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1.元素“位-构-性”推断
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课时作业
01
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1.元素周期律
项目
同周期(左→右)
同主族(上→下)
原子结构
核电荷数
逐渐增大
逐渐增大
电子层数
相同
逐渐增多
原子半径
逐渐减小
逐渐增大
离子半径
阳离子逐渐减小
阴离子逐渐减小
r(阴离子)>r(阳离子)
逐渐增大
元素性质
化合价
最高正化合价由+1→+7(O、F除外)
负化合价=-(8-主族序数)(H除外)
相同最高正化合价=主族序数(O、F除外)
元素的金属性
和非金属性
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
元素性质
离子的氧化性、
还原性
阳离子氧化性逐渐增强
阴离子还原性逐渐减弱
阳离子氧化性逐渐减弱
阴离子还原性逐渐增强
气态氢化
物稳定性
逐渐增强
逐渐减弱
元素性质
最高价氧化物对应
的水化物的酸碱性
碱性逐渐减弱
酸性逐渐增强
碱性逐渐增强
酸性逐渐减弱
元素的第
一电离能
逐渐增大趋势
逐渐减小趋势
元素的电负性
逐渐增大
逐渐减小
(1)元素金属性、非金属性强弱判断
金属性比较
本质
原子越易失电子,金属性越强(与原子失电子数目无关)
判断
依据
在金属活动性顺序中位置越靠前,金属性越强
单质与水或非氧化性酸反应越剧烈,金属性越强
单质还原性越强或对应的阳离子氧化性越弱,金属性越强
最高价氧化物对应水化物的碱性越强,金属性越强
若Xn++Y―→X+Ym+(n>0,m>0),则Y的金属性比X的强
非金属性比较
本质
原子越易得电子,非金属性越强(与原子得电子数目无关)
判断
依据
单质与H2越容易化合,简单气态氢化物越稳定,非金属性越强
单质氧化性越强或对应的阴离子还原性越弱,非金属性越强
最高价氧化物对应水化物的酸性越强,非金属性越强
若An-+B―→Bm-+A(n>0,m>0),则B的非金属性比A的强
(2)第一电离能及应用
①第一电离能变化规律
②同种元素电离能逐级增大,即I1<I2<I3……
③应用
a.判断元素的金属性或非金属性强弱:一般情况下,第一电离能越小,元素的原子越容易失去电子,元素金属性越强、非金属性越弱。
b.判断元素的最外层电子数:如果某主族元素的In+1≫In(n≤7),则该元素的最外层电子数为n,如Na的I2≫I1,所以Na的最外层电子数为1。
(3)电负性的应用
(4)对角线规则
在元素周期表中,某些主族元素与右下方的主族元素(如图所示)的有些性质是相似的,这种相似性被称为对角线规则。如硼和硅的含氧酸盐都能形成玻璃且互熔;铍和铝的氢氧化物均为两性氢氧化物等。
2.“位—构—性”综合应用
(1)原子结构推断元素(1~20号元素)
最高正价与最低负价代数和为0的元素
H、C、Si
最高正价是最低负价绝对值3倍的元素
S
除H外,原子半径最小的元素
F
族序数等于周期序数的元素
H、Be、Al
族序数等于周期序数2倍的元素
C、S
族序数等于周期序数3倍的元素
O
周期序数是族序数2倍的元素
Li、Ca
周期序数是族序数3倍的元素
Na
(2)共价键数目推断元素
短周期
元素
H
B、Al
C、Si
N、P
O、S
F、Cl
族
ⅠA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
常见成
键情况
1个共
价键:
—X
3个共
价键:
X
4个共价键:X或X或—X≡
3个共价键:X或===X—或≡X
2个共价键:
—X—或===X
1个共价键:—X
特殊成
键情况
—
4个共价键:
X(位于阴离子中)
—
