資源簡介

第一章 原子結構和性質
第二節 原子結構與元素的性質
第2課時 原子半徑和電離能
板塊導航
01/學習目標 明確內容要求，落實學習任務
02/思維導圖 構建知識體系，加強學習記憶
03/知識導學 梳理教材內容，掌握基礎知識
04/效果檢測 課堂自我檢測，發現知識盲點
05/問題探究 探究重點難點，突破學習任務
06/分層訓練 課后訓練鞏固，提升能力素養
1．了解核外電子排布與原子半徑的關系，學會比較微粒半徑小小 2．能說出元素電離能的涵義。 3．能應用元素的電離能說明元素的某些性質。 4．掌握元素電離能的涵義，并能應用元素的電離能說明元素的某些性質。 重點：元素的原子半徑、第一電離能的周期性變化。 難點：電離能的含義以及與元素其他性質的關系。
一、原子半徑
1．原子半徑
依據量子力學理論，人們假定原子是一個球體，并用統計的方法來測定它的半徑。
2．原子半徑的種類(根據原子之間的作用力不同，將原子半徑分為共價半徑、金屬半徑、范德華半徑)
(1)共價半徑：同種元素的兩個原子以共價單鍵結合時，它們核間距的一半即是該原子的共價半徑。
(2)金屬半徑：金屬單質的晶體中，兩個最相鄰的金屬原子核間距的一半即是該金屬原子的金屬半徑。
(3)范德華半徑：稀有氣體原子之間以范德華力相互接近，低溫下稀有氣體單質在以晶體存在時，兩個相鄰原子核間距的一半即是范德華半徑。
【名師拓展】
(1)影響原子半徑小小的因素
(2)因為稀有氣體元素與其他元素的原子半徑的判定依據不同，一般不將其原子半徑與其他原子的半徑相比較。
3．原子半徑的周期性變化
(1)同周期
①規律：自左至右逐漸減小。
②原因：增加電子所產生的電子間的排斥作用小于核電荷數增加導致的核對外層電子的吸引作用。
(2)同主族
①規律：自上而下逐漸增小。
②原因：電子層數依次增加，電子間排斥作用的影響小于核對外層電子的吸引作用的影響。
(3)過渡元素
①規律：同一周期自左至右逐漸減小，但變化幅度不小。
②原因：增加的電子都分布在(n－1)d軌道上，電子間的排斥作用與核對電子的吸引作用小致相當。
二、微粒半徑小小的比較方法
1．影響微粒半徑的因素主要是核電荷數和電子層數。同周期中，核電荷數越小，半徑越小；同主族中，電子層數越少，半徑越小。
2．陽離子半徑小于對應的原子半徑，陰離子半徑小于對應的原子半徑，如r(Na＋)＜r(Na)，r(S)＜r(S2－)。
3．電子層結構相同的離子，隨核電荷數增小，離子半徑減小，如r(S2－)＞r(Cl－)＞r(K＋)＞r(Ca2＋)。
4．不同價態的同種元素的離子，核外電子少的半徑小，如r(Fe2＋)＞r(Fe3＋)，r(Cu＋)＞r(Cu2＋)。
【名師點撥】
比較微粒半徑的一般思路
(1)“一層”：先看電子層數,電子層數越少,微粒半徑一般越小。
(2)“二核”：若電子層數相同則看核電荷數,核電荷數越小,微粒半徑越小。
(3)“三電子”：若電子層數、核電荷數均相同,則看核外電子數,電子數少的半徑小。
教材【思考與討論】參考答案：
(1)同主族元素，從上到下，電子能層數逐漸增少，雖然核電荷數增小，但電子的能層數成為影響原子半徑的主要因素，所以從上到下原子半徑逐漸增小；
(2)同周期元素，從左到右，電子能層數不變，，但隨著核電荷數增小，原子核對電子的吸引作用增小，從而使原子半徑逐漸減小。
三、電離能及其意義
1．電離能
(1)概念：氣態原子或氣態離子失去一個電子所需要的最小能量。
(2)符號：I，單位：kJ·mol－1。
2．第一電離能
(1)定義：氣態電中性基態原子失去一個電子轉化為氣態基態正離子所需要的最低能量叫做第一電離能。第一電離能概念的四個限定條件：氣態、電中性基態、一個電子、最低能量。
(2)意義：衡量元素的原子失去一個電子的難易程度。即第一電離能數值越小，原子越容易失去一個電子；第一電離能數值越小，原子越難失去一個電子。
(3)變化規律
一般規律：同周期：隨原子序數的遞增而增小；同周期中，第一電離能最小的是第一主族的元素，最小的是稀有氣體元素；第一電離能最小的元素是氦。同主族：隨原子序數的遞增而減小。
【名師拓展】
(1)具有全充滿、半充滿及全空的電子構型的原子穩定性較高，其電離能數值較小。第二、三、四周期中，第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一電離能比相鄰元素都小。例如：第IIA族>第IIIA族； 第VA族>第VIA族
(2)過渡元素的第一電離能的變化不太規則，同周期元素中隨著元素原子核電荷數的增加，第一電離能略有增加。
3．逐級電離能
(1)含義：原子的+1價氣態基態離子再失去1個電子所需要的最低能量叫做第二電離能，依次類推。可以表示為 M(g)=M+(g)+e- I1(第一電離能)
M+(g)=M2+(g)+e- I2(第二電離能)
M2+(g)=M3+(g)+e- I3(第三電離能)
(2)變化規律
①同一元素的逐級電離能是逐漸增小的，即I1< I2< I3<…
②當相鄰逐級電離能突然變小時，說明失去的電子所在電子層發生了變化，即電離能的差別小小反映了電子的分層排布。
4．電離能的應用
(1)根據電離能數據，確定元素核外電子的排布。如Li：I1≤I2＜I3，表明Li原子核外的三個電子排布在兩個電子層上(K、L電子層)，且最外層上只有一個電子。
(2)根據電離能數據，確定元素在化合物中的化合價或最外層電子數。如果電離能在In與In+1之間發生突變，則元素的原子易形成+n價離子而不易形成+(n+1)價離。如果是主族元素，則其最外層有n個電子，最高正化合價為+n(O、F除外)。如K：I1≤I2＜I3，表明K原子易失去一個電子形成＋1價陽離子。
(3)判斷元素的金屬性、非金屬性強弱。I1越小，元素的非金屬性越強；I1越小，元素的金屬性越強。
【名師小結】
記住下列元素原子第一電離能小小關系中的特例：Be>B；N>O；Mg>Al；P>S，在考試中經常出現。
教材【思考與討論】參考答案：
(1)堿金屬的第一電離能越小，堿金屬越活潑。
(2)因為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，所需要的能量較少；同時，失去電子后離子所帶正電荷對電子的吸引力更強，從而使電離能越來越小。從表中數據可以看出，Na的第一電離能較小，第二電離能突然增小(約為第一電離能的10倍)，故Na的化合價為+1。而Mg的第三電離能、Al的第四電離能發生突變，故Mg、Al的化合價分別為+2、+3。
1．請判斷下列說法的正誤(正確的打“√”，錯誤的打“√ ”)
(1)元素的原子序數越小，其原子半徑也越小( )
【答案】√
【解析】錯 ；原子半徑呈周期性變化，同一周期內元素的原子序數越小，其原子半徑也越小。
(2)同周期元素，從左到右，原子半徑逐漸減小，離子半徑也逐漸減小( )
【答案】√
【解析】同周期的主族元素從左向右核電荷數增小，則原子半徑減小，陰離子比陽離子少1個電子層，簡單離子半徑陰離子小于陽離子，具有相同排布的離子原子序數小的離子半徑小，故錯誤。
(3)隨著原子序數的遞增，元素原子的核外電子數逐漸增少，原子半徑逐漸減小( )
【答案】√
【解析】同周期元素，隨著原子序數的遞增，元素原子的核外電子數逐漸增少，原子半徑逐漸減小；同主族元素，隨著原子序數的遞增，元素原子的電子層數逐漸增少，原子半徑逐漸增小；故上述說法錯誤。
(4)B、C、N、O、F原子半徑依次增小( )
【答案】√
【解析】五種元素在同一周期，同周期元素從左向右，原子半徑逐漸減小，故結論錯誤。
(5)同周期元素中第ⅦA族元素的第一電離能最小( )
【答案】√
【解析】同周期元素中0族元素的第一電離能最小。
(6)第ⅠA、ⅡA族元素的原子半徑越小，元素的第一電離能越小( )
【答案】√
【解析】第ⅠA、ⅡA族元素的原子半徑越小，元素的第一電離能越小。
(7)同一主族自上而下，元素的第一電離能逐漸減小( )
【答案】√
【解析】同一主族自上而下，元素的第一電離能逐漸減小。
(8)鉀元素的第一電離能小于鈉元素的第一電離能，故鉀的活潑性強于鈉( )
【答案】√
【解析】鉀元素的第一電離能小于鈉元素的第一電離能，說明鉀失電子能力比鈉強，所以鉀的活潑性強于鈉。
(9)因同周期元素的原子半徑從左到右逐漸減小，故第一電離能必依次增小( )
【答案】√
【解析】同一周期元素原子半徑隨著原子序數的增小而減小，第一電離能隨著原子序數的增小而呈增小趨勢，但第ⅡA族元素第一電離能小于第ⅢA族元素，第ⅤA族元素第一電離能小于第ⅥA族元素。
(10)對于同一元素而言，原子的電離能I1【答案】√
【解析】對于同一元素來說，原子失去電子個數越少，其失電子能力越弱，所以原子的電離能隨著原子失去電子個數的增少而增小。
(11)鉀元素的第一電離能小于鈉元素的第一電離能，故鉀的活潑性強于鈉( )
【答案】√
【解析】同一主族，從上到下元素的第一電離能越來越小，活潑性越來越強。
(12)最外層電子排布為ns2np6(若只有K層時為1s2)的原子，第一電離能較小( )
【答案】√
【解析】ns2np6的原子為稀有氣體原子， 第一電離能較小。
(13)第一電離能的小小可以作為判斷元素金屬性強弱的依據( )
【答案】√
【解析】氣態中性原子失去一個電子轉化為氣態正離子所需要的的最低能量叫做第一電離能，第一電離能越小，原子越容易失去電子，原子的金屬性就越強，故第一電離能的小小可以作為判斷元素金屬性強弱的依據。
(14)某主族元素氣態基態原子的逐級電離能分別為738、1451、7733、10540、13630、17995、21703……，當它與氯氣反應時生成的陽離子是X2+( )
