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第二节 原子结构与元素的性质
第2课时 原子半径、电离能与电负性
时间：40分钟
一、单选题(共40分)
1．现有三种元素的基态原子电子排布式如下①1s22s22p63s23p4；②1s22s22p63s23p3； ③1s22s22p5。则下列有关比较中错误的是
A．第一电离能：③>②>① B．原子半径：②>①>③
C．电负性③>①>② D．最高正化合价③>②>①
【答案】D
【详解】由核外电子排布式可知，①1s22s22p63s23p4为S元素，②1s22s22p63s23p3为P元素，③1s22s22p5为F元素。
A.同周期随原子序数增大，元素第一电离能呈增大趋势，P元素原子3p能级为半满稳定状态，第一电离能高于同周期相邻元素，同主族自上而下第一电离能减小，故第一电离能F＞P＞S，即③＞②＞①，A正确；
B.同周期从左向右原子半径减小，同主族从上到下原子半径增大，故原子半径P＞S＞F，即②＞①＞③，B正确；
C.同周期从左向右电负性增大，同主族从上到下电负性减小，故电负性③＞①＞②，C正确；
D.S元素最高正化合价为+6，P元素最高正化合价为+5，故最高正化合价：①＞②，但F没有正化合价，D错误；
故合理选项是D。
2．新型光催化剂Zn2GeO4具有较高的催化活性。下列有关其组成元素的说法正确的是
A．Zn处于元素周期表中的d区
B．Ge的价层电子排布式为3d104s24p4
C．基态O原子中成对电子数是未成对电子数的2倍
D．三种元素电负性由大到小的顺序：O>Ge>Zn
【答案】D
【详解】A．基态Zn原子的价层电子排布式为，位于元素周期表的ds区，故A错误；
B．Ge原子核外有32个电子，基态原子的电子排布式为，则价层电子排布式为，故B错误；
C．基态O原子轨道表示式为，成对电子数为6，未成对电子数为2，故C错误；
D．非金属性越强，元素电负性越大，同周期主族元素从左到右非金属性依次增强，同主族元素从上到下非金属性依次减弱，所以三种元素电负性由大到小的顺序是O>Ge>Zn，故D正确；
故答案选D。
3．具有下列核外电子排布式的原子，其半径最大的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【分析】同周期自左而右原子半径减小，同主族自上而下原子半径增大，推出元素，再由递变规律比较。
【详解】由电子排布式可推出A为N元素，B为B元素，C为Al元素，D为S元素，根据同周期自左而右原子半径减小，同主族自上而下原子半径增大，可知Al元素的原子半径最大。
答案选C。
4．下列事实不能说明X的电负性比Y的大的是
A．与H2化合：X单质比Y单质容易
B．最外层电子数：X原子比Y原子多
C．最高价氧化物的水化物酸性：X比Y强
D．X单质可以把Y从其氢化物中置换出来
【答案】B
【分析】电负性的大小和非金属性的强弱一致，因而可根据元素非金属性的强弱判断电负性大小，X的电负性比Y大，表明X的非金属性比Y的非金属性强。
【详解】A项、电负性越大的元素其单质得电子能力越强即氧化性越强，和氢气化合越容易，所以与H2化合时X单质比Y单质容易能说明X比Y的电负性大，故A不选；
B项、元素电负性大小与吸引电子能力有关，与最外层电子数多少无关，如氧元素的电负性比碘元素的电负性大，但氧原子最外层电子数小于碘原子最外层电子数，所以X原子的最外层电子数比Y原子的最外层电子数多不能说明X比Y的电负性大，故B选；
C项、电负性越强的元素其单质得电子能力越强，其最高价含氧酸的酸性越强，X的最高价氧化物的水化物的酸性比Y的最高价氧化物的水化物的酸性强能说明X比Y的电负性大，故C不选；