4个共价键:X或X(位于阳离子中);6个共价键:X(位于阴离子中);
NOHOO(10e-结
构)等
S可形成S(12e-结
构)等
Cl可形成
ClOHOOO(14e-结
构)等
1.(电子排布、电离能推断元素|2024·全国新课标卷)我国科学家最近研究的一种无机盐Y3[Z(WX)6]2纳米药物,具有高效的细胞内亚铁离子捕获和抗氧化能力。W、X、Y、Z的原子序数依次增加,且W、X、Y属于不同族的短周期元素。W的外层电子数是其内层电子数的2倍,X和Y的第一电离能都比左右相邻元素的高。Z的M层未成对电子数为4。下列叙述错误的是( )
A.W、X、Y、Z四种元素的单质中Z的熔点最高
B.在X的简单氢化物中X原子轨道杂化类型为sp3
C.Y的氢氧化物难溶于NaCl溶液,可溶于NH4Cl溶液
D.Y3[Z(WX)6]2中WX-提供电子对与Z3+形成配位键
解析:A [W、X、Y、Z的原子序数依次增加,且W、X、Y属于不同族的短周期元素。W的外层电子数是其内层电子数的2倍(电子排布式为1s22s22p2),则W为C;每个周期的ⅡA和ⅤA的元素的第一电离都比左右相邻元素的高,由于配合物Y3[Z(WX)6]2中Y在外界,Y可形成简单阳离子,则Y属于金属元素,故X和Y分别为N和Mgeq \a\vs4\al(同周期第一电离能ⅡA族>ⅢA族 ⅤA族>ⅥA族);Z的M层未成对电子数为4,则其3d轨道上有4个不成对电子,其价电子排布式为3d64s2,Z为Fe,Y3[Z(WX)6]2为Mg3[Fe(CN)6]2。
A.W、X、Y、Z四种元素的单质中,N元素的单质形成分子晶体,Mg和Fe均形成金属晶体,C即可以形成金刚石又可以形成石墨,石墨的熔点最高,A不正确;B.X的简单氢化物是NH3,其中N原子轨道杂化类型为sp3,B正确;C.Y的氢氧化物是Mg(OH)2,其属于中强碱,其难溶于水,难溶于NaCl溶液,但是,由于NH4Cl电离产生的NHeq \o\al(+,4)可以破坏Mg(OH)2的沉淀溶解平衡,因此Mg(OH)2可以溶于NH4Cl溶液,C正确;D.Mg3[Fe(CN)6]2中CN-提供电子对与Fe3+形成配位键,D正确。]
2.(价键推断元素|2023·辽宁卷)某种镁盐具有良好的电化学性能,其阴离子结构如图所示。W、X、Y、Z、Q是核电荷数依次增大的短周期元素,W、Y原子序数之和等于Z,Y原子价电子数是Q原子价电子数的2倍。下列说法错误的是( )
A.W与X的化合物为极性分子
B.第一电离能Z>Y>X
C.Q的氧化物是两性氧化物
D.该阴离子中含有配位键
解析:A [
由信息和L的结构式可知:W为H,X为C,Y为O,又因为W和Y的原子序数之和等于Z,故Z为F;Y原子的价电子数是Q原子价电子数的2倍,则Q为Al。W与X的化合物eq \a\vs4\al(解题经验:形成化合物众多,寻找特例)不一定为极性分子,如CH4是非极性分子,A错误;同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势,则第一电离能:F>O>C,B正确;Q为Al,Al2O3为两性氧化物(高考中常考Na、Al、C、O、S、Cl元素及化合物),C正确;该阴离子L中的氧原子与Q之间含有1个配位键,D正确。]
1.复杂元素“位—构—性”推断模型
2.选项正误判断口诀
口诀
阐释
氧稳最酸化非右(上)
在元素周期表中右上位置的元素对应的单质氧化性、氢化物的稳定性、最高价氧化物对应水化物的酸性、与氢气的化合能力、非金属性等较强
还烈最碱换金左(下)
在元素周期表中左下位置的元素对应的单质还原性、与水或酸反应的剧烈程度、最高价氧化物对应水化物的碱性、金属单质之间的置换能力、金属性等较强
层多径大,序多径小
一般地,电子层数越多,半径越大。电子层结构相同时,原子序数越大,半径越小
