高一化學學案：第一單元核外電子排布與周期律

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精典題精講例1下列各組物質(zhì)按堿性依次減弱順序排列的是（)A.LiOH、NaOH、CsOHB。Ba(OH）2、Ca（OH）2、Mg（OH）2C。Ca(OH）2、KOH、Ba(OH）2D.Al(OH）3、Mg(OH)2、NaOH思路解析：該題考查的是元素周期律中元素的金屬性的遞變規(guī)律。解答的方法是先根據(jù)每項中金屬元素在周期表中的位置，再利用位置和性質(zhì)的關(guān)系來解決。選項A中Li、Na、Cs均為同一主族元素（ⅠA）,這三種元素的金屬性逐漸增強，所以它們的氫氧化物的堿性是遞增的;選項B中Ba、Ca、Mg均為同一主族元素（ⅡA)，這三種元素的金屬性漸弱，所以它們的氫氧化物的堿性也依次減弱；選項C中Ca與K處于同一周期，Ca與Ba又處于同一主族,元素的金屬性為K>Ca，Ba>Ca，所以不成規(guī)律不能比較;選項D中13Al、13Mg、11Na均處于同一周期，這三種元素的金屬性漸強,則它們的氫氧化物的堿性也逐漸增強.答案：B綠色通道：此類題的解答要運用同周期及同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律,即同周期元素從左到右，金屬性逐漸減弱,非金屬性逐漸增強；同主族元素從上到下,金屬性逐漸增強,非金屬性逐漸減弱。金屬的活潑性越強，對應的最高價氧化物的水化物的堿性就越強。變式訓練（經(jīng)典回放）下列遞變規(guī)律正確的是()A.O、S、Na、K原子半徑依次增大B。Na、Mg、Al、Si的還原性依次增強C。HF、HCl、H2S、PH3的穩(wěn)定性依次增強D。KOH、Ca(OH)2、Mg(OH）2、Al(OH）3的堿性依次增強思路解析：該題考查了同周期、同主族元素的原子半徑、金屬性和非金屬性的強弱比較；考查了元素的金屬性和非金屬性的強弱與其對應的最高價氧化物的水化物的堿性強弱和氫化物穩(wěn)定性大小的關(guān)系。A項中，O、S屬于同主族元素,S原子比O原子半徑大;而S和Na是同周期元素,Na的原子半徑比S的大；Na、K是同主族元素,K的原子半徑比Na的大.因此A項正確。B項中的四種元素同屬于第三周期，Na、Mg、Al、Si隨原子序數(shù)的遞增，它們的金屬性依次減弱，非金屬性依次增強，因此單質(zhì)的還原性應依次減弱。故B項錯。C項,首先要知道“比較非金屬氫化物穩(wěn)定性的強弱，必須首先比較對應非金屬元素的非金屬性強弱；而且，元素的非金屬性越強，對應氫化物的穩(wěn)定性就越強”。由于非金屬性氟、氯、硫、磷依次減弱，所以HF、HCl、H2S、PH3的穩(wěn)定性應依次減弱.故C項錯。D項中比較氫氧化物的堿性強弱，需要知道對應金屬的金屬性強弱.由于鉀、鈣、鎂、鋁的金屬性依次減弱,所以KOH、Ca（OH）2、Mg(OH)2、Al（OH）3的堿性應依次減弱，故D項錯。答案：A例2X、Y是短周期元素，二者能形成化合物X2Y3。若已知X的原子序數(shù)為n，則Y的原子序數(shù)不可能是（)A.n+11B。n-5思路解析:本題考查主族元素化合價與族序數(shù)、元素的位置與原子序數(shù)的關(guān)系。還考查同學們解決問題的靈活性以及思維的開放性.根據(jù)化學式X2Y3與化合價規(guī)則知X為+3價，為奇數(shù)價;Y為—2價，為偶數(shù)價。則X元素在周期表中所處的主族序數(shù)一定是奇數(shù)，原子序數(shù)也一定是奇數(shù)，而Y元素所處的主族序數(shù)為偶數(shù),原子序數(shù)也一定是偶數(shù).奇、偶之差或和一定為奇數(shù)，不可能是偶數(shù)。很容易得答案D.有同學解答時先將X、Y具體化，得到二者多種關(guān)系,再判斷得出。即由X2Y3知X的化合價為+3，Y的化合價為—2，X是第ⅢA、ⅤA、ⅥA族，Y是第ⅥA族。由X、Y在短周期，故X是5B或13Al、7N、15P、17Cl.Y為8O或16S。若X是5B，則Y的核電荷數(shù)是n+3或n+11;若X是13Al，則Y的核電荷數(shù)……以此類推，最終對比選項得出答案。這樣做很費事，違背了命題的意圖。學習過程中一定要將化合價的奇偶性與族序數(shù)的奇偶性靈活應用起來。答案：D綠色通道：該類題目通常是以靈活的方法解決的。經(jīng)常用到的一個結(jié)論(規(guī)律）是：元素周期表中的主族元素，族序數(shù)為奇數(shù)的元素的原子序數(shù)、最外層電子數(shù)、最高化合價均為奇數(shù);族序數(shù)為偶數(shù)的元素的原子序數(shù)、最外層電子數(shù)、最高化合價為偶數(shù)。