2025版高一化學(xué)必修第一冊 第四章 第二節(jié) 第3課時“位-構(gòu)-性”與元素的綜合推斷

第3課時“位—構(gòu)—性”與元素的綜合推斷【核心要點·歸納】1.元素位置、原子結(jié)構(gòu)、元素性質(zhì)之間的關(guān)系(1)結(jié)構(gòu)與位置的互推:①電子層數(shù)=周期數(shù)。②質(zhì)子數(shù)=原子序數(shù)。③主族元素原子最外層電子數(shù)=主族序數(shù)。④主族元素的最高正價=族序數(shù)(氧、氟除外),最低負價=主族序數(shù)-8。(2)性質(zhì)與位置的互推:①根據(jù)元素的性質(zhì)可以推知元素在周期表中的位置:若同周期元素A、B、C的金屬性逐漸增強,則A、B、C在同周期中按照C、B、A的順序從左到右排列。②根據(jù)元素在周期表中的位置關(guān)系可以推斷元素的性質(zhì):若同主族元素A、B、C在同一主族中從上往下排列,則可推知A、B、C的單質(zhì)的氧化性依次減弱或還原性依次增強。(3)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的互推:①若某元素原子的最外層電子數(shù)小于4,則該元素原子在反應(yīng)中容易失電子;若某元素原子的最外層電子數(shù)大于4,則該元素原子在反應(yīng)中容易得電子。②若某元素原子在反應(yīng)中容易得電子,則該元素原子的最外層電子數(shù)大于4;若某元素原子在反應(yīng)中容易失電子,則該元素原子的最外層電子數(shù)小于4。(4)元素“位—構(gòu)—性”規(guī)律中的特例:①絕大多數(shù)原子的原子核是由質(zhì)子和中子構(gòu)成的,只有氕(11②元素周期表中的周期一般都是從金屬元素開始,但第一周期例外,是從氫元素開始的。③所有元素中,碳元素形成的化合物種類最多。④非金屬單質(zhì)一般不導(dǎo)電,但石墨導(dǎo)電,晶體硅是半導(dǎo)體。⑤氟無正價,氧無最高正價;在Na2O2中氧顯-1價,在NaH中氫顯-1價。2.元素綜合推斷的思維模型3.推斷陌生元素性質(zhì)時要從以下三個角度分析(1)與同周期前、后元素相比較,依據(jù)同周期元素性質(zhì)的遞變規(guī)律推測元素的性質(zhì)。(2)與同主族上、下元素相比較,依據(jù)同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律推測元素的性質(zhì)。(3)比較不同周期、不同主族元素的性質(zhì)時,可借助“三角”規(guī)律進行推斷。若A、B、C三種元素位于元素周期表中如圖所示位置,有關(guān)元素的各種性質(zhì)均可排出順序(但D不能參與排序)。①原子半徑:C>A>B;②金屬性:C>A>B;③非金屬性:B>A>C。4.推斷常見突破口(1)短周期主族元素在周期表中的特殊位置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)2倍的元素:C、S。③族序數(shù)等于周期數(shù)3倍的元素:O。④周期數(shù)是族序數(shù)2倍的短周期元素:Li。⑤周期數(shù)是族序數(shù)3倍的短周期元素:Na。⑥最高正價與最低負價代數(shù)和為零的短周期元素:H、C、Si。⑦最高正價是最低負價絕對值3倍的短周期元素:S。⑧除H外,原子半徑最小的元素:F。⑨最高價不等于族序數(shù)的元素:O、F。(2)主族元素性質(zhì)、存在和用途的特殊性①形成化合物最多的元素(或單質(zhì)是自然界硬度最大的元素、氣態(tài)氫化物中氫的質(zhì)量分數(shù)最大的元素):C。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氫化物在通常狀況下呈液態(tài)的元素:O。④最活潑的非金屬元素(或無含氧酸的非金屬元素、其無氧酸可腐蝕玻璃的元素、其氣態(tài)氫化物最穩(wěn)定的元素、陰離子的還原性最弱的元素):F。