高一化学学案：第一单元核外电子排布与周期律

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精典题精讲例1下列各组物质按碱性依次减弱顺序排列的是（)A.LiOH、NaOH、CsOHB。Ba(OH）2、Ca（OH）2、Mg（OH）2C。Ca(OH）2、KOH、Ba(OH）2D.Al(OH）3、Mg(OH)2、NaOH思路解析：该题考查的是元素周期律中元素的金属性的递变规律。解答的方法是先根据每项中金属元素在周期表中的位置，再利用位置和性质的关系来解决。选项A中Li、Na、Cs均为同一主族元素（ⅠA）,这三种元素的金属性逐渐增强，所以它们的氢氧化物的碱性是递增的;选项B中Ba、Ca、Mg均为同一主族元素（ⅡA)，这三种元素的金属性渐弱，所以它们的氢氧化物的碱性也依次减弱；选项C中Ca与K处于同一周期，Ca与Ba又处于同一主族,元素的金属性为K>Ca，Ba>Ca，所以不成规律不能比较;选项D中13Al、13Mg、11Na均处于同一周期，这三种元素的金属性渐强,则它们的氢氧化物的碱性也逐渐增强.答案：B绿色通道：此类题的解答要运用同周期及同主族元素性质的递变规律,即同周期元素从左到右，金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强；同主族元素从上到下,金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱。金属的活泼性越强，对应的最高价氧化物的水化物的碱性就越强。变式训练（经典回放）下列递变规律正确的是()A.O、S、Na、K原子半径依次增大B。Na、Mg、Al、Si的还原性依次增强C。HF、HCl、H2S、PH3的稳定性依次增强D。KOH、Ca(OH)2、Mg(OH）2、Al(OH）3的碱性依次增强思路解析：该题考查了同周期、同主族元素的原子半径、金属性和非金属性的强弱比较；考查了元素的金属性和非金属性的强弱与其对应的最高价氧化物的水化物的碱性强弱和氢化物稳定性大小的关系。A项中，O、S属于同主族元素,S原子比O原子半径大;而S和Na是同周期元素,Na的原子半径比S的大；Na、K是同主族元素,K的原子半径比Na的大.因此A项正确。B项中的四种元素同属于第三周期，Na、Mg、Al、Si随原子序数的递增，它们的金属性依次减弱，非金属性依次增强，因此单质的还原性应依次减弱。故B项错。C项,首先要知道“比较非金属氢化物稳定性的强弱，必须首先比较对应非金属元素的非金属性强弱；而且，元素的非金属性越强，对应氢化物的稳定性就越强”。由于非金属性氟、氯、硫、磷依次减弱，所以HF、HCl、H2S、PH3的稳定性应依次减弱.故C项错。D项中比较氢氧化物的碱性强弱，需要知道对应金属的金属性强弱.由于钾、钙、镁、铝的金属性依次减弱,所以KOH、Ca（OH）2、Mg(OH)2、Al（OH）3的碱性应依次减弱，故D项错。答案：A例2X、Y是短周期元素，二者能形成化合物X2Y3。若已知X的原子序数为n，则Y的原子序数不可能是（)A.n+11B。n-5思路解析:本题考查主族元素化合价与族序数、元素的位置与原子序数的关系。还考查同学们解决问题的灵活性以及思维的开放性.根据化学式X2Y3与化合价规则知X为+3价，为奇数价;Y为—2价，为偶数价。则X元素在周期表中所处的主族序数一定是奇数，原子序数也一定是奇数，而Y元素所处的主族序数为偶数,原子序数也一定是偶数.奇、偶之差或和一定为奇数，不可能是偶数。很容易得答案D.有同学解答时先将X、Y具体化，得到二者多种关系,再判断得出。即由X2Y3知X的化合价为+3，Y的化合价为—2，X是第ⅢA、ⅤA、ⅥA族，Y是第ⅥA族。由X、Y在短周期，故X是5B或13Al、7N、15P、17Cl.Y为8O或16S。若X是5B，则Y的核电荷数是n+3或n+11;若X是13Al，则Y的核电荷数……以此类推，最终对比选项得出答案。这样做很费事，违背了命题的意图。学习过程中一定要将化合价的奇偶性与族序数的奇偶性灵活应用起来。