2023屆新高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)(多選)魯科版第五章第2課時　元素周期表與元素周期律學(xué)案

第2課時元素周期表與元素周期律1.認識元素性質(zhì)與元素在元素周期表中位置的關(guān)系。2.知道元素周期表的結(jié)構(gòu),以第三周期的鈉、鎂、鋁、硅、磷、硫、氯,以及堿金屬和鹵族元素為例,了解同周期、同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律。3.能從原子價電子數(shù)目和價電子排布的角度解釋元素周期表的分區(qū)、周期和族的劃分,能列舉元素周期律(表)的應(yīng)用。4.能說出元素電離能、電負性的含義,能描述主族元素第一電離能、電負性變化的一般規(guī)律,能從電子排布的角度對這一規(guī)律進行解釋,能說明電負性大小與原子在化合物中吸引電子能力的關(guān)系,能利用電負性判斷元素的金屬性與非金屬性的強弱,推測化學(xué)鍵的極性。5.能結(jié)合有關(guān)資料說明元素周期律(表)對合成新物質(zhì)、制造新材料的指導(dǎo)作用。6.能利用元素在元素周期表中的位置和原子結(jié)構(gòu),分析、預(yù)測、比較元素及其化合物的性質(zhì)。7.學(xué)生必做實驗:同周期、同主族元素性質(zhì)的遞變。元素周期表1.元素周期表的結(jié)構(gòu)(1)原子序數(shù)按照元素在周期表中的順序給元素編號,稱之為原子序數(shù),原子序數(shù)=核電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)。(2)結(jié)構(gòu)及編排原則規(guī)律總結(jié)周期(72.元素周期表的分區(qū)(1)原子結(jié)構(gòu)與元素周期表的關(guān)系周期能層數(shù)每周期第一種元素每周期最后一種元素原子序數(shù)基態(tài)原子的簡化電子排布式原子序數(shù)基態(tài)原子的電子排布式一111s121s2二23[He]2s1101s22s22p6三311[Ne]3s1181s22s22p63s23p6四419[Ar]4s1361s22s22p63s23p63d104s24p6五537[Kr]5s1541s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6六655[Xe]6s1861s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s26p6七787[Rn]7s11181s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d105f146s26p66d107s27p6(2)根據(jù)原子核外電子排布分區(qū)①分區(qū)簡圖:②各區(qū)元素原子價電子排布特點及化學(xué)性質(zhì)分區(qū)元素分布價電子排布元素性質(zhì)特點s區(qū)ⅠA族、ⅡA族ns1～2除氫外都是活潑金屬元素;通常是最外層電子參與反應(yīng)p區(qū)ⅢA～ⅦA族、0族ns2np1～6(氦除外)通常是最外層電子參與反應(yīng)過渡元素d區(qū)ⅢB～ⅦB族、Ⅷ族(除鑭系、錒系外)(n-1)d1～9ns1～2(鈀除外)d軌道可以不同程度地參與化學(xué)鍵的形成ds區(qū)ⅠB族、ⅡB族(n-1)d10ns1～2金屬元素f區(qū)鑭系、錒系(n-2)f0～14(n-1)d0～2ns2鑭系元素化學(xué)性質(zhì)相近,錒系元素化學(xué)性質(zhì)相近3.元素周期表的三大應(yīng)用(1)科學(xué)預(yù)測:為新元素的發(fā)現(xiàn)及預(yù)測它們的原子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)提供了線索。(2)尋找新材料(3)指導(dǎo)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。[理解辨析]1.判一判(正確的打“√”,錯誤的打“×”)(1)元素周期表中共有18個縱列、16個族。()(2)同族元素原子的最外層電子數(shù)一定相同。()(3)元素周期表中位于金屬與非金屬分界線附近的元素屬于過渡元素。()(4)ⅠA族包含元素種數(shù)最多且全部是金屬元素。()(5)兩短周期元素原子序數(shù)相差8,則周期序數(shù)一定相差1。()解析:(1)8、9、10縱列為第Ⅷ族,因此元素周期表中有18個縱列、16個族。