微專項(xiàng)元素的推斷與元素周期律的應(yīng)用高二上學(xué)期化學(xué)人教版選擇性必修2

選擇性必修2(人教版2019)第一章原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)元素的推斷與元素周期律的應(yīng)用1．元素推斷的一般思路2．推斷元素的具體方法(1)利用核外電子數(shù)相同的微粒推斷與稀有氣體元素原子電子層結(jié)構(gòu)相同的離子①與He電子層結(jié)構(gòu)相同的離子有H－、Li＋、Be2＋等；②與Ne電子層結(jié)構(gòu)相同的離子有F－、O2－、N3－、Na＋、Mg2＋、Al3＋等；③與Ar電子層結(jié)構(gòu)相同的離子有Cl－、S2－、K＋、Ca2＋等核外電子總數(shù)為10的粒子核外電子總數(shù)為18的粒子核外電子總數(shù)及質(zhì)子總數(shù)均相同的粒子(2)利用元素原子或離子的核外電子排布推斷要注意一些元素原子核外電子排布的特殊性，如前18號元素中：①族序數(shù)等于周期序數(shù)的元素：H、Be、Al。②族序數(shù)等于周期序數(shù)2倍的元素：C、S。③族序數(shù)等于周期序數(shù)3倍的元素：O。④周期序數(shù)等于族序數(shù)2倍的元素：Li。⑤周期序數(shù)等于族序數(shù)3倍的元素：Na。1.推斷元素的常用方法(1)利用稀有氣體元素原子結(jié)構(gòu)的特殊性。(2)利用常見元素及化合物的特征性質(zhì)。2.由基態(tài)原子的價電子排布確定元素在元素周期表中的位置(1)周期序數(shù)=電子層數(shù)=最高能層序數(shù)(2)主族元素的族序數(shù)=價電子數(shù)(3)ⅢB族~ⅦB族的價電子排布為(n-1)d1~5ns1~2(鑭系、錒系除外),族序數(shù)=價電子數(shù)。如錳的價電子排布為3d54s2,它位于元素周期表中第4周期ⅦB族。(4)ⅠB族和ⅡB族的價電子排布為(n-1)d10ns1~2,族序數(shù)=ns能級上的電子數(shù)。由基態(tài)原子的價層電子排布確定元素在周期表中的位置(1)周期序數(shù)＝電子層數(shù)＝最高能層序數(shù)。(2)主族元素的族序數(shù)＝價層電子數(shù)。(3)第ⅢB族～第ⅦB族的價層電子排布為(n－1)d1～5ns1～2(鑭系、錒系除外)，族序數(shù)＝價層電子數(shù)。如錳的價層電子排布為3d54s2，它位于元素周期表中第四周期第ⅦB族。(4)第ⅠB族和第ⅡB族的價層電子排布為(n－1)d10ns1～2，族序數(shù)＝ns能級上的電子數(shù)。(3)利用元素的特殊性質(zhì)推斷①最高正價與最低負(fù)價代數(shù)和為零的短周期主族元素：H、C、Si。②最高正價是最低負(fù)價絕對值3倍的短周期主族元素：S。③除H外，原子半徑最小的主族元素：F。④第一電離能最大的主族元素：F；第一電離能最小的主族元素：Cs(放射性元素除外)。⑤電負(fù)性最小的主族元素：Cs(0.7，放射性元素除外)；電負(fù)性最大的主族元素：F(4.0)。⑥同主族相鄰兩種元素的原子序數(shù)若具有2倍關(guān)系，此兩種元素為O和S。(4)利用常見元素及其化合物的特征推斷①形成化合物種類最多的元素、單質(zhì)在自然界中硬度最大的元素或氣態(tài)氫化物中氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大的元素：C。②空氣中含量最高的元素或氣態(tài)氫化物的水溶液呈堿性的元素：N。③地殼中含量最高的元素或氫化物在通常情況下呈液態(tài)的元素：O。④單質(zhì)密度最小的非金屬元素：H。單質(zhì)密度最小的金屬元素：Li。⑤單質(zhì)在常溫下呈液態(tài)的非金屬元素：Br；單質(zhì)在常溫下呈液態(tài)的金屬元素：Hg。⑥最高價氧化物及其對應(yīng)水化物既能與強(qiáng)酸反應(yīng)，又能與強(qiáng)堿反應(yīng)的元素：Be、Al。⑦元素的氣態(tài)氫化物和它的最高價氧化物對應(yīng)水化物能發(fā)生化合反應(yīng)的元素：N；能發(fā)生氧化還原反應(yīng)的元素：S。⑧單質(zhì)在常溫下能與水反應(yīng)放出氣體的短周期元素：Na、F。(5)利用一些規(guī)律推斷①元素周期表中的遞變規(guī)律(“三角”規(guī)律)若A、B、C三種元素在元素周期表中的相對位置如圖所示，則有關(guān)的各種性質(zhì)均可排出順序(D不參與排列)。如：原子半徑：C>A>B；金屬性：C>A>B；非金屬性：B>A>C。②元素周期表中的相似規(guī)律a.同主族元素性質(zhì)相似(因?yàn)樽钔鈱与娮訑?shù)均相同)。b.元素周期表中位于對角線位置(如圖中，A、D位置)的元素性質(zhì)相似，如Li和Mg、Be和Al、B和Si等。[典例1]

