1.3 微专题2 元素性质的比较及元素的推断 （课件）-【步步高】2023-2024学年高二化学选择性必修2 （鲁科版2019，鲁琼）

第1章　第3节 微专题二　元素性质的比较 及元素的推断 一、元素性质的比较依据   同周期(从左到右)主族元素 同主族(从上到下)元素 最外层电子数 从1递增到7(第1周期除外) 相同 金属性 逐渐减弱 逐渐增强 非金属性 逐渐增强 逐渐减弱 主要化合价 最高正价从＋1→＋7(O、F除外) 最高正价＝族序数(O、F除外) 原子半径 逐渐减小 逐渐增大 气态氢化物的稳定性 逐渐增强 逐渐减弱 最高价氧化物对应水 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 第一电离能 总体呈增大趋势 逐渐减小 电负性 逐渐增大 逐渐减小 甲、乙、丙三种元素基态原子的价电子排布式分别为2s22p4、2p22p3、2s22p5，则下列有关比较正确的是 A.第一电离能：丙＞甲＞乙 B.原子半径：丙＞甲＞乙 C.电负性：丙＞甲＞乙 D.最高化合价：丙＞甲＞乙 例1 √ (1)比较离子半径：F－______(填“大于”“等于”或“小于”)O2－。 (2)黄铜是人类最早使用的合金之一，主要由Zn和Cu组成。第一电离能I1(Zn)______(填“大于”或“小于”)I1(Cu)。原因是_____________ ________________________________。 例2 小于 大于 排布为全充满稳定结构，难失电子 Zn的核外电子 锌的价电子排布为3d104s2，为全充满稳定结构，难失去一个电子，铜的价电子排布为3d104s1，较易失去一个电子，因此锌的第一电离能大于铜的第一电离能。 (3)[2020·全国卷Ⅲ，35(1)]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。 B Si(或硅) (4)[2020·全国卷Ⅰ，35(2)]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______________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________________。 Na与Li同主族，Na的电子层数多， 原子半径大，易失电子，故第一电离能更小 Li、Be和B为同周期元素，同周期主族元素从左至右，第一电离能呈现增大的趋势；但由于基态Be原子的s能级轨道处于全充满稳定状态，能量更低，故其第一电离能大于B的 I1/(kJ·mol－1) Li　520 Be　900 B　801 Na　496 Mg　738 Al　578 二、元素推断 1.元素推断的一般思路 2.元素推断的常用方法 (1)利用稀有气体元素原子结构的特殊性。 (2)利用常见元素及其化合物的特征性质。 3.由基态原子的价电子排布确定元素在元素周期表中的位置 (1)周期序数＝电子层数。 (2)主族元素的族序数＝价电子数。 (3)ⅢB族～ⅦB族的价电子排布为(n－1)d1～5ns1～2(镧系、锕系除外)，族序数＝价电子数。如锰的价电子排布为3d54s2，它位于元素周期表中第4周期ⅦB族。 (4)ⅠB族和ⅡB族的价电子排布为(n－1)d10ns1～2，族序数＝ns能级上的电子数。 (2022·辽宁，5)短周期元素X、Y、Z、W、Q原子序数依次增大。基态X、Z、Q原子均有两个单电子，W简单离子在同周期离子中半径最小，Q与Z同主族。下列说法错误的是 A.X能与多种元素形成共价键 B.简单氢化物沸点：Z<Q C.第一电离能：Y>Z D.电负性：W<Z 例3 √ 短周期元素X、Y、Z、W、Q原子序数依次增大，W简单离子在同周期离子中半径最小，说明W为第3周期元素Al。短周期元素的基态原子中有两个单电子，可分类讨论：①为第2周期元素时，最外层电子排布为2s22p2或2s22p4，即C或O；②为第3周期元素时，最外层电子排布为3s23p2或3s23p4，即Si或S。Q与Z同主族，结合原子序数大小关系可知，X、Z、Q分别为C、O和S，则Y为N。X为C，能与多种元素(H、O、N、S等)形成共价键，A正确； Z和Q形成的简单氢化物分别为H2O和H2S，由于H2O分子间能形成氢键，故H2O的沸点高于H2S，B错误； Y为N，Z为O，N的最外层p轨道电子为半充满结构，比较稳定，故其第一电离能比O大，C正确； W为Al，Z为O，O的电负性更大，D正确。 1 2 3 4 5 6 1.(2021·全国乙卷，11)我国嫦娥五号探测器带回1.731 kg的月球土壤，经分析发现其构成与地球土壤类似，土壤中含有的短周期元素W、X、Y、Z，原子序数依次增大，最外层电子数之和为15。X、Y、Z为同周期相邻元素，且均不与W同族。下列结论正确的是 A.原子半径大小顺序为W>X>Y> Z B.化合物XW中的化学键为离子键 C.Y单质的导电性能弱于Z单质的 D.Z的氧化物的水化物的酸性强于碳酸 跟踪训练 √ 1 2 3 4 5 6 由题可设W元素的最外层电子数为x，X元素的最外层电子数为y，则Y、Z的最外层电子数分别为y＋1、y＋2，则x＋y＋y＋1＋y＋2＝15，即x＋3y＝12，且x≠y，x≠y＋1，x≠y＋2，可得x＝6，y＝2符合要求；所以W为O元素，X为Mg元素、Y为Al元素、Z为Si元素。