(2)同主族元素原子最外層電子數(shù)相同,但0族最外層電子數(shù)為2或8,不相同。(3)過渡元素是指元素周期表中ⅢB族(第3列)到ⅡB族(第12列),共10列所含元素。(4)含元素種類最多的族是第ⅢB族,共有32種元素,ⅠA族中的H是非金屬元素。(5)短周期元素種數(shù)分別為2、8、8,因此元素原子序數(shù)相差8,則周期序數(shù)一定相差1。答案:(1)√(2)×(3)×(4)×(5)√2.想一想中國科學(xué)院院士張青蓮教授曾主持測定了銦(49In)等9種元素相對原子質(zhì)量的新值,被采用為國際新標準。如何推斷銦(49In)在周期表中的位置?提示:方法一根據(jù)原子核外電子排布規(guī)則,該原子結(jié)構(gòu)示意圖為,據(jù)此判斷該元素位于元素周期表第五周期第ⅢA族。方法二可利用稀有氣體原子序數(shù)確定主族元素在周期表中的位置,36<49<54,In位于元素周期表第五周期;54-49=5或49-36=13,In位于元素周期表第五周期第13列,即第五周期第ⅢA族。3.做一做第四周期中,未成對電子數(shù)最多的元素是(填名稱)。

(1)它位于族。

(2)核外電子排布式是。

(3)它有個能層,個能級,種運動狀態(tài)不同的電子。(4)價電子排布式:,

價電子軌道表示式:。

(5)屬于區(qū)。

答案:鉻(1)ⅥB(2)1s22s22p63s23p63d54s1(或[Ar]3d54s1)(3)4724(4)3d54s1(5)d元素周期表的結(jié)構(gòu)1.(2021·山東日照一模改編)某種具有高效率電子傳輸性能的有機發(fā)光材料的結(jié)構(gòu)簡式如圖所示。下列關(guān)于該材料組成元素的說法正確的是(D)A.五種組成元素中有四種元素位于p區(qū)且均位于同一周期B.Al所在主族的元素與同周期的第ⅡA族元素原子序數(shù)一定相差1C.H元素所在列所含元素種數(shù)最多D.基態(tài)N原子核外有7種運動狀態(tài)不同的電子解析:由該材料結(jié)構(gòu)簡式可知,組成該物質(zhì)的元素有H、C、N、O和Al,H位于第一周期,屬于s區(qū),而C、N、O均位于第二周期,均屬于p區(qū),Al位于第三周期,屬于p區(qū),故A錯誤;長周期的第ⅡA族與第ⅢA族之間隔著過渡元素,共10個縱列,故第ⅢA族元素與同周期的第ⅡA族元素原子序數(shù)相差1(第二、第三周期)、11(第四、第五周期)或25(第六、第七周期),B項錯誤;周期表中含元素種數(shù)最多的是第3列,因為包含鑭系、錒系各15種元素,故C錯誤;N的原子序數(shù)為7,核外有7個電子,每個電子運動狀態(tài)都不同,即基態(tài)N原子核外有7種運動狀態(tài)不同的電子,故D正確。2.隨著元素不斷被發(fā)現(xiàn),種類越來越多,化學(xué)家們開始對它們進行分類和整理,以求發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的元素體系。關(guān)于下表的說法正確的是(C)A.表中數(shù)字代表元素的原子序數(shù)B.表中元素的排列依據(jù)是元素的原子結(jié)構(gòu)C.推測表中“?=70”指代的元素的最高化合價為+4D.每一縱行(列)都對應(yīng)現(xiàn)在常用的元素周期表中的一族解析:表中數(shù)字代表元素的相對原子質(zhì)量,故A錯誤;表中元素的排列依據(jù)是相對原子質(zhì)量的大小,故B錯誤;推測表中“?=70”和C、Si在同一橫排,屬于同主族,所以元素的最高化合價為+4,故C正確;每一橫行都對應(yīng)現(xiàn)在常用的元素周期表中的一族,故D錯誤。元素周期表的應(yīng)用3.部分元素在周期表中的分布如圖所示(虛線為金屬元素與非金屬元素的分界線),下列說法不正確的是(B)A.虛線左側(cè)是金屬元素B.As處于第五周期第ⅤA族C.Si、Ge可作半導(dǎo)體材料D.Sb既有金屬性又有非金屬性解析:根據(jù)位置,由Si處于第三周期第ⅣA族可推知,As處于第四周期第ⅤA族,選項B不正確。4.(2021·浙江杭州模擬)如圖,X、Y、Z、W四種短周期元素的原子最外層電子數(shù)之和為21。下列說法正確的是(D)A.原子半徑(r):r(Z)>r(Y)>r(X)B.X的氫化物一定比Y的氫化物的沸點要低C.WY2、WZ4、WX均有熔點高、硬度大的特性D.某病毒DNA鏈中有T元素,可能是T取代了普通DNA鏈中的P元素解析:設(shè)X的最外層電子數(shù)為a,則Y、W、Z的最外層電子數(shù)分別為a+2、a、a+3,從而得出a+(a+2)+a+(a+3)=21,a=4,故X、Y、W、Z分別為C、O、Si、Cl,由T在周期表中的位置可知,T為As元素。