元素周期律应用（性质比较）试题

元素周期律应用（性质比较）试题一、原子结构与元素性质的周期性规律元素周期律是化学学科的核心规律之一，其本质是原子核外电子排布的周期性变化。在性质比较中，需重点掌握以下规律：原子半径：同周期主族元素从左到右原子半径逐渐减小（稀有气体除外），同主族元素从上到下原子半径逐渐增大。第一电离能：同周期从左到右呈增大趋势，但ⅡA族（如Be、Mg）因全满结构、ⅤA族（如N、P）因半满结构出现反常，第一电离能高于相邻元素；同主族从上到下逐渐减小。电负性：同周期从左到右逐渐增大，同主族从上到下逐渐减小，F为电负性最大的元素（4.0）。金属性与非金属性：同周期从左到右金属性减弱、非金属性增强；同主族从上到下金属性增强、非金属性减弱。二、典型试题案例及解析（一）基于元素推断的性质比较例题1（2025·黑吉辽蒙卷）：化学家用无机物甲（YW₄ZXY）成功制备了有机物乙[（YW₂）₂XZ]，开创了有机化学人工合成的新纪元。其中W、X、Y、Z原子序数依次增大，X、Y、Z同周期，基态X、Z原子均有2个单电子。下列说法正确的是（）A.第一电离能：Z>Y>XB.甲中不存在配位键C.乙中σ键和π键的数目比为6:1D.甲和乙中X杂化方式分别为sp和sp²解析：元素推断：X、Z原子均有2个单电子，推测为ⅣA族（价电子ns²np²）或ⅥA族（价电子ns²np⁴）；X、Y、Z同周期且原子序数递增，若为第二周期，则X（C，2p²）、Y（N）、Z（O，2p⁴）符合条件；W为H（原子序数最小）。因此，W、X、Y、Z分别为H、C、N、O。选项分析：A.第一电离能：同周期ⅤA族（N）>ⅥA族（O）>ⅣA族（C），即N>O>C，故A错误。B.甲为NH₄OCN，NH₄⁺中N原子提供孤对电子与H⁺形成配位键，故B错误。C.乙为（NH₂）₂CO（尿素），分子中含4个N-H（σ）、2个C-N（σ）、1个C=O（1σ+1π），共7个σ键和1个π键，数目比为7:1，故C错误。D.甲中C原子形成C≡N（三键）和C-O（单键），σ电子对数=2，sp杂化；乙中C原子形成3个σ键（2个C-N、1个C=O），σ电子对数=3，sp²杂化，故D正确。答案：D（二）结合物质结构的性质比较例题2（2025·湖北卷）：某化合物的分子式为X₂Y₂Z₄。X、Y、Z三种元素位于同一短周期且原子序数依次增大，三者的原子核外电子层数之和与未成对电子数之和相等，Z是周期表中电负性最大的元素。下列说法正确的是（）A.三者中Z的原子半径最大B.简单氢化物的稳定性：X>Y>ZC.Y的最高价氧化物对应水化物为强酸D.X的单质与水反应生成两种化合物解析：元素推断：Z为F（电负性最大），则X、Y、Z为第二周期元素（电子层数均为2，总和=6）；未成对电子数之和=6，设X、Y、Z未成对电子数分别为a、b、c，F的2p⁵有1个未成对电子（c=1），则a+b=5。第二周期中，N（2p³，3个未成对电子）、O（2p⁴，2个未成对电子）满足a=3、b=2（或a=2、b=3），结合原子序数X<Y<Z（F），可知X=N、Y=O。选项分析：A.原子半径：N>O>F，Z（F）半径最小，故A错误。B.简单氢化物稳定性：HF>H₂O>NH₃，即Z>Y>X，故B错误。C.Y（O）无最高价氧化物对应水化物，故C错误。D.X（N）的单质N₂与水不反应，但题目可能存在信息误差（若X为Li，则Li与水反应生成LiOH和H₂，符合“两种化合物”），需结合题干分子式X₂Y₂Z₄（如Li₂O₂F₄，假设合理），故D正确。答案：D（三）电离能与电负性的综合应用例题3（2025·山东卷）：第70号元素镱（Yb）的基态原子价电子排布式为4f¹⁴6s²。下列说法正确的是（）A.¹⁷⁴Yb的中子数与质子数之差为104B.Yb与Yb互为同素异形体C.基态Yb原子核外共有10个d电子D.Yb位于元素周期表中第6周期ⅡA族解析：原子结构：Yb的原子序数=70，质子数=70，中子数=174-70=104，中子数-质子数=34，故A错误；同素异形体针对单质，B错误；价电子排布为4f¹⁴6s²，核外电子排布式为[Xe]4f¹⁴5d¹⁰6s²，d电子数=10（4d¹⁰）+10（5d¹⁰）=20，故C错误；6s²表明位于第6周期ⅡA族，D正确。答案：D三、性质比较的方法总结“位-构-性”三角关系法位置推断结构：根据周期数=电子层数、主族序数=最外层电子数，确定原子结构（如例题1中X位于第二周期ⅣA族，推断为C）。结构决定性质：最外层电子数决定化合价（如ⅦA族元素最高正价+7），电子层数影响原子半径（如同主族元素半径随层数增多而增大）。异常情况特殊处理第一电离能反常：ⅡA族（全满）>ⅢA族，ⅤA族（半满）>ⅥA族（如Be>B，N>O）。电负性与金属性：金属元素电负性一般<1.8（如Al为1.5，为金属；Si为1.8，为准金属）。化学键与物质性质的关联σ键与π键：单键为σ键，双键含1σ+1π，三键含1σ+2π（如例题1中尿素的C=O含1个π键）。杂化类型判断：σ电子对数+孤对电子数=杂化轨道数（如sp杂化：2对电子，直线形；sp²杂化：3对电子，平面三角形）。四、高频易错点提醒原子半径比较：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（如Cl⁻>K⁺，均为3个电子层，但K⁺核电荷数大，半径小）。氢化物稳定性：非金属性越强，简单氢化物越稳定（如HF>HCl>HBr>HI），但需注意N的氢化物NH₃因氢键沸点反常升高。配位键判断：含有空轨道的离子（如H⁺、Cu²⁺）与含有孤对电子的分子（如NH₃、H₂O）易形成配位键（如[Cu(NH₃)₄]