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2022河北新高考化学(苏教版) ·一轮复习 优化设计·专题五 第2讲 元素周期表 元素周期律学案
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这是一份2022河北新高考化学(苏教版) ·一轮复习 优化设计·专题五 第2讲 元素周期表 元素周期律学案，共21页。
专题五 物质的微观结构
第2讲 元素周期表 元素周期律
备考要点
素养要求
1.掌握元素周期律的实质;了解元素周期表(长式)的结构(周期、族)及其应用。
2.以第3周期为例,掌握同一周期内元素性质的递变规律与原子结构的关系。
3.以ⅠA和ⅦA族为例,掌握同一主族内元素性质递变规律与原子结构的关系。
4.了解金属、非金属元素在周期表中的位置及其性质的递变规律。
1.宏观辨识与微观探析:能从元素和原子、分子水平认识物质的组成、结构、性质和变化,形成“结构决定性质”的观念,能从宏观和微观相结合的视角分析元素周期律的递变性。
2.证据推理与模型认知:具有证据意识,能基于实验现象和事实对物质的组成、结构及其变化分析得出元素周期律;能基于元素周期律理解元素周期表的编排方法,能运用元素周期表揭示元素周期律。
考点一 元素周期表
必备知识自主预诊
知识梳理
1.原子序数
(1)按照元素在 中的顺序给元素编号,得到原子序数。
(2)原子序数与元素的原子结构之间的关系:原子序数= = = 。
2.元素周期表的编排原则
3.元素周期表
(1)元素周期表的结构。
(2)周期(7个横行,7个周期)。
周期序数
1
2
3
4
5
6
7
元素种数
2
8
8
18
18
32
32
0族元素原子序数
2
10
18
36
54
86
118
(3)族(18个纵列,16个族)。
主
族
列
1
2
13
14
15
16
17
族
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
副
族
列
3
4
5
6
7
11
12
族
ⅢB
ⅣB
ⅤB
ⅥB
ⅦB
ⅠB
ⅡB
Ⅷ族
第8、9、10列,共3个纵列
0族
第18纵列
(4)元素周期表中的特殊位置。
①过渡元素:元素周期表中从ⅢB族到ⅡB族10列共60多种元素,这些元素都是金属元素。
②镧系:元素周期表第6周期中,57号元素镧到71号元素镥共15种元素。
③锕系:元素周期表第7周期中,89号元素锕到103号元素铹共15种元素。
微点拨①ⅠA族元素不等同于碱金属元素,氢元素不属于碱金属元素。
②元素周期表中第18列是0族,不是ⅧA族,第8、9、10三列是Ⅷ族,不是ⅧB族。
③可根据元素周期表的构成特点,可分析每个族的元素种类,含元素种类最多的族是ⅢB族,共有32种元素。
④过渡元素全部是金属元素,原子最外层电子数不超过2个(1~2个)。
⑤由于镧系和锕系的原因,第6、7周期的ⅡA族和ⅢA族元素原子序数差为25。
自我诊断
1.最外层电子数是2的元素一定是ⅡA族的元素吗?
2.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)元素所在的主族序数与最外层电子数相等的元素都是金属元素。( )
(2)ⅠA族全部是金属元素。( )
(3)元素周期表中镧系元素和锕系元素都占据同一格,它们是同位素。( )
(4)两种短周期元素原子序数相差8,则周期序数一定相差1。( )
(5)原子及离子的核外电子层数等于该元素所在的周期序数。( )
(6)元素周期表中位于金属与非金属分界线附近的元素属于过渡元素。( )
(7)最外层电子数比次外层电子数多的元素一定位于第2周期。( )
3.
如图为元素周期表中五种元素的相对位置,若B的原子序数为a,则这五种元素的核电荷数之和可能为 。
关键能力考向突破
考向1 元素周期表的结构
【典例1】 (2019全国2,9)今年是门捷列夫发现元素周期律150周年。下表是元素周期表的一部分,W、X、Y、Z为短周期主族元素,W与X的最高化合价之和为8。下列说法错误的是( )
W
X
Y
Z
A.原子半径:W
C.气态氢化物热稳定性:Z
对点演练1(2020河南等省五岳4月联考)元素周期表的一部分如图所示,W、X、Y、Z均为短周期主族元素,X与Z的最高正价之和与W的相等。下列说法错误的是( )
W
X
Y
Z
A.原子半径:X>Y>Z>W
B.X2W2中含有离子键和共价键
C.Y的最高价氧化物对应的水化物难溶于水
D.将由X、Z的单质组成的混合物放入冷水中,Z的单质不发生反应
对点演练2为纪念门捷列夫发表第一张元素周期表(部分如下)150周年,联合国宣布2019年为“国际化学元素周期表年”。关于下表的说法正确的是( )
A.表中数字代表元素的原子序数
B.表中元素的排列依据是元素的原子结构
C.推测表中“?=70”指代的元素的最高化合价为+4价
D.每一列都对应现在常用的元素周期表中的一族
考向2 元素在周期表中位置的推断
【典例2】 (2020四川眉山中学二诊)下表是元素周期表的一部分,W、X、Y、Z为短周期主族元素。Z的最高价氧化物对应的水化物为M,室温下,0.01 mol·L-1M溶液pH<2。下列说法中错误的是( )
W
X
Y
Z
A.原子半径大小:X
C.气态氢化物稳定性:W
方法技巧由原子序数确定元素位置——周期尾序推算法(或0族定位法)
首先要熟记各周期0族元素的原子序数,然后和已知元素原子序数去比较。
ⅠA
ⅡA
…
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
0
……
…
cC
aA
bB
…
(1)若元素bB与aA的原子序数之差b-a=1~2,则B元素处于A元素的下一周期,族序数为(b-a),即B位于第ⅠA族或ⅡA族,如38号元素比第4周期氪的原子序数(36)大2,故38号元素位于第5周期ⅡA族。
(2)若元素aA与cC的原子序数之差a-c=1~5,则C元素位于A元素所在周期,族序数为[8-(a-c)],即C位于第ⅢA~ⅦA族,如49号元素比第5周期的氙(54号)原子序数小5,因此该元素处在第5周期ⅢA族。
对点演练3(2020陕西西安二模)元素X、Y、Z和Q在元素周期表中的位置如图所示,其中元素Q位于第4周期,X的最高正价和最低负价之和为0,下列说法不正确的是( )
X
Y
Z
Q
A.原子半径:r(Y)>r(Z)>r(X)
B.分别含Y元素和Z元素的两种弱酸可以反应生成两种强酸
C.推测Q的单质可以和氢气、氧气、活泼金属等反应
D.Z的简单阴离子失电子能力比Y的强
深度指津1.电子排布规律
(1)最外层电子数为3~7的原子一定属于主族元素,且最外层电子数即为主族的族序数。
(2)最外层为l个或2个电子,则可能是ⅠA、ⅡA族元素,也可能是副族、Ⅷ族或0族元素氦。
(3)原子最外层比次外层电子多的元素一定位于第2周期。
(4)某元素阴离子最外层电子数与次外层相同,该元素位于第3周期。
(5)电子层结构相同的离子,若电性相同,则位于同周期,若电性不同,则阳离子位于阴离子的下一周期。
2.化合价规律
(1)主族元素的最高正化合价=它所在的族序数=最外层电子数(即价电子数),但要注意F无正价,O一般不显正价。
(2)只有非金属元素才有负价,非金属元素(H除外)的最高正价与它的负化合价的绝对值之和等于8。
3.元素周期表中元素的原子序数的差值关系
(1)同周期ⅡA族与ⅢA族元素的原子序数之差有三种情况:第2、3周期(短周期)相差1,第4、5周期相差11,第六、七周期相差25。
(2)相邻周期,同一主族元素的原子序数可能相差2、8、18、32。若A、B是同主族相邻周期元素,A、B所在周期分别有m和n种元素。如图:
当A、B在ⅠA或ⅡA族时,y=x+m。当A、B在ⅢA~0族时,y=x+n。
考点二 元素周期律
必备知识自主预诊
知识梳理
1.元素周期律
2.主族元素性质的变化规律
性质
同周期(左→右)
同主族(上→下)
核电荷数
逐渐
逐渐
电子层数
相同
逐渐
原子半径
逐渐
逐渐
离子半径
阳离子逐渐
阴离子逐渐
r(阴离子)
r(阳离子)
逐渐
化合价
最高正化合价由 → (O、F除外)
最低负化合价= (H除外)
相同,最高正化合价= (O、F除外)
元素的金
属性和非
金属性
金属性逐渐
非金属性逐渐
金属性逐渐
非金属性逐渐
离子的氧
化性、还
原性
阳离子氧化性逐渐
阴离子还原性逐渐
阳离子氧化性逐渐
阴离子还原性逐渐
气态氢化
物稳
定性
逐渐
逐渐
最高价氧
化物对应
水化物的
酸碱性
碱性逐渐
酸性逐渐
碱性逐渐
酸性逐渐
微点拨(1)判断元素非金属性或金属性的强弱,依据是元素的原子在化学反应中得失电子的难易程度,而不是得失电子的多少。
(2)根据元素氧化物对应水化物的酸碱性的强弱判断元素非金属性或金属性的强弱时,必须是其最高价氧化物对应的水化物。
3.元素周期表、元素周期律的应用
(1)根据元素周期表中的位置寻找未知元素。
(2)预测元素的性质(由递变规律推测)。
①比较不同周期、不同主族元素的性质。
如金属性:Mg>Al、Ca>Mg,则碱性:Mg(OH)2 Al(OH)3、Ca(OH)2 Mg(OH)2,从而可得碱性Ca(OH)2 Al(OH)3(填“>”“<”或“=”)。
②推测未知元素的某些性质。
根据Ca(OH)2微溶,Mg(OH)2难溶,可推知Be(OH)2 溶;根据卤族元素的性质递变规律,可推知元素砹(At)应为有色固体,砹单质与氢气 化合,HAt 稳定,其水溶液呈 性,AgAt 溶于水等。
(3)启发人们在一定区域内寻找新物质。
①半导体元素在金属与非金属分界线附近,如Si、Ge、Ga等。
②农药中常用元素在元素周期表右上方,如F、Cl、S、P、As等。
③催化剂和耐高温、耐腐蚀合金材料主要在过渡元素中找,如Fe、Ni、Rh、Pt、Pd等。
自我诊断
1.酸性:H2SO3>H2CO3>HClO,能否说明非金属性:S>C>Cl?为什么?