X、Y、Z分別為C、O、Cl,C、O為同周期元素,C在O的左邊,則原子半徑(r)為r(C)>r(O),A不正確;X、Y分別為C、O,若X的氫化物中碳原子數(shù)比較多(如石蠟),常溫下呈固態(tài),則其沸點可能比Y的氫化物(H2O)的沸點要高,B不正確;SiCl4在固態(tài)時形成分子晶體,其熔點較低、硬度較小,C不正確;某病毒DNA鏈中有As元素,As與P同主族且相鄰,可能是As取代了普通DNA鏈中的P元素,D正確。元素周期律1.元素周期律(1)元素周期律(2)元素性質(zhì)的周期性變化規(guī)律①主族元素性質(zhì)的變化規(guī)律項目同周期(左→右)同主族(上→下)原子結(jié)構(gòu)相似性電子層數(shù)相同最外層電子數(shù)相同遞變性核電荷數(shù)逐漸增大逐漸增大電子層數(shù)相同逐漸增多原子半徑逐漸減小逐漸增大性質(zhì)相似性單質(zhì)化學(xué)性質(zhì)相似遞變性元素化合價最高正化合價由+1→+7(O、F除外)最低負化合價=-(8-主族序數(shù))相同,最高正化合價=主族序數(shù)(O、F除外)金屬性逐漸減弱逐漸增強非金屬性逐漸增強逐漸減弱化合物離子的氧化性、還原性陽離子氧化性逐漸增強陰離子還原性逐漸減弱陽離子氧化性逐漸減弱陰離子還原性逐漸增強氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性逐漸增強逐漸減弱最高價氧化物對應(yīng)的水化物的酸堿性堿性逐漸減弱酸性逐漸增強堿性逐漸增強酸性逐漸減弱②對角線規(guī)則:在元素周期表中,某些主族元素與右下方的主族元素的有些性質(zhì)是相似的,如。2.元素性質(zhì)的比較判斷(1)電離能①第一電離能:氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的最低能量,符號為I1,單位為kJ·mol-1。②意義:表示原子失去電子的難易程度。第一電離能數(shù)值越小,氣態(tài)原子越易失去一個電子,該元素的金屬性越強;反之,第一電離能數(shù)值越大,氣態(tài)原子越難失去一個電子。③規(guī)律a.同周期:第一種元素的第一電離能最小,最后一種元素的第一電離能最大,從左到右總體呈現(xiàn)增大的變化趨勢;同周期ⅡA族、ⅤA族元素第一電離能比相鄰元素都高。b.同族元素:從上到下第一電離能變小。c.同種原子:逐級電離能越來越大(即I1<I2<I3…)。(2)電負性①含義:用來描述不同元素的原子對鍵合電子吸引力的大小。元素的電負性越大,表示其原子對鍵合電子的吸引力越大。②變化規(guī)律:除稀有氣體外,一般來說,同周期從左至右,元素的電負性逐漸變大,同主族元素從上到下,元素的電負性逐漸變小。③意義a.判斷一種元素是金屬元素還是非金屬元素。金屬元素的電負性一般小于1.8,非金屬元素的電負性一般大于1.8,而位于非金屬三角區(qū)邊界的“類金屬”(如鍺、銻等)的電負性則在1.8左右。b.判斷化合物中元素化合價的正、負。化合物中,電負性大的元素易呈現(xiàn)負價,電負性小的元素易呈現(xiàn)正價。c.判斷化學(xué)鍵的性質(zhì)。電負性差值大(一般以1.7為界)的元素原子之間形成的主要是離子鍵,差值小的元素原子之間形成的主要是共價鍵。(3)元素金屬性和非金屬性強弱的判斷方法三表元素周期表:金屬性“右弱左強,上弱下強,右上弱左下強”;非金屬性“左弱右強,下弱上強,左下弱右上強”金屬活動性順序表:按K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、Cu、Hg、Ag、Pt、Au的順序,金屬性逐漸減弱(其中Pb>Sn)非金屬活動性順序表:按F、O、Cl、Br、I、S的順序,非金屬性逐漸減弱三反應(yīng)置換反應(yīng):強的置換弱的,適合金屬也適合非金屬與水或非氧化性酸反應(yīng)越劇烈,或最高價氧化物對應(yīng)水化物的堿性越強,則金屬性越強與氫氣反應(yīng)越容易,生成的氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性越強,或最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性越強,則非金屬性越強氧化性金屬離子的氧化性越弱,對應(yīng)元素的金屬性越強還原性非金屬氫化物或非金屬陰離子的還原性越弱,對應(yīng)元素的非金屬性越強3.