2020高中化學(xué)專題二元素第一電離能和電負(fù)性的周期性變化講義測試（含解析）蘇教版.docx

第二課時元素第一電離能和電負(fù)性的周期性變化學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解元素電離能、電負(fù)性的概念和第一電離能、電負(fù)性隨原子序數(shù)遞增的周期性變化的規(guī)律。2.了解電離能和電負(fù)性的簡單應(yīng)用，能夠運(yùn)用“位置、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)”三者關(guān)系解決實(shí)際問題。自主學(xué)習(xí)區(qū)對應(yīng)學(xué)生用書P016一、電離能1.概念某元素的氣態(tài)原子失去一個電子形成1價氣態(tài)陽離子所需的最低能量叫做該元素的第一電離能。元素第一電離能符號：I1。2.元素第一電離能的意義可以衡量元素的氣態(tài)原子失去一個電子的難易程度。第一電離能數(shù)值越小，原子越容易失去一個電子；第一電離能數(shù)值越大，原子越難失去一個電子。3.第一電離能的變化規(guī)律(1)同周期：主族元素從左往右，第一電離能呈增大趨勢(有例外)。(2)同主族：從上到下，第一電離能呈減小趨勢。(3)元素的第一電離能大小還與其原子的核外電子排布(特別是外圍電子排布)有關(guān)。通常情況下，當(dāng)原子核外電子排布在能量相等的軌道上形成全空(p0、d0、f0)、半滿(p3、d5、f7)和全滿(p6、d10、f14)結(jié)構(gòu)時，原子的能量較低，該元素具有較大的第一電離能。例如，Mg的外圍電子排布為3s2，s軌道處于全充滿狀態(tài)，P的外圍電子排布為3s23p3，p軌道處于半充滿狀態(tài)，因而Mg、P的第一電離能相對較高。二、電負(fù)性1.M(g) M2所需的能量是否是其第一電離能的2倍？提示：應(yīng)遠(yuǎn)大于其第一電離能的2倍。因?yàn)槭紫仁サ碾娮邮悄芰孔罡叩碾娮?，故第一電離能最小，再失去的電子是能量較低的電子，且失去電子后離子所帶正電荷對電子吸引力更強(qiáng)，從而使電離能越來越大。2.以鈉、鎂、鋁為例說明元素的主要化合價與各級電離能的關(guān)系。提示：鈉原子的第一電離能較低，而第二電離能突躍式變高，也就是說，鈉的第一電離能遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于它的第二電離能。這說明鈉原子很容易失去一個電子成為1價的陽離子，從而形成穩(wěn)定狀態(tài)，此時原子核對外層電子的吸引作用變得更強(qiáng)，不易再失去第2個電子。因此，鈉元素的常見化合價為1價。同理可分析鎂和鋁。3.按照電負(fù)性的遞變規(guī)律可推測：元素周期表中的電負(fù)性最強(qiáng)元素和電負(fù)性最弱的元素位于周期表中的哪個位置？提示：根據(jù)電負(fù)性的遞變規(guī)律，在周期表中，越往右，電負(fù)性越大；越往下，電負(fù)性越小，由此可知，電負(fù)性最強(qiáng)的元素位于周期表的右上方，最弱的元素位于周期表的左下方。教師點(diǎn)撥區(qū)對應(yīng)學(xué)生用書P017一、電離能及其應(yīng)用 1.電離能(1)第一電離能每個周期的第一種元素(氫和堿金屬)第一電離能最小，稀有氣體元素原子的第一電離能最大，同周期中從左到右主族元素的第一電離能呈增大的趨勢(有反常)。同主族元素原子的第一電離能從上到下逐漸減小。(2)逐級電離能原子的逐級電離能越來越大。首先失去的電子是能量最高的電子，故第一電離能較小，以后再失去的電子都是能量較低的電子，所需要吸收的能量多；同時，失去電子后離子所帶正電荷對電子的吸引更強(qiáng)，從而電離能越來越大。當(dāng)電離能突然變大時說明電子的能層發(fā)生了變化，即同一能層中電離能相近，不同能層中電離能有很大的差距。