08 第1章 第3节 第3课时 位、构、性在元素周期律中的应用(能力课)-【名师导航】2024-2025学年高中化学必修第二册同步讲义(鲁科版)

第3课时　位、构、性在元素周期律中的应用(能力课) 素养 目标 1．初步学会利用元素周期表同周期、同主族元素性质变化规律分析比较、预测元素及其化合物之间的性质，培养“证据推理与模型认知”的化学学科核心素养。 2．结合有关数据和实验事实认识原子结构、元素性质呈周期性变化的规律，构建原子结构、元素性质和元素在周期表中位置之间的关联，培养“宏观辨识与微观探析”的化学学科核心素养。 旧知 回顾 1．四个关系式：电子层数＝周期数；质子数＝原子序数；③最外层电子数＝主族序数；主族元素的最高正价＝主族序数(O、F除外)，最低负价＝主族序数－8。 2．确定元素位置常用的两大规律 (1)某元素阴离子最外层电子数与次外层相同，该元素位于第3周期；若为阳离子，则位于第4周期。 (2)电子层结构相同的离子，若电性相同，则位于同周期；若电性不同，则阳离子位于阴离子的下一周期。 3．元素周期律的应用 (1)比较不同周期、不同主族元素的性质 ①如金属性：Mg>Al，Ca>Mg，则碱性：Ca(OH)2>Mg(OH)2>Al(OH)3。 ②如非金属性：C>Si，O>C，则简单气态氢化物稳定性：H2O>CH4>SiH4。 (2)预测未知元素的某些性质 ①已知Ca(OH)2微溶于水，Mg(OH)2难溶于水，可推知Be(OH)2难溶于水。 ②已知卤族元素的性质递变规律，可推知元素砹(At)的化合物的性质：HAt不稳定，水溶液呈酸性，AgAt难溶于水。 1．同一元素的“位、构、性”关系： 2．应用“位置、结构、性质”三者的关系解答问题时要注意以下几个方面： (1)原子结构元素在周期表中的位置 结构位置 (2)原子结构元素的性质 ①最外层电子数越少，电子层数越多→越易失电子，还原性越强。 ②最外层电子数越多，电子层数越少→越易得电子，氧化性越强。 (3)元素在周期表中的位置原子结构和元素性质 同周期主族元素：[从左到右(位置)] 同主族元素：[从上到下(位置)] 我国探测器带回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．最高价氧化物对应水化物的碱性：X>Y C．Y单质的导电性能弱于Z单质的 D．Z的最高价氧化物对应水化物的酸性强于碳酸 B　[由短周期元素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，可知W所在主族可能为ⅢA族或ⅥA族，又因X、Y、Z为同周期相邻元素，且均不与W同族，故W一定不是ⅢA族元素，即W一定是ⅥA族元素，进一步结合已知可推知W、X、Y、Z依次为O、Mg、Al、Si。O原子有两个电子层，Mg、Al、Si均有三个电子层且原子序数依次增大，故原子半径大小顺序为Mg>Al>Si>O，即X>Y>Z>W，A错误；金属性：Mg>Al，所以最高价氧化物对应水化物的碱性：，B正确；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，C错误；Z的最高价氧化物对应水化物为硅酸，硅酸酸性弱于碳酸，D错误。] 1．W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素，四种元素的核外电子总数满足X＋Y＝W＋Z；化合物XW3与WZ相遇会产生白烟。下列叙述正确的是(　　) A．非金属性：W>X>Y>Z B．原子半径：Z>Y>X>W C．元素X的含氧酸均为强酸 D．Y的氧化物对应的水化物为强碱 D　[化合物XW3与WZ相遇会产生白烟，结合W、X、Y、Z的原子序数依次增大，又因四种元素的核外电子总数满足X＋Y＝W＋Z，可知W、X、Y、Z分别为H、N、Na、Cl，XW3为NH3，WZ为HCl。