學(xué)生必做實驗:同周期、同主族元素性質(zhì)的遞變實驗一實驗?zāi)康奶骄繅A金屬元素性質(zhì)遞變規(guī)律實驗操作實驗現(xiàn)象都能在空氣中燃燒,鈉產(chǎn)生黃色火焰,鉀產(chǎn)生紫色火焰(透過藍色鈷玻璃),鉀燃燒更劇烈金屬浮在水面上,熔成閃亮的小球,四處游動,發(fā)出嘶嘶的響聲,反應(yīng)后的溶液呈紅色;鉀與水的反應(yīng)有輕微爆炸聲并著火燃燒實驗結(jié)論金屬的活潑性:K>Na金屬的活潑性:K>Na實驗二實驗?zāi)康奶骄葵u素單質(zhì)間的置換反應(yīng)實驗操作實驗現(xiàn)象振蕩、靜置后,溶液由無色變?yōu)槌赛S色振蕩、靜置后,溶液由無色變?yōu)楹稚袷?、靜置后,溶液由無色變?yōu)楹稚珜嶒灲Y(jié)論氧化性:Cl2>Br2>I2實驗三實驗?zāi)康谋容^同周期主族元素金屬性強弱實驗操作實驗現(xiàn)象加熱前,鎂條表面附著了少量無色氣泡,加熱至沸騰后,有較多的無色氣泡冒出,滴加酚酞溶液變?yōu)榉奂t色沒有明顯變化實驗操作實驗現(xiàn)象先生成白色絮狀沉淀,滴加鹽酸和氫氧化鈉溶液后沉淀逐漸溶解先生成白色沉淀,滴加鹽酸后沉淀逐漸溶解,滴加氫氧化鈉溶液后沉淀不溶解結(jié)論金屬性:Mg>Al金屬性是指金屬氣態(tài)原子失電子能力的性質(zhì),金屬活動性是指金屬單質(zhì)在水溶液中失去電子能力的性質(zhì),兩者順序基本一致,僅極少數(shù)例外。如金屬性Pb>Sn,而金屬活動性Sn>Pb。[理解辨析]1.判一判(正確的打“√”,錯誤的打“×”)(1)第三周期非金屬元素含氧酸的酸性從左到右依次增強。()(2)第二周期元素從左到右,最高正價從+1遞增到+7。()(3)元素的氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定,元素的非金屬性越強,氫化物水溶液的酸性也就越強。()(4)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。()(5)元素的電負性越大,非金屬性越強,第一電離能也越大。()(6)可以根據(jù)金屬活動性順序表判斷元素原子電離能的大小。()解析:(1)第三周期非金屬元素的非金屬性從左到右依次增強,最高價含氧酸的酸性從左到右依次增強。(2)第二周期元素中,O沒有最高正價,F沒有正價。(3)元素的氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定,非金屬性越強,但其水溶液的酸性與元素非金屬性沒有必然聯(lián)系。(4)同周期元素從左到右,原子半徑逐漸減小,金屬元素的陽離子半徑逐漸減小,但金屬陽離子核外電子層數(shù)比同周期非金屬元素的陰離子核外電子層數(shù)少1,所以金屬陽離子半徑小于同周期非金屬元素的陰離子半徑。(5)如電負性O(shè)>N,非金屬性O(shè)>N,而第一電離能N>O。(6)金屬活動性順序與元素相應(yīng)的電離能大小順序不完全一致,故不能根據(jù)金屬活動性順序表判斷元素原子電離能的大小。答案:(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(6)×2.想一想(1)如何比較F-、Na、Na+、Cl、Cl-的半徑大小?提示:可以用“三看”法比較?！耙豢础彪娮訉訑?shù),電子層數(shù)越多,半徑越大;“二看”核電荷數(shù),當電子層數(shù)相同時,核電荷數(shù)越大,半徑越小;“三看”核外電子數(shù),當電子層數(shù)和核電荷數(shù)均相同時,核外電子數(shù)越多,半徑越大,由此可得Na>Cl->Cl>F->Na+。(2)為什么Mg的第一電離能比Al大,P的第一電離能比S大?提示:第二、第三、第四周期的同周期主族元素,第ⅢA族(ns2np1)和第ⅥA族(ns2np4)元素與相鄰第ⅡA族(ns2np0)和第ⅤA族(ns2np3)元素原子(p軌道處于全空或半充滿狀態(tài),比較穩(wěn)定)相比,p能級上多出的一個電子更易失去,所以其第一電離能小于同周期相鄰的第ⅡA族和第ⅤA族元素,故第一電離能Mg>Al,P>S。3.做一做(1)第三周期所有元素的第一電離能(I1)大小順序為(用元素符號表示)。(2)Na的逐級電離能中有次突躍。分別是哪級電離能發(fā)生突躍?。(3)F、Cl、Br、I的第一電離能由大到小的順序為,電負性由大到小的順序為。答案:(1)Na<Al<Mg<Si<S<P<Cl<Ar(2)2I2?I1、I10?I9(3)F>Cl>Br>IF>Cl>Br>I元素周期律的準確判斷1.(2021·天津模擬)下列有關(guān)物質(zhì)性質(zhì)的比較,結(jié)論正確的是(A)A.