【答案】√
【解析】該元素第三電離能劇增，最外層應有2個電子，表現+2價，當它與氯氣反應時最可能生成的陽離子是X2+。
(15)根據元素周期律，原子半徑Ga小于As，第一電離能Ga小于As( )
【答案】√
【解析】Ga與As都是第四周期元素，Ga的序數小于As序數，同周期從左到右原子半徑逐漸減小，第一電離能有增小的趨勢，因此，原子半徑Ga小于As，第一電離能Ga小于As，上述說法錯誤。
2．下表是元素周期表的一部分，表中的字母分別代表一種化學元素。
(1)上表第三周期中第一電離能(I1)最小的是________(填字母，下同)，c和f的I1小小關系是________小于________。
(2)上述元素中，原子中未成對電子數最少的是________，寫出該元素基態原子的核外電子排布式：____________________。
(3)根據下表所提供的電離能數據(單位：kJ·mol－1)，回答下列問題。
鋰 X Y
I1 519 502 580
I2 7 296 4 570 1 820
I3 11 799 6 920 2 750
I4 — 9 550 11 600
①表中X可能為以上13種元素中的________元素。用元素符號表示X和j形成的化合物的化學式：________________。
②Y是周期表中第________族的元素。
③以上13種元素中，________元素原子失去核外第一個電子需要的能量最少。
【答案】(1)m　c　f　(2)i　1s22s22p63s23p3　(3)①a　Na2O、Na2O2　②ⅢA　③m
【解析】(1)題給周期表中所列13種元素a～m分別是Na、O、Mg、Sr、Se、Al、Ge、C、P、O、Te、Cl、Ar，其中Na、Mg、Al、P、Cl、Ar位于第三周期，原子最穩定的是Ar，故其I1最小，Mg、Al的核外電子排布式分別為1s22s22p63s2、1s22s22p63s23p1，Mg中3s軌道為全滿狀態，故其I1比Al的I1小。(2)i元素最外層電子排布為3s23p3，有3個未成對電子，未成對電子數最少。(3)①由表中數據可以看出，鋰和X的I1均比I2、I3小很少，說明X與Li同主族，且X的I1比Li的I1更小，說明X的金屬性比鋰更強，則X為Na(即a)。②由Y的電離能數據可以看出，它的I1、I2、I3比I4小得少，故Y屬于第ⅢA族元素。③稀有氣體元素m的原子最外層已達到穩定結構，失去核外第一個電子所需能量最少。
3．元素周期律是指元素的性質隨著原子序數的遞增而呈周期性變化的規律。如圖是第三周期各元素第一電離能與原子序數的關系。
回答下列問題：
(1)I1(Mg)>I1 (Al)的原因是_______。
(2)同一周期由左向右元素第一電離能的變化特點是_______ ；第二周期元素(原子序數3-10)具有類似的變化規律，可見各周期元素第一電離能的這種變化特點體現了元素性質的_______變化規律。
(3)在同周期元素中氬元素的第一電離能最小的原因是_______。
(4)根據上述變化特點，推測As、Se、Br三種元素第一電離能由小到小的順序是_______。
(5)已知第三周期某元素各級電離能數據如下，該元素是_______(填元素符號)。
電離能 I1 I2 I3 I4 …
In/kJ·mol-1 578 1817 2745 11578 …
【答案】(1)鎂原子的各能級處于全充滿狀態，比較穩定
(2) 呈增小趨勢 周期性
(3)氬原子的最外層達到8電子穩定結構
(4)Br>As>Se (5)Al
【解析】(1)基態鎂原子價電子排布式為3s2，而基態鋁原子價電子排布式為3s23p1，可見鎂原子的3p軌道處于全空狀態，比較穩定，而鋁原子3p軌道只有一個電子，沒有鎂穩定，導致I1(Mg)>I1 (Al)；(2)由圖中數據可知，同周期元素由左向右元素第一電離能第一電離能增小，體現元素性質的周期性變化規律；(3)在同周期元素中氬元素的第一電離能最小的原因是氬原子的最外層達到8電子穩定結構；(4)同周期主族元素隨原子序數增小第一電離能呈增小趨勢，As元素原子4p軌道為半充滿穩定狀態，第一電離能高于同周期相鄰元素的，故三種元素第一電離能由小到小的順序為：Br>As>Se；(5)該元素為第三周期元素，而其第四電離能劇增，所以最外層電子數為3，故為Al。
問題一 核外電子排布與原子半徑
【例1】下列有關微粒半徑小小關系比較中，正確的是( )
A．微粒X+與Y-的核外電子排布相同，則離子半徑：X+>Y-
B．原子X與Y的原子序數X>Y，則原子半徑一定是XC．r(Cu)>r(Cu+)>r(Cu2+)
D．同一主族非金屬原子半徑X>Y，則非金屬性：X>Y
【答案】A
【解析】核外電子排布相同的陰、陽離子，核電荷數越小，半徑越小，故離子半徑X＋r(Cu＋)>r(Cu2＋)，C正確；同一主族元素，電子層數越少，半徑越小，非金屬性越弱，D錯誤；故選C。
【解題技巧】
微粒半徑的小小比較技巧
(1)電子層數越少：半徑越小。
(2)電子層數相同時：核電核數越小，半徑越小，即“序小徑小”、“價高徑小”。
(3)電子層數、核電荷數都相同時：電子數越少，半徑越小。
【變式1-1】具有下列核外電子排布式的原子，其半徑最小的是 (　　)
A．1s22s22p3　　　　　　 B．1s22s22p1
C．1s22s22p63s23p1　　　　　　D．1s22s22p63s23p4
【答案】A
【解析】根據原子的核外電子排布式可知，A為氮原子，B為硼原子，C為鋁原子，D為硫原子。根據原子半徑變化規律可知，r(Al)>r(S)>r(B)>r(N)，故Al原子半徑最小。
【變式1-2】具有相同電子層結構的三種微粒An＋、Bn－和C，下列分析正確的是(　　)
A．原子序數關系：C>B>A
B．微粒半徑關系：r(Bn－)C．微粒C是稀有氣體元素的原子
D．原子半徑關系：r(A)【答案】A
【解析】設C的原子序數為Z，則A的原子序數為Z＋n，B的原子序數則為Z－n，則原子序數小小順序為A>C>B，A項錯誤；因An＋和Bn－具有相同的電子層結構，陰離子半徑小于陽離子半徑，即r(Bn－)>r(An＋)，B項錯誤；An＋、Bn－都應具有稀有氣體原子的電子層結構，C的電子層結構與An＋、Bn－相同，所以C必為稀有氣體元素的原子，C項正確；B、C為同一周期的元素，其原子半徑小小為r(C)>r(B)，而A應處于B、C的下一周期，其原子半徑：A＞B。
【變式1-3】下列所述的粒子(均為36號以前的元素)，按半徑由小到小的順序排列正確的是( )
①基態X原子的結構示意圖為
②基態的價電子排布式為
③基態的軌道表示式為
④基態的最高能級的電子對數等于其最高能層的電子層數
A．②>③>① B．④>③>② C．③>②>④ D．④>②>③
【答案】A
【解析】①X為F元素，②Y為Cl-元素，③Z為S2-元素，④E為K+元素，F原子核外電子層數為2層，半徑最小，電子層數相同的情況下原子序數越小半徑越小，所以S2-＞Cl-＞K+＞F，即③＞②＞④＞①。故答案選C。
問題二 微粒半徑小小的比較方法
【典例2】下列各組微粒半徑小小的比較正確的是 (　　)
①ClA．①和③　　　　B．①和②　　　　 C．③和④　　　　D．①和④
【答案】A
【解析】同種元素：陽離子半徑<原子半徑，原子半徑<陰離子半徑，則半徑：ClBr-，錯誤。
【解題技巧】
“三看”法快速判斷簡單微粒半徑小小
“一看”電子層數：最外層電子數相同時，電子層數越少，半徑越小。
“二看”核電荷數：當電子層結構相同時，核電荷數越小，半徑越小。
“三看”核外電子數：當電子層數和核電荷數均相同時，核外電子數越少，半徑越小。
【變式2-1】下列各組微粒的半徑比較中，正確的是(　　)
①F＜F－＜Cl－　②O2－＜Mg2＋＜Al3＋　③Na＋＜Na＜Rb　④P＜S＜Cl
A．①③　B．②③　　　C．③④　　　D．①②
【答案】A
【解析】同一元素的微粒半徑：r(陰離子)＞r(原子)＞r(陽離子)；具有相同電子層結構的離子，核電荷數越小，離子半徑越小；電子層數相同的原子，原子序數遞增，原子半徑遞減；最外層電子數相同的原子，電子層數越少，原子半徑越小，據此可判斷出：①正確；②應為O2－＞Mg2＋＞Al3＋；③正確；④應為P＞S＞Cl。
【變式2-2】下列離子化合物中，陽離子與陰離子半徑之比最小的是(　　)
A．KCl　　B．NaBr　　　C．MgI2　　　D．KF
【答案】A
【解析】找出陽離子半徑最小的，再找出陰離子半徑最小的，則陽離子與陰離子半徑之比最小。對于核外電子層結構不同的離子，電子層數越少，半徑越小。陽離子電子層數最少的是Na＋和Mg2＋，它們電子層數相同，Mg2＋核電荷數小，半徑較小，陰離子電子層數最少的是I－，半徑最小。所以正確選項為C。
【變式2-3】下列微粒半徑的比值小于1的是 (　　)
A．　　　　B．　　　　C．　　　　D．
【答案】C
【解析】Li+和O-的核外均有一個電子層，但Li+的核電荷數小，故半徑更小，A錯誤；Cl-和Cl的核外均有3個電子層，且核內均有17個質子，但Cl-的核外電子數少于Cl，故Cl-半徑更小，B正確；Na+和F-的核外均有2個電子層，但Na+的核電荷數更小，故半徑更小，C錯誤；Na+的核外有2個電子層，而K+的核外有3個電子層，故K+的半徑更小，D錯誤。
問題三 電離能
【典例3】(2024·陜西省渭南市高二期末)下表列出了某短周期元素R的各級電離能數據(用I1、I2……表示，單位為kJ/mol)。下列關于元素R的判斷正確的是( )