2.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)同周期元素从左到右,原子半径逐渐减小,离子半径也逐渐减小。( )
(2)第2周期元素从左到右,最高正价从+1价递增到+7价。( )
(3)元素的原子得电子越多,非金属性越强;失电子越多,金属性越强。( )
(4)元素氧化物的对应水化物酸性越强,非金属性越强;碱性越强,金属性越强。( )
(5)元素的气态氢化物越稳定,非金属性越强,其水溶液的酸性越强,还原性越弱。( )
3.(1)根据元素周期律用“>”或“<”填空。
①碱性:Mg(OH)2 Ca(OH)2 KOH。
②酸性:HClO4 H2SO4 HClO。
③热稳定性:CH4 NH3 H2O。
④还原性:HBr HCl,I- S2-。
(2)比较下列微粒半径大小,用“>”或“<”填空。
①Na Mg Cl
②Na+ Mg2+ Al3+
③F- Cl- Br-
④Cl- O2- Na+ Mg2+
关键能力考向突破
考向1 根据元素周期律和元素周期表判断物质的性质
【典例1】 (2020河南开封模拟)已知短周期元素M、N、P、Q的最高价氧化物对应水化物分别为X、Y、Z、W,M是短周期中原子半径最大的元素,常温下X、Z、W均可与Y反应,M、P、Q的原子序数及0.1 mol·L-1 X、Z、W溶液的pH如图所示。下列说法正确的是( )
A.N原子的电子层数与最外层电子数相等
B.M的离子半径小于N的离子半径
C.P的氢化物的稳定性强于Q的氢化物
D.X、W两物质含有的化学键类型相同
对点演练1(2020天津静海一中调研)X、Y、Z、W、M五种元素的原子序数依次增大。已知X、Y、Z、W是短周期元素中的四种非金属元素,X元素的原子形成的离子就是一个质子,Z、W在元素周期表中处于相邻的位置,它们的单质在常温下均为无色气体,Y原子的最外层电子数是内层电子数的2倍,M是地壳中含量最高的金属元素。下列说法正确的是( )
A.五种元素的原子半径从大到小的顺序:M>W>Z>Y>X
B.X、Z两元素能形成原子个数比(X∶Z)为3∶1和4∶2的化合物
C.化合物YW2、ZW2都是酸性氧化物
D.用M单质作为阳极、石墨作为阴极电解NaHCO3溶液,电解一段时间后,在阴极区会出现白色沉淀
对点演练2现有短周期主族元素X、Y、Z、R、T。R原子最外层电子数是电子层数的2倍,Y与Z能形成Z2Y、Z2Y2型离子化合物,Z与T形成的Z2T化合物能破坏水的电离平衡。六种元素的原子半径与原子序数的关系如图所示。下列推断正确的是( )
A.最简单氢化物的沸点排序:Y>T>R
B.原子半径和离子半径均满足:Y
考向2 微粒半径大小的比较
【典例2】 (2020陕西渭南中学二模)W、X、Y、Z均为短周期元素,原子序数依次增大,W的原子核最外层电子数是次外层的2倍,X-、Y+具有相同的电子层结构,Z的阴离子不能发生水解反应。下列说法正确的是( )
A.原子半径:Y>Z>X>W
B.简单氢化物的稳定性:X>Z>W
C.最高价氧化物的水化物的酸性:W>Z
D.X可分别与W、Y形成化合物,其所含的化学键类型相同
方法技巧微粒半径大小比较方法
对点演练3A、B、C为三种短周期元素,A、B同周期,A、C的最低价离子分别为A2-、C-,B2+与C-具有相同的电子层结构,下列叙述一定不正确的是( )
A.它们的原子序数:A>B>C
B.它们的原子半径:C>B>A
C.离子半径:A2->C->B2+
D.原子最外层上的电子数:C>A>B
考向3 元素金属性与非金属性的强弱判断与应用
【典例3】 (2021河北唐山调研)下列事实不能说明元素的金属性或非金属性相对强弱的是( )
选项
事实
推论
A
与冷水反应,Na比Mg剧烈
金属性:Na>Mg
B
Ca(OH)2的碱性强于Mg(OH)2
金属性:Ca>Mg
C
SO2与NaHCO3溶液反应生成CO2
非金属性:S>C
D
t ℃时,Br2+H22HBr K=5.6×107
I2+H22HI K=43
非金属性:Br>I
易错提醒判断金属性和非金属性强弱时的易错点
(1)关注关键词“最高价”,根据元素氧化物对应水化物酸碱性的强弱判断元素非金属性或金属性的强弱时,必须是其最高价氧化物的对应水化物。
(2)关注关键词“难、易”,判断元素非金属性或金属性的强弱,依据是元素原子在化学反应中得失电子的难易而不是得失电子的多少。
(3)元素的非金属性越强,其单质的活泼性不一定越强。实际中的特例,如N的非金属性较强,但N2性质稳定。
对点演练4(2020河南郑州第二次质检)化合物是一种高效消毒剂,其蒸汽和溶液都具有很强的杀菌能力,可用于目前新冠病毒疫情下的生活消毒。其中X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素。下列叙述正确的是( )
A.原子半径:X>Y>Z
B.元素的非金属性:X
D.该化合物中X、Y、Z都满足8电子稳定结构
对点演练5下列实验不能达到实验目的的是( )
选项
实验操作
实验目的
A
Cl2、Br2分别与H2反应
比较氯、溴元素的非金属性强弱
B
向MgCl2、AlCl3溶液中分别通入氨气
比较镁、铝元素的金属性强弱
续 表
选项
实验操作
实验目的
C
测定相同物质的量浓度的Na2CO3、Na2SO4溶液的pH
比较碳、硫元素的非金属性强弱
D
Fe、Cu分别与稀盐酸反应
比较铁、铜元素的金属性强弱
深度指津1.微粒半径的大小比较
2.元素金属性、非金属性及其比较
(1)元素金属性、非金属性强弱的本质。
①元素原子失电子能力越强,元素金属性越强。
②元素原子得电子能力越强,元素非金属性越强。
(2)元素金属性和非金属性强弱的判断依据。
①结构判断法:根据原子结构比较。最外层电子数越少,电子层越多,元素金属性越强;最外层电子数越多,电子层越少,非金属性越强。
②依据“两表”“两池”“三反应”判断
考点三 元素“位、构、性”关系的综合应用
必备知识自主预诊
知识梳理
1.元素“位、构、性”之间的关系
元素的原子结构决定了元素在周期表中的位置和元素的主要性质,元素在周期表中的位置反映了元素的原子结构和元素的性质,故三者之间可相互推断,关系图如下:
2.元素“位、构、性”相互推断需注意的问题
(1)对于同一元素的原子,掌握四个关系式:①原子核外电子层数=周期序数;②质子数= ;③原子最外层电子数= ;④主族元素的最高正价= ,最低负价= 。
(2)熟悉元素周期表中同周期、同主族元素性质的递变规律,主要包括:①元素的金属性、非金属性;②气态氢化物的稳定性;③最高价氧化物对应水化物的酸、碱性;④金属与水或酸反应置换出H2的难易程度。
微点拨熟练掌握元素周期表的结构及周期表中的一些特殊规律:①“凹”型结构的“三短四长,七主七副八零完”;②各周期元素种类数;③稀有气体的原子序数及在周期表中的位置;④同主族上下相邻元素原子序数的关系。
自我诊断
1.最外层电子数相同的元素化学性质一定相同吗?请举例说明。
2.A、B、C、D、E、F是原子序数依次增大的短周期主族元素,A、E在元素周期表中的相对位置如图,A与氧元素能形成两种无色气体,C是地壳中含量最多的元素,D是地壳中含量最多的金属元素。
A
E
(1)C在元素周期表中的位置为 ,其离子的结构示意图为 。
(2)AE2的电子式为 。
(3)C、E、F的单质沸点最低的是 (填化学式)。
(4)C、D、E、F的离子半径由大到小的顺序是 (填离子符号)。
(5)实验室制取F元素对应单质的离子方程式为 。
(6)在微电子工业中,B的最简单气态氢化物的水溶液可作刻蚀剂H2O2的清除剂,所发生反应的产物不污染环境,其化学方程式为 。
关键能力考向突破
考向1 根据元素的原子结构推断位置及性质
【典例1】 (2020浙江7月选考,16)X、Y、Z、M、Q五种短周期元素,原子序数依次增大。Y元素的最高正价为+4价,Y元素与Z、M元素相邻,且与M元素同主族;化合物Z2X4的电子总数为18个;Q元素的原子最外层电子数比次外层少一个电子。下列说法不正确的是( )
A.原子半径:Z
C.X2Z-ZX2易溶于水,其水溶液呈碱性
D.X、Z和Q三种元素形成的化合物一定是共价化合物
方法技巧元素推断题解题的一般步骤
(1)寻找突破口——元素推断的关键。综合把握题中关键信息,确定突破口。
(2)推断元素——正确解题的基础。根据关键信息,结合突破口找出关键元素,然后根据题中描述或结构片段推出所有元素,充分利用元素周期律结合选项作答。
(3)解题——明确要求,规范作答。
(4)验证——确保答题正确无误。
对点演练1(2019全国3,9)X、Y、Z均为短周期主族元素,它们原子的最外层电子数之和为10。X与Z同族,Y最外层电子数等于X次外层电子数,且Y原子半径大于Z。下列叙述正确的是( )
A.熔点:X的氧化物比Y的氧化物高
B.热稳定性:X的氢化物大于Z的氢化物
C.X与Z可形成离子化合物ZX
D.Y的单质与Z的单质均能溶于浓硝酸
对点演练2(2020山东滨州一中模拟)X、Y、Z、W、Q都是短周期元素,其中X原子的最外层电子数是内层电子数的3倍;X与Z同族,Y与Z同周期,Q原子的电子总数等于其电子层数的3倍,W与X、Y既不同族也不同周期且W不是稀有气体元素;X、Y、Z三种元素的族序数之和为16。下列说法正确的是( )
A.Q与W可形成10电子、14电子、18电子分子
B.Y的最高价氧化物对应水化物的化学式只能表示为H4YO4
C.Y、Z、Q分别与X化合,只能形成AB2型化合物
D.X、Z、W中的两种或三种元素形成的钠盐溶液只可能显酸性和中性
考向2 根据元素及其化合物的性质推断位置及结构
【典例2】 (2020重庆直属校3月模拟)W、X、Y、Z均为短周期元素且原子序数依次增大。Y是短周期中原子半径最大的元素;元素X和Z同族,Z的最高价氧化物对应的水化物的浓溶液与W的单质反应,生成两种能使澄清石灰水变浑浊的无色气体。下列说法正确的是( )
A.简单离子半径:X
C.Y和Z的氢化物的沸点中较高的是Z
D.W元素与Z元素都能形成超过三种的含氧酸盐
对点演练3(2018全国3,13)W、X、Y、Z均为短周期元素且原子序数依次增大,元素X和Z同族。盐YZW与浓盐酸反应,有黄绿色气体产生,此气体同冷烧碱溶液作用,可得到含YZW的溶液。下列说法正确的是( )
A.原子半径大小为W
C.Y2W2与ZW2均含有非极性共价键
D.标准状况下W的单质状态与X的相同
考向3 依据元素周期表的“片段结构”推断元素及性质
【典例3】 (2020河北高考模拟)四种短周期元素A、B、C、D在元素周期表中的相对位置如图所示,其中D形成的两种氧化物都是常见的大气污染物。下列有关判断不正确的是( )
A.A的简单氢化物是天然气的主要成分
B.元素A、B、C对应的含氧酸的钠盐水溶液不一定显碱性
C.单质B既可以与酸反应,又可以与碱反应,所以是两性单质
D.最高价氧化物对应的水化物的酸性:D>C
思路点拨根据“片段结构”推断元素的思维模式
对点演练4(2019黑龙江哈尔滨第三中学高三期末)a、b、c、d四种元素在周期表中的位置如图,则下列说法正确的是( )
A.a与b之间容易形成离子化合物
B.若b的单质可作半导体材料,则c的单质不可能为半导体材料