熱穩(wěn)定性:PH3<H2S<H2OB.堿性:KOH>Al(OH)3>Mg(OH)2C.第一電離能:Na<Mg<AlD.室溫下水溶性:NH3>Cl2>SO2解析:非金屬元素的非金屬性越強,簡單氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性越強,因為非金屬性O(shè)>S>P,所以簡單氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性PH3<H2S<H2O,故A正確;金屬元素的金屬性越強,最高價氧化物對應(yīng)水化物的堿性越強,因為金屬性K>Mg>Al,所以堿性KOH>Mg(OH)2>Al(OH)3,故B錯誤;同周期元素從左向右,半徑減小,第一電離能呈增大趨勢,但Mg元素最外層電子排布為全充滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu),第一電離能大于Al元素,所以第一電離能Na<Al<Mg,故C錯誤;氨氣在水中的溶解度為1∶700,氯氣在水中的溶解度為1∶2.6,二氧化硫在水中的溶解度為1∶40,所以室溫下水溶性NH3>SO2>Cl2,故D錯誤。2.有四種元素的基態(tài)原子的電子排布式如下:①1s22s22p63s23p4②1s22s22p63s23p3③1s22s22p3④1s22s22p5則下列有關(guān)比較中正確的是(A)A.第一電離能:④>③>②>①B.原子半徑:①>②>③>④C.電負性:④>③>②>①D.最高正化合價:④>③=②>①解析:由電子排布式可知,①為S,②為P,③為N,④為F。第一電離能為④>③>②>①,A正確;原子半徑應(yīng)是②最大,④最小,B不正確;電負性應(yīng)是④最大,②最小,C不正確;F無正價,最高正價為①>②=③,D不正確。元素金屬性和非金屬性的比較3.下列關(guān)于元素金屬性和非金屬性強弱比較的說法不正確的是(A)A.將大理石加入稀鹽酸中,能產(chǎn)生CO2氣體,說明Cl的非金屬性強于C的B.Si與H2化合所需溫度遠高于S與H2化合所需溫度,說明S的非金屬性強于Si的C.Na與冷水反應(yīng)劇烈,而Mg與冷水反應(yīng)緩慢,說明Na的金屬性強于Mg的D.Fe投入CuSO4溶液中,能置換出Cu,說明Fe的金屬性比Cu的強解析:鹽酸中的溶質(zhì)HCl不是氯元素的最高價氧化物對應(yīng)的水化物,雖然HCl的酸性比碳酸的強,但不能作為Cl、C非金屬性強弱的判斷依據(jù),A錯誤;單質(zhì)與H2越易化合,對應(yīng)元素的非金屬性越強,B正確;單質(zhì)與水越易反應(yīng)生成堿和H2,對應(yīng)元素的金屬性越強,C正確;較活潑的金屬單質(zhì)可將較不活潑的金屬元素從它的鹽溶液中置換出來,D正確。4.下列不能說明氯元素的非金屬性比硫元素強的事實是(A)①HCl比H2S穩(wěn)定②HClO氧化性比H2SO4強③HClO4酸性比H2SO4強④Cl2能與H2S反應(yīng)生成S⑤氯原子最外層有7個電子,硫原子最外層有6個電子A.②⑤ B.①②C.①②④ D.①③⑤解析:判斷元素的非金屬性強弱是根據(jù)元素的最高價氧化物對應(yīng)水化物(即最高價含氧酸)的酸性強弱,而不是氧化性強弱,且HClO不是氯元素的最高價含氧酸,故②不能說明;最外層電子數(shù)多的元素非金屬性不一定強,如最外層電子數(shù)I>O,但非金屬性I<O,故⑤不能說明,故選A。電離能及電負性的應(yīng)用5.在科學(xué)研究和生產(chǎn)實踐中,僅有定性分析往往是不夠的,為此,人們用電離能、電子親和能、電負性來定量衡量或比較原子得失電子能力的強弱。請回答以下問題:(1)(2021·山東日照三模)與B、O同周期,第一電離能介于兩者之間的有(填元素符號)。

(2)(2021·天津和平三模)P、S的第二電離能(I2)的大小關(guān)系為I2(P)(填“>”“<”或“=”)I2(S),原因是

。(3)(2021·河北唐山三模)磷青銅中的錫、磷兩種元素電負性的大小為Sn(填“>”“<”或“=”)P。

