学年高中化学第一章微型专题二元素周期律的应用及元素推断教案新人教版选修3.docx

学年高中化学第一章微型专题二元素周期律的应用及元素推断教案新人教版选修3.docx

《学年高中化学第一章微型专题二元素周期律的应用及元素推断教案新人教版选修3.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《学年高中化学第一章微型专题二元素周期律的应用及元素推断教案新人教版选修3.docx（22页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

学年高中化学第一章微型专题二元素周期律的应用及元素推断教案新人教版选修3

微型专题

（二）　元素周期律的应用及元素推断

[核心素养发展目标]　1.从原子结构的周期性变化，理解元素性质的周期性变化，体会“位—构—性”三者之间的关系，强化“结构决定性质”的思维模型。

2.能根据元素原子核外电子的排布，元素在周期表中的位置和元素及化合物的特殊性进行元素的推断。

一、元素周期律的综合应用

例1

　有X、Y两种主族元素，下列有关预测不正确的是（　　）

A．若X的I1小于Y的I1，则X的金属性不一定比Y的强

B．若X、Y的电负性之和小于3，则X、Y均为金属元素

C．若X、Y的电负性之差为2.2，则X、Y形成的化合物很可能是离子化合物

D．若X、Y的最高价氧化物对应的水化物的化学式分别为HXO3、H3YO4，则X、Y均位于元素周期表的p区

答案　B

解析　如I1（Al）

易错警示

同周期从左到右元素的第一电离能呈增大趋势，但要注意第ⅡA族的反常（如Be>B，Mg>Al）、第ⅤA族的反常（如N>O，P>S）。

同主族从上到下元素的第一电离能逐渐减小。

相关链接　

同周期、同主族元素的结构与性质递变规律

同周期（从左→右）

同主族（从上→下）

最外层电子数

从1递增到7（第一周期除外）

相同

金属性

逐渐减弱

逐渐增强

非金属性

逐渐增强

逐渐减弱

主要化合价

最高正价从＋1→＋7（O、F除外），非金属元素最低负价＝－（8－族序数）（H等除外）

最高正价＝族序数（O、F除外），非金属元素最低负价＝－（8－族序数）（H等除外）

原子半径

逐渐减小

逐渐增大

气态氢化物的稳定性

逐渐增强

逐渐减弱

最高价氧化物对应水化物的酸碱性

碱性逐渐减弱，酸性逐渐增强

碱性逐渐增强，酸性逐渐减弱

第一电离能

总体呈增大趋势

逐渐减小

电负性

逐渐增大

逐渐减小

变式1　

（1）黄铜是人类最早使用的合金之一，主要由Cu、Zn组成，第一电离能I1（Zn）____I1（Cu）（填“大于”或“小于”），原因是_________________________________。

（2）元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量称作第一电子亲和能（E1）。

第二周期部分元素的E1变化趋势如图所示，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呈现异常的原因是________________________________________________。

（3）光催化还原CO2制备CH4反应中，带状纳米Zn2GeO4是该反应的良好催化剂。

Zn、Ge、O电负性由大到小的顺序是________________。

【考点】　元素周期律的综合应用

【题点】　元素第一电离能、电负性的比较

答案　

（1）大于　Zn的核外电子排布为全满稳定结构，难失电子　

（2）同周期元素随核电荷数依次增大，原子半径逐渐减小，故结合一个电子释放出的能量依次增大　N的2p轨道处于半充满状态，具有稳定性，故不易结合一个电子　（3）O＞Ge＞Zn

解析　

（1）锌的价层电子排布为3d104s2，为全满稳定结构，难失去一个电子，铜的价层电子排布为3d104s1，较易失去一个电子，因此锌的第一电离能大于铜的第一电离能。