如下表所示：鈉、鎂、鋁的電離能(kJmol1) 2.電離能的應(yīng)用(1)確定元素核外電子的排布如Li：I1I2I3，表示Li元素原子核外的三個電子排布在兩個能層(K、L能層)上，而且最外層上只有一個電子。(2)確定元素在化合物中的化合價如K元素I1I2I3 ，表示K原子容易失去一個電子形成1價陽離子。(3)判斷元素的金屬性、非金屬性強(qiáng)弱I1越大，元素的非金屬性就越強(qiáng)；I1越小，元素的金屬性就越強(qiáng)。特別提醒由電離能的遞變規(guī)律可知：同周期主族元素從左到右，元素的第一電離能呈增大趨勢，但A族的Be、Mg、Ca的第一電離能較同周期A族的B、Al、Ga的第一電離能要大；A族的N、P、As的第一電離能較同周期A族的O、S、Se的第一電離能要大。這是由于A族元素的最外層電子排布為ns2，為全充滿狀態(tài)，而A族元素的最外層電子排布為ns2np3，為半充滿狀態(tài)，較穩(wěn)定。練習(xí)與實(shí)踐1.下列說法正確的是()A.第3周期所含的元素中鈉的第一電離能最小B.鋁的第一電離能比鎂的第一電離能大C.在所有元素中，氟的第一電離能最大D.鉀的第一電離能比鎂的第一電離能大答案A解析同周期元素從左到右第一電離能呈逐漸增大的趨勢，堿金屬第一電離能最小，稀有氣體元素的第一電離能最大，A正確，C錯誤；鎂的價電子排布為3s2，鋁的價電子排布式為3s23p1，鎂為全充滿狀態(tài)，較難失去電子，故其第一電離能要大于鋁的第一電離能，B錯誤；根據(jù)同主族、同周期主族元素第一電離能的遞變規(guī)律可以推測，第一電離能KCaI(硒)I(砷)I(硒)I(溴)I(硒)(3)估計1 mol氣態(tài)鈣原子失去最外層一個電子所需能量(E)的范圍：_kJEI(硒)、I(溴)I(硒)。(3)根據(jù)同主族、同周期第一電離能的變化規(guī)律可以推測：I(K)I(Ca)Y，下列說法中錯誤的是()A.第一電離能Y可能小于XB.氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性：HmY強(qiáng)于HnXC.非金屬性：XYD.X和Y形成化合物時，X顯負(fù)價，Y顯正價答案B解析A據(jù)電負(fù)性XY推知，原子序數(shù)XY，由于同周期元素，第一電離能Y可能小于X，例如Na的第一電離能小于Mg；也可能是Y大于X，例如Mg的第一電離能大于AlB氫化物穩(wěn)定性HmY弱于HnXC電負(fù)性越大，非金屬性越強(qiáng)D電負(fù)性值大的吸引電子能力強(qiáng)，在化合物中顯負(fù)價，電負(fù)性值小的吸引電子能力弱，在化合物中顯正價4.不能說明X的電負(fù)性比Y的電負(fù)性大的是()A.與H2化合時X單質(zhì)比Y單質(zhì)容易B.X的最高價氧化物的水化物的酸性比Y的最高價氧化物的水化物的酸性強(qiáng)C.X原子的最外層電子數(shù)比Y原子最外層電子數(shù)多D.X單質(zhì)可以把Y從其氫化物中置換出來答案C解析X的電負(fù)性比Y的電負(fù)性大，即X的非金屬性強(qiáng)于Y的非金屬性，A、B、D均能說明X的非金屬性強(qiáng)于Y的非金屬性，而C不能，非金屬性強(qiáng)弱取決于得電子難易程度而不是最外層電子數(shù)目多少。方法規(guī)律電負(fù)性應(yīng)用的局限性(1)電負(fù)性描述的是原子核對電子吸引能力強(qiáng)弱，并不是把電負(fù)性1.8作為劃分金屬和非金屬的絕對標(biāo)準(zhǔn)。(2)并不是所有電負(fù)性差值大于1.7的兩元素間形成的化學(xué)鍵一定為離子鍵，電負(fù)性差值小于1.7的元素間一定形成共價鍵，應(yīng)注意一些特殊情況。本課小結(jié)1.某元素的氣態(tài)原子失去一個電子形成1價氣態(tài)陽離子所需要的最低能量叫做該元素的第一電離能。