第1章 微专题3 元素“位、构、性”的关系及应用-【优化探究】2025-2026学年新教材高中化学必修第二册同步导学案配套PPT课件（鲁科版）单选

微专题3　元素“位、构、性”的关系及应用 优化探究 第1章　原子结构　元素周期律 一、元素“位、构、性”的关系 1.“位—构—性”的关系 “位—构—性”推断的核心是“位”,即根据结构首先判断其在元素周期表中的位置,然后根据元素性质的相似性和递变性预测其可能的性质;也可以根据其具有的性质确定其在周期表中的位置,进而推断出其结构。 “位—构—性”的关系: 2.原子结构与元素性质的关系 (1)最外层电子数大于电子层数时,属于非金属。 (2)最外层电子数小于等于电子层数时,属于金属(氢除外)。 (3)同周期、同主族元素,原子半径越大,失电子越易,单质的还原性越强,元素的金属性越强,形成的最高价氧化物对应水化物的碱性越强,其离子的氧化性越弱。 (4)同周期、同主族元素,原子半径越小,得电子越易,单质的氧化性越强,元素的非金属性越强,形成的氢化物越稳定,形成的最高价氧化物对应水化物的酸性越强,其离子的还原性越弱。 3.原子结构与元素在周期表中的位置关系 (1)核外电子层数=周期数(Pd除外)。 (2)质子数=原子序数=原子核外电子数=核电荷数。 (3)最外层电子数等于或大于3而小于8的一定是主族元素。 (4)最外层有1个或2个电子,则可能是ⅠA、ⅡA 族元素,也可能是副族元素、Ⅷ族元素或0族元素氦。 [例1]　(2024·北京东城高一检测)已知Cl、Se、Br在元素周期表中的位置如图所示。下列说法不正确的是(　　) B A.原子半径:Se>Br>Cl B.氧化性:Se>Br2>Cl2 C.酸性:HClO4>HBrO4>H2SeO4 D.气态氢化物的稳定性:HCl>HBr>H2Se   Cl Se Br [解析]　Br、Se原子比Cl原子多1个电子层,则Cl的原子半径最小,Br、Se元素的电子层相同,Br元素的原子序数大于Se元素,则原子半径:Br<Se,所以原子半径大小为Se>Br>Cl,A项正确;同周期主族元素从左往右非金属性逐渐增大,同主族从上往下非金属性逐渐减小,根据元素在周期表中的位置和元素周期律可知,氧化性:Cl2>Br2>Se,B项错误;C.根据元素在周期表中的位置和元素周期律可知,非金属性:Cl>Br>Se,则其最高价氧化物对应水化物的酸性:HClO4>HBrO4>H2SeO4,C项正确;根据元素在周期表中的位置和元素周期律可知,非金属性:Cl>Br>Se,则气态氢化物的稳定性: HCl>HBr>H2Se,D项正确。 1.(2024·福建龙岩高一下)关于114号元素(位于元素周期表第7周期ⅣA 族),下列有关说法错误的是(　　) A.非金属性比砹强 B.该元素是一种金属元素 C.该元素的主要化合价为+2、+4 D.该元素是一种放射性元素 A 解析:结合元素周期表结构可知114号元素位于第7周期ⅣA族,即为碳族元素,据此分析。与砹同周期且为金属元素,同周期元素从左向右非金属性增强,非金属性比砹弱,A错误;碳族元素从第3周期开始均为金属元素,B正确;碳族元素主要化合价为-4价、+4价、+2价,因其为金属,所以主要化合价为+2价、+4价,C正确;从第7周期开始后续元素是放射性元素, D正确。 2.W、X、Y、Z均为短周期主族元素,原子序数依次增加,且原子核外L电子层的电子数分别为0、5、8、8,它们的最外层电子数之和为18。下列说法错误的是(　　) A.单质的沸点:X<Y B.Y元素的最高正价为+5价 C.最高价氧化物的水化物的酸性:Y<Z D.X与Y不能存在于同一离子化合物中 D 解析:W、X、Y、Z均为短周期主族元素,原子序数依次增加,且原子核外L电子层的电子数分别为0、5、8、8,则W是H元素,X是N元素;Y、Z处于第3周期,四元素原子的最外层电子数之和为18,Y、Z最外层电子数之和是18-1-5=12,最外层电子数只能为5、7,又Y原子序数小于Z,则Y是P元素、Z是Cl元素,据此解答。