配套K12学习学年高中化学 第1章 原子结构 第3节 原子结构与元素性质教Word文档下载推荐.docx
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同主族元素，从上到下原子失电子能力逐渐增强。
2．在基态多电子原子中，关于核外电子能量的叙述错误的是（ ）
A．最易失去的电子能量最高
B．电离能最小的电子能量最高
C．p轨道电子能量一定高于s轨道电子能量
D．在离核最近区域内运动的电子能量最低
选C 原子易失去的电子应是离核最远的外层电子，其能量最高，A正确；
B项，电离能最小的电子离原子核最远，受原子核的吸引力最小，能量最高，B正确；
处于较高电子层中的s轨道电子的能量要比处于较低电子层中p轨道电子的能量高，C错误；
能量越低的电子尽量排布在离原子核越近的轨道上，D正确。
1．第一电离能－原子序数图
2．元素第一电离能的变化规律
同周期
碱金属元素的第一电离能最小，稀有气体元素的第一电离能最大，从左到右，第一电离能总体呈现从小到大的变化趋势
同主族
从上到下第一电离能逐渐减小
3．影响因素
1．同一周期自左至右元素的第一电离能是否逐渐增大？
提示：
否。
2．为什么一种元素的各级电离能是逐渐增大的？
气态阳离子所带正电荷多，比不带电荷的气态原子或所带正电荷少的气态阳离子对电子的吸引力要大。
1．元素第一电离能周期性变化规律中的特例
ⅡA族元素原子最外电子层的s轨道处于全充满状态，p轨道处于全空状态，ⅤA族元素原子最外电子层的p轨道处于半充满状态，根据洪特规则的特例，二者均属于相对稳定的状态，故这两个主族的元素原子相对较难失去第一个电子，第一电离能分别比同周期相邻元素的第一电离能都高，属于电离能周期性变化的特例。
例如I1（Na）＜I1（Mg）、I1（Mg）＞I1（Al）；
I1（Si）＜I1（P）、I1（P）＞I1（S）。
2．电离能的应用
（1）根据电离能数据，确定元素核外电子的排布。
如Li：
I1≤I2＜I3，表明Li原子核外的三个电子排布在两个电子层上（K、L电子层），且最外层上只有一个电子。
（2）根据电离能数据，确定元素在化合物中的化合价。
如K：
I1≤I2＜I3，表明K原子易失去一个电子形成＋1价阳离子。
（3）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。
1．比较下列各元素第一电离能的大小。
（1）N、O、F
（2）Be、Mg、Ca
（3）Na、Mg、Al（4）Li、Be、B
答案：
（1）F＞N＞O
（2）Be＞Mg＞Ca
（3）Mg＞Al＞Na（4）Be＞B＞Li
2．按第一电离能递增的顺序排列的是（ ）
A．Li、Na、KB．Na、Al、S
C．P、Si、AlD．Cl、Br、I
选B 同周期元素从左到右，第一电离能在总体上呈现从小到大的变化趋势，同主族元素，从上到下，第一电离能逐渐减小。
3．某主族元素原子的第一、二、三、四各级电离能依次为：
899kJ·
mol－1、1757kJ·
mol－1、14840kJ·
mol－1、18025kJ·
mol－1，试分析该元素所在的族序数为（ ）
A．ⅠA族B．ⅡA族
C．ⅢA族D．ⅣA族
选B 根据该元素的第一、二、三、四各级电离能数据大小可知，第二和第三电离能相差最大，发生突跃现象，说明该原子失去两个电子时较易，即最外层有2个电子，故为ⅡA族元素。
[方法技巧]
元素原子的电离能逐级升高，并有突跃现象，如下表：
钠、镁、铝的电离能（kJ·
mol－1）
元素
电离能
Na
Mg
