高中化學(xué)學(xué)案階段素養(yǎng)提升課專題5微觀結(jié)構(gòu)與物質(zhì)的多樣性

階段素養(yǎng)提升課專題5以“元素周期律”為例說明微觀結(jié)構(gòu)與物質(zhì)的多樣性1869年俄國化學(xué)家門捷列夫總結(jié)了前人的經(jīng)驗，經(jīng)過長期研究，花了很大的精力，尋求化學(xué)元素間的規(guī)律，發(fā)現(xiàn)了化學(xué)元素周期律。從此，人們從對無數(shù)個別的零星事實作無規(guī)律的羅列中擺脫出來，奠定了現(xiàn)代化學(xué)的基礎(chǔ)。(一)元素周期律的應(yīng)用1．據(jù)日媒2016年6月8日報道，第113號新元素由日本理化學(xué)研究所發(fā)現(xiàn)一事獲得國際認(rèn)可，因此獲得了命名權(quán)。日媒指出，這是日本首次發(fā)現(xiàn)新元素，也是亞洲首次。(1)請說出第113號新元素在周期表的位置，在元素周期表的第幾縱列？提示：第七周期ⅢA族。在元素周期表的第13縱列。(2)該元素的單質(zhì)能否用作半導(dǎo)體材料？提示：該元素是金屬，具有較強(qiáng)的金屬性，不能作半導(dǎo)體材料？(3)該元素的最高正化合價是多少？提示：＋3。(4)113號元素的單質(zhì)形成的晶體屬于哪種類型的晶體？提示：金屬晶體。(二)以“位—構(gòu)—性”三者關(guān)系為依托的推斷題2．A、B、D、E、F、G是原子序數(shù)依次增大的六種短周期元素。A和B能形成B2A和B2A2兩種化合物，B、D、G的最高價氧化物對應(yīng)水化物兩兩之間都能反應(yīng)，D、F、G原子最外層電子數(shù)之和等于15。回答下列問題：(1)B元素在元素周期表中的位置是________；A離子的結(jié)構(gòu)示意圖為________。(2)D的單質(zhì)與B的最高價氧化物對應(yīng)水化物的溶液反應(yīng)，其離子方程式為___________________________________________________________________。(3)①B2A2的電子式為________。②B2A2與CO2反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為_________________________________。(4)比較F和G最高價氧化物對應(yīng)水化物酸性的強(qiáng)弱：F________(填“>”“＝”或“<”)G，用原子結(jié)構(gòu)解釋原因：同周期主族元素電子層數(shù)相同，從左至右，________，得電子能力逐漸增強(qiáng)，元素非金屬性逐漸增強(qiáng)。(5)E的氫化物的化學(xué)式為________，元素A、G的氫化物，沸點A________(填“>”“＝”或“<”)G，原因是___________________________________________________________________________________________________________________。(6)元素B、E分別與元素G形成的晶體分別屬于___________________________。【解析】A和B能形成B2A和B2A2兩種化合物，則A、B可能為：H、O或O、Na，因B、D、G的最高價氧化物對應(yīng)水化物兩兩之間都能反應(yīng)，推出A、B、D、E、F、G分別為O、Na、Al、Si、P、Cl元素。(1)Na屬于第三周期第ⅠA族，氧離子的結(jié)構(gòu)示意圖為。(2)鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的離子方程式為2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋3H2↑(3)B2A2是過氧化鈉。(4)高氯酸的酸性強(qiáng)。(5)E的氫化物的化學(xué)式為SiH4。H2O分子間形成氫鍵，水沸點大于HCl的沸點。(6)NaCl屬于離子晶體，SiCl4屬于分子晶體。答案：(1)第三周期第ⅠA族(2)2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋3H2↑(3)②2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2↑(4)<核電荷數(shù)逐漸增多，原子半徑逐漸減小(5)SiH4>H2O分子間形成氫鍵，沸點高(6)離子晶體、分子晶體1．有7種短周期元素的原子序數(shù)按A、B、C、D、E、F、G的順序依次增大；B元素一種原子的含量常用于判定古生物遺體的年代，A和C元素的原子能形成4核10電子的微粒；D和E可形成離子化合物E2D，E2D中所有微粒的電子數(shù)相同，且電子總數(shù)為30；E、F、G的最高價氧化物對應(yīng)的水化物之間可以相互反應(yīng)；G和D同主族。