专题04 元素周期律与原子结构关系的综合应用（重难点讲义） 化学鲁科版选择性必修2

专题04 元素周期律与原子结构关系的综合应用 1.掌握原子结构（能层、能级、电子排布）与元素周期表周期、族的对应关系，理解周期律的本质（重点）。 2.能结合电子排布规律，解释元素的金属性、非金属性、化合价等性质的周期性变化（重难点）。 3.熟练运用周期律比较元素及化合物的性质（如半径、电离能、电负性），解决相关推断与分析问题（重点）。 4.建立 “结构 — 位置 — 性质” 三维思维模型，提升宏观辨识与微观探析的化学核心素养。 一、原子结构与元素周期表 1.原子核外电子排布与周期的划分 周期 外围电子排布 各周期增加的能级 元素种类 第ⅠA族 0族 最外层最多容纳电子数 一 1s1 2 1s 2 二 2s1 8 2s、2p 8 三 3s1 8 3s、3p 8 四 4s1 8 4s、3d、4p 18 五 5s1 8 5s、4d、5p 18 六 6s1 8 6s、4f、5d、6p 32 七 7s1 8 7s、5f、6d、7p 32 2.核外电子排布与族的关系 ①价电子：主族元素的价电子为该元素原子的最外层电子。如碱金属元素原子的价电子排布为ns1。副族元素的价电子与其最外层电子和次外层电子有关(镧系、锕系元素还与次次外层的f电子有关)。如铁元素的价电子排布式为3d64s2。 ②主族元素的族序数=原子的最外层电子数。同主族元素原子的价电子排布相同，价电子全部排布在ns或nsnp能级上。 主族序数 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 价电子构型 ns1 ns2 ns2np1 ns2np2 ns2np3 ns2np4 ns2np5 ③稀有气体元素的价电子排布为ns2np6(He为1s2)。 ④过渡元素(副族和第Ⅷ族)同一纵列原子的价电子排布基本相同。 族序数 ⅢB ⅣB … ⅦB 价电子构型 (n-1)d1ns2 (n-1)d2ns2 … (n-1)d5ns2 族序数 Ⅷ ⅠB ⅡB 价电子构型 (n-1)d6~8ns2 (n-1)d10ns1 (n-1)d10ns2 第ⅢB族~ⅦB族可失去ns和(n-1)d能级上的全部电子，最高正价数 = 族序数。 第Ⅷ族可失去最外层的s电子和次外层的部分(n-1)d电子，其最高正价一般低于族序数（8），只有Ru和Os可表现出+8价。 第ⅠB族可失去ns电子和部分(n-1)d电子，所以第ⅠB族的族数<最高正价，第ⅡB族只失去ns2电子，第ⅡB族的族序数=其最高正价。 二、原子结构与元素性质 1.原子半径 （1）影响原子半径大小的因素： 和 。 （2）影响方式： 注：因为稀有气体元素与其他元素的原子半径的判定依据不同，一般不将其原子半径与其他原子的半径相比较。 （3）微粒半径大小比较 范围 微粒半径的变化 举例 同周期(0族除外) 原子或离子半径从左到到右逐渐 Na＞Mg＞Al 同主族 原子或离子半径从上而下依次 Li＜Na＜K；Li＋＜Na＋＜K＋ 同元素 ①原子半径比其阳离子半径 ②原子半径比其阴离子半径 H＋＜H＜H－ 电子层结构相同离子 其核电荷数越大，离子半径 Al3＋＜Mg2＋＜Na＋＜F－＜O2－ 既不在同周期 又不在同主族 找与一种元素在同周期、与另一种元素在同主族的元素作参照物 如比较F、Na的原子半径，找Cl或Li作参照物：F＜Cl＜Na或F＜Li＜Na 2.电离能与电负性 电离能 递变性 同周期从左到右，第一电离能有逐渐 的趋势，稀有气体的第一电离能最 同主族从上到下，第一电离能有逐渐 的趋势。 应用 ①判断元素金属性的强弱：电离能越小，金属越容易失去电子，金属性越强；反之越弱 ②判断元素的化合价：如果某元素的In＋1≫In，则该元素的常见化合价为＋n，如钠元素I2≫I1，所以钠元素的化合价为＋1 电负性 递变性 同周期从左到右，主族元素电负性逐渐 同一主族从上到下，元素电负性呈现 的趋势 应用 ①判断金属性怀非金属性强弱：金属的电负性通常小于 ②判断元素在化合物中的价态：电负性大者显 价 ③判断化学键类型：两元素的电负性差值大于 为离子键 3.主族元素的周期性变化规律 项目 同周期(左→右) 同主族(上→下) 原子结构 核电荷数 逐渐 逐渐 电子层数 逐渐 原子半径 逐渐 逐渐 离子半径 阳离子逐渐 阴离子逐渐 r(阴离子)＞r(阳离子) 逐渐 性质 化合价 最高正化合价由＋1→＋7(O、F除外)负化合价＝－(8－主族序数) 相同，最高正化合价＝主族序数(O、F除外) 元素的金属性和非金属性 金属性逐渐 非金属性逐渐 金属性逐渐 非金属性逐渐 第一电离能 有逐渐 的趋势 逐渐 电负性 逐渐 逐渐 离子的氧化性、还原性 阳离子氧化性逐渐 阴离子还原性逐渐 阳离子氧化性逐渐 阴离子还原性逐渐 气态氢化物的稳定性 逐渐 逐渐 最高价氧化物对应的水化物的酸碱性 碱性逐渐 酸性逐渐 碱性逐渐 酸性逐渐 三、位-构-性的元素推断 1.位—构—性关系图示 2.结构与位置的互推： ①掌握四个关系式。 电子层数＝周期数 质子数＝原子序数 主族元素原子最外层电子数＝主族序数 主族元素的最高正价＝族序数(氧、氟除外)，最低负价＝主族序数－8 ②同主族上下相邻元素原子序数的位置、关系及实例。 位置 关系 实例 位于过渡元素左侧的主族元素，即第ⅠA族、第ⅡA族 同主族、相邻周期元素原子序数之差为上一周期元素所在周期所含的元素种数 钠与钾的原子序数差为19－11＝8(即钠原子所在第3周期所含的元素种数) 位于过渡元素右侧的主族元素，即第ⅢA族～ⅦA族 同主族、相邻周期元素原子序数之差为下一周期元素所在周期所含的元素种数 氯和溴的原子序数之差为35－17＝18(即溴原子所在第4周期所含的元素种数) 3.性质与位置的互推： ①根据元素的性质可以推知元素在周期表中的位置：若同周期元素A、B、C的金属性逐渐增强，则A、B、C在同周期中按照C、B、A的顺序从左到右排列。 ②根据元素在周期表中的位置关系可以推断元素的性质：若同主族元素A、B、C在同一主族中从上往下排列，则可推知A、B、C的单质的氧化性依次减弱或还原性依次增强。 4.结构与性质的互推： ①若某元素原子的最外层电子数小于4，则该元素原子在反应中容易失电子；若某元素原子的最外层电子数大于4，则该元素原子在反应中容易得电子。 ②若某元素原子在反应中容易得电子，则该元素原子的最外层电子数大于4；若某元素原子在反应中容易失电子，则该元素原子的最外层电子数小于4。 5.比较元素性质时，有时需要借助参照物，如比较Ca(OH)2和Al(OH)3的碱性大小，因为Ca与Al既不属于同周期又不属于同主族，可借助镁元素进行判断，三种元素在周期表中的位置如图： 镁 铝 钙 故金属性：Ca＞Mg＞Al，碱性：Ca(OH)2＞Mg(OH)2＞Al(OH)3。 6.元素“位、构、性”规律中的特例： ①)绝大多数原子的原子核是由质子和中子构成的，只有氕(H)无中子。 ②元素周期表中的周期一般都是从金属元素开始，但第1周期例外，是从氢元素开始的。 ③所有元素中，碳元素形成的化合物种类最多。 ④非金属单质一般不导电，但石墨导电，晶体硅是半导体。 ⑤氟无正价，氧无最高正价；在Na2O2中氧显－1价，在NaH中氢显－1价。 只有主族元素的最外层电子数等于主族序数。难得电子的原子不一定易失电子，如稀有气体原子。 四、元素周期表的常用规律 规律类别 规律内容 同周期（从左到右）变化趋势 同主族（从上到下）变化趋势 实例说明 原子结构规律 ①核电荷数（质子数）；②电子层数； ③最外层电子数； ④原子半径 核电荷数增大，电子层数不变，最外层电子数增多，原子半径减小（除稀有气体） 核电荷数增大，电子层数增多，最外层电子数相同，原子半径增大 第三周期：Na→Cl，核电荷数 11→17，最外层电子 1→7，半径 Na＞Mg＞Al；ⅠA 族：Li→Cs，电子层数 2→6，半径 Li＜Na＜K 元素性质规律 ①金属性与非金属性；②最高价氧化物对应水化物酸性 / 碱性；③气态氢化物稳定性 金属性减弱，非金属性增强；酸性增强，碱性减弱；氢化物稳定性增强 金属性增强，非金属性减弱；酸性减弱，碱性增强；氢化物稳定性减弱 第三周期：金属性 Na＞Mg＞Al（碱性 NaOH＞Mg (OH)₂＞Al (OH)₃）；非金属性 Si＜P＜S＜Cl（酸性 H₂SiO₃＜H₃PO₄＜H₂SO₄＜HClO₄）；ⅦA 族：氢化物稳定性 HF＞HCl＞HBr＞HI 化合价规律 ①最高正化合价； ②最低负化合价； ③化合价奇偶性（与最外层电子数一致） 最高正价从 +1→+7（O、F 除外），最低负价从 - 4→-1（金属无负价） 最高正价相同（等于族序数，O、F 除外），最低负价相同（等于族序数 - 8） 第二周期：最高正价 Li (+1)→N (+5)，最低负价C(-4)→F(-1)；ⅤA 族：最高正价 + 5（N、P），最低负价 - 3 电离能与电负性规律 ①第一电离能（基态气态原子失最外层电子的能量）； ②电负性（原子吸引键合电子的能力） 第一电离能总体增大（ⅡA、ⅤA 族因全满 / 半满结构出现反常），电负性增大 第一电离能减小，电负性减小 第二周期：第一电离能 Be＞B、N＞O；电负性 F＞O＞N＞C；ⅠA 族：第一电离能 Li＞Na＞K，电负性 Li＞Na＞K 五、元素推断常用技巧 1．一般解题思路 在以上基础上，针对题目按以下具体方法进行推断： 2．推断方法 （1）对于简单的推断题只要应用有关知识点进行直接判断、比较或计算，即可找到答案。 （2）很多情况下只涉及短周期元素或前20号元素，可在草稿纸上画出一个只包含短周期或前20号元素的 周期表，对照此表进行推断。 （3）可利用题目暗示的突破口，联系其他条件，顺藤摸瓜，各个击破，推出结论。 ① 对无明显突破口的元素推断题，可利用题示条件的限定，逐渐缩小范围，并充分考虑各元素的相互关系。 ② 有时限定条件不足，则可进行讨论，得出合理结论，有时答案不止一组，只要合理就可以；若题目只要求一组，则选择自己最熟悉、最有把握的。 ③ 有时需要运用直觉，大胆尝试、假设，再根据题给条件进行验证。 3.常考短周期元素形成共价键的数目 主族序数 常考元素 共价键数目 实例 IA H 1 H2、HCl IIIA B 3 BF3 4 NaBH4、BF4－(含有配位键) Al 3 AlCl3 4 LiAlH4、Al2Cl6、AlCl4－(含有配位键) 6 Na3[AlF6] IVA C 4 CH4(碳碳间可以是单键、双键、三键) Si SiH4、SiCl4 VA N 3 NH3 4 NH4+(含有配位键) P 3 PCl3 5 PCl5、H3PO4 VIA O 2 H2O 3 H3O+(含有配位键) S 2 H2S 6 SF6 VIIA F、Cl 1 HF、HCl 4.