Al
I1
496
738
577
I2
4562
1451
1817
I3
6912
7733
2745
I4
9543
10540
11575
当电离能发生突跃时，说明所失电子的电子层数发生变化，即发生突跃之前所对应的电离能反映了元素原子的价电子和主要化合价。
如Na、Mg、Al的电离能分别在I2、I3、I4发生突跃，说明Na、Mg、Al的价电子数分别为1、2、3，主要化合价分别为＋1、＋2、＋3。
[三级训练·
节节过关]
1．下列原子中，第一电离能最大的是（ ）
A．B B．C
C．AlD．Si
选B B、C属于同周期元素，故I1（C）＞I1（B），Al、Si属于同周期元素，故I1（Si）＞I1（Al）；
C、Si属于同主族元素，故I1（C）＞I1（Si），B、Al属于同主族元素，故I1（B）＞I1（Al）。
综上所述知I1（C）最大。
2．在第2周期中，B、C、N、O四种元素的第一电离能由大到小的排列顺序是（ ）
A．I1（N）＞I1（C）＞I1（O）＞I1（B）
B．I1（N）＞I1（O）＞I1（B）＞I1（C）
C．I1（N）＞I1（O）＞I1（C）＞I1（B）
D．I1（O）＞I1（N）＞I1（C）＞I1（B）
选C B、C、N、O属于同周期元素，同一周期元素随原子序数递增，第一电离能有增大的变化趋势，但ⅡA族元素大于ⅢA族元素，ⅤA族元素大于ⅥA族元素。
3．具有下列电子构型的元素中，第一电离能最小的是（ ）
A．ns2np3B．ns2np4
C．ns2np5D．ns2np6
选B ns2np3的为半充满稳定结构，第一电离能为ns2np3＞ns2np4，对于题给四个选项，其第一电离能由小到大顺序为ns2np4＜ns2np3＜ns2np5＜ns2np6，即第一电离能最小的电子构型为ns2np4的元素。
4．已知X、Y是主族元素，I为电离能，单位是kJ·
根据下表数据判断错误的是（ ）
元素
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3周期，它可与冷水剧烈反应
选D 根据各级电离能的变化，知道元素X的I1、I2差别很大，常显＋1价，A、C正确；
元素Y的I3、I4有较大变化，所以Y应是ⅢA族的元素，B正确；
若Y在第3周期，则Y为Al，不能与冷水剧烈反应，D错误。
5．现有核电荷数小于18的元素A，其电离能数据如表所示（I1表示失去第1个电子的电离能，In表示失去第n个电子的电离能，单位为eV）
序号
I5
I6
电离能
7.644
15.03
80.12
109.3
141.2
186.5
I7
I8
I9
I10
I11
…
224.9
266.0
327.9
367.4
1761
（1）电子离核越远，能量越高，电离能越________（填“大”或“小”）；
阳离子核电荷数越高，再失去电子时，电离能越________（填“大”或“小”）。
（2）上述11个电子分属________个电子层。
（3）去掉11个电子后，该元素还有________个电子。
（4）该元素的最高价氧化物对应的水化物的化学式是________。
（5）该元素的最高价氧化物对应水化物的碱性比核外电子排布式为1s22s22p63s1的元素的最高价氧化物对应水化物的碱性________（填“强”或“弱”）。
（1）电子离核越远，能量越高，受原子核的引力越小，失去电子越容易，则电离能越小。
阳离子核电荷数越高，离子半径越小，原子核对核外电子的引力越大，失电子越难，则电离能越大。