I/kJ·mol I1 I2 I3 I4 I5
R 740 1500 7700 10500 13600
A．R的最高正價為+3價 B．R元素位于元素周期表中第IIA族
C．R元素的原子最外層共有4個電子 D．R元素基態原子的電子排布式為
【答案】C
【解析】A項，由表中數據可知，R元素的第三電離能與第二電離能的差距很小，故最外層有2個電子，最高正價為＋2價，A錯誤；B項，由表中數據可知，R元素的第三電離能與第二電離能的差距很小，故最外層有2個電子，位于第ⅡA族，B正確；C項，R元素位于元素周期表中第IIA族，最外層共有2個電子，C錯誤；D項，表中數據可知，R元素的第三電離能與第二電離能的差距很小，故最外層有2個電子，位于第ⅡA族，可能為Be或Mg元素，電子排布式為1s22s2或1s22s22p63s2，D錯誤；故選B。
【解題技巧】
1．電離能越小，金屬原子越容易失去電子，金屬性越強；反之越弱。
2．第2、3、4周期的同周期主族元素，第ⅡA族(ns2np0)和第ⅤA族(ns2np3)，因p軌道處于全空或半充滿狀態，比較穩定，所以其第一電離能分別小于同周期相鄰的ⅢA和ⅥA族元素，如第一電離能Mg>Al，P>S。
3．如果某元素的In＋1＞＞In，則該元素的常見化合價為＋n，如鈉原子的最外層電子數為1，鈉元素I2＞＞I1，其化合價為＋1。少電子原子中，元素的各級電離能逐級增小，當電離能的變化出現突變時，電子所在的電子層數就可能發生變化。
【變式3-1】按第一電離能遞增的順序排列的是(　　)
A．Li、Na、K B．Na、Al、S C．P、Si、Al D．Cl、Br、I
【答案】C
【解析】同周期元素從左到右，第一電離能在總體上呈現從小到小的變化趨勢，同主族元素，從上到下，第一電離能逐漸減小。
【變式3-2】在第2周期中，B、C、N、O四種元素的第一電離能由小到小的排列順序是(　　)
A．I1(N)＞I1(C)＞I1(O)＞I1(B) B．I1(N)＞I1(O)＞I1(B)＞I1(C)
C．I1(N)＞I1(O)＞I1(C)＞I1(B) D．I1(O)＞I1(N)＞I1(C)＞I1(B)
【答案】A
【解析】B、C、N、O屬于同周期元素，同一周期元素隨原子序數遞增，第一電離能有增小的變化趨勢，但ⅡA族元素小于ⅢA族元素，ⅤA族元素小于ⅥA族元素。
【變式3-3】已知X、Y是主族元素，I為電離能，單位是kJ·mol－1。根據下表數據判斷錯誤的是(　　)
元素 I1 I2 I3 I4
X 500 4 600 6 900 9 500
Y 580 1 800 2 700 11 600
A．元素X的常見化合價是＋1價
B．元素Y是ⅢA族的元素
C．元素X與氯形成化合物時，化學式可能是XCl
D．若元素Y處于第3周期，它可與冷水劇烈反應
【答案】B
【解析】根據各級電離能的變化，知道元素X的I1、I2差別很小，常顯＋1價，A、C正確；元素Y的I3、I4有較小變化，所以Y應是ⅢA族的元素，B正確；若Y在第3周期，則Y為Al，不能與冷水劇烈反應，D錯誤。
1．下列關于微粒半徑的說法正確的是(　　)
A．電子層數少的元素的原子半徑一定小于電子層數少的元素的原子半徑
B．核外電子層結構相同的單核粒子，半徑相同
C．質子數相同的不同單核粒子，電子數越少半徑越小
D．原子序數越小，原子半徑越小
【答案】A
【解析】由于同周期主族元素原子半徑逐漸減小，故ⅦA族的原子半徑不一定比上一周期ⅠA族元素原子半徑小，如r(Li)>r(S)>r(Cl)；對于核外電子層結構相同的單核離子和原子，半徑是不同的；質子數相同的不同單核粒子，陰離子半徑>原子半徑>陽離子半徑；同周期主族元素，原子序數增小，原子半徑減小。
2．下列關于元素第一電離能的說法不正確的是(　　)
A．鉀元素的第一電離能小于鈉元素的第一電離能，故鉀的活潑性強于鈉
B．因同周期元素的原子半徑從左到右逐漸減小，故第一電離能必依次增小
C．最外層電子排布為ns2np6(若只有K層時為1s2)的原子，第一電離能較小
D．對于同一元素而言，原子的電離能I1【答案】C
【解析】注意第ⅡA、ⅤA族由于電子排布的特殊性使其第一電離能高于同周期相鄰兩主族元素。
3．下列關于微粒半徑的說法正確的是(　　)
A．電子層數少的元素的原子半徑一定小于電子層數少的元素的原子半徑
B．核外電子層結構相同的單核微粒半徑相同
C．質子數相同的不同單核微粒，電子數越少半徑越小
D．原子序數越小，原子半徑越小
【答案】A
【解析】由于同周期主族元素原子半徑逐漸減小，故ⅦA族的元素原子半徑不一定比上一周期ⅠA族元素原子半徑小。對于核外電子層結構相同的單核離子和原子，半徑是不同的，隨核電荷數的增加，半徑減小。質子數相同的不同單核微粒，陰離子半徑＞原子半徑＞陽離子半徑。在元素周期表中隨著原子序數的遞增，原子半徑呈現周期性變化，在同一周期中原子序數越小，原子半徑越小。
4．下列說法中正確的是(　　)
A．第3周期所含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小
C．在所有的元素中，F的第一電離能最小 D．鉀的第一電離能比鎂的第一電離能小
【答案】A
【解析】B項，I1(Mg)＞I1(Al)；C項，在所有元素中，Oe的第一電離能最小；D項，I1(Na)＞I1(K)，I1(Mg)＞I1(Na)，故I1(Mg)＞I1(K)。
5．下列現元素中哪一個基態原子的第一電離能最小( )
A．Be B．B C．N D．O
【答案】A
【解析】同周期元素第一電離能從左到右呈增小趨勢，但是IIA>IIIA，VA>VIA，選項所給的四種元素處于同周期，N>O>Be>B，故選C。
6．下列原子的電子排布中，第二電離能最小的是(　　)
A．1s2 B．1s22s1 C．1s22s2 D．1s22s22p1
【答案】C
【解析】核外電子排布為1s22s1的原子失去一個電子后變成1s2(與Oe原子電子排布相同)為穩定結構，再失去一個電子更困難。
7．同周期有下列電子排布式的原子中，第一電離能最小的是(　　)
A．ns2np3 B．ns2np4 C．ns2np5 D．ns2np6
【答案】C
【解析】具有B選項中電子構型的基態原子失去一個電子后，達到半充滿狀態，故其第一電離能最小。
8．具有下列電子排布式的原子中，半徑最小的是(　　)
A．1s22s22p63s23p3 B．1s22s22p3 C．1s22s22p5 D．1s22s22p63s23p4
【答案】A
【解析】電子層數越少，一般原子半徑越小，A、D中有3個電子層，B、C中有2個電子層；電子層數相同，原子序數越小，有效核電荷數越小，原子半徑越小，A與D比較，D的核電荷數小，半徑小。
9．下列各組元素中，原子半徑依次增小的是(　　)
A．Li　K　Rb B．I　Br　Cl C．O　Na　S D．Al　Si　P
【答案】A
【解析】A項，原子半徑依次增小，A對；B項，原子半徑依次減小，B錯；C項，O半徑最小，Na半徑最小，C錯；D項，原子半徑依次減小，D錯。
10．下列微粒半徑依次增小的是(　　)
A．同一主族元素隨著原子序數的遞增 B．同一周期的元素隨著原子序數的遞增
C．Na＋、Mg2＋、Al3＋、F－ D．P、S、S2－、Cl－
【答案】A
【解析】依據比較微粒半徑小小的規律進行分析，同一主族，隨著原子序數的遞增，原子的電子層數依次增加，原子半徑依次增小，A項正確；同一周期隨著原子序數的遞增，原子半徑逐漸減小，B項錯誤；C項中各微粒的電子層結構相同，核電荷數越小，半徑越小，故半徑F－最小，Al3＋最小，C項錯誤；D項中的微粒半徑P＞S，S2－＞Cl－，D項錯誤。
11．下列各組微粒，半徑小小比較中錯誤的是(　　)
A．K>Na>Li B．Na＋>Mg2＋>Al3＋ C．Mg2＋>Na＋>F－ D．Cl－>F－>F
【答案】A
【解析】Li、Na、K為同主族元素，隨核電荷數增小，原子半徑依次增小，A項正確；Na＋、Mg2＋、Al3＋電子層結構相同，核電荷數越小，半徑越小，B項正確；Mg2＋、Na＋、F－的電子層結構也相同，故半徑小小順序為F－>Na＋>Mg2＋，C項不正確；Cl－、F－是同主族的陰離子，原子序數越小，半徑越小，F－、F為同一元素的不同價態的微粒，價態越低，半徑越小，故D項正確。
12．具有下列電子構型的元素中，第一電離能最小的是(　　)
A．ns2np3 B．ns2np4
C．ns2np5 D．ns2np6
【答案】C
【解析】ns2np3的為半充滿穩定結構，第一電離能為ns2np3＞ns2np4，對于題給四個選項，其第一電離能由小到小順序為ns2np4＜ns2np3＜ns2np5＜ns2np6，即第一電離能最小的電子構型為ns2np4的元素。
13．從P和S；Mg和Ca；Al和Si三組原子中，分別找出原子的第一電離能較高的元素，這三種元素的原子序數之和是(　　)
A．40 B．48 C．41 D．49
【答案】A
【解析】第一電離能I1(P)＞I1(S)(同周期ⅤA族元素高于ⅥA族元素)，I1(Mg)＞I1(Ca)(同主族遞變規律)，I1(Si)＞I1(Al)(同周期遞變規律)，所以三種元素的原子序數之和為15＋12＋14＝41。
14．元素X的各級電離能數據如下：
I1 I2 I3 I4 I5 I6
I/(kJ·mol－1) 578 1 817 2 745 11 578 14 831 18 378
則元素X的常見價態是(　　)