根据元素在周期表位置和性质推断元素 (1)根据特殊位置推断(短周期) 周期序数(电子层数)等于主族序数(最外层电子数)的元素 H、Be、Al 主族序数(最外层电子数)等于周期序数(电子层数)2倍的元素 C、S 主族序数(最外层电子数)等于周期序数(电子层数)3倍的元素 O 周期序数(电子层数)等于主族序数(最外层电子数)2倍的元素 Li 周期序数(电子层数)等于主族序数(最外层电子数)3倍的元素 Na 最高正化合价是最低负化合价绝对值3倍的元素 S 原子内层电子数是最外层电子数的一半 C 最外层电子数是次外层2倍 C 最外层电子数是次外层3倍 O 内层电子数是最外层电子数2倍 Li、P 原子半径最小的元素 H 原子半径最大的元素 Na W与X是同主族的短周期元素，X的原子序数是W的2倍 W是O，X是S 最高正化合价与最低负化合价代数和为6的元素 Cl 最高正化合价与最低负化合价代数和为4的元素 S 最高正化合价与最低负化合价代数和为2的元素 N或P 最高正化合价与最低负化合价代数和为0的元素 H、C、Si (2)根据特殊性质推断(短周期) 质量最轻的元素，其单质可以填充气球，密度最小的气体 H(H2) 形成化合物最多的元素；可形成自然界硬度最大的物质；简单氢化物中含氢质量分数最大的元素 C 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；简单氢化物(常温下为气体)可作致冷剂的元素；气态氢化物和最高价氧化物对应的水化物能反应生成离子化合物的元素 N 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 O 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 F 短周期元素中与水反应较剧烈的金属元素，最高价氧化物的水化物碱性最强的元素；短周期主族元素中原子半径最大的元素；与氧气在加热条件下反应生成过氧化物(Na2O2)的元素；焰色反应为黄色的元素 Na 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 Al 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 Si 淡黄色固体，它的氢化物可与其最高价氧化物对应的水化物的浓溶液发生氧化还原反应；气态氢化物能和它的氧化物在常温下反应生成该元素的单质的元素 S 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 Cl 同主族并且能够形成离子化合物的两种元素 H、Na 元素的单质在常温下能与水反应放出气体的短周期元素 Li、Na、F 5．常考元素 (1)常考7种非金属元素 元素 特殊结构、性质(突破口) H ①最外层只有一个电子；②族序数等于周期数；③无中子； ④半径最小的原子；⑤密度最小的单质；⑥宇宙含量最多的元素 C ①族序数等于周期数2倍的元素；②最高正价与最低负价代数和为零的短周期元素； ③形成化合物种类最多的元素；④单质是自然界中硬度最大的物质 N ①空气中含量最多的元素；②气态氢化物的水溶液呈碱性的元素 ③元素的气态氢化物和它的最高价氧化物对应的水化物能起化合反应；④常见氢化物可做制冷剂 O ①族序数等于周期数3倍的元素；②最外层电子数是最内层电子数的3倍 ③最外层电子数是电子层数的3倍；④地壳中含量最多的元素 ⑤氢化物在通常情况下呈液态的元素 Si ①最外层电子数是次外层电子数的一半 ②单质是重要半导体材料，氧化物可用作光导纤维 ③最高价非金属氧化物对应的水化物难溶于水 S ①族序数等于周期数2倍的元素，最外层电子数是电子层数的2倍 ②与氧同主族的短周期元素 ③某一氧化物可做漂白剂和防腐剂 ④最高价氧化物的水化物是常见的干燥剂 ⑤元素的氢化物和它的最高价氧化物对应的水化物可发生氧化还原反应 Cl ①第三周期主族元素原子半径最小；②最高价氧化物对应的水化物酸性最强 ③单质可用作自来水的杀菌消毒 (2)常考2种金属元素 Na ①周期数是族序数3倍的元素；②原子半径最大的短周期元素 ③短周期中金属性最强的元素；④元素的单质在常温下能与水反应放出气体的短周期金属元素 Al ①族序数等于周期数的短周期元素； ②最高价氧化物及其对应的水化物既能与强酸反应，又能与强碱反应的元素； ③氧化物可做耐火材料；④地壳中含量最多的金属元素 说明：如果题干没有指明是短周期元素，所推断元素中可能会出现第四周期元素如K、Ca等 6．根据核外电子的排布三大规律推断元素 (1)最外层电子规律 最外层电子数(N) 3≤N<8 N＝1或2 N>次外层电子数 元素在周期表中的位置 ⅢA族～ⅦA族 第ⅠA族、第ⅡA族、第Ⅷ族、副族、0族元素氦 第二周期(Li、Be)除外 (2)“阴三、阳四”规律：某元素阴离子最外层电子数与次外层电子数相等，该元素位于第三周期；若为阳离子，则位于第四周期。如S2－、K＋最外层电子数与次外层电子数相等，则S位于第三周期，K位于第四周期。 (3)“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。如O2－、F－、Na＋、Mg2＋、Al3＋电子层结构相同，则Na、Mg、Al位于O、F的下一周期。 7．根据元素在周期表中位置，确定其化合物的化学式(用R代表元素) ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 氢化物 RH4 RH3 H2R HR 最高价氧化物 RO2 R2O5 RO3 R2O7 最高价含氧酸 H4RO4或H2RO3 H3RO4或HRO3 H2RO4 HRO4 题型01 原子结构与元素周期表中位置的应用 【典例】下列元素的价电子排布与其在周期表中的位置对应正确的是 A．  第4周期Ⅷ族 B．  第3周期ⅡA族 C．  第1周期ⅡA族 D．  第4周期ⅠA族 【变式】（24-25高二下·新疆喀什·期中）某元素原子价层电子排布式为，其应在 A．第四周期IIA族 B．第四周期IIB族 C．第四周期VIA族 D．第四周期VIIB族 题型02 元素周期表中位置与性质关系的应用 【典例】（25-26高二上·江苏宿迁·阶段练习）汽车剧烈碰撞后，安全气囊中的物质会发生反应：，并生成大量气体。下列说法正确的是 A．半径大小： B．电负性大小： C．第一电离能大小： D．离子键强弱： 【变式】（24-25高二下·河南洛阳·期末）、是常见的复盐.下列比较中正确的是 A．碱性： B．热稳定性： C．最外层电子数： D．非金属性： 题型03 原子结构与元素性质的推断 【典例】（24-25高二下·北京西城·期中）短周期主族元素W、X、Y和Z的原子序数依次增大，W的气态氢化物的水溶液可使酚酞变红，W与X可形成一种红棕色有刺激性气味的气体，Y的原子半径是所有短周期主族元素中最大的，Z原子最外层电子数与W原子的电子总数相同。下列说法中正确的是 A．W的氧化物对应水化物均为强酸 B．简单离子半径：W<X<Y C．简单氢化物的热稳定性：X<W D．Y与X形成的化合物投入水中溶液呈碱性 【变式】X、Y、Z、Q、M为原子序数依次增大的前4周期元素。相关信息如下： 元素 相关信息 X 最外层电子数是能层数的2倍 Y 单质是合成氨工业的原料 Z 核外无未成对电子的主族元素 Q 价层电子的排布式： M 第四周期ⅠB元素 下列说法不正确的是 A．离子半径：Q>Y>Z B．简单氢化物的稳定性和沸点：X<Y C．一定条件下，Z单质与反应可生成两种离子化合物 D．M元素基态原子的价电子排布式为3d94s2 题型04 元素的推断 【典例】（24-25高二上·山东青岛·期末）原子序数依次增大的短周期主族元素W、X、Y、Z、T组成的分子结构如图。W原子只有一个原子轨道填充电子，元素X、Y处于同一周期且未成对电子数相同，Z的原子核外电子有5种空间运动状态，T的原子价电子排布式为。下列说法错误的是 A．电负性： B．该分子中有两种元素第一电离能比氮小 C．和分子的空间构型均为V形 D．该分子中既有极性共价键又有非极性共价键 【变式】（24-25高二下·山东淄博·期末）W、X、Y、Z、Q为原子序数依次增大的短周期元素，X、Y、Z位于同一周期，基态X原子价层电子排布式为，化合物中阴离子形成双聚结构(如图所示)导致溶解度降低。下列说法正确的是 A．简单离子半径： B．最简单氢化物的沸点： C．和的空间构型均为V形 D．基态Q原子核外电子有11种空间运动状态 【巩固训练】 1．（25-26高二上·广西来宾·期中）工业上采用催化氧化法处理HCl废气：。下列说法错误的是 A．最外层电子数：Cl>O B．稳定性：>HCl C．酸性： D．氧是第二周期第ⅣA族元素 2．（25-26高二上·湖南邵阳·阶段练习）下列说法正确的是 A．第一电离能： B．离子半径： C．铁元素位于元素周期表中第四周期第ⅧA族 D．同周期第ⅡA族和ⅢA族元素原子序数可能相差1、11、25 3．（24-25高二下·内蒙古·期中）若某基态原子的外围电子排布为4d15s2，则下列说法正确的是 A．该元素位于周期表第5周期第ⅢB族 B．该元素原子核外有4个电子层 C．该元素原子最外层共有3个电子 D．该元素原子位于ds区 4．（24-25高二下·广东广州·期中）已知某元素+3价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d3，该元素在周期表中的位置和区域是 A．第三周期第ⅥB族；p区 B．第三周期第ⅢB族；d区 C．第四周期第ⅥB族；d区 D．第四周期第ⅡB族；ds区 5．（24-25高二下·天津·阶段练习）下列说法不正确的是 A．元素原子的核外电子排布呈现周期性变化是形成元素周期系的根本原因 B．元素周期表可分为5个区，其中非金属元素分布在s区和p区 C．所有区的名称均来自按构造原理最后填入电子的能级符号 D．周期表共18个纵列，可分为7个主族，8个副族，1个0族 6．（23-24高二上·山东日照·期末）原子序数依次增大的短周期元素组成的一种物质结构如图所示，是短周期中电负性最大的元素，下列说法正确的是 A．氢化物的沸点： B．该物质中存在配位键 C．的空间构型为平面三角形 D．最高价含氧酸的酸性： 7．（24-25高二上·山东济宁·阶段练习）已知X、Y、Z、W、R是元素周期表前四周期中原子序数依次增大的常见元素，相关信息如下表： 元素 相关信息 X 元素原子的核外p电子数比s电子数少1 Y 地壳中含量最多的元素 Z 第一至第四电离能是： W 前四周期中电负性最小的元素 R 在周期表的第十一列 下列说法错误的是 A．X和Y可以组成多种二元化合物，其中X显+4价的物质常见有两种 B．电冶金制备Z单质不用其氯化物作原料，是因为其氯化物为共价化合物，熔融状态下不导电 C．X、Y、Z元素均位于元素周期表的p区，R元素位于元素周期表的ds区 D．W元素最外层电子数比R少 8．（22-23高二上·山东淄博·期末）阻燃剂FR分子结构如图。下列说法错误的是 A．分子中P元素的化合价均为+5价 B．第一电离能：N>O>C C．基态C原子有4种空间运动状态的电子 D．该化合物中所有元素都分布在p区 9．（25-26高二上·山东日照·开学考试）原子序数依次增大的前20号主族元素M、Q、R、T、X、Y、Z，其中，M元素的一种核素不含中子，Q元素的一种单质是自然界中硬度最大的物质，R元素原子的最外层电子数是其内层电子数的3倍；T、X、Y、Z在周期表中的相对位置如图所示，且四种元素原子的最外层电子数之和为10。 