（3）Zn与Ge是同周期元素，Ge在Zn的右边，因此Ge的电负性比Zn强，O为活泼的非金属元素，电负性强于Ge和Zn，故三者电负性的大小顺序为：

O＞Ge＞Zn。

二、“位—构—性”的综合考查

例2

　已知元素周期表中1～18号元素中的四种元素的简单离子W3＋、X＋、Y2－、Z－都具有相同的电子层结构，下列判断正确的是（　　）

A．元素的第一电离能：

X>W

B．离子的还原性：

Y2－>Z－

C．氢化物的稳定性：

H2Y>HZ

D．原子半径：

X

【考点】　关于“位—构—性”的综合考查

【题点】　以元素推断为起点的综合考查

答案　B

解析　1～18号元素中的四种元素的简单离子W3＋、X＋、Y2－、Z－都具有相同的电子层结构，则W和X是金属元素，且在周期表中W位于X的右侧，Y和Z是非金属元素，在周期表中位于W和X的上一周期，其中Z位于Y的右侧。

同周期元素从左到右金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强，即金属性：

X>W，非金属性：

Z>Y，所以元素的第一电离能：

X

X>W，离子的还原性：

Y2－>Z－，氢化物的稳定性：

H2Y

方法规律

当离子的电子层结构相同时，可利用“阴上阳下，序大径小”的原则，确定元素在周期表中的相对位置，再结合元素周期律分析选项。

相关链接

原子结构、元素性质和元素在元素周期表中的位置关系规律

变式2　下表中是A、B、C、D、E五种短周期元素的某些性质，下列判断正确的是（　　）

元素

A

B

C

D

E

最低化合价

－4

－2

－1

－2

－1

电负性

2.5

2.5

3.0

3.5

4.0

A.C、D、E的氢化物的稳定性：

C>D>E

B．元素A的原子最外层轨道中无自旋状态相同的电子

C．元素B、C之间不可能形成化合物

D．与元素B同周期且第一电离能最小的元素的单质能与H2O发生置换反应

【考点】关于“位—构—性”的综合考查

【题点】以元素性质为起点的综合考查

答案　D

解析　根据电负性和最低化合价，推知A为C，B为S、C为Cl、D为O、E为F。

A项，C、D、E的氢化物分别为HCl、H2O、HF，稳定性：

HF>H2O>HCl；B项，元素A的原子最外层电子排布式为2s22p2,2p轨道上的两个电子分占两个原子轨道，且自旋状态相同；C项，S的最外层有6个电子，Cl的最外层有7个电子，它们之间可形成S2Cl2等化合物；D项，Na能与H2O发生置换反应生成NaOH和H2。

三、元素推断

例3

　已知A、B、C、D、E、F、G都是元素周期表中短周期主族元素，它们的原子序数依次增大。

A是元素周期表中原子半径最小的元素，D3B中阴、阳离子具有相同的电子层结构，B、C均可分别与A形成10电子分子，B、C处于同一周期，两者可以形成许多种共价化合物，C、F处于同一主族，B原子最外电子层的p能级处于半满状态，C的最外层电子数是内层电子数的3倍，E最外层电子数比最内层多1。

回答下列问题：

（1）E元素基态原子的电子排布式为_________________________________________。

（2）用电子排布图表示F元素原子的价电子排布：

____________________________。

（3）F、G元素对应的最高价含氧酸中酸性较强的是____________（填化学式）。

（4）离子半径：

D＋________（填“<”“>”或“＝”，下同）B3－，第一电离能：

B________C，电负性：

C________F。

（5）A、C形成的一种绿色氧化剂X有广泛应用，X分子中A、C原子个数比为1∶1，X的电子式为__________________________________________。