同主族元素從上到下第一電離能變小，同周期主族元素從左向右第一電離能呈增大趨勢，但A與A族出現(xiàn)反常。2.電負(fù)性是用來描述不同元素的原子對鍵合電子吸引力的大小的，同周期從左到右，主族元素的電負(fù)性逐漸變大，同主族從上到下，元素的電負(fù)性逐漸變小。學(xué)習(xí)效果檢測對應(yīng)學(xué)生用書P0191.下列原子的價電子排布中，對應(yīng)第一電離能最大的是()A.ns2np1 B.ns2np2 C.ns2np3 D.ns2np4答案C解析當(dāng)原子軌道處于全滿、半滿時，具有的能量較低，原子比較穩(wěn)定，第一電離能較大。2.元素X的各級電離能數(shù)據(jù)如下：I1I2I3I4I5I6I/(kJmol1)57818172745115781483118378則元素X的常見價態(tài)是()A.1 B.2 C.3 D.6答案C解析對比表中電離能數(shù)據(jù)可知，I1、I2、I3電離能數(shù)值相對較小，至I4數(shù)值突然增大，說明元素X的原子中，有3個電子容易失去，因此，該元素的常見化合價為3。3.下列有關(guān)電離能的說法中，正確的是()A.第一電離能越大的原子失電子的能力越強(qiáng)B.第一電離能是元素的原子失去核外第一個電子需要的能量C.同一周期中，主族元素原子第一電離能從左到右越來越大D.可通過一種元素各級電離能的數(shù)值，判斷元素可能的化合價答案D解析A項(xiàng)，元素原子的第一電離能越大，表示該元素的原子越難失去電子；B項(xiàng)，第一電離能是氣態(tài)原子失去核外一個電子形成1價氣態(tài)陽離子需要的最小能量；C項(xiàng)，從總的變化趨勢上看，同一周期中第一電離能從左到右逐漸增大，但有反常，如NO。故A、B、C均不正確。4.下列說法正確的是()A.第A族元素中，O的電負(fù)性最小B.最外層都只有一個電子的原子，其性質(zhì)一定完全相同C.元素的電負(fù)性越大，表示該元素原子在化合物中吸引電子的能力越強(qiáng)D.同一周期，從左到右，主族元素的電負(fù)性逐漸減小答案C解析同主族元素從上到下，電負(fù)性逐漸減小，則第A族元素中，O的電負(fù)性最大，A錯誤；最外層都只有一個電子的原子，如Na和H，其性質(zhì)不同，B錯誤；同一周期，隨著原子序數(shù)的增大，主族元素的電負(fù)性逐漸增大，D錯誤。5.元素電負(fù)性隨原子序數(shù)的遞增而增強(qiáng)的是()A.NaKRb B.NPAsC.OSCl D.SiPCl答案D解析根據(jù)同周期主族元素從左到右，元素的電負(fù)性逐漸增大；同主族元素從上到下，元素的電負(fù)性逐漸減小的規(guī)律來判斷。6.鋰和鎂在元素周期表中的特殊“對角線”關(guān)系，使它們的性質(zhì)相似。下列有關(guān)鋰及其化合物敘述正確的是()A.Li2SO4難溶于水B.Li與N2反應(yīng)產(chǎn)物是Li3NC.LiOH易溶于水D.LiOH與Li2CO3受熱都很難分解答案B解析解本題注意抓住鋰和鎂性質(zhì)相似，Li2SO4易溶于水，LiOH難溶于水，Li2CO3受熱易分解。課時作業(yè)對應(yīng)學(xué)生用書P0751.下列是幾種原子的基態(tài)電子排布，電負(fù)性最大的原子是()A.1s22s22p4 B.1s22s22p63s23p3C.1s22s22p63s23p2 D.1s22s22p63s23p64s2答案A解析根據(jù)四種原子的基態(tài)電子排布可知，選項(xiàng)A有兩個電子層，最外層有6個電子，應(yīng)最容易得到電子，電負(fù)性最大。2.下列各組元素，按原子半徑依次減小、元素第一電離能逐漸升高的順序排列的是()A.K、Na、Li B.Al、Mg、NaC.N、O、C D.Cl、S、P答案A解析利用在同周期從左右主族元素第一電離能增大(除A、A族反常外)，原子半徑減??