回答下列问题： (1)Y元素在周期表中的位置为 ，Z元素阳离子的结构示意图为 。 (2)R、T、X的简单离子半径由大到小的顺序为 (填离子符号)；T、X、Z元素相比，金属活动性由强到弱的顺序为 (填元素符号)。 (3)M与Z形成的离子化合物的电子式为 ，1mol上述化合物与足量反应，转移的电子数为 。 (4)实验室常用与反应制备，同时生成一种强碱，反应的化学方程式为 。 10．（24-25高二上·北京大兴·期末）铁触媒、MnO2等可作氨催化还原脱除NOx的催化剂。下表列出了几种元素的电负性。 元素 H B C N O Si 电负性 2.1 2.0 x 3.0 3.5 1.8 (1)通过分析电负性的变化规律，确定C元素电负性x的最小范围是 。 (2)基态氧原子中电子占据的最高能级电子云轮廓图的形状为 (填字母)。 a．球形      b．哑铃形 资料：在水等强极性溶剂中，成键原子电负性的差异是影响化学键断裂难易程度的原因之一、水化物中存在M−O−H结构时，成键原子电负性差异越大，所成化学键越容易断裂，电离出OH−或H＋。 (3)HNO2水溶液显酸性而不显碱性的可能原因是 。 (4)第一电离能从大到小顺序是： (填“C”、“N”和“O”)。 (5)催化剂中Mn和Fe两种元素的部分电离能数据如下表。 元素 Mn Fe 电离能 (kJ·mol-1) I1 717 759 I2 1509 1561 I3 3248 2957 ①基态Mn原子价层电子排布的轨道表示式是 。 ②比较两种元素的I2、I3可知，气态二价离子再失去一个电子：Mn2+比Fe2+更 (填“易”或“难”)；从结构的角度进行解释： 。 【强化训练】 1．（2025·福建·高考真题）某电解质阴离子的结构如图。X、Y、Z、Q、R为原子序数依次增大短周期元素，下列说法错误的是 A．键角： B．电负性： C．最简单氢化物沸点： D．X、Y、R均可与Z组成标况下为气态的化合物 2．（2025·陕晋青宁卷·高考真题）一种高聚物被称为“无机橡胶”，可由如图所示的环状三聚体制备。X、Y和Z都是短周期元素，X、Y价电子数相等，X、Z电子层数相同，基态Y的轨道半充满，Z的最外层只有1个未成对电子，下列说法正确的是 A．X、Z的第一电离能： B．X、Y的简单氢化物的键角： C．最高价含氧酸的酸性： D．X、Y、Z均能形成多种氧化物 3．（2025·河北·高考真题）W、X、Y、Z为四种短周期非金属元素，W原子中电子排布已充满的能级数与最高能级中的电子数相等，X与W同族，Y与X相邻且Y原子比X原子多一个未成对电子，Z位于W的对角线位置。下列说法错误的是 A．第二电离能： B．原子半径： C．单质沸点： D．电负性： 4．（2025·甘肃·高考真题）我国科学家制备了具有优良双折射性能的材料。下列说法正确的是 A．电负性 B．原子半径 C．中所有I的孤电子对数相同 D．中所有N—H极性相同 5．（2025·四川·高考真题）由原子序数依次增大的短周期主族元素X、Y、Z、W组成的化合物，其结构如图所示。X的核外电子数与电子层数相同，Y、W同族，Z的价电子数等于X与Y的价电子数之和。下列说法正确的是 A．原子半径： B．电负性： C．简单氢化物的沸点： D．Y的第一电离能高于同周期相邻元素 6．（2025·甘肃·高考真题）X、Y、Z、W、Q分别为原子序数依次增大的短周期主族元素。Y、Q基态原子的价电子数相同，均为其K层电子数的3倍，X与Z同族，W为金属元素，其原子序数等于X与Z的原子序数之和。下列说法错误的是 A．X与Q组成的化合物具有还原性 B．Y与Q组成的化合物水溶液显碱性 C．Z、W的单质均可在空气中燃烧 D．Z与Y按原子数组成的化合物具有氧化性 7．（24-25高二上·山东潍坊·期末）W、X、Y、Z、R为原子序数依次增大的短周期主族元素，W的核外电子只有一种自旋方向；Y、Z、R在元素周期表中相邻，X的核外电子数与Y的价层电子数相等，R2是氧化性最强的单质，回答下列问题： (1)由X原子核形成的三种微粒，电子排布式分别为：①1s22s2、②1s22s22p1、③1s22s12p2，有关这些微粒的叙述正确的是 (填标号)。 a．得电子能力：②>①　　　　b．表示基态原子(或离子)的是：①② c．微粒半径：①>②    　　　　d．电离一个电子所需最低能量：①>②>③ (2)YR3是一种重要的电子工业材料。分子的极性：YR3 XR3(填“>”或“<”或“=”)；YR3与YW3结构相似，YW3易与过渡金属阳离子形成配离子而YR3不能，原因是 。 (3)同周期元素中，第一电离能比Z大的元素有 种；Z与Y形成的固态Y2Z5由YZ和YZ两种离子组成，固态Y2Z5中Y原子的杂化方式为 ，YZ的电子式为 。 8．（24-25高二上·吉林·期末）化学用语、元素周期律等是学习元素及其化合物知识的重要工具。请回答下列问题： (1)下列说法正确的是 (填序号)。 ①s区全部是金属元素 ②共价化合物中电负性大的成键元素表现为负价 ③两种金属元素第一电离能越小的其金属性越强 ④电负性大于1.8的一定为非金属 ⑤第四周期元素中未成对电子数最多的元素位于钾元素后面第五位 (2)新型半导体材料如碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)等在航空航天、国防技术及5G技术等领域扮演着重要的角色。基态Si原子的核外电子空间运动状态共有 种，其核外电子占据最高能级的电子云轮廓图的形状为 ，基态镓原子的价层电子排布式为 。 (3)下列不同状态的C+中，电离最外层一个电子所需能量最高的是 。 a．1s22s22p1 b．1s22s22p2 c．1s22s2 d．1s22s12p1 (4)原子中运动的电子有两种相反的自旋状态，若一种自旋状态用+表示，与之相反的用-表示，称为电子的自旋磁量子数。对于基态的磷原子其价电子自旋磁量子数的代数和为 。 (5)N、O、Mg元素的前3级电离能如下表所示：X、Y、Z中为N元素的是 。 元素 X 738 1451 7733 Y 1314 3388 5301 Z 1402 2856 4578 (6)已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42.X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。X与Y可形成化合物X2Y3，Z元素可以形成负一价离子。已知检验微量化合物X2Y3可以用一种称为马氏检验的方法，其原理是：样品在盐酸中可被金属锌还原为XZ3气体，产物还有氯化锌和H2O，该反应的化学方程式是 (要用推导出来的元素表达)。 9．（24-25高二上·湖南长沙·期末）W、X、Y、Z为原子序数依次增大的前四周期元素，W的原子是半径最小的原子，X的原子的L电子层的p能级上没有空轨道，Y的原子L电子层的p能级上只有一对成对电子，Z的基态原子未成对电子数是W、X、Y未成对电子数之和。回答下列问题： (1)W、Z分别为 、 (均填元素符号)。 (2)W的原子核外电子的电子云轮廓图形状为 。 (3)X、Y中第一电离能较大的是 (填元素符号)。 (4)Z有两种常见含氧酸根离子，其中酸性条件下的存在形式为 ，加入强碱后向另一种离子形式转化的离子方程式为 。 (5)某元素Q的基态原子最外层电子排布式为，那么Q的元素符号应为 ，其基态原子核外有 对自旋相反的电子对。 10．（24-25高二上·天津南开·期末）下表列出了①~⑩十种元素在周期表中的位置。 周期族 ⅠA ⅡA … ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 0 1 ① 2 … ② ③ ④ 3 ⑤ ⑥ … -⑦ ⑧ ⑨ ⑩ 回答下列问题： (1)在第三周期中，离子半径最小的元素的基态原子价层电子轨道表示式为 ；原子序数为28的元素在元素周期表中的位置 。 (2)④、⑤按原子个数比1∶1组成的物质的电子式为 。 (3)用离子方程式表示⑧和⑨两种元素的非金属性强弱： 。 (4)均由①、④、⑤、⑧四种元素组成的两种化合物，相互之间可以发生反应，其离子方程式为 。 (5)已知砷(As)与Ga同周期，As与③同主族。 ⅰ．GaAs的熔点为1238℃，且熔融状态不导电，据此判断，该化合物是 (填“共价化合物”或“离子化合物”)。 ⅱ．用原子结构理论推测，GaAs中As元素的化合价为 。 ⅲ．下列事实不能用元素周期律解释的是 (填标序号)。 a．原子半径：Ga>As  b．热稳定性：NH3＞AsH3  c．碱性：Ga(OH)3＞Al(OH)3  d．酸性：H3AsO4＞H3AsO3 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题04 元素周期律与原子结构关系的综合应用 1.掌握原子结构（能层、能级、电子排布）与元素周期表周期、族的对应关系，理解周期律的本质（重点）。 2.能结合电子排布规律，解释元素的金属性、非金属性、化合价等性质的周期性变化（重难点）。 3.熟练运用周期律比较元素及化合物的性质（如半径、电离能、电负性），解决相关推断与分析问题（重点）。 4.建立 “结构 — 位置 — 性质” 三维思维模型，提升宏观辨识与微观探析的化学核心素养。 一、原子结构与元素周期表 1.原子核外电子排布与周期的划分 周期 外围电子排布 各周期增加的能级 元素种类 第ⅠA族 0族 最外层最多容纳电子数 一 1s1 1s2 2 1s 2 二 2s1 2s22p6 8 2s、2p 8 三 3s1 3s23p6 8 3s、3p 8 四 4s1 4s24p6 8 4s、3d、4p 18 五 5s1 5s25p6 8 5s、4d、5p 18 六 6s1 6s26p6 8 6s、4f、5d、6p 32 七 7s1 7s27p6 8 7s、5f、6d、7p 32 2.核外电子排布与族的关系 ①价电子：主族元素的价电子为该元素原子的最外层电子。如碱金属元素原子的价电子排布为ns1。副族元素的价电子与其最外层电子和次外层电子有关(镧系、锕系元素还与次次外层的f电子有关)。如铁元素的价电子排布式为3d64s2。 ②主族元素的族序数=原子的最外层电子数。同主族元素原子的价电子排布相同，价电子全部排布在ns或nsnp能级上。 主族序数 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 价电子构型 ns1 ns2 ns2np1 ns2np2 ns2np3 ns2np4 ns2np5 ③稀有气体元素的价电子排布为ns2np6(He为1s2)。 ④过渡元素(副族和第Ⅷ族)同一纵列原子的价电子排布基本相同。 族序数 ⅢB ⅣB … ⅦB 价电子构型 (n-1)d1ns2 (n-1)d2ns2 … (n-1)d5ns2 族序数 Ⅷ ⅠB ⅡB 价电子构型 (n-1)d6~8ns2 (n-1)d10ns1 (n-1)d10ns2 第ⅢB族~ⅦB族可失去ns和(n-1)d能级上的全部电子，最高正价数 = 族序数。 