（2）据题目数据，I1、I2较小，I3突然增大，说明最外层有2个电子，I3到I10变化较小，但I11突然增大，说明次外层有8个电子，又由于核电荷数小于18，所以A为Mg。
（3）Mg原子去掉11个电子后，还有1个电子。
（4）Mg元素的最高价氧化物对应水化物的化学式为Mg（OH）2。
（5）电子排布为1s22s22p63s1的元素为钠，与Mg同周期且在Mg的左边，所以碱性NaOH>
Mg（OH）2。
（1）小 大
（2）3 （3）1 （4）Mg（OH）2 （5）弱
1．下列元素中哪一个基态原子的第一电离能最大（ ）
A．Be B．B
C．CD．N
选D 同一周期从左向右，元素的第一电离能呈增大的趋势，其中ⅡA族与ⅢA族、ⅤA族与ⅥA族出现反常。
2．下列各组元素中，第一电离能依次减小的是（ ）
A．F O N CB．Na Mg Al Si
C．I Br Cl FD．H Li Na K
选D A项，I1（F）＞I1（N）＞I1（O）＞I1（C）；
B项，I1（Si）＞I1（Mg）＞I1（Al）＞I1（Na）；
C项，I1（F）＞I1（Cl）＞I1（Br）＞I1（I）。
3．下列原子的电子排布中，第二电离能最大的是（ ）
A．1s2B．1s22s1
C．1s22s2D．1s22s22p1
选B 核外电子排布为1s22s1的原子失去一个电子后变成1s2（与He原子电子排布相同）为稳定结构，再失去一个电子更困难。
4．元素周期表第3周期所含主族元素中，第一电离能最大和最小的两元素形成的化合物是（ ）
A．Na2SB．MgCl2
C．NaClD．AlCl3
选C 第3周期主族元素中，第一电离能最大的元素为Cl，第一电离能最小的元素为Na，二者形成的化合物为NaCl。
5下列原子的价电子排布中，对应于第一电离能最大的是（ ）
A．3s23p1B．3s23p2
C．3s23p3D．4s24p4
选C 由上述各项元素原子的价电子排布式可知C项中3p3处于半充满状态，电子能量低，原子较稳定，故第一电离能最大。
6．下列有关微粒性质的排列顺序中，错误的是（ ）
A．原子半径：
Na＞S＞O
B．稳定性：
PH3＜H2S＜H2O
C．离子半径：
Al3＋＞Mg2＋＞Na＋
D．第一电离能：
O＜F＜Ne
选C A项，Na、S位于同一周期，O、S位于同一主族，原子半径Na＞S＞O，正确；
B项P、S位于同一周期，O、S位于同一主族，其氢化物稳定性，PH3＜H2S＜H2O，正确；
C项应为Na＋＞Mg2＋＞Al3＋；
D项正确。
7．下列说法中正确的是（ ）
A．第3周期所含元素中钠的第一电离能最小
B．铝的第一电离能比镁的第一电离能大
C．在所有的元素中，F的第一电离能最大
D．钾的第一电离能比镁的第一电离能大
选A B项，I1（Mg）＞I1（Al）；
C项，在所有元素中，He的第一电离能最大；
D项，I1（Na）＞I1（K），I1（Mg）＞I1（Na），故I1（Mg）＞I1（K）。
8．下列关于元素第一电离能的说法不正确的是（ ）
A．钾元素的第一电离能小于钠元素的第一电离能，故钾的活泼性强于钠
B．因同周期元素的原子半径从左到右逐渐减小，故第一电离能必依次增大
C．最外层电子排布为ns2np6（若只有K层时为1s2）的原子，第一电离能较大
D．对于同一元素而言，原子的电离能I1＜I2＜I3＜…
选B A项，同一主族，从上到下元素的第一电离能越来越小，活泼性越来越强；
B项，同周期的第ⅡA与第ⅢA族，第ⅤA与第ⅥA族，第一电离能出现了反常；
C项，ns2np6的原子为稀有气体原子，第一电离能较大；
D项，同一元素的原子，I1＜I2＜I3。
9.