D项、电负性越强的元素其吸引电子能力越强，其单质的氧化性越强，X单质可以把Y从其氢化物中置换出来能说明X比Y的电负性大，故D不选。
故选B。
【点睛】本题考查了元素电负性大小的判断，注意元素电负性大小与其吸引电子能力有关，与其最外层电子数多少无关是解答关键。
5．已知1～18号元素的离子aW3+、bX+、cY2﹣、dZ﹣都具有相同的电子层结构，下列关系正确的是( )
A．质子数c＞d，离子的还原性Y2﹣＞Z﹣ B．氢化物的稳定性H2Y＞HZ
C．原子半径X＜W，第一电离能X＜W D．电负性Z＞Y＞W＞X
【答案】D
【分析】元素周期表前三周期元素的离子aW3+、bX+、cY2-、dZ-具有相同电子层结构，核外电子数相等，所以a-3=b-1=c+2=d+1，Y、Z为非金属，应处于第二周期，故Y为O元素，Z为F元素，W、X为金属，应处于第三周期，W为Al元素，X为Na元素，结合元素周期律分析解答。
【详解】根据上述分析，X为Na元素，Y为O元素，Z为F元素，W为Al元素。
A．由以上分析可知c=8，d=9，则质子数c＜d，非金属性F＞O，非金属性越强，对应的单质的氧化性越强，则阴离子的还原性越弱，则离子还原性O2-＞F-，故A错误；
B．非金属性F＞O，非金属性越强，氢化物越稳定，氢化物的稳定性为HF＞H2O，故B错误；
C．W为Al元素，X为Na元素，同周期中随原子序数增大，原子半径减小、第一电离能呈增大趋势，故原子半径Na＞Al，第一电离能Al＜Na，故C错误；
D．同周期自左而右，电负性增大，同主族自上而下，电负性减小，故电负性：Z(F)＞Y(O)＞W(Al)＞X(Na)，故D正确；
故选D。
6．同周期的三种元素X、Y、Z，已知其最高价氧化物对应水化物的酸性强弱为HXO4>H2YO4>H3ZO4，则下列判断错误的是（ ）
A．原子半径：Z>Y>X
B．气态氢化物的稳定性HX>H2Y>ZH3
C．电负性：X>Y>Z
D．第一电离能：X>Y>Z
【答案】D
【详解】非金属性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性是：HXO4>H2YO4>H3ZO4，则非金属性X>Y>Z，原子序数X>Y>Z；
A.同周期从左到右非金属性增强，原子半径逐渐减小，所以原子半径：Z>Y>X，故不选A；
B.非金属性越强，氢化物越稳定，由于非金属性X>Y>Z，所以气态氢化物的稳定性：HX>H2Y>ZH3，故不选B；
C.非金属性X>Y>Z，元素的非金属性越强，其电负性越强，则电负性：X>Y>Z，故不选C；
D.通常情况下，非金属性越强，第一电离能越大，但是也有特例；例如：X为Cl，Y为S，Z为P，由于P的最外层轨道处于半满状态，比较稳定，所以第一电离能Cl>P>S，故选D；
答案：D
【点睛】易错选项D，注意电子排布处于半满、全满是会对第一电离能略有影响。
7．前四周期元素X、Y、Z、W、T的原子序数依次增大，Y、Z、W位于同一周期，X的最简单氢化物分子的空间结构为正四面体，Y在同周期中电负性最小，二元化合物E中元素Y和W的质量比为23：16；同周期元素简单离子中，元素Z形成的离子半径最小；T元素的价电子排布式为3d104s1。下列说法正确的是
A．简单离子的半径Y＞Z＞W
B．最高价氧化物对应水化物的酸性W＞Z＞X
C．W和T的单质混合加热可得化合物T2W
D．W的单质在足量的氧气中燃烧，所得产物溶于水可得强酸
【答案】C
【解析】X的最简单氢化物分子的空间构型为正四面体，该氢化物为甲烷，即X为C，Y、Z、W位于同一周期，原子序数依次增大，即Y、Z、W位于第三周期，Y的电负性最小，推出Y为Na，二元化合物E中元素Y和W的质量比为23：16，推出该二元化合物为Na2S，即W为S，同周期元素简单离子中，元素Z形成的离子半径最小，即Z为Al，T元素的价电子3d104s1，推出T元素为Cu，据此分析；
