元素周期律的應(yīng)用及“位、構(gòu)、性”相互推斷課件高中化學(xué)人教版（2019）選擇性必修2

元素周期律的應(yīng)用及“位、構(gòu)、性”相互推斷講解內(nèi)容一、原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)遞變規(guī)律同周期(從左→右)同主族(從上→下)核外電子排布能層數(shù)相同,最外層電子數(shù)逐漸增多最外層電子數(shù)相同,能層數(shù)遞增原子半徑逐漸減小(0族除外)逐漸增大主要化合價最高正價由+1→+7(O、F除外),最低負(fù)價由-4→-1最高正價=主族序數(shù)(O、F除外),非金屬最低負(fù)價=主族序數(shù)-8得失電子能力得電子能力逐漸增強(qiáng);失電子能力逐漸減弱得電子能力逐漸減弱;失電子能力逐漸增強(qiáng)第一電離能增大的趨勢逐漸減小電負(fù)性逐漸增大減小的趨勢金屬性、非金屬性金屬性逐漸減弱;非金屬性逐漸增強(qiáng)金屬性逐漸增強(qiáng);非金屬性逐漸減弱注意:同周期元素從左向右第一電離能變化規(guī)律中第ⅡA族和第ⅤA族元素的反常性,如鎂元素大于鋁元素,氮元素大于氧元素。[典型例題1]按要求完成以下題目:(1)Li及其周期表中相鄰元素的第一電離能(I1)如表所示。I1(Li)>I1(Na),原因是

。

I1(Be)>I1(B)>I1(Li),原因是

。

I1/(kJ·mol-1)Li520Be900B801Na496Mg738Al578答案:(1)Na與Li同族,Na電子層數(shù)多,原子半徑大,易失電子Li、Be、B同周期,核電荷數(shù)依次增加。Be為1s22s2全滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu),第一電離能最大。與Li相比,B核電荷數(shù)大,原子半徑小,較難失去電子,第一電離能較大解析:(1)同主族元素,從上到下,原子半徑增大,第一電離能逐漸減小,所以I1(Li)>I1(Na);同周期元素,從左到右,第一電離能呈現(xiàn)增大的趨勢,但由于ⅡA族元素基態(tài)原子s能級軌道處于全充滿的狀態(tài),能量更低,更穩(wěn)定,所以其第一電離能大于同一周期的ⅢA族元素,因此I1(Be)>I1(B)>I1(Li)。[典型例題1]按要求完成以下題目:(2)H、B、N中,原子半徑最大的是

。根據(jù)對角線規(guī)則,B的一些化學(xué)性質(zhì)與元素

的相似。

答案:(2)B

Si(硅)

解析:(2)在所有元素中,H原子的半徑是最小的,同一周期從左到右,主族元素原子半徑依次減小,所以,H、B、N中原子半徑最大的是B。B與Si在元素周期表中處于對角線的位置,根據(jù)對角線規(guī)則,B的一些化學(xué)性質(zhì)與Si相似。[典型例題1]按要求完成以下題目:(3)C、N、O元素的第一電離能由大到小的順序為

。答案:(3)N>O>C解析:(3)同一周期主族元素的第一電離能從左到右呈增大趨勢,但ⅤA族元素的第一電離能出現(xiàn)反常,所以C、N、O元素的第一電離能N>O>C。[典型例題1]按要求完成以下題目:(4)下列狀態(tài)的鎂中,電離最外層一個電子所需能量最大的是

