X>Y;得电子能力:
X>Y,X和Y形成化合物时,X显负价,Y显正价。
7.下表中是A、B、C、D、E五种短周期元素的某些性质,下列判断正确的是( )
元素
A
B
C
D
E
最低化合价
-4
-2
-1
-2
-1
电负性
2.5
2.5
3.0
3.5
4.0
A.C、D、E的氢化物的稳定性:
C>D>E
B.元素A的原子最外层轨道中无自旋状态相同的电子
C.元素B、C之间不可能形成化合物
D.与元素B同周期且第一电离能最小的元素的单质能与H2O发生置换反应
解析:
选D 根据电负性和最低化合价,推知A为C元素、B为S元素、C为Cl元素、D为O元素、E为F元素。
A项,C、D、E的氢化物分别为HCl、H2O、HF,稳定性:
HF>H2O>HCl;B项,元素A的原子最外层电子排布式为2s22p2,2p2上的两个电子分占两个原子轨道,且自旋状态相同;C项,S的最外层有6个电子,Cl的最外层有7个电子,它们之间可形成S2Cl2等化合物;D项,Na能与H2O发生置换反应生成NaOH和H2。
8.X、Y、Z、W是短周期元素,X元素原子的最外层未达到8电子稳定结构,工业上通过分离液态空气获得其单质;Y元素原子最外电子层上s、p电子数相等;Z元素+2价阳离子的核外电子排布与氖原子相同;W元素原子的M层有1个未成对的p电子。
下列有关这些元素性质的说法一定正确的是( )
A.X元素的氢化物的水溶液显碱性
B.Z元素的离子半径小于W元素的离子半径
C.Z元素的单质在一定条件下能与X元素的单质反应
D.Y元素最高价氧化物的晶体具有很高的熔点和沸点
解析:
选C 根据题意,Z元素为Mg,Y元素原子最外电子层电子排布为ns2np2,是C或Si,X为N或O,W为Al或Cl。
N的氢化物的水溶液显碱性,但O的氢化物的水溶液显中性或弱酸性,A错误;Al3+的半径比Mg2+小,B错误;氮气、氧气均能与镁反应,C正确;CO2形成的晶体熔沸点低,D错误。
9.如图是s能级和p能级的原子轨道图,试回答下列问题:
(1)s电子的原子轨道呈________形,每个s能级有______个原子轨道;p电子的原子轨道呈________形,每个p能级有________个原子轨道。
(2)元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn+1,原子中能量最高的是________电子,其电子云在空间有____________________方向;元素X的名称是________,它的氢化物的电子式是__________。
若元素X的原子最外层电子排布式为nsn-1npn+1,那么X的元素符号为________,原子的电子排布图为________________________________。
解析:
(1)s电子的原子轨道都是球形的,每个s能级有1个原子轨道;p电子的原子轨道都是哑铃形的,每个p能级有3个原子轨道,它们相互垂直,分别以px、py、pz表示。
(2)因为元素X的原子最外层电子排布式为nsnnpn+1,np轨道已排上电子,说明ns轨道已排满电子,即n=2,则元素X的原子核外电子排布式为1s22s22p3,是氮元素,其中原子中能量最高的是2p电子,其电子云在空间有三个互相垂直的伸展方向;氮元素的氢化物是氨气,含有极性键,其电子式是
当元素X的原子最外层电子排布式为nsn-1npn+1时,根据上述分析,有n-1=2,则n=3,所以X元素的原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4,是硫元素,元素符号为S,其原子的电子排布图为
答案:
(1)球 1 哑铃 3
(2)2p 三个互相垂直的伸展 氮
10.如图为周期表中部分元素的某种性质(X值)随原子序数变化的关系。
(1)同主族内不同元素的X值变化的特点是________________________________,同周期内,随着原子序数的增大,X值总体上呈现________趋势。
周期表中X值的这种变化特点体现了元素性质的________变化规律。
(2)X值较小的元素集中在元素周期表的________。
a.左下角 b.右上角 c.金属与非金属分界线附近
(3)下列关于元素该性质的说法中正确的是________(填字母)。
a.X值可反映元素最高正化合价的变化规律
b.X值可反映原子在分子中吸引电子的能力
c.X值大小可用来衡量元素金属性和非金属性的强弱
解析:
(1)根据图示,同主族元素从上到下,X值逐渐减小;同周期元素从左到右,X值总体上呈现增大趋势。
(2)X值较小的元素集中在元素周期表左下角。
