________________________________。
答案　Cu＋的價層電子排布為3d10，結構穩定難失去電子變成Cu2＋，Zn＋的價層電子排布為3d104s1，易失去4s電子
13．(2023·四川宜賓二模)乳酸亞鐵[CH3CH(OH)COO]2Fe是一種常用的補鐵劑。
(1)乳酸分子()中 σ 鍵與π鍵的數目比為________。
(2)乳酸亞鐵中各元素的電負性由大到小的順序為________。
(3)C與O中，第一電離能較大的是________，O的第二電離能遠大于第一電離能的原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)11∶1
(2)O＞C＞H＞Fe
(3)O(或氧)　O失去一個電子后，2p能級半充滿，能量低，較穩定，再失去一個電子更困難元素性質的遞變規律　電離能和電負性
(一)選擇題
1．(2023·北京，10)下列事實不能通過比較氟元素和氯元素的電負性進行解釋的是(　　)
A．F—F鍵的鍵能小于Cl—Cl鍵的鍵能
B．三氟乙酸的Ka大于三氯乙酸的Ka
C．氟化氫分子的極性強于氯化氫分子的極性
D．氣態氟化氫中存在(HF)2，而氣態氯化氫中是HCl分子
2．(2022·江蘇，3)工業上電解熔融Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)的混合物可制得鋁。下列說法正確的是(　　)
A．半徑大小：r(Al3＋)B．電負性大小：χ(F)<χ(O)
C．電離能大小：I1(O)D．堿性強弱：NaOH3．(2022·海南，5)鈉和鉀是兩種常見金屬，下列說法正確的是(　　)
A．鈉元素的第一電離能大于鉀
B．基態鉀原子價層電子軌道表示式為
C．鉀能置換出NaCl溶液中的鈉
D．鈉元素與鉀元素的原子序數相差18
4．(2022·天津，2)嫦娥5號月球探測器帶回的月壤樣品的元素分析結果如圖，下列有關含量前六位元素的說法正確的是(　　)
A．原子半徑：AlB．第一電離能：MgC．Fe位于元素周期表的p區
D．這六種元素中，電負性最大的是O
(二)簡答題
5．[2022·河北，17(1)(2)](1)基態S原子的價電子中，兩種自旋狀態的電子數之比為________。
(2)Cu與Zn相比，第二電離能與第一電離能差值更大的是__________，原因是___________。
6．(1)[2020·全國卷Ⅲ，35(1)]H、B、N中，原子半徑最大的是________。根據對角線規則，B的一些化學性質與元素________的相似。
(2)[2021·湖南，18(2)②]H、C、N的電負性由大到小的順序為________________。
(3)[2021·山東16(2)節選]O、F、Cl電負性由大到小的順序為________________。
(4)[2020·江蘇，21(2)節選]C、N、O元素的第一電離能由大到小的順序為______________。
1．“位—構—性”關系模型
2．粒子半徑的比較
一看電子層數：最外層電子數相同時，電子層數越多，半徑越大。
二看核電荷數：當電子層結構相同時，核電荷數越大，半徑越小。
三看核外電子數：當核電荷數相同時，核外電子數越多，半徑越大。
3．電離能
(1)1～36號元素的第一電離能(I1)變化規律
說明：①同周期元素從左到右，第一電離能呈增大趨勢，第ⅡA、ⅢA族反常；第ⅤA、ⅥA族反常；
②同主族元素從上到下，第一電離能逐漸減小。
(2)應用
①判斷元素金屬性的強弱
電離能越小，金屬越容易失去電子，金屬性越強；反之越弱。
②判斷元素的化合價
如果某元素的In＋1 In，則該元素的常見化合價為＋n價，如鈉元素I2 I1，所以鈉元素的常見化合價為＋1價。
(3)電離能差異原因解釋
答題模板
A原子的價層電子排布式為×××，處于半充滿(全充滿)，比較穩定，難失電子。
應用舉例
①第一電離能N大于O，原因：N原子的價層電子排布式為2s22p3，處于半充滿，比較穩定，難失電子。
②從結構上分析Fe3＋比Fe2＋穩定的原因：Fe3＋價層電子排布式為3d5，為半充滿結構，而Fe2＋價層電子排布式為3d6。
4．電負性
(1)電負性用來描述元素的原子在化合物中吸引鍵合電子能力的標度。元素的電負性越大，表示其原子在化合物中吸引鍵合電子的能力越強。
(2)變化規律：一般來說，同周期主族元素，從左到右電負性逐漸增大；同主族元素，從上到下電負性逐漸減小。
(3)電負性的應用
(4)解釋元素電負性大小的原因
答題模板
A原子比B原子的半徑大，且A原子的核電荷數比B原子的小，所以A原子對最外層電子的吸引力小于B，故電負性A小于B。
應用舉例
請結合核外電子排布相關知識解釋，C的電負性小于O的原因：碳原子半徑比氧原子半徑大，且核電荷數比氧的小，故碳原子對最外層電子的吸引力小于氧。
