高中化学人教版 (2019)必修 第一册第二节 元素周期律第3课时学案

第3课时　元素“位—构—性”三者之间的关系(提升课时)

元素的“位－构－性”关系及其应用

1．“位－构－性”关系

2．“位－构－性”关系的四大应用

(1)应用一：结构与位置互推

(2)应用二：性质与位置互推

熟悉元素周期表中同周期、同主族元素性质的递变规律，根据元素性质可以推知元素在周期表中的位置，根据元素在周期表中的位置可以推知元素性质。

(3)应用三：结构与性质互推

①最外层电子数是决定元素原子的氧化性和还原性的主要因素。

②原子半径决定了元素单质的性质；离子半径决定了元素组成化合物的性质。

③同主族元素最外层电子数相同，性质相似。

(4)应用四：周期表中的“序、层”规律和 “序、价”规律

【典例】(双选)2019年是元素周期表发表150周年。期间科学家为完善周期表做出了不懈努力。中国科学院院士张青莲教授曾主持测定了铟(49In)等9种元素相对原子质量的新值，被采用为国际新标准。已知铟与铷(37Rb)同周期，下列说法不正确的是(　　)

A．In是第五周期第ⅢA族元素

B．In的中子数与电子数的差值为66

C．原子半径：In>Al

D．碱性：In(OH)3>RbOH

【思维建模】主族元素“位－构－性”问题解题思维流程如下：

【解析】选B、D。37Rb为碱金属，属于第五周期第ⅠA族，故In亦为第五周期元素，比Rb质子数大12，即为第ⅢA族元素，A正确；In的中子数为115－49＝66，电子数为49，因此In的中子数与电子数的差值为17，B错误；铟和铝同属于ⅢA族元素，前者位于第五周期，后者位于第三周期，因此原子半径：In>Al，C正确；铟和铷同属于第五周期元素，前者位于ⅢA族，后者位于ⅠA族，根据同周期主族元素最高价氧化物的水化物的碱性递变规律得：碱性In(OH)3＜RbOH，D错误。

(1)In的最高价氧化物对应的水化物能否溶于氢氧化钠溶液？如能，写出反应的离子方程式？

提示：能；In(OH)3＋OH－===InO＋2H2O。In与Al同主族，In(OH)3与Al(OH)3的化学性质相似。

(2)In的最高价氧化物能否溶于水？

提示：In的最高价氧化物为In2O3，与Al2O3性质相似，均难溶于水。

　(双选)如图是元素周期表短周期的一部分，下列说法中正确的是(　　)

A.元素①位于第二周期第ⅣA族

B．气态氢化物的稳定性：④<②

C．最高价氧化物对应水化物的酸性：⑤＞④

D．元素的最高正化合价：③＝⑤

【解析】选B、C。根据元素在周期表中的相对位置可知，①～⑤分别是N、O、F、S、Cl。元素①位于第二周期第ⅤA族，故A错误；同主族从上到下，非金属性逐渐减弱，气态氢化物的稳定性减弱，因此气态氢化物的稳定性：②＞④，故B正确；同周期从左到右，非金属逐渐增强，非金属性越强则元素最高价氧化物对应水化物的酸性越强，因此最高价氧化物对应水化物酸性：高氯酸＞硫酸，故C正确；元素的最高正化合价，⑤为＋7价，③无正价，故D错误。

【补偿训练】

已知短周期主族元素W、R、X、Y、Z的原子序数依次增大，W原子最外层电子数是其内层电子数的3倍，W、Z同主族，X在同周期元素中原子半径最大，X、Y、Z原子的最外层电子数之和为10。下列叙述正确的是(　　)