；同主族從上下元素第一電離能減小，原子半徑增大來判斷。3.下列對電負(fù)性的理解不正確的是()A.電負(fù)性是元素固有的性質(zhì)，與原子結(jié)構(gòu)無關(guān)B.電負(fù)性是人為規(guī)定的一個相對數(shù)值，不是絕對標(biāo)準(zhǔn)C.根據(jù)電負(fù)性的大小，可判斷化合物XY中兩元素化合價的正負(fù)D.電負(fù)性的大小反映了不同元素的原子對鍵合電子吸引力的大小答案A解析電負(fù)性的大小反映了不同元素的原子對鍵合電子吸引力的大小，與原子結(jié)構(gòu)有關(guān)。4.X和Y是原子序數(shù)大于4的短周期元素，Xm和Yn兩種離子的核外電子排布相同，下列說法中正確的是()A.X的原子半徑小于YB.X和Y的核電荷數(shù)之差為mnC.電負(fù)性XYD.第一電離能XY答案D解析Xm和Yn兩種離子的核外電子排布相同，則質(zhì)子數(shù)XY，原子半徑XY。X比Y更易失電子，第一電離能XY，電負(fù)性XY。X與Y的核電荷數(shù)之差為mn。5.在以離子鍵為主的化學(xué)鍵中常含有共價鍵的成分，下列各對原子形成的化學(xué)鍵中共價鍵成分最少的是()A.Li，F(xiàn) B.Na，F(xiàn) C.Na，Cl D.Mg，O答案B解析F、Cl、O三者中F的電負(fù)性最大，Li、Na、Mg三者中Na的電負(fù)性最小，所以共價鍵成分最少的為B項(xiàng)。6.五種短周期元素的原子半徑、最高正化合價及最低負(fù)化合價見下表：元素代號LMQRT原子半徑/nm0.1600.0890.1430.1020.074化合價2236，22下列敘述正確的是()A.L、M的單質(zhì)與稀鹽酸反應(yīng)速率LMB.Q、T兩元素間可形成兩性化合物C.R、T兩元素的氫化物穩(wěn)定性H2RH2TD.L、R兩元素的簡單離子的核外電子數(shù)可能相等答案B解析先由表中提供的數(shù)據(jù)推出M是鈹元素、L是鎂元素、Q是鋁元素、R是硫元素、T是氧元素。據(jù)此可知Q和T形成的化合物是Al2O3，是一種兩性化合物，選項(xiàng)B正確。7.同周期的X、Y、Z三種元素，已知其最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性強(qiáng)弱順序是HXO4H2YO4H3ZO4，則下列各判斷中正確的是()A.原子半徑：XYZB.元素的非金屬性：XYZC.氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性：XYJHC.G元素的單質(zhì)不存在同素異形體D.I在DB2中燃燒生成兩種化合物答案B解析根據(jù)元素的化合價，結(jié)合其原子半徑的大小，可推出A是氟、B是氧、D是碳、E是氯、G是磷、H是鋁、I是鎂、J是鈉。分析可知，A的單質(zhì)F2與水劇烈反應(yīng)，不能將E(Cl2)單質(zhì)從HE3(AlCl3)的溶液中置換出來；G(磷)存在同素異形體(白磷、紅磷)；I(鎂)在DB2(CO2)中燃燒生成一種化合物MgO和一種單質(zhì)C。故選項(xiàng)A、C、D均不正確。9.如圖為元素周期表中短周期的一部分，關(guān)于Y、Z、M的說法正確的是()A.電負(fù)性：YZMB.離子半徑：MZ2YC.ZM2分子中各原子的最外層均滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)D.元素Y、Z、M的第一電離能：ZYM答案C解析由圖示關(guān)系可推知：X為氦元素，Y為氟元素，M為氯元素，Z為硫元素。A項(xiàng)，元素的電負(fù)性關(guān)系為FClS，錯誤；B項(xiàng)，離子半徑關(guān)系為S2ClF，錯誤；C項(xiàng)，SCl2的電子式為，正確；D項(xiàng)，元素第一電離能大小關(guān)系為FClS，錯誤。