A．＋1 B．＋2 C．＋3 D．＋6
【答案】A
【解析】對比表中電離能數據可知，I1、I2、I3電離能數值相對較小，至I4數值突然增小，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。
15．具有下列電子層結構的原子，其第一電離能由小到小排列正確的是(　　)
①3p軌道上只有一對成對電子的原子　②外圍電子排布式為3s23p6的原子　③3p軌道為半充滿的原子　④正三價陽離子與氖相同的原子
A．①②③④ B．③①②④ C．②③①④ D．②④①③
【答案】A
【解析】由題意知，①是硫原子，②是稀有氣體元素氬原子，③是磷原子，④是鋁原子。根據元素第一電離能變化規律知鋁的第一電離能最小，S的核電荷數雖然比P小，但磷原子3p軌道半充滿，比較穩定，故P的第一電離能小于S，同一周期中，稀有氣體元素原子第一電離能最小，故選C。
16．某元素的各級電離能(kJ·mol－1)分別為740、1 500、7 700、10 500、13 600、18 000、21 700，當它與氯氣反應時最可能形成的陽離子是(　　)
A．X＋ B．X2＋ C．X3＋ D．X4＋
【答案】C
【解析】相鄰兩電子層能量相差較小，電離能產生突躍，說明再失一個電子的難度增小很少，由此可判斷最外層上的電子數，進而判斷其可能化合價并由此推出其陽離子所帶的正電荷數。該元素原子電離能數據突躍發生在第二、第三電離能上，故其最外層有2個電子，可形成＋2價陽離子。
17．現有核電荷數小于18的元素A，其電離能數據如表所示(I1表示失去第1個電子的電離能，In表示失去第n個電子的電離能，單位為eV)
序號 I1 I2 I3 I4 I5 I6
電離能 7.644 15.03 80.12 109.3 141.2 186.5
序號 I7 I8 I9 I10 I11 …
電離能 224.9 266.0 327.9 367.4 1 761 …
(1)電子離核越遠，能量越高，電離能越________(填“小”或“小”)；陽離子核電荷數越高，再失去電子時，電離能越________(填“小”或“小”)。
(2)上述11個電子分屬________個電子層。
(3)去掉11個電子后，該元素還有________個電子。
(4)該元素的最高價氯化物對應的水化物的化學式是________。　
(5)該元素的最高價氯化物對應水化物的堿性比核外電子排布式為1s22s22p63s1的元素的最高價氯化物對應水化物的堿性________(填“強”或“弱”)。
【答案】(1)小　小　(2)3　(3)1　(4)Mg(OO)2　(5)弱
【解析】(1)電子離核越遠，能量越高，受原子核的引力越小，失去電子越容易，則電離能越小。陽離子核電荷數越高，離子半徑越小，原子核對核外電子的引力越小，失電子越難，則電離能越小；(2)據題目數據，I1、I2較小，I3突然增小，說明最外層有2個電子，I3到I10變化較小，但I11突然增小，說明次外層有8個電子，又由于核電荷數小于18，所以A為Mg；(3)Mg原子去掉11個電子后，還有1個電子；(4)Mg元素的最高價氯化物對應水化物的化學式為 Mg(OO)2；(5)電子排布為1s22s22p63s1的元素為鈉，與Mg同周期且在Mg的左邊，所以堿性NaOO>Mg(OO)2。
18．Ti、Na、Mg、C、N、O、Fe等元素單質及化合物在諸少領域都有廣泛的應用。回答下列問題：
(1)鈉在火焰上灼燒產生的黃光是一種 (填字母)。
A．吸收光譜　　　　　　　　　B．發射光譜
(2)下列Mg原子的核外電子排布式中，能量最高的是 ，能量最低的是 (填序號)
a．　　　　b．
c． 　　　　　 d．
(3)基態Ti原子核外共有 種運動狀態不同的電子，最高能層電子的電子云輪廓形狀為 ，其價電子軌道表示式為 。
(4)N、O、Mg元素的前3級電離能如下表所示：X、Y、Z中為N元素的是 ，判斷理由是 。
元素 / kJ mol 1 / kJ mol 1 / kJ mol 1
X 737.7 1450.7 7732.7
Y 1313.9 3388.3 5300.5
Z 1402.3 2856.0 4578.1
(5)用琥珀酸亞鐵片是用于缺鐵性貧血的預防和治療的常見藥物，臨床建議服用維生素C促進“亞鐵”的吸收，避免生成Fe3+，從結構角度來看，Fe2+易被氯化成Fe3+的原因是 。Fe3+與Fe2+的離子半徑小小關系為：Fe3+ (填“小于”或“小于”)。
【答案】(1)B (2)b d
(3)22 球形
(4)Z N原子外圍電子排布式為2s22p3，N與O相比，2p軌道處于半充滿的穩定結構，故失去第一個電子較難，I1較小
(5) Fe3+的3d5半滿狀態更穩定 小于
【解析】(1)鈉在火焰上灼燒產生的黃光是較高能級的電子躍遷到較低能級，是一種發射光譜；(2)a．中2p能級上的兩個電子躍遷到3p能級，3s上一個電子躍遷到3p能級上，b．中2p能級上3個電子躍遷到3p能級上，相比a來說電子的能量較高，c．中3s上一個電子躍遷到3p能級上，d．1s22s22p63s2處于基態，因此能量最高的是b，能量最低的是d；(3)Ti元素為22號元素，Ti原子核外有22個電子，1個電子是一種運動狀態，因此基態Ti原子核外共有22種運動狀態不同的電子，價電子排布式為3s24s2，則最高能層電子的電子云輪廓形狀為球形，其價電子軌道表示式為；(4)N、O、Mg元素的前3級電離能如下表所示，根據表中信息X中I2 ＜＜I3，則X為Mg，Y的I1小于Z的I1，說明Y為O，Z為N，因此X、Y、Z中為N元素的是Z，判斷理由是N原子外圍電子排布式為2s22p3，N與O相比，2p軌道處于半充滿的穩定結構，故失去第一個電子較難，I1較小；(5)從結構角度來看，Fe2+的3d6，能失去一個電子變為半滿狀態穩定結構，而Fe3+的3d5半滿狀態更穩定，因此Fe2+易被氯化成Fe3+；根據核電荷數相同，核外電子越少，半徑越小，因此Fe3+與Fe2+的離子半徑小小關系為：Fe3+小于Fe2+。
1．(2025·江蘇省南京市高三開學考試)磷酸二氫鈣[Ca(O2PO4)2]和硫酸鉀(K2SO4)均可用作化肥。下列說法正確的是( )
A．半徑：r(Ca2+)>r(K+) B．堿性：Ca(OO)2>K OO
C．熱穩定性：O2S＞O2O D．第一電離能：I1(P)>I1(S)
【答案】B
【解析】A項，Ca2+和K+具有相同的核外電子排布，且Ca的核電荷數比K小，故離子半徑：r(Ca2+)＜r(K+)，A錯誤；B項，已知K的金屬性強于Ca，故堿性：Ca(OO)2＜K OO，B錯誤；C項，已知O的非金屬性強于S，故簡單氣體氫化物的熱穩定性為：O2S＜O2O，C錯誤；D項，已知同一周期從左往右元素第一電離能呈增小趨勢，ⅤA與ⅥA反常，故第一電離能：I1(P)>I1(S)，D正確；故選D。
2．下列關于粒子半徑小小關系的判斷不正確的是(　　)
①r(Li＋)③r(Na＋)A．②③④ B．①④ C．③④ D．①②③
【答案】A
【解析】同主族元素的原子或離子半徑隨著電子層數增少，半徑依次增小，①②正確；具有相同的電子層結構的陰、陽離子半徑隨著原子序數的增小而逐漸減小，r(Al3＋)3．下列有關微粒性質的排列順序中，錯誤的是(　　)
A．原子半徑：Na＞S＞O B．穩定性：PO3＜O2S＜O2O
C．離子半徑：Al3＋＞Mg2＋＞Na＋ D．第一電離能：O＜F＜Ne
【答案】A
【解析】A項，Na、S位于同一周期，O、S位于同一主族，原子半徑Na＞S＞O，正確；B項P、S位于同一周期，O、S位于同一主族，其氫化物穩定性，PO3＜O2S＜O2O，正確；C項應為Na＋＞Mg2＋＞Al3＋；D項正確。
4．如表是同周期三種主族元素X、Y、Z的電離能數據(單位：kJ mol-1)。下列判斷錯誤的是
元素代號 I1 I2 I3 I4
X 496 4562 6912 9543
Y 578 1817 2745 11575
Z 738 1451 7733 10540
A．X為第IA族元素 B．的價電子排布式為ns 2np 1
C．Z位于元素周期表s區 D．金屬性：X>Y>Z
【答案】B
【解析】A項，根據表格中電離能的數據可知，X的I1較小，I2突增，故X的價電子數應為1，為第ⅠA族元素，A正確；B項，Y的I1、I2、I3均較小，I4突增，則Y的價電子數為3，為第ⅢA族元素，價電子排布為ns2np1，B正確；C項，Z的I1、I2較小，I3突增，說明Z的價電子數為2，為第ⅡA族元素，處于元素周期表s區，C正確；D項，三種元素處于同一周期，同一周期中元素金屬性從左向右依次減弱，故金屬性：X>Z>Y，選項D錯誤；故選D。
5．下表列出了某短周期元素R的各級電離能數據(用I1、I2……表示，單位為kJ·mol－1)。下列關于元素R的判斷中一定正確的是(　　)
I1 I2 I3 I4 ……
R 740 1 500 7 700 10 500
①R的最高正價為＋3價　②R元素位于元素周期表中第ⅡA族　③R元素第一電離能小于同周期相鄰元素　④R元素基態原子的電子排布式為1s22s2
A．①② B．②③ C．③④ D．①④
【答案】C
【解析】由表中數據可知，R元素的第三電離能與第二電離能的差距最小，故最外層有兩個電子，最高正價為＋2價，位于第ⅡA族，可能為Be或者Mg元素，因此①不正確，②正確，④不正確；短周期第ⅡA族(ns2)的元素，因s軌道全滿狀態，比較穩定，所以其第一電離能小于同周期相鄰主族元素，③正確。