非金属性：Cl>N>H>Na，A项错误；同周期主族元素满足序大径小的规则，原子半径：Na>Cl>N>H，B项错误；N可以形成HNO2，HNO2为弱酸，C项错误；Na的氧化物对应的水化物为NaOH，NaOH属于强碱，D项正确。] 2．短周期元素R、T、Q、W在元素周期表中的相对位置如图所示，其中T所处的周期序数与族序数相等。下列判断不正确的是(　　) A．简单氢化物的热稳定性：R>Q B．最高价氧化物对应水化物的酸性：Q<W C．原子半径：T>Q>W D．含T的盐溶液一定能电离出T的阳离子 D　[由短周期元素R、T、Q、W在元素周期表中的相对位置，可确定T、Q、W为第3周期元素，R为第2周期元素，T所处的周期序数与族序数相等，则T为Al，故Q为Si，W为S，R为N。同周期主族元素，从左到右非金属性逐渐增强，同主族元素自上而下非金属性逐渐减弱，故非金属性N>Si，非金属性越强，其对应的简单氢化物越稳定，故简单氢化物的热稳定性NH3>SiH4，A正确；同周期主族元素，从左到右非金属性逐渐增强，非金属性Si<S，非金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性越强，所以酸性H2SiO3<H2SO4，B正确；同周期主族元素，从左到右原子半径逐渐减小，故原子半径Al>Si>S，C正确；四羟基合铝酸钠只能电离出钠离子和四羟基合铝酸根离子，不能电离出铝离子，D错误。] 3．(双选)短周期元素A、B、C在元素周期表中所处的位置如图所示。A、B、C三种元素原子的质子数之和为32。D元素原子的最外层电子数是其次外层电子数的2倍。则下列说法不正确的是(　　) A．D元素的某种同位素的质量数为14，则其中子数为6 B．四种元素形成的简单气态氢化物中，C元素的氢化物的稳定性最强 C．B、C两种元素可形成BC6型化合物 D．A、B两种元素的气态氢化物均能与它们对应的最高价氧化物对应的水化物发生反应，且都属于氧化还原反应 AD　[设A元素的原子序数为x，由题图中A、B、C在元素周期表中所处的位置知，B元素的原子序数为x＋1＋8，C元素的原子序数为x＋2，由题意得x＋(x＋1＋8)＋(x＋2)＝32，解得x＝7，则A、B、C三种元素分别为N、S、F，D元素原子的最外层电子数是其次外层电子数的2倍，则D为C(碳)。C(碳)元素的某种同位素的质量数为14，则其中子数为8，A项错误；四种元素形成的简单气态氢化物中，HF的稳定性最强，B项正确；BC6型化合物为SF6，C项正确；NH3＋HNO3===NH4NO3，该反应中元素的化合价没有发生变化，不属于氧化还原反应，D项错误。] 把握“位、构、性”关系进行元素推断的思路 第一步： 明确 关系 第二步： 确定 思路 根据原子结构及已知条件，可推断原子序数，判断元素在元素周期表中的位置等，基本思路如下： 第三步： 熟悉 应用 (1)比较同主族元素的金属性、非金属性、最高价氧化物对应水化物的酸碱性及其最简单气态氢化物的稳定性等； (2)比较同周期元素及其化合物的性质； (3)比较不同周期、不同主族元素的性质时，要找出参照物； (4)推断一些相对陌生的元素的某些性质 1．短周期中三元素a、b、c在周期表中的位置如图，下列有关这三种元素的叙述正确的是(　　) A．a是一种活泼的非金属元素 B．c的最高价氧化物的水化物是一种弱酸 C．b的氢化物很稳定 D．b元素的最高化合价为＋7价 C　[由元素在周期表中的位置可知a为氦元素，b为氟元素，c为硫元素；氦元素为稀有气体元素，性质稳定，故A错误；c为硫元素，其最高价氧化物对应的水化物是硫酸，硫酸属于强酸，故B错误；b为F，非金属性非常强，氟化氢很稳定，故C正确；F无正价，故D错误。] 2．(双选)X、Y、Z、W四种短周期元素在元素周期表中的相对位置如图所示。下列说法正确的是(　　) A．