第Ⅷ族可失去最外层的s电子和次外层的部分(n-1)d电子，其最高正价一般低于族序数（8），只有Ru和Os可表现出+8价。 第ⅠB族可失去ns电子和部分(n-1)d电子，所以第ⅠB族的族数<最高正价，第ⅡB族只失去ns2电子，第ⅡB族的族序数=其最高正价。 二、原子结构与元素性质 1.原子半径 （1）影响原子半径大小的因素：电子的能层数和核电荷数。 （2）影响方式： 注：因为稀有气体元素与其他元素的原子半径的判定依据不同，一般不将其原子半径与其他原子的半径相比较。 （3）微粒半径大小比较 范围 微粒半径的变化 举例 同周期(0族除外) 原子或离子半径从左到到右逐渐变小 Na＞Mg＞Al 同主族 原子或离子半径从上而下依次增大 Li＜Na＜K；Li＋＜Na＋＜K＋ 同元素 ①原子半径比其阳离子半径大 ②原子半径比其阴离子半径小 H＋＜H＜H－ 电子层结构相同离子 其核电荷数越大，离子半径越小 Al3＋＜Mg2＋＜Na＋＜F－＜O2－ 既不在同周期 又不在同主族 找与一种元素在同周期、与另一种元素在同主族的元素作参照物 如比较F、Na的原子半径，找Cl或Li作参照物：F＜Cl＜Na或F＜Li＜Na 2.电离能与电负性 电离能 递变性 同周期从左到右，第一电离能有逐渐增大的趋势，稀有气体的第一电离能最大 同主族从上到下，第一电离能有逐渐减小的趋势。 应用 ①判断元素金属性的强弱：电离能越小，金属越容易失去电子，金属性越强；反之越弱 ②判断元素的化合价：如果某元素的In＋1≫In，则该元素的常见化合价为＋n，如钠元素I2≫I1，所以钠元素的化合价为＋1 电负性 递变性 同周期从左到右，主族元素电负性逐渐增大 同一主族从上到下，元素电负性呈现减小的趋势 应用 ①判断金属性怀非金属性强弱：金属的电负性通常小于1.8 ②判断元素在化合物中的价态：电负性大者显负价 ③判断化学键类型：两元素的电负性差值大于1.7为离子键 3.主族元素的周期性变化规律 项目 同周期(左→右) 同主族(上→下) 原子结构 核电荷数 逐渐增大 逐渐增大 电子层数 相同 逐渐增多 原子半径 逐渐减小 逐渐增大 离子半径 阳离子逐渐减小 阴离子逐渐减小 r(阴离子)＞r(阳离子) 逐渐增大 性质 化合价 最高正化合价由＋1→＋7(O、F除外)负化合价＝－(8－主族序数) 相同，最高正化合价＝主族序数(O、F除外) 元素的金属性和非金属性 金属性逐渐减弱 非金属性逐渐增强 金属性逐渐增强 非金属性逐渐减弱 第一电离能 有逐渐增大的趋势 逐渐减小 电负性 逐渐增强 逐渐减弱 离子的氧化性、还原性 阳离子氧化性逐渐增强 阴离子还原性逐渐减弱 阳离子氧化性逐渐减弱 阴离子还原性逐渐增强 气态氢化物的稳定性 逐渐增强 逐渐减弱 最高价氧化物对应的水化物的酸碱性 碱性逐渐减弱 酸性逐渐增强 碱性逐渐增强 酸性逐渐减弱 三、位-构-性的元素推断 1.位—构—性关系图示 2.结构与位置的互推： ①掌握四个关系式。 电子层数＝周期数 质子数＝原子序数 主族元素原子最外层电子数＝主族序数 主族元素的最高正价＝族序数(氧、氟除外)，最低负价＝主族序数－8 ②同主族上下相邻元素原子序数的位置、关系及实例。 位置 关系 实例 位于过渡元素左侧的主族元素，即第ⅠA族、第ⅡA族 同主族、相邻周期元素原子序数之差为上一周期元素所在周期所含的元素种数 钠与钾的原子序数差为19－11＝8(即钠原子所在第3周期所含的元素种数) 位于过渡元素右侧的主族元素，即第ⅢA族～ⅦA族 同主族、相邻周期元素原子序数之差为下一周期元素所在周期所含的元素种数 氯和溴的原子序数之差为35－17＝18(即溴原子所在第4周期所含的元素种数) 3.性质与位置的互推： ①根据元素的性质可以推知元素在周期表中的位置：若同周期元素A、B、C的金属性逐渐增强，则A、B、C在同周期中按照C、B、A的顺序从左到右排列。 ②根据元素在周期表中的位置关系可以推断元素的性质：若同主族元素A、B、C在同一主族中从上往下排列，则可推知A、B、C的单质的氧化性依次减弱或还原性依次增强。 4.结构与性质的互推： ①若某元素原子的最外层电子数小于4，则该元素原子在反应中容易失电子；若某元素原子的最外层电子数大于4，则该元素原子在反应中容易得电子。 ②若某元素原子在反应中容易得电子，则该元素原子的最外层电子数大于4；若某元素原子在反应中容易失电子，则该元素原子的最外层电子数小于4。 5.比较元素性质时，有时需要借助参照物，如比较Ca(OH)2和Al(OH)3的碱性大小，因为Ca与Al既不属于同周期又不属于同主族，可借助镁元素进行判断，三种元素在周期表中的位置如图： 镁 铝 钙 故金属性：Ca＞Mg＞Al，碱性：Ca(OH)2＞Mg(OH)2＞Al(OH)3。 6.元素“位、构、性”规律中的特例： ①)绝大多数原子的原子核是由质子和中子构成的，只有氕(H)无中子。 ②元素周期表中的周期一般都是从金属元素开始，但第1周期例外，是从氢元素开始的。 ③所有元素中，碳元素形成的化合物种类最多。 ④非金属单质一般不导电，但石墨导电，晶体硅是半导体。 ⑤氟无正价，氧无最高正价；在Na2O2中氧显－1价，在NaH中氢显－1价。 只有主族元素的最外层电子数等于主族序数。难得电子的原子不一定易失电子，如稀有气体原子。 四、元素周期表的常用规律 规律类别 规律内容 同周期（从左到右）变化趋势 同主族（从上到下）变化趋势 实例说明 原子结构规律 ①核电荷数（质子数）；②电子层数； ③最外层电子数； ④原子半径 核电荷数增大，电子层数不变，最外层电子数增多，原子半径减小（除稀有气体） 核电荷数增大，电子层数增多，最外层电子数相同，原子半径增大 第三周期：Na→Cl，核电荷数 11→17，最外层电子 1→7，半径 Na＞Mg＞Al；ⅠA 族：Li→Cs，电子层数 2→6，半径 Li＜Na＜K 元素性质规律 ①金属性与非金属性；②最高价氧化物对应水化物酸性 / 碱性；③气态氢化物稳定性 金属性减弱，非金属性增强；酸性增强，碱性减弱；氢化物稳定性增强 金属性增强，非金属性减弱；酸性减弱，碱性增强；氢化物稳定性减弱 第三周期：金属性 Na＞Mg＞Al（碱性 NaOH＞Mg (OH)₂＞Al (OH)₃）；非金属性 Si＜P＜S＜Cl（酸性 H₂SiO₃＜H₃PO₄＜H₂SO₄＜HClO₄）；ⅦA 族：氢化物稳定性 HF＞HCl＞HBr＞HI 化合价规律 ①最高正化合价； ②最低负化合价； ③化合价奇偶性（与最外层电子数一致） 最高正价从 +1→+7（O、F 除外），最低负价从 - 4→-1（金属无负价） 最高正价相同（等于族序数，O、F 除外），最低负价相同（等于族序数 - 8） 第二周期：最高正价 Li (+1)→N (+5)，最低负价C(-4)→F(-1)；ⅤA 族：最高正价 + 5（N、P），最低负价 - 3 电离能与电负性规律 ①第一电离能（基态气态原子失最外层电子的能量）； ②电负性（原子吸引键合电子的能力） 第一电离能总体增大（ⅡA、ⅤA 族因全满 / 半满结构出现反常），电负性增大 第一电离能减小，电负性减小 第二周期：第一电离能 Be＞B、N＞O；电负性 F＞O＞N＞C；ⅠA 族：第一电离能 Li＞Na＞K，电负性 Li＞Na＞K 五、元素推断常用技巧 1．一般解题思路 在以上基础上，针对题目按以下具体方法进行推断： 2．推断方法 （1）对于简单的推断题只要应用有关知识点进行直接判断、比较或计算，即可找到答案。 （2）很多情况下只涉及短周期元素或前20号元素，可在草稿纸上画出一个只包含短周期或前20号元素的 周期表，对照此表进行推断。 （3）可利用题目暗示的突破口，联系其他条件，顺藤摸瓜，各个击破，推出结论。 ① 对无明显突破口的元素推断题，可利用题示条件的限定，逐渐缩小范围，并充分考虑各元素的相互关系。 ② 有时限定条件不足，则可进行讨论，得出合理结论，有时答案不止一组，只要合理就可以；若题目只要求一组，则选择自己最熟悉、最有把握的。 ③ 有时需要运用直觉，大胆尝试、假设，再根据题给条件进行验证。 3.常考短周期元素形成共价键的数目 主族序数 常考元素 共价键数目 实例 IA H 1 H2、HCl IIIA B 3 BF3 4 NaBH4、BF4－(含有配位键) Al 3 AlCl3 4 LiAlH4、Al2Cl6、AlCl4－(含有配位键) 6 Na3[AlF6] IVA C 4 CH4(碳碳间可以是单键、双键、三键) Si SiH4、SiCl4 VA N 3 NH3 4 NH4+(含有配位键) P 3 PCl3 5 PCl5、H3PO4 VIA O 2 H2O 3 H3O+(含有配位键) S 2 H2S 6 SF6 VIIA F、Cl 1 HF、HCl 4.根据元素在周期表位置和性质推断元素 (1)根据特殊位置推断(短周期) 周期序数(电子层数)等于主族序数(最外层电子数)的元素 H、Be、Al 主族序数(最外层电子数)等于周期序数(电子层数)2倍的元素 C、S 主族序数(最外层电子数)等于周期序数(电子层数)3倍的元素 O 周期序数(电子层数)等于主族序数(最外层电子数)2倍的元素 Li 周期序数(电子层数)等于主族序数(最外层电子数)3倍的元素 Na 最高正化合价是最低负化合价绝对值3倍的元素 S 原子内层电子数是最外层电子数的一半 C 最外层电子数是次外层2倍 C 最外层电子数是次外层3倍 O 内层电子数是最外层电子数2倍 Li、P 原子半径最小的元素 H 原子半径最大的元素 Na W与X是同主族的短周期元素，X的原子序数是W的2倍 W是O，X是S 最高正化合价与最低负化合价代数和为6的元素 Cl 最高正化合价与最低负化合价代数和为4的元素 S 最高正化合价与最低负化合价代数和为2的元素 N或P 最高正化合价与最低负化合价代数和为0的元素 H、C、Si (2)根据特殊性质推断(短周期) 质量最轻的元素，其单质可以填充气球，密度最小的气体 H(H2) 形成化合物最多的元素；可形成自然界硬度最大的物质；简单氢化物中含氢质量分数最大的元素 C 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；简单氢化物(常温下为气体)可作致冷剂的元素；气态氢化物和最高价氧化物对应的水化物能反应生成离子化合物的元素 N 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 O 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 F 短周期元素中与水反应较剧烈的金属元素，最高价氧化物的水化物碱性最强的元素；短周期主族元素中原子半径最大的元素；与氧气在加热条件下反应生成过氧化物(Na2O2)的元素；焰色反应为黄色的元素 Na 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 Al 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 Si 淡黄色固体，它的氢化物可与其最高价氧化物对应的水化物的浓溶液发生氧化还原反应；气态氢化物能和它的氧化物在常温下反应生成该元素的单质的元素 S 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 Cl 同主族并且能够形成离子化合物的两种元素 H、Na 元素的单质在常温下能与水反应放出气体的短周期元素 Li、Na、F 5．