1.2 微专题突破2 元素推断与元素周期律的综合应用（Word教参）-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中化学选择性必修2（人教版2019）

【例题】 (2023·湖南卷) 日光灯中用到的某种荧光粉的主要成分为3W3(ZX4)2·WY2。已知：X、Y、Z和W为原子序数依次增大的前20号元素，W为金属元素。基态X原子s轨道上的电子数和p轨道上的电子数相等，基态X、Y、Z原子的未成对电子数之比为2∶1∶3。下列说法正确的是(　　) A．电负性：X>Y>Z>W B．原子半径：X<Y<Z<W C．Y和W的单质都能与水反应生成气体 D．Z元素最高价氧化物对应的水化物具有强氧化性 答案　C 解析　根据题中所给的信息，基态X原子s轨道上的电子式与p轨道上的电子式相同，可以推测X为O元素或Mg元素，由荧光粉的结构可知，X主要形成的是酸根，因此X为O元素；基态X原子中未成键电子数为2，因此Y的未成键电子数为1，又因X、Y、Z、W的原子序数依次增大，故Y可能为F元素、Na元素、Al元素、Cl元素，因题目中给出W为金属元素且荧光粉的结构中Y与W化合，故Y为F元素或Cl元素；Z原子的未成键电子数为3，又因其原子序大于Y，故Y应为F元素、Z其应为P元素；从荧光粉的结构式可以看出W为某＋2价元素，故其为Ca元素；综上所述，X、Y、Z、W四种元素分别为O、F、P、Ca，据此答题。同一周期从左到右依次增大，同一主族从上到下依次减小，故四种原子的电负性大小为：Y>X>Z>W，A项错误；同一周期原子半径从左到右依次减小，同一主族原子半径从上到下依次增大，故四种原子的原子半径大小为：Y<X<Z<W，B项错误；F2与水反应生成HF和O2，Ca与水反应生成氢氧化钙和氢气，二者均可以生成气体，C项正确；Z元素的最高价氧化物对应的水化物为H3PO4，没有强氧化性，D项错误。 1．根据原子结构特征判断元素在元素周期表中的位置 2．元素性质的递变规律 原子结构或性质 同一周期 (从左到右) 同一主族 (从上到下) 核外电子的 排布 电子层数 相同 增加 最外层 电子数 1→2(或8) 相同 金属性和 非金属性 金属性 减弱 增强 非金属性 增强 减弱 原子半径 减小 增大 单质的氧化 性和还原性 氧化性 增强 减弱 还原性 减弱 增强 最高价氧化物 对应的水化物 的酸碱性 酸性 增强 减弱 碱性 减弱 增强 气态氢化物的稳定性 增强 减弱 第一电离能 增大(但第ⅡA族>第ⅢA族，第ⅤA族>第ⅥA族) 减小 电负性 变大 变小 3.元素的特殊性质 (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，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。 1．元素在周期表中的位置，反映了元素的原子结构和元素的性质，下列说法正确的是(　　) A．同一元素不可能既表现金属性，又表现非金属性 B．第三周期元素的最高正化合价等于它所处的主族序数 C．短周期元素形成离子后，最外层电子都达到8电子稳定结构 D．同一主族元素的原子，最外层电子数相同，化学性质完全相同 答案　B 解析　处于元素周期表金属与非金属分界线附近的元素，既表现金属性，又表现非金属性，A项错误；主族元素(F、O除外)的最高正化合价等于它所处的主族序数，也等于其最外层电子数，B项正确；H＋的最外层电子数是0，C项错误；同一主族元素的原子最外层电子数虽相同，但是核电荷数、原子半径不同，化学性质相似但不完全相同，D项错误。 2．原子序数依次增大的X、Y、Z、W、Q五种短周期主族元素中，X元素原子的最外层有三个未成对电子，且第一电离能比Y大，Z元素的简单离子半径在同周期中最小，Y、W位于同一主族。下列说法错误的是(　　) A．X、Y两种元素都位于元素周期表p区 B．简单离子半径：Y>Z C．W元素的最高价氧化物对应的水化物是强酸 D．基态Q原子核外所有s电子云轮廓图都是球形，且大小相同 答案　D 解析　原子序数依次增大的X、Y、Z、W、Q五种短周期主族元素中，X元素原子的最外层有三个未成对电子，则X为N，且第一电离能比Y大由于N为半充满状态故电离能大于O，Y为O元素，Z元素的简单离子半径在同周期中最小则Z为Al元素，Y、W位于同一主族，W为S元素，Q为Cl元素，据此分析解题。