答案：D绿色通道：该类题目通常是以灵活的方法解决的。经常用到的一个结论(规律）是：元素周期表中的主族元素，族序数为奇数的元素的原子序数、最外层电子数、最高化合价均为奇数;族序数为偶数的元素的原子序数、最外层电子数、最高化合价为偶数。变式训练(1）同一主族的两种元素的原子序数之差不可能是（）A。16B。26C（2)在长式元素周期表中,元素A、B位于同一周期,A在ⅡA族，B在ⅢA族；A的原子序数为x，B的原子序数为y。则y不可能是（)A.x+1B。x+10C(3)甲、乙是周期表中相邻两个主族的两种元素,若甲的原子序数为x，则以下有可能是乙的原子序数的是()A.x-17B.x-8C思路解析：该三个小题均考查了对元素周期表的结构的掌握和应用情况。（1）记住元素周期表中，同主族中上下相邻的两种元素原子序数的差分别有2、8、18、32几种情况,而同主族不相邻的元素的原子序数的差则可以是以上几个数自身的加和或相邻几个数的加和。所以不可能的是D。(2）和(3)是在（1)的基础上的衍变,只是再注意同周期原子序数的差值为1即可。答案：(1)D(2）B（3）A例3下列微粒半径大小比较正确的是（)A.Na+＜Mg2+＜Al3+＜O2—B。S2-＞Cl-＞Na+＞Al3+C.Na＜Mg＜Al＜SiD.Ca＜Rb＜K＜Na思路解析：此题考查微粒半径大小比较.比较微粒半径大小要根据微粒电子层数，核电荷数,最外层电子数综合考虑.选项A中,四种离子核外电子排布相同，核电荷数越大,半径则越小,但概念不清时会错误地认为核电荷数越大，半径则越大.选项B中S2-和Cl-、Na+和Al3+的核外电子排布相同,电子层数相同,微粒半径大小决定于核电荷数。S2-和Cl-比Na+和Al3+多一个电子层,微粒半径显然是前者大。答案：B绿色通道：比较微粒半径大小依据的规律是：电子层数不同时，电子层数越多，半径越大;电子层数相同时，核电荷数越大，半径越小；在电子层数和核电荷数均相同时，电子数越多，半径越大。变式训练（2004山东潍坊一模,6）A和B均为短周期元素，它们的离子A-和B2+具有相同的核外电子层结构。下面说法正确的是（)A.原子序数A＞BB.核外电子数A＞BC。原子半径A＞BD.离子半径A-＞B2+思路解析：“短周期”“A—和B2+具有相同的核外电子层结构”是该题目的突破口。可以假设是F—和Mg2+。这样便可简单地解决了。答案:D例4有甲、乙、丙3种短周期元素.已知甲、乙为同一周期相邻元素，乙、丙处于同主族。这3种元素原子的质子数之和为31。最外层电子数之和为17，试推断甲、乙、丙各为何种元素。思路解析：此题考查根据元素在周期表的位置关系来进行元素的推断。可以用图示法进行分析解决.设乙的质子数为x，3种短周期元素在周期表中的位置有下列4种情况.依题意,4种情况分别讨论如下：①（x—1）+x+(x+8）=31得x=8②x+(x+1)+（x+8）=31x无正整数解，舍去③(x-1)+x+（x—8）=31x无正整数解,舍去④(x—8）+x+（x+1)=31x无正整数解,舍去故乙的质子数为8，是氧；甲为氮；丙为硫。验证：N、O、S三种元素原子的最外层电子数之和为5+6+6=17，符合题意，结论正确。答案:甲为氮乙是氧丙为硫绿色通道:对于根据元素在周期表的位置关系来进行元素的推断的一类题目，经常使用图示、讨论、对比相结合的方法来解决。当元素的相对位置存在多种可能性时，不妨列出所有可能的情况逐一讨论排除.另外要熟悉各周期所包含的元素种数，以便判断同主族相邻周期元素原子序数的关系.变式训练（经典回放)有A、B、C三种短周期元素。已知A、B为同一周期相邻元素，B、C属同一主族元素，这三种元素质子数之和为41,最外层电子数之和为19，推断A、B、C各为何种元素。A。_________________,B。_________________，C。_________________.思路解析：可以用例题图示,利用短周期、同周期相邻、同主族等关系,再利用质子数和最外层电子数的关系列出关系式便可得到答案。答案:氯元素硫元素氧元素例5超重元素“稳定岛”的假设预言:自然界中可能存在着原子序数为114号的元素的稳定同位素208X。