2019-2020年高中化学 课时分层作业4 电离能及其变化规律（含解析）鲁科版选修3

课时分层作业(四)电离能及其变化规律(建议用时：40分钟)[基础达标练]1．下列说法中不正确的是()A．电离能最小的电子能量最高B．同主族元素，随着核电荷数的增加，I1逐渐增大C．通常情况下，电离能I1＜I2＜I3D．通常情况下，电离能越小，元素的金属性越强B[同主族元素，随核电荷数的增大，I1逐渐减小，B错误。]2．具有下列电子层结构的原子，其第一电离能由大到小排列正确的是()①3p轨道上只有一对成对电子的原子②外围电子排布式为3s23p6的原子③其3p轨道为半充满的原子④正三价的阳离子的电子层结构与氖原子结构相同A．①②③④B．③①②④C．②③①④D．②④①③C[本题考查同周期元素第一电离能的递变规律，题中所述结构的原子都是第3周期元素。②是稀有气体Ar，其第一电离能最大。①是硫原子，③是磷原子，④是铝原子。根据规律I1(Al)最小，S虽然在P的右边，但磷原子3p轨道是3p3半充满结构，较稳定，故I1(P)I1(S)。]3．具有下列电子构型的原子中，第一电离能最大的是()A．1s22s22p5B．1s22s22p6C．1s22s22p63s1D．1s22s22p63s2B[A、B、C、D四项对应元素分别是F、Ne、Na、Mg，稀有气体最不易失电子。]4．气态原子生成＋1价气态阳离子所需要的能量称为第一电离能。元素的第一电离能是衡量元素金属性强弱的一种尺度。下列有关说法不正确的是()A．元素的第一电离能越大，其金属性越弱B．元素的第一电离能越小，其金属性越强C．金属单质跟酸反应的难易，只跟该金属元素的第一电离能有关D．金属单质跟酸反应的难易，除跟该金属元素的第一电离能有关外，还与该金属原子失去电子后在水溶液里形成水合离子的变化有关[答案]C5．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，故钾比钠活泼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．最外层电子排布式为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＜I2＜I3＜…B[第一电离能越小，表明该元素原子越易失去电子，越活泼，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：NO、MgAl，B项错误；C项所述元素为0族元素，性质稳定，第一电离能都较大，正确；同一元素的逐级电离能是逐渐增大的，D项正确。]6．下列四种元素中，第一电离能由大到小顺序正确的是()①原子含有未成对电子最多的第2周期元素②氢态原子电子排布式为1s2的元素③周期表中电负性最强的元素④原子最外层电子排布式为3s23p4的元素A．②③①④B．③①④②C．①③④②D．无法比较A[根据原子的核外电子排布及元素周期律可知，①、②、③、④分别表示氮、氦、氟和硫，第一电离能由大到小的顺序是He＞F＞N＞S，A项正确。]7．已知X、Y是主族元素，I为电离能，单位是kJ·mol－1。根据下表所列数据判断错误的是()元素I1I2I3I4X500460069009500Y5801800270011600A.元素X的常见化合价是＋1价B．元素X与氯形成化合物时，化学式可能是XClC．元素Y是ⅢA族的元素D．若元素Y处于第3周期，它可与冷水剧烈反应D[对元素X，I2开始突跃，说明X最容易失去1个e－，对于元素Y，I4开始突跃，说明Y容易失去3个e－，由此可知X的常见化合价为＋1价，元素Y是ⅢA族元素，若Y处于第3周期，Y是Al，Al与冷水不反应。]8．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)元素I1I2I3I4……R7401500770010500……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1s22s2B[由表中数据I3≫I2知其最高正价为＋2价，R元素位于ⅡA族，最外层有2个电子，R不一定是Be元素。]9．下列各组元素，按原子半径依次减小、第一电离能逐渐增大的顺序排列的是()A．K、Na、LiB．Al、Mg、NaC．N、O、CD．Cl、S、P[答案]A10．不同元素的气态原子失去最外层一个电子所需要的最低能量I1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)同主族内不同元素原子的I1变化的特点是_________，各主族中I1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，I1增大。但个别元素的I1出现反常，试预测下列关系中正确的是________(填序号)。①I1(砷)I1(硒)②I1(砷)I1(硒)③I1(溴)I1(硒)④I1(溴)I1(硒)(3)第10号元素I1较大的原因是__________________________________________________________________________________________。[解析](1)从Li、Na、K等可以看出，同主族元素随原子序数的增大，I1变小；H到He、Li到Ne、Na到Ar呈现明显的周期性变化。(2)同一周期元素的第一电离能存在一些反常，这与它们的原子价电子排布的特征有关。如镁的第一电离能比铝的大，磷的第一电离能比硫的大。基本规律：当原子核外电子排布在能量相等的轨道上形成全空(p0、d0、f0)、半满(p3、d5、f7)和全满(p6、d10、f14)状态时，原子的能量较低，该元素具有较大的第一电离能。从第2、3周期可以看出第ⅢA、第ⅥA族元素比同周期相邻两种元素的I1都低，由此可以推测：I1(砷)＞I1(硒)，I1(溴)＞I1(硒)。(3)10号元素是稀有气体元素氖，已达到稳定结构，此时失去一个电子就需要很高的能量。