(4)(2021·山東濟南三模)一種二茂鐵為骨架的新型手性膦氮配合物結(jié)構(gòu)示意圖如圖,其中Ph為苯基,Ir為銥元素。該結(jié)構(gòu)中電負性最大的元素為(填元素符號,下同),分子中第二周期元素的第一電離能由大到小的順序為。解析:(1)同周期元素從左向右,第一電離能增大(第ⅡA族、第ⅤA族元素特殊),則第二周期元素中,第一電離能介于B和O之間的元素有Be、C。(2)P+的價電子排布式為3s23p2,S+的價電子排布式為3s23p3,屬于半充滿結(jié)構(gòu),能量低,穩(wěn)定,難失去電子,所以I2(P)<I2(S)。(3)根據(jù)元素的電負性在周期表中的遞變規(guī)律判斷,同周期元素從左到右電負性逐漸增大,同主族元素從上到下電負性逐漸減小,磷青銅中的錫、磷兩種元素電負性的大小為Sn<P。(4)該物質(zhì)含有H、C、N、O、P、Fe、Ir元素,同周期元素從左至右電負性逐漸增大,同主族元素從上到下電負性逐漸減小,故該結(jié)構(gòu)中電負性最大的元素為O;分子中第二周期元素為C、N、O,第一電離能由大到小的順序為N>O>C。答案:(1)Be、C(2)<S+的價電子排布式為3s23p3,屬于半充滿結(jié)構(gòu),能量低,穩(wěn)定,難失去電子(3)<(4)ON>O>C電離能的4個應(yīng)用(1)判斷元素金屬性的強弱電離能越小,金屬原子越容易失去電子,該元素金屬性越強;反之金屬性越弱。(2)判斷元素的化合價如果某元素的In+1?In,則該元素的常見化合價為+n,如鈉元素I2?I1,所以鈉元素的常見化合價為+1。(3)判斷核外電子的分層排布情況多電子原子中,元素的各級電離能逐漸增大,有一定的規(guī)律性,當電離能的變化出現(xiàn)突變時,電子層數(shù)就可能發(fā)生變化。(4)反映元素原子的核外電子排布特點同周期元素從左向右,第一電離能并不是逐漸增大的,當元素的核外電子排布是全空、半充滿和全充滿狀態(tài)時,第一電離能就會反常地大,如第一電離能Be>B,N>O。元素位、構(gòu)、性綜合應(yīng)用元素位、構(gòu)、性之間的關(guān)系:1.結(jié)構(gòu)與位置互推是解題的核心(1)四個關(guān)系式①電子層數(shù)=周期序數(shù)。②質(zhì)子數(shù)=原子序數(shù)。③最外層電子數(shù)=主族序數(shù)。④主族元素的最高正價=主族序數(shù)(O、F除外),最低負價=主族序數(shù)-8。(2)熟練掌握周期表的結(jié)構(gòu)及周期表中的一些特殊規(guī)律①“凹”型結(jié)構(gòu)。②各周期元素種類。③稀有氣體的原子序數(shù)及在周期表中的位置。④同主族上下相鄰元素原子序數(shù)的關(guān)系。⑤元素周期表的分區(qū)。⑥原子半徑和離子半徑的大小關(guān)系。2.性質(zhì)與位置互推是解題的關(guān)鍵熟悉元素周期表中同周期、同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律,主要包括:(1)元素的金屬性、非金屬性、電負性。(2)元素的第一電離能。(3)金屬與水或酸反應(yīng)置換H2的難易程度,非金屬單質(zhì)與氫氣化合的難易程度。(4)氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性。(5)最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸堿性。3.結(jié)構(gòu)與性質(zhì)互推是解題的要素(1)電子層數(shù)和價電子數(shù)決定元素的金屬性和非金屬性。(2)同主族元素最外層電子數(shù)相同,化學(xué)性質(zhì)相似。(3)價電子排布決定成鍵狀況。(4)核外電子排布的一原理三規(guī)則決定價層電子排布及一些特殊性質(zhì),如第一電離能的變化。元素位、構(gòu)、性推斷關(guān)系中的四個關(guān)注(1)關(guān)注關(guān)鍵詞“難易”,判斷元素非金屬性或金屬性的強弱,依據(jù)是元素原子在化學(xué)反應(yīng)中得失電子的難易而不是得失電子的多少。(2)關(guān)注關(guān)鍵詞“最高價”,根據(jù)元素的氧化物對應(yīng)水化物的酸堿性的強弱判斷元素非金屬性或金屬性的強弱時,必須是其最高價氧化物對應(yīng)的水化物。(3)關(guān)注關(guān)鍵詞“最簡單”“穩(wěn)定性”,通過氫化物比較元素非金屬性的強弱時,必須是最簡單氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性,注意C、N等有多種氫化物,穩(wěn)定性與熔、沸點無關(guān)。(4)關(guān)注結(jié)構(gòu)特點和特殊性質(zhì)的描述,對核外電子排布特點(如價層電子排布、未成對電子、成對電子等)或物質(zhì)特殊性質(zhì)的描述往往是推斷的突破口。1.(2021·山東泰安模擬)X、Y、Z、W、M為原子序數(shù)依次增大的短周期主族元素;由5種元素組成的某化合物是電池工業(yè)中的重要原料,該化合物的結(jié)構(gòu)式如圖所示。