请根据原子结构理论和元素周期律，预测：(1)它在周期表的哪一周期？哪一族?是金属还是非金属？(2)写出它的最高价氧化物、氢氧化物（或含氧酸）的化学式，并估计后者的酸碱性.(3）它与氯能生成几种化合物?思路解析:该题目是考查对元素在周期表中的位置、结构和性质的关系的掌握和应用。解决的思路是利用元素周期表的结构的知识，来推导元素在周期表中的位置,然后再利用元素周期律,从位置来推导性质。解决的方法可以是，根据元素周期表的结构中，各周期内包含的元素的种数以及同周期元素的排列，需先用递减法确定114号元素在周期表中的位置,然后再确定是金属还是非金属：114—2—8—8-18—18-32=28，（注：六个减数依次是第一周期至第六周期中包含的元素的总数；递减法最终要求有余数，该余数可以看作依次排列的第七周期中的第28种元素）。依据第7周期排满为32种元素来推，该元素在第7周期,从左边开始，排列为第28种元素，即第ⅣA族，而该族的第6周期为铅元素，是金属,则该元素也为金属。然后，再依据同主族元素原子的结构和性质的递变规律可知，它的最高价为+4，还有常见+2价化合物,所以可确定它的最高价氧化物及其水化物的化学式为XO2、X（OH)4,且X(OH)4以碱性为主;氯化物有两种，为XCl2和XCl4.答案:(1）第6周期，第ⅣA族金属（2)XO2X(OH)4X（OH）4以碱性为主(3)氯化物有两种,为XCl2和XCl4。绿色通道：预测未知或新元素的性质，或欲寻找一种具有某种性质的新物质，该类题型均要灵活熟练掌握“性质”决定“位置”，“位置”体现“性质”的辩证关系。变式训练制冷剂是一种易压缩、易液化的气体，液化后在冷冻机管内循环，蒸发时吸收热量，使环境温度降低,达到制冷目的.历史上,人们曾采用过乙醚、氨、氯甲烷等作制冷剂,但它们不是有毒，就是易燃,效果并不十分理想。于是,不断有科学家根据元素及其化合物的递变规律来开发新的制冷剂。请沿着科学家的探索轨迹完成下列问题：(1）科学家们首先研究了某些化合物的易燃性和毒性的变化趋势。(以下填写化学式)①氢化物的可燃性。第二周期：___________＞___________＞H2O＞HF。第三周期：___________＞___________＞___________＞。②化合物的毒性。ⅤA族:PH3＞NH3。ⅥA族：H2S___________H2O（填“＞”或“＜",下同），CS2___________CO2.ⅦA族:CCl4＞CF4。(2)接下来，科学家们把注意力集中到含F、Cl的化合物上。已知CCl4的沸点是76.8℃，CF4的沸点是-128℃，新的制冷剂的沸点最好能介于其间。经过较长时间的反复试验,一种新的制冷剂氟利昂—12（CCl2F2(3）尽管这种制冷剂因能破坏大气中的臭氧层造成环境污染而逐渐被其他制冷剂所取代，但求助于元素周期表中元素及其化合物的_________(填选项编号）变化趋势来开发制冷剂的科学思维方法还是值得借鉴的。①毒性②沸点③易燃性④水溶性⑤颜色思路解析:（1)①同周期元素气态氢化物的可燃性从左向右逐渐减弱。②由“毒性:PH3＞NH3,CCl4＞CF4”（2）组成和结构相似的物质，相对分子质量越大,沸点越高。如沸点：CF4＜CCl4＜CBr4＜CI4。又如沸点：CO2(常温下气态）＜CS2（常温下液态）。CCl2F2的沸点介于CCl4和CF4之间,比较CCl2F2跟CCl4(或CF4)可以发现:CCl2F2是CCl4分子中2个Cl原子被2个F原子取代的产物(或CCl2F2是CF4分子中2个F原子被2个Cl原子取代的产物).这样，CCl4分子中1（或3）个Cl原子被1(或3)个F原子取代的产物.〔或CF4分子中1（或3）个F原子被1(或3）个Cl原子取代的产物〕。CCl3F和CClF3的沸点也介于CCl4和CF4之间，即沸点：CF4＜CClF3＜CCl2F（3）制冷剂必须是易液化、毒性低或无毒、可燃性差或不燃烧的物质。由题目可以看出,科学家在寻找制冷剂的过程中,探讨了物质可燃性、毒性和沸点的递变规律。答案：（1）①CH4NH3