根据分析可知:W是H元素,X是N元素,Y是P元素,Z是Cl元素;N元素单质为N2,在常温下是气体,P元素单质在常温下是固体,则N元素单质的沸点低于P元素单质,故A正确;P位于ⅤA族,其最高价为+5,故B正确;元素的非金属性越强,其最高价氧化物的水化物酸性越强,非金属性:P<Cl,最高价氧化物的水化物酸性:H3PO4<HClO4,故C正确;X、Y分别是N、P元素,可以形成磷酸铵、磷酸一氢铵、磷酸二氢铵等铵盐,铵盐属于离子化合物,故D错误。 3.(2024·福建三明高一检测)X、Y、Z、W 是四种短周期非金属元素,原子序数依次增大。 Y、Z原子核外 L 层的电子数之比为3∶4, 且Z 的原子半径比 Y 大,Y、Z、W 的最外层电子数之和为 16,X的最高正价与最低负价的代数和为零。下列说法正确的是(　　) A.最高价氧化物对应的水化物酸性:Z>W B.气态氢化物的沸点:W>Y C.气态氢化物的稳定性:X>Y D.阴离子的还原性:W>Y D 解析:X、Y、Z、W是四种短周期非金属元素,原子序数依次增大。Y、Z原子核外L层的电子数之比为3∶4,且Z的原子半径比Y大,则Y、Z的最外层电子数应为6、8,Y为第2周期元素O,Z为第3周期元素,W也为第3周期元素,Y、Z、W的最外层电子数之和为16,则Z、W的最外层电子数之和为10,又因为均为非金属元素,则Z为Si,W为S,X的最高正价与最低负价的代数和为零,则X为C,据此分析解答。由以上分析知,X为C,Y为O,Z为Si,W为S,非金属元素的非金属越强,其最高价氧化物对应的水化物酸性越强,非金属性:S>Si,最高价氧化物对应的水化物酸性:Z<W,故A错误;由于水分子间形成氢键,而硫化氢不能形成分子间氢键,故气态氢化物的沸点:W<Y,故B错误;非金属元素的非金属越强,其对应的气态氢化物越稳定,非金属性:C<O,故气态氢化物的稳定性:X<Y,故C错误;非金属元素的非金属越强,其对应的阴离子的还原性越弱,非金属性:S<O,故阴离子的还原性:W>Y,故D正确。 4.(2024·重庆渝北高一检测)A、B、C、D、E、F是六种原子序数依次增大的短周期元素,A是所有原子中半径最小的,B原子的最外层电子数比C原子少一个,D是短周期元素中金属性最强的,E原子的电子层数与最外层电子数相等,F的最高正价与最低负价的代数和为4,F与C同族,下列说法正确的是(　　) A.B2A4各原子都满足了8电子稳定结构 B.工业生产中,吸收塔内用水吸收F的最高价氧化物 C.原子半径:C<D<E D.D、E、F的最高价氧化物的水化物相互之间可以反应 D 解析:A、B、C、D、E、F是六种原子序数依次增大的短周期元素,A是所有原子中半径最小的,为氢;D是短周期元素中金属性最强的,为钠;E原子的电子层数与最外层电子数相等,为铝;F的最高正价与最低负价的代数和为4,则F为硫,F与C同族,则C为氧;B原子的最外层电子数比C原子少一个,则B为氮,据此分析。N2H4分子中氢原子不是8电子结构,A错误;工业生产中,吸收塔内用水吸收F的最高价氧化物容易产生酸雾,故应该使用浓硫酸吸收,B错误;电子层数越多半径越大,电子层数相同时,核电荷数越大,半径越小;原子半径:Na>Al>O,C错误;D、E、F的最高价氧化物的水化物分别为氢氧化钠、氢氧化铝、硫酸,氢氧化铝具有两性,三者相互之间可以反应,D正确。 二、元素“位、构、性”的应用——元素推断 1.元素推断题通常考查的角度及分析依据 考查角度 分析依据 原子半径 ①同周期元素的原子半径随原子序数的增大而减小(不考虑稀有气体元素); ②同主族元素从上到下,原子半径随电子层数的增多而增大 考查角度 分析依据 元素化合价 ①同周期元素从左到右,元素的最高正化合价由+1→+7(O、F除外),非金属元素的最低负化合价由-4→-1; ②同主族元素的最高正化合价、最低负化合价均相同(适用于短周期主族元素,氧无最高正价,氟无正价) 最高价氧 化物对应 水化物　 ①元素的金属性越强,其最高价氧化物对应的水化物的碱性越强; ②元素的非金属性越强,其最高价氧化物对应的水化物的酸性越强(F无正价,O无最高正价,不考虑) 考查角度 分析依据 