试写出Cu、稀硫酸与X反应制备硫酸铜的离子方程式：

___________________________。

（6）写出E的单质与D的最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式：

________________________________________________________________________。

【考点】元素推断

【题点】利用原子结构推断元素

答案　

（1）1s22s22p63s23p1

（2）

（3）HClO4

（4）<　>　>

（5）

　Cu＋2H＋＋H2O2===Cu2＋＋2H2O

（6）2Al＋2H2O＋2NaOH===2NaAlO2＋3H2↑

解析　根据题给信息可推出A为H，B是N，C是O，D是Na，E是Al，F是S，G是Cl。

（1）E元素（即铝元素）的基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p1。

（2）用电子排布图表示F元素（即硫元素）原子的价电子排布为

。

（3）硫、氯元素对应的最高价含氧酸中酸性较强的是HClO4。

（4）D＋（Na＋）与B3－（N3－）具有相同的电子层结构，所以离子半径：

Na＋

N>O；C（O）与F（S）为同主族元素，所以电负性：

S

（5）A、C形成的一种绿色氧化剂（H2O2）有广泛应用，H2O2分子中氢、氧原子个数比为1∶1，H2O2的电子式为

，Cu、稀硫酸与X反应制备硫酸铜的离子方程式为Cu＋2H＋＋H2O2===Cu2＋＋2H2O。

（6）Al与NaOH溶液反应的化学方程式为2Al＋2H2O＋2NaOH===2NaAlO2＋3H2↑。

思维启迪　

解答原子结构、元素在元素周期表中的位置、元素及其化合物的性质间的推断题的思路一般可用下面的框线关系表示：

相关链接

元素推断常用突破口

1．以原子或离子核外电子排布特点为突破口

（1）族序数等于周期数的元素：

H、Be、Al。

（2）族序数等于周期数两倍的元素：

C、S。

（3）族序数等于周期数三倍的元素：

O。

（4）周期数等于族序数两倍的元素：

Li。

（5）周期数等于族序数三倍的元素：

Na。

2．以元素的特殊性质为突破口

某些具有特殊性质的元素如下：

（1）最高正价与最低负价代数和为零的短周期元素：

H、C、Si。

（2）最高正价是最低负价绝对值三倍的短周期元素：

S。

（3）除H外，原子半径最小的主族元素：

F。

（4）第一电离能最大的主族元素：

F；第一电离能最小的主族元素：

Cs（放射性元素除外）。

（5）电负性最小的主族元素：

Cs（0.7）；电负性最大的主族元素：

F（4.0）。

（6）同主族相邻两种元素的原子序数若具有2倍关系，此两种元素为O和S。

3．以物质的存在和性质的特殊性为突破口

有些单质或化合物的性质、用途、存在等具有特殊性，可作为推断元素的依据：

（1）地壳中含量最多的元素或氢化物通常呈液态的元素：

O。

（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）形成化合物种类最多的元素或形成的某种单质是自然界中硬度最大的物质的元素：