X、Y、Z為短周期元素，X原子最外層只有1個電子，Y原子的最外層電子數(shù)比內(nèi)層電子總數(shù)少4，Z原子的最外層電子數(shù)是內(nèi)層電子總數(shù)的3倍。下列有關(guān)敘述正確的是(

)A.基態(tài)Y原子的價電子排布式為3s23p4B.簡單氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性：Y>ZC.第一電離能：Y>ZD.X、Y兩元素形成的化合物一定為離子化合物答案：A解析：X、Y、Z為短周期元素，X原子最外層只有1個電子，則X為H、Li或Na；Y原子的最外層電子數(shù)比內(nèi)層電子總數(shù)少4，則Y有3個電子層，最外層電子數(shù)為6，則Y為S；Z原子的最外層電子數(shù)是內(nèi)層電子總數(shù)的3倍，則Z有2個電子層，最外層電子數(shù)為6，則Z為O。Y為S，基態(tài)S原子的價電子排布式為3s23p4，A項(xiàng)正確；Y為S，Z為O，非金屬性O(shè)>S，元素非金屬性越強(qiáng)，對應(yīng)的簡單氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定，則簡單氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性Z＞Y，B項(xiàng)錯誤；同主族元素自上而下，第一電離能逐漸減小，則第一電離能：Y＜Z，C項(xiàng)錯誤；X為H、Li或Na，Y為S，H與S形成的化合物H2S屬于共價化合物，D項(xiàng)錯誤。[典例2]

現(xiàn)有七種元素，其中A、B、C、D、E為短周期主族元素，F(xiàn)、G為第四周期元素，它們的原子序數(shù)依次增大。請根據(jù)下列相關(guān)信息回答問題。元素相關(guān)信息A元素的核外電子數(shù)和電子層數(shù)相等，也是宇宙中最豐富的元素B原子核外p電子數(shù)比s電子數(shù)少1C原子的第一至第四電離能分別是I1＝738kJ·mol－1；I2＝1451kJ·mol－1;I3＝7733kJ·mol－1；I4＝10540kJ·mol－1元素相關(guān)信息D原子核外所有p能級全滿或半滿E元素的主族序數(shù)與周期數(shù)的差為4F是前四周期中電負(fù)性最小的元素G在周期表的第七列(1)已知BA5為離子化合物，寫出其電子式：_________________。(2)B基態(tài)原子中能量最高的電子，其電子云在空間有______個取向，原子軌道呈________形。

