2025春高二化学选择性必修2 （配人教版）微专题2 元素周期律的应用及“位”“构”“性”相互推断

元素周期律的应用及“位”“构”“性”相互推断微专题2一、原子结构与元素性质递变规律项目同一周期(从左到右)同一主族(从上到下)原子结构核外电子的排布能层数相同增加最外层电子数1→2或8相同原子半径逐渐减小(0族除外)逐渐增大元素性质主要化合价最高正价由+1→+7(O、F除外),最低负价由-4→-1最高正价=主族序数(O、F除外),非金属最低负价=主族序数-8金属性减弱增强非金属性增强减弱单质的氧化性、还原性氧化性增强减弱还原性减弱增强最高价氧化物对应水化物的酸碱性酸性增强减弱碱性减弱增强简单气态氢化物的稳定性增强减弱第一电离能增大(但ⅡA>ⅢA,ⅤA>ⅥA)减小电负性变大变小[典型例题1]按要求回答下列各题。(1)Ni是元素周期表中第28号元素,第三周期基态原子未成对电子数与Ni相同且电负性小的元素是

;26号元素价层电子排布式为

;L原子核外电子占有9个轨道,而且有一个未成对电子,L是

元素。

Si解析:(1)基态Ni的核外电子排布式为[Ar]3d84s2,Ni有2个未成对电子,第三周期基态原子中有2个未成对电子的是Si和S,电负性小的元素是Si;26号元素为Fe,Fe的价层电子排布式为3d64s2;L原子核外电子占有9个原子轨道时,3p能级上的3个轨道均被占据,有1个未成对电子的只能是3p5,故L是氯元素。3d64s2氯4s24p4(2)硒(Se)是一种有抗癌、抗氧化作用的元素,可以形成多种化合物。①基态硒原子的价层电子排布式为

。

解析:(2)①硒为34号元素,有6个价层电子,所以硒原子的价层电子排布式为4s24p4。As>Se>Ge②锗、砷、硒三种元素的第一电离能大小排序为

。解析:②同一周期中,元素的第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势,但第ⅤA族元素第一电离能大于相邻元素,所以Ge、As、Se三种元素的第一电离能的大小顺序是As>Se>Ge。解析:(3)①Cu是29号元素,原子核外有29个电子,其基态原子的价层电子排布式为3d104s1。3d104s1(3)①Cu基态原子的价层电子排布式为

。

解析:②同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势,则第一电离能As>Ga,A正确;同周期元素从左到右电负性逐渐增大,则电负性As>Ga,B正确;同周期主族元素从左到右原子半径逐渐减小,故原子半径As<Ga,C错误。AB②下列说法正确的是

(填字母)。

A.第一电离能:As>GaB.电负性:As>GaC.原子半径:As>Ga③锗(Ge)是用途很广的半导体材料,基态锗原子的价层电子排布式为

。

4s24p2解析:③Ge是32号元素,与硅同主族,基态原子的价层电子排布式为4s24p2。④硼(B)及其化合物在化学中有重要的地位。Ga与B同主族,Ga的基态原子的核外电子排布式为

,B、C、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序是

。

1s22s22p63s23p63d104s24p1(或[Ar]3d104s24p1)解析:④Ga位于第四周期第ⅢA族,所以其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1;由第一电离能的变化规律可知,B、C、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序是O>C>B。O>C>B[跟踪训练1]X、Y、Z、W为短周期中原子序数依次增大的四种主族元素。X和Z的基态原子的2p能级上各有两个未成对电子,W与X同族。下列说法正确的是(