原子半径大小顺序为Mg＞Al＞Si＞O，即X>Y>Z>W，A错误； 化合物XW即MgO，为离子化合物，其中的化学键为离子键，B正确； 跟踪训练 1 2 3 4 5 6 Y单质为铝单质，铝属于导体，导电性很强，Z单质为硅，为半导体，半导体导电性介于导体和绝缘体之间，故Y单质的导电性能强于Z单质的导电性能，C错误； Z的氧化物的水化物为硅酸，硅酸的酸性弱于碳酸，D错误。 跟踪训练 2.(2020·山东，3)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>Z B.简单离子的还原性：Y>X>W C.简单离子的半径：W>X>Y>Z D.氢化物水溶液的酸性：Y>W 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 √ 17 1 2 3 4 5 6 根据题目信息可推知，X、Y、Z、W四种元素分别为O、F、Na、Cl。第一电离能：F＞O＞Cl＞Na，A项错误； 电子层数越多，离子半径越大；对于核外电子排布相同的离子，核电荷数越大，半径越小，C项正确； 氢氟酸为弱酸，盐酸为强酸，D项错误。 跟踪训练 18 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 3.短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次递增，基态X原子的最高能级的单电子数是3，X、Y形成的化合物较多，其中一种化合物为红棕色气体；Z、W均为金属元素，其中基态Z原子最外层与最内层的电子数之和是L层电子数的一半。下列说法正确的是 A.原子半径：W>Z>Y>X B.第一电离能：Z>W C.简单氢化物的沸点：Y>X D.W、Y形成的化合物是碱性氧化物 √ √ 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 由题意知，X、Y、Z、W分别为N、O、Mg、Al元素，则X、Y、Z、W的原子半径：Z(Mg)>W(Al)>X(N)>Y(O)，故A项错误； 因Mg的3s能级电子数为2，为全充满状态，而Al的3p能级只有1个电子，故第一电离能：Mg > Al, 故B项正确； 常温下，H2O为液态，而NH3为气态，简单氢化物的沸点：Y >X，故C项正确； Al2O3为两性氧化物，故D项错误。 4.(2022·安徽滁州高二阶段练习)X、Y、Z、W四种短周期元素，原子半径依次增大，X和Y位于同一周期，可组成多种化合物，其中一种是红棕色的大气污染物。Z的最高价氧化物对应的水化物是中强碱。下列有关说法正确的是 A.简单离子半径：Y>X>Z>W B.第一电离能：W<Z<X<Y C.电负性：X>Y>W>Z D.W与X组成的化合物中一定不含有共价键 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 √ 1 2 3 4 5 6 由题意知，X、Y、Z、W分别为O、N、Mg、Na元素，简单离子半径：N3－>O2－>Na＋> Mg2＋，A错误； 第一电离能：Na<Mg<O<N，B正确； 电负性：O>N>Mg>Na，C错误； Na2O2中含有离子键和共价键，D错误。 跟踪训练 5.(2022·河南信阳高级中学高二检测)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均可与A形成10电子分子，B、C位于同一周期，二者可以形成多种共价化合物，C、F位于同一主族，B元素原子最外电子层的p能级上的电子处于半满状态，C元素原子的最外层电子数是内层电子总数的3倍，E元素原子最外层电子数比最内层电子数多1。请回答下列问题： (1)E元素基态原子的电子排布式为______________。 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 1s22s22p63s23p1 (2)F元素原子的价电子轨道表示式为__________________。 (3)F、G元素对应的最高价含氧酸中酸性较强的酸的化学式为________。 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 HClO4 1 2 3 4 5 6 A是元素周期表中原子半径最小的元素，A是H元素；C与A可形成10电子分子，C元素原子的最外层电子数是内层电子总数的3倍，C为O元素；B元素原子最外电子层的p能级上的电子处于半充满状态，B的价电子排布式为ns2np3，且B的原子序数小于C，B为N元素；D3B中阴、阳离子具有相同的电子层结构，D为Na元素；C、F位于同一主族，F为S元素；G是比F原子序数大的短周期主族元素，G为Cl元素；E元素原子的最外层电子数比最内层电子数多1，即最外层电子数为3，E的原子序数介于D和F之间，E为Al元素。 跟踪训练 1 2 3 4 5 6 S、Cl都是第3周期元素，同周期元素从左到右，元素的非金属性逐渐增强，最高价含氧酸的酸性逐渐增强，故酸性：HClO4>H2SO4。 跟踪训练 (4)离子半径：D＋_____(填“<”“>”或“＝”，下同)B3－，第一电离能：B_____C，电负性：C_____F。 