微专项元素的推断与元素周期律的应用高二上学期化学人教版选择性必修2

选择性必修2(人教版2019)第一章原子结构与性质元素的推断与元素周期律的应用1．元素推断的一般思路2．推断元素的具体方法(1)利用核外电子数相同的微粒推断与稀有气体元素原子电子层结构相同的离子①与He电子层结构相同的离子有H－、Li＋、Be2＋等；②与Ne电子层结构相同的离子有F－、O2－、N3－、Na＋、Mg2＋、Al3＋等；③与Ar电子层结构相同的离子有Cl－、S2－、K＋、Ca2＋等核外电子总数为10的粒子核外电子总数为18的粒子核外电子总数及质子总数均相同的粒子(2)利用元素原子或离子的核外电子排布推断要注意一些元素原子核外电子排布的特殊性，如前18号元素中：①族序数等于周期序数的元素：H、Be、Al。②族序数等于周期序数2倍的元素：C、S。③族序数等于周期序数3倍的元素：O。④周期序数等于族序数2倍的元素：Li。⑤周期序数等于族序数3倍的元素：Na。1.推断元素的常用方法(1)利用稀有气体元素原子结构的特殊性。(2)利用常见元素及化合物的特征性质。2.由基态原子的价电子排布确定元素在元素周期表中的位置(1)周期序数=电子层数=最高能层序数(2)主族元素的族序数=价电子数(3)ⅢB族~ⅦB族的价电子排布为(n-1)d1~5ns1~2(镧系、锕系除外),族序数=价电子数。如锰的价电子排布为3d54s2,它位于元素周期表中第4周期ⅦB族。(4)ⅠB族和ⅡB族的价电子排布为(n-1)d10ns1~2,族序数=ns能级上的电子数。由基态原子的价层电子排布确定元素在周期表中的位置(1)周期序数＝电子层数＝最高能层序数。(2)主族元素的族序数＝价层电子数。(3)第ⅢB族～第ⅦB族的价层电子排布为(n－1)d1～5ns1～2(镧系、锕系除外)，族序数＝价层电子数。如锰的价层电子排布为3d54s2，它位于元素周期表中第四周期第ⅦB族。(4)第ⅠB族和第ⅡB族的价层电子排布为(n－1)d10ns1～2，族序数＝ns能级上的电子数。(3)利用元素的特殊性质推断①最高正价与最低负价代数和为零的短周期主族元素：H、C、Si。②最高正价是最低负价绝对值3倍的短周期主族元素：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，放射性元素除外)；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。(4)利用常见元素及其化合物的特征推断①形成化合物种类最多的元素、单质在自然界中硬度最大的元素或气态氢化物中氢的质量分数最大的元素：C。②空气中含量最高的元素或气态氢化物的水溶液呈碱性的元素：N。③地壳中含量最高的元素或氢化物在通常情况下呈液态的元素：O。④单质密度最小的非金属元素：H。单质密度最小的金属元素：Li。⑤单质在常温下呈液态的非金属元素：Br；单质在常温下呈液态的金属元素：Hg。⑥最高价氧化物及其对应水化物既能与强酸反应，又能与强碱反应的元素：Be、Al。⑦元素的气态氢化物和它的最高价氧化物对应水化物能发生化合反应的元素：N；能发生氧化还原反应的元素：S。⑧单质在常温下能与水反应放出气体的短周期元素：Na、F。(5)利用一些规律推断①元素周期表中的递变规律(“三角”规律)若A、B、C三种元素在元素周期表中的相对位置如图所示，则有关的各种性质均可排出顺序(D不参与排列)。如：原子半径：C>A>B；金属性：C>A>B；非金属性：B>A>C。②元素周期表中的相似规律a.同主族元素性质相似(因为最外层电子数均相同)。b.元素周期表中位于对角线位置(如图中，A、D位置)的元素性质相似，如Li和Mg、Be和Al、B和Si等。[典例1]