10.下表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分別代表某一種化學(xué)元素。(1)寫出e元素的核外電子排布式：_。(2)上述第3周期元素中第一電離能(I1)最大的是_(用元素符號表示，下同)，c和f的I1大小關(guān)系是_。答案(1)1s22s22p63s23p63d14s2(2)ArMgAl解析周期表中所列13種元素am依次是Na、H、Mg、Sr、Sc、Al、Ge、C、P、O、Te、Cl、Ar，其中Na、Mg、Al、P、Cl、Ar屬于第3周期元素，Ar的I1最大。Mg、Al的核外電子排布分別為1s22s22p63s2、1s22s22p63s23p1，Mg中最外電子層為全充滿狀態(tài)，故其I1比Al的I1大。11.已知元素的電負(fù)性和原子半徑一樣，也是元素的一種基本性質(zhì)。下面給出了14種元素的電負(fù)性：元素AlBBeCClFLi電負(fù)性1.52.01.52.53.04.01.0元素MgNNaOPSSi電負(fù)性1.23.00.93.52.12.51.8試結(jié)合元素周期律知識完成下列問題：(1)根據(jù)上表給出的數(shù)據(jù)，可推知元素的電負(fù)性具有的變化規(guī)律是_。(2)由上述變化規(guī)律可推知，短周期主族元素中，電負(fù)性最大的元素是_，電負(fù)性最小的元素是_，由這兩種元素構(gòu)成的化合物屬于_(填“離子”或“共價”)化合物，并用電子式表示該化合物的形成過程：_。答案(1)元素的電負(fù)性隨著原子序數(shù)的遞增呈周期性的變化(或同周期主族元素，從左到右，電負(fù)性逐漸增大)(2)FNa離子解析(1)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，結(jié)合題干信息知，電負(fù)性是元素的一種基本性質(zhì)，而元素的性質(zhì)是隨元素的原子序數(shù)遞增而呈規(guī)律性變化的。這樣我們可以把表中給出的14種元素的電負(fù)性按原子序數(shù)由大到小的順序整理如下：元素LiBeBCNOF電負(fù)性1.01.52.02.53.03.54.0元素NaMgAlSiPSCl電負(fù)性0.91.21.51.82.12.53.0經(jīng)過上述整理后可以看出：從39號元素，元素的電負(fù)性由小到大；從1117號元素，元素的電負(fù)性也是由小到大。所以元素的電負(fù)性同原子半徑一樣隨著原子序數(shù)的遞增呈周期性的變化(即同周期主族元素，從左到右，電負(fù)性逐漸增大)。(2)根據(jù)上述規(guī)律不難得出短周期主族元素中，電負(fù)性最大的元素為F，電負(fù)性最小的元素為Na，二者形成的化合物NaF為典型的離子化合物，從而不難用電子式表示NaF的形成過程。12.仔細(xì)觀察示意圖：，回答下列問題：(1)B的原子結(jié)構(gòu)示意圖為_，B元素位于元素周期表的第_周期_族。(2)鈹?shù)淖罡邇r氧化物的水化物是_化合物(填“酸性”“堿性”或“兩性”)，證明這一結(jié)論的有關(guān)離子方程式是_。(3)根據(jù)周期律知識，硼酸酸性比碳酸_，理由是_。 (4)根據(jù)Mg在空氣中的燃燒情況，Li在空氣中燃燒生成產(chǎn)物為_ (用化學(xué)式表示)。答案(1)2A(2)兩性Be(OH)22OH BeO2H2O，Be(OH)22H Be22H2O(3)弱硼的非金屬性比碳弱(4)Li2O、Li3N解析(1)B是5號元素，原子結(jié)構(gòu)示意圖為。(2)Be(OH)2與Al(OH)3的化學(xué)性質(zhì)相似，但差別在于Be的化合價是2價。(3)B比C的非金屬性弱。(4)Mg在空氣中與O2、CO2、N2反應(yīng)得MgO、Mg3N2，將Li與Mg類比得答案。