1.(氧化性最强性质推断|2023·湖北卷)W、X、Y、Z为原子序数依次增加的同一短周期元素,其中X、Y、Z相邻,W的核外电子数与X的价层电子数相等,Z2是氧化性最强的单质,4种元素可形成离子化合物(XY)+(WZ4)-。下列说法正确的是( )
A.分子的极性:WZ3<XZ3
B.第一电离能:X<Y<Z
C.氧化性:X2Y3<W2Y3
D.键能:X2<Y2<Z2
解析:A [Z2是氧化性最强的单质,则Z是F,X、Y、Z相邻,且X、Y、Z为原子序数依次增加的同一短周期元素,则X为N,Y为O,W的核外电子数与X的价层电子数相等,则W为B,即:W为B,X为N,Y为O,Z是F,以此解题。A.由分析可知,W为B,X为N,Z是F,WZ3为BF3,XZ3为NF3,前者中B的价层电子对数为3,空间结构为平面三角形,为非极性分子,后者中N的价层电子对数为4,有一个孤电子对,空间结构为三角锥形,为极性分子,则分子的极性:WZ3<XZ3,A正确;B.由分析可知,X为N,Y为O,Z是F,同一周期越
靠右,第一电离能越大,但是N的价层电子排布式为2s22p3,p轨道为半充满稳定结构,其第一电离能大于同周期相邻的元素,则第一电离能:Y<X<Z,B错误;C.由分析可知,W为B,X为N,Y为O,则X2Y3为N2O3,W2Y3为B2O3,两种化合物中N和B的化合价都是+3价,但是N的非金属性更强一些,故N2O3的氧化性更强一些,C错误;D.由分析可知,X为N,Y为O,Z是F,其中N对应的单质为氮气,其中含有三键,键能较大,D错误。]
2.(结构图—价键理论推断|2024·河北唐山模拟)某多孔储氢材料结构如图,M、W、X、Y、Z五种短周期元素原子序数依次增大,电负性Z大于Y,下列说法错误的是( )
A.基态原子的第一电离能:Y>Z
B.该物质中有离子键、极性共价键,还存在配位键
C.M、Y、Z形成的化合物只能抑制水的电离
D.最高价含氧酸的酸性:Y>X>W
解析:C [M、W、X、Y、Z五种短周期元素原子序数依次增大,电负性Z大于Y,Z能形成2个共价键,则Z为O;M形成1个共价键,其原子序数最小,则M为H;X形成4个共价键,则X为C;Y、W能分别形成4个共价键,且分别形成阳离子、阴离子,则Y为N、W为B,以此来解答。同周期主族元素从左到右第一电离能呈增大趋势,同主族元素从上到下第一电离能减小,且N的2p轨道半充满为较稳定结构,则第一电离能:O<N,故A正确;含有阴、阳离子,该物质中有离子
键,碳与氢等之间存在极性共价键,氮与氢、氧和硼之间还存在配位键,故B正确;M、Y、Z可形成化合物NH3·H2O、HNO2、HNO3、NH4NO3等,若形成NH4NO3,硝酸铵水解,促进水的电离,故C错误;非金属性越强,最高价含氧酸的酸性越强,非金属性N>C>B,则最高价氧化物对应水化物的酸性:硝酸>碳酸>硼酸,故D正确。]
3.(原子结构与元素性质|2024·山东模拟预测)用钙离子撞击锎(Cf)靶,产生了一种超重元素—Og,其反应可表示为eq \o\al(249, 98)Cf+eq \o\al(48,20)Ca―→eq \o\al(y,x)Og+3eq \o\al(1,0)n,下列说法错误的是( )
A.eq \o\al(y,x)Og原子核内有176个中子,质子数为118
B.eq \o\al(48,20)Ca与eq \o\al(40,20)Ca的化学性质几乎相同
C.Og是一种性质活泼的金属元素
D.锎为过渡元素
解析:C [A.由题给反应可推出x=118,y=294,故eq \o\al(294,118)Og的中子数为294-118=176,质子数为118,A正确;B.eq \o\al(48,20)Ca与eq \o\al(40,20)Ca的质子数相同,中子数不同,为同种元素,化学性质几乎相同,B正确;C.Og的质子数为118,位于第七周期0族,最外层有8个电子,为性质不活泼的稀有气体元素,C错误;D.锕系元素质子数为89~103,锎原子的质子数为98,属于锕系元素,也为过渡元素,D正确。]
$$