2017-2018学年苏教版选修3 专题2 第二单元 元素性质的递变规律

第二单元

元素性质的递变规律

[课标要求]

1．了解原子核外电子排布的周期性变化。

1.原子外围电子排布呈现从ns1到ns2np6的周期性变化。 2．根据原子外围电子排布特征将元素周期表分为5个区： s区：ⅠA族、ⅡA族；p区：ⅢA族～0族；d区：ⅢB族～Ⅷ族； ds区：ⅠB族、ⅡB族；f区：镧系、锕系 3．主族元素：外围电子数＝主族序数

过渡元素：外围电子数＝纵列数(不一定是族序数)

4．第一电离能可以衡量元素的气态原子失去一个电子的难易程度。同周期从左到右元素的第一电离能呈增大的趋势，同主族从上到下元素的第一电离能逐渐减小。

5．电负性可以衡量元素在化合物中吸引电子的能力。同周期从左到右，元素的电负性逐渐增大，同主族从上到下，元素的电负性逐渐减小。

2．能说出元素电离能、电负性的涵义，能应用元素的电离能说明元素的某些性质。

原子核外电子排布的周期性

1．核外电子排布的周期性

每一周期外围电子排布由ns1递增到ns2np6。

周期 1 2 3 4 5 6 2.元素周期表的分区

元素种类 2 8 8 18 18 32 外围电子排布 ⅠA族 1s1 2s1 3s1 4s1 5s1 6s1 0族 1s2 2s22p6 3s23p6 4s24p6 5s25p6 6s26p6 最外层最多 容纳电子数 2 8 8 8 8 8 分区 s区 p区 d区 ds区 f区 元素分布 ⅠA族、ⅡA族 ⅢA族～ⅦA族、0族 ⅢB族～ⅦB族、Ⅷ族 ⅠB族、ⅡB族 镧系、锕系 外围电子排布 ns12 ～元素性质特点 除氢外均为活泼金属元素 包含除氢外的所有非金属元素 ns2np16 ～(n－1)d1～9ns1～2(Pd除外) ～金属元素，d轨道电子也不同程度参与成键 金属元素 同一系列性质相似 (n－1)d10ns12 (n－2)f0～14(n－1)d02ns2 ～

1．元素周期表中周期和族的划分与原子结构的哪一部分有关。 提示：周期与电子层数有关；族与外围电子排布有关。 2．元素周期表的分区与原子结构的哪一部分有关？

提示：与元素原子电子排布中电子最后填充的原子轨道类型有关。

1．周期的划分与核外电子排布

原子核外电子排布与元素周期表中周期划分的联系如下表所示： 周期 1 2 3 4 5 6 能级组 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ 能级组内原子 轨道 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 最多容纳 的电子数 2 8 8 18 18 32 元素数目 2 8 8 18 18 32 由上表可以看出：一个能级组最多能容纳的电子数是其所包含原子轨道数目的两倍，等于一个周期所包含的元素种数，所以周期表中的7个周期分别对应7个能级组。各周期所包含的元素种数分别是2、8、8、18、18、32，第7周期为不完全周期。周期与电子层数n相关，最外电子层数为n时，该原子对应元素属于第n周期。

2．族的划分与外围电子排布

族 外围电子排布 主族 副族 0族 Ⅷ族 ns1～～2或ns2np15 ～～2(n－1)d15ns1或(n－1)d10ns12 ～1s2或ns2np6 (n－1)d69ns12(钯除外) ～～

1．已知某元素＋3价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，则该元素在周期表中的位置是( )

A．第3周期第Ⅷ族，p区 C．第4周期第Ⅷ族，d区

B．第3周期ⅤB族，ds区 D．第4周期ⅤB族，f区

解析：选C ＋3价离子的核外有23个电子，则原子核外有26个电子，26号元素是铁元素，价电子排布为3d64s2，位于第4周期第Ⅷ族，位于d区。

2．已知几种元素原子的核外电子排布情况，分别判断其元素符号、原子序数并指出其在周期表中的位置。

元素 A B C D E 解析：由电子排布式判断A为11号元素Na；由原子结构示意图可知x＝28，B为28号元素Ni；由外围电子排布式判断C为30号元素Zn；由电子排布式判断D为16号元素S；由基态原子的电子排布图判断E为17号元素Cl。