C.若b的单质与H2易化合,则c的单质与H2更易化合
D.若b的最高价氧化物对应水化物为H2bO4,则a的氢化物的化学式为aH3
深度指津常见元素及其化合物的特性
(1)形成化合物种类最多的元素或单质是自然界中硬度最大的物质的组成元素或气态氢化物中氢的质量分数最大的元素:C。
(2)空气中含量最多的元素或气态氢化物的水溶液呈碱性的元素:N。
(3)地壳中含量最多的元素:O。
(4)具有漂白性的常见物质:氯水、二氧化硫、过氧化钠、双氧水(H2O2)等。
(5)单质最活泼的非金属元素或无正价的元素或无含氧酸的非金属元素或无氧酸(气态氢化物)可腐蚀玻璃的元素或气态氢化物最稳定的元素或阴离子的还原性最弱的元素:F。
(6)单质密度最小的元素:H;密度最小的金属元素:Li。
(7)常温下单质呈液态的非金属元素:Br;单质呈液态的金属元素:Hg。
(8)最高价氧化物及其水化物既能与强酸反应,又能与强碱反应的元素:Al。
(9)元素的气态氢化物和它的最高价氧化物对应水化物起化合反应的元素:N;能起氧化还原反应的元素:S。
(10)元素的单质在常温下能与水反应放出气体的短周期元素:Li、Na、F。
网络构建
核心速记
1.同周期主族元素性质递变规律(从左至右)
(1)原子半径逐渐变小
(2)最高正价由+1→+7(除一、二周期);最低负价从-4→-1
(3)金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强
2.同主族元素性质递变规律(自上而下)
(1)原子半径逐渐增大
(2)金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱
05
学科素养提升
元素推断题解题指导
素养解读
元素推断题主要考查元素周期表中“位、构、性”的关系及学生利用物质结构和性质进行综合推断的能力。该类题目综合性强、难度较大,学生需要掌握短周期所有元素原子的结构特点、它们在元素周期表中的位置、对应单质及重要化合物的性质,从而分析解决问题,逐步提升宏观辨识与微观探析以及证据推理与模型认知的化学核心素养。
案例探究
情境:到1869年,科学家们已经发现了63种元素,如此众多的元素使得科学家不可避免地要思考一个重要的问题——自然界是否存在某种规律,使各种元素能够井然有序、分门别类地排列呢?35岁的化学家门捷列夫(1834—1907)也在苦苦思索这个问题。门捷列夫在批判地继承前人工作的基础上,对大量实验事实进行了订正、分析和概括,总结出一条规律:元素的性质随相对原子质量的递增而呈周期性变化。他根据这个规律编制了第一个元素周期表,把已经发现的63种元素全部列入表里,他还在表里为未知元素预留了空位,后来,很快就有新元素陆续被发现,填充了这些空位!而且,这些元素表现出的各种性质与他的预言惊人地吻合。
【典例】 X、Y、Z、W、R是原子序数依次增大的五种短周期元素。X原子的最外层电子数为最内层电子数的2倍。Y与X是同周期元素,XY2可用于灭火。简单阳离子Z+、W2+具有相同的电子层结构。R是同周期中原子半径最小的主族元素。下列有关说法正确的是( )
A.XY2中各原子都达到8电子稳定结构
B.Z、W分别与Y形成的常见化合物均为碱性氧化物
C.Y、Z、R三种元素形成的化合物一定能发生水解反应
D.离子半径的大小顺序为:Z+>W2+>Y2-
解析根据题意,X、Y、Z、W、R分别是C、O、Na、Mg、Cl。XY2为CO2,各原子都达到8电子稳定结构,A项正确;Na、Mg分别与O形成的常见化合物有氧化钠、过氧化钠、氧化镁,其中过氧化钠不是碱性氧化物,B项错误;Na、O、Cl三种元素可以形成化合物NaClO、NaClO2、NaClO3、NaClO4,其中NaClO3、NaClO4是强酸强碱盐,不能发生水解反应,C项错误;电子层结构相同的离子,核电荷数越大离子半径越小,故离子半径:O2->Na+>Mg2+,D项错误。
答案A
方法规律
1.推断元素的常用思路
根据原子结构、元素周期表的知识及已知条件,可推断原子序数,判断元素在周期表中的位置等,基本思路如下:
2.元素推断的常用步骤
(1)分析题目有效信息。
①图表信息——题中直接给出的元素周期表片段。
②文字信息——把题中给出的文字信息进行提炼。
③结构信息——题中给出的原子结构信息如微粒的质子数或电子数等。
(2)画出元素周期表片段,明确各元素的相对位置,推出元素。
(3)对照问题,结合元素周期律回答相应问题。
3.元素推断题六大误区
素养提升
1.(2020全国2,13)一种由短周期主族元素组成的化合物(如图所示),具有良好的储氢性能,其中元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大、且总和为24。下列有关叙述错误的是( )
Z+
A.该化合物中,W、X、Y之间均为共价键
B.Z的单质既能与水反应,也可与甲醇反应
C.Y的最高化合价氧化物的水化物为强酸
D.X的氟化物XF3中原子均为8电子稳定结构
2.(2020全国3,13)W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素,四种元素的核外电子总数满足X+Y=W+Z;化合物XW3与WZ相遇会产生白烟。下列叙述正确的是( )
A.非金属性:W>X>Y>Z
B.原子半径:Z>Y>X>W
C.元素X的含氧酸均为强酸
D.Y的氧化物的水化物为强碱
3.(2020吉林二调)X、Y、Z、W均为短周期元素,原子序数依次增大,X的原子中只有1个电子,Y2-和Z+的电子层结构相同,Y与W同主族。下列叙述正确的是( )
A.X分别与Y、Z、W形成的二元化合物中X的化合价均为+1价
B.常见氢化物的沸点:W大于Y
C.Z与W形成的化合物,其水溶液常带有臭鸡蛋气味
D.由这四种元素共同形成的两种化合物,其水溶液一种呈酸性,另一种呈碱性
4.(2020黑龙江齐齐哈尔八中一模)W、R、X、Y均为短周期元素且原子序数依次增大。Y的最高正价和最低负价之和等于0;常温常压下,W和R组成的化合物有多种,其中两种化合物能相互转化,但元素化合价没有变化;这4种元素原子的最外层电子数之和等于R原子的核电荷数的2倍。下列说法正确的是( )
A.元素的非金属性为R>Y>W
B.原子半径为W>R>X>Y
C.R与其他三种元素均可形成二元共价化合物
D.简单氢化物的热稳定性为R>W>Y
第2讲 元素周期表 元素周期律
考点一 元素周期表
必备知识·自主预诊
1.(1)周期表 (2)核电荷数 质子数 核外电子数
2.原子序数 最外层电子数 电子层数
自我诊断1.提示 不一定。最外层电子数为2的元素也可以是0族元素He和部分过渡元素。
2.答案 (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)√
3.答案 5a、5a+10、5a+14
关键能力·考向突破
典例1 D 由表格中元素在周期表中的位置可知,W的最高化合价比X的最高正化合价多2,且两者最高化合价之和为8,所以X的最高化合价为+3价,W的最高化合价为+5价,分别属于第ⅢA族和第ⅤA族,因为4种元素均为短周期元素,则W为N,X为Al,Y为Si,Z为P。根据同周期主族元素原子半径从左到右逐渐减小,同主族元素原子半径从上到下逐渐增大,可知原子半径N
对点演练2 C 表中数字代表元素的相对原子质量,故A错误;表中元素的排列依据是相对原子质量的大小,故B错误;根据题给元素周期表的一部分推测表中“?=70”和C、Si在同一横排,应属于同主族,所以该元素的最高化合价为+4价,故C正确;每一横行都对应现在常用的元素周期表中的同一族,故D错误。
典例2 D 根据元素在周期表位置关系可知,四种元素位于第2、3周期。Z的最高价氧化物对应的水化物为M,室温下0.01 mol·L-1M溶液pH<2。则Z为S,W、X、Y分别为C、N、Al。原子半径:N
必备知识·自主预诊
1.原子序数 原子核外电子排布
2.增大 增大 增多 减小 增大 减小 减小 > 增大 +1 +7 -(8-主族序数) 主族序数 减弱 增强 增强 减弱 增强 减弱 减弱 增强 增强 减弱 减弱 增强 增强 减弱
3.(2)> > > 难 难 不 酸 不
自我诊断1.提示 不能。因为硫的最高价氧化物对应的水化物是H2SO4不是H2SO3,氯的最高价氧化物对应的水化物是HClO4不是HClO。应根据元素的最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱比较其非金属性强弱。
2.答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)×
3.答案 (1)①< < ②> > ③< < ④> <
(2)①> > ②> > ③< < ④> > >
关键能力·考向突破
典例1 A 短周期元素M、N、P、Q的最高价氧化物对应水化物分别为X、Y、Z、W,M是短周期中原子半径最大的元素,则M为Na,则X为NaOH;0.1 mol·L-1的W溶液pH=1,则W为一元含氧强酸,且Q的原子序数大于Na,则Q为Cl、W为HClO4;0.1 mol·L-1的Z溶液的pH=0.7,则Z为二元强酸,且P的原子序数大于Na,则P为S、Z为H2SO4;常温下X、Z、W均可与Y反应,则Y为两性氢氧化物,即Y为Al(OH)3、N为Al。Al原子核外有3个电子层数,最外层电子数为3,其电子层数与最外层电子数相等,故A正确;Na+、Al3+电子层结构相同,核电荷数越大离子半径越小,故离子半径Na+>Al3+,故B错误;非金属性Cl>S,故简单氢化物的稳定性:HCl>H2S,故C错误;NaOH为离子化合物,含有离子键、共价键,HClO4为共价化合物,分子内只含有共价键,二者含有化学键不完全相同,故D错误。
对点演练1 B X元素的原子形成的离子就是一个质子,X为氢元素,Y原子的最外层电子数是内层电子数的2倍,应为碳元素;Z、W在元素周期表中处于相邻的位置,它们的单质在常温下均为无色气体,则Z为氮元素、W为氧元素;M是地壳中含量最高的金属元素,应为铝元素。氢原子半径最小,同周期随原子序数增大原子半径减小,同主族自上而下原子半径增大,故原子半径Al>C>N>O>H,即M>Y>Z>W>X,故A错误;N、H两元素能形成NH3、N2H4,故B正确;CO2是酸性氧化物,NO2与水反应生成硝酸和NO,NO2不是酸性氧化物,故C错误;用Al单质作为阳极、石墨作为阴极电解NaHCO3溶液,阴极生成氢气,但不会生成沉淀,故D错误。
对点演练2 A 短周期主族元素中,R原子最外层电子数是电子层数的2倍,可能为C或S,由图中原子半径和原子序数关系可知R应为C;Y与Z能形成Z2Y、Z2Y2型离子化合物,应为Na2O、Na2O2,则Y为O,Z为Na;Na2T能破坏水的电离平衡,则T应为S,X的原子半径最小,原子序数最小,则X为H。根据上述分析,Y、T、R最简单氢化物对应的物质为H2O、H2S、CH4,沸点的大小和分子间作用力有关,分子间的相互作用力又取决于分子的相对分子质量,相对分子质量越大,分子间作用力越大,沸点越高,又因为水分子间存在氢键,故沸点:H2O>H2S>CH4,故A正确;原子半径氧原子小于钠原子,氧离子和钠离子核外电子排布相同,核电荷数越大半径越小,钠离子小于氧离子,故B错误;最高价氧化物对应的水化物的酸性,硫酸的酸性比碳酸强,故C错误;非金属性越强,其单质氧化性越强,非金属性O>S>C,故D错误。