(一)選擇題
1．(2023·天津高三期末)下列敘述正確的是(　　)
A．第一電離能：LiB．CO2、N2O5、SO2均為酸性氧化物
C．通過比較酸性：H2CO3D．第三周期主族元素，離子半徑隨原子序數的增大而減小
2．(2024·江蘇高三聯考)工業上分別用Mg、C還原SiO2可得無定形硅、晶體硅。下列說法正確的是(　　)
A．原子半徑：r(Mg)B．酸性：H2CO3C．電負性：χ(O)<χ(Si)
D．電離能：I1(O)>I1(Mg)
3．(2023·江蘇南通高三統考)離子液體是室溫或稍高于室溫時呈液態的離子化合物，大多數離子液體有體積很大的陰、陽離子。常見的陰離子有AlCl、PF等，一種離子液體的結構如圖所示。下列關于構成離子液體常見元素的說法正確的是(　　)
A．簡單離子的半徑：r(Al3＋)>r(Cl－)>r(F－)
B．穩定性：PH3>NH3
C．第一電離能：I1(C)>I1(B)>I1(Al)
D．酸性：HF>HNO3>H3PO4
4．(2024·北京海淀高三期中)我國科研人員發現的氟磺酰基疊氮(FSO2N3)是一種安全、高效的“點擊化學”試劑，其結構式如圖，其中S為＋6價。下列說法正確的是(　　)
A．該分子中S原子的價層電子對數為4
B．該分子中N原子均為sp2雜化
C．電負性：F>O>S>N
D．第一電離能：F>O>N>S
5．已知X、Y是主族元素，I為電離能，單位是kJ·mol－1，請根據表中數據判斷下列說法錯誤的是(　　)
元素 I1 I2 I3 I4
X 500 4 600 6 900 9 500
Y 580 1 800 2 700 11 600
A.元素X的常見化合價是＋1價
B．元素Y是第ⅢA族元素
C．元素X與氯形成化合物時，化學式可能是XCl
D．若元素Y處于第三周期，它可與冷水劇烈反應
6．(2023·江蘇南通高三期末)X、Y、Z、W、R屬于周期表中前20號主族元素，且原子序數依次增大。基態X原子中有3個未成對電子，Z是元素周期表中電負性最大的元素，Y和W同主族，常溫下0.01 mol·L－1 R的最高價氧化物對應的水化物溶液的pH＝12。下列說法正確的是(　　)
A．Z的簡單氫化物分子間能形成氫鍵
B．簡單離子半徑：r(R)＞r(W)
C．簡單氣態氫化物的熱穩定性：W＞Y
D．第一電離能：I1(X)＞I1(Y)＞I1(Z)
7．(2024·北京豐臺區高三模擬)下列原因分析能正確解釋性質差異的是(　　)
選項 性質差異 原因分析
A 金屬活動性：Mg>Al 第一電離能：Mg>Al
B 氣態氫化物穩定性：H2SC 熔點：金剛石>碳化硅>硅 化學鍵鍵能：C—C>C—Si>Si—Si
D 酸性：H2CO3(二)簡答題
8．C、H、O的原子核附近電子云密度大小：______________________________________，
判斷的理由：_________________________________________________________________。
9．在高溫下，Cu2O比CuO穩定，從離子的電子層結構角度分析，其主要原因是________。
10．比較Mn和Fe的電離能數據可知：氣態Mn2＋再失去一個電子比氣態Fe2＋再失去一個電子難。對此，你的解釋是_______________________________________________________。
11．FeCl3和LiFePO4中的鐵元素分別顯＋3、＋2價，請從原子結構角度解釋Fe為何能顯＋3、＋2價：__________________________________________________________________。
12．銅鋅合金俗稱黃銅，銅鋅兩種金屬的各級電離能(單位：kJ·mol－1)數據如下表。
I1 I2 I3 I4 I5 I6
Cu 745.5 1 957.9 3 555 5 536 7 700 9 900
Zn 9 064 1 733.3 3 833 5 731 7 970 10 400
I2(Cu)>I2(Zn)的原因是_________________________________________________________。
13．(2023·四川宜賓二模)乳酸亞鐵[CH3CH(OH)COO]2Fe是一種常用的補鐵劑。
(1)乳酸分子()中 σ 鍵與π鍵的數目比為________。
(2)乳酸亞鐵中各元素的電負性由大到小的順序為________。
(3)C與O中，第一電離能較大的是________，O的第二電離能遠大于第一電離能的原因是
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