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元素性质的递变规律　电离能和电负性
(一)选择题
1．(2023·北京，10)下列事实不能通过比较氟元素和氯元素的电负性进行解释的是(　　)
A．F—F键的键能小于Cl—Cl键的键能
B．三氟乙酸的Ka大于三氯乙酸的Ka
C．氟化氢分子的极性强于氯化氢分子的极性
D．气态氟化氢中存在(HF)2，而气态氯化氢中是HCl分子
答案　A
解析　F原子半径小，电子云密度大，两个原子间的斥力较强，F—F键不稳定，因此F—F键的键能小于Cl—Cl键的键能，与电负性无关，A符合题意；氟的电负性大于氯的电负性，F—C键的极性大于Cl—C键的极性，使F3C—的极性大于Cl3C—的极性，导致三氟乙酸的羧基中的羟基的极性更大，更容易电离出氢离子，酸性更强，B不符合题意；氟的电负性大于氯的电负性，F—H键的极性大于Cl—H键的极性，导致HF分子极性强于HCl，C不符合题意；氟的电负性大于氯的电负性，与氟原子相连的氢原子可以与另外的氟原子形成分子间氢键，因此气态氟化氢中存在(HF)2，D不符合题意。
2．(2022·江苏，3)工业上电解熔融Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)的混合物可制得铝。下列说法正确的是(　　)
A．半径大小：r(Al3＋)B．电负性大小：χ(F)<χ(O)
C．电离能大小：I1(O)D．碱性强弱：NaOH答案　A
解析　核外电子数相同时，核电荷数越大，离子半径越小，故半径大小为r(Al3＋)3．(2022·海南，5)钠和钾是两种常见金属，下列说法正确的是(　　)
A．钠元素的第一电离能大于钾
B．基态钾原子价层电子轨道表示式为
C．钾能置换出NaCl溶液中的钠
D．钠元素与钾元素的原子序数相差18
答案　A
解析　同一主族元素的第一电离能从上到下依次减小，A正确；基态钾原子价层电子排布式为4s1，其轨道表示式为，B不正确；钾和钠均能与水发生剧烈反应，因此，钾不能置换出 NaCl溶液中的钠，C不正确；钠元素与钾元素的原子序数分别为11、19，两者相差8，D不正确。
4．(2022·天津，2)嫦娥5号月球探测器带回的月壤样品的元素分析结果如图，下列有关含量前六位元素的说法正确的是(　　)
A．原子半径：AlB．第一电离能：MgC．Fe位于元素周期表的p区
D．这六种元素中，电负性最大的是O
答案　D
解析　Al、Si同周期，Al的核电荷数小于Si，原子半径：Al>Si，故A错误；Mg、Ca同主族，同主族元素从上到下第一电离能逐渐减小，故B错误；Fe位于元素周期表的d区，故C错误；同周期元素从左到右电负性逐渐增大，同主族元素从上到下电负性逐渐减小，则由此可知六种元素中电负性最大的为O，故D正确。
(二)简答题
5．[2022·河北，17(1)(2)](1)基态S原子的价电子中，两种自旋状态的电子数之比为________。
(2)Cu与Zn相比，第二电离能与第一电离能差值更大的是__________，原因是___________。
答案　(1)1∶2(或2∶1)　(2)Cu　Cu的第二电离能失去的是3d10的电子，第一电离能失去的是4s1的电子，Zn的第二电离能失去的是4s1的电子，第一电离能失去的是4s2的电子，3d10电子处于全充满状态，其与4s1电子能量差值更大
6．(1)[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。
(2)[2021·湖南，18(2)②]H、C、N的电负性由大到小的顺序为________________。
(3)[2021·山东16(2)节选]O、F、Cl电负性由大到小的顺序为________________。
(4)[2020·江苏，21(2)节选]C、N、O元素的第一电离能由大到小的顺序为______________。
答案　(1)B　Si　(2)N>C>H　(3)F>O>Cl　(4)N>O>C
1．“位—构—性”关系模型
2．粒子半径的比较
一看电子层数：最外层电子数相同时，电子层数越多，半径越大。
二看核电荷数：当电子层结构相同时，核电荷数越大，半径越小。
三看核外电子数：当核电荷数相同时，核外电子数越多，半径越大。
3．电离能
(1)1～36号元素的第一电离能(I1)变化规律
说明：①同周期元素从左到右，第一电离能呈增大趋势，第ⅡA、ⅢA族反常；第ⅤA、ⅥA族反常；