(填標(biāo)號)。

答案:(4)A解析:(4)A.[Ne]3s1屬于基態(tài)的Mg+,由于Mg的第二電離能高于其第一電離能,故其再失去一個電子所需能量較高;B.[Ne]3s2屬于基態(tài)Mg原子,其失去一個電子變?yōu)榛鶓B(tài)Mg+;C.[Ne]3s13p1屬于激發(fā)態(tài)Mg原子,其失去一個電子所需能量低于基態(tài)Mg原子;D.[Ne]3p1屬于激發(fā)態(tài)Mg+,其失去一個電子所需能量低于基態(tài)Mg+,綜上所述,電離最外層一個電子所需能量最大的是[Ne]3s1,故選A。[典型例題1]按要求完成以下題目:答案:(5)小于解析:(5)F-和O2-的核外電子排布相同,核電荷數(shù)越大,則半徑越小,故半徑F-<O2-。[典型例題1]按要求完成以下題目:答案:(6)O解析:(6)元素的電負(fù)性變化規(guī)律,一般來說,在周期表中,元素電負(fù)性從左到右依次增大,從上到下呈減小的趨勢,故O的電負(fù)性最高。(6)NH4H2PO4中,電負(fù)性最高的元素是

。

[典型例題1]按要求完成以下題目:(7)元素的基態(tài)氣態(tài)原子得到一個電子形成氣態(tài)負(fù)一價離子時所放出的能量稱作第一電子親和能(E1)。第二周期部分元素的E1變化趨勢如圖所示,其中除氮元素外,其他元素的E1自左而右依次增大的原因是

;氮元素的E1呈現(xiàn)異常的原因是

。

答案:(7)同周期元素隨核電荷數(shù)依次增大,原子半徑逐漸變小,故結(jié)合一個電子釋放出的能量依次增大N原子的2p軌道為半充滿狀態(tài),具有額外穩(wěn)定性,故不易結(jié)合一個電子解析:(7)同周期元素隨核電荷數(shù)依次增大,原子半徑逐漸變小,故結(jié)合一個電子釋放的能量依次增大;N原子的2p軌道為半充滿狀態(tài),具有額外穩(wěn)定性,故不易結(jié)合一個電子。[典型例題1]按要求完成以下題目:答案:(8)H<C<O解析:(9)由元素周期律的知識可知,同周期元素從左到右、同主族元素從下到上,元素的電負(fù)性增大,故電負(fù)性O(shè)>Ge>Zn。(8)C、H、O三種元素的電負(fù)性由小到大的順序為

。(9)光催化還原CO2制備CH4反應(yīng)中,帶狀納米Zn2GeO4是該反應(yīng)的良好催化劑。Zn、Ge、O電負(fù)性由大至小的順序是

。

答案:(9)O>Ge>Zn

解析:(8)非金屬性O(shè)>C>H,則電負(fù)性O(shè)>C>H。[典型例題1]按要求完成以下題目:答案:(10)銅失去的是全充滿的3d10電子,鎳失去的是4s1電子(10)元素銅與鎳的第二電離能分別為:ICu=1958kJ·mol-1、INi=1753kJ·mol-1,ICu>INi的原因是

。

解析:(10)Cu+的價層電子排布為3d10,為全充滿狀態(tài),而Ni+的價層電子排布為3d84s1,所以穩(wěn)定性Cu+>Ni+,故第二電離能Cu大于Ni。[跟蹤訓(xùn)練1]下表是元素周期表的一部分。表中所列的字母分別代表一種化學(xué)元素。試回答下列問題(答案中涉及字母均用具體元素符號作答):(1)I的元素符號為

,在周期表中位于

區(qū)。

解析:(1)I為Cr,其價層電子排布式為3d54s1,在周期表中位于d區(qū)。答案:(1)Cr

d[跟蹤訓(xùn)練1]下表是元素周期表的一部分。表中所列的字母分別代表一種化學(xué)元素。試回答下列問題(答案中涉及字母均用具體元素符號作答):(2)寫出J元素基態(tài)原子的價層電子排布式:

,J在周期表中的位置是

。

解析:(2)J為Fe,位于元素周期表第四周期第Ⅷ族,其基態(tài)原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2,價層電子排布式為3d64s2。答案:(2)3d64s2第四周期第Ⅷ族[跟蹤訓(xùn)練1]下表是元素周期表的一部分。表中所列的字母分別代表一種化學(xué)元素。試回答下列問題(答案中涉及字母均用具體元素符號作答):(3)A、B、G、H的原子半徑由大到小的順序是