Y、Z、X三种元素的原子半径依次增大 B．单质的氧化性：X＞Z C．Y的简单气态氢化物的热稳定性比Z的强 D．R元素与W同族且相邻周期，则R元素最高价氧化物的水化物的酸性比Z的强 BD　[根据元素周期表中位置可知，X为氧元素，W为氟元素，Y为硅元素，Z为硫元素。同周期元素原子半径从左到右依次减小，同主族元素原子半径从上至下依次增大，故Y、Z、X三种元素的原子半径依次减小，A错误；单质的氧化性：O2＞S，B正确； SiH4的热稳定性比H2S的弱，C错误；R元素与W同族且相邻周期，则R为氯元素，其最高价氧化物的水化物HClO4的酸性比H2SO4强，D正确。] 3．W、X、Y、Z是4种常见的短周期元素，其原子半径随原子序数变化如图所示。已知W的一种核素的质量数为18，中子数为10；X和氖原子的核外电子数相差1；Y的单质是一种常见的半导体材料；Z的非金属性在同周期元素中最强，下列说法正确的是(　　) A．X的非金属性是同周期中最强的 B．对应气态氢化物的稳定性：Y>Z C．对应简单离子半径：X>W D．Y的氧化物能与X的最高价氧化物对应的水化物反应 D　[根据条件可知，W的原子序数是8，则W是氧元素，又因为W、X、Y、Z的原子序数递增，原子半径X最大，且X和氖原子的核外电子数相差1，故X是钠，Y的单质是一种常见的半导体材料，则Y是硅，Z的非金属性在同周期元素中最强，则Z是氯。X的金属性是同周期中最强的，A错误；对应气态氢化物的稳定性：Z>Y，B错误；O2-和Na＋具有相同的核外电子排布，对应简单离子半径：W>X，C错误；Y的氧化物是二氧化硅，能与X的最高价氧化物对应的水化物氢氧化钠反应，D正确。] 4．A、B、C、D、E、F为六种20号以前的元素，其核电荷数依次增大，A、B同周期，两者相隔一元素；B、E同主族相邻，A、B、E三种元素的核电荷数之和为30。C是所有短周期元素中金属性最强的元素，C、F能形成CF型化合物。元素D的最高价氢氧化物是两性氢氧化物。回答： (1)写出各元素名称：A．__________；B．____________；C．________；D．________；E．____________________；F．__________________。 (2)A、E、F最高价氧化物对应的水化物酸性由强到弱的顺序：__________________(填化学式，下同)。C、D最高价氧化物对应的水化物碱性由强到弱的顺序：________。 (3)比较A、B简单气态氢化物的稳定性：________。比较E、F氢化物的还原性：________。 [解析]　由六种元素为20号以前的元素，其核电荷数依次增大，A、B同周期，两者相隔一元素；B、E同主族相邻，A、B、E三种元素的核电荷数之和为30，所以设元素B的核电荷数为x，则元素A的核电荷数为x－2，元素E的核电荷数为x＋8，故3x＋6＝30，解之得x＝8，因此，元素A为碳，B为氧，E为硫。C是所有短周期元素中金属性最强的元素，故元素C为钠，又有C、F能形成CF型化合物，故F为氯元素，而元素D的最高价氢氧化物是两性氢氧化物，故D是铝元素。 [答案]　(1)碳　氧　钠　铝　硫　氯　(2)HClO4>H2SO4>H2CO3　NaOH>Al(OH)3　(3)H2O>CH4　H2S>HCl 课时分层作业(七)　位、构、性在元素周期律中的应用 一、选择题(每小题只有一个选项符合题目要求) 1．117号元素为Ts(中文名“石田”，tián)，Ts的原子核外最外层电子数是7。下列说法不正确的是(　　) A．Ts是第7周期ⅦA族元素 B．Ts的同位素原子具有相同的电子数 C．Ts在同族元素中非金属性最弱 D．