1.2.3　元素周期表和元素周期律的综合应用——元素推断 讲义 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修2

元素周期表和元素周期律的综合应用——元素推断 学习目标　构建原子结构、周期表位置、元素性质之间的关系,结合元素周期律(表),发展证据推理与模型认知的化学核心素养。 元素综合推断 1.建立解题模型 粗略地确定几种元素的位置关系→准确地推出每种元素→对选项进行逐一判断 2.确定元素的位置的思路 (1)题干中是否说明原子序数依次增大;该元素是短周期元素还是前20号元素;是否限定某些元素位于同周期还是同主族。 (2)可以依据其最外层电子数、核电荷数、位置关系、形成共价键的个数、形成单质或化合物的性质、用途或特殊反应现象等角度去判断。 (3)利用元素周期律、反应原理、结构、性质、用途对选项做出准确判断。 3.常见元素推断的方法 (1)利用元素原子或离子的核外电子排布推断 原子核外电子排布的特殊性 元素 族序数等于周期数的元素 H、Be、Al 族序数等于周期数两倍的元素 C、S 族序数等于周期数三倍的元素 O 周期数等于族序数两倍的元素 Li 周期数等于族序数三倍的元素 Na (2)利用元素或单质的特殊性质推断 元素的特殊性质 元素 最高正化合价与最低负化合价代数和为零的短周期元素 H、C、Si 最高正化合价是最低负化合价绝对值三倍的短周期元素 S 第一电离能最大的主族元素 F 电负性最小的主族元素 Cs 同主族相邻两种元素的原子序数具有2倍关系 O和S 前36号元素中未成对电子数最多 Cr 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 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 气态氢化物和它的最高价氧化物对应的水化物能化合的元素 N 1.周期表片段型题目 表格题的特点是一般题目中会给出周期表的一部分, 通过题干中的有效信息对未知元素做出判断,所以此类题只要学生对前36号元素熟悉即可顺利解决。 [例1]　(2022·广东卷)甲~戊均为短周期元素,在元素周期表中的相对位置如图所示。戊的最高价氧化物对应的水化物为强酸。下列说法不正确的是 (　　) A.原子半径:丁>戊>乙 B.非金属性:戊>丁>丙 C.甲的氢化物遇氯化氢一定有白烟产生 D.丙的最高价氧化物对应的水化物一定能与强碱反应 　　　　　　　　　　　　　　　　 [对点练1]　如图为周期表的一小部分,A、B、C、D、E的位置关系如图所示。其中B元素最高化合价是最低化合价绝对值的3倍,它的最高价氧化物中含氧60%。下列说法正确的是 (　　) A D B E C A.D、B、E三种元素的第一电离能逐渐增大 B.电负性:C>E C.D、B、E三种元素形成的简单离子的半径逐渐增大 D.气态氢化物的稳定性顺序:D<B<E 2.文字叙述型题目 此类题目的特点是在题干中给出一些我们熟悉的元素或物质的性质, 然后结合元素周期律等知识综合判断, 而解题的关键就是学生如何利用好题给信息进行准确判断, 此类题的难度可大可小, 要求学生对所学知识应熟练掌握。 [例2]　X、Y、Z、W为原子序数依次增大的四种短周期元素,其中X是宇宙中含量最多的元素;Y元素原子最高能级的不同轨道都有电子,并且自旋方向相同,Z元素原子的价层电子排布:nsnnp2n;同周期简单离子中W元素的离子半径最小。下列说法正确的是 (　　) A.W位于元素周期表的s区 B.Y元素原子最高能级的电子云轮廓图为球形 C.Y、Z、W三种元素的原子半径:r(Z)<r(Y)<r(W) D.X、Y、Z三种元素的电负性:X<Z<Y [对点练2]　W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素,且原子核外L层的电子数分别为0、5、8、8,其最外层电子数之和为18。下列说法正确的是 (　　) A.电负性:Y<Z B.第一电离能:Y>X C.化合物WZ难溶于水 D.由Y与Z形成的化合物YZ3和YZ5均满足8电子稳定结构 3.框图推断型题目 这类问题的特点: 由待确定的元素组成物质框图,通过化学反应构成流程,只要确定了物质,也就确定了组成物质的元素。 ①以物质作为突破口: 题干中给出了物质的典型组成和结构、特殊性质(氧化还原性、酸碱性和稳定性等)、用途、颜色和状态。 ②以反应作为突破口: 反应类型、反应物和生成物的种类、反应条件、是普通反应还是化工生产中的重要反应等。学生需要利用给出的信息结合元素或物质的性质, 包括反应条件等进行合理推断, 题目难度一般比较大。 [例3]　短周期主族元素R、X、Y、Z的原子序数依次增大,由它们中两种或多种元素组成的化合物甲、乙、丙、丁有如下转化关系,丁分子的球棍模型如图所示。 已知:R和Z位于同主族,X、Y位于同周期。甲、丙都是盐,其水溶液都显碱性;热的丙溶液常用于厨房清洗餐具表面污渍。下列说法正确的是 (　　) A.标准状况下,由R和X组成的化合物一定呈气态 B.1 mol Z2Y2和足量的XY2反应转移2 mol电子 C.只含上述四种元素的化合物只有1种 D.工业上用电解法制备Z单质 [对点练3]　短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次递增,a、b、c、d、e、f是由这些元素组成的化合物,d是淡黄色粉末,m为元素Y的单质,通常为无色无味的气体。上述物质的转化关系如图所示。下列说法错误的是 (　　) A.简单离子半径:Z<Y B.阴离子的还原性:Y>W C.简单气态氢化物的热稳定性:Y>X D.W2Y2中含有非极性键 4.微观结构型题目 此类题目主要是给出某物质的结构式, 再结合题目中的信息先推断出元素, 再逐一分析选项。这类试题的难点在于学生是否理解共用电子对的由来和元素呈现正负化合价的原因。掌握一些方法和技巧可帮助学生解答此类问题。如可以先从共价化合物着手, 一个原子要稳定, 必须达到8电子或2电子稳定构型, 而它形成的共价键个数=主族序数或8-主族序数, 以达到判断主族位置的目的。如果是含共价键的离子化合物, 情况稍复杂:(1)复杂阳离子失电子元素: 主族序数=8-共价键个数+失去的电子数;(2)复杂阴离子得电子元素: 主族序数=8-共价键个数—得到的电子数。 [例4]　某多孔储氢材料前驱体结构如图,M、W、X、Y、Z五种元素原子序数依次增大,基态Z原子的电子填充了3个能级,其中有2个未成对电子。下列说法正确的是 (　　) A.氢化物沸点:X>Y B.原子半径:M<X<Y<Z C.第一电离能:W<X<Y<Z D.电负性:W<X<Y<Z [对点练4]　某锂盐的结构如图所示,其阴离子是由原子序数依次增大的短周期主族元素X、Y、Z、W形成的,X、Y与Z同周期,Y与W同主族。下列说法正确的是 (　　) Li+ A.元素的电负性:X<W<Y<Z B.第一电离能:W<Y<X<Z C.简单氢化物的稳定性:W<Y<X<Z D.简单离子半径:W<Y<X<Z 5.核反应型题目 此类题目主要是根据题目中给出的核反应方程式, 通过原子结构的一些知识进行推理判断。 [例5]　(2021·河北卷)用中子轰击X原子产生α粒子(即氦核He)的核反应为He。已知元素Y在化合物中呈+1价。下列说法正确的是 (　　) A.H3XO3可用于中和溅在皮肤上的NaOH溶液 B.Y单质在空气中燃烧的产物是Y2O2 C.X和氢元素形成离子化合物 D.6Y和7Y互为同素异形体 [对点练5]　1934年约里奥-居里夫妇在核反应中用α粒子(即氦核He)轰击金属原子X,得到核素Y,开创了人造放射性核素的先河n,其中元素X、Y的最外层电子数之和为8,下列叙述正确的是 (　　) A.原子半径:Y>X B.YH3的电子式为H︰︰H C.X的单质能溶于强碱溶液 D.基态Y原子的价层电子轨道表示式为 元素周期表和元素周期律的综合应用——元素推断 题型突破 [例1]　C　[甲~戊是短周期元素,戊中的最高价氧化物对应水化物为强酸,则可能是硫酸或高氯酸,若是高氯酸,则戊为Cl、甲为N、乙为F、丙为P、丁为S,若是硫酸,则戊为S、甲为C、乙为O、丙为Si、丁为P。A.根据层多径大,同电子层结构核多径小原则,则原子半径:丁>戊>乙,故A正确;B.根据同周期从左到右非金属性逐渐增强,则非金属性:戊>丁>丙,故B正确;C.甲的氢化物可能为氨气,可能为甲烷、乙烷等,若是氨气,则遇氯化氢一定有白烟产生;若是甲烷、乙烷等,则遇氯化氢不反应,没有白烟生成,故C错误;D.丙的最高价氧化物对应的水化物可能是硅酸、也可能是磷酸,都能与强碱反应,故D正确。] [对点练1]　D　[由题图可知,A为O,B为S,C为Se,D为P,E为Cl。元素的非金属性越强,其第一电离能越大,但P的3p能级电子为半充满稳定结构,其第一电离能大于S元素,故A错误;同主族元素从上到下,电负性逐渐变小,同周期元素从左到右,电负性逐渐变大,则电负性:E>C,故B错误;D、B、E三种元素形成的简单离子具有相同的核外电子排布,核电荷数越大离子半径越小,故C错误;非金属性:D(P)<B(S)<E(Cl),故氢化物稳定性:D<B<E,故D正确。] [例2]　C　[宇宙中含量最多的元素为氢元素,X为H;Z元素原子的价层电子排布为nsnnp2n,n=2,故Z的电子排布式为1s22s22p4,即为O元素;Y原子序数介于H与O之间,且最高能级属于半充满结构,Y的电子排布式为1s22s22p3(N),同周期中离子半径最小的为原子序数最大的金属元素,W为Al。