C。

（4）地壳中含量最多的金属元素或常见氧化物、氢氧化物呈两性的元素：

Al。

（5）最活泼的非金属元素或无氧酸可腐蚀玻璃的元素或氢化物最稳定的元素：

F。

（6）最活泼的金属元素或最高价氧化物对应水化物碱性最强的元素：

Cs（放射性元素除外）。

（7）焰色反应呈黄色的元素：

Na。

（8）焰色反应呈紫色（透过蓝色钴玻璃）的元素：

K。

（9）最轻的金属元素：

Li。

（10）元素的气态氢化物和它的最高价氧化物对应水化物能够化合的元素：

N。

（11）常温下单质呈液态的非金属元素：

Br。

变式3　X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的四种常见元素，其相关信息如下表：

元素

相关信息

X

X的基态原子核外3个能级上有电子，且每个能级上的电子数相等

Y

常温常压下，Y单质是淡黄色固体，常在火山口附近沉积

Z

Z和Y同周期，Z的电负性大于Y

W

W的一种核素的质量数为63，中子数为34

（1）Y位于元素周期表第______周期______族，Y和Z的最高价氧化物对应水化物的酸性较强的是__________（写化学式）。

（2）在H—Y、H—Z两种共价键中，键的极性较强的是________。

（3）W的基态原子核外电子排布式是___________________________________________。

答案　

（1）三　ⅥA　HClO4　

（2）H—Cl

（3）1s22s22p63s23p63d104s1（或[Ar]3d104s1）

解析　由题给信息推出X元素基态原子的电子排布式：

1s22s22p2，为碳元素；Y为硫元素；Z为氯元素；W为铜元素。

（1）硫元素位于元素周期表第三周期ⅥA族。

（2）H—Y键为H—S键，H—Z键为H—Cl键，S的非金属性弱于Cl，原子半径：

S＞Cl，所以键的极性较强的是H—Cl键。

（3）Cu原子的核外电子数为29,3d电子层全充满状态比较稳定，故基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1。

1．（2018·四川宜宾期中）下列有关元素电负性的说法中正确的是（　　）

A．主族元素的电负性越大，元素的第一电离能一定越大

B．在元素周期表中，元素电负性从左到右依次增大

C．金属元素电负性一定小于非金属元素电负性

D．在形成化合物时，电负性越小的元素越容易显示正价

【考点】　元素周期律的综合应用

【题点】　元素电负性的比较与应用

答案　D

解析　主族元素的第一电离能、电负性变化趋势基本相同，但有特例，如电负性：

O>N，但第一电离能：

N>O，A项错误。

B、C项没有考虑过渡元素的情况。

2．（2018·江苏如东高级中学高二月考）以下有关元素性质的说法中不正确的是（　　）

A．①Na、K、Rb，②N、P、As，③O、S、Se，④Na、P、O元素的电负性依次递增的是④

B．下列原子中，①1s22s22p63s23p1，②1s22s22p63s23p2，③1s22s22p63s23p3，④1s22s22p63s23p4对应的第一电离能最大的元素是④

C．某元素的逐级电离能（kJ·mol－1）分别为738、1451、7733、10540、13630、17995、21703，该元素可能在第三周期ⅡA族

D．以下原子中，①1s22s22p63s23p2，②1s22s22p3，③1s22s22p2，④1s22s22p63s23p4半径最大的是①

【考点】　元素周期律的综合应用

【题点】　元素性质的综合比较

答案　B

解析　①、②、③中元素的电负性随原子序数增大而递减，④中元素的电负性依次递增，A正确；B项，①、②、③、④中对应的元素分别是第三周期的Al、Si、P、S4种元素，其中第一电离能最大的是磷元素，其3p轨道半充满，原子结构较稳定，故B错；由数据可知，元素第一电离能与第二电离能之间的差值明显小于第二电离能与第三电离能之间的差值，说明其最外层有2个电子，所以该元素可能在第三周期ⅡA族，C正确；①1s22s22p63s23p2，②1s22s22p3，③1s22s22p2，④1s22s22p63s23p4对应的元素原子分别为Si、N、C、S，其中半径最大的是①（硅原子），D正确。

3．（2018·德州中学月考）下图三条曲线表示C、Si和P元素的前四级电离能变化趋势。

下列说法正确的是（　　）

A．电负性：

c>b>a

B．最简单氢化物的稳定性：

c>a>b

C．最简单氢化物的相对分子质量：

a>b>c

D．I5：

a>c>b

【考点】　元素周期律的综合

【题点】　元素性质的综合比较

答案　D

解析　同主族元素自上而下第一电离能逐渐减小，P元素3p能级为半充满稳定状态，第一电离能高于同周期相邻元素的，故Si的第一电离能最小，由图中第一电离能可知，c为Si，P原子第四电离能为失去3s2中1个电子，3s2为全充满稳定状态，与第三电离能相差较大，可知b为P、a为C。

