2019-2020年新人教版化學(xué)選修3高中《原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)》word學(xué)案一.DOC

2019-2020年新人教版化學(xué)選修3高中原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)word學(xué)案一第二節(jié)原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)學(xué)案2元素周期律1.具有相同電子層結(jié)構(gòu)的三種微粒An、Bn、C，下列分析正確的是()A.原子序數(shù)的關(guān)系是C>B>A B.微粒半徑的關(guān)系是Bn<AnC.C一定是稀有氣體元素的一種原子 D.原子半徑的關(guān)系是A<C<B答案C解析選C。設(shè)C的原子序數(shù)為m，則A的原子序數(shù)為mn，B的原子序數(shù)為mn，所以原子序數(shù)A>C>B；因A的質(zhì)子數(shù)大于B，且An、Bn具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，故微粒半徑Bn>An；因為Bn與C具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，且具有稀有氣體元素的電子層結(jié)構(gòu)，C只能為稀有氣體元素的原子。2.美國化學(xué)家鮑林(L.Pauling)首先提出了電負(fù)性的概念。電負(fù)性也是元素的一種重要性質(zhì)，電負(fù)性越大，其原子吸引電子的能力越強(qiáng)，在所形成的分子中成為帶負(fù)電荷的一方。下表給出的是原子序數(shù)小于20的16種元素的電負(fù)性數(shù)值：元素HLiBeBCNOF電負(fù)性2.11.01.52.02.53.03.54.0元素NaMgAlSiPSClK電負(fù)性0.91.21.51.82.12.53.00.8請仔細(xì)分析，試回答下列問題：(1)根據(jù)表中所給數(shù)據(jù)分析推測：同主族的不同元素的電負(fù)性變化的規(guī)律是：_；同周期中，電負(fù)性與原子半徑的關(guān)系為：_。(2)預(yù)測周期表中電負(fù)性最大的元素應(yīng)為_(填元素符號)；估計鈣元素的電負(fù)性的取值范圍：_<Ca<_。(3)預(yù)測周期表中，電負(fù)性最小的元素位小第_周期_族(放射性元素除外)，其基態(tài)原子核外電子排布式可表示為_。答案(1)核電荷數(shù)越大，電負(fù)性越小原子半徑越小，電負(fù)性越大(2)F0.81.2(3)六A1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p66s1解析(1)由題給信息可知：元素的非金屬性越強(qiáng)，則元素的電負(fù)性越大；元素金屬性越強(qiáng)，則元素的電負(fù)性越小，所以同主族元素，從上至下，電負(fù)性逐漸變小；同周期元素的電負(fù)性隨原子半徑的減小而增大。(2)周期表中F元素的非金屬性最強(qiáng)，所以氟的電負(fù)性最大；由于元素金屬性強(qiáng)弱為K>Ca>Mg，所以Ca的電負(fù)性的取值范圍為0.81.2。(3)電負(fù)性越小，元素的金屬性越強(qiáng)，周期表中金屬性最強(qiáng)的元素為Cs，它位于周期表中第六周期的A族。其基態(tài)原子核外電子排布為：1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p66s1。3.第一電離能I1是指氣態(tài)原子X(g)處于基態(tài)時，失去一個電子成為氣態(tài)陽離子X(g)所需的能量。