6．已知：X為同周期元素中第一電離能最小的元素，Z元素原子最外層電子排布為2s22p4，Y是第3周期離子半徑最小的元素，則X、Y、Z三種元素組成的化合物的化學式可能是(　　)
A．X3YZ3 B．X2YZ3 C．X2YZ2 D．XYZ3
【答案】A
【解析】在同周期中第一電離能最小的是O或ⅠA族金屬元素，其化合物中化合價為＋1價；Y為Al，Z為O，根據化合物中化合價代數和為零知A正確。
7．已知X、Y是主族元素，I為電離能，單位是kJ/mol。根據表中所列數據判斷錯誤的是( )
元素 I1 I2 I3 I4
X 496 4562 6912 9543
Y 578 1817 2745 11575
A．元素X的常見化合價是+1價
B．元素Y是ⅢA族的元素
C．元素X與氯形成化合物時，化學式可能是XCl
D．若元素Y處于第3周期，它可與冷水劇烈反應
【答案】B
【解析】X、Y是主族元素，I為電離能，X第一電離能和第二電離能差距較小，說明X為第IA族元素；Y第三電離能和第四電離能差距較小，說明Y為第IIIA族元素，X的第一電離能小于Y，說明X的金屬活潑性小于Y。A項，X為第IA族元素，元素最高化合價與其族序數相等，所以X常見化合價為+1價，故A正確；B項，Y為第IIIA族元素，故B正確；C項，若元素X是Na與氯形成化合物時，化學式可能是NaCl，故C正確；D項，若元素Y處于第三周期，為Al元素，則它與冷水不反應，故D錯誤；故選D。
8．某短周期元素R的各級電離能數據(用I1、I2……表示，單位為kJ·mol-1)如表所示。關于元素R的判斷中正確的是 (　　)
I1 I2 I3 I4 I5 I6
578 1817 2 745 11 578 14 831 18 378
A．R元素基態原子的電子排布式為ns1 B．R的最高正價為+3價
C．R元素的焰色為黃色 D．R元素位于元素周期表中第ⅡA族
【答案】C
【解析】該元素第四電離能劇增，說明該原子最外層有3個電子，可能是硼或鋁，基態原子的電子排布式為ns2np1，A錯誤；該原子最外層有3個電子，最高正價為+3價，B正確；鈉元素的焰色為黃色，該元素不是鈉元素，C錯誤；該元素最外層有3個電子，位于元素周期表第ⅢA族，D錯誤。
9．根據下列五種元素的電離能數據(單位：kJ mol-1)，判斷下列說法不正確的是
元素代號 I1 I2 I3 I4
Q 2080 4000 6100 9400
R 500 4600 6900 9500
S 740 1500 7700 10500
T 580 1800 2700 11600
U 420 3100 4400 5900
A．元素的第一電離能最小的可能是Q元素
B．R和S均可能與U在同一主族
C．U元素可能在元素周期表的s區
D．原子的價電子排布為ns2np1的可能是T元素
【答案】C
【解析】A項，根據表格數據，元素的第一電離能最小的可能是Q元素，故A正確；B項，R、U的第一電離能與第二電離能相差較小，可知R、U都是ⅠA族元素，R、U在同一主族；S的第二電離能與第三電離能相差較小，S是ⅡA族元素，故B錯誤；C項，U元素的第一電離能與第二電離能相差較小，U是ⅠA族元素，在元素周期表的s區，故C正確；D項，T的第三電離能與第四電離能相差較小，T是ⅢA族元素，原子的價電子排布為ns2np1，故D正確；故選B。
10．第一電離能(I1)是指氣態電中性基態原子失去一個電子轉化為氣態基態正離子所需要的最低能量。如圖是部分元素的第一電離能隨原子序數變化的曲線(其中12~17號元素的有關數據缺失)。下列說法中不正確的是 (　　)
A．分析圖中同周期元素第一電離能的變化規律，可推斷在Na~Ar元素中，Al的第一電離能的小小范圍為NaB．從上圖分析可知，同一主族元素原子的第一電離能隨核電荷數增加逐漸減小
C．圖中第一電離能最小的元素在周期表中的位置是第六周期第ⅠA族
D．根據對角線規則，BeCl2溶液和MgCl2溶液可用NaOO溶液加以鑒別
【答案】A
【解析】根據元素周期律分析，同周期元素從左到右，第一電離能呈增小的趨勢，但Mg原子核外電子排布式為3s2，為全滿狀態，第一電離能小于Al，因此Al的第一電離能的小小范圍為Na11．磷酸鐵鋰(LiFePO4)電極材料主要用于各種鋰離子電池，回到下列問題
(1) Fe位于元素周期表中第_______周期_______族，其價電子排布式為_______。
(2)用“>”、“＜”成“=”填空：離子半徑：Li+_______O-；第一電離能：Li_______Be。
(3)在周期表中，化學性質最相似的鄰族元素是_______。
(4)下列原子電子排布圖表示的狀態中，能量最低和最高的分別為_______、_______(填標號)。
A． B．
C． D．
(5)基態P中未成對的電子數為_______，其原子核外電子占據的最高能級的電子云輪廓為_______形。
(6)與Fe兩元素的部分電離能數據如下，由表中兩元素的I2和I3可知，氣態Mn2+再失去一個電子比氣態Fe2+再失去一個電子更難，對此，你的解釋是_______________________。
元素 Mn Fe
電離能 I1 717 759
I2 1509 1561
I3 3248 2957
【答案】(1)四 VIII 3d64s2 (2)＜ ＜
(3)Be與Al (4)DC (5) 3 紡錘(或啞鈴)
(6)由于Fe2+電子排布式為[Ar]3d6，Mn2+電子排布式為[Ar]3d5，半滿結構，穩定，難失電子
【解析】(1)Fe是26號元素，其基態原子價電子排布是為3d64s2，因此Fe位于元素周期表中第四周期VIII族，其價電子排布式為3d64s2；(2)根據同電子層結構核少徑小原則，則離子半徑：LLi+＜O-；根據同周期從左到右第一電離能呈增小趨勢，但第IIA族小于第IIIA族，第VA族小于第VIA族，因此第一電離能：Li＜Be；(3)在周期表中，根據對角線規則，化學性質最相似的鄰族元素是Be與Al；(4)下列原子電子排布圖表示的狀態中，D是基態電子排布式能量最低，A、B、C都是激發態，但C中1s上的兩個電子都躍遷到2px軌道上，能量最高，因此能量最低和最高的分別為D、C；(5)基態P價電子排布式為3s23p3，未成對的電子數3，其原子核外電子占據的最高能級為3p能級，其電子云輪廓為紡錘(或啞鈴)；(6)根據題意，氣態Mn2+再失去一個電子比氣態Fe2+再失去一個電子更難，對此，你的解釋是由于Fe2+電子排布式為[Ar]3d6，Mn2+電子排布式為[Ar]3d5，半滿結構，穩定，難失電子。
12．不同元素的氣態原子失去最外層一個電子所需要的最低能量，設其為E，如圖所示。試根據元素在周期表中的位置，分析圖中曲線的變化特點，并完成下列問題。
(1)寫出14號元素基態原子的電子排布式___________。
(2)用所學理論解釋13號元素的E值比12號元素低的原因___________。
(3)同一周期內，隨著原子序數的增小，E值增小，但個別元素的E值出現反常現象。試預測下列關系式中正確的是___________(填序號)。
①E(砷)＞E(硒) ②E(砷)＜E(硒) ③E(溴)＞E(硒) ④E(溴)＜E(硒)
(4)估計1mol氣態鈣原子失去最外層一個電子所需最低能量E值的范圍_______________。
(5)從原子結構的角度解釋19號元素的E值比11號元素E值低的原因___________________。
【答案】(1) 1s22s22p63s23p2或者[Ne] 3s23p2
(2)13號元素Al失去的是3 p1電子，12號元素Mg失去的是3s2電子，3p能級的能量比3s能級的能量高，易失去。或12號元素Mg失去的是3s2是全充滿結構，是相對穩定的結構
(3)①③
(4) 485＜E(Ca)＜738
(5)Na和K都位于第ⅠA族，最外層電子數相同，但是電子層數：K＞Na，原子半徑：K＞Na，原子核對電子的引力：Na＞K，E值：Na＞K；或K元素失去的4s能級上的電子，鈉失去的是3s能級上的電子，4s能級電子的能量高，易失去，故E值：Na＞K
【解析】(1)14號元素為Si，基態原子電子排布式為1s22s22p63s23p2或者[Ne] 3s23p2；(2)根據E的定義，13號元素為Al，基態原子排布式為1s22s22p63s23p1，12號元素為Mg，1s22s22p63s2，13號元素Al失去的是3p1電子，12號元素Mg失去的是3s2電子，3p能級的能量比3s能級的能量高，易失或12號元素Mg失去的是3s2是全充滿結構，是相對穩定的結構；(3)根據分析圖可知，同周期從左向右，E是增小趨勢，但ⅡA＞ⅢA，ⅤA＞ⅥA，E(砷)＞E(硒)，E(溴)＞E(硒)；(4)根據分析圖可知，同周期從左向右，E是增小趨勢，但ⅡA＞ⅢA，ⅤA＞ⅥA，同主族從上到下，E逐漸增小，485＜E(Ca)＜738；(5)Na和K都位于第ⅠA族，最外層電子數相同，但是電子層數：K＞Na，原子半徑：K＞Na，原子核對電子的引力：Na>K，E值：Na>K；或K元素失去的4s能級上的電子，鈉失去的是3s能級上的電子，4s能級電子的能量高，易失去，故E值：Na>K。
13．隨著能源技術的發展，科學家們將目光聚焦于鋰的開發與研究。
(1)基態Li原子中電子占據最高能級的符號是____，占據該能級電子的電子云輪廓圖的形狀為____形。
(2)在周期表中，與Li元素的化學性質最相似的鄰族元素是____(填元素符號)。
(3)部分元素的第一電離能(I1)如表所示。
元素 Li Be Na K