)A.原子半径:r(Y)>r(Z)>r(W)B.电负性:Z>X>WC.元素第一电离能:I1(Z)>I1(Y)>I1(X)D.最高价氧化物对应水化物的酸性:W>X>Y√解析:X和Z的基态原子的2p能级上各有两个未成对电子,则2p能级上分别有2、4个电子,则X为C,Z为O;原子序数依次增大,则Y为N;W与X同族,则W为Si。Y、Z、W分别为N、O、Si,则原子半径r(Si)>r(N)>r(O),A错误;X、Z、W分别为C、O、Si,电负性O>C>Si,B正确;X、Y、Z分别为C、N、O,N最外层电子处于半充满的稳定状态,则元素第一电离能I1(N)>I1(O)>I1(C),C错误;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,则酸性HNO3>H2CO3>H2SiO3,D错误。[跟踪训练2]开发新型储氢材料是开发利用氢能的重要研究方向。(1)Ti(BH4)3是一种储氢材料,可由TiCl4和LiBH4反应制得。①基态氯原子中,电子占据的最高能层符号为

,该能层具有的原子轨道数为

。

M9解析:(1)①氯原子核外电子数为17,基态原子核外电子排布为1s22s22p63s23p5,由此可得基态氯原子中电子占据的最高能层为第三能层,符号为M,该能层有1个s轨道、3个p轨道、5个d轨道,共有9个原子轨道;②Li、B、H的电负性由大到小的排列顺序为

。

H>B>Li解析:②元素的非金属性越强,其电负性越大,非金属性最强的是氢元素,其次是硼元素,最小的是锂元素,所以Li、B、H的电负性由大到小的排列顺序为H>B>Li。>(2)金属氢化物是具有良好发展前景的储氢材料。①LiBH4中,原子半径:Li

(填“>”“<”或“=”)B。

解析:(2)①同周期主族元素(0族除外),从左到右原子半径逐渐减小,故原子半径Li>B;解析:②题给元素的第四电离能剧增,则该元素为第ⅢA族元素,又因M为金属元素,故M为Al。Al②某储氢材料是短周期金属元素M的氢化物。M的部分电离能(单位:kJ·mol-1)如下表所示。I1I2I3I45781817274511575则M是

(填元素符号)。

二、元素推断1.元素“位”“构”“性”关系图解2.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(短周期主族元素)。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焰色试验呈黄色的元素:Na。⑧焰色试验呈紫色(透过蓝色钴玻璃观察)的元素:K。⑨常温下单质呈液态的非金属元素:Br。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。[典型例题2]一种具有净水作用的物质,它由Q、W、X、Y、Z五种原子序数依次增大的元素组成。该五种元素的性质或结构信息如下表所示。元素信息Q基态原子只有一种形状的轨道填有电子,并容易形成共价键W基态原子有5个原子轨道填充有电子,有2个未成对电子X最高价氧化物对应的水化物与Y、Z最高价氧化物对应的水化物都能反应Y在元素周期表中位于第三周期第ⅥA族Z焰色试验中焰色(透过蓝色的钴玻璃)为紫色下列说法正确的是(

)A.电负性:Q<W<YB.第一电离能:W<Y<ZC.简单离子半径:X<W<Z<YD.这种物质只含离子键√解析:Q、W、X、Y、Z五种元素的原子序数依次增大。Q基态原子只有一种形状的轨道填有电子,并容易形成共价键,Q为H;Z的焰色试验中焰色为紫色,Z为K;Y在元素周期表中位于第三周期第ⅥA族,Y为S;X最高价氧化物对应的水化物与Y、Z最高价氧化物对应的水化物都能反应,则X为Al;W基态原子有5个原子轨道填充有电子,有2个未成对电子,核外电子排布式为1s22s22p4,则W为O;题给具有净水作用的物质为KAl(SO4)2·12H2O。同周期从左到右,元素的电负性逐渐增大,同主族由上到下,元素的电负性逐渐减小,电负性Q<Y<W,A错误;同一主族从上到下,第一电离能逐渐变小,金属元素的第一电离能小于非金属元素的,第一电离能Z<Y<W,B错误;电子层数越多离子半径越大,电子层数相同时,核电荷数越大,离子半径越小,简单离子半径X<W<Z<Y,C正确;该物质为KAl(SO4)2·12H2O,既含有离子键,又含有共价键,D错误。思维建模解答原子结构、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:[跟踪训练3]前四周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X原子中有6个运动状态不同的电子,Y是地壳中含量最多的元素,基态Z原子K、L层上的电子总数是3p原子轨道上电子数的两倍,基态W原子中有6个未成对电子。下列说法不正确的是(