中子数为176的Ts核素符号是s D　[Ts的原子序数为117，其原子核外最外层电子数是7，则Ts元素处于周期表的第7周期ⅦA族，A正确；Ts元素的同位素原子具有相同的电子数和不同的中子数(或质量数)，B正确；Ts元素与F、Cl、Br、I、At元素同处于ⅦA族，从上到下，原子半径逐渐增大，则元素的非金属性逐渐减弱，故Ts在同族元素中非金属性最弱，C正确；核电荷数为117、中子数为176的Ts核素，其质量数为117＋176＝293，该核素应表示为s，D错误。] 2．a、b、c、d为短周期元素，a的原子中只有1个电子，b2-和c＋的电子层结构相同，d和b同族。下列叙述错误的是(　　) A．a与其他三种元素形成的二元化合物中其化合价均为＋1 B．b与其他三种元素均可形成至少两种二元化合物 C．c的原子半径是这些元素中最大的 D．d与a形成的化合物的溶液呈弱酸性 A　[由题中所给的信息可知，a为H，b为O，c为Na，d为S。A项中，H与Na可以形成化合物NaH，H的化合价为－1；B项中，O与其他三种元素可以形成H2O、H2O2、Na2O、Na2O2、SO2、SO3等二元化合物；C项中，四种元素原子半径大小顺序为Na>S>O>H；D项中，H与S形成化合物H2S，其水溶液呈弱酸性。] 3．如表是元素周期表主族元素的一部分。短周期元素W的原子最外层电子数是最内层电子数的2倍，Y单质可在空气中燃烧。下列叙述错误的是(　　) Z W X Y A．Y的最高价氧化物对应的水化物是强酸 B．W的最高价氧化物能溶于烧碱溶液 C．Z的氧化物只有一种 D．X的最高正价是＋5价 C　[短周期元素W的原子最外层电子数是最内层电子数的2倍，则最外层电子数为4，由其在元素周期表中的位置可知，W为Si，则Z为C、X为P、Y为S。S的最高价氧化物对应的水化物是硫酸，硫酸属于强酸，故A正确；Si的最高价氧化物为二氧化硅，二氧化硅能溶于烧碱溶液，故B正确；碳的氧化物有CO、CO2，故C错误；磷原子最外层电子数为5，磷元素的最高正化合价为＋5价，故D正确。] 4．下图是元素周期表的一部分，W、X、Y、Z为短周期主族元素，W与X的最高化合价之和为8。下列说法错误的是(　　) W X Y Z A．原子半径：W<X B．最简单氢化物热稳定性：Z<W C．Y的最高价氧化物的水化物是强酸 D．X与W两者最高价氧化物对应的水化物间能相互反应 C　[W、X、Y、Z为短周期主族元素，根据题图可知，W位于第2周期，X、Y、Z位于第3周期，设X的原子最外层电子数为a，W的原子最外层电子数为a＋2，W与X的最高化合价之和为8，则a＋a＋2＝8，解得a＝3，所以X为Al，Y为Si，Z为P，W为N。同一周期主族元素，从左到右原子半径逐渐减小，则原子半径X>Z，同一主族从上到下原子半径逐渐增大，则原子半径Z>W，所以原子半径W<X，A正确；非金属性P<N，所以最简单氢化物热稳定性：Z<W，B正确；Si的最高价氧化物对应的水化物为硅酸，硅酸为弱酸，C错误；X、W的最高价氧化物对应的水化物分别为氢氧化铝、硝酸，氢氧化铝与硝酸反应生成硝酸铝和水，D正确。] 5．已知X元素是地壳中含量最多的元素，Y元素是空气中含量最多的元素，A元素与Y同主族，且是该主族中原子序数最大的非金属元素，D元素位于周期表中第3周期，其最高价态可与A形成D3A2。下列说法错误的是(　　) A．对应酸的酸性：A2X5＜A2X3 B．简单离子半径：A＞Y＞X＞D C．A元素的原子结构示意图： D．非金属性：X＞Y A　[根据题述可知X是O，Y是N，A是As，D是Mg。As2O5、As2O3对应酸分别为H3AsO4、H3AsO3，酸性：H3AsO4＞H3AsO3，A错误；离子核外电子层数越多，离子半径越大；当离子核外电子层结构相同时，离子的核电荷数越大，离子半径越小。As3-核外具有4个电子层，N3-、O2-、Mg2+都具有2个电子层，所以简单离子半径：A＞Y＞X＞D，B正确；A是As元素，是33号元素，原子结构示意图为，C正确；O、N是同一周期的元素，由于原子序数：O＞N，原子半径：N＞O，所以元素的非金属性：O＞N，D正确。] 