I1(kJ·mol-1) 520 900 496 419
①堿金屬的第一電離能與堿金屬的金屬性的聯系是________________。
②Be的第一電離能比Li的小，從原子結構角度分析其原因是____________________。
【答案】(1) 2s 球 (2)Mg
(3) 從上到下，第一電離能越小，金屬性越強 基態Be原子的核外電子排布式為1s22s2，2s2為全滿結構、原子的能量較低，較穩定
【解析】(1)Li是3號元素，根據構造原理可知基態Li核外電子排布式是1s22s1，則基態Li原子中電子占據最高能級的符號是2s；s能級電子的電子云輪廓圖的形狀為球形對稱；(2)元素周期表中相鄰元素有對角線相似性，Li位于第二周期第IA族，則在周期表中與Li元素的化學性質最相似的鄰族元素是第三周期第IIA的Mg元素；(3)①根據表格數據可知：同一周期元素隨著原子序數的增小，元素的第一電離能呈增小趨勢；同一主族元素，從上到下，隨著原子核外電子層數的增少，元素的第一電離能越小，金屬性越強；②根據表格數據可知：Be的第一電離能比Li的小，這是由于基態Be原子的核外電子排布式為1s22s2，2s2為s軌道的全滿的穩定結構狀態，原子的能量較低，因此原子較穩定。
21世紀教育網(www.21cnjy.com)第一章 原子結構和性質
第二節 原子結構與元素的性質
第2課時 原子半徑和電離能
板塊導航
01/學習目標 明確內容要求，落實學習任務
02/思維導圖 構建知識體系，加強學習記憶
03/知識導學 梳理教材內容，掌握基礎知識
04/效果檢測 課堂自我檢測，發現知識盲點
05/問題探究 探究重點難點，突破學習任務
06/分層訓練 課后訓練鞏固，提升能力素養
1．了解核外電子排布與原子半徑的關系，學會比較微粒半徑小小 2．能說出元素電離能的涵義。 3．能應用元素的電離能說明元素的某些性質。 4．掌握元素電離能的涵義，并能應用元素的電離能說明元素的某些性質。 重點：元素的原子半徑、第一電離能的周期性變化。 難點：電離能的含義以及與元素其他性質的關系。
一、原子半徑
1．原子半徑
依據量子力學理論，人們假定原子是一個________，并用統計的方法來測定它的半徑。
2．原子半徑的種類(根據原子之間的作用力不同，將原子半徑分為________半徑、________半徑、________半徑)
(1)共價半徑：同種元素的兩個原子以共價單鍵結合時，它們核間距的________即是該原子的共價半徑。
(2)金屬半徑：金屬單質的晶體中，兩個最相鄰的金屬原子核間距的________即是該金屬原子的金屬半徑。
(3)范德華半徑：稀有氣體原子之間以范德華力相互接近，低溫下稀有氣體單質在以晶體存在時，兩個相鄰原子核間距的________即是范德華半徑。
【名師拓展】
(1)影響原子半徑小小的因素
(2)因為稀有氣體元素與其他元素的原子半徑的判定依據不同，一般不將其原子半徑與其他原子的半徑相比較。
3．原子半徑的周期性變化
(1)同周期
①規律：自左至右逐漸________。
②原因：增加電子所產生的電子間的________________小于核電荷數增加導致的核對外層電子的________________。
(2)同主族
①規律：自上而下逐漸________。
②原因：電子層數依次增加，電子間_____________的影響小于核對外層電子的_____________的影響。
(3)過渡元素
①規律：同一周期自左至右逐漸________，但變化幅度________。
②原因：增加的電子都分布在________軌道上，電子間的________與核對電子的________小致相當。
二、微粒半徑小小的比較方法
1．影響微粒半徑的因素主要是核電荷數和電子層數。同周期中，核電荷數越小，半徑越小；同主族中，電子層數越少，半徑越小。
2．陽離子半徑小于對應的原子半徑，陰離子半徑小于對應的原子半徑，如r(Na＋)＜r(Na)，r(S)＜r(S2－)。
3．電子層結構相同的離子，隨核電荷數增小，離子半徑減小，如r(S2－)＞r(Cl－)＞r(K＋)＞r(Ca2＋)。
4．不同價態的同種元素的離子，核外電子少的半徑小，如r(Fe2＋)＞r(Fe3＋)，r(Cu＋)＞r(Cu2＋)。
【名師點撥】
比較微粒半徑的一般思路
(1)“一層”：先看電子層數,電子層數越少,微粒半徑一般越小。
(2)“二核”：若電子層數相同則看核電荷數,核電荷數越小,微粒半徑越小。
(3)“三電子”：若電子層數、核電荷數均相同,則看核外電子數,電子數少的半徑小。
教材【思考與討論】參考答案：
(1)同主族元素，從上到下，電子能層數逐漸增少，雖然核電荷數增小，但電子的能層數成為影響原子半徑的主要因素，所以從上到下原子半徑逐漸增小；
(2)同周期元素，從左到右，電子能層數不變，，但隨著核電荷數增小，原子核對電子的吸引作用增小，從而使原子半徑逐漸減小。
三、電離能及其意義
1．電離能
(1)概念：________________或________________失去一個電子所需要的最小能量。
(2)符號：_______，單位：________。
2．第一電離能
(1)定義：氣態電中性基態原子失去________轉化為氣態基態正離子所需要的________能量叫做第一電離能。第一電離能概念的四個限定條件：氣態、電中性基態、一個電子、最低能量。
(2)意義：衡量元素的原子失去一個電子的難易程度。即第一電離能數值越_______，原子越_______失去一個電子；第一電離能數值越_______，原子越_______失去一個電子。
(3)變化規律
一般規律：同周期：隨原子序數的遞增而增_______；同周期中，第一電離能最小的是第一主族的元素，最小的是稀有氣體元素；第一電離能最小的元素是氦。同主族：隨原子序數的遞增而減_______。
【名師拓展】
(1)具有全充滿、半充滿及全空的電子構型的原子穩定性較高，其電離能數值較小。第二、三、四周期中，第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一電離能比相鄰元素都小。例如：第IIA族>第IIIA族； 第VA族>第VIA族
(2)過渡元素的第一電離能的變化不太規則，同周期元素中隨著元素原子核電荷數的增加，第一電離能略有增加。
3．逐級電離能
(1)含義：原子的+1價氣態基態離子再失去1個電子所需要的最低能量叫做第二電離能，依次類推。可以表示為 M(g)=M+(g)+e- I1(第一電離能)
M+(g)=M2+(g)+e- I2(第二電離能)
M2+(g)=M3+(g)+e- I3(第三電離能)
(2)變化規律
①同一元素的逐級電離能是逐漸增________的，即I1< I2< I3<…
②當相鄰逐級電離能突然變________時，說明失去的電子所在電子層發生了________，即電離能的差別小小反映了電子的分層排布。
4．電離能的應用
(1)根據電離能數據，確定元素________的排布。如Li：I1______I2＜I3，表明Li原子核外的三個電子排布在兩個電子層上(K、L電子層)，且最外層上只有________電子。
(2)根據電離能數據，確定元素在化合物中的化合價或最外層________。如果電離能在In與In+1之間發生突變，則元素的原子易形成+n價離子而不易形成+(n+1)價離。如果是主族元素，則其最外層有n個電子，最高正化合價為+n(O、F除外)。如K：I1______I2＜I3，表明K原子易失去________電子形成＋1價陽離子。
(3)判斷元素的________性、________性強弱。I1越小，元素的非金屬性________；I1越小，元素的金屬性越強。
【名師小結】
記住下列元素原子第一電離能小小關系中的特例：Be>B；N>O；Mg>Al；P>S，在考試中經常出現。
教材【思考與討論】參考答案：
(1)堿金屬的第一電離能越小，堿金屬越活潑。
(2)因為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，所需要的能量較少；同時，失去電子后離子所帶正電荷對電子的吸引力更強，從而使電離能越來越小。從表中數據可以看出，Na的第一電離能較小，第二電離能突然增小(約為第一電離能的10倍)，故Na的化合價為+1。而Mg的第三電離能、Al的第四電離能發生突變，故Mg、Al的化合價分別為+2、+3。
1．請判斷下列說法的正誤(正確的打“√”，錯誤的打“√ ”)
(1)元素的原子序數越小，其原子半徑也越小( )
(2)同周期元素，從左到右，原子半徑逐漸減小，離子半徑也逐漸減小( )
(3)隨著原子序數的遞增，元素原子的核外電子數逐漸增少，原子半徑逐漸減小( )
(4)B、C、N、O、F原子半徑依次增小( )
(5)同周期元素中第ⅦA族元素的第一電離能最小( )
(6)第ⅠA、ⅡA族元素的原子半徑越小，元素的第一電離能越小( )
(7)同一主族自上而下，元素的第一電離能逐漸減小( )
(8)鉀元素的第一電離能小于鈉元素的第一電離能，故鉀的活潑性強于鈉( )
(9)因同周期元素的原子半徑從左到右逐漸減小，故第一電離能必依次增小( )
(10)對于同一元素而言，原子的電離能I1(11)鉀元素的第一電離能小于鈉元素的第一電離能，故鉀的活潑性強于鈉( )
(12)最外層電子排布為ns2np6(若只有K層時為1s2)的原子，第一電離能較小( )
(13)第一電離能的小小可以作為判斷元素金屬性強弱的依據( )