)A.电负性:X<Y,原子半径:X>YB.同周期中,元素Z的第一电离能最大C.在一定条件下,X与氢元素形成的某些化合物与Z的单质及氢化物均能反应√解析:X原子中有6个运动状态不同的电子,X有6个电子,X是C;Y是地壳中含量最多的元素,Y是O;基态Z原子K、L层上的电子总数是3p原子轨道上电子数的两倍,K层有2个电子,L层有8个电子,所以Z的3p轨道有5个电子,Z是Cl;基态W原子中有6个未成对电子,W有d轨道,价层电子排布式为3d54s1,W是Cr。电负性C<O,原子半径C>O,A正确;同周期元素第一电离能从左至右呈增大趋势,元素Z(Cl)所在周期中,Ar的第一电离能最大,B错误;甲烷可以和氯气发生取代反应,乙烯可以和氯化氢发生加成反应,C正确;在一定条件下,重铬酸根离子可以和铬酸根离子相互转化,且二者均有强氧化性,D正确。专题集训1.Na、Mg、Al均为第三周期元素。下列说法正确的是(

)A.离子半径:r(Na+)<r(Mg2+)<r(Al3+)B.第一电离能:I1(Na)>I1(Mg)>I1(Al)C.还原性:Na>Mg>AlD.碱性:NaOH<Mg(OH)2<Al(OH)3√解析:三种离子核外电子排布相同,半径随核电荷数增大而减小,即r(Na+)>r(Mg2+)>r(Al3+),故A错误;同周期从左到右,元素的第一电离能呈增大趋势,但第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一电离能大于其相邻元素的,即I1(Mg)>I1(Al)>I1(Na),故B错误;同周期从左到右,元素的金属性逐渐减弱,对应单质还原性也逐渐减弱,故C正确;金属性Na>Mg>Al,元素金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的碱性越强,碱性NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3,故D错误。2.短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X与Y位于不同周期,Y与W位于同一主族,Y、Z原子的最外层电子数之和等于它们的内层电子总数之和,W在同周期主族元素的基态原子中第一电离能最大。下列说法正确的是(

)A.Z元素基态原子最外层电子的原子轨道是哑铃形B.X、Y、Z、W均位于元素周期表的p区C.X、Y、Z、W中电负性最大的是YD.X、Y、Z、W中原子半径最大的是W√解析:短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,W在同周期主族元素的基态原子中第一电离能最大,则W为Cl;Y与W位于同一主族,则Y为F;X与Y位于不同周期,则X为H;Y、Z原子的最外层电子数之和等于它们的内层电子总数之和,则Z为P。磷原子的价层电子排布式为3s23p3,则原子最外层电子的原子轨道是球形和哑铃形,故A错误;氢原子的价层电子排布式为1s1,位于元素周期表的s区,故B错误;元素的非金属性越强,电负性越大,四种元素中F的非金属性最强,电负性最大,故C正确;同周期主族元素,从左到右原子半径依次减小,则磷原子的原子半径大于氯原子的,故D错误。3.X、Y、Z、W四种短周期元素,原子半径依次增大,X和Y位于同一周期,可组成多种化合物,其中一种是红棕色的大气污染物。Z的最高价氧化物对应的水化物是中强碱。下列有关说法正确的是(

)A.简单离子半径:Y>X>Z>WB.第一电离能:W<Z<X<YC.电负性:X>Y>W>ZD.W与X组成的化合物中一定不含有共价键√解析:X、Y、Z、W四种短周期元素,原子半径依次增大,X和Y位于同一周期,可组成多种化合物,其中一种是红棕色的大气污染物,则X、Y分别是O、N。Z的最高价氧化物对应的水化物是中强碱,则Z为Mg、W为Na。简单离子半径N3->O2->Na+>Mg2+,A错误;第一电离能Na<Mg<O<N,B正确;电负性O>N>Mg>Na,C错误;Na2O2中含有离子键和共价键,D错误。4.四种常见元素基态原子的结构信息如下表。下列大小关系不一定正确的是(