A项，同周期自左而右元素的电负性逐渐增大，同主族自上而下元素的电负性逐渐减小，故Si的电负性最小，错误；B项，Si的非金属性最弱，非金属性越强，氢化物越稳定，故SiH4稳定性最差，错误；C项，a、b、c相对应的最简单氢化物的相对分子质量分别为16、34、32，b的最大，错误；D项，C、Si失去4个电子为ns2全充满状态，能量更低，再失去1个电子时，第五电离能与第四电离能相差较大，P失去4个电子为3s1状态，第四电离能与第五电离能均失去3s能级电子，二者能量相差不大，故第五电离能：

C>Si>P，正确。

4．（2018·厦门一中高二期中）几种短周期主族元素在周期表中的相对位置如图所示，已知元素X的原子核外电子数是M的2倍。

下列说法不正确的是（　　）

A．第一电离能：

X

B．X位于第三周期ⅡA族，其单质可通过电解其熔融氯化物制备

C．元素最高价氧化物对应的水化物中酸性最强的是HNO3

D．气体分子（MN）2的电子式为

N⋮⋮M

M⋮⋮N

【考点】　关于“位—构—性”的综合考查

【题点】　以部分元素、周期表为起点的综合考查

答案　A

解析　根据元素在周期表中的位置可知，M和N位于第二周期，X和Y位于第三周期，设M原子核外电子数为x，则X原子核外电子数为x＋6，又X原子核外电子数是M的2倍，故有2x＝x＋6，解得x＝6，则M为C元素，X为Mg元素，根据元素在周期表中的相对位置可知，Y是Al元素，N为N元素。

A项，Mg原子的3s能级为全充满状态，比较稳定，故元素的第一电离能：

X>Y，错误；B项，Mg为第三周期ⅡA族元素，镁单质可通过电解熔融MgCl2制备，正确；C项，元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性越强，四种元素中非金属性最强的是N元素，所以酸性最强的是HNO3，正确；D项，气体分子（MN）2为（CN）2，其电子式为

N⋮⋮C

C⋮⋮N

，正确。

5．（2018·广州期中）某元素原子的M层有4个p电子，下列叙述错误的是（　　）

A．N层不含电子

B．该元素是硫元素

C．L层一定有8个电子

D．原子最外层电子数为4

【考点】　元素推断

【题点】　利用原子结构推断元素

答案　D

解析　元素原子的M层有4个p电子，则该元素原子M层的电子排布为3s23p4，故该元素是硫元素，L层一定有8个电子，N层不含电子，原子最外层电子数为6，D项错误。

6．（2018·江西临川一中高二期中）已知X、Y、Z、W是短周期元素。

X元素原子的2p能级处于半充满状态；Y元素原子最外电子层（L电子层）上s电子数和p电子数相等；Z元素的＋2价阳离子的核外电子排布与氖原子相同；W元素原子的M电子层有1个未成对的p电子。

下列说法一定正确的是（　　）

A．含有X元素的化合物一定是共价化合物

B．Y元素的电负性大于X元素的电负性

C．X元素的单质与Z元素的单质在一定条件下能发生化合反应

D．W元素的单质能与NaOH溶液反应放出氢气

【考点】　元素推断

【题点】　以元素推断为载体的综合考查

答案　C

解析　根据题给信息可知，X为N，Y为C，Z为Mg，W为Al或Cl。

A项，NH4Cl为离子化合物，错误；B项，N的电负性大于C，错误；C项，N2和Mg在点燃条件下发生化合反应生成Mg3N2，正确；D项，若W为Cl，Cl2与NaOH溶液反应不能放出H2，错误。

