元素周期律的应用及“位、构、性”相互推断课件高中化学人教版（2019）选择性必修2

元素周期律的应用及“位、构、性”相互推断讲解内容一、原子结构与元素性质递变规律同周期(从左→右)同主族(从上→下)核外电子排布能层数相同,最外层电子数逐渐增多最外层电子数相同,能层数递增原子半径逐渐减小(0族除外)逐渐增大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得失电子能力得电子能力逐渐增强;失电子能力逐渐减弱得电子能力逐渐减弱;失电子能力逐渐增强第一电离能增大的趋势逐渐减小电负性逐渐增大减小的趋势金属性、非金属性金属性逐渐减弱;非金属性逐渐增强金属性逐渐增强;非金属性逐渐减弱注意:同周期元素从左向右第一电离能变化规律中第ⅡA族和第ⅤA族元素的反常性,如镁元素大于铝元素,氮元素大于氧元素。[典型例题1]按要求完成以下题目:(1)Li及其周期表中相邻元素的第一电离能(I1)如表所示。I1(Li)>I1(Na),原因是

。

I1(Be)>I1(B)>I1(Li),原因是

。

I1/(kJ·mol-1)Li520Be900B801Na496Mg738Al578答案:(1)Na与Li同族,Na电子层数多,原子半径大,易失电子Li、Be、B同周期,核电荷数依次增加。Be为1s22s2全满稳定结构,第一电离能最大。与Li相比,B核电荷数大,原子半径小,较难失去电子,第一电离能较大解析:(1)同主族元素,从上到下,原子半径增大,第一电离能逐渐减小,所以I1(Li)>I1(Na);同周期元素,从左到右,第一电离能呈现增大的趋势,但由于ⅡA族元素基态原子s能级轨道处于全充满的状态,能量更低,更稳定,所以其第一电离能大于同一周期的ⅢA族元素,因此I1(Be)>I1(B)>I1(Li)。[典型例题1]按要求完成以下题目:(2)H、B、N中,原子半径最大的是

。根据对角线规则,B的一些化学性质与元素

的相似。

答案:(2)B

Si(硅)

解析:(2)在所有元素中,H原子的半径是最小的,同一周期从左到右,主族元素原子半径依次减小,所以,H、B、N中原子半径最大的是B。B与Si在元素周期表中处于对角线的位置,根据对角线规则,B的一些化学性质与Si相似。[典型例题1]按要求完成以下题目:(3)C、N、O元素的第一电离能由大到小的顺序为

。答案:(3)N>O>C解析:(3)同一周期主族元素的第一电离能从左到右呈增大趋势,但ⅤA族元素的第一电离能出现反常,所以C、N、O元素的第一电离能N>O>C。[典型例题1]按要求完成以下题目:(4)下列状态的镁中,电离最外层一个电子所需能量最大的是

(填标号)。

答案:(4)A解析:(4)A.[Ne]3s1属于基态的Mg+,由于Mg的第二电离能高于其第一电离能,故其再失去一个电子所需能量较高;B.[Ne]3s2属于基态Mg原子,其失去一个电子变为基态Mg+;C.[Ne]3s13p1属于激发态Mg原子,其失去一个电子所需能量低于基态Mg原子;D.[Ne]3p1属于激发态Mg+,其失去一个电子所需能量低于基态Mg+,综上所述,电离最外层一个电子所需能量最大的是[Ne]3s1,故选A。[典型例题1]按要求完成以下题目:答案:(5)小于解析:(5)F-和O2-的核外电子排布相同,核电荷数越大,则半径越小,故半径F-<O2-。[典型例题1]按要求完成以下题目:答案:(6)O解析:(6)元素的电负性变化规律,一般来说,在周期表中,元素电负性从左到右依次增大,从上到下呈减小的趋势,故O的电负性最高。(6)NH4H2PO4中,电负性最高的元素是

。

[典型例题1]按要求完成以下题目:(7)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

。

答案:(7)同周期元素随核电荷数依次增大,原子半径逐渐变小,故结合一个电子释放出的能量依次增大N原子的2p轨道为半充满状态,具有额外稳定性,故不易结合一个电子解析:(7)同周期元素随核电荷数依次增大,原子半径逐渐变小,故结合一个电子释放的能量依次增大;N原子的2p轨道为半充满状态,具有额外稳定性,故不易结合一个电子。[典型例题1]按要求完成以下题目:答案:(8)H<C<O解析:(9)由元素周期律的知识可知,同周期元素从左到右、同主族元素从下到上,元素的电负性增大,故电负性O>Ge>Zn。(8)C、H、O三种元素的电负性由小到大的顺序为

。(9)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电负性由大至小的顺序是

。

答案:(9)O>Ge>Zn

解析:(8)非金属性O>C>H,则电负性O>C>H。[典型例题1]按要求完成以下题目:答案:(10)铜失去的是全充满的3d10电子,镍失去的是4s1电子(10)元素铜与镍的第二电离能分别为:ICu=1958kJ·mol-1、INi=1753kJ·mol-1,ICu>INi的原因是

。

解析:(10)Cu+的价层电子排布为3d10,为全充满状态,而Ni+的价层电子排布为3d84s1,所以稳定性Cu+>Ni+,故第二电离能Cu大于Ni。[跟踪训练1]下表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(答案中涉及字母均用具体元素符号作答):(1)I的元素符号为