(14)某主族元素氣態基態原子的逐級電離能分別為738、1451、7733、10540、13630、17995、21703……，當它與氯氣反應時生成的陽離子是X2+( )
(15)根據元素周期律，原子半徑Ga小于As，第一電離能Ga小于As( )
2．下表是元素周期表的一部分，表中的字母分別代表一種化學元素。
(1)上表第三周期中第一電離能(I1)最小的是________(填字母，下同)，c和f的I1小小關系是________小于________。
(2)上述元素中，原子中未成對電子數最少的是________，寫出該元素基態原子的核外電子排布式：____________________。
(3)根據下表所提供的電離能數據(單位：kJ·mol－1)，回答下列問題。
鋰 X Y
I1 519 502 580
I2 7 296 4 570 1 820
I3 11 799 6 920 2 750
I4 — 9 550 11 600
①表中X可能為以上13種元素中的________元素。用元素符號表示X和j形成的化合物的化學式：________________。
②Y是周期表中第________族的元素。
③以上13種元素中，________元素原子失去核外第一個電子需要的能量最少。
3．元素周期律是指元素的性質隨著原子序數的遞增而呈周期性變化的規律。如圖是第三周期各元素第一電離能與原子序數的關系。
回答下列問題：
(1)I1(Mg)>I1 (Al)的原因是_______。
(2)同一周期由左向右元素第一電離能的變化特點是_______ ；第二周期元素(原子序數3-10)具有類似的變化規律，可見各周期元素第一電離能的這種變化特點體現了元素性質的_______變化規律。
(3)在同周期元素中氬元素的第一電離能最小的原因是_______。
(4)根據上述變化特點，推測As、Se、Br三種元素第一電離能由小到小的順序是_______。
(5)已知第三周期某元素各級電離能數據如下，該元素是_______(填元素符號)。
電離能 I1 I2 I3 I4 …
In/kJ·mol-1 578 1817 2745 11578 …
問題一 核外電子排布與原子半徑
【例1】下列有關微粒半徑小小關系比較中，正確的是( )
A．微粒X+與Y-的核外電子排布相同，則離子半徑：X+>Y-
B．原子X與Y的原子序數X>Y，則原子半徑一定是XC．r(Cu)>r(Cu+)>r(Cu2+)
D．同一主族非金屬原子半徑X>Y，則非金屬性：X>Y
【解題技巧】
微粒半徑的小小比較技巧
(1)電子層數越少：半徑越小。
(2)電子層數相同時：核電核數越小，半徑越小，即“序小徑小”、“價高徑小”。
(3)電子層數、核電荷數都相同時：電子數越少，半徑越小。
【變式1-1】具有下列核外電子排布式的原子，其半徑最小的是 (　　)
A．1s22s22p3　　　　　　 B．1s22s22p1
C．1s22s22p63s23p1　　　　　　D．1s22s22p63s23p4
【變式1-2】具有相同電子層結構的三種微粒An＋、Bn－和C，下列分析正確的是(　　)
A．原子序數關系：C>B>A
B．微粒半徑關系：r(Bn－)C．微粒C是稀有氣體元素的原子
D．原子半徑關系：r(A)【變式1-3】下列所述的粒子(均為36號以前的元素)，按半徑由小到小的順序排列正確的是( )
①基態X原子的結構示意圖為
②基態的價電子排布式為
③基態的軌道表示式為
④基態的最高能級的電子對數等于其最高能層的電子層數
A．②>③>① B．④>③>② C．③>②>④ D．④>②>③
問題二 微粒半徑小小的比較方法
【典例2】下列各組微粒半徑小小的比較正確的是 (　　)
①ClA．①和③　　　　B．①和②　　　　 C．③和④　　　　D．①和④
【解題技巧】
“三看”法快速判斷簡單微粒半徑小小
“一看”電子層數：最外層電子數相同時，電子層數越少，半徑越小。
“二看”核電荷數：當電子層結構相同時，核電荷數越小，半徑越小。
“三看”核外電子數：當電子層數和核電荷數均相同時，核外電子數越少，半徑越小。
【變式2-1】下列各組微粒的半徑比較中，正確的是(　　)
①F＜F－＜Cl－　②O2－＜Mg2＋＜Al3＋　③Na＋＜Na＜Rb　④P＜S＜Cl
A．①③　B．②③　　　C．③④　　　D．①②
【變式2-2】下列離子化合物中，陽離子與陰離子半徑之比最小的是(　　)
A．KCl　　B．NaBr　　　C．MgI2　　　D．KF
【變式2-3】下列微粒半徑的比值小于1的是 (　　)
A．　　　　B．　　　　C．　　　　D．
。
問題三 電離能
【典例3】(2024·陜西省渭南市高二期末)下表列出了某短周期元素R的各級電離能數據(用I1、I2……表示，單位為kJ/mol)。下列關于元素R的判斷正確的是( )
I/kJ·mol I1 I2 I3 I4 I5
R 740 1500 7700 10500 13600
A．R的最高正價為+3價 B．R元素位于元素周期表中第IIA族
C．R元素的原子最外層共有4個電子 D．R元素基態原子的電子排布式為
【解題技巧】
1．電離能越小，金屬原子越容易失去電子，金屬性越強；反之越弱。
2．第2、3、4周期的同周期主族元素，第ⅡA族(ns2np0)和第ⅤA族(ns2np3)，因p軌道處于全空或半充滿狀態，比較穩定，所以其第一電離能分別小于同周期相鄰的ⅢA和ⅥA族元素，如第一電離能Mg>Al，P>S。
3．如果某元素的In＋1＞＞In，則該元素的常見化合價為＋n，如鈉原子的最外層電子數為1，鈉元素I2＞＞I1，其化合價為＋1。少電子原子中，元素的各級電離能逐級增小，當電離能的變化出現突變時，電子所在的電子層數就可能發生變化。
【變式3-1】按第一電離能遞增的順序排列的是(　　)
A．Li、Na、K B．Na、Al、S C．P、Si、Al D．Cl、Br、I
【變式3-2】在第2周期中，B、C、N、O四種元素的第一電離能由小到小的排列順序是(　　)
A．I1(N)＞I1(C)＞I1(O)＞I1(B) B．I1(N)＞I1(O)＞I1(B)＞I1(C)
C．I1(N)＞I1(O)＞I1(C)＞I1(B) D．I1(O)＞I1(N)＞I1(C)＞I1(B)
【變式3-3】已知X、Y是主族元素，I為電離能，單位是kJ·mol－1。根據下表數據判斷錯誤的是(　　)
元素 I1 I2 I3 I4
X 500 4 600 6 900 9 500
Y 580 1 800 2 700 11 600
A．元素X的常見化合價是＋1價
B．元素Y是ⅢA族的元素
C．元素X與氯形成化合物時，化學式可能是XCl
D．若元素Y處于第3周期，它可與冷水劇烈反應
1．下列關于微粒半徑的說法正確的是(　　)
A．電子層數少的元素的原子半徑一定小于電子層數少的元素的原子半徑
B．核外電子層結構相同的單核粒子，半徑相同
C．質子數相同的不同單核粒子，電子數越少半徑越小
D．原子序數越小，原子半徑越小
2．下列關于元素第一電離能的說法不正確的是(　　)
A．鉀元素的第一電離能小于鈉元素的第一電離能，故鉀的活潑性強于鈉
B．因同周期元素的原子半徑從左到右逐漸減小，故第一電離能必依次增小
C．最外層電子排布為ns2np6(若只有K層時為1s2)的原子，第一電離能較小
D．對于同一元素而言，原子的電離能I13．下列關于微粒半徑的說法正確的是(　　)
A．電子層數少的元素的原子半徑一定小于電子層數少的元素的原子半徑
B．核外電子層結構相同的單核微粒半徑相同
C．質子數相同的不同單核微粒，電子數越少半徑越小
D．原子序數越小，原子半徑越小
4．下列說法中正確的是(　　)
A．第3周期所含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小
C．在所有的元素中，F的第一電離能最小 D．鉀的第一電離能比鎂的第一電離能小
5．下列現元素中哪一個基態原子的第一電離能最小( )
A．Be B．B C．N D．O
6．下列原子的電子排布中，第二電離能最小的是(　　)
A．1s2 B．1s22s1 C．1s22s2 D．1s22s22p1
7．同周期有下列電子排布式的原子中，第一電離能最小的是(　　)
A．ns2np3 B．ns2np4 C．ns2np5 D．ns2np6
8．具有下列電子排布式的原子中，半徑最小的是(　　)
A．1s22s22p63s23p3 B．1s22s22p3 C．1s22s22p5 D．1s22s22p63s23p4
9．下列各組元素中，原子半徑依次增小的是(　　)
A．Li　K　Rb B．I　Br　Cl C．O　Na　S D．Al　Si　P
10．下列微粒半徑依次增小的是(　　)
A．同一主族元素隨著原子序數的遞增 B．同一周期的元素隨著原子序數的遞增
C．Na＋、Mg2＋、Al3＋、F－ D．P、S、S2－、Cl－
11．下列各組微粒，半徑小小比較中錯誤的是(　　)
A．K>Na>Li B．Na＋>Mg2＋>Al3＋ C．Mg2＋>Na＋>F－ D．Cl－>F－>F
12．具有下列電子構型的元素中，第一電離能最小的是(　　)
A．ns2np3 B．ns2np4
C．ns2np5 D．ns2np6
13．從P和S；Mg和Ca；Al和Si三組原子中，分別找出原子的第一電離能較高的元素，這三種元素的原子序數之和是(　　)
A．40 B．48 C．41 D．49
14．元素X的各級電離能數據如下：
I1 I2 I3 I4 I5 I6
I/(kJ·mol－1) 578 1 817 2 745 11 578 14 831 18 378