7．（2018·银川中学期中）A、B、C、D、E、F为硫酸铝钾和硫酸铝铵的组成元素，A原子核外只有1种运动状态的电子，B、C元素位于第二周期且原子半径：

B>C，D与C同主族，E、F元素的电离能数据如下表：

元素

E

F

第一电离能/kJ·mol－1

418.8

577.5

第二电离能/kJ·mol－1

3052

1816.7

第三电离能/kJ·mol－1

4420

2744.8

第四电离能/kJ·mol－1

5877

11577

请回答下列问题：

（1）A在元素周期表中属于________区元素。

（2）基态E原子的电子排布式为________________________________________________。

（3）D、E、F离子半径大小顺序为_____________________________________________

（用离子符号表示）。

（4）B、C、D电负性大小顺序为_______________________________________________

（用元素符号表示）。

（5）参照表中数据，进行判断：

Mg原子第一电离能___（填“大于”或“小于”）577.5kJ·mol－1。

（6）通过上述信息和表中数据分析，为什么E原子失去核外第二个电子所需的能量要远远大于失去第一个电子所需的能量：

__________________________________________________。

【考点】　元素推断

【题点】　以元素推断为载体的综合考查

答案　

（1）s　

（2）1s22s22p63s23p64s1（或[Ar]4s1）

（3）S2－>K＋>Al3＋　（4）O>N>S　（5）大于　（6）K原子失去一个电子后，K＋已形成稳定结构，此时再失去一个电子很困难

解析　硫酸铝钾和硫酸铝铵的化学式分别为KAl（SO4）2、NH4Al（SO4）2，二者的组成元素有H、O、N、S、Al、K，需根据题目条件推出A、B、C、D、E、F所对应的元素。

A原子核外只有1种运动状态的电子，说明A原子核外只有1个电子，A为H。

H、O、N、S、Al、K六种元素中，只有O、N处于第二周期，且N的原子半径大于O，故B为N，C为O。

与O元素同主族的应该是S，故D为S。

根据E、F元素电离能数据可知，E元素的第一电离能和第二电离能相差很大，第二电离能与第三、四电离能相差不大，说明E原子最外层只有1个电子，故E为K，F为Al。

（1）H的原子结构中只有1s上有1个电子，所以H属于s区元素。

（2）E为K，其原子核外有19个电子，基态K原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s1或[Ar]4s1。

（3）S2－、Al3＋、K＋半径比较时，由于K＋、S2－具有3个电子层，Al3＋只有2个电子层，所以K＋、S2－的半径都大于Al3＋的半径，K＋和S2－具有相同的电子层结构，原子序数越小，半径越大，故S2－的半径大于K＋的半径。

（4）元素非金属性越强，其电负性越大，故电负性：

O>N>S。

（5）Mg原子的价电子排布式为3s2，处于全充满状态，失去3s2上的1个电子比Al原子失去3p1上的1个电子更难，故Mg原子的第一电离能大于577.5kJ·mol－1。

题组一　元素周期律的多角度考查

1．下列四种粒子中，半径按由大到小排列顺序正确的是（　　）

①基态X的原子结构示意图：

②基态Y的价电子排布式：

3s23p5

③基态Z2－的电子排布图：

④W基态原子有2个能层，电子式为

A．①>②>③>④B．③>④>①>②

C．③>①>②>④D．①>②>④>③

【考点】　元素周期律的应用

【题点】　微粒半径的大小比较

答案　C

解析　由题意可知：

X、Y、Z2－、W分别为S、Cl、S2－、F。

S、Cl、S2－、F粒子半径大小排列顺序为r（S2－）>r（S）>r（Cl）>r（F），故C项正确。

2．下列图示中横坐标是表示元素的电负性数值，纵坐标表示同一主族的五种元素的序数的是（　　）

【考点】　元素周期律的应用

【题点】　元素电负性的递变规律

答案　B

解析　同主族元素自上而下原子半径逐渐增大，原子对键合电子的吸引力逐渐减小，元素的电负性逐渐减弱，即同主族元素随原子序数的增大，电负性降低，选项中符合变化规律的为B中所示图像。

3．下列说法正确的是（　　）

A．Na、Mg、Al的第一电离能逐渐增大

B．V、Cr、Mn的最外层电子数逐渐增多

C．S2－、Cl－、K＋的半径逐渐减小

D．O、F、