)元素XYZQ结构信息有5个原子轨道填充有电子,有3个未成对电子有8个不同运动状态的电子2p能级上有2个电子价层电子排布式为3d104s1A.电负性:Y>XB.第一电离能:Y<XC.单质的硬度:Z>QD.最高价含氧酸的酸性:X>Z√解析:X有5个原子轨道填充有电子,有3个未成对电子,可知X的核外电子排布式为1s22s22p3,X为N;Y有8个不同运动状态的电子,则Y有8个核外电子,Y为O;Z的核外电子排布式为1s22s22p2,则Z为C;Q的价层电子排布式为3d104s1,则Q为Cu。同周期元素从左到右电负性依次增大,则电负性O>N,A项正确;N的2p轨道为半充满状态,比较稳定,第一电离能N大于O,B项正确;C有多种同素异形体,比如金刚石、石墨等,石墨的硬度小于Cu的,而金刚石的硬度大于Cu的,C项不一定正确;N的最高价含氧酸为HNO3,C的最高价含氧酸为H2CO3,酸性HNO3>H2CO3,D项正确。5.同一短周期部分主族元素的第一电离能随原子序数递增的变化趋势如图所示。下列说法正确的是(

)A.a元素可能是Li或NaB.a→e元素的最高正化合价依次升高C.c对应的元素的价层电子排布为ns2np2D.基态e原子的价层电子的轨道表示式为(n=2或3)√解析:根据同一周期从左往右,元素的第一电离能呈增大趋势,第ⅡA族与第ⅤA族反常可知,a为第ⅡA族元素,b为第ⅢA族元素,c为第ⅣA族元素,d为第ⅤA族元素,e为第ⅥA族元素,据此分析解题。由分析可知,a为第ⅡA族元素,故a元素可能是Be或Mg,A错误;由分析可知,a为第ⅡA族元素,b为第ⅢA族元素,c为第ⅣA族元素,d为第ⅤA族元素,e为第ⅥA族元素,O无最高正价,故a→e元素的最高正化合价不一定依次升高,B错误;由分析可知,c为第ⅣA族元素,故c元素为C或者Si,则对应元素的价层电子排布为ns2np2,C正确;由分析可知,e为第ⅥA族元素,基态e原子的价层电子的轨道表示式为(n=2或3),D错误。6.如图所示是元素周期表前四周期的一部分,下列关于五种元素的叙述中正确的是(

)A.Z的基态原子最外层p轨道上有2个未成对电子B.气态氢化物的稳定性:Y>X>ZC.原子半径:W>Y>XD.第一电离能:R>Y>W√解析:根据元素周期表可知,X为F,W为P,Y为S,R为Ar,Z为Br。Br的基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5,最外层p轨道上有1个未成对电子,A错误;非金属性越强,气态氢化物稳定性越强,非金属性F>Br>S,则气态氢化物的稳定性F>Br>S(即X>Z>Y),B错误;同一周期主族元素从左到右,原子半径逐渐减小,同一主族元素从上到下,原子半径逐渐增大,则原子半径P>S>F(即W>Y>X),C正确;P的价层电子排布式为3s23p3,3p轨道处于半充满状态,其第一电离能大于S的第一电离能,D错误。7.短周期主族元素W、X、Y、Z的原子半径依次增大。m、n、p是由这些元素组成的二元化合物,甲、乙、丙是其中三种元素对应的单质,n与丙均是淡黄色固体。上述物质的转化关系如图所示(部分生成物省略)。下列说法正确的是(