⑤最高價氧化物對應(yīng)的水化物酸性最強的元素:Cl。⑥最易著火的非金屬元素的單質(zhì),其元素是P。⑦最輕單質(zhì)所含的元素:H;最輕金屬單質(zhì)所含的元素:Li。⑧單質(zhì)常溫下呈液態(tài)的元素:Br和Hg。⑨最高價氧化物及其水化物既能與強酸反應(yīng),又能與強堿反應(yīng)的元素:Al。⑩元素的氣態(tài)氫化物和它的最高價氧化物對應(yīng)的水化物能發(fā)生化合反應(yīng)的元素:N。?元素的單質(zhì)在常溫下能與水反應(yīng)放出氣體的短周期元素:Li、Na、F。?常見的能形成同素異形體的元素:C、P、O、S。5.1~20號元素中某些元素的特性(1)與水反應(yīng)最劇烈的非金屬單質(zhì)是F,即非金屬性最強的元素是F元素;所形成的氣態(tài)氫化物最穩(wěn)定的是HF。(2)與水反應(yīng)最劇烈的金屬單質(zhì)是K;原子半徑最大的主族元素是K元素。(3)自然界中硬度最大的單質(zhì)是含C元素的金剛石;最高正價與最低負價的代數(shù)和為零,且氣態(tài)氫化物中含氫的百分含量最高的元素是C元素。(4)常溫下有顏色的氣體單質(zhì)是Cl2、F2。(5)原子半徑最小,它的陽離子就是質(zhì)子的元素為H元素;同位素之一的原子核中只有質(zhì)子而沒有中子的是H元素。(6)最高價氧化物對應(yīng)的水化物的酸性最強的是Cl元素。(7)密度最小的金屬單質(zhì)是Li。(8)最高價氧化物及其水化物具有兩性的元素是Al元素;地殼中含量最高的金屬元素是Al元素。(9)地殼中含量最高的元素是O元素,其次是Si元素?！緦W(xué)力診斷·測評】1.短周期主族元素X、Y、Z、Q、R的原子序數(shù)依次增大。R元素的原子半徑是短周期主族元素中最大的;甲是由X、Y、Z、Q四種元素組成的酸式鹽,甲中陽離子是1種5核10電子微粒;乙為上述五種元素中某種元素的最高價氧化物對應(yīng)的水化物;甲與足量乙的溶液在一定條件下反應(yīng)生成丙、丁、戊三種物質(zhì),其中丁在常溫下為氣體。下列說法錯誤的是()A.簡單離子半徑:Z<Q<RB.R的單質(zhì)與Q的單質(zhì)反應(yīng),能生成兩種氧化物C.丙受熱分解可能生成Z的單質(zhì)D.Y、Z、Q分別與X形成的最簡單化合物中,穩(wěn)定性最弱的是Y[解題思維]題干信息推斷R元素的原子半徑是短周期主族元素中最大R為Na元素甲是由X、Y、Z、Q四種元素組成的酸式鹽,甲中陽離子是1種5核10電子微粒該陽離子為NH4+,甲可能為NH4甲與足量乙的溶液在一定條件下反應(yīng)生成丙、丁、戊三種物質(zhì),其中丁在常溫下為氣體若氣體丁為NH3,則乙為NaOH,丙、戊為H2O和Na2CO3若氣體丁為CO2,則乙為HNO3,丙、戊為NH4NO3和H2OX、Y、Z、Q、R為H、C、N、O、Na元素【解析】選A。由題干信息可知,X、Y、Z、Q、R為原子序數(shù)依次增大的短周期元素,R元素的原子半徑是短周期主族元素中最大的,則R為Na元素,甲是由X、Y、Z、Q四種元素組成的酸式鹽,甲中陽離子是1種5核10電子微粒,該陽離子為NH4+,甲可能為NH4HCO3,乙為上述五種元素中某種元素的最高價氧化物對應(yīng)的水化物;甲與足量乙的溶液在一定條件下反應(yīng)生成丙、丁、戊三種物質(zhì),其中丁在常溫下為氣體,若氣體丁為NH3,則乙為NaOH,丙、戊為H2O和Na2CO3,若氣體丁為CO2,則乙為HNO3,丙、戊為NH4NO3和H2O,則X、Y、Z、Q、R為H、C、N、O、Na元素,據(jù)此分析解答。電子層數(shù)相同時,核電荷數(shù)越小,離子半徑越大,則離子半徑:N3->O2->Na+,A錯誤;R為Na元素,Q為O元素,二者的單質(zhì)在不同條件下反應(yīng)能生成Na2O與Na2O2兩種氧化物,B正確;C.丙可能為NH4NO3,氮的化合價分別為-3價和+5價,故受熱分解可能生成N2,C正確;C、N、O與H形成的最簡單化合物分別為CH4、NH3、H2O,非金屬性越強,簡單氫化物的穩(wěn)定性越強,則穩(wěn)定性最弱的是CH4[規(guī)律方法]元素綜合推斷的方法2.