【详解】X的最简单氢化物分子的空间构型为正四面体，该氢化物为甲烷，即X为C，Y、Z、W位于同一周期，原子序数依次增大，即Y、Z、W位于第三周期，Y的电负性最小，推出Y为Na，二元化合物E中元素Y和W的质量比为23：16，推出该二元化合物为Na2S，即W为S，同周期元素简单离子中，元素Z形成的离子半径最小，即Z为Al，T元素的价电子3d104s1，推出T元素为Cu，
A. Y、Z、W简单离子分别是Na＋、Al3＋、S2－，因此简单离子半径大小顺序是r(S2－)>r(Na＋)>r(Al3＋)，故A错误；
B. 三种元素最高价氧化物对应水化物分别是H2CO3、Al(OH)3、H2SO4，硫酸酸性最强，氢氧化铝为两性，因此酸性强弱顺序是H2SO4>H2CO3>Al(OH)3，故B错误；
C. Cu与S在加热条件下发生反应，因为S的氧化性较弱，因此将Cu氧化成较高价态，得到产物是Cu2S，反应：2Cu＋S Cu2S，故C正确；
D. S在足量的氧气中燃烧生成SO2，SO2溶于水后生成H2SO3，亚硫酸为中强酸，故D错误；
答案：C。
【点睛】易错点是选项D，学生认为S与足量的O2反应生成SO3，SO3溶于水后生成H2SO4，学生：C与O2反应，如果氧气不足，则生成CO，氧气过量，则生成CO2，S和C不太一样，S与氧气反应，无论氧气过量与否，生成的都是SO2，SO2转化成SO3，需要催化剂、高温条件。
8．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， 如表所示。关于元素R的判断中正确的是
I1
I 2
I 3
I4
I5
I6
578
1817
2745
11578
14831
18378
A．R元素基态原子的电子排布式为。
B．R的最高正价为+3价。
C．R元素的颜色反应为黄色。
D．R元素位于元素周期表中第ⅡA族。
【答案】B
【分析】该元素第四电离能剧增，说明该原子最外层有3个电子，可能是硼或铝，据此回答。
【详解】A．该原子最外层有3个电子，基态原子的电子排布式ns2np1，A错误；
B．该原子最外层有3个电子,最高价为+3价，B正确；
C．钠元素的焰色反应为黄色，该元素不是钠元素，C错误；
D．该元素最外层有3个电子，应该在ⅢA族，D错误；
故选B。
9．下图是部分短周期元素的原子序数与其某种常见化合价的关系图，若用原子序数代表所对应的元素，则下列说法错误的是
A．电负性：a>f B．第一电离能：d>c
C．气态氢化物的稳定性：f >e D．a和b形成的化合物可能含有共价键
【答案】B
【分析】如图是部分短周期元素的原子序数与其某种常见化合价的关系图，a为－2价、f为＋6价，处于VIA族，可推知a为O，f为S，b有＋1价，原子序数大于O，则b为Na，由原子序数可知c、d处于第三周期，化合价分别为＋2、＋3，c为Mg，d为Al，e为＋5价，则为P，根据分析可知，a为O，b为Na，c为Mg，d为Al，e为P，f为S，据此解答。
【详解】A．非金属性越强电负性越强，电负性：O＞S，故A正确；
B．同周期第一电离能从左到右逐渐增大，但是原子外层电子为全满或者半充满状态下第一电离能大，第一电离能：Mg ＞Al，故B错误；
C．元素的非金属性越强，其气态氢化物稳定性越强，气态氢化物的稳定性：O＞S，故C正确；
D． a和b形成的化合物有氧化钠和过氧化钠，过氧化钠含有共价键，故D正确；
故选B。
10．下表是A、B、C、D、E、F六种短周期元素的部分化合价、电负性和原子半径数据．下列说法正确的是
元素
A
B
C
D
E
F
化合价
+1
-2
-1
-2
-1
+1
电负性
2.1
2.5
3.0
3.5
4.0
0.9
原子半径/nm