答案：A：Na 11 s 3 ⅠA B：Ni 28 d 4 Ⅷ C：Zn 30 ds 4 ⅡB D：S 16 p 3 ⅥA E：Cl 17 p 3 ⅦA

3d104s2 [Ne]3s23p4 元素 1s22s22p63s1 符号 原子序数 区 周期 族 元素第一电离能的周期性变化

1．第一电离能

气态原子失去一个电子形成＋1价气态阳离子所需的最低能量。用符号I1表示。 2．意义

第一电离能可以衡量元素的气态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。

(1)同一周期，随着原子序数的增加，元素的第一电离能呈现增大的趋势，碱金属的第一电离能最小，稀有气体的第一电离能最大。

(2)同一主族，随着电子层数的增加，元素的第一电离能逐渐减小。

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。

2．一种元素的各级电离能为什么逐渐增大？

提示：带正电荷较多的气态阳离子比带正电荷较少的气态阳离子吸引电子的能力强。 3．若一种元素的原子相邻两电离能相差较大，说明了什么问题？

提示：说明相应的两个电子的能量相差较大，即两电子分布于不同的电子层上。

元素第一电离能的变化规律及电离能的应用

(1)碱金属原子最外层只有一个电子，失去一个电子后达稳定结构，所以碱金属的第一电离能较小；稀有气体原子最外层电子排布已经达稳定结构，失去一个电子很困难，所以稀有气体具有较大的第一电离能。

(2)同周期元素随核电荷数递增，原子半径逐渐减小，原子核对外层电子吸引力增大，原子失电子能力减弱，即第一电离能有增大的趋势，但是原子轨道上如果全空、全充满和半充满时能量最低，原子能量越低，其第一电离能越大。如第2周期第一电离能Be>B；N>O；第3周期第一电离能Mg>Al，P>S。

(3)同种元素的第一电离能最小，第二电离能较大， 第三电离能更大，即I1

①根据电离能数据，确定元素核外电子的排布。

如Li：I1?I2

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

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．下列各组元素的第一电离能按递增的顺序排列的是( ) A．Li、Be、B C．N、O、F

B．Al、Si、P D．Li、Na、K

解析：选B 同一周期从左到右元素的第一电离能呈增大的趋势，但ⅡA、ⅤA族反常，比相邻主族元素的第一电离能大，故A、C不符合题意；同一主族自上而下元素的第一电离能递减，故D也不符合题意。

2．下列为同周期元素原子的外围电子排布，元素第一电离能最小的是( ) A．ns2np3 C．ns1

B．ns2np5 D．ns2np6

解析：选C A为ⅤA族的元素；B为ⅦA族的元素；C为ⅠA族的元素；D为0族的元素。同周期ⅠA族元素的第一电离能最小。

3．下表是某短周期元素R的各级电离能数据(用I1、I2……表示，单位为kJ·mol1)。

－

下列关于元素R的判断中一定正确的是( )

电离能 Im/(kJ·mol1) －I1 740 I2 1 500 I3 7 700 I4 10 500 …… …… ①R的最高正价为＋3 ②R元素位于元素周期表中第ⅡA族 ③R元素的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．①② C．③④

B．②③ D．①④

解析：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，位于第ⅡA族，可能为Be或Mg，①不正确，②正确，④不确定；短周期第ⅡA族的元素(价电子排布式为ns2np0)，因p轨道处于全空状态，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。

4．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(当只有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

解析：选B 第一电离能越小，表明该元素原子越易失去电子，活泼性越强，A项正确；同周期元素的原子半径从左到右逐渐减小，第一电离能一般来说依次增大，但有反常，如第一电离能：N>O、Mg>Al，B项错误；C项所述元素为零族元素，性质稳定，第一电离能都较大。

元素电负性的周期性变化

1．概念

电负性是用来衡量元素在化合物中吸引电子能力的物理量。指定F的电负性为4.0，并以此为标准确定其他元素的电负性。

2．变化规律

1．若两成键元素的电负性之差大于1.7，则形成的化学键一定是离子键吗？ 提示：不一定，如H与F形成的H—F键为共价键。 2．利用电负性怎样判断元素化合价的正与负？

提示：电负性越大，吸引电子能力越强，则在化合物中显负价；反之，显正价。

电负性的应用

(1)判断元素的金属性和非金属性

金属元素的电负性一般小于1.8，非金属元素的电负性一般大于1.8。电负性在1.8左右的一般既有金属性又有非金属性。元素的电负性越小，表示其金属性越强；电负性越大，表示其非金属性越强。在周期表中，电负性最大的元素是氟，电负性最小的元素是铯(不考虑放射性元素)。

(2)判断化学键类型

两个成键元素间的电负性差值大于1.7，它们之间通常形成离子键；如果电负性差值小于1.7，它们之间通常形成共价键。

(3)判断元素化合价的正负

元素的电负性较大，表示其原子在化合物中吸引电子的能力较强，在该化合物中显负价；元素的电负性较小，表示其原子在化合物中吸引电子的能力较弱，在该化合物中显正价。

(4)对角线规则

在元素周期表中，处于左上至右下对角线上两种元素的电负性数值近似相等，两者的化学性质比较相似。如铍和铝(电负性均为1.5)、锂和镁等。Be(OH)2和Al(OH)3均具有两性，LiOH和Mg(OH)2均难溶于水、受热易分解。

