内容正文:
第三讲 “位—构—性”三者关系的综合应用(思维建模课)
通过“位—构—性”的关系考查元素周期表、元素周期律的综合应用是每年命题的热点,一般以选择题呈现。通常以原子核外电子排布、元素周期表的片段、短周期元素的结构特点、元素化合物的性质为情境载体进行元素推断,考查角度有粒子半径大小比较、电离能大小比较、元素金属性和非金属性强弱比较、电负性的强弱比较、化学键类型的判断、物质性质判断等。涉及的知识面广,难度较大,需要考生具有较高的逻辑思维能力。
一、依据原子结构、物质性质推断
1.根据元素核外电子排布进行推断
(1)主族元素的价层电子排布式
ⅠA:ns1 ⅡA:ns2 ⅢA:ns2np1 ⅣA:ns2np2
ⅤA:ns2np3 ⅥA:ns2np4 ⅦA:ns2np5
(2)第四周期副族元素的价层电子排布式
Sc:3d14s2 Ti:3d24s2 V:3d34s2 Cr:3d54s1
Mn:3d54s2 Fe:3d64s2 Co:3d74s2
Ni:3d84s2 Cu:3d104s1 Zn:3d104s2
2.根据核外电子排布两大规律推断
(1)“阴三、阳四”规律
某元素阴离子最外层电子数与次外层相同,该元素位于第三周期;若为阳离子,则位于第四周期。
(2)“阴上、阳下”规律
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.根据物质的特殊性质与用途进行推断
推断信息
元素
空气中含量最多的元素;气态氢化物的水溶液呈碱性的元素;气态氢化物与最高价含氧酸反应生成盐的元素
氮
地壳中含量最多的元素;简单氢化物的沸点最高的元素;氢化物在通常状况下呈液态的元素
氧
最活泼的非金属元素;无正价的元素;无含氧酸的非金属元素;无氧酸可腐蚀玻璃的元素;气态氢化物最稳定的元素;阴离子的还原性最弱的元素
氟
地壳中含量最多的金属元素;最高价氧化物及其水化物既能与强酸反应,又能与强碱反应的元素
铝
良好的半导体材料,地壳中含量第二的元素,能跟强碱溶液反应,还能被氢氟酸溶解
硅
短周期元素中最高价氧化物对应的水化物酸性最强的元素
氯
[例1] (2024·新课标卷)我国科学家最近研究的一种无机盐Y3[ZW6X6]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,可以溶于NH4Cl溶液
D.Y3[ZW6X6]2中WX-提供电子对与Z3+形成配位键
听课记录:
[迁移应用]
1.(2025·广东佛山一调)由短周期非金属主族元素组成的化合物M17E18X2Y6可治疗心绞痛。E、M、X、Y原子序数依次增大,M的一种核素常用于测定文物的年代,E的基态原子最外层只有一种自旋方向的电子,Y元素原子的价层电子排布式是nsnnp2n。下列说法一定正确的是 ( )
A.氢化物沸点:Y>M
B.元素的电负性:X<Y
C.空间结构:XE3和X均为三角锥形
D.E、M、X、Y形成的所有化合物中不存在离子键
2.(2025年1月·八省联考河南卷)某化合物分子式为YWZX2,W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期元素,X与Z同主族,W与X质子数之和等于Z的质子数,Y最外层电子数是其内层电子总数的一半。下列说法正确的是 ( )
A.电负性:W<Y
B.WX2的空间结构为直线形
C.最简单氢化物的沸点:X<Z
D.Y的第一电离能高于同周期相邻元素
3.(2024·黑吉辽卷)如下反应相关元素中,W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素,基态X原子的核外电子有5种空间运动状态,基态Y、Z原子有两个未成对电子,Q是ds区元素,焰色试验呈绿色。下列说法错误的是 ( )
QZY4溶液QZX4Y4W12溶液
A.单质沸点:Z>Y>W
B.简单氢化物键角:X>Y
C.反应过程中有蓝色沉淀产生
D.QZX4Y4W12是配合物,配位原子是Y
二、依据元素周期表片段进行推断
1.常考元素在周期表中的分布
2.直接相邻的正“T”型元素原子序数之间的关系
如图所示
3.直接相邻的倒“T”型元素原子序数之间的关系
如图所示
4.“+”型元素原子序数之间的关系
第ⅢA族→0族区域内满足“+”型元素原子序数的关系。如图所示
[例2] W、X、Y、Z均为短周期主族元素,在元素周期表中的相对位置如图所示,基态W原子的价层电子排布式为ns2np3。下列说法错误的是 ( )