(2023·太原高一檢測)現(xiàn)有5種短周期主族元素X、Y、Z、Q和R,原子序數(shù)依次增大,相關(guān)信息如下表:元素相關(guān)信息X單質(zhì)是空氣的主要成分之一Y最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的3倍Z短周期元素中原子半徑最大Q單質(zhì)可作半導(dǎo)體材料R最高正化合價和最低負化合價之和為6下列說法正確的是()A.X的原子半徑比Y小B.R元素位于第三周期第ⅥA族C.最高價氧化物對應(yīng)的水化物的酸性:R<X<QD.常溫下,第四周期且與Z同主族元素的單質(zhì)能與水發(fā)生劇烈反應(yīng)【解析】選D。5種短周期主族元素X、Y、Z、Q和R的原子序數(shù)依次增大,其中短周期元素中Z的原子半徑最大,可知Z為Na;Y的原子序數(shù)小于鈉,Y的最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的3倍,Y處于第二周期,其最外層電子數(shù)為6,可知Y為O元素,而X的單質(zhì)是空氣的主要成分之一,可知X為N元素;Q的單質(zhì)可作半導(dǎo)體材料,其原子序數(shù)大于鈉,可知Q為Si元素;R元素的最高正化合價和最低負化合價之和為6,可知R為Cl元素。則X為N元素、Y為O元素、Z為Na元素、Q為Si元素、R為Cl元素;同周期主族元素自左而右原子半徑減小,則原子半徑:N>O,故A錯誤;R是Cl元素,處于第三周期第ⅦA族,故B錯誤;元素的非金屬性越強,其最高價氧化物對應(yīng)的水化物的酸性越強,則酸性:HClO4>HNO3>H2SiO3,故C錯誤;第四周期且與Z同主族元素的單質(zhì)是K,金屬性:K>Na,則K與水反應(yīng)比Na與水反應(yīng)更劇烈,即K與水發(fā)生劇烈反應(yīng),故D正確。3.(2023·長安一中高一檢測)短周期元素W、X、Y和Z在周期表中的相對位置如表所示,這四種元素原子的最外層電子數(shù)之和為21。下列關(guān)系正確的是()WXYZA.氫化物沸點:X<WB.氧化物對應(yīng)水化物的酸性:Z>WC.氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性:X<ZD.簡單離子的半徑:Y<X【解析】選D。設(shè)W元素原子的最外層電子數(shù)為a,則X元素原子的最外層電子數(shù)為a+1,Y、Z元素原子的最外層電子數(shù)分別為a-2、a+2,從而得出a+a+1+a-2+a+2=21,a=5。由短周期元素在周期表中的相對位置,可確定W、X、Y、Z分別為N、O、Al、Cl元素。W、X分別為N、O,二者的氫化物中NH3呈氣態(tài),H2O呈液態(tài),所以沸點:H2O>NH3,A不正確;Z、W分別為N、Cl,沒有指明氧化物是否為最高價氧化物,若為最高價氧化物對應(yīng)的水化物,則酸性:HNO3<HClO4,B不正確;非金屬性O(shè)>Cl,故氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性H2O>HCl,C不正確;Y、X的簡單離子分別為Al3+、O2-,二者的電子層結(jié)構(gòu)相同,但Al的核電荷數(shù)大于O,所以簡單離子的半徑:Al3+<O2-,D正確?！狙a償訓(xùn)練】(2023·日照高一檢測)甲~己六種元素均為短周期元素,在元素周期表中的相對位置如圖,戊的原子序數(shù)是甲的五倍。下列敘述錯誤的是()甲丁乙丙己戊A.甲與丙化學(xué)性質(zhì)相似B.乙的單質(zhì)在空氣中燃燒,生成陰、陽離子個數(shù)比為1∶1的化合物C.丙元素屬于堿土金屬元素D.丁、己、戊三種元素對應(yīng)的單質(zhì)熔、沸點最低的是丁【解析】選B。戊的原子序數(shù)是甲的五倍