[答案]
(1)随着元素原子序数的增大,E值逐渐变小
(2)AC (3)419kJ·mol-1 738kJ·mol-1
用逐级电离能数据解电离能应用类题的注意事项
应用逐级电离能数据解题时,要关注逐级电离能之间的差值,尤其是发生突跃性变化的电离能。
同一元素的逐级电离能常用于判断元素的化合价、所处的族序数(主要是主族元素)及核外电子排布情况。
1.具有下列电子层结构的原子,其对应元素的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元素 ②价电子排布式为3s23p6的元素 ③3p轨道为半充满的元素 ④正三价阳离子的电子层结构与氖元素相同的元素
A.①②③④B.③①②④
C.②③①④D.②④①③
C [根据题意分析可知,①的最外层电子的轨道表示式为
,是硫元素;②的核外电子排布式为[Ne]3s23p6,是氩元素;③的最外层电子的轨道表示式是
,是磷元素;④的核电荷数是13,是铝元素。
同周期从左到右,元素的第一电离能有增大的趋势,但P具有3p轨道半充满的较稳定结构,其第一电离能大于S的,所以四种元素的第一电离能由大到小的顺序是Ar、P、S、Al。
]
2.(2019·全国Ⅰ卷)下列状态的镁中,电离最外层一个电子所需能量最大的是________(填标号)。
(2)黄铜是人类最早使用的合金之一,主要由Zn和Cu组成。
第一电离能I1(Zn)________I1(Cu)(填“大于”或“小于”)。
原因是_________________
____________________________________________________。
[解析]
(1)A.[Ne]3s1属于基态的Mg+,由于Mg的第二电离能高于其第一电离能,故其再失去一个电子所需能量较高;B.[Ne]3s2属于基态Mg原子,其失去一个电子变为基态Mg+;C.[Ne]3s13p1属于激发态Mg原子,其失去一个电子所需能量低于基态Mg原子;D.[Ne]3p1属于激发态Mg+,其失去一个电子所需能量低于基态Mg+,A正确。
(2)Cu原子的外围电子排布式为3d104s1,较易失去一个电子而Zn原子的4s能级处于全充满状态,较难失去电子,所以Zn原子的第一电离能较大。
[答案]
(1)A
(2)大于 Zn核外电子排布为全满稳定结构,较难失电子
电负性的变化规律及应用
1.电负性的变化规律
(1)同一周期,从左到右,元素的电负性递增(稀有气体元素除外)。
(2)同一主族,自上而下,元素的电负性递减。
(3)电负性最大的元素在元素周期表的右上角(F),电负性最小的元素在元素周期表的左下角(Fr有放射性,一般不考查)。
2.电负性的应用
(1)判断元素类型
判断一种元素是金属元素还是非金属元素以及元素的活泼性。
(2)衡量元素在化合物中吸引电子能力的大小
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)判断化学键类型
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;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也是由共价键形成的共价化合物。
[注意] 电负性差值大于1.7的元素不一定都形成离子化合物,如F的电负性与H的电负性差值为1.9,但HF为共价化合物。
【典例2】 已知元素的电负性和元素的化合价一样,也是元素的一种基本性质。
下面给出14种元素的电负性:
元素
Al
B
Be
C
Cl
F
Li
电负性
1.5
2.0
1.5
2.5
3.0
4.0
1.0
元素
Mg
N
Na
O
P
S
Si
电负性
1.2
3.0
0.9
3.5
2.1
2.5
1.8
已知:
一般认为两成键元素间电负性差值大于1.7时,形成离子键,两成键元素间电负性差值小于1.7时,形成共价键。
(1)根据表中给出的数据,可推知元素的电负性具有的变化规律是____________________________________________________。
(2)判断下列物质是离子化合物还是共价化合物?
Mg3N2:
________________、BeCl2:
________________、AlCl3:
____________、SiC:
____________。
[解析] 元素的电负性是元素的性质,随原子序数的递增呈周期性变化。
据已知条件及上表中数值:
Mg3N2中两成键元素间的电负性差值为1.8,大于1.7,形成离子键,为离子化合物;BeCl2、AlCl3、SiC中两成键元素间的电负性差值分别为1.5、1.5、0.7,均小于1.7,形成共价键,为共价化合物。
[答案]
(1)随着原子序数的递增,元素的电负性呈周期性变化
(2)离子化合物 共价化合物 共价化合物 共价化合物
3.下列各组元素的电负性大小顺序正确的是( )
A.P<N<O<F B.S<O<N<F
C.Si<Na<Mg<AlD.Br<H<Zn
A [电负性的周期性变化和元素的金属性、非金属性的周期性变化是一致的。
同一周期内从左到右,元素的电负性增大,同一主族内从上至下电负性减小。
根据这一规律判断,A正确。
]
4.