下圖是部分元素原子的第一電離能I1隨原子序數(shù)變化的曲線圖。請回答以下問題：(1)認(rèn)真分析圖中同周期元素第一電離能的變化規(guī)律，將NaAr 8種元素用短線連接起來，構(gòu)成完整的圖像。(2)從圖分析可知，同一主族元素原子的第一電離能I1的變化規(guī)律是_。(3)圖中5號元素在周期表中的位置是_。(4)氣態(tài)鋰原子失去核外不同電子所需的能量分別為：失去第一個電子為519 kJ/mol，失去第二個電子為7296 kJ/mol，失去第三個電子為11799 kJ/mol，據(jù)此數(shù)據(jù)分析為何鋰原子失去核外第二個電子時所需的能量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于失去第一個電子所需的能量_。答案(1)如圖所示(2)從上到下依次減小(3)第三周期A族(4)鋰原子失去一個電子后，Li已形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，此時再失去一個電子很困難。解析(1)由題中圖示可知，同周期元素第A族元素第一電離能高于第A族元素的第一電離能，第A族元素的第一電離能高于第A族元素的第一電離能，其原因是，當(dāng)原子核外電子排布的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，原子的能量最低，該元素具有較高的第一電離能，故2號元素為Mg，1號元素為Al,5號元素為P,4號元素為S，據(jù)此連接可得完整圖像。(2)比較圖中同主族元素第一電離能大小可知，同主族元素原子的第一電離能從上到下隨電子層數(shù)的增加而依次減小。(4)從題中氣態(tài)鋰原子失去核外不同電子所需的能量數(shù)據(jù)不難看出，失去第一個電子所需的能量遠(yuǎn)小于失去第二、三個電子所需的能量，說明鋰原子核外電子共有兩層，第一個電子處于L層(電子離核相對較遠(yuǎn))，第二、三個電子處于K層(電子離核相對較近)。當(dāng)鋰原子失去第一個電子變成Li后，只剩下K層的兩個電子(屬于穩(wěn)定結(jié)構(gòu))，此時要想再失去電子已變得很困難。1.下列元素原子半徑依次增大的是()A.C、N、O、F BMg、Al、Si、SC.B、Be、Mg、Na DMg、Na、K、Ca答案C解析在周期表中，同一周期從左至右原子半徑逐漸減小，同一主族從上而下原子半徑逐漸增大。A、B均依次減小，D中半徑增大順序Mg、Na、Ca、K。2.下列外圍電子排布式(或外圍軌道表示式)的原子中，第一電離能最小的是()A.2s 2pB. 2s 2pC.3d64s2 D6s1答案D解析A為F，B為C，C為Fe，D為Cs，由電離能變化規(guī)律知Cs的第一電離能最小。3.下列敘述中正確的是()A.同周期元素中，A族元素的原子半徑最大B.A族元素的原子，其半徑越大，越容易得到電子C.室溫時，零族元素的單質(zhì)都是氣體D.同一周期中，堿金屬元素的第一電離能最大答案C解析本題主要考查元素周期表中，同周期、同主族元素性質(zhì)的一些遞變規(guī)律。A項錯，在同周期元素中A族元素的原子半徑最?。籅項不正確，因為在同主族元素中，原子半徑越大，越難得電子；C項正確；D項錯誤，同周期中，堿金屬元素的第一電離能最小。4.下列敘述中錯誤的是()A.所有的非金屬元素都在p區(qū)B.P區(qū)的外圍電子排布方式為3s23p3C.堿金屬元素具有較大的電負(fù)性D.當(dāng)各軌道處于全滿、半滿、全空時原子較穩(wěn)定答案AC解析A中氫在s區(qū)，A錯誤；C項堿金屬極易失去電子，元素的電負(fù)性很小。5.