A．非金属性：R＜W

B．单质与水反应的剧烈程度：Y＞X

C．元素W与X形成的化合物只有一种

D．X、Y、Z的最高价氧化物的水化物两两之间能相互反应Ｋ

【解析】选D。W原子最外层电子数为内层电子数的3倍，所以W为O元素；Z与W同主族，且也属于短周期元素，所以Z为S元素；X为同周期中原子半径最大的，且其原子序数大于W，所以X为第三周期元素，即Na元素；由于R的原子序数比W大，并且也为主族元素，R只能为F元素；X，Y，Z原子的最外层电子数为10，所以Y为Al元素。通过分析可知，W为O元素，R为F元素；二者同周期，F的原子序数更大，所以F元素的非金属性更强，A项错误；通过分析可知，X为Na元素，Y为Al元素；Na元素的金属性更强，所以其单质与水反应相比于Al更为剧烈，B项错误；通过分析可知，W为O元素，X为Na元素，二者可形成Na2O和Na2O2等不止一种化合物，C项错误；通过分析可知，X为Na元素，其最高价氧化物的水化物为NaOH，属于强碱；Y为Al元素，其最高价氧化物的水化物为Al(OH)3，属于两性氢氧化物；Z为S元素，其最高价氧化物的水化物为H2SO4，属于强酸；NaOH，Al(OH)3以及H2SO4之间可两两反应，D项正确。

(2021·天津市静海区高一检测)19世纪中叶，门捷列夫在前人的基础上发现了元素周期律，并由此制得了第一张元素周期表。

(1)对于元素周期表的演变和元素周期表的应用，下列说法正确的是________。

A．同周期元素性质相似

B．元素周期表中最右上角的氦元素是非金属性最强的元素

C．第ⅠA族元素的金属性肯定比同周期的第ⅡA族元素的金属性强

D．既有元素周期表虽然已排满，但还有新元素未被发现

(2)认真观察元素周期表从第ⅢA族的硼到第ⅦA族的砹连接的一条折线，我们能从分界线附近找到________。

A．耐高温材料　　　 B．新型农药材料

C．半导体材料      D．新型催化剂材料

(3)受元素周期表的启发，经过长期的探索，美国科学家制得一种新原子Lv，它属于116号元素，关于它的推测正确的是________。

A．这种原子的中子数为167

B．它位于元素周期表中第六周期

C．这种元素一定是金属元素

D．这种元素易与氢气化合

【解析】(1)同主族元素的性质是相似的，同周期元素的性质是递变的，A错误；氦为稀有气体，性质稳定，B错误；同周期主族元素从左到右，金属性减弱，第ⅠA族元素的失电子能力肯定比同周期第ⅡA族元素的失电子能力强，C正确；目前已发现的元素占据了元素周期表全部位置，但还有新的元素会被发现，D正确。(2)耐高温的合金材料在过渡元素区寻找；制农药的元素在周期表右上方的非金属元素区寻找；作催化剂的元素从过渡元素区寻找；作半导体材料的元素，在元素周期表金属元素与非金属元素的分界线附近寻找，而从第ⅢA族的硼到第ⅦA族的砹连接的折线是元素周期表金属元素与非金属元素的分界线，所以可在分界线附近找到作半导体材料的元素。(3)稀有气体的原子序数分别为2、10、18、36、54、86、118，116号元素与118号元素同周期，116号元素处于第七周期第ⅥA族。质量数为283，质子数为116，所以中子数为167，A正确；116号元素处于第七周期第ⅥA族，B错误；该元素的金属性比Po强，一定为金属元素，C正确；该元素为金属元素，非金属性比较弱，不易与氢气化合，D错误。

答案：(1)C、D　(2)C　(3)A、C

【鲁科版】必修第二册P26

元素的性质通常包括元素化合价、原子半径、元素原子的得失电子能力等，可以根据元素原子结构的特点和元素在元素周期表中的位置认识元素的性质。

从物质类别、元素化合价、物质所含有关元素在元素周期表中的位置的角度可以认识有关物质的化学性质。

【苏教版】必修第一册P123

元素的原子结构决定了元素在周期表中的位置，而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特点。我们可以根据元素在周期表中的位置，推测元素的原子结构，预测未知元素的主要性质。