(1)Ni是元素周期表中第28号元素,第2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)基态B原子的电子排布式为________;B和N相比,电负性较大的是________________,BN中B元素的化合价为________。
[解析]
(1)Ni有2个未成对电子,第2周期所含元素的基态原子中有2个未成对电子的原子为碳原子和氧原子,电负性较小的元素为C(碳)。
(2)B的原子序数为5,其基态原子的电子排布式为1s22s22p1;B和N都属于第2周期元素,同周期自左至右元素的电负性逐渐增大,故电负性较大的是N;B属于ⅢA族元素,化合价为+3价。
[答案]
(1)C(碳)
(2)1s22s22p1 N +3价
1.下列说法中正确的是( )
A.第3周期中钠的第一电离能最小
B.铝的第一电离能比镁的大
C.在所有元素中,氟的第一电离能最大
D.钾的第一电离能比镁的大
A [同周期中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,故A项正确,C项不正确;由于镁的价电子排布式为3s2,Mg具有3p轨道全空的较稳定结构,而铝的价电子排布式为3s23p1,故铝的第一电离能小于镁的,B项不正确;钾比镁更易失去电子,钾的第一电离能小于镁的,D项不正确。
]
2.下列选项中,第二电离能最大的元素所具有的电子层结构为( )
A.1s2B.1s22s1 C.1s22s2 D.1s22s22p1
B
3.现有三种元素的基态原子的核外电子排布式:
①[Ne]3s23p4;②1s22s22p63s23p3;③1s22s22p5。
则下列有关比较中正确的是( )
A.第一电离能:
③>②>①
B.原子半径:
③>②>①
C.电负性:
③>②>①
D.最高化合价:
③>②>①
A [由核外电子排布式可知,①[Ne]3s23p4为S元素,②1s22s22p63s23p3为P元素,③1s22s22p5为F元素。
同周期元素自左向右,第一电离能呈增大趋势,由于P元素原子3p能级为半充满稳定状态,其第一电离能高于同周期相邻元素,所以第一电离能Cl>P>S;同主族元素自上而下第一电离能逐渐减弱,故F>Cl,所以第一电离能F>P>S,即③>②>①,A项正确。
同周期元素自左向右原子半径减小,同主族元素自上而下原子半径增大,故原子半径P>S>F,即②>①>③,B项错误。
同周期元素自左向右电负性增大,同主族元素自上而下电负性降低,故电负性③>①>②,C项错误。
S元素的最高化合价为+6,P元素的最高化合价为+5,故最高化合价①>②,D项错误。
]
4.下列各元素,最易形成离子化合物的是( )
①第3周期第一电离能最小的元素 ②外围电子构型为2s22p6的原子 ③2p轨道为半满的元素 ④电负性最大的元素
A.①②B.③④
C.②③D.①④
D [活泼金属与活泼的非金属易形成离子化合物。
第3周期第一电离能最小的元素是钠,易失去电子;外围电子排布式为2s22p6的原子是氖,化学性质不活泼;2p轨道为半充满的元素是氮,非金属;电负性最大的元素是氟,非金属性最强,故最易形成离子化合物的是钠和氟。
]
5.下面是元素周期表的简略框架。
(1)按电子排布,可把元素划分成五个区,不全是金属元素的区为________。
(2)根据氢元素最高正化合价与最低负化合价的绝对值相等,还可以把氢元素放在元素周期表中的________族;有人建议将氢元素放在元素周期表的ⅦA族,请写出支持这一观点的一个化学事实______________________________。
(3)上表中元素①②原子的最外层电子排布式分别为________、________;比较元素①与元素②的下列性质(填“>”或“<”)。
原子半径:
①________②;电负性:
①________②;
金属性:
①________②;第一电离能:
①________②。
(4)某短周期元素的最高正化合价为+7,其原子结构示意图为______________________。
[解析]
(1)金属元素与非金属元素的分界线是非金属元素硼、硅、砷、碲、砹与金属元素铝、锗、锑、钋之间的分界线。
按电子填充顺序把元素周期表划分为五个区,即s区、p区、d区、ds区和f区,其中s区中的氢和氦以及p区大部分元素都不是金属元素。
(2)ⅣA族元素的最高正化合价与最低负化合价绝对值相等;氢原子得到1个电子后达到稳定结构,这一特点同ⅦA族元素相同。
(3)由①和②在元素周期表中的位置可以确定它们分别为Mg和Al,其最外层电子排布式分别为3s2和3s23p1。
利用同周期元素性质的递变规律可知:
原子半径Mg>Al,金属性Mg>Al,电负性Al>Mg。
Mg为ⅡA族元素、Al为ⅢA族元素,ⅡA族元素的第一电离能比同周期相邻元素的第一电离能大,故第一电离能Mg>Al。
(4)短周期元素的最高正化合价为+7的元素应为ⅦA族元素,氟元素无正化合价,所以该元素为氯元素。
[答案]
(1)s区和p区
(2)ⅣA 氢原子得到一个电子后最外电子层达到稳定结构(或氢分子的结构式为H—H或与碱金属元素形成离子化合物M+[∶H]-或NaH的存在等合理答案均可)
(3)3s2 3s23p1 > < > >
(4)