,在周期表中位于

区。

解析:(1)I为Cr,其价层电子排布式为3d54s1,在周期表中位于d区。答案:(1)Cr

d[跟踪训练1]下表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(答案中涉及字母均用具体元素符号作答):(2)写出J元素基态原子的价层电子排布式:

,J在周期表中的位置是

。

解析:(2)J为Fe,位于元素周期表第四周期第Ⅷ族,其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,价层电子排布式为3d64s2。答案:(2)3d64s2第四周期第Ⅷ族[跟踪训练1]下表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(答案中涉及字母均用具体元素符号作答):(3)A、B、G、H的原子半径由大到小的顺序是

;A、B、C、D的第一电离能由大到小的顺序是

;A、B、C、D的电负性由大到小的顺序是

。

解析:(3)原子半径Al>Si>C>N;第一电离能F>N>O>C;电负性F>O>N>C。答案:(3)Al>Si>C>N

F>N>O>C

F>O>N>C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]

短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,基态X原子的电子总数是其最高能级电子数的2倍,Z可与X形成淡黄色化合物Z2X2,Y、W最外层电子数相同。下列说法正确的是(

)A.第一电离能:W>X>Y>ZB.简单离子的还原性:Y>X>WC.简单离子的半径:W>X>Y>ZD.氢化物水溶液的酸性:Y>WC解析:根据Z与X可形成淡黄色化合物Z2X2,即该化合物为Na2O2,结合原子序数关系可知,X为O元素,Z为Na元素;基态O原子核外有8个电子,是最高能级2p上排布的电子数的2倍;由原子序数关系可知Y为F元素,则与其同主族的W为Cl元素。根据第一电离能递变规律,可知其相对大小顺序为F>O>Cl>Na,A项错误;根据非金属性:F>O>Cl,可知简单离子的还原性Cl->O2->F-,B项错误;根据离子半径的变化规律,可知简单离子半径Cl->O2->F->Na+,C项正确;氢化物水溶液的酸性HF<HCl,D项错误。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2]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(

)A

元素最高价氧化物的水化物XYZW分子式H3ZO40.1mol·L-1溶液对应的pH(25℃)1.0013.001.570.70A.元素电负性:Z<W B.简单离子半径:W<YC.元素第一电离能:Z<W D.简单氢化物的沸点:X<Z解析:从Z的最高价氧化物的水化物的化学式和W的最高价氧化物的水化物的0.1mol·L-1溶液对应的pH可知,Z、W是磷、硫元素,结合X、Y的最高价氧化物的水化物的0.1mol·L-1溶液对应的pH,可知X、Y是氮、钠元素。电负性P<S,A项正确;简单离子半径S2->Na+,B项错误;磷的3p轨道为半满稳定状态,其第一电离能大于硫,C项错误;NH3分子间存在氢键,导致其沸点高于PH3,D项错误。B专题集训解析: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<W,原子半径X>W,离子的还原性Y2->Z-,氢化物的稳定性H2Y<HZ。1.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>WB.离子的还原性:Y2->Z-C.氢化物的稳定性:H2Y>HZ

D.原子半径:X<WB解析:X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子即4p3,结合构造原理,可推出X原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3,即[Ar]3d104s24p3,A项错误,B项正确;Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子,可能是碳或氧元素,若是碳元素,则Z为Li,不可能形成负一价离子,所以Y只能是氧元素,Z为氢元素,C、D错误。D3.如图是元素周期表前四周期的一部分,下列有关R、W、X、Y、Z五种元素的叙述中,正确的是(

)A.通常情况下五种元素的单质中,Z单质的沸点最高B.Y、Z的阴离子电子层结构都与R原子的相同C.W的电负性比X的电负性大D.第一电离能:R>W>Y解析:根据元素在周期表中的位置可判断出:R为Ar、Z为Br、Y为S、W为P、X为N。Br2在常温下为液体,而S和P在常温下为固体,所以五种元素的单质中,不是Br2的沸点最高,A错误;S2-的电子层结构与Ar相同,而Br-的电子层结构与Ar不相同,B错误;N的电负性大于P的电负性,C错误;同周期,从左到右,元素的第一电离能增大,但第ⅤA族的第一电离能大于第ⅥA族的,第ⅡA族的第一电离能大于第ⅢA族的,所以第一电离能大小关系为Ar>P>S,D正确。4.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

。

解析:根据题给信息可推出A是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。答案:(1)1s22s22p63s23p14.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:(2)用电子排布图表示F元素原子的价层电子排布:

。

4.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:(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)。

解析:(3)硫、氯元素对应的最高价含氧酸中酸性较强的是HClO4。答案:(3)HClO44.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:(4)离子半径:D+

(填“<”“>”或“=”,下同)B3-,第一电离能:B

C,电负性:C

F。

解析:(4)D+(Na+)与B3-(N3-)具有相同的电子层结构,所以离子半径Na+<N3-;由于氮原子的2p能级为半充满状态,所以第一电离能较大,第一电离能N>O;C(O)与F(S)为同主族元素,所以电负性S<O。答案:(4)<

>

>4.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:(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:

。

4.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