典例2 B W原子的最外层电子数是次外层的2倍,则W为碳元素;X-、Y+具有相同的电子层结构,则X为氟元素,Y为钠元素;Z的阴离子不能发生水解反应,则Z为氯元素。
比较原子半径时,先看电子层数,再看最外层电子数,则原子半径Na>Cl>C>F,A错误;非金属性F>Cl>C,所以简单氢化物的稳定性X>Z>W,B正确;非金属性C
典例3 C 可依据金属单质与水反应的剧烈程度判断元素金属性的强弱,与冷水反应,Na比Mg剧烈,说明Na的金属性比Mg强,A正确;依据最高价氧化物对应水化物的碱性强弱判断元素金属性的强弱,Ca(OH)2的碱性强于Mg(OH)2,则金属性Ca>Mg,B正确;SO2与NaHCO3溶液反应生成CO2,说明亚硫酸的酸性比碳酸的酸性强,但不能说明S与C的非金属性的强弱,C错误;相同温度时,溴单质、碘单质与氢气化合的难易程度可以说明溴的非金属性比碘的非金属性强,正确。
对点演练4 B X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素,Y形成四个键,可能为C和Si,Z与Y可形成双键,同时还存在—Z—Z—的形式,分析可知Z为O,则Y为C,X为H。原子半径:C>O>H,即Y>Z>X,A项错误;元素的非金属性:H
考点三 元素“位、构、性”关系的综合应用
必备知识·自主预诊
2.(1)原子序数 主族序数 主族序数(O、F除外) 主族序数-8
自我诊断1.提示 不一定。如最外层电子数为1的元素可以在主族、副族、Ⅷ族,化学性质不相同。
2.答案 (1)第2周期ⅥA族 (2)S········C····S····
(3)O2 (4)S2->Cl->O2->Al3+
(5)MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O
(6)2NH3·H2O+3H2O2N2↑+8H2O
解析 由题中所给信息可知,A、B、C、D、E、F是原子序数依次增大的短周期主族元素,A能与氧元素形成两种无色气体,则A为碳元素;C是地壳中含量最多的元素,则C为氧元素;D是地壳中含量最多的金属元素,D为铝元素,且图中给出了A和E在元素周期表中的相对位置,则B为氮元素,E是硫元素,F为氯元素。
关键能力·考向突破
典例1 D X、Y、Z、M、Q为五种短周期元素,原子序数依次增大,Y元素的最高正价是+4价,M与Y同主族,则Y为碳元素,M是硅元素;Z与碳相邻,是氮元素,N2X4的电子总数是18,X是氢元素;Q是第三周期元素,次外层电子数是7,则为氯元素。原子半径:NH2CO3>H2SiO3(Z>Y>M),B项正确;H2N—NH2易溶于水,水溶液呈碱性,C项正确;H、N、Cl可以形成NH4Cl,NH4Cl是离子化合物,D项错误。
对点演练1 B 由于X、Y、Z都为主族元素,首先根据“Y最外层电子数等于X次外层电子数”可推知,Y最外层电子数为2,再依据“它们原子的最外层电子数之和为10”及“X与Z同族”可推知,X为碳元素,Z为硅元素,依据“Y原子半径大于Z”可推知,Y为镁元素。碳的常见氧化物有CO2、CO,常温下为气态,而MgO常温下为固态,A项错误;碳、硅处于同主族,非金属性:C>Si,故简单氢化物的稳定性:CH4>SiH4,B项正确;碳元素和硅元素可形成SiC,但SiC属于共价化合物,C项错误;Mg可溶于浓硝酸,但硅不与浓硝酸反应,D项错误。
对点演练2 A 根据题意可知,X、Y、Z、W、Q分别是O、Si、S、H、C。A项,碳元素与氢元素可以组成甲烷(CH4)、乙炔(C2H2)、乙烷(C2H6)分子,它们分别为10电子、14电子、18电子分子,正确;B项,硅的最高价氧化物对应水化物的化学式有H4SiO4、H2SiO3,错误;C项,碳、硅、硫与氧形成的化合物,除CO2、SiO2、SO2外,还有CO、SO3等,错误;D项,硫、氢、氧形成的钠盐溶液,NaHSO4溶液显酸性,Na2SO4溶液显中性,Na2SO3溶液显碱性,错误。
典例2 D W、X、Y、Z均为短周期元素且原子序数依次增大。Y是短周期中原子半径最大的元素,则Y为Na;Z的最高价氧化物对应的水化物的浓溶液与W的单质反应,生成两种能使澄清石灰水变浑浊的无色气体,生成的气体为二氧化硫和二氧化碳,则Z为S,W为C;元素X和Z同族,则X为O。电子层相同时,核电荷数越大离子半径越小,则离子半径:Y
典例3 C D形成的两种氧化物都是常见的大气污染物,则D为S,再根据位置关系可知,A为C、B为Al、C为Si。A的简单氢化物是天然气的主要成分为甲烷,故A正确;草酸氢钠(NaHC2O4)溶液显酸性,故B正确;单质B(Al)既可以与酸反应,又可以与碱反应,但不能叫两性单质,故C错误;最高价氧化物对应的水化物的酸性:H2SO4>H2SiO3,故D正确。
对点演练4 D a、b可能均为非金属,如a为C,b为P,非金属之间不易形成离子键,故A错误;
若b的单质可作半导体材料,b为Si,c为金属元素Ge,则c的单质可能为半导体材料,故B错误;b、c同主族,从上到下非金属性减弱,非金属性强的b与H2易化合,则c的单质与H2不一定容易化合,故C错误;若b的最高价氧化物对应水化物为H2bO4,b的最高价为+6价,最低价为-2价,b为ⅥA族元素,a为ⅤA族元素,a的氢化物的化学式为aH3,故D正确。
学科素养提升5
素养提升
1.D 根据题意可知Z的原子序数是W、X、Y、Z四种元素中最大的,Z能形成+1价离子,可初步判断Z为钠元素;W的原子序数是W、X、Y、Z四种元素中最小的,W与X、Y均以一个单键结合,可初步判断W为氢元素;根据W、X、Y、Z的原子序数之和为24,可知X、Y的原子序数之和为12,结合成键特点,可判断X、Y分别是硼、氮元素。H、B、N形成的阴离子中,各原子均以共价键结合,A正确;Na单质能与H2O、CH3OH反应,B正确;氮元素最高价氧化物的水化物HNO3为强酸,C正确;BF3中硼原子最外层有6个电子,D错误。
2.D 由“W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素”,再根据“化合物XW3与WZ相遇会产生白烟”可推测:W为氢元素,X为氮元素,Z为氯元素,再依据四种元素的核外电子总数满足X+Y=W+Z推知,Y为钠元素,非金属性:Cl>N>H>Na,A项错误;原子半径:Na>Cl>N>H,B项错误;N的含氧酸中,如HNO2就不属于强酸,C项错误;Na的氧化物的水化物是NaOH,NaOH属于强碱,D项正确。
3.C 四种短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X的原子中只有1个电子,则X为氢元素;Y2-和Z+的电子层结构相同,则Y位于第2周期ⅥA族,为氧元素,Z位于第3周期ⅠA族,为钠元素;Y与W同主族,则W为硫元素;X为H,H与Na形成的NaH中,H的化合价为-1价,故A错误;H2O分子间有氢键,沸点高于H2S,故B错误;Na2S的水溶液中,S2-会水解生成少量硫化氢气体,硫化氢有臭鸡蛋气味,故C正确;由这四种元素共同形成的化合物有NaHSO4和NaHSO3,水溶液都显酸性,故D错误。
4.D W、R、X、Y的原子序数依次增大,Y的最高正价和最低负价之和等于0,则Y位于ⅣA族;W和R组成的化合物有多种,其中两种化合物能相互转化,但元素化合价没有变化,应为二氧化氮和四氧化二氮之间能相互转化,则W为N、R为O,再结合原子序数关系可知Y为Si;这4种元素的最外层电子数之和等于R原子的核电荷数的2倍,R核电荷数为8,W最外层有5个电子、R最外层有6个电子、Y最外层有4个电子,则X最外层有1个电子,且X原子序数大于R而小于Y,则X为Na。W、R、Y分别是N、O、Si,同一周期元素,元素非金属性随着原子序数增大而增强,同一主族元素,元素非金属性随着原子序数增大而减弱,所以非金属性强弱顺序是R>W>Y,故A错误;原子电子层数越多其原子半径越大,同一周期元素,原子半径随着原子序数增大而减小,所以原子半径大小顺序是X>Y>W>R,故B错误;活泼金属和活泼非金属元素之间易形成离子化合物,R是活泼非金属元素、X是活泼金属元素,二者易形成离子化合物Na2O、Na2O2,故C错误;元素的非金属性越强,其简单氢化物的稳定性越强,非金属性R>W>Y,则简单氢化物的热稳定性次序为R>W>Y,故D正确。
专题五 物质的微观结构
第2讲 元素周期表 元素周期律
备考要点
素养要求
1.掌握元素周期律的实质;了解元素周期表(长式)的结构(周期、族)及其应用。
2.以第3周期为例,掌握同一周期内元素性质的递变规律与原子结构的关系。
3.以ⅠA和ⅦA族为例,掌握同一主族内元素性质递变规律与原子结构的关系。
4.了解金属、非金属元素在周期表中的位置及其性质的递变规律。
1.宏观辨识与微观探析:能从元素和原子、分子水平认识物质的组成、结构、性质和变化,形成“结构决定性质”的观念,能从宏观和微观相结合的视角分析元素周期律的递变性。
2.证据推理与模型认知:具有证据意识,能基于实验现象和事实对物质的组成、结构及其变化分析得出元素周期律;能基于元素周期律理解元素周期表的编排方法,能运用元素周期表揭示元素周期律。
考点一 元素周期表
必备知识自主预诊
知识梳理
1.原子序数
(1)按照元素在 中的顺序给元素编号,得到原子序数。
(2)原子序数与元素的原子结构之间的关系:原子序数= = = 。
2.元素周期表的编排原则
3.元素周期表
(1)元素周期表的结构。
(2)周期(7个横行,7个周期)。
周期序数
1
2
3
4
5
6
7
元素种数
2
8
8
18
18
32
32
0族元素原子序数
2
10
18
36
54
86
118
(3)族(18个纵列,16个族)。
主
族
列
1
2
13
14
15
16
17
族
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
副
族
列
3
4
5
6
7
11
12
族
ⅢB
ⅣB
ⅤB
ⅥB
ⅦB
ⅠB
ⅡB
Ⅷ族
第8、9、10列,共3个纵列
0族
第18纵列
(4)元素周期表中的特殊位置。
①过渡元素:元素周期表中从ⅢB族到ⅡB族10列共60多种元素,这些元素都是金属元素。
②镧系:元素周期表第6周期中,57号元素镧到71号元素镥共15种元素。
③锕系:元素周期表第7周期中,89号元素锕到103号元素铹共15种元素。
微点拨①ⅠA族元素不等同于碱金属元素,氢元素不属于碱金属元素。
②元素周期表中第18列是0族,不是ⅧA族,第8、9、10三列是Ⅷ族,不是ⅧB族。
③可根据元素周期表的构成特点,可分析每个族的元素种类,含元素种类最多的族是ⅢB族,共有32种元素。
④过渡元素全部是金属元素,原子最外层电子数不超过2个(1~2个)。
⑤由于镧系和锕系的原因,第6、7周期的ⅡA族和ⅢA族元素原子序数差为25。
自我诊断
1.最外层电子数是2的元素一定是ⅡA族的元素吗?