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 > < > D＋为Na＋，B3－为N3－，Na＋与N3－具有相同的电子层结构，核电荷数越大，离子半径越小，离子半径：D＋<B3－。B、C分别为N、O元素，第一电离能：B(N)>C(O)。C、F分别为O、S元素，同主族元素从上到下电负性逐渐减小，电负性：C(O)>F(S)。 (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：_______________________________。 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 Cu＋2H＋＋H2O2===Cu2＋＋2H2O A、C分别为H、O元素，H与O形成的原子个数比为1∶1的分子为H2O2，即X的电子式为 。Cu、稀硫酸与H2O2反应制备CuSO4的离子方程式为Cu＋2H＋＋H2O2===Cu2＋＋2H2O。 6.X、Y、Z、M、W、Q、R是分布在周期表中三个短周期的主族元素，已知其原子半径及主要化合价如下： 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 元素代号 X Y(铝) Z M W Q R 原子半径 /nm 0.186 0.143 0.102 0.099 0.075 0.074 0.037 主要 化合价 ＋1 ＋3 ＋6，－2 ＋7，－1 ＋5，－3 －2 ＋1 (1)X在周期表中的位置是________________；X、Y、Q各自形成的简单离子中，离子半径由大到小的顺序是________________(填离子符号)。W和R按原子个数比1∶3构成的粒子中所含的化学键类型为________。 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 元素代号 X Y(铝) Z M W Q R 原子半径 /nm 0.186 0.143 0.102 0.099 0.075 0.074 0.037 主要 化合价 ＋1 ＋3 ＋6，－2 ＋7，－1 ＋5，－3 －2 ＋1 第3周期ⅠA族 O2－>Na＋>Al3＋ 共价键 (2)X与Y相比，金属性较强的是_____(填元素名称)，两元素最高价氧化物对应的水化物中，碱性较强的是________(填化学式)。 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 元素代号 X Y(铝) Z M W Q R 原子半径 /nm 0.186 0.143 0.102 0.099 0.075 0.074 0.037 主要 化合价 ＋1 ＋3 ＋6，－2 ＋7，－1 ＋5，－3 －2 ＋1 钠 NaOH (3)写出X元素的最高价氧化物对应的水化物与Y的最高价氧化物反应的化学方程式：____________________________________。 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 元素代号 X Y(铝) Z M W Q R 原子半径 /nm 0.186 0.143 0.102 0.099 0.075 0.074 0.037 主要 化合价 ＋1 ＋3 ＋6，－2 ＋7，－1 ＋5，－3 －2 ＋1 Al2O3＋2NaOH＋3H2O===2Na[Al(OH)4] (4)写出实验室制取M单质的化学方程式：___________________________ ______________。 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 元素代号 X Y(铝) Z M W Q R 原子半径 /nm 0.186 0.143 0.102 0.099 0.075 0.074 0.037 主要 化合价 ＋1 ＋3 ＋6，－2 ＋7，－1 ＋5，－3 －2 ＋1 ＋Cl2↑＋2H2O (5)下列事实能说明M元素的非金属性比Z元素的非金属性强的是_____(填字母)。 a.M单质与H2Z溶液反应，溶液变浑浊 b.在氧化还原反应中，1 mol M单质比1 mol Z得电子多 c.M和Z两元素的简单氢化物受热分解，前者的分解温度高 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 ac 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 依据题表可得，X是钠元素，Y是铝元素，Z是硫元素，M是氯元素，W是氮元素，Q是氧元素，R是氢元素。 元素代号 X Y(铝) Z M W Q R 原子半径 /nm 0.186 0.143 0.102 0.099 0.075 0.074 0.037 主要 化合价 ＋1 ＋3 ＋6，－2 ＋7，－1 ＋5，－3 －2 ＋1 1 2 3 4 5 6 跟踪训练 Cl2与H2S溶液反应，溶液变浑浊，生成了S单质：Cl2＋H2S===2HCl＋S↓，氧化剂的氧化性大于氧化产物，氧化性：Cl2>S，氧化性越强，元素非金属性越强，故a正确； 非金属性的强弱与得电子的能力有关，与得电子的数目无关，故b错误； 氯和硫两元素的简单氢化物受热分解，前者的分解温度高，说明前者的稳定性高，气态氢化物的稳定性越高，元素非金属性越强，故c正确。 MnO2＋4HCl(浓)MnCl2 $$