根據(jù)中學(xué)化學(xué)教材所附元素周期表判斷，下列敘述中不正確的是()A.K層電子為奇數(shù)的所有元素所在族的序數(shù)與該元素原子的K層電子數(shù)相等B.L層電子為奇數(shù)的所有元素所在族的序數(shù)與該元素原子的L層電子數(shù)相等C.L層電子為偶數(shù)的所有主族元素所在族的序數(shù)與該元素原子的L層電子數(shù)相等D.M層電子為奇數(shù)的所有主族元素所在族的序數(shù)與該元素原子的M層電子數(shù)相等答案C解析K層為奇數(shù)的元素，只能是H元素，符合題意；L層為奇數(shù)的元素，說明該層還沒有排滿，符合要求；L層為偶數(shù)的元素，該層可能達(dá)到8個，已經(jīng)排滿，不是最外層，也可能沒有排滿，為2、4、6等情況，是最外層，故不正確；D選項與B項類似，正確。故選擇C。6.下列各組元素性質(zhì)的遞變情況錯誤的是()A.Li、Be、B原子最外層電子數(shù)依次增多 B.P、C、Cl元素最高正價依次升高C.N、O、F電負(fù)性依次增大 D.Na、K、Rb第一電離能逐漸增大答案BD解析根據(jù)元素周期律可知，隨原子序數(shù)的遞增，原子結(jié)構(gòu)、原子半徑、元素的化合價、元素的金屬性和非金屬性、電負(fù)性、元素的第一電離能呈周期性變化，故A、C正確，B、D錯誤。7.已知短周期元素的離子aA2、bB、cC3、dD都具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，則下列敘述中正確的是()A.原子半徑：A>B>D>C B.原子序數(shù)：d>c>b>aC.離子半徑：C>D>B>A D.元素的第一電離能：A>B>D>C答案C解析aA2、bB、cC3、dD都是短周期元素，其原子序數(shù)不會超過18，因而它們都是主族元素。由于它們離子的電子層結(jié)構(gòu)相同，因而C、D位于A、B的上一周期，為非金屬元素，且原子序數(shù)d>c。A、B為金屬元素，原子序數(shù)a>b，因而四種元素的原子序數(shù)由大到小的順序為a>b>d>c；A、B由于在C、D的下一周期，又是原子半徑較大的金屬元素，因而A、B的原子半徑肯定比C、D的原子半徑大，由同周期元素原子半徑的遞變規(guī)律知：B>A>C>D；電子層結(jié)構(gòu)相同的離子，陰離子半徑必大于陽離子半徑，且?guī)ж?fù)電荷越多半徑越大，陽離子帶正電荷越多半徑越小，故離子半徑由大到小的順序為C>D>B>A；單質(zhì)中同周期的A、B為金屬，A原子序數(shù)大于B，故第一電離能A>B，同一周期非金屬元素C、D，C的原子序數(shù)小于D，第一電離能D>C，但金屬元素的第一電離能比非金屬元素小，故D>C>A>B。8.判斷半徑大小并說明原因：(1)Sr與Ba(2)Ca與Sc (3)Ni與Cu (4)S2與S(5)Na與Al3 (6)Sn2與Pb2 (7)Fe2與Fe3答案(1)Ba>Sr同族元素，Ba比Sr多一個電子層；(2)Ca>Sc同周期元素，Sc核電荷數(shù)多；(3)Cu>Ni同周期元素，Cu次外層為18電子，屏蔽作用大，有效核電荷數(shù)小，外層電子受到的引力小；(4)S2>S同一元素，電子數(shù)越多，半徑越大；(5)Na>Al3同一周期元素，Al3正電荷數(shù)高；(6)Pb2>Sn2同一族元素的離子，正電荷數(shù)相同，但Pb2比Sn2多一電子層；(7)Fe2>Fe3同一元素離子，電子越少，正電荷數(shù)越高，則半徑越小。解析比較微粒半徑大小應(yīng)依據(jù)以下規(guī)律：(1)同種元素，原子半徑大于陽離子半徑，如r(Na)>r(Na)，原子半徑小于陰離子半徑，如r(Cl)<r(Cl)，陽離子帶的電荷數(shù)越多半徑越小，如r(Fe3)<r(Fe2)。(2)同主族元素，最外層電子數(shù)相同，從上到下電子層數(shù)增加，半徑加大，如r(Na)>r(Li)，r(Cl)>r(F)。