②同主族元素从上到下，第一电离能逐渐减小。
(2)应用
①判断元素金属性的强弱
电离能越小，金属越容易失去电子，金属性越强；反之越弱。
②判断元素的化合价
如果某元素的In＋1 In，则该元素的常见化合价为＋n价，如钠元素I2 I1，所以钠元素的常见化合价为＋1价。
(3)电离能差异原因解释
答题模板
A原子的价层电子排布式为×××，处于半充满(全充满)，比较稳定，难失电子。
应用举例
①第一电离能N大于O，原因：N原子的价层电子排布式为2s22p3，处于半充满，比较稳定，难失电子。
②从结构上分析Fe3＋比Fe2＋稳定的原因：Fe3＋价层电子排布式为3d5，为半充满结构，而Fe2＋价层电子排布式为3d6。
4．电负性
(1)电负性用来描述元素的原子在化合物中吸引键合电子能力的标度。元素的电负性越大，表示其原子在化合物中吸引键合电子的能力越强。
(2)变化规律：一般来说，同周期主族元素，从左到右电负性逐渐增大；同主族元素，从上到下电负性逐渐减小。
(3)电负性的应用
(4)解释元素电负性大小的原因
答题模板
A原子比B原子的半径大，且A原子的核电荷数比B原子的小，所以A原子对最外层电子的吸引力小于B，故电负性A小于B。
应用举例
请结合核外电子排布相关知识解释，C的电负性小于O的原因：碳原子半径比氧原子半径大，且核电荷数比氧的小，故碳原子对最外层电子的吸引力小于氧。
(一)选择题
1．(2023·天津高三期末)下列叙述正确的是(　　)
A．第一电离能：LiB．CO2、N2O5、SO2均为酸性氧化物
C．通过比较酸性：H2CO3D．第三周期主族元素，离子半径随原子序数的增大而减小
答案　B
解析　同主族元素自上而下，第一电离能逐渐减小，A错误；CO2、N2O5、SO2均能与碱反应生成盐和水，均属于酸性氧化物，B正确；H2SO3不是硫元素最高价氧化物对应的水化物，不能根据酸性强弱判断非金属性强弱，C错误；第三周期Na＋、Mg2＋、Al3＋的核外电子层结构相同，P3－、S2－、Cl－的核外电子层结构相同，且P3－、S2－、Cl－比Na＋、Mg2＋、Al3＋核外多1个电子层，离子半径大，D错误。
2．(2024·江苏高三联考)工业上分别用Mg、C还原SiO2可得无定形硅、晶体硅。下列说法正确的是(　　)
A．原子半径：r(Mg)B．酸性：H2CO3C．电负性：χ(O)<χ(Si)
D．电离能：I1(O)>I1(Mg)
答案　D
解析　同周期元素，从左到右原子半径逐渐减小，故r(Mg)>r(Si)，A错误；非金属性：C>Si，则碳酸酸性强于硅酸，B错误；元素非金属性越强，电负性越大，氧的电负性比硅大，C错误；镁为金属元素，氧为非金属元素，金属元素的第一电离能通常小于非金属元素的第一电离能，故I1(O)>I1(Mg)，D正确。
3．(2023·江苏南通高三统考)离子液体是室温或稍高于室温时呈液态的离子化合物，大多数离子液体有体积很大的阴、阳离子。常见的阴离子有AlCl、PF等，一种离子液体的结构如图所示。下列关于构成离子液体常见元素的说法正确的是(　　)
A．简单离子的半径：r(Al3＋)>r(Cl－)>r(F－)
B．稳定性：PH3>NH3
C．第一电离能：I1(C)>I1(B)>I1(Al)
D．酸性：HF>HNO3>H3PO4
答案　C
解析　具有相同电子层结构的离子，核电荷数越大，半径越小，故简单离子的半径：r(F－)>r(Al3＋)，A错误；元素非金属性越强，其气态氢化物的稳定性越强，故稳定性：NH3>PH3，B错误；同周期元素从左到右，第一电离能呈增大趋势，但第ⅡA族元素的第一电离能大于第ⅢA族元素的第一电离能，故第一电离能：I1(C)>I1(B)>I1(Al)，C正确；元素非金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性越强，但HF为弱酸，故酸性：HNO3>H3PO4>HF，D错误。
4．(2024·北京海淀高三期中)我国科研人员发现的氟磺酰基叠氮(FSO2N3)是一种安全、高效的“点击化学”试剂，其结构式如图，其中S为＋6价。下列说法正确的是(　　)
A．该分子中S原子的价层电子对数为4
B．该分子中N原子均为sp2杂化
C．电负性：F>O>S>N
D．第一电离能：F>O>N>S
答案　A