(2021·盘锦高一检测)短周期主族元素A、B、C、D、E在元素周期表中的位置如图所示，其中A为地壳中含量最高的金属元素。请用化学用语回答下列问题：

(1)E元素在周期表中的位置：________________。

(2)A、D、E元素简单离子半径由大到小的顺序为________>________>________(填微粒符号)。

(3)F与D同主族且相邻，二者简单气态氢化物稳定性的强弱关系为________>________(填微粒符号)。

【解析】短周期主族元素中，A为地壳中含量最高的金属元素，则A为Al元素，由元素在周期表中的相对位置，可知B为C元素，C为N元素，D为O元素，E为Cl元素。(1)E为Cl元素，原子核外有3个电子层，最外层电子数为7，处于周期表中第三周期第ⅦA族。(2)电子层结构相同的离子，核电荷数越大离子半径越小，离子的电子层越多离子半径越大，故离子半径：Cl－>O2－>Al3＋。(3)F与D同主族且相邻，则F为S元素，同主族自上而下非金属性减弱，简单气态氢化物稳定性减弱，故氢化物稳定性：H2O>H2S。

答案：(1)第三周期第ⅦA族　(2)Cl－　O2－　Al3＋　(3)H2O　H2S

1．(水平1)以下有关原子结构、元素周期律及元素周期表的叙述正确的是(　　)

A．所有主族元素原子的最外层电子数都等于元素的最高正化合价

B．多电子原子中，在离核较近的区域内运动的电子能量较低

C．第ⅠA族元素从上到下，单质的熔点逐渐降低

D．元素周期表中位于金属和非金属分界线附近的元素属于过渡元素

【解析】选B。并不是所有主族元素原子的最外层电子数都等于元素的最高正化合价，如O无最高正价，F无正价，A错误；多电子原子中，电子是分层排布的，能量低的电子总是优先进入离核较近的区域内运动，故离核近的区域运动的电子能量较低，B正确；第ⅠA族元素从上到下，单质的熔点逐渐降低，H2的熔点低于Li，C错误；元素周期表中位于金属和非金属分界线附近的元素属主族元素而不属于过渡元素，D错误。

2．(水平1)下列各选项对应关系错误的是(Z表示元素的核电荷数)(　　)

A.图①可以表示F－、Na＋、Mg2＋、Al3＋四种离子半径的大小关系

B．图②可以表示第ⅡA族元素原子的最外层电子数

C．图③可以表示第三周期各主族元素的最高化合价

D．图④可以表示第三周期中各主族元素的最高化合价与最低化合价之和

【解析】选D。电子层结构相同的离子，核电荷数越大，离子半径越小，则半径：F－>Na＋>Mg2＋>Al3＋，与图①相符，A正确；第ⅡA族元素原子的最外层电子数均为2，与核电荷数无关，B正确；第三周期各主族元素的最高化合价随Z的增大而增大，与图③相符，C正确；第三周期中第ⅠA～ⅢA族元素只有正化合价，第ⅣA～ⅦA族元素有最高正价和最低负价，则第三周期中各主族元素最高正化合价与最低负化合价之和与图④不相符，D错误。

3.(水平1)如果将前18号元素按原子序数递增的顺序排列，可形成如图所示的“蜗牛”形状，图中每个“●”代表一种元素，其中①代表氢元素。下列说法不正确的是(　　)

A．最高价氧化物对应水化物的酸性：⑥＜⑦

B．最简单氢化物的稳定性：③＜⑦

C．金属性：②＜⑤

D．原子半径：③＞④

【解析】选B。若①代表氢元素，按序号不难得出②～⑦分别代表Be、C、O、Na、Al、Si元素。元素的非金属性：Al<Si，则最高价氧化物对应水化物的酸性：Al(OH)3<H2SiO3，A项正确；元素的非金属性：C>Si，则最简单氢化物的稳定性：CH4>SiH4，B项错误；元素的金属性：Na>Mg、Mg>Be，则金属性：Na>Be，C项正确；同周期主族元素的原子半径随核电荷数的增大而减小，则原子半径：C>O，D项正确。

