第一章 第二节 第2课时Word下载.docx
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“一看”电子的能层数：
当电子的能层数不同时，能层数越多，半径越大。
“二看”核电荷数：
当电子的能层数相同时，核电荷数越大，半径越小。
“三看”核外电子数：
当电子的能层数和核电荷数均相同时，核外电子数越多，半径越大。
例1
下列原子半径大小顺序正确的是（ ）
①1s22s22p3 ②1s22s22p63s23p3 ③1s22s22p5 ④1s22s22p63s23p2
A.③＞④＞②＞①B.④＞③＞②＞①
C.④＞③＞①＞②D.④＞②＞①＞③
【考点】微粒半径的大小与比较
【题点】原子半径的大小与比较
答案 D
解析 由核外电子排布式可知，①、②、③、④四种元素分别是N、P、F、Si，结合原子半径的递变规律可知，大小顺序为④＞②＞①＞③。
例2
下列化合物中阴离子半径和阳离子半径之比最大的是（ ）
A.LiIB.NaBr
C.KClD.CsF
【题点】离子半径的大小与比较
答案 A
解析 碱金属离子半径：
r（Li＋）<
r（Na＋）<
r（K＋）<
r（Cs＋），卤素离子半径：
r（F－）<
r（Cl－）<
r（Br－）<
r（I－），显然，阴离子半径和阳离子半径之比最大的是LiI。
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<
I2<
I3……
（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）第一电离能的变化趋势如下图所示：
（2）观察分析上图，总结元素第一电离能的变化规律
①对同一周期的元素而言，从左到右，元素的第一电离能在总体上呈现从小到大的变化趋势，表示元素原子越来越难失去电子。
②同主族元素，自上而下第一电离能逐渐减小，表明自上而下原子越来越易失去电子。
③具有全充满、半充满及全空的电子构型的元素稳定性较高，其电离能数值较大。
如稀有气体的电离能在同周期元素中最大，N为半充满、Mg为全充满状态，其电离能均比同周期相邻元素大。
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<
I3，表明Li原子核外的三个电子排布在两个能层上（K、L能层），且最外层上只有一个电子，易失去一个电子形成＋1价阳离子。
（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。
电离能的变化规律
（1）电离能数值的大小主要取决于原子的核电荷数、原子半径及原子的电子构型。
（2）第一电离能的变化规律
例3
下列有关电离能的说法，正确的是（ ）
A.第一电离能越大的原子失电子的能力越强
B.第一电离能是元素的原子失去核外第一个电子需要的能量
C.同一周期中，主族元素原子第一电离能从左到右越来越大
D.可通过一种元素各级电离能的数值，判断元素可能的化合价
【考点】元素的电离能
【题点】元素第一电离能的概念及递变规律
解析 ①第一电离能是气态电中性原子失去核外第一个电子需要的能量；
②元素原子的第一电离能越大，表示该元素的原子越难失去电子；
③从总的变化趋势上看，同一周期中元素的第一电离能从左到右逐渐增大，但有反常，如I1（N）>
I1（O）。
例4
元素X的各级电离能数据如下：
I1
I2
I3
I4
I5
I6
I/kJ·
mol－1
578
1817
2745
11578
14831
18378
则元素X的常见价态是（ ）
A.＋1B.＋2C.＋3D.＋6
答案 C
解析 对比表中电离能数据可知，I1、I2、I3数值相对较小，至I4数值突然增大，说明元素X的原子中，有3个电子容易失去，因此，该元素的常见化合价为＋3。
方法规律
元素的各级电离能逐渐增大并且会有突跃，一般第一次突跃前的电离能所对应的电子是最外层电子，对于金属元素来说，该类电子的个数就是该元素的最高正化合价。
1.微粒半径大小是电子的能层数和核电荷数共同作用的结果，电子的能层数增多，使微粒半径增大，核电荷数增多，微粒半径减小。
2.元素的第一电离能的大小反映了原子失去电子的难易程度。
一般情况下，第一电离能越小，越易失电子，金属性越强，非金属性越弱；
第一电离能越大，越难失电子，金属性越弱，非金属性越强（提醒：
元素为全充满、半充满及全空电子构型的具有特殊性）。
1.第三周期元素中，微粒半径最小的是（ ）
A.Al3＋B.Na＋C.S2－D.Cl－