（1）第一电离能介于B、N之间的第2周期元素有______种。
（2）依据第2周期元素第一电离能的变化规律，参照图中B、F元素的位置，用小黑点标出C、N、O三种元素的相对位置。
（3）N、Al、Si、Zn四种元素中，有一种元素的电离能数据如下：
Im/kJ·
mol－1
578
11578
则该元素是________（填元素符号）。
（4）原子的第一电离能是指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，O、S、Se原子的第一电离能由大到小的顺序为________________。
（1）第二周期元素的第一电离能从左到右呈增大趋势，但是由于氮原子的2p轨道处于半充满状态，较稳定，其第一电离能比氧的大，铍原子的2s轨道处于全充满状态，铍元素的第一电离能比硼的大，所以第一电离能介于硼和氮之间的元素有铍、碳、氧3种。
（2）由
（1）可标出C、N、O三种元素的相对位置。
（3）从表中原子的第一至第四电离能可以看出，元素的第一、第二、第三电离能都较小，而第四电离能远大于第三电离能，所以原子最外层有3个电子，应为铝元素。
（4）同主族元素从上到下，元素的第一电离能逐渐减小，故第一电离能O>
S>
Se。
（1）3
（2）如图所示
（3）Al （4）O>
Se
10．根据下表中五种元素的第一至第四电离能数据（单位：
mol－1），回答下面各题：
元素代号
Q
2080
4000
6100
9400
R
S
740
1500
7700
10500
T
U
420
3100
4400
5900
（1）在周期表中，最可能处于同一族的是________。
A．Q和RB．S和T
C．T和UD．R和T
E．R和U
（2）下列离子的氧化性最弱的是________。
A．S2＋B．R2＋
C．T3＋D．U＋
（3）下列元素中，化学性质和物理性质最像Q元素的是________。
A．硼B．铍
C．氦D．氢
（4）如果R、S、T是同周期的三种主族元素，则它们的原子序数由小到大的顺序是________，其中元素________的第一电离能反常高的原因是______________________
________________________________________________________________________。
（1）在周期表中，最可能处于同一族的元素是电离能突变位置类似的元素，R和U的第二电离能突然增大，说明它们的最外层上只有一个电子，同属于第ⅠA族。
（2）电离能越大，越难失去电子，相应离子越易得到电子，氧化性越强，反之，电离能越小相应离子的氧化性越弱。
对于S2＋，I2＝1500kJ·
mol－1；
对于R2＋，I2＝4600kJ·
对于T3＋，I3＝2700kJ·
对于U＋，I1＝420kJ·
mol－1，电离能最小的是420kJ·
mol－1，即U＋的氧化性最弱。
（3）Q元素的各级电离能都很大，且各级电离能之间的差值非常接近，因此，可能是第ⅣA族的元素或零族元素，化学性质和物理性质最像Q元素的是氦元素。
（4）由电离能的数值分析可得，R为第ⅠA族，S为第ⅡA族，T为第ⅢA族，若R、S、T是同周期的三种主族元素，则它们的原子序数由小到大的顺序必然是R<
S<
T，其中元素S的第一电离能反常高的原因是S元素的最外层电子处于s能级全充满，p能级全空，能量较低，比较稳定，失去一个电子吸收的能量较多。
（1）E
（2）D （3）C
（4）R<
T S S元素的最外层电子处于s能级全充满，p能级全空，能量较低，比较稳定，失去一个电子吸收的能量较多
1．从P和S；
Mg和Ca；
Al和Si三组原子中，分别找出原子的第一电离能较高的元素，这三种元素的原子序数之和是（ ）
A．40B．48
C．41D．49
选C 第一电离能I1（P）＞I1（S）（同周期ⅤA族元素高于ⅥA族元素），I1（Mg）＞I1（Ca）（同主族递变规律），I1（Si）＞I1（Al）（同周期递变规律），所以三种元素的原子序数之和为15＋12＋14＝41。
2．气态电中性基态原子的原子核外电子排布发生如下变化，吸收能量最多的是（ ）
A．1s22s22p63s23p2→1s22s22p63s23p1
B．1s22s22p63s23p3→1s22s22p63s23p2
C．1s22s22p63s23p4→1s22s22p63s23p3
D．1s22s22p63s23p64s24p2→1s22s22p63s23p64s24p1
选B 气态电中性基态原子的第一电离能越大，失去一个电子吸收的能量越多。
B项中3p3为p轨道半充满状态，故第一电离能最大。
3．某元素的各级电离能（kJ·