;A、B、C、D的第一電離能由大到小的順序是

;A、B、C、D的電負(fù)性由大到小的順序是

。

解析:(3)原子半徑Al>Si>C>N;第一電離能F>N>O>C;電負(fù)性F>O>N>C。答案:(3)Al>Si>C>N

F>N>O>C

F>O>N>C二、元素推斷1.元素“位、構(gòu)、性”關(guān)系圖解2.元素推斷常用突破口(1)以原子或離子核外電子排布特點為突破口(短周期主族元素)①族序數(shù)等于周期數(shù)的元素:H、Be、Al。②族序數(shù)等于周期數(shù)兩倍的元素:C、S。③族序數(shù)等于周期數(shù)三倍的元素:O。④周期數(shù)等于族序數(shù)兩倍的元素:Li。⑤周期數(shù)等于族序數(shù)三倍的元素:Na。(2)以元素的特殊性質(zhì)為突破口某些具有特殊性質(zhì)的元素如下:①最高正價與最低負(fù)價代數(shù)和為零的短周期元素:H、C、Si。②最高正價是最低負(fù)價絕對值三倍的短周期元素: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);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。(3)以物質(zhì)的存在和性質(zhì)的特殊性為突破口有些單質(zhì)或化合物的性質(zhì)、用途、存在等具有特殊性,可作為推斷元素的依據(jù):①地殼中含量最多的元素或氫化物通常呈液態(tài)的元素:O。②空氣中含量最多的元素或氣態(tài)氫化物的水溶液呈堿性的元素:N。③形成化合物種類最多的元素或形成的某種單質(zhì)是自然界中硬度最大的物質(zhì)的元素:C。④地殼中含量最多的金屬元素或常見氧化物、氫氧化物呈兩性的元素:Al。⑤最活潑的非金屬元素或無氧酸可腐蝕玻璃的元素或氫化物最穩(wěn)定的元素:F。⑥最活潑的金屬元素或最高價氧化物對應(yīng)水化物堿性最強(qiáng)的元素:Cs(放射性元素除外)。⑦焰色試驗呈黃色的元素:Na。⑧焰色試驗呈紫色(透過藍(lán)色鈷玻璃觀察)的元素:K。⑨常溫下單質(zhì)呈液態(tài)的非金屬元素:Br。⑩元素的氣態(tài)氫化物和它的最高價氧化物對應(yīng)水化物能夠化合的元素:N。[典型例題2]

短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序數(shù)依次增大,基態(tài)X原子的電子總數(shù)是其最高能級電子數(shù)的2倍,Z可與X形成淡黃色化合物Z2X2,Y、W最外層電子數(shù)相同。下列說法正確的是(

)A.第一電離能:W>X>Y>ZB.簡單離子的還原性:Y>X>WC.簡單離子的半徑:W>X>Y>ZD.氫化物水溶液的酸性:Y>WC解析:根據(jù)Z與X可形成淡黃色化合物Z2X2,即該化合物為Na2O2,結(jié)合原子序數(shù)關(guān)系可知,X為O元素,Z為Na元素;基態(tài)O原子核外有8個電子,是最高能級2p上排布的電子數(shù)的2倍;由原子序數(shù)關(guān)系可知Y為F元素,則與其同主族的W為Cl元素。根據(jù)第一電離能遞變規(guī)律,可知其相對大小順序為F>O>Cl>Na,A項錯誤;根據(jù)非金屬性:F>O>Cl,可知簡單離子的還原性Cl->O2->F-,B項錯誤;根據(jù)離子半徑的變化規(guī)律,可知簡單離子半徑Cl->O2->F->Na+,C項正確;氫化物水溶液的酸性HF<HCl,D項錯誤。思維建模解答原子結(jié)構(gòu)、元素在元素周期表中的位置、元素及其化合物的性質(zhì)間的推斷題的思路一般可用下面的框線關(guān)系表示:[跟蹤訓(xùn)練2]短周期元素X、Y、Z、W的原子序數(shù)依次增大。用表中信息判斷下列說法正確的是(