【补偿训练】

X、Y、Z都是短周期元素，在元素周期表中的位置如图所示：

下列有关说法正确的是(　　)

A．原子半径：Z>Y>X

B．氢化物的稳定性：X>Y、Z>Y，可能X>Z

C．最高价氧化物对应的水化物酸性：Z>Y>X

D．三种元素形成的简单离子的半径：X<Y<Z

【解析】选B。由图可知：X、Y同主族，原子半径Y>X；Y、Z同周期，原子半径Y>Z，A错误；非金属性X>Y、氢化物的稳定性X>Y，非金属性Y<Z、氢化物的稳定性Y<Z，则可能X>Z，B正确；非金属性Y<X，最高价氧化物水化物的酸性X>Y，非金属性Y<Z，最高价氧化物水化物的酸性Y<Z，C错误；形成的简单离子的半径Y>X、Y>Z，D错误。

4．(双选)短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表中的相对位置如图所示。下列说法正确的是(　　)

A.元素Y与元素Z的最高正化合价之和的数值等于9

B．离子Y2－和Z3＋的核外电子数和电子层数都相同

C．原子半径的大小顺序为rZ>rW>rQ>rX>rY

D．元素W的气态氢化物稳定性和还原性均比Q的强

【解析】选B、C。由元素在周期表中的位置可知，X、Y、Z、W、Q分别为N、O、Al、S、Cl。Al的最高正化合价为＋3价，O无最高正化合价，A错误；O2－和Al3＋具有相同的电子层结构，核外电子数均为10，B正确；电子层数越多，原子半径越大，电子层数相同时，核电荷数越小，原子半径越大，则原子半径：Al>S>Cl>N>O，C正确；元素的非金属性：S<Cl，则气态氢化物的稳定性：H2S<HCl，D错误。

5．(水平2)有V、W、X、Y、Z五种元素，它们的核电荷数依次增大，且都小于18。其中只有X、Y为金属元素；V和X的最外层均只有1个电子；W和Z的最外层电子数相同，且W的L层电子数是K层电子数的3倍；Y的最外层电子数为Z的最外层电子数的。完成下列问题：

(1)V的一种核素中质子数为中子数的，则该核素的名称为________________。

(2)Y形成的阳离子的结构示意图为________________。

(3)Z元素的最高化合价为________________，最低化合价为________________。

(4)金属性：X________(填“强于”或“弱于”，下同)Y。

(5)非金属性：W________Z。

【解析】由“W的L层电子数是K层电子数的3倍”，可得出W为氧(O)；W和Z的最外层电子数相同，则Z为硫(S)；Y的最外层电子数为Z的最外层电子数的，则Y为镁(Mg)；由“只有X、Y为金属元素；V和X的最外层均只有1个电子”，可确定X为Na、V为H。从而得出V、W、X、Y、Z分别为H、O、Na、Mg、S。(1)V为氢元素，同位素有氕(H)、氘(H)、氚(H)，其中氚符合题意；(2)Y为镁，其阳离子Mg2＋的结构示意图为；(3)根据S的原子结构可知，S的最高化合价为＋6，最低化合价为－2；(4)Na、Mg的电子层数均为3，核电荷数越大，最外层电子离核越近，原子越难失电子，所以金属性：Na强于Mg；(5)O、S的最外层电子数相同，核电荷数越大，电子层数越多，最外层电子离核越远，原子越难得电子，所以非金属性：O强于S。

答案：(1)氚(或超重氢)　(2)　(3)＋6　－2　(4)强于　(5)强于