)A.热稳定性:m>pB.第一电离能:X>Y>ZC.基态X原子的核外电子有8种空间运动状态D.W与X、Y、Z均可形成共价化合物√解析:短周期主族元素W、X、Y、Z的原子半径依次增大。m、n、p是由这些元素组成的二元化合物,甲、乙、丙是其中三种元素对应的单质,n与丙均是淡黄色固体,则丙是S,n是Na2O2,Na2O2与H2O反应产生的单质乙是O2,H2S与少量O2反应产生S和H2O,故甲是H2,乙是O2,丙是S,m是H2S,n是Na2O2,p是H2O,它们是短周期主族元素W、X、Y、Z形成的物质,四种元素的原子半径依次增大,则W是H,X是O,Y是S,Z是Na。根据上述分析可知,m是H2S,p是H2O,O、S是同一主族元素,元素的非金属性O>S,所以热稳定性H2O>H2S,即热稳定性p>m,A错误;一般元素的非金属性越强,其第一电离能就越强,X是O,Y是S,Z是Na,元素的非金属性O>S>Na,所以第一电离能O>S>Na,即X>Y>Z,B正确;X是O,其基态原子核外电子排布式是1s22s22p4,原子核外电子占据5个轨道,因此有5种空间运动状态,C错误;W是H,X是O,Y是S,Z是Na,H与O形成的H2O、H2O2是共价化合物,H与S形成的H2S是共价化合物,而H与Na形成的NaH是离子化合物,D错误。8.短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。用表中信息判断下列说法正确的是(

)元素最高价氧化物对应的水化物XYZW分子式H3ZO40.1mol·L-1溶液对应的pH1.0013.001.570.70A.元素电负性:Z<WB.简单离子半径:W<YC.元素第一电离能:Z<WD.简单氢化物的还原性:X>Z√解析:短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,0.1mol·L-1X的最高价含氧酸的pH为1.00,Y的最高价氧化物对应的水化物的pH为13.00,可知X为N,Y为Na;Z的最高价氧化物对应水化物的分子式为H3ZO4,结合原子序数可知Z为P;W的最高价含氧酸的pH小于1,W为S,据此,非金属性越强,电负性越大,则元素电负性为Z<W,A正确;电子层数越多,离子半径越大,则简单离子半径为W>Y,B错误;P的3p轨道电子半充满为稳定结构,则元素的第一电离能为Z>W,C错误;非金属性越强,简单氢化物的还原性越弱,因而简单氢化物的还原性为X<Z,D错误。9.如图是元素周期表的一部分,表中所列的字母分别代表一种化学元素。试回答下列问题。(1)写出24号元素Cr的基态原子的电子排布式:

。

1s22s22p63s23p63d54s1(或[Ar]3d54s1)解析:根据元素周期表的结构可知a～p分别为H、Li、C、N、O、F、Na、Mg、Al、Si、S、Cl、Ar、K、Mn、Fe。(1)Cr为24号元素,其原子核外有24个电子,其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1。(2)元素e的基态原子的电子排布图:

。

解析:(2)由元素周期表的结构可知,e为O,O为8号元素,其基态原子的电子排布式为1s22s22p4,基态原子的电子排布图为

。(3)c有

种运动状态不同的电子。

6解析:(3)由上述分析知,c为C,C为6号元素,其基态原子的电子排布式为1s22s22p2,所以有6种运动状态不同的电子。(4)比较g、h、i三种元素的第一电离能的大小顺序:

(按由大到小的顺序排列,用元素符号表示)。

Mg>Al>Na解析:(4)由元素周期表的结构可知,g为Na,h为Mg,i为Al,Na、Mg、Al是同一周期的元素,随着原子序数的增大,原子半径逐渐减小,元素失电子能力逐渐减弱,所以元素的第一电离能逐渐增大,但是镁原子的最外层电子排布式为3s2,处于全充满的稳定状态,失去电子比后面相邻的Al难。故这三种元素中第一电离能最大的是Mg,所以三种元素的第一电离能的大小顺序为Mg>Al>Na。10.a、b、c、d、e、f、g七种元素是原子序数依次增大的前四周期的元素。有关信息如下,请回答以下问题。aa能形成一种硬度最大的固体单质cc元素基态原子的电子排布式为1s22s22p4dd基态原子的I1=578kJ·mol-1;I2=1817kJ·mol-1;I3=2745kJ·mol-1;I4=11575kJ·mol-1ee基态原子核外3p轨道半满ff在周期表中第11纵列gg基态原子最外层电子数为2(1)a、f的元素符号分别为

、