常考元素 (1)常考7种非金属元素 元素 特殊结构、性质(突破口) H ①最外层只有一个电子；②族序数等于周期数；③无中子； ④半径最小的原子；⑤密度最小的单质；⑥宇宙含量最多的元素 C ①族序数等于周期数2倍的元素；②最高正价与最低负价代数和为零的短周期元素； ③形成化合物种类最多的元素；④单质是自然界中硬度最大的物质 N ①空气中含量最多的元素；②气态氢化物的水溶液呈碱性的元素 ③元素的气态氢化物和它的最高价氧化物对应的水化物能起化合反应；④常见氢化物可做制冷剂 O ①族序数等于周期数3倍的元素；②最外层电子数是最内层电子数的3倍 ③最外层电子数是电子层数的3倍；④地壳中含量最多的元素 ⑤氢化物在通常情况下呈液态的元素 Si ①最外层电子数是次外层电子数的一半 ②单质是重要半导体材料，氧化物可用作光导纤维 ③最高价非金属氧化物对应的水化物难溶于水 S ①族序数等于周期数2倍的元素，最外层电子数是电子层数的2倍 ②与氧同主族的短周期元素 ③某一氧化物可做漂白剂和防腐剂 ④最高价氧化物的水化物是常见的干燥剂 ⑤元素的氢化物和它的最高价氧化物对应的水化物可发生氧化还原反应 Cl ①第三周期主族元素原子半径最小；②最高价氧化物对应的水化物酸性最强 ③单质可用作自来水的杀菌消毒 (2)常考2种金属元素 Na ①周期数是族序数3倍的元素；②原子半径最大的短周期元素 ③短周期中金属性最强的元素；④元素的单质在常温下能与水反应放出气体的短周期金属元素 Al ①族序数等于周期数的短周期元素； ②最高价氧化物及其对应的水化物既能与强酸反应，又能与强碱反应的元素； ③氧化物可做耐火材料；④地壳中含量最多的金属元素 说明：如果题干没有指明是短周期元素，所推断元素中可能会出现第四周期元素如K、Ca等 6．根据核外电子的排布三大规律推断元素 (1)最外层电子规律 最外层电子数(N) 3≤N<8 N＝1或2 N>次外层电子数 元素在周期表中的位置 ⅢA族～ⅦA族 第ⅠA族、第ⅡA族、第Ⅷ族、副族、0族元素氦 第二周期(Li、Be)除外 (2)“阴三、阳四”规律：某元素阴离子最外层电子数与次外层电子数相等，该元素位于第三周期；若为阳离子，则位于第四周期。如S2－、K＋最外层电子数与次外层电子数相等，则S位于第三周期，K位于第四周期。 (3)“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。如O2－、F－、Na＋、Mg2＋、Al3＋电子层结构相同，则Na、Mg、Al位于O、F的下一周期。 7．根据元素在周期表中位置，确定其化合物的化学式(用R代表元素) ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 氢化物 RH4 RH3 H2R HR 最高价氧化物 RO2 R2O5 RO3 R2O7 最高价含氧酸 H4RO4或H2RO3 H3RO4或HRO3 H2RO4 HRO4 题型01 原子结构与元素周期表中位置的应用 【典例】下列元素的价电子排布与其在周期表中的位置对应正确的是 A．  第4周期Ⅷ族 B．  第3周期ⅡA族 C．  第1周期ⅡA族 D．  第4周期ⅠA族 【答案】B 【详解】A．价电子排布为，对应稀有气体（如），应位于0族（ⅧA族），而非Ⅷ族（d区过渡金属），A错误； B．价电子排布为对应第3周期ⅡA族的镁（），选项中价电子排布与其在周期表中的位置对应一致，B正确； C．价电子排布为，对应第1周期氦（），属于0族，而非ⅡA族，C错误； D．价电子排布为对应第4周期铜（），属于ⅠB族，而非ⅠA族，D错误； 故答案选B。 【变式】（24-25高二下·新疆喀什·期中）某元素原子价层电子排布式为，其应在 A．第四周期IIA族 B．第四周期IIB族 C．第四周期VIA族 D．第四周期VIIB族 【答案】D 【详解】价层电子排布式为，该元素在第四周期VIIB族，故D符合； 答案选D。 题型02 元素周期表中位置与性质关系的应用 【典例】（25-26高二上·江苏宿迁·阶段练习）汽车剧烈碰撞后，安全气囊中的物质会发生反应：，并生成大量气体。下列说法正确的是 A．半径大小： B．电负性大小： C．第一电离能大小： D．离子键强弱： 【答案】A 【详解】A．N3-和Na+电子层结构相同(都有10个电子)，核电荷数越大的半径越小，故r(N3-)＞r(Na⁺)，A正确； B．N和O同周期，O的原子序数更大，O原子吸引电子的能力更强，电负性更大，故χ(N)＜χ(O)，B错误； C．K和Na同主族，K原子半径更大，第一电离能更小，故，C错误； D．K+的电子层比Na+多一层，K+的半径比Na+的大，K2O中的离子键强度较弱，故离子键强弱：K2O＜Na2O，D错误； 故答案选A。 【变式】（24-25高二下·河南洛阳·期末）、是常见的复盐.下列比较中正确的是 A．碱性： B．热稳定性： C．最外层电子数： D．非金属性： 【答案】C 【详解】A．金属性越强，碱性越强，金属性：K＞Al，且KOH是强碱，Al(OH)3是两性氢氧化物，则碱性：KOH＞Al(OH)3，A错误； B．非金属性越强，热稳定性越强，O的非金属性强于N，则H2O的热稳定性高于NH3，B错误； C．K最外层1个电子，Al最外层3个电子，N最外层5个电子，顺序为K＜Al＜N，C正确； D．非金属性：同周期从左到右依次增大，同主族从上到下依次减小，则非金属性：Al＜N＜O，D错误； 故选C。 题型03 原子结构与元素性质的推断 【典例】（24-25高二下·北京西城·期中）短周期主族元素W、X、Y和Z的原子序数依次增大，W的气态氢化物的水溶液可使酚酞变红，W与X可形成一种红棕色有刺激性气味的气体，Y的原子半径是所有短周期主族元素中最大的，Z原子最外层电子数与W原子的电子总数相同。下列说法中正确的是 A．W的氧化物对应水化物均为强酸 B．简单离子半径：W<X<Y C．简单氢化物的热稳定性：X<W D．Y与X形成的化合物投入水中溶液呈碱性 【答案】D 【分析】W的气态氢化物的水溶液显碱性，应为氨气，则W为N；W与X可形成一种红棕色有刺激性气味的气体是二氧化氮，则X为O；Y的原子半径是所有短周期主族元素中最大的，则Y为Na；短周期主族元素W、X、Y和Z的原子序数依次增大，Z原子最外层电子数与W原子的电子总数相同，则Z为Cl。因此W为N、X为O、Y为Na、Z为Cl，据此解答； 【详解】A．W的氧化物对应水化物包括HNO3（强酸）和HNO2（弱酸），并非均为强酸，A错误； B．W、X、Y的简单离子分别为N3⁻、O2⁻、Na+，三者电子层结构相同，核电荷数越大，离子半径越小，故顺序为N3⁻＞O2⁻＞Na+，B错误； C．X为O，W为N，非金属性O＞N，氢化物热稳定性H2O＞NH3，C错误； D．Y与X形成的化合物为Na2O或Na2O2，二者与水反应均生成NaOH，溶液呈碱性，D正确； 故选D。 【变式】X、Y、Z、Q、M为原子序数依次增大的前4周期元素。相关信息如下： 元素 相关信息 X 最外层电子数是能层数的2倍 Y 单质是合成氨工业的原料 Z 核外无未成对电子的主族元素 Q 价层电子的排布式： M 第四周期ⅠB元素 下列说法不正确的是 A．离子半径：Q>Y>Z B．简单氢化物的稳定性和沸点：X<Y C．一定条件下，Z单质与反应可生成两种离子化合物 D．M元素基态原子的价电子排布式为3d94s2 【答案】D 【分析】X、Y、Z、Q、M为原子序数依次增大的前4周期元素，X元素的最外层电子数是能层数的2倍，则X为C元素；Y元素的单质是合成氨工业的原料，则Y为N元素； Z元素为核外无未成对电子的主族元素，则Z为M g元素；Q元素的价层电子的排布式，则Q为S元素；M为第四周期IB元素，则M为Cu元素。 【详解】A．离子的电子层数越大，离子半径越大，则硫离子的离子半径最大；电子层结构相同的离子，核电荷数越大，离子半径越小，则氮离子的离子半径大于镁离子，所以离子半径的大小顺序为：S2-＞N3-＞Mg2+，A正确； B．同周期元素，从左到右非金属性依次增强，氢化物的稳定性依次增强，则氨气的稳定性强于甲烷；氨气能形成分子间氢键，甲烷不能形成分子间氢键，所以氨气的分子间作用力强于甲烷，沸点高于甲烷，B正确； C．一定条件下镁能与二氧化氮发生如下反应：7Mg + 2NO2 = 4MgO + Mg3N2，反应生成的氧化镁和氮化镁都是离子化合物，C正确； D．铜元素的原子序数为29，基态原子的价电子排布式为3d104s1，D错误； 故选D。 题型04 元素的推断 【典例】（24-25高二上·山东青岛·期末）原子序数依次增大的短周期主族元素W、X、Y、Z、T组成的分子结构如图。W原子只有一个原子轨道填充电子，元素X、Y处于同一周期且未成对电子数相同，Z的原子核外电子有5种空间运动状态，T的原子价电子排布式为。下列说法错误的是 A．电负性： B．该分子中有两种元素第一电离能比氮小 C．和分子的空间构型均为V形 D．该分子中既有极性共价键又有非极性共价键 【答案】B 【分析】W原子只有一个原子轨道填充电子，W为H；元素X、Y处于同一周期且未成对电子数相同，结合物质结构可知，X为C，Y为O；Z的原子核外电子有5种空间运动状态，Z为F；T的原子价电子排布式为，T为Cl。 【详解】A．同周期元素，原子序数越大，电负性越强，故电负性O>C，CH4中H元素显正价，故电负性C>H，故电负性O＞C＞H，故A正确； B．电离能比N小的元素有Cl、C、O、H，故B错误； C．H2O、OF2的价层电子对数都为2+=4，孤电子对数都为2，故空间构型均为V形，故C正确； D．由结构可知，分子中既有极性共价键又有非极性共价键，故D正确； 故选B。 【变式】（24-25高二下·山东淄博·期末）W、X、Y、Z、Q为原子序数依次增大的短周期元素，X、Y、Z位于同一周期，基态X原子价层电子排布式为，化合物中阴离子形成双聚结构(如图所示)导致溶解度降低。下列说法正确的是 A．简单离子半径： B．最简单氢化物的沸点： C．和的空间构型均为V形 D．基态Q原子核外电子有11种空间运动状态 【答案】B 【分析】W、X、Y、Z、Q为原子序数依次增大的短周期元素，基态X原子价层电子排布式为，n=2，X为C；X、Y、Z位于同一周期，Z形成2根化学键，Z为O，Z与W形成氢键，W为H，Y为N，化合物中Q显+1价，为Na，化合物为NaHCO3。 【详解】A．Z为O，Q为Na，简单离子均为10电子，核电荷数越大，半径越小，故简单离子半径：O2->Na+，A错误； B．X为C，Y为N，简单氢化物分别为CH4、NH3，NH3能形成分子间氢键，沸点高于CH4，B正确； C．中N原子的价电子对数为：，空间构型为V形；的价电子数为： 5+5+5+1=16，与CO2互为等电子体，空间构型为直线形，C错误； D．