X、Y、Z为短周期元素，X原子最外层只有1个电子，Y原子的最外层电子数比内层电子总数少4，Z原子的最外层电子数是内层电子总数的3倍。下列有关叙述正确的是(

)A.基态Y原子的价电子排布式为3s23p4B.简单气态氢化物的稳定性：Y>ZC.第一电离能：Y>ZD.X、Y两元素形成的化合物一定为离子化合物答案：A解析：X、Y、Z为短周期元素，X原子最外层只有1个电子，则X为H、Li或Na；Y原子的最外层电子数比内层电子总数少4，则Y有3个电子层，最外层电子数为6，则Y为S；Z原子的最外层电子数是内层电子总数的3倍，则Z有2个电子层，最外层电子数为6，则Z为O。Y为S，基态S原子的价电子排布式为3s23p4，A项正确；Y为S，Z为O，非金属性O>S，元素非金属性越强，对应的简单气态氢化物越稳定，则简单气态氢化物的稳定性Z＞Y，B项错误；同主族元素自上而下，第一电离能逐渐减小，则第一电离能：Y＜Z，C项错误；X为H、Li或Na，Y为S，H与S形成的化合物H2S属于共价化合物，D项错误。[典例2]

现有七种元素，其中A、B、C、D、E为短周期主族元素，F、G为第四周期元素，它们的原子序数依次增大。请根据下列相关信息回答问题。元素相关信息A元素的核外电子数和电子层数相等，也是宇宙中最丰富的元素B原子核外p电子数比s电子数少1C原子的第一至第四电离能分别是I1＝738kJ·mol－1；I2＝1451kJ·mol－1;I3＝7733kJ·mol－1；I4＝10540kJ·mol－1元素相关信息D原子核外所有p能级全满或半满E元素的主族序数与周期数的差为4F是前四周期中电负性最小的元素G在周期表的第七列(1)已知BA5为离子化合物，写出其电子式：_________________。(2)B基态原子中能量最高的电子，其电子云在空间有______个取向，原子轨道呈________形。

【解析】A、B、C、D、E为短周期主族元素，F、G为第四周期元素，它们的原子序数依次增大。A元素的核外电子数和电子层数相等，是宇宙中最丰富的元素，则A为H元素；B元素原子核外p电子数比s电子数少1，B元素原子核外有2个电子层，电子排布式为1s22s22p3，故B为N元素；由C原子的第一至第四电离能数据可知，第三电离能突增，故C处于第ⅡA族，原子序数大于N元素，故C为Mg元素；D处于第三周期，D原子核外所有p能级全满或半满，最外层电子排布式为3s23p3，故D为P元素；E应为第三周期，E元素的主族序数与周期数的差为4，应为第ⅦA族元素，故E为Cl元素；F是前四周期中电负性最小的元素，故F为K元素；G在周期表的第七列，G为Mn元素。(1)NH5是离子化合物，则含有NH，阴离子是H－。(2)氮元素的最高能量电子为2p能级上的电子，p轨道有3个取向，原子轨道呈哑铃形。(3)3s轨道中的两个电子自旋平行，违反了泡利原理。(4)Mn原子的价层电子排布式为3d54s2，最后填充的电子填充在3d能级，故属于d区元素，处于第四周期第ⅦB族。[练习]1．短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，W的核外电子数等于其主族序数，X的单质在空气中含量最多，Y的最高价氧化物的水化物是两性化合物，Z的最高正价与最低负价的代数和为4。下列说法错误的是(

)A.W与X形成的最简单化合物极易溶于水B.Y和Z可形成化合物Y2Z3C.最外层电子数：Z>X>Y>WD.Y和Z的简单离子的电子层结构相同答案：D解析：短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，W的核外电子数等于其主族序数，则W为H元素；X的单质在空气中含量最多，则X为N元素；Y的最高价氧化物的水化物是两性化合物，则Y为Al元素；Z的最高正价与最低负价的代数和为4，因为主族元素的最高正价与最低负价的绝对值之和为8，则Z的最高正价为＋6，最低负价为－2，则Z为S元素。H与N形成的最简单化合物氨气极易溶于水，A项正确；Al和S可形成化合物Al2S3，B项正确；H、N、Al、S的最外层电子数分别为1、5、3、6，故最外层电子数：S>N>Al>H，C项正确；Al和S的简单离子的核外电子数分别为10、18，二者的电子层结构不相同，D项错误。2.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D的2倍。下列说法不正确的是(