下列說法正確的是(C)A.原子半徑:Y<Z<WB.最高價含氧酸酸性:Z>MC.電負性:X<M<WD.熔、沸點:Z的氫化物<W的氫化物解析:該化合物中X形成一個共價鍵,且原子序數(shù)最小,則X為H,Y可以形成3個共價鍵,應(yīng)為N或B,Z形成4個共價鍵,原子序數(shù)大于Y,若Y為N,則Z為Si,W可以形成一個共價鍵,且原子序數(shù)大于Z,則此時W只能是Cl,這種情況下沒有合理的M,所以Y為B,Z為C,W為F,M為S。同周期主族元素自左向右原子半徑依次減小,所以原子半徑F<C<B,即W<Z<Y,A錯誤;非金屬性S>C,所以最高價含氧酸的酸性H2SO4>H2CO3,即Z<M,B錯誤;電負性F最大,H小于S,即X<M<W,C正確;Z的氫化物為烴,熔、沸點可能很大,可能很小,無法與Y的氫化物(HF)比較,D錯誤。2.(2021·福建新高考適應(yīng)性考試,6)某種有機發(fā)光材料由不同主族的短周期元素R、W、X、Y、Z組成。五種元素的原子序數(shù)依次增大,W和X的原子序數(shù)之和等于Z的原子序數(shù),只有W、X、Y同周期,且W、X、Y相鄰。下列說法正確的是(D)A.離子半徑:Z>Y>XB.最高正價:R<W<X<ZC.X的含氧酸均為強酸D.R與W能組成多種化合物解析:五種不同主族的短周期元素的原子序數(shù)依次增大,只有W、X、Y同周期,且W、X、Y相鄰,則R為H元素,Z為第三周期元素,W、X、Y均為第二周期元素。W和X的原子序數(shù)之和等于Z的原子序數(shù),五種元素不同主族,則Z不可能為Na;若Z為Mg,則沒有滿足條件的W和X;若Z為Al,則W、X、Y分別為C、N、O,符合題意;若Z為Si,則沒有滿足條件的W和X;若Z為P,則W、X、Y分別為N、O、F,而N與P同主族,不符合題意;若Z的原子序數(shù)再增大,則Y不可能為第二周期主族元素,綜上所述,R為H元素、W為C元素、X為N元素、Y為O元素、Z為Al元素。電子層數(shù)相同時,核電荷數(shù)越小離子半徑越大,所以離子半徑N3->O2->Al3+,即X>Y>Z,故A錯誤;主族元素若有最高正價,則最高正價等于族序數(shù),所以最高正價H<Al<C<N,即R<Z<W<X,故B錯誤;X為N元素,其含氧酸HNO2為弱酸,故C錯誤;H與C可以組成烷烴、烯烴等多種烴類化合物,故D正確。3.下表是元素周期表的一部分,W、X、Y、Z為短周期主族元素,W與X的最高化合價之和為8。下列說法錯誤的是(D)A.原子半徑:W<XB.常溫常壓下,Y單質(zhì)為固態(tài)C.氣態(tài)氫化物熱穩(wěn)定性:Z<WD.X的最高價氧化物的水化物是強堿解析:W、X、Y和Z為短周期主族元素,依據(jù)位置關(guān)系可以看出,W的族序數(shù)比X多2,因主族元素族序數(shù)在數(shù)值上等于該元素的最高價(除F與O以外),可設(shè)X的族序數(shù)為a,則W的族序數(shù)為a+2,W與X的最高化合價之和為8,則有a+(a+2)=8,解得a=3,故X位于第ⅢA族,為Al元素,Y為Si元素,Z為P元素,W為N元素。根據(jù)上述分析可知W、X、Y和Z分別為N、Al、Si和P,同一周期從左到右元素原子半徑依次減小,同一主族從上到下元素原子半徑依次增大,則原子半徑N<Al,A項正確;常溫常壓下,Si為固體,B項正確;同一主族從上到下元素非金屬性依次減弱,氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性依次減弱,則氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性PH3<NH3,C項正確;X的最高價氧化物的水化物為氫氧化鋁,既可以和強酸反應(yīng)又可以與強堿反應(yīng),屬于兩性氫氧化物,D項錯誤。元素位、構(gòu)、性綜合推斷的思路1.(2021·山東卷,4)X、Y為第三周期元素、Y最高正價與最低負價的代數(shù)和為6,二者形成的一種化合物能以[XY4]+[XY6]-的形式存在。下列說法錯誤的是(D)A.原子半徑:X>YB.簡單氫化物的還原性:X>YC.同周期元素形成的單質(zhì)中Y氧化性最強D.同周期中第一電離能小于X的元素有4種解析:Y位于第三周期,且最高正價與最低負價的代數(shù)和為6,則Y是Cl元素,由X、Y形成的陰離子和陽離子知,X與Y容易形成共價鍵,根據(jù)化合物的形式知X是P元素。