解析 A、B、C、D中的微粒结构示意图分别为
、
，显然C、D的半径大于A、B，A、B两项电子层数相同，由于核电荷数A大于B，所以A的半径最小。
2.下列原子半径最大的是（ ）
A.1s22s22p3B.1s22s22p63s23p4 C.1s22s22p5D.1s22s22p63s23p5
答案 B
解析 由核外电子排布式可知，A、B、C、D四种元素分别是N、S、F、Cl，结合原子半径的递变规律可知，S原子半径最大。
3.下列四种粒子中，半径按由大到小排列顺序正确的是（ ）
①基态X的原子结构示意图：
②基态Y的价电子排布式：
3s23p5
③基态Z2－的电子排布图：
④W基态原子有2个能层，电子式为
A.①>
②>
③>
④B.③>
④>
①>
② C.③>
④D.①>
③
【题点】微粒半径的大小与比较的综合
解析 由题意可知：
X、Y、Z2－、W分别为S、Cl、S2－、F。
S、Cl、S2－、F粒子半径大小排列顺序为r（S2－）>
r（S）>
r（Cl）>
r（F），故C项正确。
4.下列叙述正确的是（ ）
A.通常，同周期元素中第ⅦA族元素的第一电离能最大
B.在同一主族中，自上而下元素的第一电离能逐渐减小
C.第ⅠA、ⅡA族元素的原子，其原子半径越大，第一电离能越大
D.主族元素的原子形成单原子离子时的最高化合价数都和它的族序数相等
解析 通常，同周期元素中碱金属元素第一电离能最小，稀有气体元素最大，故A错；
同主族元素随着原子序数的增加，原子半径增大，失电子能力增强，第一电离能逐渐减小，故B正确，C错；
主族元素的原子形成单原子离子时的最高化合价数不一定和它的族序数相等，如F、O，故D错。
5.已知X、Y是主族元素，I为电离能，单位是kJ·
mol－1。
请根据下表数据判断，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
【题点】逐级电离能的应用
解析 X为第ⅠA族元素，Y为第ⅢA族元素；
若元素Y处于第三周期，则Y为Al，Al不与冷水反应。
6.电离能是指由气态原子或气态离子失去电子需要的能量。
从中性原子中移去第一个电子所需要的能量为第一电离能（I1），移去第二个电子所需要的能量为第二电离能（I2），依此类推。
现有5种元素A、B、C、D、E，其中有三种金属元素，一种稀有气体元素，其I1～I3分别如下表。
I1/eV
I2/eV
I3/eV
A
13.0
23.9
40.0
B
4.3
31.9
47.8
C
5.7
47.4
71.8
D
7.7
15.1
80.3
E
21.6
41.1
65.2
根据表中数据判断其中的金属元素是________，稀有气体元素是________，最活泼的金属是________，显二价的金属是________。
答案 BCD E B D
解析 电离能是指由气态原子或气态离子失去电子需要的能量。
电离能越小，说明该原子越易失去电子，金属性越强；
电离能越大，说明该原子越不易失去电子，非金属性越强。
表中B、C、D三种元素的第一电离能相对比较小，应该属于金属元素；
E元素的第一电离能最大，应该属于稀有气体元素；
B元素的第一电离能最小，应该是所列的元素中最活泼的金属元素；
D元素第二电离能与第三电离能相差很大，说明D元素的原子很容易失去2个电子，应该是显二价的金属元素。
[对点训练]
题组一 微粒半径大小的比较与判断
1.（2019·
定州中学期中）具有下列电子排布式的原子中，半径最大的为（ ）
A.1s22s22p63s1B.1s22s22p63s23p64s1
C.1s22s22p63s2D.1s22s22p63s23p64s2
解析 由原子的电子排布式可以确定A是钠元素、B是钾元素、C是镁元素、D是钙元素，钾元素在第四周期ⅠA族，半径最大，B正确。
2.下列离子半径的大小顺序正确的是（ ）
①Na＋ ②X2－：
1s22s22p63s23p6 ③Y2－：
2s22p6 ④Z－：
3s23p6
C.④＞③＞①＞②D.②＞④＞③＞①
解析 由核外电子排布式可知，②、③、④三种离子分别是S2－、O2－、Cl－，电子层结构相同的离子，核电荷数越大，半径越小，则有②＞④，③＞①；
电子层数越多，半径越大，则大小顺序为②＞④＞③＞①。
3.下列关于粒子半径大小关系的判断不正确的是（ ）
①r（Li＋）<
r（Rb＋）<
r（Cs＋）
②r（F）<
r（Cl）<
r（Br）<
r（I）
③r（Na＋）<
r（Mg2＋）<
r（Al3＋）<
r（O2－）
④r（Fe2＋）<
r（Fe3＋）<
r（Fe）