2.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)元素所在的主族序数与最外层电子数相等的元素都是金属元素。( )
(2)ⅠA族全部是金属元素。( )
(3)元素周期表中镧系元素和锕系元素都占据同一格,它们是同位素。( )
(4)两种短周期元素原子序数相差8,则周期序数一定相差1。( )
(5)原子及离子的核外电子层数等于该元素所在的周期序数。( )
(6)元素周期表中位于金属与非金属分界线附近的元素属于过渡元素。( )
(7)最外层电子数比次外层电子数多的元素一定位于第2周期。( )
3.
如图为元素周期表中五种元素的相对位置,若B的原子序数为a,则这五种元素的核电荷数之和可能为 。
关键能力考向突破
考向1 元素周期表的结构
【典例1】 (2019全国2,9)今年是门捷列夫发现元素周期律150周年。下表是元素周期表的一部分,W、X、Y、Z为短周期主族元素,W与X的最高化合价之和为8。下列说法错误的是( )
W
X
Y
Z
A.原子半径:W
C.气态氢化物热稳定性:Z
对点演练1(2020河南等省五岳4月联考)元素周期表的一部分如图所示,W、X、Y、Z均为短周期主族元素,X与Z的最高正价之和与W的相等。下列说法错误的是( )
W
X
Y
Z
A.原子半径:X>Y>Z>W
B.X2W2中含有离子键和共价键
C.Y的最高价氧化物对应的水化物难溶于水
D.将由X、Z的单质组成的混合物放入冷水中,Z的单质不发生反应
对点演练2为纪念门捷列夫发表第一张元素周期表(部分如下)150周年,联合国宣布2019年为“国际化学元素周期表年”。关于下表的说法正确的是( )
A.表中数字代表元素的原子序数
B.表中元素的排列依据是元素的原子结构
C.推测表中“?=70”指代的元素的最高化合价为+4价
D.每一列都对应现在常用的元素周期表中的一族
考向2 元素在周期表中位置的推断
【典例2】 (2020四川眉山中学二诊)下表是元素周期表的一部分,W、X、Y、Z为短周期主族元素。Z的最高价氧化物对应的水化物为M,室温下,0.01 mol·L-1M溶液pH<2。下列说法中错误的是( )
W
X
Y
Z
A.原子半径大小:X
C.气态氢化物稳定性:W
方法技巧由原子序数确定元素位置——周期尾序推算法(或0族定位法)
首先要熟记各周期0族元素的原子序数,然后和已知元素原子序数去比较。
ⅠA
ⅡA
…
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
0
……
…
cC
aA
bB
…
(1)若元素bB与aA的原子序数之差b-a=1~2,则B元素处于A元素的下一周期,族序数为(b-a),即B位于第ⅠA族或ⅡA族,如38号元素比第4周期氪的原子序数(36)大2,故38号元素位于第5周期ⅡA族。
(2)若元素aA与cC的原子序数之差a-c=1~5,则C元素位于A元素所在周期,族序数为[8-(a-c)],即C位于第ⅢA~ⅦA族,如49号元素比第5周期的氙(54号)原子序数小5,因此该元素处在第5周期ⅢA族。
对点演练3(2020陕西西安二模)元素X、Y、Z和Q在元素周期表中的位置如图所示,其中元素Q位于第4周期,X的最高正价和最低负价之和为0,下列说法不正确的是( )
X
Y
Z
Q
A.原子半径:r(Y)>r(Z)>r(X)
B.分别含Y元素和Z元素的两种弱酸可以反应生成两种强酸
C.推测Q的单质可以和氢气、氧气、活泼金属等反应
D.Z的简单阴离子失电子能力比Y的强
深度指津1.电子排布规律
(1)最外层电子数为3~7的原子一定属于主族元素,且最外层电子数即为主族的族序数。
(2)最外层为l个或2个电子,则可能是ⅠA、ⅡA族元素,也可能是副族、Ⅷ族或0族元素氦。
(3)原子最外层比次外层电子多的元素一定位于第2周期。
(4)某元素阴离子最外层电子数与次外层相同,该元素位于第3周期。
(5)电子层结构相同的离子,若电性相同,则位于同周期,若电性不同,则阳离子位于阴离子的下一周期。
2.化合价规律
(1)主族元素的最高正化合价=它所在的族序数=最外层电子数(即价电子数),但要注意F无正价,O一般不显正价。
(2)只有非金属元素才有负价,非金属元素(H除外)的最高正价与它的负化合价的绝对值之和等于8。
3.元素周期表中元素的原子序数的差值关系
(1)同周期ⅡA族与ⅢA族元素的原子序数之差有三种情况:第2、3周期(短周期)相差1,第4、5周期相差11,第六、七周期相差25。
(2)相邻周期,同一主族元素的原子序数可能相差2、8、18、32。若A、B是同主族相邻周期元素,A、B所在周期分别有m和n种元素。如图:
当A、B在ⅠA或ⅡA族时,y=x+m。当A、B在ⅢA~0族时,y=x+n。
考点二 元素周期律
必备知识自主预诊
知识梳理
1.元素周期律
2.主族元素性质的变化规律
性质
同周期(左→右)
同主族(上→下)
核电荷数
逐渐
逐渐
电子层数
相同
逐渐
原子半径
逐渐
逐渐
离子半径
阳离子逐渐
阴离子逐渐
r(阴离子)
r(阳离子)
逐渐
化合价
最高正化合价由 → (O、F除外)
最低负化合价= (H除外)
相同,最高正化合价= (O、F除外)
元素的金
属性和非
金属性
金属性逐渐
非金属性逐渐
金属性逐渐
非金属性逐渐
离子的氧
化性、还
原性
阳离子氧化性逐渐
阴离子还原性逐渐
阳离子氧化性逐渐
阴离子还原性逐渐
气态氢化
物稳
定性
逐渐
逐渐
最高价氧
化物对应
水化物的
酸碱性
碱性逐渐
酸性逐渐
碱性逐渐
酸性逐渐
微点拨(1)判断元素非金属性或金属性的强弱,依据是元素的原子在化学反应中得失电子的难易程度,而不是得失电子的多少。
(2)根据元素氧化物对应水化物的酸碱性的强弱判断元素非金属性或金属性的强弱时,必须是其最高价氧化物对应的水化物。
3.元素周期表、元素周期律的应用
(1)根据元素周期表中的位置寻找未知元素。
(2)预测元素的性质(由递变规律推测)。
①比较不同周期、不同主族元素的性质。
如金属性:Mg>Al、Ca>Mg,则碱性:Mg(OH)2 Al(OH)3、Ca(OH)2 Mg(OH)2,从而可得碱性Ca(OH)2 Al(OH)3(填“>”“<”或“=”)。
②推测未知元素的某些性质。
根据Ca(OH)2微溶,Mg(OH)2难溶,可推知Be(OH)2 溶;根据卤族元素的性质递变规律,可推知元素砹(At)应为有色固体,砹单质与氢气 化合,HAt 稳定,其水溶液呈 性,AgAt 溶于水等。
(3)启发人们在一定区域内寻找新物质。
①半导体元素在金属与非金属分界线附近,如Si、Ge、Ga等。
②农药中常用元素在元素周期表右上方,如F、Cl、S、P、As等。
③催化剂和耐高温、耐腐蚀合金材料主要在过渡元素中找,如Fe、Ni、Rh、Pt、Pd等。
自我诊断
1.酸性:H2SO3>H2CO3>HClO,能否说明非金属性:S>C>Cl?为什么?