(3)X值为元素的电负性,能够反映原子在分子中吸引电子的能力,能衡量元素金属性和非金属性的强弱。
答案:
(1)同一主族,从上到下,X值逐渐减小 增大 周期性
(2)a (3)bc
11.月球上的主要矿物有辉石(CaMgSi2O6)、斜长石(KAlSi3O8)和橄榄石{可分为铁橄榄石(Fe2SiO4)、镁橄榄石(Mg2SiO4)、铁镁橄榄石[(Mg·Fe)2SiO4]}等。
(1)铁橄榄石中铁元素的化合价为________,硅元素原子核外电子排布式为________________。
(2)硅元素的原子核外共有________种不同能级的电子,其原子最外层共有________种不同运动状态的电子。
(3)月球上的上述主要矿物中,属于短周期元素的原子半径由大到小的顺序为________________(填元素符号)。
(4)某元素与氧元素同周期,且与氧元素组成的化合物中氧元素显+2价,两者电负性关系是________(填元素符号)。
解析:
(1)根据氧元素为-2价、硅元素为+4价,铁橄榄石Fe2SiO4中铁元素化合价为+2价,硅元素原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p2。
(2)硅元素原子核外有5种不同能级的电子,最外层有4种不同运动状态的电子。
(3)属于短周期元素的是Mg、Al、Si、O。
(4)与氧元素组成的化合物中氧元素显+2价,说明电负性比氧元素更强,只有F元素。
答案:
(1)+2 1s22s22p63s23p2
(2)5 4
(3)Mg>Al>Si>O (4)F>O
12.根据信息回答下列问题:
(1)如图是部分元素原子的第一电离能I1随原子序数变化的曲线图(其中12号至17号元素的有关数据缺失)。
①认真分析图中同周期元素第一电离能的变化规律,推断Na~Ar元素中,Al的第一电离能的大小范围为________<Al<________(填元素符号);
②图中第一电离能最小的元素在周期表中的位置是第______周期________族。
(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
3.0
0.9
3.5
2.1
2.5
1.8
已知:
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通过分析电负性值变化规律,确定Mg元素电负性值的最小范围________;
③判断下列物质是离子化合物还是共价化合物:
A.Li3N B.BeCl2 C.AlCl3 D.SiC
Ⅰ.属于离子化合物的是________;
Ⅱ.属于共价化合物的是________;
请设计一个实验方案证明上述所得到的结论________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:
(1)①由图可以看出,同周期的第ⅠA族元素的第一电离能最小,而第ⅢA族元素的第一电离能小于第ⅡA族元素的第一电离能,故Al的第一电离能:
Na<Al<Mg。
②图中电离能最小的应是碱金属元素Rb,在元素周期表中第五周期ⅠA族。
(2)①将表中数据按照元素周期表的顺序重排,可以看出电负性随着原子序数的递增呈周期性变化。
②由同周期从左到右电负性逐渐增大,同主族从上到下电负性逐渐减小可知,在同周期中电负性Na<Mg<Al,同主族Be>Mg>Ca,最小范围应为0.9~1.5。
③Li3N中电负性差值为2.0,大于1.7,形成离子键,为离子化合物;BeCl2、AlCl3、SiC中电负性差值分别为1.5、1.5、0.7,均小于1.7,形成共价键,为共价化合物。
离子化合物在熔融状态下可以导电,但共价化合物在熔融状态下不能导电。
答案:
(1)①Na Mg ②五 ⅠA
(2)①随着原子序数的递增,元素的电负性呈周期性变化
②0.9~1.5
③A BCD 测定各物质在熔融状态下能否导电,若导电则为离子化合物,反之则为共价化合物
13.已知:
A~F都是周期表中前四周期的元素,它们的原子序数依次增大。
其中A、C原子的L层有2个未成对电子。
D与E同主族,D的二价阳离子与C的阴离子具有相同的电子层结构。
F3+的M层3d轨道电子为半充满状态。
请根据以上信息,回答下列问题:
(1)A、B、C的电负性由小到大的顺序为________________(用元素符号表示)。
(2)D元素的原子核外共有________种不同运动状态的电子、________种不同能级的电子。
(3)写出E的基态原子的电子排布式:
________________________________________。
(4)F和X(质子数为25)两元素的部分电离能数据列于下表,比较两元素的I2、I3可知,气态X2+再失去一个电子比气态F2+再失去一个电子难。
对此,你的解释是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
元素
X
F
电离能/(kJ·mol-1)
I1
717
759
I2
1509
1561
I3
3248
2957
解析:
据题意可知A原子电子排布式为1s22s22p2,故为碳元素;C原子电子排布式为1s22s22p4,故为氧元素,则B为氮元素;由D2+与C2-核外电子排布相同,可知D为Mg,则E为Ca;由F3+的3d轨道电子半充满可知为3d5,则F为Fe。
答案:
(1)C(2)12 4
(3)1s22s22p63s23p64s2(或[Ar]4s2)
(4)Mn2+的3d轨道电子排布为半充满状态,较稳定
14.
(1)Cr3+基态核外电子排布式为_______________________________________。
(2)Cu2+的电子排布式是________________________________________________。
(3)Si元素基态原子的电子排布式是______________________________________。
(4)N的基态原子核外电子排布式为______________________________________,
Cu的基态原子最外层有________个电子。
原子半径Al________Si,电负性:
N________O。
(用“>”或“<”)
(5)CH4和CO2所含的三种元素电负性从小到大的顺序为________________。
(6)第一电离能Si________S。
(用“>”或“<”)
(7)A、B、C、D、E、F为硫酸铝钾和硫酸铝铵的组成元素,A原子核外只有1种运动状态的电子,B、C元素位于第二周期且原子半径B>C,D与C同主族,E、F元素的电离能数据如下表:
E
418.8
3052
4420
5877
F
577.5
1816.7
2744.8
11577
①A在元素周期表中属于________区元素。
②基态E原子的电子排布式为________________。
③D、E、F离子半径大小顺序为___________________________________________
(用离子符号表示)。
④B、C、D电负性大小顺序为_____________________________________________
(用元素符号表示)。
⑤参照表中数据,进行判断:
Mg原子第一电离能______(填“大于”或“小于”)577.5kJ·mol-1。
解析:
(7)硫酸铝钾和硫酸铝铵的化学式分别为KAl(SO4)2、NH4Al(SO4)2,二者的组成元素有H、O、N、S、Al、K。
A原子核外只有1种运动状态的电子,说明A原子核外只有1个电子,A为H。
H、O、N、S、Al、K六种元素中,只有O、N处于第二周期,且N的原子半径大于O,故B为N,C为O。
与O元素同主族的应该是S,故D为S。
根据E、F元素电离能数据可知,E元素的第一电离能和第二电离能相差很大,第二电离能与第三、四电离能相差不大,说明E原子最外层只有1个电子,故E为K,F为Al。
①H的原子结构中只有1s上有1个电子,所以H属于s区元素。
②E为K,其原子核外有19个电子,基态K原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s1。
③S2-、Al3+、K+半径比较时,由于K+、S2-具有3个电子层,Al3+只有2个电子层,所以K+、S2-的半径都大于Al3+的半径,K+和S2-具有相同的电子层结构,原子序数越小,半径越大,故S2-的半径大于K+的半径。
④元素非金属性越强,其电负性越大,故电负性O>N>S。
⑤Mg原子的价电子排布式为3s2,处于全充满状态,失去3s2上的1个电子比Al原子失去3p1上的1个电子更难,故Mg原子的第一电离能大于577.5kJ·mol-1。
答案:
(1)1s22s22p63s23p63d3或[Ar]3d3
(2)1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9
(3)1s22s22p63s23p2或[Ne]3s23p2
(4)1s22s22p3 1 > <
(5)H(7)①s ②1s22s22p63s23p64s1 ③S2->K+>Al3+
④O>N>S ⑤大于
15.