X、Y两种元素的价电子排布式分别为：2s22p3、2s22p4都位于元素周期表p区，A项正确；简单离子半径：Y>Z，电子层数相同，核电荷数越大离子半径越小，B项正确；W元素的最高价氧化物为三氧化硫对应的水化物是硫酸，为强酸，C项正确；基态Cl原子核外所有s电子云轮廓图都是球形，能层越大，球的半径越大，D项错误。 3．化合物A由原子序数依次增大的三种短周期元素X、Y、Z组成，其结构式如图所示，是一种绿色生态杀菌剂。已知Z的常见单质在常温常压下为气态。下列叙述正确的是(　　) A．元素Y位于元素周期表第二周期第ⅥA族 B．该化合物中Z的化合价均呈－2价 C．元素的非金属性：Y>Z>X D．Z的简单阴离子半径比Na＋半径大 答案　D 解析　杀菌剂通常具有强氧化性，根据结构中Z形成2条共价键、Y形成4条共价键、X形成1条共价键，可知X、Y、Z分别为H、C、O，该绿色生态杀菌剂为过氧乙酸CH3COOOH，据此可分析解答。元素Y为碳，位于第二周期第ⅣA族，A项错误；该化合物中O的化合价有－2、－1，B项错误；三种元素的非金属性强弱顺序为：O>C>H，即Z>Y>X，C项错误；O2－和Na＋的核外电子排布相同，核电荷数越大，离子半径越小，Na＋半径比O2－小，D项正确。 4．元素周期表前四周期A、B、C、D、E五种元素，A元素的原子最外层电子排布式为ns1；B元素的原子价电子排布式为ns2np2；C元素位于第二周期且原子中p能级与s能级电子总数相等；D元素原子的M能层的p能级中有3个未成对电子；E元素原子有5个未成对电子。 (1)写出元素名称：C________、D________、E________。 (2)C基态原子的电子排布图为_______________________。 (3)当n＝2时，B的最简单气态氢化物的电子式为____________，BC2分子的结构式是______________________；当n＝3时，B与C形成的化合物与氢氧化钠溶液反应的离子方程式是______________________________________。 (4)若A元素的原子最外层电子排布式为2s1，B元素的原子价电子排布式为3s23p2，A、B、C、D四种元素的第一电离能由大到小的顺序是_____________(用元素符号表示)。 (5)E元素原子的价电子排布式是________，在元素周期表中的位置是________________，其最高价氧化物的化学式是____________。 解析　A元素的原子最外层电子排布式为ns1，则A为第ⅠA族元素或Cr、Cu；B元素的原子价电子排布式为ns2np2，则B为第ⅣA族元素；C元素位于第二周期且原子中p能级与s能级电子总数相等，则C为氧元素；D元素原子的M能层的p能级中有3个未成对电子，则D为磷元素；E元素原子有5个未成对电子，则E为25号元素锰元素。(1)C、D、E元素名称依次为氧、磷、锰。(2)氧元素核电荷数为8，则根据构造原理、能量最低原理、洪特规则和泡利原理，其电子排布图为。(3)当n＝2时，B为碳元素，则B的最简单气态氢化物的电子式为；CO2分子的结构式是O==C==O；当n＝3时，则B为硅元素，SiO2与氢氧化钠溶液反应的离子方程式是SiO2＋2OH－===SiO＋H2O。(4)若A元素的原子最外层电子排布式为2s1，则A为Li；B元素的原子价电子排布式为3s23p2，则B为Si；C为O，D为P；A、B、C、D四种元素的第一电离能由大到小的顺序是O＞P＞Si＞Li。(5)E元素是锰元素，原子序数为25，位于元素周期表第四周期第ⅦB族，所以价电子排布式为3d54s2，最高正价为＋7价，其最高价氧化物的化学式是Mn2O7。 答案　(1)氧　磷　锰　(2) (3) 　O==C==O　SiO2＋2OH－===SiO＋H2O　(4)O＞P＞Si＞Li (5)3d54s2　第四周期第ⅦB族　Mn2O7 1．(原子半径大小的比较)具有下列核外电子排布式的原子，其半径最大的是(　　) A．1s22s22p3 B．1s22s22p1 C．1s22s22p63s23p1 D．1s22s22p63s23p4 答案　C 解析　由原子的核外电子排布式可知，A为氮(N)，B为硼(B)，C为铝(Al)，D为硫(S)。根据原子半径变化规律，r(B)>r(N)、r(Al)>r(S)、r(Al)>r(B)，故选C项。 2．(第一电离能大小的比较)下列说法正确的是(　　) A．钾的第一电离能比钠的第一电离能大 B．铝的第一电离能比镁的第一电离能大 C．在所有元素中，氟的第一电离能最大 D．