A.②③④B.①④
C.③④D.①②③
解析 同主族元素的原子或离子半径随着电子层数增多，半径依次增大，①②正确；
具有相同的电子层结构的阴、阳离子半径随着原子序数的增大而逐渐减小，r（Al3＋）<
r（Na＋）<
r（O2－），③错误；
对于同一元素，阳离子半径小于原子半径，化合价越高半径越小，④错误。
4.下列关于微粒半径的说法正确的是（ ）
A.电子层数少的元素的原子半径一定小于电子层数多的元素的原子半径
B.核外电子层结构相同的单核粒子，半径相同
C.质子数相同的不同单核粒子，电子数越多半径越大
D.原子序数越大，原子半径越大
解析 由于同周期主族元素原子半径逐渐减小，故ⅦA族的原子半径不一定比上一周期ⅠA族元素原子半径大，如r（Li）>
r（Cl）；
对于核外电子层结构相同的单核离子和原子，半径是不同的；
质子数相同的不同单核粒子，阴离子半径>
原子半径>
阳离子半径；
同周期主族元素，原子序数增大，原子半径减小。
题组二 元素的电离能及其变化规律
5.下列各组原子中，第一电离能前者大于后者的是（ ）
A.S和PB.Mg和Al
C.Na和MgD.Ne和He
解析 S和P的价电子构型分别为3s23p4和3s23p3，由于P原子p轨道处于半充满状态，较稳定，所以I1（S）＜I1（P）。
Na、Mg和Al的价电子构型分别为3s1、3s2、3s23p1，镁原子s轨道处于全充满状态，故其第一电离能最大；
D项中He与Ne同族，I1（He）＞I1（Ne）。
6.Li、Be、B原子失去一个电子，所需的能量相差并不大，但最难失去第二个电子的原子是（ ）
A.LiB.BeC.BD.相差不大
解析 Li、Be、B原子失去一个电子后的电子排布式分别为1s2、1s22s1、1s22s2，Li原子再失去一个电子时，将要失去第一电子层上的电子，失电子较难；
而Be、B原子再失去一个电子时，失去同电子层上的电子，相对容易些，故Li失去第二个电子时要更难些。
7.下列说法正确的是（ ）
A.第三周期所含的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.在所有元素中，氟的第一电离能最大
D.钾的第一电离能比镁的第一电离能大
解析 同周期中碱金属元素的第一电离能最小，稀有气体最大，故A正确，C不正确；
由于Mg的价电子排布为3s2，而Al为3s23p1，故铝的第一电离能小于Mg的，B不正确；
D中钾比镁更易失电子，钾的第一电离能小于镁的，D不正确。
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，原子的逐级电离能越来越大
解析 A项正确，钾与钠同主族，第一电离能越小，金属性越强；
B项错误，在轨道处于全充满或半充满状态时出现反常情况，如Be比B、Mg比Al、N比O、P比S的第一电离能都要大一些；
C项正确，最外层电子排布为ns2np6的原子是稀有气体元素的原子，本身已达稳定结构，第一电离能较大；
D项正确，因为原子失电子带正电荷，电子越来越难失去，尤其是达到稳定结构以后。
9.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）
……
R
740
1500
7700
10500
下列关于元素R的判断中一定正确的是（ ）
A.R的最高正价为＋3价
B.R元素位于元素周期表中第ⅡA族
C.R元素的原子最外层共有4个电子
D.R元素基态原子的电子排布式为1s22s2
解析 由表中数据I3≫I2知其最高正价为＋2价，R元素位于第ⅡA族，最外层有2个电子，但R不一定是Be元素。
题组三 微粒半径、电离能的综合应用
10.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.原子半径：
A>
B>
C>
B.原子序数：
d>
c>
b>
a
C.离子半径：
D>
D.元素的第一电离能：
【考点】原子结构与电离能的综合考查
【题点】微粒半径、电离能的综合考查
解析 A、B、C、D在元素周期表中的位置为
，根据递变规律判断。
11.下列各组元素，按原子半径依次减小、元素第一电离能逐渐升高的顺序排列的是（ ）
A.K、Na、LiB.Al、Mg、Na
C.N、O、CD.Cl、S、P
解析 利用在同周期从左→右元素第一电离能逐渐增大（除ⅡA、ⅤA族反常外），原子半径逐渐减小；
同主族从上→下元素第一电离能逐渐减小，原子半径逐渐增大来判断。
12.某元素X的逐级电离能如图所示，下列说法正确的是（ ）