【解析】A、B、C、D、E為短周期主族元素，F(xiàn)、G為第四周期元素，它們的原子序數(shù)依次增大。A元素的核外電子數(shù)和電子層數(shù)相等，是宇宙中最豐富的元素，則A為H元素；B元素原子核外p電子數(shù)比s電子數(shù)少1，B元素原子核外有2個電子層，電子排布式為1s22s22p3，故B為N元素；由C原子的第一至第四電離能數(shù)據(jù)可知，第三電離能突增，故C處于第ⅡA族，原子序數(shù)大于N元素，故C為Mg元素；D處于第三周期，D原子核外所有p能級全滿或半滿，最外層電子排布式為3s23p3，故D為P元素；E應(yīng)為第三周期，E元素的主族序數(shù)與周期數(shù)的差為4，應(yīng)為第ⅦA族元素，故E為Cl元素；F是前四周期中電負(fù)性最小的元素，故F為K元素；G在周期表的第七列，G為Mn元素。(1)NH5是離子化合物，則含有NH，陰離子是H－。(2)氮元素的最高能量電子為2p能級上的電子，p軌道有3個取向，原子軌道呈啞鈴形。(3)3s軌道中的兩個電子自旋平行，違反了泡利原理。(4)Mn原子的價層電子排布式為3d54s2，最后填充的電子填充在3d能級，故屬于d區(qū)元素，處于第四周期第ⅦB族。[練習(xí)]1．短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序數(shù)依次增大，W的核外電子數(shù)等于其主族序數(shù)，X的單質(zhì)在空氣中含量最多，Y的最高價氧化物的水化物是兩性化合物，Z的最高正價與最低負(fù)價的代數(shù)和為4。下列說法錯誤的是(

)A.W與X形成的最簡單化合物極易溶于水B.Y和Z可形成化合物Y2Z3C.最外層電子數(shù)：Z>X>Y>WD.Y和Z的簡單離子的電子層結(jié)構(gòu)相同答案：D解析：短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序數(shù)依次增大，W的核外電子數(shù)等于其主族序數(shù)，則W為H元素；X的單質(zhì)在空氣中含量最多，則X為N元素；Y的最高價氧化物的水化物是兩性化合物，則Y為Al元素；Z的最高正價與最低負(fù)價的代數(shù)和為4，因?yàn)橹髯逶氐淖罡哒齼r與最低負(fù)價的絕對值之和為8，則Z的最高正價為＋6，最低負(fù)價為－2，則Z為S元素。H與N形成的最簡單化合物氨氣極易溶于水，A項(xiàng)正確；Al和S可形成化合物Al2S3，B項(xiàng)正確；H、N、Al、S的最外層電子數(shù)分別為1、5、3、6，故最外層電子數(shù)：S>N>Al>H，C項(xiàng)正確；Al和S的簡單離子的核外電子數(shù)分別為10、18，二者的電子層結(jié)構(gòu)不相同，D項(xiàng)錯誤。2.幾種短周期主族元素在周期表中的相對位置如圖所示，已知元素X的原子核外電子數(shù)是D的2倍。下列說法不正確的是(

)A.第一電離能：X<YB.X位于第三周期ⅡA族，其單質(zhì)可通過電解其熔融氯化物制備C.四種元素的最高價氧化物對應(yīng)的水化物中酸性最強(qiáng)的是HNO3D.氣體分子(DE)2的電子式為∶E??D∶D??E∶答案：A解析：D和E位于第2周期，X和Y位于第3周期，設(shè)D原子核外電子數(shù)為x，則X原子核外電子數(shù)為x＋6，又因X原子核外電子數(shù)是D的2倍，故2x＝x＋6，解得x＝6，則D為C元素，X為Mg元素，根據(jù)元素在周期表中的相對位置可知，Y是Al元素，E為N元素。元素的第一電離能：Mg>Al，A項(xiàng)錯誤；Mg為第3周期ⅡA族元素，鎂單質(zhì)可通過電解熔融MgCl2制備，B項(xiàng)正確；元素的非金屬性越強(qiáng)，其最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性越強(qiáng)，四種元素中非金屬性最強(qiáng)的是N元素，所以酸性最強(qiáng)的是HNO3，C項(xiàng)正確；氣體分子(DE)2為(CN)2，其電子式為∶N??C∶C??N∶，D項(xiàng)正確。3．下表是A、B、C、D、E五種短周期元素的某些性質(zhì)：下列判斷正確的是(