變式訓練(1）同一主族的兩種元素的原子序數(shù)之差不可能是（）A。16B。26C（2)在長式元素周期表中,元素A、B位于同一周期,A在ⅡA族，B在ⅢA族；A的原子序數(shù)為x，B的原子序數(shù)為y。則y不可能是（)A.x+1B。x+10C(3)甲、乙是周期表中相鄰兩個主族的兩種元素,若甲的原子序數(shù)為x，則以下有可能是乙的原子序數(shù)的是()A.x-17B.x-8C思路解析：該三個小題均考查了對元素周期表的結(jié)構(gòu)的掌握和應用情況。（1）記住元素周期表中，同主族中上下相鄰的兩種元素原子序數(shù)的差分別有2、8、18、32幾種情況,而同主族不相鄰的元素的原子序數(shù)的差則可以是以上幾個數(shù)自身的加和或相鄰幾個數(shù)的加和。所以不可能的是D。(2）和(3)是在（1)的基礎上的衍變,只是再注意同周期原子序數(shù)的差值為1即可。答案：(1)D(2）B（3）A例3下列微粒半徑大小比較正確的是（)A.Na+＜Mg2+＜Al3+＜O2—B。S2-＞Cl-＞Na+＞Al3+C.Na＜Mg＜Al＜SiD.Ca＜Rb＜K＜Na思路解析：此題考查微粒半徑大小比較.比較微粒半徑大小要根據(jù)微粒電子層數(shù)，核電荷數(shù),最外層電子數(shù)綜合考慮.選項A中,四種離子核外電子排布相同，核電荷數(shù)越大,半徑則越小,但概念不清時會錯誤地認為核電荷數(shù)越大，半徑則越大.選項B中S2-和Cl-、Na+和Al3+的核外電子排布相同,電子層數(shù)相同,微粒半徑大小決定于核電荷數(shù)。S2-和Cl-比Na+和Al3+多一個電子層,微粒半徑顯然是前者大。答案：B綠色通道：比較微粒半徑大小依據(jù)的規(guī)律是：電子層數(shù)不同時，電子層數(shù)越多，半徑越大;電子層數(shù)相同時，核電荷數(shù)越大，半徑越??；在電子層數(shù)和核電荷數(shù)均相同時，電子數(shù)越多，半徑越大。變式訓練（2004山東濰坊一模,6）A和B均為短周期元素，它們的離子A-和B2+具有相同的核外電子層結(jié)構(gòu)。下面說法正確的是（)A.原子序數(shù)A＞BB.核外電子數(shù)A＞BC。原子半徑A＞BD.離子半徑A-＞B2+思路解析：“短周期”“A—和B2+具有相同的核外電子層結(jié)構(gòu)”是該題目的突破口?？梢约僭O是F—和Mg2+。這樣便可簡單地解決了。答案:D例4有甲、乙、丙3種短周期元素.已知甲、乙為同一周期相鄰元素，乙、丙處于同主族。這3種元素原子的質(zhì)子數(shù)之和為31。最外層電子數(shù)之和為17，試推斷甲、乙、丙各為何種元素。思路解析：此題考查根據(jù)元素在周期表的位置關(guān)系來進行元素的推斷。可以用圖示法進行分析解決.設乙的質(zhì)子數(shù)為x，3種短周期元素在周期表中的位置有下列4種情況.依題意,4種情況分別討論如下：①（x—1）+x+(x+8）=31得x=8②x+(x+1)+（x+8）=31x無正整數(shù)解，舍去③(x-1)+x+（x—8）=31x無正整數(shù)解,舍去④(x—8）+x+（x+1)=31x無正整數(shù)解,舍去故乙的質(zhì)子數(shù)為8，是氧；甲為氮；丙為硫。驗證：N、O、S三種元素原子的最外層電子數(shù)之和為5+6+6=17，符合題意，結(jié)論正確。答案:甲為氮乙是氧丙為硫綠色通道:對于根據(jù)元素在周期表的位置關(guān)系來進行元素的推斷的一類題目，經(jīng)常使用圖示、討論、對比相結(jié)合的方法來解決。當元素的相對位置存在多種可能性時，不妨列出所有可能的情況逐一討論排除.另外要熟悉各周期所包含的元素種數(shù)，以便判斷同主族相鄰周期元素原子序數(shù)的關(guān)系.變式訓練（經(jīng)典回放)有A、B、C三種短周期元素。已知A、B為同一周期相鄰元素，B、C屬同一主族元素，這三種元素質(zhì)子數(shù)之和為41,最外層電子數(shù)之和為19，推斷A、B、C各為何種元素。A。_________________,B。_________________，C。_________________.思路解析：可以用例題圖示,利用短周期、同周期相鄰、同主族等關(guān)系,再利用質(zhì)子數(shù)和最外層電子數(shù)的關(guān)系列出關(guān)系式便可得到答案。答案:氯元素硫元素氧元素例5超重元素“穩(wěn)定島”的假設預言:自然界中可能存在著原子序數(shù)為114號的元素的穩(wěn)定同位素208X。請根據(jù)原子結(jié)構(gòu)理論和元素周期律，預測：(1)它在周期表的哪一周期？哪一族?