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1.2.2 元素周期律——高二化学人教版（2019）选修二课堂速测
一、原子半径
1．影响原子半径大小的因素
(1)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：核电荷数越大，核对电子的吸引作用就越大，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，核电荷数越大，半径越小。
(2)同主族：从上到下，核电荷数越大，半径越大。
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(Cl－)＞r(Cl)，r(Fe)＞r(Fe2＋)＞r(Fe3＋)。
(2)能层结构相同的离子：核电荷数越大，半径越小。例如：r(O2－)＞r(F－)＞r(Na＋)＞r(Mg2＋)＞r(Al3＋)。
(3)带相同电荷的离子：能层数越多，半径越大。例如：r(Li＋)＜r(Na＋)＜r(K＋)＜r(Rb＋)＜
r(Cs＋)，r(O2－)＜r(S2－)＜r(Se2－)＜r(Te2－)。
(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r(K＋)与r(Mg2＋)，可选r(Na＋)为参照，r(K＋)＞r(Na＋)＞r(Mg2＋)。
二、元素的电离能
1．元素第一电离能的概念与意义
(1)概念
①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：I1。
②逐级电离能：气态基态一价正离子再失去一个电子成为气态基态二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：I1(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，原子越容易失去一个电子；第一电离能数值越大，原子越难失去一个电子。
2．元素第一电离能变化规律
(1)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增大趋势。
(2)同一族，从上到下第一电离能逐渐减小。
3．电离能的应用
(1)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：I1 I2(2)判断元素的金属性、非金属性强弱：I1越大，元素的非金属性越强；I1越小，元素的金属性越强。
三、电负性
1．有关概念与意义
(1)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引力的大小。电负性越大的原子，对键合电子的吸引力越大。
(3)电负性大小的标准：以氟的电负性为4.0和锂的电负性为1.0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
(1)判断元素的金属性和非金属性强弱
①金属的电负性一般小于1.8，非金属的电负性一般大于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。
②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。
(2)判断元素的化合价
①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。
②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。
(3)判断化合物的类型
如H的电负性为2.1，Cl的电负性为3.0，Cl的电负性与H的电负性之差为3.0－2.1＝0.9<1.7，故HCl为共价化合物；如Al的电负性为1.5，Cl的电负性与Al的电负性之差为3.0－1.5＝1.5<1.7，因此AlCl3为共价化合物；同理，BeCl2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 相同 增加
最外层电子数 1→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 增大(但ⅡA＞ⅢA，ⅤA＞ⅥA) 减小
电负性 变大 变小
2.电负性、第一电离能与金属性和非金属性的关系
【针对训练】
1.下列化合物中阴离子半径和阳离子半径之比最大的是(　　)
A．LiI B．NaBr
C．KCl D．CsF
2.若aAm＋与bBn－的核外电子排布相同，则下列关系不正确的是(　　)
A．离子半径：Am＋B．原子半径：AC．A的原子序数比B的大m＋n
D．b＝a－n－m
3.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X