2.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)同周期元素从左到右,原子半径逐渐减小,离子半径也逐渐减小。( )
(2)第2周期元素从左到右,最高正价从+1价递增到+7价。( )
(3)元素的原子得电子越多,非金属性越强;失电子越多,金属性越强。( )
(4)元素氧化物的对应水化物酸性越强,非金属性越强;碱性越强,金属性越强。( )
(5)元素的气态氢化物越稳定,非金属性越强,其水溶液的酸性越强,还原性越弱。( )
3.(1)根据元素周期律用“>”或“<”填空。
①碱性:Mg(OH)2 Ca(OH)2 KOH。
②酸性:HClO4 H2SO4 HClO。
③热稳定性:CH4 NH3 H2O。
④还原性:HBr HCl,I- S2-。
(2)比较下列微粒半径大小,用“>”或“<”填空。
①Na Mg Cl
②Na+ Mg2+ Al3+
③F- Cl- Br-
④Cl- O2- Na+ Mg2+
关键能力考向突破
考向1 根据元素周期律和元素周期表判断物质的性质
【典例1】 (2020河南开封模拟)已知短周期元素M、N、P、Q的最高价氧化物对应水化物分别为X、Y、Z、W,M是短周期中原子半径最大的元素,常温下X、Z、W均可与Y反应,M、P、Q的原子序数及0.1 mol·L-1 X、Z、W溶液的pH如图所示。下列说法正确的是( )
A.N原子的电子层数与最外层电子数相等
B.M的离子半径小于N的离子半径
C.P的氢化物的稳定性强于Q的氢化物
D.X、W两物质含有的化学键类型相同
对点演练1(2020天津静海一中调研)X、Y、Z、W、M五种元素的原子序数依次增大。已知X、Y、Z、W是短周期元素中的四种非金属元素,X元素的原子形成的离子就是一个质子,Z、W在元素周期表中处于相邻的位置,它们的单质在常温下均为无色气体,Y原子的最外层电子数是内层电子数的2倍,M是地壳中含量最高的金属元素。下列说法正确的是( )
A.五种元素的原子半径从大到小的顺序:M>W>Z>Y>X
B.X、Z两元素能形成原子个数比(X∶Z)为3∶1和4∶2的化合物
C.化合物YW2、ZW2都是酸性氧化物
D.用M单质作为阳极、石墨作为阴极电解NaHCO3溶液,电解一段时间后,在阴极区会出现白色沉淀
对点演练2现有短周期主族元素X、Y、Z、R、T。R原子最外层电子数是电子层数的2倍,Y与Z能形成Z2Y、Z2Y2型离子化合物,Z与T形成的Z2T化合物能破坏水的电离平衡。六种元素的原子半径与原子序数的关系如图所示。下列推断正确的是( )
A.最简单氢化物的沸点排序:Y>T>R
B.原子半径和离子半径均满足:Y
考向2 微粒半径大小的比较
【典例2】 (2020陕西渭南中学二模)W、X、Y、Z均为短周期元素,原子序数依次增大,W的原子核最外层电子数是次外层的2倍,X-、Y+具有相同的电子层结构,Z的阴离子不能发生水解反应。下列说法正确的是( )
A.原子半径:Y>Z>X>W
B.简单氢化物的稳定性:X>Z>W
C.最高价氧化物的水化物的酸性:W>Z
D.X可分别与W、Y形成化合物,其所含的化学键类型相同
方法技巧微粒半径大小比较方法
对点演练3A、B、C为三种短周期元素,A、B同周期,A、C的最低价离子分别为A2-、C-,B2+与C-具有相同的电子层结构,下列叙述一定不正确的是( )
A.它们的原子序数:A>B>C
B.它们的原子半径:C>B>A
C.离子半径:A2->C->B2+
D.原子最外层上的电子数:C>A>B
考向3 元素金属性与非金属性的强弱判断与应用
【典例3】 (2021河北唐山调研)下列事实不能说明元素的金属性或非金属性相对强弱的是( )
选项
事实
推论
A
与冷水反应,Na比Mg剧烈
金属性:Na>Mg
B
Ca(OH)2的碱性强于Mg(OH)2
金属性:Ca>Mg
C
SO2与NaHCO3溶液反应生成CO2
非金属性:S>C
D
t ℃时,Br2+H22HBr K=5.6×107
I2+H22HI K=43
非金属性:Br>I
易错提醒判断金属性和非金属性强弱时的易错点
(1)关注关键词“最高价”,根据元素氧化物对应水化物酸碱性的强弱判断元素非金属性或金属性的强弱时,必须是其最高价氧化物的对应水化物。
(2)关注关键词“难、易”,判断元素非金属性或金属性的强弱,依据是元素原子在化学反应中得失电子的难易而不是得失电子的多少。
(3)元素的非金属性越强,其单质的活泼性不一定越强。实际中的特例,如N的非金属性较强,但N2性质稳定。
对点演练4(2020河南郑州第二次质检)化合物是一种高效消毒剂,其蒸汽和溶液都具有很强的杀菌能力,可用于目前新冠病毒疫情下的生活消毒。其中X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素。下列叙述正确的是( )
A.原子半径:X>Y>Z
B.元素的非金属性:X
D.该化合物中X、Y、Z都满足8电子稳定结构
对点演练5下列实验不能达到实验目的的是( )
选项
实验操作
实验目的
A
Cl2、Br2分别与H2反应
比较氯、溴元素的非金属性强弱
B
向MgCl2、AlCl3溶液中分别通入氨气
比较镁、铝元素的金属性强弱
续 表
选项
实验操作
实验目的
C
测定相同物质的量浓度的Na2CO3、Na2SO4溶液的pH
比较碳、硫元素的非金属性强弱
D
Fe、Cu分别与稀盐酸反应
比较铁、铜元素的金属性强弱
深度指津1.微粒半径的大小比较
2.元素金属性、非金属性及其比较
(1)元素金属性、非金属性强弱的本质。
①元素原子失电子能力越强,元素金属性越强。
②元素原子得电子能力越强,元素非金属性越强。
(2)元素金属性和非金属性强弱的判断依据。
①结构判断法:根据原子结构比较。最外层电子数越少,电子层越多,元素金属性越强;最外层电子数越多,电子层越少,非金属性越强。
②依据“两表”“两池”“三反应”判断
考点三 元素“位、构、性”关系的综合应用
必备知识自主预诊
知识梳理
1.元素“位、构、性”之间的关系
元素的原子结构决定了元素在周期表中的位置和元素的主要性质,元素在周期表中的位置反映了元素的原子结构和元素的性质,故三者之间可相互推断,关系图如下:
2.元素“位、构、性”相互推断需注意的问题
(1)对于同一元素的原子,掌握四个关系式:①原子核外电子层数=周期序数;②质子数= ;③原子最外层电子数= ;④主族元素的最高正价= ,最低负价= 。
(2)熟悉元素周期表中同周期、同主族元素性质的递变规律,主要包括:①元素的金属性、非金属性;②气态氢化物的稳定性;③最高价氧化物对应水化物的酸、碱性;④金属与水或酸反应置换出H2的难易程度。
微点拨熟练掌握元素周期表的结构及周期表中的一些特殊规律:①“凹”型结构的“三短四长,七主七副八零完”;②各周期元素种类数;③稀有气体的原子序数及在周期表中的位置;④同主族上下相邻元素原子序数的关系。
自我诊断
1.最外层电子数相同的元素化学性质一定相同吗?请举例说明。
2.A、B、C、D、E、F是原子序数依次增大的短周期主族元素,A、E在元素周期表中的相对位置如图,A与氧元素能形成两种无色气体,C是地壳中含量最多的元素,D是地壳中含量最多的金属元素。
A
E
(1)C在元素周期表中的位置为 ,其离子的结构示意图为 。
(2)AE2的电子式为 。
(3)C、E、F的单质沸点最低的是 (填化学式)。
(4)C、D、E、F的离子半径由大到小的顺序是 (填离子符号)。
(5)实验室制取F元素对应单质的离子方程式为 。
(6)在微电子工业中,B的最简单气态氢化物的水溶液可作刻蚀剂H2O2的清除剂,所发生反应的产物不污染环境,其化学方程式为 。
关键能力考向突破
考向1 根据元素的原子结构推断位置及性质
【典例1】 (2020浙江7月选考,16)X、Y、Z、M、Q五种短周期元素,原子序数依次增大。Y元素的最高正价为+4价,Y元素与Z、M元素相邻,且与M元素同主族;化合物Z2X4的电子总数为18个;Q元素的原子最外层电子数比次外层少一个电子。下列说法不正确的是( )
A.原子半径:Z
C.X2Z-ZX2易溶于水,其水溶液呈碱性
D.X、Z和Q三种元素形成的化合物一定是共价化合物
方法技巧元素推断题解题的一般步骤
(1)寻找突破口——元素推断的关键。综合把握题中关键信息,确定突破口。
(2)推断元素——正确解题的基础。根据关键信息,结合突破口找出关键元素,然后根据题中描述或结构片段推出所有元素,充分利用元素周期律结合选项作答。
(3)解题——明确要求,规范作答。
(4)验证——确保答题正确无误。
对点演练1(2019全国3,9)X、Y、Z均为短周期主族元素,它们原子的最外层电子数之和为10。X与Z同族,Y最外层电子数等于X次外层电子数,且Y原子半径大于Z。下列叙述正确的是( )
A.熔点:X的氧化物比Y的氧化物高
B.热稳定性:X的氢化物大于Z的氢化物
C.X与Z可形成离子化合物ZX
D.Y的单质与Z的单质均能溶于浓硝酸
对点演练2(2020山东滨州一中模拟)X、Y、Z、W、Q都是短周期元素,其中X原子的最外层电子数是内层电子数的3倍;X与Z同族,Y与Z同周期,Q原子的电子总数等于其电子层数的3倍,W与X、Y既不同族也不同周期且W不是稀有气体元素;X、Y、Z三种元素的族序数之和为16。下列说法正确的是( )
A.Q与W可形成10电子、14电子、18电子分子
B.Y的最高价氧化物对应水化物的化学式只能表示为H4YO4
C.Y、Z、Q分别与X化合,只能形成AB2型化合物
D.X、Z、W中的两种或三种元素形成的钠盐溶液只可能显酸性和中性
考向2 根据元素及其化合物的性质推断位置及结构
【典例2】 (2020重庆直属校3月模拟)W、X、Y、Z均为短周期元素且原子序数依次增大。Y是短周期中原子半径最大的元素;元素X和Z同族,Z的最高价氧化物对应的水化物的浓溶液与W的单质反应,生成两种能使澄清石灰水变浑浊的无色气体。下列说法正确的是( )
A.简单离子半径:X
C.Y和Z的氢化物的沸点中较高的是Z
D.W元素与Z元素都能形成超过三种的含氧酸盐
对点演练3(2018全国3,13)W、X、Y、Z均为短周期元素且原子序数依次增大,元素X和Z同族。盐YZW与浓盐酸反应,有黄绿色气体产生,此气体同冷烧碱溶液作用,可得到含YZW的溶液。下列说法正确的是( )
A.原子半径大小为W