(1)Ni是元素周期表中第28号元素,第二周期基态原子未成对电子数与Ni相同且电负性小的元素是__________;26号元素价层电子排布式为________;L原子核外电子占有9个轨道,而且有一个未成对电子,L是________元素。
(2)硒(Se)是一种有抗癌、抗氧化作用的元素,可以形成多种化合物。
①基态硒原子的价层电子排布式为________________。
②锗、砷、硒的第一电离能大小排序为____________。
(3)①Cu元素基态原子的外围电子排布式为__________。
元素C、N、O的第一电离能由大到小的排列顺序为_______。
②下列说法正确的是________(填字母)。
A.第一电离能:
As>Ga
B.电负性:
As>Ga
C.原子半径:
As>Ga
③锗(Ge)是用途很广的半导体材料,基态锗原子的外围电子排布式为_____________。
在第二周期中,第一电离能位于硼元素与氮元素之间的元素有________种。
④硼(B)及其化合物在化学中有重要的地位。
Ga与B同主族,Ga的基态原子的核外电子排布式为_______________________________________________________________,
B、C、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序是________。
(4)已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42。
X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子,Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。
X与Y可形成化合物X2Y3,Z元素可以形成负一价离子。
①X元素基态原子的电子排布式为____________,该元素的符号是________。
②Y元素原子的价层电子排布图为____________,该元素的名称是________。
③已知化合物X2Y3在稀硫酸中可被金属锌还原为XZ3,产物还有ZnSO4和H2O,该反应的化学方程式是____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
④比较X的氢化物与同族第二、三周期元素所形成的氢化物的稳定性,并说明理由:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:
(1)原子占有9个原子轨道时,3p能级上的3个轨道均被占据,有1个成单电子的只能是3p5,故L是氯元素。
(2)①硒为34号元素,有6个价电子,所以硒的价层电子排布式为4s24p4;②同一周期中,元素的第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势,但第ⅤA族元素第一电离能大于相邻元素,所以Ge、As、Se三种元素的第一电离能的大小顺序是As>Se>Ge。
(3)①Cu是29号元素,其原子核外有29个电子,其基态原子的外围电子排布式为3d104s1;同周期从左到右,元素的第一电离能呈增大趋势,由于N元素原子的2p能级处于半满稳定状态,能量较低,第一电离能高于同周期相邻的元素,所以C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的排列顺序是N>O>C。
②同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势,则第一电离能:
As>Ga,故A正确;同周期元素从左到右电负性逐渐增大,则电负性:
As>Ga,故B正确;同周期主族元素从左到右原子半径逐渐减小,故原子半径:
As③Ge是32号元素,与硅同主族,基态原子的外围电子排布式为4s24p2;由第一电离能的变化规律可知,在第二周期中,第一电离能位于硼元素与氮元素之间的元素有Be、C、O三种。
④Ga位于第四周期第ⅢA族,所以其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1。
由第一电离能的变化规律可知,B、C、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序是O>C>B。
(4)①根据构造原理,X元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3,该元素为33号元素砷,符号是As;②Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子,Y可能为O或C,因X与Y可形成化合物X2Y3,故Y为O,其价层电子排布图为
③根据三种元素的原子序数之和等于42可推出Z为H,XZ3为AsH3,根据得失电子守恒配平化学方程式:
As2O3+6Zn+6H2SO4===2AsH3↑+6ZnSO4+3H2O;④同主族元素从上到下原子半径逐渐增大,其氢化物中化学键的键长逐渐增大,键能逐渐减小,稳定性逐渐减弱。
答案:
(1)C 3d64s2 Cl
(2)①4s24p4 ②As>Se>Ge(3)①3d104s1 N>O>C ②AB ③4s24p2 3
④1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1
O>C>B
(4)①1s22s22p63s23p63d104s24p3 As ②
③As2O3+6Zn+6H2SO4===2AsH3↑+6ZnSO4+3H2O
④稳定性:
NH3>PH3>AsH3。
原因:
原子半径N<P<As,其氢化物中化学键键长逐渐增大,键能逐渐减小,稳定性逐渐减弱