)A．D、E的簡單氫化物的穩(wěn)定性：D>EB．A元素基態(tài)原子的最外層中無自旋狀態(tài)相同的電子C．B元素與C元素不可能形成化合物D．與B元素同周期且在該周期中第一電離能最小的元素的單質(zhì)能與H2O發(fā)生置換反應(yīng)元素ABCDE最低負(fù)化合價－4－2－1－2－1電負(fù)性2.52.53.03.54.0答案：D解析：根據(jù)元素的電負(fù)性和最低負(fù)化合價，可推知A為C，B為S，C為Cl，D為O，E為F。D、E的簡單氫化物分別為H2O、HF，則其穩(wěn)定性：HF>H2O，A項(xiàng)錯誤?；鶓B(tài)碳原子的最外層電子排布式為2s22p2，2p能級上的兩個電子分占兩個軌道，且自旋狀態(tài)相同，B項(xiàng)錯誤。S元素原子最外層有6個電子，Cl元素原子最外層有7個電子，它們之間可通過共價鍵達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，從而形成SCl2等化合物，C項(xiàng)錯誤。Na能與H2O發(fā)生置換反應(yīng)生成NaOH和H2，D項(xiàng)正確。4．短周期元素X、Y、Z、M的原子序數(shù)依次增大，Z的基態(tài)原子2p軌道半充滿，M的最高正價與最低負(fù)價的絕對值之差為4，四種元素組成的一種分子的結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說法正確的是(

)A.電負(fù)性：X>Y>ZB．原子半徑：Y>Z>XC．Y、Z的氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性：Y>ZD．Y、Z、M的最高價氧化物的水化物均為強(qiáng)酸答案：B解析：已知X、Y、Z、M為原子序數(shù)依次增大的短周期元素，Z的基態(tài)原子2p軌道半充滿，則Z為N元素，M的最高正價與最低負(fù)價的絕對值之差為4，則M為S元素，根據(jù)題給分子結(jié)構(gòu)中的共價鍵數(shù)目可推知，X為H元素，Y為C元素。一般來說，同周期主族元素從左向右，電負(fù)性逐漸增大，同主族元素從上到下，電負(fù)性逐漸減小，則電負(fù)性：N>C>H，A項(xiàng)錯誤；H原子核外有1個電子層，而C、N原子核外均有2個電子層，一般來說，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，半徑越小，則原子半徑：C>N>H，B項(xiàng)正確；非金屬性：N>C，則氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性：NH3>CH4，C項(xiàng)錯誤；C元素的最高價氧化物的水化物為H2CO3，H2CO3為弱酸，D項(xiàng)錯誤。5．有五種短周期元素，它們的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)等信息如下表所示：元素結(jié)構(gòu)、性質(zhì)等信息A是短周期元素(稀有氣體元素除外)中原子半徑最大的元素，含該元素的某種合金是原子反應(yīng)堆的導(dǎo)熱劑B與A同周期，其最高價氧化物對應(yīng)的水化物呈兩性C其氣態(tài)氫化物極易溶于水，液態(tài)時常用作制冷劑D是海水中除氫、氧元素外含量最多的元素，其單質(zhì)或化合物也是自來水生產(chǎn)過程中常用的殺菌消毒劑E元素原子的L電子層上有2對成對電子請根據(jù)表中信息回答下列問題。(1)A元素基態(tài)原子的核外電子排布式為__________________。(2)B元素在元素周期表中的位置為______________；簡單離子半徑：B________(填“>”或“<”)A。(3)C元素基態(tài)原子的軌道表示式為____________，其原子核外有________個未成對電子，能量最高的電子排布在________軌道上，該軌道呈________形。(4)D元素基態(tài)原子的核外電子排布式為_______________________，D－的結(jié)構(gòu)示意圖為__________。(5)C、E元素的第一電離能的大