0.037
0.102
0.099
0.073
0.071
0.154
A．F与A的单质均为金属
B．A2D2、F2D2都是含有非极性键的离子化合物
C．氧化物对应水化物的酸性：B＜C＜E
D．简单阴离子的还原性：E＜C＜B
【答案】D
【解析】B、D的化合价都是-2价，应该位于第ⅥA族，B的原子半径大于D，则B为S元素，D为O元素；A、F的化合价都是+1价，应该位于第IA族，A的原子半径小于O，则A为H元素，F的原子半径大于S，则F为Na元素；C、E的化合价都是-1价，应该位于第VIIA族，C的原子半径大于E，则C为Cl元素、E为F元素，然后综合元素周期律及物质性质分析解答。
【详解】根据上述分析可知：A是H，B是S，C是Cl，D是O，E是F，F是Na元素。
A．Na属于金属单质，而H2属于非金属单质，A错误；
B．H2O2为共价化合物，Na2O2为离子化合物，B错误；
C．S元素的氧化物对应的水化物中，H2SO3为中强酸，H2SO4为强酸，而Cl的氧化物对应的水化物中，HClO为弱酸，HClO4为强酸，F无最高正价，无法比较氧化物对应水化物的酸性强弱，C错误；
D．元素的非金属性越强，其相应的单质的氧化性就越强，对应的简单阴离子的还原性就越弱。由于元素的非金属性：F＞Cl＞S，则单质的氧化性：F2＞Cl2＞S，所以简单阴离子的还原性F-＜Cl-＜S2-，D正确；
故合理选项是D。
二、多选题(共30分)
11．依据元素周期律，下列判断错误的是
A．第一电离能： B．原子半径：
C．电负性： D．酸性：
【答案】AB
【详解】A．同周期元素，从左到右第一电离能呈增大趋势，铍原子的2s轨道为稳定的全充满结构，原子的第一电离能大于相邻元素，则锂、铍、硼的第一电离能由小到大的顺序为Li＜B＜Be，选项A错误；
B．同周期元素，从左到右原子半径依次减小，同主族元素，从上到下原子半径依次增大，则钠、镁、钾的原子半径由小到大的顺序为，选项B错误；
C．同周期元素，从左到右元素的电负性依次增大，则氮、氧、氟的电负性由小到大的顺序为，选项C正确；
D．同周期元素，从左到右原子元素的非金属性依次增强，最高价氧化物对应水化物的酸性依次增强，则硅、磷、氯的最高价氧化物对应水化物的酸性由小到大的顺序为，选项D正确；
答案选AB。
12．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．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、1451、7733、10540、13630、17995、21703，当它与氯气反应时可能生成的阳离子是X3+
【答案】D
【详解】A．具有下列电子排布式的原子中：①1s22s22p63s23p2，②1s22s22p3，③1s22s22p2，④1s22s22p63s23p4，则①为Si，②为N、③为C、④为S，根据同周期自左而右原子半径减小，同主族自上而下原子半径增大，故原子半径: Si＞S ＞C＞N，故Si原子半径最大，即①的原子半径最大，故A正确；
B．①3s23p1，②3s23p2，③3s23p3，④3s23p4，分别为：Al、Si、P、S元素；同周期随原子序数增大第一电离能呈增大趋势，第VA族3p能级为半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能， ③＞④＞②＞①， 第一电离能最大的是③，故B正确；
C．同周期随原子序数增大电负性增大，同主族随原子序数增大电负性减小，故①Na、K、Rb是同主族元素，电负性依次减小；②N、P、As是同主族元素，电负性依次减小；③O、S、Se是同主族元素，电负性依次减小；④Na、P、Cl是同周期元素，电负性依次增大，元素的电负性随原子序数增大而递增的是④，故C正确；