单质的氧化 性、还原性 一般情况下,元素的金属性越强,单质的还原性越强,简单阳离子的氧化性越弱;元素的非金属性越强,单质的氧化性越强,简单阴离子的还原性越弱 得失电 子能力 ①同周期元素从左到右,失电子能力逐渐减弱,得电子能力逐渐增强(不考虑稀有气体元素); ②同主族元素从上到下,失电子能力逐渐增强,得电子能力逐渐减弱 金属性与 非金属性 ①同周期元素从左到右,金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强(不考虑稀有气体元素); ②同主族元素从上到下,金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱 2.解答元素推断题的基本方法 (1)已知元素原子或离子的核外电子排布 (2)已知元素单质或化合物的性质(特性) (3)已知元素在周期表中的位置 (4)利用周期表片段推断元素的种类 ①利用H、He的特殊位置 已知X、Y、Z、W四种短周期元素的位置关系如图: 则可以推出X为He,再依次推知Y为F、Z为O、W为P。 ②利用元素的位置关系与原子序数关系 a.同一周期中元素的原子序数一般比左边元素原子序数大1,比右边元素的原子序数小1。 b.同主族中相邻周期元素的原子序数关系 3.解答元素推断题的一般过程 (1)信息提取 ①文字信息,如短周期、主族等; ②结构信息,如原子(离子)结构示意图等; ③图表信息,如周期表的片段结构等。 (2)初步推断 依据信息提取,初步推断元素的位置及名称等。 (3)解答问题 依据元素周期表、周期律及物质的物理或化学性质分析具体问题。 [例2]　(2024·湖北武汉高一检测)如图是部分短周期元素化合价与原子序数的关系图,下列说法正确的是(　　) A.原子半径:Z>Y>X B.简单气态氢化物的稳定性:W>R C.最高价氧化物对应水化物的碱性:Y<Z D.Y和Z两者最高价氧化物对应的水 化物能相互反应 D [解析]　由表中元素化合价可知:X的化合价为-2价,没有正化合价,故X为O元素;Y的化合价为+1价,处于ⅠA族,原子序数大于O元素,故Y为Na元素;Z为+3价,为Al元素,W的化合价为+6、-2价,故W为S元素,R的最高正价为+7价,应为Cl元素,结合对应单质、化合物的性质分析解答。根据上述分析可知:X是O,Y是Na,Z是Al,W是S,R是Cl元素。同一周期元素,原子序数越大,原子半径越小;不同周期元素,原子核外电子层数越多,原子半径就越大,所以原子半径大小关系应为Y(Na)>Z(S)>X(O),故A错误;同一周期元素的非金属性随原子序数的增大而增强,元素的非金属性越强,其简单氢化物的稳定性就越强,元素非金属性:Cl>S,则气态氢化物的稳定性: HCl>H2S,故B错误;同一周期元素的金属性随原子序数的增大而减弱,元素的金属性越强,其形成的最高价氧化物对应的水化物的碱性就越强,Y是Na,Z是Al,元素的金属性:Na>Al,所以碱性:NaOH>Al(OH)3,即元素的最高价氧化物的水化物的碱性:Y>Z,故C错误;Y是Na,Z是Al,二者形成的最高价氧化物对应的水化物分别是NaOH、Al(OH)3,Al(OH)3是两性氢氧化物,能够与强碱NaOH反应生成Na[Al(OH)4]、H2O,故D正确。 5.(2024·内蒙古鄂尔多斯高一检测)短周期元素W、X、Y和Z在周期表中的相对位置如图所示,这四种元素原子最外层电子数之和是17,则下列说法错误的是(　　) B A.元素X的最高正化合价是+4 B.元素Y的某种核素可用来在考古研究中鉴定文物年代 C.元素W的氢氧化物能溶于强酸、强碱溶液中 D.含有元素Z的产品在农业的发展中有重要作用   X Y W   Z 解析:设W的最外层电子数为x,则X为x+1,Y、Z为x+2,得4x+5=17,x=3,W是铝,X为C,Y为N,Z为P,据此回答。X是碳,最高正化合价是+4,A正确;14C可用来在考古研究中鉴定文物年代,B错误;W的氢氧化物为氢氧化铝,具有两性,能溶于强酸、强碱溶液中,C正确;Z是磷,磷肥在农业的发展中有重要作用,D正确。 