高中化学学案阶段素养提升课专题5微观结构与物质的多样性

阶段素养提升课专题5以“元素周期律”为例说明微观结构与物质的多样性1869年俄国化学家门捷列夫总结了前人的经验，经过长期研究，花了很大的精力，寻求化学元素间的规律，发现了化学元素周期律。从此，人们从对无数个别的零星事实作无规律的罗列中摆脱出来，奠定了现代化学的基础。(一)元素周期律的应用1．据日媒2016年6月8日报道，第113号新元素由日本理化学研究所发现一事获得国际认可，因此获得了命名权。日媒指出，这是日本首次发现新元素，也是亚洲首次。(1)请说出第113号新元素在周期表的位置，在元素周期表的第几纵列？提示：第七周期ⅢA族。在元素周期表的第13纵列。(2)该元素的单质能否用作半导体材料？提示：该元素是金属，具有较强的金属性，不能作半导体材料？(3)该元素的最高正化合价是多少？提示：＋3。(4)113号元素的单质形成的晶体属于哪种类型的晶体？提示：金属晶体。(二)以“位—构—性”三者关系为依托的推断题2．A、B、D、E、F、G是原子序数依次增大的六种短周期元素。A和B能形成B2A和B2A2两种化合物，B、D、G的最高价氧化物对应水化物两两之间都能反应，D、F、G原子最外层电子数之和等于15。回答下列问题：(1)B元素在元素周期表中的位置是________；A离子的结构示意图为________。(2)D的单质与B的最高价氧化物对应水化物的溶液反应，其离子方程式为___________________________________________________________________。(3)①B2A2的电子式为________。②B2A2与CO2反应的化学反应方程式为_________________________________。(4)比较F和G最高价氧化物对应水化物酸性的强弱：F________(填“>”“＝”或“<”)G，用原子结构解释原因：同周期主族元素电子层数相同，从左至右，________，得电子能力逐渐增强，元素非金属性逐渐增强。(5)E的氢化物的化学式为________，元素A、G的氢化物，沸点A________(填“>”“＝”或“<”)G，原因是___________________________________________________________________________________________________________________。(6)元素B、E分别与元素G形成的晶体分别属于___________________________。【解析】A和B能形成B2A和B2A2两种化合物，则A、B可能为：H、O或O、Na，因B、D、G的最高价氧化物对应水化物两两之间都能反应，推出A、B、D、E、F、G分别为O、Na、Al、Si、P、Cl元素。(1)Na属于第三周期第ⅠA族，氧离子的结构示意图为。(2)铝与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋3H2↑(3)B2A2是过氧化钠。(4)高氯酸的酸性强。(5)E的氢化物的化学式为SiH4。H2O分子间形成氢键，水沸点大于HCl的沸点。(6)NaCl属于离子晶体，SiCl4属于分子晶体。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)<核电荷数逐渐增多，原子半径逐渐减小(5)SiH4>H2O分子间形成氢键，沸点高(6)离子晶体、分子晶体1．有7种短周期元素的原子序数按A、B、C、D、E、F、G的顺序依次增大；B元素一种原子的含量常用于判定古生物遗体的年代，A和C元素的原子能形成4核10电子的微粒；D和E可形成离子化合物E2D，E2D中所有微粒的电子数相同，且电子总数为30；E、F、G的最高价氧化物对应的水化物之间可以相互反应；G和D同主族。试回答下列问题：(1)C元素的原子结构示意图__________________。(2)A和D可形成化合物的化学式为____________________________________。(3)B元素在周期表中的位置为__________；过量的B元素的最高价氧化物与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为______________________。(4)D、E、F、G的离子半径由大到小顺序为(用离子符号表示)__________。(5)上述元素形成的二元化合物中，能够用于漂白的气体物质中含有的化学键类型为__________，能够用于漂白的固体物质中阴、阳离子个数比为__________。【解析】B元素一种原子的含量常用于判定古生物遗体的年代，B为碳元素；A和C元素的原子能形成4核10电子的微粒，A为氢元素，C为氮元素；D和E可形成离子化合物E2D，E2D中所有微粒的电子数相同，且电子总数为30，所以各离子核外电子总数为10，所以E为钠元素、D为氧元素；G和D同主族，D为硫元素；E、F、G的最高价氧化物对应的水化物之间可以相互反应，F为铝元素；综上分析可知：A为氢元素、B为碳元素、C为氮元素、D为氧元素、E为钠元素、F为铝元素、G为硫元素；(1)C为氮元素，原子结构示意图：。(2)A和D可形成化合物水和过氧化氢，化学式为H2O和H2O2。(3)碳原子核电荷数为6，在周期表中的位置为第二周期ⅣA族；过量的二氧化碳与氢氧化钠溶液反应生成碳酸氢钠，离子方程式为CO2＋OH－=HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))。(4)D为氧元素、E为钠元素、F为铝元素、G为硫元素；离子的电子层数越多，则离子半径越大，电子层相同时，离子的核电荷数越大，则离子半径越小，则四种元素对应的离子半径大小为S2－、O2－、Na＋、Al3＋。