W为Al,价层电子排布为3s23p1,属于p区元素,A错误;Y元素原子最高能级为p能级,电子云轮廓图为哑铃形,B错误;原子半径r(O)<r(N)<r(Al),C正确;三种元素的电负性H<N<O,D错误。] [对点练2]　A　[W、X、Y、Z均为短周期主族元素,原子序数依次增大,且原子核外L层的电子数分别为0、5、8、8,则W是H元素,X是N元素,Y、Z为第三周期元素;它们的最外层电子数之和为18,W最外层电子数是1,X最外层电子数是5,Y、Z最外层电子数之和是12,且二者都是主族元素,Y原子序数小于Z,则Y是P元素、Z是Cl元素。] [例3]　D　[依题意,丁为正四面体结构,为甲烷。丙为纯碱,所以R为氢元素,X为碳元素,Y为氧元素,Z为钠元素。C、H化合物为烃类,标准状况下,烃类有气态、液态和固态三种存在形式,A项错误;2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2,1 mol Na2O2完全反应时转移1 mol电子,B项错误;碳、氢、氧、钠可以组成许多种化合物,如羧酸钠、碳酸氢钠等,C项错误;工业上利用电解熔融的氯化钠来制备钠单质,D项正确。] [对点练3]　B　[短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次递增,a、b、c、d、e、f是由这些元素组成的化合物,d是淡黄色粉末,则d为Na2O2,结合图中转化关系可知,元素Y的单质气体m为O2,则Y为O,结合物质转化关系及原子序数可知,W为H,X为C,Z为Na。O2-、Na+具有相同电子层结构,原子序数大的离子半径小,则简单离子半径:Na+<O2-,故A正确;由NaH+H2ONaOH+H2↑,可知H-易失去电子,阴离子的还原性:O2-<H-,故B错误;元素的非金属性越强,对应简单气态氢化物越稳定,则简单气态氢化物的热稳定性:H2O>CH4,故C正确;H2O2中含有O—O非极性键,故D正确。] [例4]　D　[由题干信息可知,基态Z原子的电子填充了3个能级,其中有2个未成对电子,故Z为C或者O,根据多孔储氢材料前驱体结构图可知Y周围形成了4个单键,再结合信息M、W、X、Y、Z五种元素原子序数依次增大,故Y为N,Z为O,M只形成一个单键,M为H,X为C,则W为B,据此分析解题。] [对点练4]　B　[该阴离子是由原子序数依次增大的短周期主族元素X、Y、Z、W形成的,由题图可知,Y形成两个共价键,W形成六个共价键,Y与W同主族,因此它们位于第ⅥA族,则W为S,Y为O;X、Y、Z位于同一周期,Z形成一个共价键,则Z为F;X形成两个共价键且形成的阴离子带一个单位负电荷,则X为N。同周期主族元素从左至右电负性逐渐增强,同主族元素从上到下电负性逐渐减弱,原子半径:N<S,对键合电子吸引力:N>S,因此电负性:N>S,故电负性:W<X<Y<Z,A项错误;同主族元素从上到下第一电离能逐渐减弱,同周期元素从左向右第一电离能呈增大趋势,但第ⅤA族元素的电子排布处于半充满状态,其第一电离能大于同周期第ⅥA族元素,因此第一电离能:W<Y<X<Z,B项正确;元素非金属性越强,简单氢化物的稳定性越强,同周期主族元素从左向右非金属性逐渐增强,同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱,因此简单氢化物的稳定性:X<Y,C项错误;电子层数越多,离子半径越大,因此S2-的半径大于其他离子,电子层结构相同时,核电荷数越大离子半径越小,因此F-<O2-<N3-,简单离子半径:Z<Y<X<W,D项错误。] [例5]　A　[根据元素Y在化合物中呈+1价及He可知,X为B元素、Y为Li元素。H3BO3为弱酸,可用于中和溅在皮肤上的NaOH溶液,A正确;Li单质在空气中燃烧的产物是Li2O,B错误;B元素与H元素可形成多种共价化合物,如B2H6、B4H10等,C错误;同素异形体是指由同一种元素组成的不同形态的单质,故6Y和7Y不互为同素异形体,二者互为同位素,D错误。] [对点练5]　C　[核反应方程式中质量数守恒,X的质量数W=30+1-4=27,推测其为短周期主族元素。Y的质子数比金属原子X的大2,两者应位于同一周期,设X的最外层电子数为x,则Y的最外层电子数为x+2,故x+x+2=8,解得x=3。综上分析知X为Al,Y为P。原子半径:Al>P,A错误;PH3的电子式为H︰︰H,B错误;Al能与氢氧化钠溶液反应,C正确;基态Y原子的价层电子轨道表示式为,D错误。] 学科网（北京）股份有限公司 $$