解析　由图可知，该分子中S原子形成4个σ键，且没有孤电子对，价层电子对数为4，故A正确；由结构式可知，该分子中与S相连的N原子价层电子对数为2＋1＝3，为sp2杂化，另外两个N原子价层电子对数为2，为sp杂化，故B错误；元素的非金属性越强，其电负性越大，由于元素的非金属性： F>O>N>S，则元素的电负性大小顺序为F>O>N>S，C错误；同一周期元素从左往右第一电离能呈增大趋势，但第ⅡA、第ⅤA族元素第一电离能比同周期相邻元素的大，故这四种元素的第一电离能：F>N>O>S，D错误。
5．已知X、Y是主族元素，I为电离能，单位是kJ·mol－1，请根据表中数据判断下列说法错误的是(　　)
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的常见化合价是＋1价
B．元素Y是第ⅢA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
答案　D
解析　由数据分析，X元素的I2 I1，X易呈＋1价，为第ⅠA族元素，A项正确；由数据分析，Y元素的I4 I3，易呈＋3价，应在第ⅢA族，B项正确；X易呈＋1价，氯的化合价存在－1价，若X与氯形成化合物时，化学式可能为XCl，C项正确；若Y处于第三周期，则Y为铝元素，Al不与冷水反应，D项错误。
6．(2023·江苏南通高三期末)X、Y、Z、W、R属于周期表中前20号主族元素，且原子序数依次增大。基态X原子中有3个未成对电子，Z是元素周期表中电负性最大的元素，Y和W同主族，常温下0.01 mol·L－1 R的最高价氧化物对应的水化物溶液的pH＝12。下列说法正确的是(　　)
A．Z的简单氢化物分子间能形成氢键
B．简单离子半径：r(R)＞r(W)
C．简单气态氢化物的热稳定性：W＞Y
D．第一电离能：I1(X)＞I1(Y)＞I1(Z)
答案　A
解析　Z是元素周期表中电负性最大的元素，则Z为F；基态X原子中有3个未成对电子且其原子序数小于9，则X为N；根据原子序数大小关系，可判断Y为O；Y和W同主族，则W为S；常温下0.01 mol·L－1 R的最高价氧化物对应的水化物溶液的pH＝12，说明R的最高价氧化物对应的水化物为一元强碱，R为K。
7．(2024·北京丰台区高三模拟)下列原因分析能正确解释性质差异的是(　　)
选项 性质差异 原因分析
A 金属活动性：Mg>Al 第一电离能：Mg>Al
B 气态氢化物稳定性：H2SC 熔点：金刚石>碳化硅>硅 化学键键能：C—C>C—Si>Si—Si
D 酸性：H2CO3答案　C
解析　Mg和Al的电子层数相同，Mg的原子半径大，原子核对最外层电子的吸引力小，镁易失去最外层电子，所以金属活动性：Mg>Al，故不选A；稳定性与键能有关，与分子间作用力无关，故不选B；亚硫酸不是S的最高价氧化物对应的水化物，不能根据酸性：H2CO3(二)简答题
8．C、H、O的原子核附近电子云密度大小：______________________________________，
判断的理由：_________________________________________________________________。
答案　O>C>H　原子的电负性越大，该原子吸引电子的能力越强，原子核附近电子云密度越大，电负性：O>C>H，因而原子核附近电子云密度的大小顺序是O>C>H
9．在高温下，Cu2O比CuO稳定，从离子的电子层结构角度分析，其主要原因是________。
答案　Cu2O中Cu＋的价层电子排布式为3d10，CuO中Cu2＋的价层电子排布式为3d9，前者达到全充满稳定结构
10．比较Mn和Fe的电离能数据可知：气态Mn2＋再失去一个电子比气态Fe2＋再失去一个电子难。对此，你的解释是_______________________________________________________。
答案　Mn2＋的3d轨道电子排布为半充满状态，较稳定；而Fe2＋的3d轨道上电子数为6，不是较稳定的状态
11．FeCl3和LiFePO4中的铁元素分别显＋3、＋2价，请从原子结构角度解释Fe为何能显＋3、＋2价：__________________________________________________________________。
答案　Fe的价层电子排布为3d64s2，其4s上的2个电子易失去而显＋2价，3d上再失去1个电子后成为较稳定的半充满状态，所以可显＋3价
12．铜锌合金俗称黄铜，铜锌两种金属的各级电离能(单位：kJ·mol－1)数据如下表。