)A

元素最高價氧化物的水化物XYZW分子式H3ZO40.1mol·L-1溶液對應(yīng)的pH(25℃)1.0013.001.570.70A.元素電負(fù)性:Z<W B.簡單離子半徑:W<YC.元素第一電離能:Z<W D.簡單氫化物的沸點:X<Z解析:從Z的最高價氧化物的水化物的化學(xué)式和W的最高價氧化物的水化物的0.1mol·L-1溶液對應(yīng)的pH可知,Z、W是磷、硫元素,結(jié)合X、Y的最高價氧化物的水化物的0.1mol·L-1溶液對應(yīng)的pH,可知X、Y是氮、鈉元素。電負(fù)性P<S,A項正確;簡單離子半徑S2->Na+,B項錯誤;磷的3p軌道為半滿穩(wěn)定狀態(tài),其第一電離能大于硫,C項錯誤;NH3分子間存在氫鍵,導(dǎo)致其沸點高于PH3,D項錯誤。B專題集訓(xùn)解析:1～18號元素中的四種元素的簡單離子W3+、X+、Y2-、Z-都具有相同的電子層結(jié)構(gòu),則W和X是金屬元素,且在周期表中W位于X的右側(cè),Y和Z是非金屬元素,在周期表中位于W和X的上一周期,其中Z位于Y的右側(cè)。同周期元素從左到右金屬性逐漸減弱,非金屬性逐漸增強(qiáng),即金屬性X>W,非金屬性Z>Y,所以元素的第一電離能X<W,原子半徑X>W,離子的還原性Y2->Z-,氫化物的穩(wěn)定性H2Y<HZ。1.已知元素周期表中1～18號元素中的四種元素的簡單離子W3+、X+、Y2-、Z-都具有相同的電子層結(jié)構(gòu),下列判斷正確的是(

)A.元素的第一電離能:X>WB.離子的還原性:Y2->Z-C.氫化物的穩(wěn)定性:H2Y>HZ

D.原子半徑:X<WB解析:X元素原子的4p軌道上有3個未成對電子即4p3,結(jié)合構(gòu)造原理,可推出X原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3,即[Ar]3d104s24p3,A項錯誤,B項正確;Y元素原子的最外層2p軌道上有2個未成對電子,可能是碳或氧元素,若是碳元素,則Z為Li,不可能形成負(fù)一價離子,所以Y只能是氧元素,Z為氫元素,C、D錯誤。D3.如圖是元素周期表前四周期的一部分,下列有關(guān)R、W、X、Y、Z五種元素的敘述中,正確的是(

)A.通常情況下五種元素的單質(zhì)中,Z單質(zhì)的沸點最高B.Y、Z的陰離子電子層結(jié)構(gòu)都與R原子的相同C.W的電負(fù)性比X的電負(fù)性大D.第一電離能:R>W>Y解析:根據(jù)元素在周期表中的位置可判斷出:R為Ar、Z為Br、Y為S、W為P、X為N。Br2在常溫下為液體,而S和P在常溫下為固體,所以五種元素的單質(zhì)中,不是Br2的沸點最高,A錯誤;S2-的電子層結(jié)構(gòu)與Ar相同,而Br-的電子層結(jié)構(gòu)與Ar不相同,B錯誤;N的電負(fù)性大于P的電負(fù)性,C錯誤;同周期,從左到右,元素的第一電離能增大,但第ⅤA族的第一電離能大于第ⅥA族的,第ⅡA族的第一電離能大于第ⅢA族的,所以第一電離能大小關(guān)系為Ar>P>S,D正確。4.已知A、B、C、D、E、F、G都是元素周期表中短周期主族元素,它們的原子序數(shù)依次增大。A是元素周期表中原子半徑最小的元素,D3B中陰、陽離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu),B、C均可分別與A形成10電子分子,B、C處于同一周期,兩者可以形成許多種共價化合物,C、F處于同一主族,B原子最外電子層的p能級處于半滿狀態(tài),C的最外層電子數(shù)是內(nèi)層電子數(shù)的3倍,E最外層電子數(shù)比最內(nèi)層多1。回答下列問題:(1)E元素基態(tài)原子的電子排布式為