A.简单离子半径:W>X>Y (
W
X
Y
Z
)
B.基态Z原子的价层电子排布图:
C.四种元素的常见单质晶体类型共有3种
D.Y、W的最高价氧化物对应的水化物间能发生反应
听课记录:
[迁移应用]
1.(2025·东北中山中学月考)如图为元素周期表的一部分,X、Y、Z、W均为短周期主族元素,Z的基态原子有3个未成对电子,下列比较中正确的是 ( )
(
X
Y
Z
W
)
A.原子半径:Y>X>Z>W
B.最高正化合价:Y>W>X=Z
C.第一电离能:Y>X>Z>W
D.电负性:Y>X>Z>W
2.已知短周期元素X、Y、Z、M、Q和R在周期表中的相对位置如图所示,其中Y的最高化合价为+3。下列说法不正确的是 ( )
A.还原性:ZQ2<ZR4
B.X能从ZO2中置换出Z
C.Y能与Fe2O3反应得到Fe
D.M最高价氧化物的水化物能与其最低价氢化物反应
3.(2025·雅安市诊断)四种短周期元素X、Y、Z和W在周期表中的位置如图所示,Z的原子序数是Y的2倍。下列说法正确的是 ( )
(
X
Y
Z
W
)
A.原子半径:Y>Z
B.X只能形成一种含氧酸
C.Y、Z、W元素在自然界中均不能以游离态存在
D.X、Z、W分别能与Y形成共价化合物
三、依据给定未知物的结构式进行推断
1.根据原子成键特点推断元素
(1)第ⅣA族元素常见成键形式:4个单键;1个三键与1个单键;2个双键;2个单键与1个双键。
(2)第ⅤA族元素常见成键形式:3个单键;1个单键与1个双键;1个三键;2个单键再得1个电子形成离子键等。
(3)第ⅥA族元素常见成键形式:1个双键;2个单键。
(4)氢元素和第ⅦA族元素常形成1个单键。
2.根据结构简式模型推断元素
(1)、、
(2)、、
(3)、
注意:Y为H或卤素原子,或者是—OH、—CH3、—NH2等一价基团。
[例3] (2024·广东卷)一种可为运动员补充能量的物质,其分子结构式如图。已知R、W、Z、X、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素,Z和Y同族,则 ( )
A.沸点:ZR3<YR3
B.最高价氧化物的水化物的酸性:Z<W
C.第一电离能:Z<X<W
D.Z和W空间结构均为平面三角形
听课记录:
[迁移应用]
1.(2024·湖北卷)主族元素W、X、Y、Z原子序数依次增大,X、Y的价电子数相等,Z的价电子所在能层有16个轨道,4种元素形成的化合物如图。下列说法正确的是 ( )
A.电负性:W>Y
B.酸性:W2YX3>W2YX4
C.基态原子的未成对电子数:W>X
D.氧化物溶于水所得溶液的pH:Z>Y
2.(2025·福建师范大学附属中学模拟)短周期元素W、X、Y、Z原子序数依次增大。其中基态W原子核外电子只有一种运动状态,X、Y位于同一周期,基态X原子核外s能级电子数是p能级电子数的4倍。四种元素能形成如图所示结构的化合物M是一种优良的漂白剂、杀菌剂。下列说法错误的是 ( )
A.M阴离子中的各原子均满足8e-稳定结构
B.M因含有-1价的Y元素而具有强氧化性
C.该化合物中X、Y的杂化方式相同
D.W分别与X、Y形成的二元化合物所含化学键类型相同
3.(2025年1月·八省联考云南卷)我国科研工作者合成了一种非线性光学晶体QWX3Y6Z,其阴离子结构如图所示(电荷未标出)。X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期元素,基态X的核外电子有5种运动状态,Y、Z与X同周期,W的氢氧化物具有两性,Q是第六周期半径最大的主族元素。下列说法错误的是 ( )
A.金属性:Q>W
B.原子半径:Z>Y
C.该晶体结构中X的化合价为+3价
D.Y的第一电离能比同周期相邻元素的都低
4.(2025·郑州一模)某化学卷发水、烫发剂主要成分的结构如图所示:
已知W、X、Y、Z、M均为短周期主族元素,且原子序数依次增大。下列说法正确的是 ( )
A.简单氢化物的沸点:Z>M>Y
B.由W、X、Y、M四种元素组成的某种盐可与Fe3+发生显色反应
C.X最高价氧化物对应的水化物能够促进水的电离
D.XZ2和MZ2可用澄清石灰水鉴别
课下请完成课时跟踪检测(十四)
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