)A.第一电离能：X<YB.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.四种元素的最高价氧化物对应的水化物中酸性最强的是HNO3D.气体分子(DE)2的电子式为∶E⋮⋮D∶D⋮⋮E∶答案：A解析：D和E位于第2周期，X和Y位于第3周期，设D原子核外电子数为x，则X原子核外电子数为x＋6，又因X原子核外电子数是D的2倍，故2x＝x＋6，解得x＝6，则D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，E为N元素。元素的第一电离能：Mg>Al，A项错误；Mg为第3周期ⅡA族元素，镁单质可通过电解熔融MgCl2制备，B项正确；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，C项正确；气体分子(DE)2为(CN)2，其电子式为∶N⋮⋮C∶C⋮⋮N∶，D项正确。3．下表是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(

)A．D、E的简单氢化物的稳定性：D>EB．A元素基态原子的最外层中无自旋状态相同的电子C．B元素与C元素不可能形成化合物D．与B元素同周期且在该周期中第一电离能最小的元素的单质能与H2O发生置换反应元素ABCDE最低负化合价－4－2－1－2－1电负性2.52.53.03.54.0答案：D解析：根据元素的电负性和最低负化合价，可推知A为C，B为S，C为Cl，D为O，E为F。D、E的简单氢化物分别为H2O、HF，则其稳定性：HF>H2O，A项错误。基态碳原子的最外层电子排布式为2s22p2，2p能级上的两个电子分占两个轨道，且自旋状态相同，B项错误。S元素原子最外层有6个电子，Cl元素原子最外层有7个电子，它们之间可通过共价键达到8电子稳定结构，从而形成SCl2等化合物，C项错误。Na能与H2O发生置换反应生成NaOH和H2，D项正确。4．短周期元素X、Y、Z、M的原子序数依次增大，Z的基态原子2p轨道半充满，M的最高正价与最低负价的绝对值之差为4，四种元素组成的一种分子的结构如图所示。下列说法正确的是(

)A.电负性：X>Y>ZB．原子半径：Y>Z>XC．Y、Z的气态氢化物的稳定性：Y>ZD．Y、Z、M的最高价氧化物的水化物均为强酸答案：B解析：已知X、Y、Z、M为原子序数依次增大的短周期元素，Z的基态原子2p轨道半充满，则Z为N元素，M的最高正价与最低负价的绝对值之差为4，则M为S元素，根据题给分子结构中的共价键数目可推知，X为H元素，Y为C元素。一般来说，同周期主族元素从左向右，电负性逐渐增大，同主族元素从上到下，电负性逐渐减小，则电负性：N>C>H，A项错误；H原子核外有1个电子层，而C、N原子核外均有2个电子层，一般来说，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，则原子半径：C>N>H，B项正确；非金属性：N>C，则气态氢化物的稳定性：NH3>CH4，C项错误；C元素的最高价氧化物的水化物为H2CO3，H2CO3为弱酸，D项错误。5．有五种短周期元素，它们的结构、性质等信息如下表所示：元素结构、性质等信息A是短周期元素(稀有气体元素除外)中原子半径最大的元素，含该元素的某种合金是原子反应堆的导热剂B与A同周期，其最高价氧化物对应的水化物呈两性C其气态氢化物极易溶于水，液态时常用作制冷剂D是海水中除氢、氧元素外含量最多的元素，其单质或化合物也是自来水生产过程中常用的杀菌消毒剂E元素原子的L电子层上有2对成对电子请根据表中信息回答下列问题。(1)A元素基态原子的核外电子排布式为__________________。(2)B元素在元素周期表中的位置为______________；简单离子半径：B________(填“>”或“<”)A。(3)C元素基态原子的轨道表示式为____________，其原子核外有________个未成对电子，能量最高的电子排布在________轨道上，该轨道呈________形。(4)D元素基态原子的核外电子排布式为_______________________，D－的结构示意图为__________。(5)C、E元素的第一电离能的大