(3)同周期元素，電子層數(shù)相同，從左到右隨核電荷數(shù)的遞增，半徑逐漸減小。(4)具有相同電子層結(jié)構(gòu)的微粒，可以是帶負(fù)電荷的陰離子，也可以是帶正電荷的陽離子，都是隨著核電荷數(shù)遞增微粒的半徑減小。9.A、B、C、D、E、F為原子序數(shù)依次增大的短周期的主族元素。已知A、C、F三種元素原子的最外層共有11個電子，且這三種元素的最高價氧化物的水化物之間兩兩皆能反應(yīng)，均生成鹽和水；D元素原子的最外層電子數(shù)比次外層電子數(shù)少4；E元素原子次外層電子數(shù)比最外層電子數(shù)多3。(1)寫出下列元素的符號：A_，D_，E_。(2)B的單質(zhì)在F的單質(zhì)中反應(yīng)的現(xiàn)象是_，化學(xué)方程式是_。(3)A、C兩種元素最高價氧化物的水化物反應(yīng)的離子方程式是_。答案(1)NaSiP(2)產(chǎn)生白色的煙MgCl2MgCl2(3)OHAl(OH)3=AlO2H2O解析根據(jù)各種元素均為短周期的主族元素，A、C、F三種元素的最高價氧化物的水化物之間兩兩皆能反應(yīng)生成鹽和水，可推知其中有一種元素為鋁。因A、B、C、D、E、F原子序數(shù)依次增大，故只能是C為鋁元素，A為鈉元素，B為鎂元素。再據(jù)A、C、F三種元素的最外層共有11個電子，可求得F的最外層電子數(shù)為7，F(xiàn)為氯元素。D和E的原子序數(shù)應(yīng)介于13和17之間，依據(jù)D元素原子的最外層電子數(shù)比次外層電子數(shù)少4，E元素原子次外層電子數(shù)比最外層電子數(shù)多3，可推知D為硅元素，E為磷元素。10.在周期表中，同一主族元素化學(xué)性質(zhì)相似。目前也發(fā)現(xiàn)有些元素的化學(xué)性質(zhì)和它在周期表中左上方或右下方的另一主族元素性質(zhì)相似，這稱為對角線規(guī)則。據(jù)此請回答：(1)鋰在空氣中燃燒，除生成_外，也生成微量的_。(2)鈹?shù)淖罡邇r氧化物對應(yīng)的水化物的化學(xué)式是_，屬兩性化合物，證明這一結(jié)論的有關(guān)離子方程式為_、_。(1) 若已知反應(yīng)Be2C4H2O=2Be(OH)2CH4，則Al4C3遇強(qiáng)堿溶液反應(yīng)的離子方程式為_。(2) 科學(xué)家證實，BeCl2屬共價化合物，設(shè)計一個簡單實驗證明，其方法是_。用電子式表示BeCl2的形成過程：_。答案(1)Li2OLi3N(2)Be(OH)2Be(OH)22H=Be22H2OBe(OH)22OH=BeO2H2O(3)Al4C34OH4H2O=4AlO3CH4(4)將BeCl2加熱到熔融狀態(tài)不能導(dǎo)電證明BeCl2是共價化合物2 Be解析(1)根據(jù)對角線規(guī)則，鋰與鎂的化學(xué)性質(zhì)相似，在空氣中除與O2作用生成Li2O外，還可與N2作用生成Li3N。(2)鈹為第二周期第A族元素，與Al處于對角線位置，對照Al(OH)3的兩性反應(yīng)有：Be(OH)22H=Be22H2O，Be(OH)22OH=BeO2H2O。(3)由于Be、Al元素性質(zhì)相似，依據(jù)所給信息有：Al4C312H2O=4Al(OH)33CH4，當(dāng)強(qiáng)堿過量時有Al(OH)3OH=AlO2H2O，合并為：Al4C34OH4H2O=4AlO3CH4。(1) 根據(jù)共價化合物與離子化合物的結(jié)構(gòu)特點可知離子化合物在溶于水或熔化時導(dǎo)電，而共價化合物熔化時不導(dǎo)電，因此可將BeCl2加熱至熔融狀態(tài)，若不導(dǎo)電則可證明之。