試回答下列問題：(1)C元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖__________________。(2)A和D可形成化合物的化學(xué)式為____________________________________。(3)B元素在周期表中的位置為__________；過量的B元素的最高價氧化物與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的離子方程式為______________________。(4)D、E、F、G的離子半徑由大到小順序為(用離子符號表示)__________。(5)上述元素形成的二元化合物中，能夠用于漂白的氣體物質(zhì)中含有的化學(xué)鍵類型為__________，能夠用于漂白的固體物質(zhì)中陰、陽離子個數(shù)比為__________。【解析】B元素一種原子的含量常用于判定古生物遺體的年代，B為碳元素；A和C元素的原子能形成4核10電子的微粒，A為氫元素，C為氮元素；D和E可形成離子化合物E2D，E2D中所有微粒的電子數(shù)相同，且電子總數(shù)為30，所以各離子核外電子總數(shù)為10，所以E為鈉元素、D為氧元素；G和D同主族，D為硫元素；E、F、G的最高價氧化物對應(yīng)的水化物之間可以相互反應(yīng)，F(xiàn)為鋁元素；綜上分析可知：A為氫元素、B為碳元素、C為氮元素、D為氧元素、E為鈉元素、F為鋁元素、G為硫元素；(1)C為氮元素，原子結(jié)構(gòu)示意圖：。(2)A和D可形成化合物水和過氧化氫，化學(xué)式為H2O和H2O2。(3)碳原子核電荷數(shù)為6，在周期表中的位置為第二周期ⅣA族；過量的二氧化碳與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成碳酸氫鈉，離子方程式為CO2＋OH－=HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))。(4)D為氧元素、E為鈉元素、F為鋁元素、G為硫元素；離子的電子層數(shù)越多，則離子半徑越大，電子層相同時，離子的核電荷數(shù)越大，則離子半徑越小，則四種元素對應(yīng)的離子半徑大小為S2－、O2－、Na＋、Al3＋。(5)上述元素形成的二元化合物中，能夠用于漂白的氣體物質(zhì)為二氧化硫，含有的化學(xué)鍵類型為共價鍵；具有漂白作用的離子化合物為過氧化鈉，屬于離子化合物，陰、陽離子個數(shù)比為1∶2。答案：(1)(2)H2O、H2O2(3)第二周期ⅣA族CO2＋OH－=HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))(4)S2－、O2－、Na＋、Al3＋(5)共價鍵1∶22．元素在周期表中的位置，反映了元素的原子結(jié)構(gòu)和元素的性質(zhì)，如圖是元素周期表的一部分：(1)美國麻省理工學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn)一種鉍—銻化合物具有類似石墨烯的許多不同尋常特性。鉍、銻都屬于如圖的陰影部分元素，則鉍、銻兩元素的最高化合價是________；鉍酸鈉在酸性條件下，可以把Mn2＋氧化為MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))，在調(diào)節(jié)溶液的酸性時，不能用鹽酸，原因是_________________________________________________________________________________________________________，請你預(yù)測，H3AsO4、H3PO4的酸性強(qiáng)弱：H3AsO4________H3PO4(填“＞”“＜”或“＝”)。(2)因為NaH的存在，有人提議可把氫元素放在第ⅦA族，那么根據(jù)其最高正價與最低負(fù)價的絕對值相等，又可把氫元素放在周期表中的第________族。(3)元素甲是第三周期金屬元素中原子半徑最小的元素，該元素的離子與過量氨水反應(yīng)的離子方程式為_______________________________________________。(4)周期表中有10多種人體所需的微量元素，其中有一種被譽為“生命元素”的主族元素R，對延長人類壽命起著重要作用。已知R元素的原子有4個電子層，其最高價氧化物的分子式為RO3，則R元素的名稱為______。