Q为Na，核外电子排布式为：1s22s22p63s1，核外电子占据了6条原子轨道，空间运动状态有6种，D错误； 故选B。 【巩固训练】 1．（25-26高二上·广西来宾·期中）工业上采用催化氧化法处理HCl废气：。下列说法错误的是 A．最外层电子数：Cl>O B．稳定性：>HCl C．酸性： D．氧是第二周期第ⅣA族元素 【答案】D 【详解】A．氯原子的最外层有7个电子，氧原子的最外层有6个电子，则最外层电子数：Cl＞O，A正确； B．非金属元素的非金属性越强，其对应的最简单氢化物的稳定性越强，氧元素的非金属性强于氯元素，则稳定性：>HCl，B正确； C．同种元素的含氧酸，可表示为，非羟基氧原子数n越大，酸的酸性越强，高氯酸的非羟基氧数目为3，氯酸的非羟基氧数目为2，则酸性：，C正确； D．氧元素的原子序数为8，最外层电子数为6，位于元素周期表第二周期第ⅥA族， D错误； 故选D。 2．（25-26高二上·湖南邵阳·阶段练习）下列说法正确的是 A．第一电离能： B．离子半径： C．铁元素位于元素周期表中第四周期第ⅧA族 D．同周期第ⅡA族和ⅢA族元素原子序数可能相差1、11、25 【答案】D 【详解】A．N的2p轨道为半充满稳定结构，电离能大于C和O，原子半径越大，第一电离能越小，故C<O<N，A错误； B．离子电子数相同，原子序数越小，离子半径越大，故P3->S2->Cl-，B错误； C．铁元素位于元素周期表中第四周期第Ⅷ族，C错误； D．短周期中同周期的ⅡA族与ⅢA族相邻，原子序数相差1，而长周期中同周期的IIA族与ⅢA族之间还有10列，若处于第四、第五周期，则它们的原子序数相差11，且第六周期ⅢB族、第七周期ⅢB族分别存在镧系元素、锕系元素各15种元素，则它们的原子序数相差25，D正确； 故答案为D。 3．（24-25高二下·内蒙古·期中）若某基态原子的外围电子排布为4d15s2，则下列说法正确的是 A．该元素位于周期表第5周期第ⅢB族 B．该元素原子核外有4个电子层 C．该元素原子最外层共有3个电子 D．该元素原子位于ds区 【答案】A 【详解】A．外围电子排布为4d15s2，该元素位于周期表第五周期第ⅢB族，A正确； B．该元素原子已经占有5s轨道，核外有5个电子层，B错误； C．该元素原子最外层为5s2，共有2个电子，C错误； D．该元素原子位于第五周期第ⅢB族，位于d区，D错误； 故选A。 4．（24-25高二下·广东广州·期中）已知某元素+3价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d3，该元素在周期表中的位置和区域是 A．第三周期第ⅥB族；p区 B．第三周期第ⅢB族；d区 C．第四周期第ⅥB族；d区 D．第四周期第ⅡB族；ds区 【答案】C 【详解】某+3价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d3，其原子核外电子数为21+3=24，为Cr元素，原子核外排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，处于周期表中第4周期第VIB族，属于d区，故选C。 5．（24-25高二下·天津·阶段练习）下列说法不正确的是 A．元素原子的核外电子排布呈现周期性变化是形成元素周期系的根本原因 B．元素周期表可分为5个区，其中非金属元素分布在s区和p区 C．所有区的名称均来自按构造原理最后填入电子的能级符号 D．周期表共18个纵列，可分为7个主族，8个副族，1个0族 【答案】C 【详解】A．元素原子的核外电子排布呈现周期性变化是形成元素周期表的根本原因，A正确； B．元素周期表可分为个区，分别为区、区、区、区、区，其中非金属元素分布在区和区，B正确； C．铜的价电子排布为，而锌最后排上，所以除区外，各区的名称均来自按构造原理最后填入电子的能级符号，C错误； D．周期表共个纵行，分成个主族，8个副族（包括7个B族和1个VIII族）和一个族，D正确； 故选C。 6．（23-24高二上·山东日照·期末）原子序数依次增大的短周期元素组成的一种物质结构如图所示，是短周期中电负性最大的元素，下列说法正确的是 A．氢化物的沸点： B．该物质中存在配位键 C．的空间构型为平面三角形 D．最高价含氧酸的酸性： 【答案】B 【分析】X形成1条共价键，X是H，是短周期中电负性最大的元素，则R为9号元素F，W能形成3条共价键，也能形成4条共价键，则W为N，Y、Z均能形成4条共价键，且原子序数比N小，则Y为B，Z为C，综上所述：X是H，Y为B，Z为C，W为N，R为F。 【详解】A．W的简单氢化物为NH3，Z的简单氢化物为CH4，氨气分子间存在氢键，沸点NH3＞CH4，但C元素的氢化物大多都是有机物，种类繁杂，沸点不一定低，故A错误； B．B元素的最外层电子数为3，能形成3条共价键，图中B元素形成4条化学键，其中有一个是配位键，故B正确； C．中心原子N的价层电子对数为=2，无孤对电子，空间构型为直线形，故C错误； D．非金属性：C＞B，最高价含氧酸的酸性：，故D错误； 故选B。 7．（24-25高二上·山东济宁·阶段练习）已知X、Y、Z、W、R是元素周期表前四周期中原子序数依次增大的常见元素，相关信息如下表： 元素 相关信息 X 元素原子的核外p电子数比s电子数少1 Y 地壳中含量最多的元素 Z 第一至第四电离能是： W 前四周期中电负性最小的元素 R 在周期表的第十一列 下列说法错误的是 A．X和Y可以组成多种二元化合物，其中X显+4价的物质常见有两种 B．电冶金制备Z单质不用其氯化物作原料，是因为其氯化物为共价化合物，熔融状态下不导电 C．X、Y、Z元素均位于元素周期表的p区，R元素位于元素周期表的ds区 D．W元素最外层电子数比R少 【答案】D 【分析】X、Y、Z、W、R是元素周期表前四周期中原子序数依次增大的常见元素，Y是地壳中含量最多的元素，则Y为氧元素；X元素原子的核外p电子数比s电子数少1，则其电子排布式为1s22s22p3，Y为氮元素；从电离能数据可以看出，其第四电离能远大于第三电离能，则其最外层电子数为3，其为铝元素；W是前四周期中电负性最小的元素，则其金属性最强，其为钾元素；R在周期表的第十一列，则其为ⅠB族元素，其为铜元素。从而得出X、Y、Z、W、R分别为N、O、Al、K、Cu。 【详解】A．由分析可知，X和Y分别为N、O，可以组成N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等多种二元化合物，其中X显+4价的物质常见有NO2、N2O4两种，A正确； B．电冶金制备Z单质(Al)时，通常采用电解熔融的Al2O3的方法，不用电解其氯化物，因为AlCl3为共价化合物，熔融状态下不导电，B正确； C．X、Y、Z分别为N、O、Al元素，其价电子排布式分别为2s22p3、2s22p4、3s23p1，三者均位于元素周期表的p区，R为Cu元素，其价电子排布式为3d104s1，位于元素周期表的ds区，C正确； D．W为K元素，R为Cu元素，价电子排布式分别为4s1、3d104s1，最外层电子数相同，D错误； 故选D。 8．（22-23高二上·山东淄博·期末）阻燃剂FR分子结构如图。下列说法错误的是 A．分子中P元素的化合价均为+5价 B．第一电离能：N>O>C C．基态C原子有4种空间运动状态的电子 D．该化合物中所有元素都分布在p区 【答案】D 【详解】A．P的电负性小于O和N，因此共用电子对偏离P显出+5价，故A正确； B．同周期元素原子序数越大第一电离能越大，但N属于半充满结构所以其第一电离能比同周期相邻的元素都大，故B正确； C．基态C原子核外电子排布式为：1s22s2sp2因此有4种空间运动状态的电子，故C正确； D．H位于s区，故D错误； 故选D。 9．（25-26高二上·山东日照·开学考试）原子序数依次增大的前20号主族元素M、Q、R、T、X、Y、Z，其中，M元素的一种核素不含中子，Q元素的一种单质是自然界中硬度最大的物质，R元素原子的最外层电子数是其内层电子数的3倍；T、X、Y、Z在周期表中的相对位置如图所示，且四种元素原子的最外层电子数之和为10。 回答下列问题： (1)Y元素在周期表中的位置为 ，Z元素阳离子的结构示意图为 。 (2)R、T、X的简单离子半径由大到小的顺序为 (填离子符号)；T、X、Z元素相比，金属活动性由强到弱的顺序为 (填元素符号)。 (3)M与Z形成的离子化合物的电子式为 ，1mol上述化合物与足量反应，转移的电子数为 。 (4)实验室常用与反应制备，同时生成一种强碱，反应的化学方程式为 。 【答案】(1) 第3周期，第IVA族 (2) (3) 2 (4) 【分析】原子序数依次增大的前20号主族元素M、Q、R、T、X、Y、Z，其中，M元素的一种核素不含中子，M为H；Q元素的一种单质是自然界中硬度最大的物质，Q为C；R元素原子的最外层电子数是其内层电子数的3倍，R为O；根据T、X、Y、Z在周期表中的相对位置，且四种元素原子的最外层电子数之和为10，推得T为、X为、Y为、Z为。 【详解】（1） Y为，元素在周期表中的位置为：第3周期，第IVA族；Z元素阳离子为，的结构示意图为； （2）R、T、X的简单离子分别为、、，根据电子层数越多，半径越大，核外电子排布相同时，核电荷数越大，半径越小的规则，简单离子半径由大到小的顺序为；根据金属活动性顺序表，T（）、X（）、Z（）金属活动性由强到弱的顺序为； （3） M与Z形成的离子化合物为，其电子式为； 与足量（）反应， 该反应为归中反应，中两个-1价的氢失去2个电子转移给2个水分子中+1价的氢，生成氢气，因此1mol与反应转移的电子数为； （4）、、分别为、、，用与制备反应的化学方程式为。 10．（24-25高二上·北京大兴·期末）铁触媒、MnO2等可作氨催化还原脱除NOx的催化剂。下表列出了几种元素的电负性。 元素 H B C N O Si 电负性 2.1 2.0 x 3.0 3.5 1.8 (1)通过分析电负性的变化规律，确定C元素电负性x的最小范围是 。 (2)基态氧原子中电子占据的最高能级电子云轮廓图的形状为 (填字母)。 a．球形      b．哑铃形 资料：在水等强极性溶剂中，成键原子电负性的差异是影响化学键断裂难易程度的原因之一、水化物中存在M−O−H结构时，成键原子电负性差异越大，所成化学键越容易断裂，电离出OH−或H＋。 (3)HNO2水溶液显酸性而不显碱性的可能原因是 。 (4)第一电离能从大到小顺序是： (填“C”、“N”和“O”)。 (5)催化剂中Mn和Fe两种元素的部分电离能数据如下表。 元素 Mn Fe 电离能 (kJ·mol-1) I1 717 759 I2 1509 1561 I3 3248 2957 ①基态Mn原子价层电子排布的轨道表示式是 。 ②比较两种元素的I2、I3可知，气态二价离子再失去一个电子：Mn2+比Fe2+更 (填“易”或“难”)；从结构的角度进行解释： 。 