D．根据数据可知，该元素第三电离能剧增，最外层应有2个电子，表现+2价，当它与氯气反应时最可能生成的阳离子是X2+，故D错误；
答案选D。
13．如图为元素周期表中短周期的一部分，关于Y、Z、M的说法正确的是
A．电负性：
B．离子半径：
C．分子中各原子的最外层均满足8电子稳定结构
D．Z元素基态原子最外层电子排布图为
【答案】C
【分析】图为元素周期表中短周期的一部分，短周期只有三个周期，则X位于第一周期，依图可知X在最右边，由此可推断出X为He，则Y为F、M为Cl、Z为S；
【详解】A．一般情况下，同族元素，电负性从下往上增强，即F>Cl；同周期元素，电负性从左往右增强，即S<Cl；所以，电负性为，A错误；
B．Y为F，为；M为Cl，为；Z为S，为，其中只有两个电子层，半径较小，而和有三个电子层，但核电荷数Cl>S，所以半径>>，即>>，B错误；
C．中S的化合价为+2，最外层电子数为6，两者之和为8，所以最外层满足8电子稳定结构；Cl的化合价为-1，最外层电子数为7，两者之和为8，所以最外层满足8电子稳定结构，C正确；
D．Z为S，基态原子的核外电子排布为，基态原子最外层电子排布图为，选项中的排布图不符合泡利原理，D错误；
故合理选项为C。
14．氮气可以作食品包装、灯泡等的填充气。一种实验室制备氮气的方法是：NH4Cl + NaNO2 = NaCl + 2H2O + N2↑ 。反应发生后即停止加热，反应仍可持续进行，直至反应完全。下列说法正确的是
A．该反应只有在低温下才能自发进行
B．NH4Cl的电子式：
C．元素的电负性：Cl＞O＞H
D．①和②示意图表示的钠原子，电离出最外层一个电子所需要的能量：①＞②
【答案】D
【详解】A、该反应发生后即停止加热，反应仍可持续进行，说明该反应是放热反应，即ΔH<0，由于反应的熵变ΔS>0，所以根据ΔG=ΔH-TΔS可知，该反应在任何温度下ΔG都小于0，即该方应在任意温度下都能自发进行，A错误；
B、NH4Cl是离子化合物，其电子式为，B错误；
C、元素的电负性越大，表示其原子在化合物中吸引电子的能力越强；在化合物ClO2中，O呈负价，Cl呈正价，说明O的电负性比Cl强，C错误；
D、基态钠原子的核外电子排布为[Ne]3s1，则图①所示的钠原子为基态，而图②所示的钠原子为非基态，即该原子已经吸收了一部分能量，由于3s的轨道能量比3p的低，故电离出最外层一个电子所需要的能量：①>②，D正确；
故选D。
15．处于相同短周期的主族元素原子W、X、Y、Z构成的一种阴离子如图所示，X的基态原子核外3个能级上有电子，且每个能级上的电子数相等，Y原子的最外层电子数等于内层电子数的3倍，四种原子最外层电子数之和为20。下列说法正确的是
A．第一电离能：Z>Y>X>W
B．X的氢化物的熔沸点一定小于Y的
C．最高价氧化物对应水化物的酸性：W＜X
D．分子中各原子均满足8电子稳定结构
【答案】AC
【分析】由同周期元素原子W、X、Y、Z构成的一种阴离子(如图)，X的基态原子核外3个能级上有电子，且每个能级上的电子数相等，则X是C元素；Y的最外层电子数等于内层电子数的3倍，Y为O元素；Z形成1个共价键，Z是F元素；四种原子最外层电子数之和为20，则W是B元素；
【详解】A．同周期元素从左到右，第一电离能有增大趋势，第一电离能由大到小依次是：F>O>C>B，A正确；
B．碳的氢化物可能是苯等烃分子，所以其熔沸点不一定比氨气低，B错误；
C．元素非金属性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越强，酸性：，C正确；
D．分子中，B原子不满足8电子稳定结构，D错误；
故选AC。
三、填空题(共30分)