1．下列元素中，电负性最大的是( ) A．O C．N

B．B D．C

解析：选A 同一周期自左向右元素的电负性逐渐增大。 2．下列原子的价电子排布中，电负性最小的是( ) A．3s2 C．3s23p4

B．3s23p3 D．3s23p5

解析：选A 同一周期从左到右，元素的电负性逐渐增大，A、B、C、D分别为Mg、P、S、Cl，故Mg的电负性最小。

3．以下有关元素性质的说法不正确的是( )

A．具有下列电子排布式的原子中：①1s22s22p63s23p2，②1s22s22p3，③1s22s22p2，④1s22s22p63s23p4，原子半径最大的是①

B．具有下列价电子排布式的原子中：①3s23p1，②3s23p2，③3s23p3，④3s23p4，第一电离能最大的是③

C．①Na、K、Rb，②N、P、As，③O、S、Se，④Na、P、Cl中，元素的电负性随原子序数增大而递增的是④

D．某元素气态基态原子的逐级电离能分别为738、1 451、7 733、10 540、13 630、17 995、21 703，当它与氯气反应时可能生成的阳离子是X3

＋

解析：选D A项，①为Si，②为N，③为C，④为S，原子半径最大的为Si，正确；B项，①为Al，②为Si，③为P，④为S，第一电离能最大的为P，正确；C项，同一主族

元素，电负性从上到下逐渐减小；同一周期元素，电负性呈增大趋势，正确；D项，根据各级电离能变化趋势，基态原子的最外层应有2个电子，所以与Cl2反应时应呈＋2价，D错。

4．如图： 元素 符号 电负性 (1)根据对角线规则，Be、Al元素最高价氧化物对应水化物的性质相似，它们都具有两性，其中Be(OH)2显示这种性质的离子方程式是___________________________________

________________________________________________________________________。 (2)通过分析电负性变化规律，确定Mg元素电负性的最小范围__________。 (3)请归纳元素的电负性和金属、非金属的关系是______________________________ ________________________________________________________________________。 (4)从电负性角度，判断AlCl3是离子化合物还是共价化合物？请说出理由，并设计一个实验方案证明上述所得结论。

答案：(1)Be(OH)2＋2H===Be2＋2H2O，

＋

＋

Li Be B C O F Na Al Si P S Cl 0.98 1.57 2.04 2.55 3.44 3.98 0.93 1.61 1.90 2.19 2.58 3.16 Be(OH)2＋2OH===BeO22＋2H2O

－

－

(2)0.93～1.57

(3)元素的非金属性越强，电负性越大；元素的金属性越强，电负性越小

(4)Al元素和Cl元素的电负性差值为1.55<1.7，所以形成共价键，为共价化合物。将氯化铝加热到熔融态，进行导电性实验，如果不导电，说明是共价化合物。

[三级训练·节节过关]

1．下列元素中基态原子的第一电离能最大的是( ) A．Be C．C

B．B D．N

解析：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．下列各组元素的电负性大小顺序正确的是( ) A．P

B．S

C．Si解析：选A 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。A项，同一周期，N3．某元素基态原子的外围电子排布为3d74s2，它在元素周期表中的位置是( ) A．第3周期ⅡB族 C．第4周期ⅦB族

B．第4周期ⅡB族 D．第4周期Ⅷ族

解析：选D 由3d74s2可知，该元素位于第4周期，又由价电子数之和为7＋2＝9，位于第4周期第9纵列，为第Ⅷ族。

4．下列关于电离能和电负性的说法不正确的是( ) A．第一电离能的大小：Mg>Al

B．锗的第一电离能高于碳而电负性低于碳

C．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相同且电负性最小的元素是碳

D．F、K、Fe、Ni四种元素中电负性最大的是F

解析：选B 同周期从左到右第一电离能呈增大趋势，但第ⅡA族的第一电离能比相邻的第ⅢA族元素的第一电离能大，A正确； 锗是金属元素而碳是非金属元素，第一电离能低于碳，B不正确；Ni的价电子排布为3d84s2，未成对电子数为2，第二周期未成对电子数为2的元素有碳和氧，同周期从左到右电负性逐渐增大，则电负性C

5．(2016·华中师大附中模拟)长式周期表共有18个纵行，从左到右排为1～18列，即碱金属为第一列，稀有气体元素为第18列。按这种规定，下列说法正确的是( )