第三周期元素中钠的第一电离能最小 答案　D 解析　钾原子半径大于钠原子半径，K更容易失去电子，所以钾的第一电离能比钠的第一电离能小，A项错误；因为镁原子的价电子排布式为3s2，处于全满状态，所以结构更稳定，第一电离能比铝的第一电离能大，B项错误；在所有元素中，氟的电负性最大；He最难失去电子，He的第一电离能最大，C项错误；第三周期所含的元素中，钠原子半径最大，最容易失去电子，第一电离能最小，D项正确。 3．(电负性大小的比较)下列有关电负性的说法中不正确的是(　　) A．元素的电负性越大，原子在化合物中吸引电子的能力越大 B．主族元素的电负性越大，元素原子的第一电离能一定越大 C．在元素周期表中，主族元素电负性从左到右呈现递增的趋势 D．形成化合物时，电负性越小的元素越容易显示正价 答案　B 解析　吸引电子的能力越大，电负性越大，则元素电负性的大小表示其原子在化合物中吸引电子能力的大小，A项正确；N元素的电负性小于O元素的电负性，但N元素原子2p能级为半充满稳定状态，第一电离能大于O元素，B项错误；对于主族元素，同周期自左而右电负性逐渐增大，过渡元素电负性没有明显规律，C项正确；电负性数值小的元素在化合物中吸引电子的能力弱，元素的化合价为正值，D项正确。 4．(元素周期律)草酸铁铵的制备原理为Fe(OH)3＋3NH4HC2O4===(NH4)3Fe(C2O4)3＋3H2O，常用于摄影和蓝色印刷等。下列说法正确的是(　　) A．草酸铁铵中的组成元素的第一电离能关系为O>N>C>Fe>H B．铁元素与铜元素均属于过渡元素，且均在元素周期表的ds区 C．草酸铁铵中的组成元素的电负性关系为O>N>C>H>Fe D．NH4HC2O4中组成元素的原子半径大小关系为O>N>C>H 答案　C 解析　草酸铁铵中的组成元素N、O、C、Fe、H，N的第一电离能大于O，Fe为金属，第一电离能最小，A项错误；铁元素与铜元素均属于过渡元素，铁位于d区，铜位于ds区，B项错误；N、O、C、Fe、H元素中N、O、C属于同一周期元素，同一周期，从左到右电负性逐渐增大，O>N>C，Fe为金属，电负性最小，H与C、N、O组成化合物时显正化合价，因此电负性关系为O>N>C>H>Fe，C项正确；NH4HC2O4的组成元素O、N、C、H中N、O、C属于同一周期元素，同一周期主族元素，从左到右原子半径逐渐减小，C>N>O，D项错误。 5．(综合应用)如图是元素周期表的一部分，表中的字母分别代表一种化学元素。 (1)上表第三周期中第一电离能(I1)最大的是________(填字母，下同)，c和f的I1大小关系是________大于________。 (2)上述元素中，原子中未成对电子数最多的是________，写出该元素基态原子的核外电子排布式：__________________________________。 (3)根据表格中所提供的电离能数据(单位：kJ·mol－1)，回答下列问题： 锂 X Y I1 519 502 580 I2 7 296 4 570 1 820 I3 11 799 6 920 2 750 I4 — 9 550 11 600 ①表中X可能为以上13种元素中的________元素。用元素符号表示X和j形成的化合物的化学式：________________。 ②Y是周期表中第________族的元素。 ③以上13种元素中，________元素原子失去核外第一个电子需要的能量最多。 解析　(1)题给周期表中所列13种元素a～m分别是Na、H、Mg、Sr、Sc、Al、Ge、C、P、O、Te、Cl、Ar，其中Na、Mg、Al、P、Cl、Ar位于第三周期，原子最稳定的是Ar，故其I1最大，Mg、Al的核外电子排布式分别为1s22s22p63s2、1s22s22p63s23p1，Mg中3s轨道为全满状态，故其I1比Al的I1大。(2)i元素最外层电子排布为3s23p3，有3个未成对电子，未成对电子数最多。(3)①由表中数据可以看出，锂和X的I1均比I2、I3小很多，说明X与Li同主族，且X的I1比Li的I1更小，说明X的金属性比锂更强，则X为Na(即a)。②由Y的电离能数据可以看出，它的I1、I2、I3比I4小得多，故Y属于第ⅢA族的元素。③稀有气体元素m的原子最外层已达到稳定结构，失去核外第一个电子所需能量最多。 答案　(1)m　c　f　(2)i　1s22s22p63s23p3 (3)①a　Na2O、Na2O2　②ⅢA　③m 学科网（北京）股份有限公司 $$