6．甲～庚等元素在周期表中的相对位置如下，己的最高价氧化物对应水化物有强脱水性，甲和丁在同一周期，甲原子最外层与最内层具有相同电子数。下列判断正确的是(　　) A．丙与戊的原子序数相差28 B．气态氢化物的稳定性：庚＜己＜戊 C．常温下，甲和乙的单质均能与水剧烈反应 D．丁的单质可用于制造光导纤维 A　[己的最高价氧化物对应水化物有强脱水性，则己为S；由元素在周期表中的相对位置可推断：丙为B、丁为Si、戊为As、庚为F。因甲和丁在同一周期，且甲原子最外层与最内层具有相同电子数，则甲为Mg，乙为Ca。A．丙为B，原子序数为5，戊为As，原子序数为33，则丙与戊的原子序数相差28，正确。B．同周期主族元素自左向右，元素的非金属性逐渐增强；同主族元素自上而下，元素的非金属性逐渐减弱，因此元素的非金属性：庚＞己＞戊，元素的非金属性越强，其简单气态氢化物的稳定性越强，故简单气态氢化物稳定性：庚＞己＞戊，错误。C．常温下，甲(Mg)与水反应缓慢，加热时反应较快，错误。D．可用于制造光导纤维的为SiO2，不是单质Si，错误。] 7．X、Y、Z三种短周期元素在周期表中的相对位置如图所示，Y原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍。下列说法正确的是(　　) A．Z元素的氧化物对应的水化物一定是一种强酸 B．在三种元素形成的简单氢化物中，Y的简单氢化物最稳定 C．三种元素原子半径的大小顺序为X>Y>Z D．Z的单质与Fe反应生成的化合物中，铁元素显＋3价 B　[由题意分析可知，Y是O，X是N，Z是S。S的氧化物有SO2和SO3，其中SO2对应的水化物是H2SO3，H2SO3是弱酸，A错误；同一周期中，主族元素的非金属性随着原子序数的增大而增强，元素的非金属性越强，其简单氢化物越稳定，Y的非金属性强于X，所以简单氢化物的稳定性X<Y；同主族元素从上到下非金属性依次减弱，Y的非金属性强于Z，所以简单氢化物的稳定性Z<Y，B正确；原子半径大小顺序是Z>X>Y，C错误；S与Fe反应生成FeS，FeS中铁元素显＋2价，D错误。] 二、选择题(每小题有一个或两个选项符合题目要求) 8．A、B、C是原子序数依次增大的短周期主族元素，三种元素原子序数之和为35，且C的原子序数是A的2倍。A、B、C三种元素的单质在适当条件下可发生如图所示的变化。下列说法不正确的是(　　) A．甲、乙、丙三种物质的水溶液均显碱性 B．单质A、C均存在同素异形体 C．甲、乙可能都具有漂白性 D．丙的水溶液在空气中长期放置，溶液可能会变浑浊 A　[A、B、C是原子序数依次增大的短周期主族元素，三种元素原子序数之和为35，且C的原子序数是A的2倍，则分析可知A为O，C为S，B为Na，甲可能为Na2O2或Na2O，乙为SO2，丙为Na2S。SO2水溶液呈酸性，A项错误；O2、O3是氧的两种同素异形体，S2、S4、S6等是硫的几种同素异形体，B项正确；Na2O2因强氧化性而具有漂白性，SO2也具有漂白性，C项正确；Na2S溶液在空气中长期放置可被氧化，D项正确。] 9．如图为元素周期表的一部分，其中X、Y、Z、W为短周期元素，W元素原子的核电荷数为X元素的2倍。下列说法正确的是(　　) X Y Z W T A．X、W、Z元素的原子半径依次递增，它们的简单气态氢化物的热稳定性均依次减弱 B．Y、Z、W元素在自然界中均不能以游离态存在 C．Y的最高价氧化物对应水化物的酸性比W的强 D．根据元素周期律，可以推测T元素的单质具有半导体特性，T2X3具有氧化性和还原性 AD　[根据题意，X与W属于同族元素，且W的原子序数为X的2倍，可以得出在短周期元素中，X为氧元素，W为硫元素，由此可以推出Z为磷元素，Y为硅元素，T为砷元素。X、W、Z元素的原子半径依次递增，简单气态氢化物的热稳定性依次减弱，A项正确。