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＋的价层电子排布为3d10，结构稳定难失去电子变成Cu2＋，Zn＋的价层电子排布为3d104s1，易失去4s电子
13．(2023·四川宜宾二模)乳酸亚铁[CH3CH(OH)COO]2Fe是一种常用的补铁剂。
(1)乳酸分子()中 σ 键与π键的数目比为________。
(2)乳酸亚铁中各元素的电负性由大到小的顺序为________。
(3)C与O中，第一电离能较大的是________，O的第二电离能远大于第一电离能的原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)11∶1
(2)O＞C＞H＞Fe
(3)O(或氧)　O失去一个电子后，2p能级半充满，能量低，较稳定，再失去一个电子更困难元素性质的递变规律　电离能和电负性
(一)选择题
1．(2023·北京，10)下列事实不能通过比较氟元素和氯元素的电负性进行解释的是(　　)
A．F—F键的键能小于Cl—Cl键的键能
B．三氟乙酸的Ka大于三氯乙酸的Ka
C．氟化氢分子的极性强于氯化氢分子的极性
D．气态氟化氢中存在(HF)2，而气态氯化氢中是HCl分子
2．(2022·江苏，3)工业上电解熔融Al2O3和冰晶石(Na3AlF6)的混合物可制得铝。下列说法正确的是(　　)
A．半径大小：r(Al3＋)B．电负性大小：χ(F)<χ(O)
C．电离能大小：I1(O)D．碱性强弱：NaOH3．(2022·海南，5)钠和钾是两种常见金属，下列说法正确的是(　　)
A．钠元素的第一电离能大于钾
B．基态钾原子价层电子轨道表示式为
C．钾能置换出NaCl溶液中的钠
D．钠元素与钾元素的原子序数相差18
4．(2022·天津，2)嫦娥5号月球探测器带回的月壤样品的元素分析结果如图，下列有关含量前六位元素的说法正确的是(　　)
A．原子半径：AlB．第一电离能：MgC．Fe位于元素周期表的p区
D．这六种元素中，电负性最大的是O
(二)简答题
5．[2022·河北，17(1)(2)](1)基态S原子的价电子中，两种自旋状态的电子数之比为________。
(2)Cu与Zn相比，第二电离能与第一电离能差值更大的是__________，原因是___________。
6．(1)[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。
(2)[2021·湖南，18(2)②]H、C、N的电负性由大到小的顺序为________________。
(3)[2021·山东16(2)节选]O、F、Cl电负性由大到小的顺序为________________。
(4)[2020·江苏，21(2)节选]C、N、O元素的第一电离能由大到小的顺序为______________。
1．“位—构—性”关系模型
2．粒子半径的比较
一看电子层数：最外层电子数相同时，电子层数越多，半径越大。
二看核电荷数：当电子层结构相同时，核电荷数越大，半径越小。
三看核外电子数：当核电荷数相同时，核外电子数越多，半径越大。
3．电离能
(1)1～36号元素的第一电离能(I1)变化规律
说明：①同周期元素从左到右，第一电离能呈增大趋势，第ⅡA、ⅢA族反常；第ⅤA、ⅥA族反常；
②同主族元素从上到下，第一电离能逐渐减小。
(2)应用
①判断元素金属性的强弱
电离能越小，金属越容易失去电子，金属性越强；反之越弱。
②判断元素的化合价
如果某元素的In＋1 In，则该元素的常见化合价为＋n价，如钠元素I2 I1，所以钠元素的常见化合价为＋1价。
(3)电离能差异原因解释
答题模板
A原子的价层电子排布式为×××，处于半充满(全充满)，比较稳定，难失电子。
应用举例
①第一电离能N大于O，原因：N原子的价层电子排布式为2s22p3，处于半充满，比较稳定，难失电子。
②从结构上分析Fe3＋比Fe2＋稳定的原因：Fe3＋价层电子排布式为3d5，为半充满结构，而Fe2＋价层电子排布式为3d6。
4．电负性
(1)电负性用来描述元素的原子在化合物中吸引键合电子能力的标度。元素的电负性越大，表示其原子在化合物中吸引键合电子的能力越强。
(2)变化规律：一般来说，同周期主族元素，从左到右电负性逐渐增大；同主族元素，从上到下电负性逐渐减小。
(3)电负性的应用
(4)解释元素电负性大小的原因
答题模板
A原子比B原子的半径大，且A原子的核电荷数比B原子的小，所以A原子对最外层电子的吸引力小于B，故电负性A小于B。
应用举例