C．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：HmY＜HnX
4.第三周期主族元素的某些性质随原子序数的变化如图所示，则轴可表示( )
①第一电离能 ②电负性 ③原子半径
④简单离子半径 ⑤最高正化合价 ⑥形成简单离子转移的电子数
A.①②③④⑤⑥ B.①②③⑤ C.②④⑤ D.②⑤
5.下图表示的是元素的某种性质（）随原子序数的变化关系，则可能是( )
A.原子半径 B.第一电离能 C.最高化合价 D.第二电离能
6.已知X、Y是主族元素，为电离能，单位是。请根据表中数据判断下列说法错误的是( )
X 500 4600 6900 9500
Y 580 1800 2700 11600
A.元素X的常见化合价是+1价
B.元素Y是第ⅣA族元素
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
7.下列不能说明X元素的电负性比Y元素大的是( )
A.与化合时X的单质比Y的单质容易
B.X的最高价氧化物对应水化物的酸性比Y的最高价氧化物对应水化物的酸性强
C.X元素原子的最外层电子数比Y元素原子的最外层电子数多
D.X的单质可以把Y的单质从其氢化物中置换出来
8.M、W、X、Y、Z是同周期主族元素，X原子的最外层电子数是W原子次外层电子数的3倍。它们形成的化合物可用作新型电池的电极材料，结构如图所示。下列说法正确的是( )
A.M的单质通常保存在煤油中
B.图中阴离子中所有原子均满足8电子稳定结构
C.Z的氢化物的沸点一定低于X氢化物的沸点
D.Y是其同周期元素中第一电离能最大的元素
9.X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的四种常见元素，其相关信息如下表：
元素 相关信息
X X的基态原子核外3个能级上有电子，且最高能级是半充满状态
Y 第三周期元素，它的单质是良好的半导体材料
Z Z和Y同周期，Z是该周期中原子半径最小的主族元素
W W的一种核素的质量数为63，中子数为34
（1）元素X的原子中能量最高的是______能级，其电子云在空间有______个伸展方向，它的简单氢化物的电子式是______。
（2）元素Y位于元素周期表的第三周期______族，该原子的价层电子排布式为______。
（3）元素Z的原子最外层共有______种不同运动状态的电子。
（4）W的基态原子核外电子排布式是______。
（5）元素Y与元素Z相比，非金属性较强的是______（用元素符号表示），下列表述中能证明这一事实的是______（填字母）。
a.Y的单质常温下呈固态，Z的单质常温下呈气态
b.等物质的量浓度的氢化物水溶液的酸性不同
c.Z的电负性大于Y
d.Z的气态氢化物比Y的气态氢化物稳定
e.在反应中，Y原子得电子数比Z原子得电子数多
f.Z元素最高价氧化物对应水化物的酸性比Y元素最高价氧化物对应水化物的酸性强
10.A、B、C、D、E为元素周期表中前20号元素，其原子序数依次增大。其中C、E是金属元素，A为非金属元素；A和E同主族，它们原子的最外层电子排布式均为；B和D同主族，它们原子最外层的p能级电子数是最外层的s能级电子数的2倍；C元素原子最外层电子数是D元素原子最外层电子数的。已知五种元素的电负性的值分别为2.5、3.5、0.8、2.1、1.5中的一个，请回答下列问题：
（1）A是_____________（填元素符号，下同），B是_____________，C是_____________，D是_____________，E是_____________。
（2）五种元素中金属性最强的是_____________（填元素符号，下同），非金属性最强的是_____________。
（3）当B与A、C、D分别形成化合物时，B显_____________（填“正”或“负”，下同）价，其他元素显_____________价。
（4）当B与A、C、D、E分别形成简单化合物（其中A、C、D、E均显最高价，B显最低负价）时，化合物中含有离子键的是_____________（填化学式，下同），含有共价键的是_____________。
答案以及解析
1.答案：A
解析：碱金属离子半径：r(Li＋)2.答案：B
解析：因为aAm＋与bBn－的核外电子排布相同，即b＋n＝a－m，推知a－b＝m＋n，故A的原子序数比B的大m＋n；由上式可知b＝a－m－n；核外电子层结构相同时，核电荷数越大，微粒半径越小，故离子半径：Am＋B。
3.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：HmY＜HnX，故D正确。
4.答案：D
解析：第一电离能：Mg>Al，P>S，①错误；一般来说，同周期主族元素从左到右，电负性逐渐增大，②正确；同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐减小，③错误；对于电子排布相同的离子，核电荷数越大，离子半径越小，同周期金属元素形成的简单阳离子的半径从左到右逐渐减小，④错误；第三周期主族元素的最高正化合价由+1→+7，⑤正确；同周期主族元素原子形成简单离子转移的电子数，从左到右，金属元素原子逐渐增多，非金属元素原子逐渐减少，⑥错误。综上所述，D项正确。