16．不同元素的原子吸引电子的能力大小可用一定数值X表示，X值越大，其原子吸引电子的能力越强，在所形成的化合物中为带负电荷的一方。下表是某些元素的X值：
元素符号
X值
0.98
1.57
2.04
2.55
3.44
3.98
元素符号
X值
0.93
1.60
1.90
2.19
2.55
3.16
(1)通过分析X值的变化规律，确定、的X值范围：____________；____________。
(2)推测X值与原子半径的关系为______。
(3)某有机化合物的结构为，其中键中，你认为共用电子对偏向______(填元素符号)。
(4)如果X值为电负性的数值，试推断中化学键的类型为______。
(5)预测元素周期表中X值最小的元素(放射性元素除外)是______(填元素符号)。
【答案】 0.93 1.57 2.55 3.44 原子半径越大，X值越小 N 共价键 Cs
【详解】（1）从表中数值可看出，同周期中元素的x值随原子半径的减小而增大，同主族自上而下x值减小，则同周期中x(Na)＜x(Mg)＜x(Al)，同主族中x(Mg)＜x(Be)，综合可得：0.93＜x(Mg)＜1.57；同周期中x(C)＜x(N)＜x(O)，可得2.53＜x(N)＜3.44；
（2）x值在周期表中的递变关系与原子半径的递变关系恰好相反，即：同周期从左到右，随着原子半径依次减小，X值依次增大；同主族从上到下，原子半径越大，X值越小；
（3）对比周期表中对角线位置的x值可知：x(B)＞x(Si)，x(C)＞x(P)，x(O)＞x(Cl)，则可推知：x(N)＞x(S)，故在S－N中，共有电子对应偏向N；
（4）查表知：AlCl3的△x=156＜1.7，又x(Br)＜x(Cl)，所以AlBr3的△x应小于AlCl3的，因此AlBr3中的化学键为共价键；
（5）根据递变规律，x值最小的应位于第六周期ⅠA族，即为Cs。
【点睛】根据定义可以看出，此题中元素的x值越大，电负性越强，原子吸电子能力越强，结合所学知识要明确，当成键的两原子相应元素电负性的差值△x＞1.7时，一般为离子键，当△x＜1.7时，一般为共价键，这是易错点。
17．第一电离能I1是指气态原子X(g)处于基态时，失去一个电子成为气态阳离子X+(g)所需的能量。如下图所示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。
请回答以下问题：
(1)认真分析上图中同周期元素第一电离能的变化规律，将Na~Ar八种元索用短线连接起来，构成完整的图象______。
(2)从上图分析可知，同 一主族元素的第一电离能(I1)变化规律是___________。
(3)上图中5号元素在元素周用表中的位置是___________。
(4)上图中4、5、6号三种元素中电负性最大的是___________(填元素符号)。
【答案】(1)
(2)从上到下依次减小
(3)第三周期ⅤA族
(4)Cl
【详解】（1）根据处于全充满、半充满时稳定性强可知Na～Ar元素中，Mg(3s2)比Na(3s1)、Al(3s23p1)失去一个电子成为气态阳离子X＋(g)所需的能量大，P(3s23p3)比Si(3s23p2)、S(3s23p4)失去一个电子成为气态阳离子X＋(g)所需的能量大，因此图象为 ；
（2）同一主族元素原子的第一电离能I1变化规律是从上到下，随着原子核外电子层数的增加，第一电离能依次减小；
（3）上图中5号元素是15号元素P，其在周期表中的位置是第三周期ⅤA族；
（4）图中4、5、6号三种元素分别是S、P、Cl，同周期元素从左到右非金属性增强，其电负性增大，则电负性最大的是Cl元素。
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