[答案](1)随着原子序数增大，I1变小周期性(2)①③(3)10号元素是氖，该元素的原子最外层电子排布已达到8电子的稳定结构11．根据下列5种元素的电离能数据(单位：kJ·mol－1)，回答下列问题。元素符号I1I2I3I4Q2080400061009400R500460069009500S7401500770010500T5801800270011600V420310044005900(1)在元素周期表中，最有可能处于同一族的是______(填序号，下同)。A．Q和RB．S和TC．T和VD．R和TE．R和V(2)它们的氯化物的化学式，最有可能正确的是________。A．QCl2B．RClC．SCl3D．TClE．VCl4(3)下列元素中，最有可能与Q元素处于同一族的是________。A．硼B．铍C．锂D．氢E．氦(4)在这5种元素中，最容易与氯元素形成离子化合物的是________。A．QB．RC．SD．TE．V(5)利用表中的数据判断，V元素最有可能是下列元素中的________。A．HB．LiC．NaD．K理论根据是____________________________________。[解析]各级电离能中发生突跃式增高的情况是R：I2≫I1、S：I3≫I2、T：I4≫I3、V：I2≫I1，化合价分别为＋1、＋2、＋3、＋1；Q的第一电离能比其他元素的第一电离能明显高得多，最有可能为稀有气体元素。[答案](1)E(2)B(3)E(4)E(5)DR和V都是I2≫I1，应该属于ⅠA族元素，因为R和V都存在第四电离能，核外电子数应该至少为4个，故应该是Na、K，并且V的第一电离能小于R的，所以V的金属性更强，应该是K12．A、B都是短周期元素，原子最外层电子排布式分别为(n＋1)sx、nsx＋1npx＋3。A与B可形成化合物C和D。D溶于水时有气体逸出，该能使带火星的木条复燃。请回答下列问题：(1)比较电离能：①I1(A)________I1(B)(填“”或“”，下同)，②I1(B)________I1(He)。(2)通常A元素的化合价是________，对A元素呈现这种价态进行解释：①用原子结构的观点进行解释：__________________________________________________________________________________________________________________________。②用电离能的观点进行解释：__________________________________________________________________________________________________________________________。③写出D跟水反应的离子方程式：_____________________________________________________________。[解析]由s能级最多能容纳2个电子和nsx＋1可知，x等于1。由A、B都是短周期元素和(n＋1)sx、nsx＋1npx＋3可知，n等于2。因此(n＋1)sx代表的完整电子排布式是1s22s22p63s1，A是钠(Na)；nsx＋1npx＋3代表的完整电子排布式是1s22s22p4，B是氧(O)。[答案](1)①②(2)＋1价①钠原子失去一个电子后形成的离子的核外电子排布式为1s22s22p6。该离子结构体系原子轨道全充满，能量低，极难再失去电子②Na原子的第一电离能相对较小，第二电离能比第一电离能大很多倍。通常Na原子只能失去一个电子③2Na2O2＋2H2O===4Na＋＋4OH－＋O2↑[能力提升练]13．已知：X为同周期元素中第一电离能最小的元素，Z元素原子最外层电子排布式为2s22p4，Y是第3周期金属元素中离子半径最小的元素，则X、Y、Z三种元素组成的化合物的化学式可能是()A．X3YZ3B．X2YZ3C．X2YZ2D．XYZ3A[在同周期中第一电离能最小的是H或ⅠA族金属元素，其化合物中化合价为＋1价；Y为Al，Z为O，根据化合物中化合价代数和为零知A正确。]14．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：ABCDB．原子序数：dcbaC．离子半径：C3－D－B＋A2＋D．元素的第一电离能：ABDCC[本题既可以用相关规律判断，又可以用具体元素进行判断。方法一：A、B、C、D四种元素在周期表中的相对位置关系为。由此得出A、B、C、D的原子半径大小为BACD，A选项错误；它们的原子序数关系为abdc，B选项错误；依据“电子层结构相同的离子，原子序数越大，半径越小”的规律来判断，C选项正确；元素第一电离能的关系为DCAB，D选项错误。方法二：找出相应的元素符号，如12Mg2＋、11Na＋、7N3－、9F－，可迅速作出判断。]15．下表为元素周期表前四周期的一部分，下列有关R、W、X、Y、Z五种元素的叙述中，正确的是()A．W元素的第一电离能小于Y元素的第一电离能B．X元素的第一电离能小于Z元素的第一电离能C．p能级未成对电子最多的是W元素D．X元素是同周期中第一电离能最大的元素C[根据五种元素所处位置，X、W、Y、R、Z五种元素分别为F、P、S、Ar、Br。同周期ⅤA族元素原子价电子排布式为ns2np3，为半充满结构，故P元素的第一电离能比S元素的第一电离能要略大；F、Br在同一主族，F元素的第一电离能比Br元素的第一电离能要大，故A选项和B选项是错误的。W元素的p能级上有3个未成对的电子，故C选项是正确的。同周期中碱金属的第一电离能最小，稀有气体的第一电离能最大，故D选项错误。]16．如图是元素周期表的一部分，其中所列的字母分别代表某一化学元素。(1)下列________(填写编号)组元素的单质可能都是电的良导体。①a、c、h②b、g、k③c、h、l④d、e、f(2)如果给核外电子