【答案】(1)2.0<x<3.0(或2.0~3.0) (2)b (3)HNO2中存在N-O-H结构，元素N与O的电负性相差0.5，而H与O的电负性相差1.4，故O−H键容易断裂，在水中电离出H＋，显酸性 (4)N>O>C (5) 难 Mn2+的价层电子排布为3d5，3d轨道为半充满状态，比较稳定；Fe2+价层电子排布为3d6，再失去一个电子即可达到半充满状态，所以，再失去一个电子Mn2+比Fe2+更难 【分析】同一周期从左到右元素的电负性逐渐增强。HNO2中存在N-O-H结构，元素N与O的电负性相差0.5，而H与O的电负性相差1.4，故O−H键容易断裂，在水中电离出H＋，HNO2显酸性。同一周期从左到右，元素第一电离能呈增大的趋势，第IIA、VA族的第一电离能高于相邻元素。Mn2+的价层电子排布为3d5，3d轨道为半充满状态，比较稳定；Fe2+价层电子排布为3d6，再失去一个电子即可达到半充满状态，所以，再失去一个电子Mn2+比Fe2+更难。 【详解】（1）同一周期从左到右元素的电负性逐渐增强。第二周期原子序数：B<C<N，电负性B<C<N，x的取值范围为2.0<x<3.0(或2.0~3.0)，故答案为：2.0<x<3.0(或2.0~3.0)； （2）基态氧原子核外8个电子，电子排布式为1s22s22p4，占据的最高能级电子为2p能级，电子云轮廓图的形状为哑铃形，故答案为：b； （3）HNO2中存在N-O-H结构，元素N与O的电负性相差0.5，而H与O的电负性相差1.4，故O−H键容易断裂，在水中电离出H＋，HNO2显酸性，故答案为：HNO2中存在N-O-H结构，元素N与O的电负性相差0.5，而H与O的电负性相差1.4，故O−H键容易断裂，在水中电离出H＋，显酸性； （4）同一周期从左到右，元素第一电离能呈增大的趋势，N原子2p能级半充满状态，能量较低，第一电离能大于相邻元素的第一电离能，第一电离能：N>O>C，故答案为：N>O>C； （5） ①基态Mn原子核外电子25个，价层电子排布的轨道表示式是，故答案为：； ②Mn2+的价层电子排布为3d5，3d轨道为半充满状态，比较稳定；Fe2+价层电子排布为3d6，再失去一个电子即可达到半充满状态，所以，再失去一个电子Mn2+比Fe2+更难，故答案为：难；Mn2+的价层电子排布为3d5，3d轨道为半充满状态，比较稳定；Fe2+价层电子排布为3d6，再失去一个电子即可达到半充满状态，所以，再失去一个电子Mn2+比Fe2+更难。 【强化训练】 1．（2025·福建·高考真题）某电解质阴离子的结构如图。X、Y、Z、Q、R为原子序数依次增大短周期元素，下列说法错误的是 A．键角： B．电负性： C．最简单氢化物沸点： D．X、Y、R均可与Z组成标况下为气态的化合物 【答案】A 【分析】X、Y、Z、Q、R为原子序数依次增大短周期元素，由图，X形成4个共价键且原子序数小，X为碳，Z形成2个共价键、R形成6个共价键，则Z为氧、R为硫，那么Y为氮；Q形成1个共价键且原子序数大于氧，则为氟； 【详解】A．二氧化碳中碳的价层电子对数为，为sp杂化，为直线形结构，二氧化硫中硫的价层电子对数为，为sp2杂化，为V形结构，则键角：，A错误；    B．同周期从左到右，金属性减弱，非金属性变强，元素的电负性变强；电负性：，B正确； C．水分子形成氢键数大于氨气分子，则水沸点高于氨气，甲烷不能形成氢键，沸点最低，故最简单氢化物沸点：，C正确； D．一氧化碳、二氧化碳、一氧化氮、二氧化硫均为标况下的气态化合物，D正确； 故选A。 2．（2025·陕晋青宁卷·高考真题）一种高聚物被称为“无机橡胶”，可由如图所示的环状三聚体制备。X、Y和Z都是短周期元素，X、Y价电子数相等，X、Z电子层数相同，基态Y的轨道半充满，Z的最外层只有1个未成对电子，下列说法正确的是 A．X、Z的第一电离能： B．X、Y的简单氢化物的键角： C．最高价含氧酸的酸性： D．X、Y、Z均能形成多种氧化物 【答案】D 【分析】X、Y价电子数相等，X、Y属于同一主族，且X形成5个键，Y形成3个键，基态Y的轨道半充满，则X为P元素，Y为N元素，X、Z电子层数相同， Z的最外层只有1个未成对电子，Z形成1个键，Z为Cl元素，以此分析。 【详解】A．第一电离能同周期从左到右有增大趋势，第一电离能：Cl>P，A错误； B．X、Y的简单氢化物分别为：PH3和NH3，电负性：N>P，共用电子对距N近，成键电子对斥力N-H大于P-H，键角：NH3>PH3，B错误； C．元素的非金属性越强，其最高价含氧酸酸性越强，非金属性：Cl>N>P，酸性：HClO4>HNO3>H3PO4，C错误； D．P、N、Cl均能形成多种氧化物，D正确； 答案选D。 3．（2025·河北·高考真题）W、X、Y、Z为四种短周期非金属元素，W原子中电子排布已充满的能级数与最高能级中的电子数相等，X与W同族，Y与X相邻且Y原子比X原子多一个未成对电子，Z位于W的对角线位置。下列说法错误的是 A．第二电离能： B．原子半径： C．单质沸点： D．电负性： 【答案】A 【分析】W、X、Y、Z为四种短周期非金属元素，W原子中电子排布已充满的能级数与最高能级中的电子数相等，则W价电子排布式可能是：1s22s22p2或1s22s22p63s23p4，若W是C，X与W同族，则X是Si，Y与X相邻且Y原子比X原子多一个未成对电子，则Y是P，Z位于W的对角线位置，则满足条件的Z是P，与Y重复；故W是S；X与W同族，则X是O；Y与X相邻且Y原子比X原子多一个未成对电子，则Y是N；Z位于W的对角线位置，则Z是F。 【详解】A．O的第二电离能高于N，因为O+的电子构型为2p3（半充满），失去电子需更高能量，而N+的电子构型为2p2，失去电子相对容易，因此X（O）的第二电离能大于Y（N），A错误； B．同主族从上到下，原子半径变大，同周期，从左到右原子半径变小，F（Z）位于第二周期，S（W）位于第三周期，原子半径S＞O＞F，即：，B正确； C．N2与F2都是分子晶体，F2范德华力大，沸点高，C正确； D．同主族从上到下，电负性逐渐减小，O的电负性大于S，D正确； 故选A。 4．（2025·甘肃·高考真题）我国科学家制备了具有优良双折射性能的材料。下列说法正确的是 A．电负性 B．原子半径 C．中所有I的孤电子对数相同 D．中所有N—H极性相同 【答案】C 【详解】A．非金属性越强，电负性越大，故电负性：C＜N＜O，A错误； B．同周期从左到右，原子半径递减，故原子半径：C＞N＞O，B错误； C．碘的价电子数为7，中心原子I与两个碘通过共用电子对形成共价键，则两边的碘存在3对孤对电子，中心原子I的孤对电子是，C正确； D．六元环内存在大π键，大π键具有吸电子效应，离大π键比较近，N-H键极性更大，D错误； 故选C。 5．（2025·四川·高考真题）由原子序数依次增大的短周期主族元素X、Y、Z、W组成的化合物，其结构如图所示。X的核外电子数与电子层数相同，Y、W同族，Z的价电子数等于X与Y的价电子数之和。下列说法正确的是 A．原子半径： B．电负性： C．简单氢化物的沸点： D．Y的第一电离能高于同周期相邻元素 【答案】B 【分析】原子序数依次增大的短周期主族元素X、Y、Z、W，X的核外电子数与电子层数相同，X可以形成一条共价键，故X为H；Y可以形成两条共价键，则为ⅥA族，Y、W同族，故Y为O，W为S；Z的价电子数等于X与Y的价电子数之和（1+6=7），Z为ⅦA族，且原子序数小于S，故Z为F，据此分析； 【详解】A．H是原子半径最小的元素，同周期元素由左至右原子半径减小，故原子半径：，A错误； B．同周期元素从左到右电负性逐渐增大，同主族从上到下电负性逐渐减小，电负性：，B正确； C．H2O分子之间可以形成氢键使沸点升高，而H2S无分子间氢键，简单氢化物的沸点：，C错误； D．Y是O，同周期元素由左至右第一电离能呈增大趋势，但ⅡA、ⅤA族元素的第一电离能比相邻元素高，故第一电离能，N>O、F>O，D错误； 故选B。 6．（2025·甘肃·高考真题）X、Y、Z、W、Q分别为原子序数依次增大的短周期主族元素。Y、Q基态原子的价电子数相同，均为其K层电子数的3倍，X与Z同族，W为金属元素，其原子序数等于X与Z的原子序数之和。下列说法错误的是 A．X与Q组成的化合物具有还原性 B．Y与Q组成的化合物水溶液显碱性 C．Z、W的单质均可在空气中燃烧 D．Z与Y按原子数组成的化合物具有氧化性 【答案】B 【分析】X、Y、Z、W、Q分别为原子序数依次增大的短周期主族元素。Y、Q基态原子的价电子数相同，说明Y、Q为同主族元素，均为其K层电子数的3倍，说明价电子数为6，为氧元素和硫元素；X与Z同族，W为金属元素，其原子序数等于X与Z的原子序数之和，所以只能推出W为镁，则Z为Na，X为H，据此解答。 【详解】A．X与Q组成的化合物如H与S形成的H2S，这些化合物中S处于最低价，具有还原性，A正确； B．Y与Q形成的化合物为SO2或SO3，溶于水生成亚硫酸或硫酸，溶液显酸性，B错误； C．Z为Na，W为Mg，都可以在空气中燃烧生成过氧化钠和氧化镁，C正确； D．Z与Y按1:1组成的化合物为过氧化钠，其中O为-1价，有氧化性，D正确； 故选B。 7．（24-25高二上·山东潍坊·期末）W、X、Y、Z、R为原子序数依次增大的短周期主族元素，W的核外电子只有一种自旋方向；Y、Z、R在元素周期表中相邻，X的核外电子数与Y的价层电子数相等，R2是氧化性最强的单质，回答下列问题： (1)由X原子核形成的三种微粒，电子排布式分别为：①1s22s2、②1s22s22p1、③1s22s12p2，有关这些微粒的叙述正确的是 (填标号)。 a．得电子能力：②>①　　　　b．表示基态原子(或离子)的是：①② c．微粒半径：①>②    　　　　d．电离一个电子所需最低能量：①>②>③ (2)YR3是一种重要的电子工业材料。分子的极性：YR3 XR3(填“>”或“<”或“=”)；YR3与YW3结构相似，YW3易与过渡金属阳离子形成配离子而YR3不能，原因是 。 (3)同周期元素中，第一电离能比Z大的元素有 种；Z与Y形成的固态Y2Z5由YZ和YZ两种离子组成，固态Y2Z5中Y原子的杂化方式为 ，YZ的电子式为 。 【答案】(1)bd (2) > F的电负性比N大，N-F键成键电子偏向于F，导致NF3中N原子核对其孤电子对吸引能力增强，难以形成配位键 (3) 3 sp、sp2 【分析】W、X、Y、Z、R为原子序数依次增大的短周期主族元素，W的核外电子只有一种自旋方向，则W为H元素；Y、Z、R在元素周期表中相邻，X的核外电子数与Y的价层电子数相等，R2是氧化性最强的单质，则Y为N元素、Z为O元素、R为F元素；X元素基态原子的电子排布式为1s22s22p1，则X为B元素。 【详解】（1）由电子排布式可知，①为基态B+离子、②为基态硼原子、③为激发态硼原子； a．B+离子易得到1个电子形成硼原子，所以B+离子的得到电子的能力强于硼原子，故错误； b．由分析可知，①为基态B+离子、②为基态硼原子，故正确； c．原子失去电子形成的阳离子的离子半径小于原子的原子半径，则B+离子的微粒半径小于硼原子，故错误； d．