是金屬還是非金屬？(2)寫出它的最高價氧化物、氫氧化物（或含氧酸）的化學式，并估計后者的酸堿性.(3）它與氯能生成幾種化合物?思路解析:該題目是考查對元素在周期表中的位置、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的關(guān)系的掌握和應用。解決的思路是利用元素周期表的結(jié)構(gòu)的知識，來推導元素在周期表中的位置,然后再利用元素周期律,從位置來推導性質(zhì)。解決的方法可以是，根據(jù)元素周期表的結(jié)構(gòu)中，各周期內(nèi)包含的元素的種數(shù)以及同周期元素的排列，需先用遞減法確定114號元素在周期表中的位置,然后再確定是金屬還是非金屬：114—2—8—8-18—18-32=28，（注：六個減數(shù)依次是第一周期至第六周期中包含的元素的總數(shù)；遞減法最終要求有余數(shù)，該余數(shù)可以看作依次排列的第七周期中的第28種元素）。依據(jù)第7周期排滿為32種元素來推，該元素在第7周期,從左邊開始，排列為第28種元素，即第ⅣA族，而該族的第6周期為鉛元素，是金屬,則該元素也為金屬。然后，再依據(jù)同主族元素原子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的遞變規(guī)律可知，它的最高價為+4，還有常見+2價化合物,所以可確定它的最高價氧化物及其水化物的化學式為XO2、X（OH)4,且X(OH)4以堿性為主;氯化物有兩種，為XCl2和XCl4.答案:(1）第6周期，第ⅣA族金屬（2)XO2X(OH)4X（OH）4以堿性為主(3)氯化物有兩種,為XCl2和XCl4。綠色通道：預測未知或新元素的性質(zhì)，或欲尋找一種具有某種性質(zhì)的新物質(zhì)，該類題型均要靈活熟練掌握“性質(zhì)”決定“位置”，“位置”體現(xiàn)“性質(zhì)”的辯證關(guān)系。變式訓練制冷劑是一種易壓縮、易液化的氣體，液化后在冷凍機管內(nèi)循環(huán)，蒸發(fā)時吸收熱量，使環(huán)境溫度降低,達到制冷目的.歷史上,人們曾采用過乙醚、氨、氯甲烷等作制冷劑,但它們不是有毒，就是易燃,效果并不十分理想。于是,不斷有科學家根據(jù)元素及其化合物的遞變規(guī)律來開發(fā)新的制冷劑。請沿著科學家的探索軌跡完成下列問題：(1）科學家們首先研究了某些化合物的易燃性和毒性的變化趨勢。(以下填寫化學式)①氫化物的可燃性。第二周期：___________＞___________＞H2O＞HF。第三周期：___________＞___________＞___________＞。②化合物的毒性。ⅤA族:PH3＞NH3。ⅥA族：H2S___________H2O（填“＞”或“＜",下同），CS2___________CO2.ⅦA族:CCl4＞CF4。(2)接下來，科學家們把注意力集中到含F(xiàn)、Cl的化合物上。已知CCl4的沸點是76.8℃，CF4的沸點是-128℃，新的制冷劑的沸點最好能介于其間。經(jīng)過較長時間的反復試驗,一種新的制冷劑氟利昂—12（CCl2F2(3）盡管這種制冷劑因能破壞大氣中的臭氧層造成環(huán)境污染而逐漸被其他制冷劑所取代，但求助于元素周期表中元素及其化合物的_________(填選項編號）變化趨勢來開發(fā)制冷劑的科學思維方法還是值得借鑒的。①毒性②沸點③易燃性④水溶性⑤顏色思路解析:（1)①同周期元素氣態(tài)氫化物的可燃性從左向右逐漸減弱。②由“毒性:PH3＞NH3,CCl4＞CF4”（2）組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對分子質(zhì)量越大,沸點越高。如沸點：CF4＜CCl4＜CBr4＜CI4。又如沸點：CO2(常溫下氣態(tài)）＜CS2（常溫下液態(tài)）。CCl2F2的沸點介于CCl4和CF4之間,比較CCl2F2跟CCl4(或CF4)可以發(fā)現(xiàn):CCl2F2是CCl4分子中2個Cl原子被2個F原子取代的產(chǎn)物(或CCl2F2是CF4分子中2個F原子被2個Cl原子取代的產(chǎn)物).這樣，CCl4分子中1（或3）個Cl原子被1(或3)個F原子取代的產(chǎn)物.〔或CF4分子中1（或3）個F原子被1(或3）個Cl原子取代的產(chǎn)物〕。CCl3F和CClF3的沸點也介于CCl4和CF4之間，即沸點：CF4＜CClF3＜CCl2F（3）制冷劑必須是易液化、毒性低或無毒、可燃性差或不燃燒的物質(zhì)。由題目可以看出,科學家在尋找制冷劑的過程中,探討了物質(zhì)可燃性、毒性和沸點的遞變規(guī)律。答案：（1）①CH4NH3