6.(2024·福建三明高一检测)几种短周期元素的原子半径及主要化合价见下表,分析判断下列说法正确的是(　　) 元素 符号 A B D E G H I J 化合 价 -1 -2 +4, -4 -1 +5, -3 +3 +2 +1 原子 半径/ nm 0.064 0.066 0.077 0.099 0.110 0.143 0.160 0.186 A.A单质能从B的简单氢化物中置换出B单质 B.A、H、J的离子半径由大到小的顺序是H>J>A C.某溶液焰色反应呈黄色,则该溶液的溶质一定为J的最高价氧化物的水化物 D.I在DB2中燃烧生成两种化合物 答案:A 解析:由表中数据得,短周期元素,A、E有-1价,B有-2价,且A的原子半径与B相差不大,则A、E处于ⅦA族,B处于ⅥA族,A原子半径小于E,可推知A为F、E为Cl,B为O;D有-4、+4价,处于ⅣA族,原子半径与O原子相差不大,可推知D为C元素;G元素有-3、+5价,处于ⅤA族,原子半径大于C原子,应处于第3周期,则G为P元素;H、I、J的化合价分别为+3、+2、+1,分别处于ⅢA族、ⅡA族、ⅠA族,原子半径依次增大,且都大于P原子半径,应处于第3周期,可推知H为Al、I为Mg、J为Na,据此分析。氟气能与水反应生成HF与氧气,A正确;F-、Na+、Al3+核外电子层数相等,核电荷数越大离子半径越小,故离子半径大小顺序为F->Na+>Al3+,B错误;某溶液焰色反应呈黄色,只能证明该溶液中含有钠离子,不能说明一定是为钠的最高价氧化物的水化物,也可能为钠盐等,C错误;镁在二氧化碳中的燃烧生成MgO和碳单质,D错误。 7.(2024·安徽芜湖高一检测)已知前四周期元素X、Y、Z、M、Q和R在周期表中的相对位置如图所示,其中M与Q能以原子个数比1∶2或1∶3化合。下列说法不正确的是(　　) A.X的单质可以作半导体材料 B.ZH3的还原性强于H2M C.R是非金属性最强的元素 D.Z、M的最高价氧化物对应水化物的浓溶液均具有强氧化性 D 解析:已知前四周期元素X、Y、Z、M、Q和R在周期表中的相对位置如图所示,则Q和R位于元素周期表第2周期,Z、M位于元素周期表第3周期,X、Y位于元素周期表第4周期,其中M与Q同主族且能以原子个数比1∶2或1∶3化合,所以M与Q分别为S、O,因此X、Y、Z、M、Q和R分别为Ge、As、P、S、O、F,据此分析。X为Ge,其处于金属与非金属的分界线处,所以Ge单质可以作半导体材料,故A正确;Z为P、M为S,P、S位于同一周期,同一周期从左至右元素非金属性递增,元素原子得电子能力增强、最低价失电子能力减弱,即氢化物还原性减弱,所以PH3的还原性强于H2S,故B正确;R为F, F是非金属性最强的元素,故C正确;Z为P、M为S,P、S的最高价氧化物对应水化物分别为H3PO4、H2SO4,其中只有浓H2SO4具有强氧化性,故D错误。 8.(2024·福建南平高一检测)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XHe Yn。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(　　) AX的相对原子质量为26 B.X与Y的简单离子半径大小:Y>X C.X的原子半径小于Y的原子半径 D.Y元素最高价的含氧酸为强酸 B 解析:由XHe Yn及质量守恒可知:W=30+1-4=27,XY质子数相差2,X为金属元素,则XY位于同一周期,且Y的原子序数大于X,X、Y的最外层电子数之和为8,则X的最外层电子数为=3,金属原子X的质量数为27、且位于ⅢA族,Z=13符合题意,则X为Al;Y的最外层电子数为8-3=5,质子数为13+2=15,Y为P,据此分析X的质量数为27,相对原子质量近似为27,A错误;Al3+的电子层数为2层,P3-的电子层数为3层,离子半径大小P3->Al3+,B正确;电子层数越多半径越大;电子层数相同时,核电荷数越大,半径越小;Al的原子半径大于P的,C错误;磷酸为中强酸,D错误。 $$