A.X元素可能为＋4价B.X可能为非金属元素
C.X为第五周期元素D.X与氯反应时最可能生成的阳离子为X3＋
【题点】“位—构—性”的综合考查
[综合强化]
13.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）上述第三周期元素中第一电离能（I1）最大的是____（用字母表示，下同），c和f的I1大小关系是________>
________。
（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
519
502
7296
4570
1820
11799
6920
2750
9550
①表中X可能为以上13种元素中的________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________族元素。
答案
（1）m c f
（2）i 1s22s22p63s23p3 （3）①a Na2O、Na2O2 ②ⅢA
解析
（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、Mg、Al、P、Cl、Ar属于第三周期，原子最稳定的是Ar，故其I1最大，Mg、Al的核外电子排布分别为1s22s22p63s2、1s22s22p63s23p1，Mg中3s2为全充满状态，故其I1比Al的I1大。
（2）i元素最外层电子排布为3s23p3，有3个未成对电子，是最多的。
（3）由表中数据可以看出，锂和X的I1均比I2、I3小很多，说明X与Li同主族，且X的I1比Li的I1更小，说明X的金属性比锂更强，则X为Na（即a）；
由Y的电离能数据可以看出，它的I1、I2、I3比I4小得多，故Y原子属于ⅢA族元素。
14.根据下列五种元素的电离能数据（单位：
kJ·
mol－1），回答下列各题。
元素代号
Q
2080
4000
6100
9400
S
1400
T
U
420
3100
4400
5900
（1）在周期表中，最可能处于同一族的是________（填字母，下同）。
A.Q和R B.S和T C.T和U D.R和T E.R和U
（2）它们的氯化物的化学式，最可能正确的是________。
A.QCl2 B.RCl C.SCl3 D.TCl E.UCl4
（3）S元素最可能是________。
A.s区元素 B.稀有气体元素 C.p区元素 D.碱金属 E.d区元素
（4）下列元素中，化学性质和物理性质最像Q元素的是________。
A.硼（1s22s22p1） B.铍（1s22s2） C.锂（1s22s1） D.氢（1s1） E.氦（1s2）
答案
（1）E
（2）B （3）A （4）E
解析 根据电离能的数据，分析可知，Q是稀有气体元素，R、U是第ⅠA族的元素，S是第ⅡA族的元素，T是第ⅢA族的元素。
15.不同元素的气态原子失去最外层一个电子所需要的能量（设其为E）如图所示。
试根据元素在周期表中的位置，分析图中曲线的变化特点，并回答下列问题。
（1）同主族内不同元素的E值的变化特点是_______________。
各周期中E值的这种变化特点体现了元素性质的________________变化规律。
（2）同周期内，随原子序数增大，E值增大。
但个别元素的E值出现反常现象，试预测下列关系中正确的是________（填序号）。
①E（砷）>
E（硒）②E（砷）<
E（硒） ③E（溴）>
E（硒）④E（溴）<
E（硒）
（3）估计1mol气态Ca原子失去最外层一个电子所需能量E值的范围：
_____<
E<
_____。
（4）10号元素E值较大的原因是_______________________________________________。
答案
（1）随着原子序数增大，E值变小 周期性
（2）①③ （3）485 738 （4）10号元素为氖，该元素原子最外层电子排布已达到8电子稳定结构
解析 此题考查了元素第一电离能的变化规律和学生的归纳总结能力。
（1）从H、Li、Na、K等可以看出，同主族元素随原子序数的增大，E值变小；
从H到He，从Li到Ne，从Na到Ar，均呈明显的周期性变化。
（2）根据图像可知，同周期元素E（氮）>
E（氧），E（磷）>
E（硫），E值出现反常现象，故可推知第四周期E（砷）>
E（硒）。
但ⅥA族元素和ⅦA族元素的E值未出现反常。
所以E（溴）>
E（硒
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