Y、Z元素在自然界中不能以游离态存在，但W元素能以单质形式存在，B项错误。同周期从左到右，主族元素的非金属性逐渐增强，最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐增强，C项错误。As位于元素周期表的第4周期ⅤA族，是金属元素与非金属元素的交界处，根据同周期、同主族元素的金属性、非金属性递变规律，As的单质具有半导体特性；As的最高化合价是＋5价，最低化合价是－3价，As2O3中As的化合价是＋3价，则As2O3具有氧化性和还原性，D项正确。] 三、非选择题 10．下表是元素周期表的一部分，针对①～⑧元素在表中的位置，回答下列问题： (1)⑥元素在元素周期表中的位置为________。 (2)写出②含有10个中子的核素的化学符号： ________。 (3)在②、③、④、⑤四种元素中，其简单离子半径按由大到小的顺序排列为______________(填离子符号)。 (4)②、③、⑥元素所形成简单氢化物的稳定性由强到弱的顺序是__________________________________________________________(填化学式)。 (5)请写出①的简单氢化物发生催化氧化的化学方程式：____________________________________________________________________。 (6)由②、④、⑥三种元素组成的一种盐在空气中放置会变质，请用化学方程式表示变质的反应：______________________________________________________ ____________________________________________________________________。 (7)在⑥与⑦的单质中，化学性质较活泼的是________(填化学式)；可以用下列事实证明上述结论的是________。 a．元素⑥单质的熔点比元素⑦单质的熔点高 b．元素⑦的氢化物比元素⑥的氢化物稳定 c．元素⑦的氢化物的水溶液的酸性强于元素⑥的氢化物的水溶液的酸性 d．一定条件下⑥和⑦的单质分别与Cu反应时，⑦产物中的铜元素价态更高 [解析]　由元素在周期表中的位置可知，①～⑧分别为N、O、F、Na、Al、S、Cl、K。 (1)⑥为硫元素，核电荷数为16，在元素周期表中的位置为第3周期ⅥA族。(2)②为氧元素，核电荷数为8，有10个中子的核素的化学符号为。(3)具有相同核外电子排布的离子中，原子序数大的离子半径小，则②、③、④、⑤四种元素中，其简单离子半径由大到小的排列顺序为O2->F－>Na＋>Al3+。(4)非金属性越强，对应的简单氢化物越稳定，则②、③、⑥元素氢化物的稳定性由强到弱的顺序为HF>H2O>H2S。(5)①的简单氢化物为NH3，氨催化氧化的化学方程式为4NH3＋5O24NO＋6H2O。(6)由②、④、⑥三种元素组成的一种盐易被O2氧化，该反应的化学方程式为2Na2SO3＋O2===2Na2SO4。(7)⑥元素形成的单质为S，⑦元素形成的单质为Cl2，化学性质较活泼的是Cl2。元素的非金属性的强弱与单质的熔点高低没有必然的联系，a错。HCl的稳定性强于H2S，说明Cl的非金属性强于S，b对。氢化物水溶液酸性的强弱，不能作为比较元素非金属性强弱的依据，c错。Cl2和铜反应生成CuCl2，硫与铜加热生成Cu2S，同样的还原剂，Cl2能够把Cu氧化为＋2价，而S把Cu氧化为＋1价，所以非金属性Cl强于S，d对。 [答案]　(1)第3周期ⅥA族　O　(3)O2->F－>Na＋>Al3+　(4)HF>H2O>H2S　4NO＋6H2O　(6)2Na2SO3＋O2===2Na2SO4　(7)Cl2　bd 1/1 学科网（北京）股份有限公司 $$