基态硼原子的能量低于激发态硼原子，电离一个电子所需最低能量高于激发态硼原子，基态B+离子的2s轨道为稳定的全充满结构，较难失去1个电子，则电离一个电子所需最低能量高于基态硼原子，所以电离一个电子所需最低能量的大小顺序为①>②>③，故正确； 故选bd； （2）XR3(三氟化硼)分子中硼原子的价层电子对数为3、孤电子对数为0，分子的空间构型为平面三角形，属于结构对称的非极性分子，YR3(三氟化氮)分子中氮原子的价层电子对数为4、孤电子对数为1，分子的空间构型为三角锥形，属于结构不对称的极性分子，所以三氟化氮的极性大于三氟化硼；F元素的电负性比N元素大，三氟化氮分子中氮氟键的成键电子偏向于氟原子，导致分子中氮原子核对孤电子对吸引能力增强，难以提供孤电子对形成配位键，所以氨分子易与过渡金属阳离子形成配离子而三氟化硼不能； （3）同周期元素，从左到右第一电离能呈增大趋势，氮原子的2p轨道为稳定的半充满结构，元素的第一电离能大于相邻元素，则氖元素、氟元素、氮元素的第一电离能大于氧元素； 固态Y2Z5(N2O5)固体中，NO离子中氮原子的价层电子对数为，孤电子对数为0，氮原子的杂化方式为sp杂化，离子的空间结构为直线形，电子式为，离子中氮原子的价层电子对数为，孤电子对数为0，氮原子的杂化方式为sp2杂化，则五氧化二氮分子中氮原子的杂化方式为sp、sp2杂化。 8．（24-25高二上·吉林·期末）化学用语、元素周期律等是学习元素及其化合物知识的重要工具。请回答下列问题： (1)下列说法正确的是 (填序号)。 ①s区全部是金属元素 ②共价化合物中电负性大的成键元素表现为负价 ③两种金属元素第一电离能越小的其金属性越强 ④电负性大于1.8的一定为非金属 ⑤第四周期元素中未成对电子数最多的元素位于钾元素后面第五位 (2)新型半导体材料如碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)等在航空航天、国防技术及5G技术等领域扮演着重要的角色。基态Si原子的核外电子空间运动状态共有 种，其核外电子占据最高能级的电子云轮廓图的形状为 ，基态镓原子的价层电子排布式为 。 (3)下列不同状态的C+中，电离最外层一个电子所需能量最高的是 。 a．1s22s22p1 b．1s22s22p2 c．1s22s2 d．1s22s12p1 (4)原子中运动的电子有两种相反的自旋状态，若一种自旋状态用+表示，与之相反的用-表示，称为电子的自旋磁量子数。对于基态的磷原子其价电子自旋磁量子数的代数和为 。 (5)N、O、Mg元素的前3级电离能如下表所示：X、Y、Z中为N元素的是 。 元素 X 738 1451 7733 Y 1314 3388 5301 Z 1402 2856 4578 (6)已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42.X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。X与Y可形成化合物X2Y3，Z元素可以形成负一价离子。已知检验微量化合物X2Y3可以用一种称为马氏检验的方法，其原理是：样品在盐酸中可被金属锌还原为XZ3气体，产物还有氯化锌和H2O，该反应的化学方程式是 (要用推导出来的元素表达)。 【答案】(1)②⑤ (2) 8 哑铃形 (3)c (4)或 (5)Z (6) 【详解】（1）①s区不全部都是金属元素，如H元素为非金属元素，①错误； ②共价化合物中，电负性大的成键元素对共用电子对的吸引能力较强，故电负性大的元素表现负价，②正确； ③金属性：Mg＞Al，但由于Mg位于ⅡA族，Al位于ⅢA族，镁3s能级全满较稳定，第一电离能：Mg＞Al，③错误； ④电负性大于1.8的元素不一定为非金属元素，如Pb、Bi的电负性为1.9，④错误； ⑤铬元素价层电子排布式为3d54s1，第四周期元素中未成对电子数最多的元素是铬，位于第四周期第ⅥB族，位于钾元素后面第五位，⑤正确； 故答案为：②⑤。 （2）Si原子的核外电子排布为1s22s22p63s23p2，不同轨道的电子空间运动状态不同，Si原子核外电子空间运动状态共有8种；核外电子占据最高能级为p能级，哑铃形；基态镓原子序数31，价层电子排布式为4s24p1。 （3）1s22s22p1为基态C+，1s22s22p2为基态C原子，1s22s2为基态C2+，1s22s12p1为激发态C2+，电子离核越远，受原子核吸引越小，越易电离，电离能越小，则电离最外层一个电子所需能量最高的是1s22s2，故选c。 （4）原子中运动的电子有两种相反的自旋状态，若一种自旋状态用+表示，与之相反的用-表示，磷原子其价电子排布为3s23p3，3p能级三个轨道上，每个轨道上有1个自旋方向相同的电子，则自旋磁量子数的代数和为或。 （5）一般情况下，金属元素的第一电离能小于非金属元素，则第一电离能最小的X为Mg元素；N原子价层电子排布式为2s22p3，N与O相比，2p轨道处于半充满的稳定结构，故失去第一个电子较难，第一电离能较大，则较大的Z为N元素，Y为O元素。 （6）X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，则4p能级有3个电子，其价层电子排布式为4s24p3，X为33号元素为As，Y元素原子2p轨道上有2个未成对电子，其价层电子排布式为2s22p2或2s22p4，则Y为C元素或O元素，X与Y可形成化合物X2Y3，则Y为O元素，X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42，则Z为H元素；样品在盐酸中可被金属锌还原为AsH3气体，产物还有氯化锌和H2O，根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式为：。 9．（24-25高二上·湖南长沙·期末）W、X、Y、Z为原子序数依次增大的前四周期元素，W的原子是半径最小的原子，X的原子的L电子层的p能级上没有空轨道，Y的原子L电子层的p能级上只有一对成对电子，Z的基态原子未成对电子数是W、X、Y未成对电子数之和。回答下列问题： (1)W、Z分别为 、 (均填元素符号)。 (2)W的原子核外电子的电子云轮廓图形状为 。 (3)X、Y中第一电离能较大的是 (填元素符号)。 (4)Z有两种常见含氧酸根离子，其中酸性条件下的存在形式为 ，加入强碱后向另一种离子形式转化的离子方程式为 。 (5)某元素Q的基态原子最外层电子排布式为，那么Q的元素符号应为 ，其基态原子核外有 对自旋相反的电子对。 【答案】(1) H Cr (2)球形 (3)N (4) (5) S 7 【分析】W、X、Y、Z为原子序数依次增大的前四周期元素，W的原子是半径最小的原子即为H原子， Y的原子L电子层的p能级上只有一对成对电子的是O，Y是O元素，X比O原子序数小，且L电子层的p能级上没有空轨道，则X是N元素，三者未成对电子数之和为6，Z的基态原子未成对电子数是W、X、Y未成对电子数之和，所以Z为Cr元素； 【详解】（1）根据分析，W、X、Y、Z分别为H、N、O、Cr； （2）H原子核外电子排布是1s1，s能级的电子云轮廓图形状为球形； （3）N的价电子排布式为2s22p3，O的价电子排布式为2s22p4，N原子2p轨道处于半满状态，较稳定，所以第一电离能：N>O； （4）Cr有两种常见含氧酸根离子，分别是和，其中酸性条件下的存在形式为；加入强碱后向另一种离子形式转化的离子方程式为； （5） np轨道已填充电子，说明ns轨道已经排满电子，则n-1=2，故n=3，元素Q的原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，故Q为S元素，其基态原子的轨道表示式为，有7对自旋相反的电子对。 10．（24-25高二上·天津南开·期末）下表列出了①~⑩十种元素在周期表中的位置。 周期族 ⅠA ⅡA … ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 0 1 ① 2 … ② ③ ④ 3 ⑤ ⑥ … -⑦ ⑧ ⑨ ⑩ 回答下列问题： (1)在第三周期中，离子半径最小的元素的基态原子价层电子轨道表示式为 ；原子序数为28的元素在元素周期表中的位置 。 (2)④、⑤按原子个数比1∶1组成的物质的电子式为 。 (3)用离子方程式表示⑧和⑨两种元素的非金属性强弱： 。 (4)均由①、④、⑤、⑧四种元素组成的两种化合物，相互之间可以发生反应，其离子方程式为 。 (5)已知砷(As)与Ga同周期，As与③同主族。 ⅰ．GaAs的熔点为1238℃，且熔融状态不导电，据此判断，该化合物是 (填“共价化合物”或“离子化合物”)。 ⅱ．用原子结构理论推测，GaAs中As元素的化合价为 。 ⅲ．下列事实不能用元素周期律解释的是 (填标序号)。 a．原子半径：Ga>As  b．热稳定性：NH3＞AsH3  c．碱性：Ga(OH)3＞Al(OH)3  d．酸性：H3AsO4＞H3AsO3 【答案】(1) 第四周期第VⅢ族 (2) (3)(或() (4) (5) 共价化合物 -3 d 【分析】依据元素在周期表中的位置，可确定①、②、③、④、⑤、⑥、⑦、⑧、⑨、⑩分别为H、C、N、O、Na、Mg、Al、S、Cl、Ar。 【详解】（1） 在第三周期中，金属元素形成的阳离子比原子少1个电子层，且金属元素的核电荷数越大，阳离子半径越小，则离子半径最小的元素为铝，基态原子价层电子表示式为3s23p1，价电子轨道表示式为；原子序数为28的元素为Ni，价电子排布式为3d84s2，在元素周期表中的位置为：第四周期第VⅢ族。 （2） ④、⑤按原子个数比1∶1组成的物质为Na2O2，电子式为。 （3）⑧和⑨两种元素分别为S、Cl，利用Cl2与Na2S或H2S的置换反应可确定Cl2的氧化性大于S，从而得出Cl的非金属性大于S，用离子方程式表示⑧和⑨两种元素的非金属性强弱：(或()。 （4）均由①、④、⑤、⑧四种元素组成的两种化合物，相互之间可以发生反应，则两种物质为NaHSO3、NaHSO4，二者发生反应生成Na2SO4、H2O、SO2，其离子方程式为。 （5）ⅰ．GaAs的熔点为1238℃，且熔融状态下不导电，表明熔融时没有离子生成，则该化合物是共价化合物。 ⅱ．As与N同主族，则其最外层有5个电子，Ga为第四周期第ⅢA族元素，则在GaAs中As元素的化合价为-3。 ⅲ．a．同周期元素从左到右，原子半径依次减小，Ga在As的左边，则原子半径：Ga＞As，a不符合题意； b．N和As为同主族元素，从上到下，非金属性依次减弱，非金属性越强，简单氢化物越稳定，则热稳定性：NH3＞AsH3，b不符合题意； c．Ga、Al为同主族元素，Ga在Al的下方，Ga的金属性比Al强，则碱性：Ga(OH)3＞Al(OH)3，c不符合题意； d．H3AsO4比H3AsO3的非羟基氧原子个数多，所以酸性：H3AsO4＞H3AsO3，但不能用元素周期律解释，d符合题意； 故选d。 【点睛】同周期元素从左到右，原子半径依次减小，非金属性依次增强，金属性依次减弱。 / 学科网（北京）股份有限公司 $