。

解析:根據(jù)題給信息可推出A是H,B是N,C是O,D是Na,E是Al,F是S,G是Cl。(1)E元素(即鋁元素)的基態(tài)原子電子排布式為1s22s22p63s23p1。答案:(1)1s22s22p63s23p14.已知A、B、C、D、E、F、G都是元素周期表中短周期主族元素,它們的原子序數(shù)依次增大。A是元素周期表中原子半徑最小的元素,D3B中陰、陽離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu),B、C均可分別與A形成10電子分子,B、C處于同一周期,兩者可以形成許多種共價化合物,C、F處于同一主族,B原子最外電子層的p能級處于半滿狀態(tài),C的最外層電子數(shù)是內(nèi)層電子數(shù)的3倍,E最外層電子數(shù)比最內(nèi)層多1。回答下列問題:(2)用電子排布圖表示F元素原子的價層電子排布:

。

4.已知A、B、C、D、E、F、G都是元素周期表中短周期主族元素,它們的原子序數(shù)依次增大。A是元素周期表中原子半徑最小的元素,D3B中陰、陽離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu),B、C均可分別與A形成10電子分子,B、C處于同一周期,兩者可以形成許多種共價化合物,C、F處于同一主族,B原子最外電子層的p能級處于半滿狀態(tài),C的最外層電子數(shù)是內(nèi)層電子數(shù)的3倍,E最外層電子數(shù)比最內(nèi)層多1。回答下列問題:(3)F、G元素對應(yīng)的最高價含氧酸中酸性較強(qiáng)的是

(填化學(xué)式)。

解析:(3)硫、氯元素對應(yīng)的最高價含氧酸中酸性較強(qiáng)的是HClO4。答案:(3)HClO44.已知A、B、C、D、E、F、G都是元素周期表中短周期主族元素,它們的原子序數(shù)依次增大。A是元素周期表中原子半徑最小的元素,D3B中陰、陽離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu),B、C均可分別與A形成10電子分子,B、C處于同一周期,兩者可以形成許多種共價化合物,C、F處于同一主族,B原子最外電子層的p能級處于半滿狀態(tài),C的最外層電子數(shù)是內(nèi)層電子數(shù)的3倍,E最外層電子數(shù)比最內(nèi)層多1?；卮鹣铝袉栴}:(4)離子半徑:D+

(填“<”“>”或“=”,下同)B3-,第一電離能:B

C,電負(fù)性:C

F。

解析:(4)D+(Na+)與B3-(N3-)具有相同的電子層結(jié)構(gòu),所以離子半徑Na+<N3-;由于氮原子的2p能級為半充滿狀態(tài),所以第一電離能較大,第一電離能N>O;C(O)與F(S)為同主族元素,所以電負(fù)性S<O。答案:(4)<

>

>4.已知A、B、C、D、E、F、G都是元素周期表中短周期主族元素,它們的原子序數(shù)依次增大。A是元素周期表中原子半徑最小的元素,D3B中陰、陽離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu),B、C均可分別與A形成10電子分子,B、C處于同一周期,兩者可以形成許多種共價化合物,C、F處于同一主族,B原子最外電子層的p能級處于半滿狀態(tài),C的最外層電子數(shù)是內(nèi)層電子數(shù)的3倍,E最外層電子數(shù)比最內(nèi)層多1?；卮鹣铝袉栴}:(5)A、C形成的一種綠色氧化劑X有廣泛應(yīng)用,X分子中A、C原子個數(shù)比為1∶1,X的電子式為

。試寫出Cu、稀硫酸與X反應(yīng)制備硫酸銅的離子方程式:

。

4.已知A、B、C、D、E、F、G都是元素周期表中短周期主族元素,它們的原子序數(shù)依次增大。A是元素周期表中原子半徑最小的元素,D3B中陰、陽