C.Y2W2与ZW2均含有非极性共价键
D.标准状况下W的单质状态与X的相同
考向3 依据元素周期表的“片段结构”推断元素及性质
【典例3】 (2020河北高考模拟)四种短周期元素A、B、C、D在元素周期表中的相对位置如图所示,其中D形成的两种氧化物都是常见的大气污染物。下列有关判断不正确的是( )
A.A的简单氢化物是天然气的主要成分
B.元素A、B、C对应的含氧酸的钠盐水溶液不一定显碱性
C.单质B既可以与酸反应,又可以与碱反应,所以是两性单质
D.最高价氧化物对应的水化物的酸性:D>C
思路点拨根据“片段结构”推断元素的思维模式
对点演练4(2019黑龙江哈尔滨第三中学高三期末)a、b、c、d四种元素在周期表中的位置如图,则下列说法正确的是( )
A.a与b之间容易形成离子化合物
B.若b的单质可作半导体材料,则c的单质不可能为半导体材料
C.若b的单质与H2易化合,则c的单质与H2更易化合
D.若b的最高价氧化物对应水化物为H2bO4,则a的氢化物的化学式为aH3
深度指津常见元素及其化合物的特性
(1)形成化合物种类最多的元素或单质是自然界中硬度最大的物质的组成元素或气态氢化物中氢的质量分数最大的元素:C。
(2)空气中含量最多的元素或气态氢化物的水溶液呈碱性的元素:N。
(3)地壳中含量最多的元素:O。
(4)具有漂白性的常见物质:氯水、二氧化硫、过氧化钠、双氧水(H2O2)等。
(5)单质最活泼的非金属元素或无正价的元素或无含氧酸的非金属元素或无氧酸(气态氢化物)可腐蚀玻璃的元素或气态氢化物最稳定的元素或阴离子的还原性最弱的元素:F。
(6)单质密度最小的元素:H;密度最小的金属元素:Li。
(7)常温下单质呈液态的非金属元素:Br;单质呈液态的金属元素:Hg。
(8)最高价氧化物及其水化物既能与强酸反应,又能与强碱反应的元素:Al。
(9)元素的气态氢化物和它的最高价氧化物对应水化物起化合反应的元素:N;能起氧化还原反应的元素:S。
(10)元素的单质在常温下能与水反应放出气体的短周期元素:Li、Na、F。
网络构建
核心速记
1.同周期主族元素性质递变规律(从左至右)
(1)原子半径逐渐变小
(2)最高正价由+1→+7(除一、二周期);最低负价从-4→-1
(3)金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强
2.同主族元素性质递变规律(自上而下)
(1)原子半径逐渐增大
(2)金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱
05
学科素养提升
元素推断题解题指导
素养解读
元素推断题主要考查元素周期表中“位、构、性”的关系及学生利用物质结构和性质进行综合推断的能力。该类题目综合性强、难度较大,学生需要掌握短周期所有元素原子的结构特点、它们在元素周期表中的位置、对应单质及重要化合物的性质,从而分析解决问题,逐步提升宏观辨识与微观探析以及证据推理与模型认知的化学核心素养。
案例探究
情境:到1869年,科学家们已经发现了63种元素,如此众多的元素使得科学家不可避免地要思考一个重要的问题——自然界是否存在某种规律,使各种元素能够井然有序、分门别类地排列呢?35岁的化学家门捷列夫(1834—1907)也在苦苦思索这个问题。门捷列夫在批判地继承前人工作的基础上,对大量实验事实进行了订正、分析和概括,总结出一条规律:元素的性质随相对原子质量的递增而呈周期性变化。他根据这个规律编制了第一个元素周期表,把已经发现的63种元素全部列入表里,他还在表里为未知元素预留了空位,后来,很快就有新元素陆续被发现,填充了这些空位!而且,这些元素表现出的各种性质与他的预言惊人地吻合。
【典例】 X、Y、Z、W、R是原子序数依次增大的五种短周期元素。X原子的最外层电子数为最内层电子数的2倍。Y与X是同周期元素,XY2可用于灭火。简单阳离子Z+、W2+具有相同的电子层结构。R是同周期中原子半径最小的主族元素。下列有关说法正确的是( )
A.XY2中各原子都达到8电子稳定结构
B.Z、W分别与Y形成的常见化合物均为碱性氧化物
C.Y、Z、R三种元素形成的化合物一定能发生水解反应
D.离子半径的大小顺序为:Z+>W2+>Y2-
解析根据题意,X、Y、Z、W、R分别是C、O、Na、Mg、Cl。XY2为CO2,各原子都达到8电子稳定结构,A项正确;Na、Mg分别与O形成的常见化合物有氧化钠、过氧化钠、氧化镁,其中过氧化钠不是碱性氧化物,B项错误;Na、O、Cl三种元素可以形成化合物NaClO、NaClO2、NaClO3、NaClO4,其中NaClO3、NaClO4是强酸强碱盐,不能发生水解反应,C项错误;电子层结构相同的离子,核电荷数越大离子半径越小,故离子半径:O2->Na+>Mg2+,D项错误。
答案A
方法规律
1.推断元素的常用思路
根据原子结构、元素周期表的知识及已知条件,可推断原子序数,判断元素在周期表中的位置等,基本思路如下:
2.元素推断的常用步骤
(1)分析题目有效信息。
①图表信息——题中直接给出的元素周期表片段。
②文字信息——把题中给出的文字信息进行提炼。
③结构信息——题中给出的原子结构信息如微粒的质子数或电子数等。
(2)画出元素周期表片段,明确各元素的相对位置,推出元素。
(3)对照问题,结合元素周期律回答相应问题。
3.元素推断题六大误区
素养提升
1.(2020全国2,13)一种由短周期主族元素组成的化合物(如图所示),具有良好的储氢性能,其中元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大、且总和为24。下列有关叙述错误的是( )
Z+
A.该化合物中,W、X、Y之间均为共价键
B.Z的单质既能与水反应,也可与甲醇反应
C.Y的最高化合价氧化物的水化物为强酸
D.X的氟化物XF3中原子均为8电子稳定结构
2.(2020全国3,13)W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素,四种元素的核外电子总数满足X+Y=W+Z;化合物XW3与WZ相遇会产生白烟。下列叙述正确的是( )
A.非金属性:W>X>Y>Z
B.原子半径:Z>Y>X>W
C.元素X的含氧酸均为强酸
D.Y的氧化物的水化物为强碱
3.(2020吉林二调)X、Y、Z、W均为短周期元素,原子序数依次增大,X的原子中只有1个电子,Y2-和Z+的电子层结构相同,Y与W同主族。下列叙述正确的是( )
A.X分别与Y、Z、W形成的二元化合物中X的化合价均为+1价
B.常见氢化物的沸点:W大于Y
C.Z与W形成的化合物,其水溶液常带有臭鸡蛋气味
D.由这四种元素共同形成的两种化合物,其水溶液一种呈酸性,另一种呈碱性
4.(2020黑龙江齐齐哈尔八中一模)W、R、X、Y均为短周期元素且原子序数依次增大。Y的最高正价和最低负价之和等于0;常温常压下,W和R组成的化合物有多种,其中两种化合物能相互转化,但元素化合价没有变化;这4种元素原子的最外层电子数之和等于R原子的核电荷数的2倍。下列说法正确的是( )
A.元素的非金属性为R>Y>W
B.原子半径为W>R>X>Y
C.R与其他三种元素均可形成二元共价化合物
D.简单氢化物的热稳定性为R>W>Y
第2讲 元素周期表 元素周期律
考点一 元素周期表
必备知识·自主预诊
1.(1)周期表 (2)核电荷数 质子数 核外电子数
2.原子序数 最外层电子数 电子层数
自我诊断1.提示 不一定。最外层电子数为2的元素也可以是0族元素He和部分过渡元素。
2.答案 (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)√
3.答案 5a、5a+10、5a+14
关键能力·考向突破
典例1 D 由表格中元素在周期表中的位置可知,W的最高化合价比X的最高正化合价多2,且两者最高化合价之和为8,所以X的最高化合价为+3价,W的最高化合价为+5价,分别属于第ⅢA族和第ⅤA族,因为4种元素均为短周期元素,则W为N,X为Al,Y为Si,Z为P。根据同周期主族元素原子半径从左到右逐渐减小,同主族元素原子半径从上到下逐渐增大,可知原子半径N
对点演练2 C 表中数字代表元素的相对原子质量,故A错误;表中元素的排列依据是相对原子质量的大小,故B错误;根据题给元素周期表的一部分推测表中“?=70”和C、Si在同一横排,应属于同主族,所以该元素的最高化合价为+4价,故C正确;每一横行都对应现在常用的元素周期表中的同一族,故D错误。
典例2 D 根据元素在周期表位置关系可知,四种元素位于第2、3周期。Z的最高价氧化物对应的水化物为M,室温下0.01 mol·L-1M溶液pH<2。则Z为S,W、X、Y分别为C、N、Al。原子半径:N
必备知识·自主预诊
1.原子序数 原子核外电子排布
2.增大 增大 增多 减小 增大 减小 减小 > 增大 +1 +7 -(8-主族序数) 主族序数 减弱 增强 增强 减弱 增强 减弱 减弱 增强 增强 减弱 减弱 增强 增强 减弱
3.(2)> > > 难 难 不 酸 不
自我诊断1.提示 不能。因为硫的最高价氧化物对应的水化物是H2SO4不是H2SO3,氯的最高价氧化物对应的水化物是HClO4不是HClO。应根据元素的最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱比较其非金属性强弱。
2.答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)×
3.答案 (1)①< < ②> > ③< < ④> <
(2)①> > ②> > ③< < ④> > >
关键能力·考向突破
典例1 A 短周期元素M、N、P、Q的最高价氧化物对应水化物分别为X、Y、Z、W,M是短周期中原子半径最大的元素,则M为Na,则X为NaOH;0.1 mol·L-1的W溶液pH=1,则W为一元含氧强酸,且Q的原子序数大于Na,则Q为Cl、W为HClO4;0.1 mol·L-1的Z溶液的pH=0.7,则Z为二元强酸,且P的原子序数大于Na,则P为S、Z为H2SO4;常温下X、Z、W均可与Y反应,则Y为两性氢氧化物,即Y为Al(OH)3、N为Al。Al原子核外有3个电子层数,最外层电子数为3,其电子层数与最外层电子数相等,故A正确;Na+、Al3+电子层结构相同,核电荷数越大离子半径越小,故离子半径Na+>Al3+,故B错误;非金属性Cl>S,故简单氢化物的稳定性:HCl>H2S,故C错误;NaOH为离子化合物,含有离子键、共价键,HClO4为共价化合物,分子内只含有共价键,二者含有化学键不完全相同,故D错误。