(5)上述元素形成的二元化合物中，能够用于漂白的气体物质为二氧化硫，含有的化学键类型为共价键；具有漂白作用的离子化合物为过氧化钠，属于离子化合物，阴、阳离子个数比为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)共价键1∶22．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，如图是元素周期表的一部分：(1)美国麻省理工学院的研究人员发现一种铋—锑化合物具有类似石墨烯的许多不同寻常特性。铋、锑都属于如图的阴影部分元素，则铋、锑两元素的最高化合价是________；铋酸钠在酸性条件下，可以把Mn2＋氧化为MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))，在调节溶液的酸性时，不能用盐酸，原因是_________________________________________________________________________________________________________，请你预测，H3AsO4、H3PO4的酸性强弱：H3AsO4________H3PO4(填“＞”“＜”或“＝”)。(2)因为NaH的存在，有人提议可把氢元素放在第ⅦA族，那么根据其最高正价与最低负价的绝对值相等，又可把氢元素放在周期表中的第________族。(3)元素甲是第三周期金属元素中原子半径最小的元素，该元素的离子与过量氨水反应的离子方程式为_______________________________________________。(4)周期表中有10多种人体所需的微量元素，其中有一种被誉为“生命元素”的主族元素R，对延长人类寿命起着重要作用。已知R元素的原子有4个电子层，其最高价氧化物的分子式为RO3，则R元素的名称为______。(5)羰基硫(COS)分子结构与二氧化碳分子结构相似，所有原子的最外层都满足8电子结构，则羰基硫(COS)分子结构式为____________，羰基硫属于____________晶体。【解析】(1)图中阴影部分元素是第ⅤA族的元素，则最高正价是＋5价；根据铋酸钠在酸性条件下，可以把Mn2＋氧化为MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))，而盐酸中的Cl元素是－1价，具有还原性，二者能发生氧化还原反应；根据非金属性：As<P，得出：酸性：H3AsO4<H3PO4。(2)由NaH知，氢元素最低负价为－1价，而氢元素的最高正价为＋1价，因此与第ⅣA族元素的化合价特点相似，可将氢元素放在第ⅣA族。(3)第三周期原子半径最小的金属元素是铝，Al3＋可与NH3·H2O反应产生Al(OH)3沉淀，且沉淀不溶于氨水。(4)根据R元素的原子结构(电子层数)和RO3，依据题给元素周期表可推知R元素为硒。(5)COS分子结构与CO2分子结构相似，据此可知COS的结构式为O=C=S，属于分子晶体。答案：(1)＋5HCl中的Cl元素是－1价，具有还原性＜(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，原子序数依次增大。X原子核外各层电子数之比为1∶2，Y原子和Z原子的核外电子数之和为20，W和R是同周期相邻元素，Y的氧化物和R的氧化物均能形成酸雨。请回答下列问题：(1)元素X的最高价氧化物的电子式为________，该氧化物固体在熔化时克服的作用力是________。(2)元素Y的最高价氧化物对应水化物的化学式为__________。(3)元素W位于周期表的第______族，其非金属性比R________。(4)R的一种氧化物能使品红溶液褪色，工业上用Y的气态氢化物的水溶液作该氧化物的吸收剂，写出吸收剂与足量该氧化物反应的方程式：___________________________________________________________________。(5)Y和Z组成的化合物ZY，被大量用于制造电子元件。工业上用Z的氧化物、X单质和Y单质在高温下制备ZY，其中Z的氧化物和X单质的物质的量之比为1∶3，则该反应的化学方程式为______________________________________。【解析】由X原子核外各层电子数之比为1∶2，推出X为C；由Y的氧化物和R的氧化物均能形成酸雨且R的原子序数大于Y，推出Y和R分别为N和S；由W和R是同周期相邻元素且R的原子序数大于W，推出W为P；由Y原子和Z原子的核外电子数之和为20，推出Z为Al。氨水与足量SO2反应生成NH4HSO3。答案：(1)分子间作用力(2)HNO3(3)ⅤA弱(4)SO2＋NH3·H2O=NH4HSO3(5)Al2O3＋3C＋N2eq\o(=,\s\up7(高温))2AlN＋3CO4．L、M、R、T、W是原子序数依次增大的短周期主族元素，M、T在周期表中的相对位置如表；L与R原子的最外层电子数相同，R的单质是一种常见的半导体材料。请回答下列问题：MT(1)T原子的结构示意图为____________，元素W在周期表中位于第________族，M单质分子的电子式为________________。(2)R的氧化物形成的晶体属于________晶体。(3)下列有关相应元素非金属性强弱比较的说法中正确的是________(填字母)。a．M的气态氢化物比R的气态氢化物稳定，则非金属性M强于Rb．高温下，L的单质能从R的最高价氧化物中置换出R，则非金属性L强于Rc．W的核电荷数比T多，原子半径比T小，得电子能力强，则非金属性W强于T(4)工业上可用二氧化硅、氯气和焦炭在高温条件下制备RW4，该反应中除RW4外的另一种产物可用于工业炼铁。制备RW4的化学方程式为___________________________________________________________。【解析】R单质是一种常见的半导体材料，R是