P與Cl在同一周期,則P半徑大,即X>Y,A項正確;兩者對應(yīng)的簡單氫化物分別是PH3和HCl,半徑是P3->Cl-,所以PH3的失電子能力強,還原性強,即X>Y,B項正確;同周期元素中Cl元素電負性最大,所以Cl2的氧化性最強,C項正確;同周期元素從左到右,第一電離能呈現(xiàn)增大的趨勢,第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一電離能大于相鄰元素的第一電離能,則第三周期第一電離能從小到大依次為Na、Al、Mg、Si、S、P、Cl,所以第三周期中第一電離能小于P的元素有5種,D項錯誤。2.(2020·山東卷,3)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序數(shù)依次增大,基態(tài)X原子的電子總數(shù)是其最高能級電子數(shù)的2倍,Z可與X形成淡黃色化合物Z2X2,Y、W最外層電子數(shù)相同。下列說法正確的是(C)A.第一電離能:W>X>Y>ZB.簡單離子的還原性:Y>X>WC.簡單離子的半徑:W>X>Y>ZD.氫化物水溶液的酸性:Y>W解析:四種短周期主族元素的原子序數(shù)依次增大,基態(tài)X原子的電子總數(shù)是其最高能級電子數(shù)的2倍,若X為第二周期元素,則X可能為Be或O,若X為第三周期元素,則沒有滿足條件的X,Z與X能形成淡黃色化合物Z2X2,該淡黃色化合物為Na2O2,則X為O元素,Z為Na元素;Y與W的最外層電子數(shù)相同,則Y為F元素,W為Cl元素。同一周期元素從左向右第一電離能總趨勢為逐漸增大,同一主族元素從上到下第一電離能逐漸減小,故四種元素第一電離能從大到小的順序為F>O>Cl>Na,A錯誤;單質(zhì)的氧化性越強,簡單離子的還原性越弱,O、F、Cl三種元素的非金屬性F>O>Cl,故簡單離子的還原性Cl->O2->F-,B錯誤;電子層數(shù)越多簡單離子半徑越大,電子層結(jié)構(gòu)相同的離子,原子序數(shù)越大半徑越小,故四種元素離子半徑從大到小的順序為Cl->O2->F->Na+,C正確;F元素的非金屬性強于Cl元素,則形成氫化物后F原子束縛H原子的能力強于Cl原子的,在水溶液中HF不容易發(fā)生電離,故HCl的酸性強于HF,D錯誤。3.(2021·廣東卷,13)一種麻醉劑的分子結(jié)構(gòu)式如圖所示。其中,X的原子核只有1個質(zhì)子;元素Y、Z、W原子序數(shù)依次增大,且均位于X的下一周期;元素E的原子比W原子多8個電子。下列說法不正確的是(C)A.XEZ4是一種強酸B.非金屬性:W>Z>YC.原子半徑:Y>W>ED.ZW2中,Z的化合價為+2價解析:題給化合物結(jié)構(gòu)中X、W、E均形成1個共價鍵,Y形成4個共價鍵,Z形成2個共價鍵。X的原子核只有1個質(zhì)子,則X為H元素;元素Y、Z、W原子序數(shù)依次增大,且均位于X的下一周期,即第二周期,則Y為C元素,Z為O元素,W為F元素;元素E的原子比W原子多8個電子,則E為Cl元素,綜合以上分析可知,X、Y、Z、W、E分別為H、C、O、F、Cl元素。氯元素非金屬性較強,其最高價氧化物的水化物HClO4是一種強酸,故A正確;同一周期元素從左到右非金屬性逐漸增強,所以非金屬性F>O>C,故B正確;同一周期元素從左到右原子半徑逐漸減小,同一主族元素從上到下原子半徑逐漸增大,電子層數(shù)越多半徑越大,所以原子半徑Cl>C>F,故C錯誤;OF2中,F為-1價,則O的化合價為+2價,故D正確。4.(雙選)(2021·河北卷,11)下圖所示的兩種化合物可應(yīng)用于阻燃材料和生物材料的合成。其中W、X、Y、Z為原子序數(shù)依次增大的短周期元素,X和Z同主族,Y原子序數(shù)為W原子價電子數(shù)的3倍。下列說法正確的是(CD)A.X和Z的最高化合價均為+7價B.HX和HZ在水中均為強酸,電子式可表示為H··C.四種元素中,Y原子半徑最大,X原子半徑最小D.Z、W和氫三種元素可形成同時含有離子鍵和共價鍵的化合物解析:由題圖和題意可知,X和Z分別是F、Cl;又因Y原子序數(shù)為W原子價電子數(shù)的3倍且題給化合物中Y、W分別可形成5個、3個共價鍵,故W、Y分別為N、P。F只有-1、0兩種價態(tài),沒有最高正價,A錯誤;HCl為強酸,HF為弱酸,B錯誤;根據(jù)元素周期律可知,四種元素原子半徑由大到小的順序為P>Cl>N>F,即Y>Z>W>X,C正確;Cl、N、H三種元素可形成離子化合物NH4Cl,其既含有離子鍵又含有共價鍵,D正確。5.(2021·湖南卷,7)W、X、Y、Z為原子序數(shù)依次增大的短周期主族元素,Y的原子序數(shù)等于W與X的原子序數(shù)之和,Z的最外層電子數(shù)為K層的一半,W與X可形成原子個數(shù)比為2∶1的18e-分子。下列說法正確的是(B