对点演练1 B X元素的原子形成的离子就是一个质子,X为氢元素,Y原子的最外层电子数是内层电子数的2倍,应为碳元素;Z、W在元素周期表中处于相邻的位置,它们的单质在常温下均为无色气体,则Z为氮元素、W为氧元素;M是地壳中含量最高的金属元素,应为铝元素。氢原子半径最小,同周期随原子序数增大原子半径减小,同主族自上而下原子半径增大,故原子半径Al>C>N>O>H,即M>Y>Z>W>X,故A错误;N、H两元素能形成NH3、N2H4,故B正确;CO2是酸性氧化物,NO2与水反应生成硝酸和NO,NO2不是酸性氧化物,故C错误;用Al单质作为阳极、石墨作为阴极电解NaHCO3溶液,阴极生成氢气,但不会生成沉淀,故D错误。
对点演练2 A 短周期主族元素中,R原子最外层电子数是电子层数的2倍,可能为C或S,由图中原子半径和原子序数关系可知R应为C;Y与Z能形成Z2Y、Z2Y2型离子化合物,应为Na2O、Na2O2,则Y为O,Z为Na;Na2T能破坏水的电离平衡,则T应为S,X的原子半径最小,原子序数最小,则X为H。根据上述分析,Y、T、R最简单氢化物对应的物质为H2O、H2S、CH4,沸点的大小和分子间作用力有关,分子间的相互作用力又取决于分子的相对分子质量,相对分子质量越大,分子间作用力越大,沸点越高,又因为水分子间存在氢键,故沸点:H2O>H2S>CH4,故A正确;原子半径氧原子小于钠原子,氧离子和钠离子核外电子排布相同,核电荷数越大半径越小,钠离子小于氧离子,故B错误;最高价氧化物对应的水化物的酸性,硫酸的酸性比碳酸强,故C错误;非金属性越强,其单质氧化性越强,非金属性O>S>C,故D错误。
典例2 B W原子的最外层电子数是次外层的2倍,则W为碳元素;X-、Y+具有相同的电子层结构,则X为氟元素,Y为钠元素;Z的阴离子不能发生水解反应,则Z为氯元素。
比较原子半径时,先看电子层数,再看最外层电子数,则原子半径Na>Cl>C>F,A错误;非金属性F>Cl>C,所以简单氢化物的稳定性X>Z>W,B正确;非金属性C
典例3 C 可依据金属单质与水反应的剧烈程度判断元素金属性的强弱,与冷水反应,Na比Mg剧烈,说明Na的金属性比Mg强,A正确;依据最高价氧化物对应水化物的碱性强弱判断元素金属性的强弱,Ca(OH)2的碱性强于Mg(OH)2,则金属性Ca>Mg,B正确;SO2与NaHCO3溶液反应生成CO2,说明亚硫酸的酸性比碳酸的酸性强,但不能说明S与C的非金属性的强弱,C错误;相同温度时,溴单质、碘单质与氢气化合的难易程度可以说明溴的非金属性比碘的非金属性强,正确。
对点演练4 B X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素,Y形成四个键,可能为C和Si,Z与Y可形成双键,同时还存在—Z—Z—的形式,分析可知Z为O,则Y为C,X为H。原子半径:C>O>H,即Y>Z>X,A项错误;元素的非金属性:H
考点三 元素“位、构、性”关系的综合应用
必备知识·自主预诊
2.(1)原子序数 主族序数 主族序数(O、F除外) 主族序数-8
自我诊断1.提示 不一定。如最外层电子数为1的元素可以在主族、副族、Ⅷ族,化学性质不相同。
2.答案 (1)第2周期ⅥA族 (2)S········C····S····
(3)O2 (4)S2->Cl->O2->Al3+
(5)MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O
(6)2NH3·H2O+3H2O2N2↑+8H2O
解析 由题中所给信息可知,A、B、C、D、E、F是原子序数依次增大的短周期主族元素,A能与氧元素形成两种无色气体,则A为碳元素;C是地壳中含量最多的元素,则C为氧元素;D是地壳中含量最多的金属元素,D为铝元素,且图中给出了A和E在元素周期表中的相对位置,则B为氮元素,E是硫元素,F为氯元素。
关键能力·考向突破
典例1 D X、Y、Z、M、Q为五种短周期元素,原子序数依次增大,Y元素的最高正价是+4价,M与Y同主族,则Y为碳元素,M是硅元素;Z与碳相邻,是氮元素,N2X4的电子总数是18,X是氢元素;Q是第三周期元素,次外层电子数是7,则为氯元素。原子半径:N
对点演练1 B 由于X、Y、Z都为主族元素,首先根据“Y最外层电子数等于X次外层电子数”可推知,Y最外层电子数为2,再依据“它们原子的最外层电子数之和为10”及“X与Z同族”可推知,X为碳元素,Z为硅元素,依据“Y原子半径大于Z”可推知,Y为镁元素。碳的常见氧化物有CO2、CO,常温下为气态,而MgO常温下为固态,A项错误;碳、硅处于同主族,非金属性:C>Si,故简单氢化物的稳定性:CH4>SiH4,B项正确;碳元素和硅元素可形成SiC,但SiC属于共价化合物,C项错误;Mg可溶于浓硝酸,但硅不与浓硝酸反应,D项错误。
对点演练2 A 根据题意可知,X、Y、Z、W、Q分别是O、Si、S、H、C。A项,碳元素与氢元素可以组成甲烷(CH4)、乙炔(C2H2)、乙烷(C2H6)分子,它们分别为10电子、14电子、18电子分子,正确;B项,硅的最高价氧化物对应水化物的化学式有H4SiO4、H2SiO3,错误;C项,碳、硅、硫与氧形成的化合物,除CO2、SiO2、SO2外,还有CO、SO3等,错误;D项,硫、氢、氧形成的钠盐溶液,NaHSO4溶液显酸性,Na2SO4溶液显中性,Na2SO3溶液显碱性,错误。
典例2 D W、X、Y、Z均为短周期元素且原子序数依次增大。Y是短周期中原子半径最大的元素,则Y为Na;Z的最高价氧化物对应的水化物的浓溶液与W的单质反应,生成两种能使澄清石灰水变浑浊的无色气体,生成的气体为二氧化硫和二氧化碳,则Z为S,W为C;元素X和Z同族,则X为O。电子层相同时,核电荷数越大离子半径越小,则离子半径:Y
典例3 C D形成的两种氧化物都是常见的大气污染物,则D为S,再根据位置关系可知,A为C、B为Al、C为Si。A的简单氢化物是天然气的主要成分为甲烷,故A正确;草酸氢钠(NaHC2O4)溶液显酸性,故B正确;单质B(Al)既可以与酸反应,又可以与碱反应,但不能叫两性单质,故C错误;最高价氧化物对应的水化物的酸性:H2SO4>H2SiO3,故D正确。
对点演练4 D a、b可能均为非金属,如a为C,b为P,非金属之间不易形成离子键,故A错误;
若b的单质可作半导体材料,b为Si,c为金属元素Ge,则c的单质可能为半导体材料,故B错误;b、c同主族,从上到下非金属性减弱,非金属性强的b与H2易化合,则c的单质与H2不一定容易化合,故C错误;若b的最高价氧化物对应水化物为H2bO4,b的最高价为+6价,最低价为-2价,b为ⅥA族元素,a为ⅤA族元素,a的氢化物的化学式为aH3,故D正确。
学科素养提升5
素养提升
1.D 根据题意可知Z的原子序数是W、X、Y、Z四种元素中最大的,Z能形成+1价离子,可初步判断Z为钠元素;W的原子序数是W、X、Y、Z四种元素中最小的,W与X、Y均以一个单键结合,可初步判断W为氢元素;根据W、X、Y、Z的原子序数之和为24,可知X、Y的原子序数之和为12,结合成键特点,可判断X、Y分别是硼、氮元素。H、B、N形成的阴离子中,各原子均以共价键结合,A正确;Na单质能与H2O、CH3OH反应,B正确;氮元素最高价氧化物的水化物HNO3为强酸,C正确;BF3中硼原子最外层有6个电子,D错误。
2.D 由“W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素”,再根据“化合物XW3与WZ相遇会产生白烟”可推测:W为氢元素,X为氮元素,Z为氯元素,再依据四种元素的核外电子总数满足X+Y=W+Z推知,Y为钠元素,非金属性:Cl>N>H>Na,A项错误;原子半径:Na>Cl>N>H,B项错误;N的含氧酸中,如HNO2就不属于强酸,C项错误;Na的氧化物的水化物是NaOH,NaOH属于强碱,D项正确。
3.C 四种短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X的原子中只有1个电子,则X为氢元素;Y2-和Z+的电子层结构相同,则Y位于第2周期ⅥA族,为氧元素,Z位于第3周期ⅠA族,为钠元素;Y与W同主族,则W为硫元素;X为H,H与Na形成的NaH中,H的化合价为-1价,故A错误;H2O分子间有氢键,沸点高于H2S,故B错误;Na2S的水溶液中,S2-会水解生成少量硫化氢气体,硫化氢有臭鸡蛋气味,故C正确;由这四种元素共同形成的化合物有NaHSO4和NaHSO3,水溶液都显酸性,故D错误。
4.D W、R、X、Y的原子序数依次增大,Y的最高正价和最低负价之和等于0,则Y位于ⅣA族;W和R组成的化合物有多种,其中两种化合物能相互转化,但元素化合价没有变化,应为二氧化氮和四氧化二氮之间能相互转化,则W为N、R为O,再结合原子序数关系可知Y为Si;这4种元素的最外层电子数之和等于R原子的核电荷数的2倍,R核电荷数为8,W最外层有5个电子、R最外层有6个电子、Y最外层有4个电子,则X最外层有1个电子,且X原子序数大于R而小于Y,则X为Na。W、R、Y分别是N、O、Si,同一周期元素,元素非金属性随着原子序数增大而增强,同一主族元素,元素非金属性随着原子序数增大而减弱,所以非金属性强弱顺序是R>W>Y,故A错误;原子电子层数越多其原子半径越大,同一周期元素,原子半径随着原子序数增大而减小,所以原子半径大小顺序是X>Y>W>R,故B错误;活泼金属和活泼非金属元素之间易形成离子化合物,R是活泼非金属元素、X是活泼金属元素,二者易形成离子化合物Na2O、Na2O2,故C错误;元素的非金属性越强,其简单氢化物的稳定性越强,非金属性R>W>Y,则简单氢化物的热稳定性次序为R>W>Y,故D正确。
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