请结合核外电子排布相关知识解释，C的电负性小于O的原因：碳原子半径比氧原子半径大，且核电荷数比氧的小，故碳原子对最外层电子的吸引力小于氧。
(一)选择题
1．(2023·天津高三期末)下列叙述正确的是(　　)
A．第一电离能：LiB．CO2、N2O5、SO2均为酸性氧化物
C．通过比较酸性：H2CO3D．第三周期主族元素，离子半径随原子序数的增大而减小
2．(2024·江苏高三联考)工业上分别用Mg、C还原SiO2可得无定形硅、晶体硅。下列说法正确的是(　　)
A．原子半径：r(Mg)B．酸性：H2CO3C．电负性：χ(O)<χ(Si)
D．电离能：I1(O)>I1(Mg)
3．(2023·江苏南通高三统考)离子液体是室温或稍高于室温时呈液态的离子化合物，大多数离子液体有体积很大的阴、阳离子。常见的阴离子有AlCl、PF等，一种离子液体的结构如图所示。下列关于构成离子液体常见元素的说法正确的是(　　)
A．简单离子的半径：r(Al3＋)>r(Cl－)>r(F－)
B．稳定性：PH3>NH3
C．第一电离能：I1(C)>I1(B)>I1(Al)
D．酸性：HF>HNO3>H3PO4
4．(2024·北京海淀高三期中)我国科研人员发现的氟磺酰基叠氮(FSO2N3)是一种安全、高效的“点击化学”试剂，其结构式如图，其中S为＋6价。下列说法正确的是(　　)
A．该分子中S原子的价层电子对数为4
B．该分子中N原子均为sp2杂化
C．电负性：F>O>S>N
D．第一电离能：F>O>N>S
5．已知X、Y是主族元素，I为电离能，单位是kJ·mol－1，请根据表中数据判断下列说法错误的是(　　)
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的常见化合价是＋1价
B．元素Y是第ⅢA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
6．(2023·江苏南通高三期末)X、Y、Z、W、R属于周期表中前20号主族元素，且原子序数依次增大。基态X原子中有3个未成对电子，Z是元素周期表中电负性最大的元素，Y和W同主族，常温下0.01 mol·L－1 R的最高价氧化物对应的水化物溶液的pH＝12。下列说法正确的是(　　)
A．Z的简单氢化物分子间能形成氢键
B．简单离子半径：r(R)＞r(W)
C．简单气态氢化物的热稳定性：W＞Y
D．第一电离能：I1(X)＞I1(Y)＞I1(Z)
7．(2024·北京丰台区高三模拟)下列原因分析能正确解释性质差异的是(　　)
选项 性质差异 原因分析
A 金属活动性：Mg>Al 第一电离能：Mg>Al
B 气态氢化物稳定性：H2SC 熔点：金刚石>碳化硅>硅 化学键键能：C—C>C—Si>Si—Si
D 酸性：H2CO3(二)简答题
8．C、H、O的原子核附近电子云密度大小：______________________________________，
判断的理由：_________________________________________________________________。
9．在高温下，Cu2O比CuO稳定，从离子的电子层结构角度分析，其主要原因是________。
10．比较Mn和Fe的电离能数据可知：气态Mn2＋再失去一个电子比气态Fe2＋再失去一个电子难。对此，你的解释是_______________________________________________________。
11．FeCl3和LiFePO4中的铁元素分别显＋3、＋2价，请从原子结构角度解释Fe为何能显＋3、＋2价：__________________________________________________________________。
12．铜锌合金俗称黄铜，铜锌两种金属的各级电离能(单位：kJ·mol－1)数据如下表。
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．(2023·四川宜宾二模)乳酸亚铁[CH3CH(OH)COO]2Fe是一种常用的补铁剂。
(1)乳酸分子()中 σ 键与π键的数目比为________。
(2)乳酸亚铁中各元素的电负性由大到小的顺序为________。
(3)C与O中，第一电离能较大的是________，O的第二电离能远大于第一电离能的原因是
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