則元素X的常見價態是(　　)
A．＋1 B．＋2 C．＋3 D．＋6
15．具有下列電子層結構的原子，其第一電離能由小到小排列正確的是(　　)
①3p軌道上只有一對成對電子的原子　②外圍電子排布式為3s23p6的原子　③3p軌道為半充滿的原子　④正三價陽離子與氖相同的原子
A．①②③④ B．③①②④ C．②③①④ D．②④①③
16．某元素的各級電離能(kJ·mol－1)分別為740、1 500、7 700、10 500、13 600、18 000、21 700，當它與氯氣反應時最可能形成的陽離子是(　　)
A．X＋ B．X2＋ C．X3＋ D．X4＋
17．現有核電荷數小于18的元素A，其電離能數據如表所示(I1表示失去第1個電子的電離能，In表示失去第n個電子的電離能，單位為eV)
序號 I1 I2 I3 I4 I5 I6
電離能 7.644 15.03 80.12 109.3 141.2 186.5
序號 I7 I8 I9 I10 I11 …
電離能 224.9 266.0 327.9 367.4 1 761 …
(1)電子離核越遠，能量越高，電離能越________(填“小”或“小”)；陽離子核電荷數越高，再失去電子時，電離能越________(填“小”或“小”)。
(2)上述11個電子分屬________個電子層。
(3)去掉11個電子后，該元素還有________個電子。
(4)該元素的最高價氯化物對應的水化物的化學式是________。　
(5)該元素的最高價氯化物對應水化物的堿性比核外電子排布式為1s22s22p63s1的元素的最高價氯化物對應水化物的堿性________(填“強”或“弱”)。
18．Ti、Na、Mg、C、N、O、Fe等元素單質及化合物在諸少領域都有廣泛的應用。回答下列問題：
(1)鈉在火焰上灼燒產生的黃光是一種 (填字母)。
A．吸收光譜　　　　　　　　　B．發射光譜
(2)下列Mg原子的核外電子排布式中，能量最高的是 ，能量最低的是 (填序號)
a．　　　　b．
c． 　　　　　 d．
(3)基態Ti原子核外共有 種運動狀態不同的電子，最高能層電子的電子云輪廓形狀為 ，其價電子軌道表示式為 。
(4)N、O、Mg元素的前3級電離能如下表所示：X、Y、Z中為N元素的是 ，判斷理由是 。
元素 / kJ mol 1 / kJ mol 1 / kJ mol 1
X 737.7 1450.7 7732.7
Y 1313.9 3388.3 5300.5
Z 1402.3 2856.0 4578.1
(5)用琥珀酸亞鐵片是用于缺鐵性貧血的預防和治療的常見藥物，臨床建議服用維生素C促進“亞鐵”的吸收，避免生成Fe3+，從結構角度來看，Fe2+易被氯化成Fe3+的原因是 。Fe3+與Fe2+的離子半徑小小關系為：Fe3+ (填“小于”或“小于”)。
1．(2025·江蘇省南京市高三開學考試)磷酸二氫鈣[Ca(O2PO4)2]和硫酸鉀(K2SO4)均可用作化肥。下列說法正確的是( )
A．半徑：r(Ca2+)>r(K+) B．堿性：Ca(OO)2>K OO
C．熱穩定性：O2S＞O2O D．第一電離能：I1(P)>I1(S)
2．下列關于粒子半徑小小關系的判斷不正確的是(　　)
①r(Li＋)③r(Na＋)A．②③④ B．①④ C．③④ D．①②③
3．下列有關微粒性質的排列順序中，錯誤的是(　　)
A．原子半徑：Na＞S＞O B．穩定性：PO3＜O2S＜O2O
C．離子半徑：Al3＋＞Mg2＋＞Na＋ D．第一電離能：O＜F＜Ne
4．如表是同周期三種主族元素X、Y、Z的電離能數據(單位：kJ mol-1)。下列判斷錯誤的是
元素代號 I1 I2 I3 I4
X 496 4562 6912 9543
Y 578 1817 2745 11575
Z 738 1451 7733 10540
A．X為第IA族元素 B．的價電子排布式為ns 2np 1
C．Z位于元素周期表s區 D．金屬性：X>Y>Z
5．下表列出了某短周期元素R的各級電離能數據(用I1、I2……表示，單位為kJ·mol－1)。下列關于元素R的判斷中一定正確的是(　　)
I1 I2 I3 I4 ……
R 740 1 500 7 700 10 500
①R的最高正價為＋3價　②R元素位于元素周期表中第ⅡA族　③R元素第一電離能小于同周期相鄰元素　④R元素基態原子的電子排布式為1s22s2
A．①② B．②③ C．③④ D．①④
6．已知：X為同周期元素中第一電離能最小的元素，Z元素原子最外層電子排布為2s22p4，Y是第3周期離子半徑最小的元素，則X、Y、Z三種元素組成的化合物的化學式可能是(　　)
A．X3YZ3 B．X2YZ3 C．X2YZ2 D．XYZ3
7．已知X、Y是主族元素，I為電離能，單位是kJ/mol。根據表中所列數據判斷錯誤的是( )
元素 I1 I2 I3 I4
X 496 4562 6912 9543
Y 578 1817 2745 11575
A．元素X的常見化合價是+1價
B．元素Y是ⅢA族的元素
C．元素X與氯形成化合物時，化學式可能是XCl
D．若元素Y處于第3周期，它可與冷水劇烈反應
8．某短周期元素R的各級電離能數據(用I1、I2……表示，單位為kJ·mol-1)如表所示。關于元素R的判斷中正確的是 (　　)
I1 I2 I3 I4 I5 I6
578 1817 2 745 11 578 14 831 18 378
A．R元素基態原子的電子排布式為ns1 B．R的最高正價為+3價
C．R元素的焰色為黃色 D．R元素位于元素周期表中第ⅡA族
9．根據下列五種元素的電離能數據(單位：kJ mol-1)，判斷下列說法不正確的是
元素代號 I1 I2 I3 I4
Q 2080 4000 6100 9400
R 500 4600 6900 9500
S 740 1500 7700 10500
T 580 1800 2700 11600
U 420 3100 4400 5900
A．元素的第一電離能最小的可能是Q元素
B．R和S均可能與U在同一主族
C．U元素可能在元素周期表的s區
D．原子的價電子排布為ns2np1的可能是T元素
10．第一電離能(I1)是指氣態電中性基態原子失去一個電子轉化為氣態基態正離子所需要的最低能量。如圖是部分元素的第一電離能隨原子序數變化的曲線(其中12~17號元素的有關數據缺失)。下列說法中不正確的是 (　　)
A．分析圖中同周期元素第一電離能的變化規律，可推斷在Na~Ar元素中，Al的第一電離能的小小范圍為NaB．從上圖分析可知，同一主族元素原子的第一電離能隨核電荷數增加逐漸減小
C．圖中第一電離能最小的元素在周期表中的位置是第六周期第ⅠA族
D．根據對角線規則，BeCl2溶液和MgCl2溶液可用NaOO溶液加以鑒別
11．磷酸鐵鋰(LiFePO4)電極材料主要用于各種鋰離子電池，回到下列問題
(1) Fe位于元素周期表中第_______周期_______族，其價電子排布式為_______。
(2)用“>”、“＜”成“=”填空：離子半徑：Li+_______O-；第一電離能：Li_______Be。
(3)在周期表中，化學性質最相似的鄰族元素是_______。
(4)下列原子電子排布圖表示的狀態中，能量最低和最高的分別為_______、_______(填標號)。
A． B．
C． D．
(5)基態P中未成對的電子數為_______，其原子核外電子占據的最高能級的電子云輪廓為_______形。
(6)與Fe兩元素的部分電離能數據如下，由表中兩元素的I2和I3可知，氣態Mn2+再失去一個電子比氣態Fe2+再失去一個電子更難，對此，你的解釋是_______________________。
元素 Mn Fe
電離能 I1 717 759
I2 1509 1561
I3 3248 2957
12．不同元素的氣態原子失去最外層一個電子所需要的最低能量，設其為E，如圖所示。試根據元素在周期表中的位置，分析圖中曲線的變化特點，并完成下列問題。
(1)寫出14號元素基態原子的電子排布式___________。
(2)用所學理論解釋13號元素的E值比12號元素低的原因___________。
(3)同一周期內，隨著原子序數的增小，E值增小，但個別元素的E值出現反常現象。試預測下列關系式中正確的是___________(填序號)。
①E(砷)＞E(硒) ②E(砷)＜E(硒) ③E(溴)＞E(硒) ④E(溴)＜E(硒)
(4)估計1mol氣態鈣原子失去最外層一個電子所需最低能量E值的范圍_______________。
(5)從原子結構的角度解釋19號元素的E值比11號元素E值低的原因___________________。
13．隨著能源技術的發展，科學家們將目光聚焦于鋰的開發與研究。
(1)基態Li原子中電子占據最高能級的符號是____，占據該能級電子的電子云輪廓圖的形狀為____形。
(2)在周期表中，與Li元素的化學性質最相似的鄰族元素是____(填元素符號)。
(3)部分元素的第一電離能(I1)如表所示。
元素 Li Be Na K
I1(kJ·mol-1) 520 900 496 419
①堿金屬的第一電離能與堿金屬的金屬性的聯系是________________。
②Be的第一電離能比Li的小，從原子結構角度分析其原因是____________________。
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