(5)羰基硫(COS)分子結(jié)構(gòu)與二氧化碳分子結(jié)構(gòu)相似，所有原子的最外層都滿足8電子結(jié)構(gòu)，則羰基硫(COS)分子結(jié)構(gòu)式為____________，羰基硫?qū)儆赺___________晶體。【解析】(1)圖中陰影部分元素是第ⅤA族的元素，則最高正價是＋5價；根據(jù)鉍酸鈉在酸性條件下，可以把Mn2＋氧化為MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))，而鹽酸中的Cl元素是－1價，具有還原性，二者能發(fā)生氧化還原反應(yīng)；根據(jù)非金屬性：As<P，得出：酸性：H3AsO4<H3PO4。(2)由NaH知，氫元素最低負(fù)價為－1價，而氫元素的最高正價為＋1價，因此與第ⅣA族元素的化合價特點相似，可將氫元素放在第ⅣA族。(3)第三周期原子半徑最小的金屬元素是鋁，Al3＋可與NH3·H2O反應(yīng)產(chǎn)生Al(OH)3沉淀，且沉淀不溶于氨水。(4)根據(jù)R元素的原子結(jié)構(gòu)(電子層數(shù))和RO3，依據(jù)題給元素周期表可推知R元素為硒。(5)COS分子結(jié)構(gòu)與CO2分子結(jié)構(gòu)相似，據(jù)此可知COS的結(jié)構(gòu)式為O=C=S，屬于分子晶體。答案：(1)＋5HCl中的Cl元素是－1價，具有還原性＜(2)ⅣA(3)Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))(4)硒(5)O=C=S分子3．X、Y、Z、W、R是短周期元素，原子序數(shù)依次增大。X原子核外各層電子數(shù)之比為1∶2，Y原子和Z原子的核外電子數(shù)之和為20，W和R是同周期相鄰元素，Y的氧化物和R的氧化物均能形成酸雨。請回答下列問題：(1)元素X的最高價氧化物的電子式為________，該氧化物固體在熔化時克服的作用力是________。(2)元素Y的最高價氧化物對應(yīng)水化物的化學(xué)式為__________。(3)元素W位于周期表的第______族，其非金屬性比R________。(4)R的一種氧化物能使品紅溶液褪色，工業(yè)上用Y的氣態(tài)氫化物的水溶液作該氧化物的吸收劑，寫出吸收劑與足量該氧化物反應(yīng)的方程式：___________________________________________________________________。(5)Y和Z組成的化合物ZY，被大量用于制造電子元件。工業(yè)上用Z的氧化物、X單質(zhì)和Y單質(zhì)在高溫下制備ZY，其中Z的氧化物和X單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為1∶3，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________________________?！窘馕觥坑蒟原子核外各層電子數(shù)之比為1∶2，推出X為C；由Y的氧化物和R的氧化物均能形成酸雨且R的原子序數(shù)大于Y，推出Y和R分別為N和S；由W和R是同周期相鄰元素且R的原子序數(shù)大于W，推出W為P；由Y原子和Z原子的核外電子數(shù)之和為20，推出Z為Al。氨水與足量SO2反應(yīng)生成NH4HSO3。答案：(1)分子間作用力(2)HNO3(3)ⅤA弱(4)SO2＋NH3·H2O=NH4HSO3(5)Al2O3＋3C＋N2eq\o(=,\s\up7(高溫))2AlN＋3CO4．L、M、R、T、W是原子序數(shù)依次增大的短周期主族元素，M、T在周期表中的相對位置如表；L與R原子的最外層電子數(shù)相同，R的單質(zhì)是一種常見的半導(dǎo)體材料。請回答下列問題：MT(1)T原子的結(jié)構(gòu)示意圖為____________，元素W在周期表中位于第________族，M單質(zhì)分子的電子式為________________。(2)R的氧化物形成的晶體屬于________晶體。(3)下列有關(guān)相應(yīng)元素非金屬性強(qiáng)弱比較的說法中正確的是________(填字母)。a．M的氣態(tài)氫化物比R的氣態(tài)氫化物穩(wěn)定，則非金屬性M強(qiáng)于Rb．高溫下，L的單質(zhì)能從R的最高價氧化物中置換出R，則非金屬性L強(qiáng)于Rc．W的核電荷數(shù)比T多，原子半徑比T小，得電子能力強(qiáng)，則非金屬性W強(qiáng)于T(4)工業(yè)上可用二氧化硅、氯氣和焦炭在高溫條件下制備RW4，該反應(yīng)中除RW4外的另一種產(chǎn)物可用于工業(yè)煉鐵。制備RW4的化學(xué)方程式為___________________________________________________________?！窘馕觥縍單質(zhì)是一種常見的半導(dǎo)體材料，R是