5.答案：B
解析：从题图中可知，同周期元素随原子序数的增加，从左到右值呈增大趋势，但第ⅢA族比第ⅡA族的小，第ⅥA族比第ⅤA族的小，满足这一特点的是第一电离能，B正确。
6.答案：BD
解析： X元素的第一电离能和第二电离能相差较大，说明X原子最外层只有1个电子，为第IA族元素，则其常见化合价为+1价，故A正确；Y元素的第三电离能和第四电离能相差较大，说明Y原子最外层有3个电子，为第ⅢA族元素，故B错误；X的常见化合价为+1价，Cl的常见化合价为-1价，形成的化合物化学式可能是XCl，故C正确；若Y是第三周期元素，最外层有3个电子，则Y为Al元素，单质Al和冷水不反应，故D错误。
7.答案：C
解析：A项，元素的电负性越大，非金属性越强，单质与氢气化合越容易，故能说明；B项，元素的电负性越大，非金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性越强，故能说明；C项，O的电负性比I的大，但O的最外层电子数比I的少，C项不能说明；D项，X的单质能把Y的单质从其氢化物中置换出来，表明非金属性X强于Y，则电负性X大于Y，故能说明。
8.答案：B
解析：M、W、X、Y、Z是同周期主族元素，X原子的最外层电子数是W原子次外层电子数的3倍，说明W原子次外层电子数为2，则M、W、X、Y、Z是第二周期主族元素，且X为O，根据带一个正电荷，所以M为Li，Y与其他原子形成一个共价键，所以Y为F，Z与其他原子形成四个共价键，所以Z为C，带一个单位的负电荷，所以W为B。锂密度比煤油小，不能保存在煤油中，应保存在固体石蜡中，A错误；该化合物的阴离子中，F、B、O、C均满足8电子稳定结构，B正确；碳的氢化物有多种，碳原子数多的氢化物的沸点可能高于O的氢化物沸点，C错误；第二周期Ne元素原子核外电子排布为，2p轨道为全充满稳定状态，第一电离能最大，D错误。
9.答案：（1）2p；三；
（2）ⅣA；
（3）7
（4）或
（5）Cl；cdf
解析：X的基态原子核外3个能级上有电子，且最高能级是半充满状态，则核外电子排布式为，是N元素；Y是第三周期元素，它的单质是良好的半导体材料，Y是Si元素；Z和Y同周期，Z是该周期中原子半径最小的主族元素，Z是Cl元素；W的一种核素的质量数为63，中子数为34，质子数为63-34=29，W是Cu元素。
（1）X是N元素，核外电子排布式为，元素X的原子中能量最高的是2p能级，其电子云在空间有三个互相垂直的伸展方向；N的简单氢化物是，电子式是。
（2）Y是Si元素，核外有3个电子层，最外层有4个电子，位于元素周期表的第三周期ⅣA族，Si原子的价层电子排布式为。
（3）Z是Cl元素，核外电子排布式为，原子最外层共有7个电子，有7种不同运动状态的电子。
（4）W是Cu元素，3d能级上全充满，基态原子核外电子排布式是或。
（5）Y是Si元素，Z是Cl元素，Cl和Si位于同一周期，同周期主族元素从左到右非金属性逐渐增强，故非金属性较强的是Cl。常温下，Y的单质与Z的单质状态不同不能用于比较非金属性的强弱，a不符合题意；等物质的量浓度的氢化物水溶液的酸性不同不能用于比较非金属性的强弱，b不符合题意；Z的电负性大于Y，元素的电负性越大，表示其原子在化合物中吸引电子的能力越强，非金属性越强，c符合题意；Z的气态氢化物比Y的气态氢化物稳定说明Z的非金属性比Y强，d符合题意；在反应中，Y原子得电子数比Z原子得电子数多，不能用于比较非金属性的强弱，e不符合题意；非金属性越强，最高价氧化物对应的水化物的酸性越强，根据元素的最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱可以比较出非金属性的强弱，f符合题意。
10.答案：（1）H O Al S K
（2）K O
（3）负 正
（4）、 、
解析：由于B、D同主族且原子最外层的p能级电子数是最外层的s能级电子数的2倍，则B、D元素原子的最外层电子排布式为，即B、D均为第ⅥA族元素，故B为O，D为S；A、E均为第ⅠA族元素且A为非金属元素、E为金属元素，则A为H，E为K；C的最外层电子排布式为，则C为Al。五种元素中，属于金属元素的是Al、K，且金属性：K>Al，则K的电负性为0.8，Al的电负性为1.5；属于非金属元素的是H、S、O，且非金属性：O>S>H，则O的电负性为3.5，S的电负性为2.5，H的电负性为2.1；当O与H、S、Al分别形成化合物时，由于O的电负性大，所以O显负价，其他元素显正价。一般情况下，当两元素的电负性差值小于1.7时形成共价键，大于1.7时形成离子键。

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