A．第9列中元素中没有非金属元素

B．只有第二列的元素原子最外层电子排布为ns2 C．第四周期第9列元素是铁元素 D．第10、11列为ds区

解析：选A A．第9列中元素是第Ⅷ族元素，都是金属元素，没有非金属元素，正确；B.第2列的元素原子最外层电子排布为ns2，此外He核外电子排布是1s2，也符合该最外层电子排布，错误；C.第四周期第9列元素是Co元素，错误；D.第11、12列元素为ds区，

错误。

6．如图是第三周期11～17号元素某些性质变化趋势的柱形图，下列有关说法中正确的是( )

A．y轴表示的可能是第一电离能 B．y轴表示的可能是电负性 C．y轴表示的可能是原子半径

D．y轴表示的可能是形成基态离子转移的电子数

解析：选B 对于第三周期11～17号元素，随着原子序数的增大，第一电离能呈现增大的趋势，但Mg、P特殊，A项错误；原子半径逐渐减小，C项错误；形成基态离子转移的电子数依次为：Na为1，Mg为2，Al为3，Si不易形成 离子，P为3，S为2，Cl为1，D项错误。

7．下列有关说法正确的是( )

A．C、N、O三种元素第一电离能从大到小的顺序是 O＞N＞C

B．根据同周期元素的第一电离能变化趋势，推出Al的第一电离能比Mg大 C．根据主族元素最高正化合价与族序数的关系，推出卤族元素最高正价都是＋7 D．Ni原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2

解析：选D 同一周期自左向右，元素的第一电离能呈现增大趋势，但由于p轨道处于全空、半充满或全充满时相对稳定，这使得第ⅡA族、第ⅤA族反常，故第一电离能N>O，Mg>Al，A、B不正确；F的电负性最大，没有正化合价，C不正确。

8．(1)某原子的外围电子排布式是4s24p3，在元素周期表中，该元素位于第________周期________族；其最高价氧化物的化学式为________，对应钠盐的化学式是________。

(2)已知下列元素在周期表中的位置，写出它们的外围电子排布式和元素符号： ①第4周期ⅣB族________、________； ②第5周期ⅦA族________、________。

解析：外围电子排布式为4s24p3，该元素位于元素周期表中第4周期ⅤA族，为砷(As)，其最高价氧化物的化学式为As2O5，对应钠盐为砷酸钠，其化学式为Na3AsO4。第4周期ⅣB族元素原子的外围电子排布式为3d24s2，元素符号为Ti，第5周期ⅦA族元素原子的外围

电子排布式为5s25p5，元素符号为I。

答案：(1)4 ⅤA As2O5 Na3AsO4 (2)①3d24s2 Ti ②5s25p5 I

9．在下列空格中，填上适当的元素符号(放射性元素除外)：

(1)在第3周期中，第一电离能最小的元素是________，第一电离能最大的元素是________。

(2)在元素周期表中，电负性最大的元素是__________，电负性最小的元素是________。 (3)最活泼的金属元素是________。 (4)最活泼的气态非金属单质是________。

(5)第2、3、4周期原子中p轨道半充满的元素是________。 (6)电负性相差最大的元素是________。

解析：同周期中从左到右，元素的第一电离能(除ⅢA族、ⅥA族反常外)逐渐增大，同周期中碱金属元素第一电离能最小，稀有气体元素第一电离能最大，故第3周期中第一电离能最小的为Na，最大的为Ar。电负性的递变规律：同周期从左到右逐渐增大，同主族从上到下逐渐减小，故周期表中，电负性最大的元素是氟，电负性最小的为铯(不考虑放射性元素)。

答案：(1)Na Ar (2)F Cs (3)Cs (4)F2 (5)N、P、As (6)F与Cs

电子排布式为5s25p5，元素符号为I。

答案：(1)4 ⅤA As2O5 Na3AsO4 (2)①3d24s2 Ti ②5s25p5 I

9．在下列空格中，填上适当的元素符号(放射性元素除外)：

(1)在第3周期中，第一电离能最小的元素是________，第一电离能最大的元素是________。

(2)在元素周期表中，电负性最大的元素是__________，电负性最小的元素是________。 (3)最活泼的金属元素是________。 (4)最活泼的气态非金属单质是________。

(5)第2、3、4周期原子中p轨道半充满的元素是________。 (6)电负性相差最大的元素是________。

解析：同周期中从左到右，元素的第一电离能(除ⅢA族、ⅥA族反常外)逐渐增大，同周期中碱金属元素第一电离能最小，稀有气体元素第一电离能最大，故第3周期中第一电离能最小的为Na，最大的为Ar。电负性的递变规律：同周期从左到右逐渐增大，同主族从上到下逐渐减小，故周期表中，电负性最大的元素是氟，电负性最小的为铯(不考虑放射性元素)。

答案：(1)Na Ar (2)F Cs (3)Cs (4)F2 (5)N、P、As (6)F与Cs

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