mol－1）分别为740、1500、7700、10500、13600、18000、21700，当它与氯气反应时最可能形成的阳离子是（ ）
A．X＋ B．X2＋
C．X3＋D．X4＋
选B 相邻两电子层能量相差较大，电离能产生突跃，说明再失一个电子的难度增大很多，由此可判断最外层上的电子数，进而判断其可能化合价并由此推出其阳离子所带的正电荷数。
该元素原子电离能数据突跃发生在第二、第三电离能上，故其最外层有2个电子，可形成＋2价阳离子。
4．具有下列电子层结构的原子，其第一电离能由大到小排列正确的是（ ）
①3p轨道上只有一对成对电子的原子 ②外围电子排布为3s23p6的原子 ③其3p轨道为半充满的原子
④正三价的阳离子的电子层结构与氖原子相同
A．①②③④B．③①②④
C．②③①④D．②④①③
选C 题中所述结构的原子都是第3周期元素。
②是稀有气体元素，其第一电离能最大。
①是硫原子，③是磷原子，④是铝原子。
根据规律I1（Al）最小，S虽然在P的右边，但磷原子3p轨道是3p3半满结构，较稳定，故I1（P）＞I1（S）。
5．已知短周期元素X、Y、Z在周期表中的相对位置如图所示，则下列说法正确的是（ ）
Z
A．Y元素原子的价电子排布为2s22p4
B．原子半径：
Z＜Y
C．X是周期表中第一电离能最大的元素
D．第一电离能Z＞Y
选C 因X、Y、Z为短周期元素，结合位置关系知X为He，Y为F，Z为S。
F（Y）元素价电子排布为2s22p5；
原子半径S＞F（Z＞Y）；
结合第一电离能在同周期和同主族间的变化规律知，He是第一电离能最大的元素；
第一电离能F＞S。
6．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（ ）
……
10500
①R的最高正价为＋3价 ②R元素位于元素周期表中第ⅡA族 ③R元素第一电离能大于同周期相邻元素 ④R元素基态原子的电子排布式为1s22s2
A．①②B．②③
C．③④D．①④
选B 由表中数据可知，R元素的第三电离能与第二电离能的差距最大，故最外层有两个电子，最高正价为＋2价，位于第ⅡA族，可能为Be或者Mg元素，因此①不正确，②正确，④不正确；
短周期第ⅡA族（ns2）的元素，因s轨道全满状态，比较稳定，所以其第一电离能大于同周期相邻主族元素，③正确。
7．已知：
X为同周期元素中第一电离能最小的元素，Z元素原子最外层电子排布为2s22p4，Y是第3周期离子半径最小的元素，则X、Y、Z三种元素组成的化合物的化学式可能是（ ）
A．X3YZ3B．X2YZ3
C．X2YZ2D．XYZ3
选A 在同周期中第一电离能最小的是H或ⅠA族金属元素，其化合物中化合价为＋1价；
Y为Al，Z为O，根据化合物中化合价代数和为零知A正确。
8．已知短周期元素的离子aA2＋、bB＋、cC3－、dD－具有相同的电子层结构，则下列叙述正确的是（ ）
A>
B>
C>
D
B．原子序数：
d>
c>
b>
a
C3－>
D－>
B＋>
A2＋
D．元素的第一电离能：
D>
C
选C 本题既可以用相关规律判断，又可以用具体元素进行判断。
方法一：
A、B、C、D四种元素在周期表中的相对位置关系为
B
A
。
由此得出A、B、C、D的原子半径大小为B>
D，A选项错误；
它们的原子序数关系为：
a>
c，B选项错误；
依据“电子层结构相同的离子，原子序数越大，半径越小”的规律来判断，C选项正确；
元素第一电离能的关系为D>
B，D选项错误。
方法二：
找出相应的元素符号，如12Mg2＋、11Na＋、7N3－、9F－，可迅速作出判断。
9．下表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别代表某一种化学元素。
（1）上述第3周期中第一电离能（I1）最大的是______，c和f的I1大小关系是________大于________（用字母表示）。
（2）上述元素中，原子中未成对电子数最多的是______，写出该元素的电子排布式：
____________。
（3）根据下表所提供的电离能数据，回答下列问题。
锂
520
502
7299
4570
1820
11816
6920
2750
9550
①表中X可能为以上13种元素中的________（填写字母）元素。
用元素符号表示X和j形成的化合物的化学式____________。
②Y是周期表中的________族的元素。
（1）周期表中所列13种元素分别是：
Na、H、Mg、Sr、Sc、Al、Ge、C、P、O、Te、Cl、Ar，其中Na、M
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