1.2.4 微专题2 元素推断与元素周期律的综合应用-【核心素养新教学】2025-2026学年高二化学同步优质教学课件（人教版选择性必修2）

第一章 化学反应的热效应 第一章 原子结构与性质 第二节 原子结构与元素的性质 微专题2 元素推断与元素周期律的综合应用 1.元素推断的一般思路 2.推断元素的常用方法 (1)利用稀有气体元素原子结构的特殊性。 (2)利用常见元素及化合物的特征性质。 3.由基态原子的价层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=最高能层序数 (2)主族元素的族序数=价层电子数 (3)第ⅢB族~第ⅦB族的价层电子排布为(n-1)d1~5ns1~2(镧系、锕系除外),族序数=价层电子数。如锰的价层电子排布为3d54s2,它位于元素周期表中第四周期第ⅦB族。 (4)第ⅠB族和第ⅡB族的价层电子排布为(n-1)d10ns1~2,族序数=ns能级上的电子数。 4.元素“位—构—性”之间的关系 元素的原子结构决定了元素在周期表中的位置和元素的主要性质,元素在周期表中的位置反映了元素的原子结构和元素的主要性质,故三者之间可相互推断。 1.元素X、Y、Z在周期表中的相对位置如图所示。已知Y元素原子的外围电子排布式为nsn－1npn＋1，则下列说法不正确的是 A.Y元素原子的外围电子排布式为4s24p4 B.Y元素在元素周期表的第3周期ⅥA族 C.X元素所在周期中所含非金属元素最多 D.Z元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3     X   Y   Z     √ 解析　因为Y元素原子的外围电子排布式中出现了np轨道，故其ns轨道已经充满且只能为2个电子，则n－1＝2，n＝3，即Y元素原子的外围电子排布式为3s23p4，故A项错误、B项正确； Y为S元素，X为F元素，第2周期所含非金属元素最多，故C项正确； Z为As元素，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，故D项正确。 2.如图是部分短周期元素的原子序数与其某种常见化合价的关系图，若用原子序数代表所对应的元素，则下列说法正确的是 A.31d和33d属于同种核素 B.第一电离能：d>e，电负性：d<e C.气态氢化物的稳定性：a>d>e D.a和b形成的化合物不可能含共价键 √ 解析　短周期元素中，a为－2价，e为＋6价，均处于第ⅥA族，可推知a为O，e为S，b有＋1价，原子序数大于O，则b为Na，由原子序数可知d处于第3周期，化合价为＋5，则d为P。31P和33P质子数相同，中子数不同，是不同的核素，互为同位素，A错误； 同周期主族元素从左到右第一电离能增大，但是P原子3p轨道电子为半充满稳定状态，第一电离能较大，则第一电离能：P>S，电负性：P<S，B正确； 元素的非金属性越强，其气态氢化物的稳定性越强，则稳定性：H2O>H2S>PH3，C错误； O和Na形成的化合物Na2O2中含有共价键，D错误。 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 √ 解析　根据短周期主族元素Z与X形成淡黄色化合物Z2X2，结合所学元素化合物知识推断Z2X2是Na2O2，则X是O元素，Z是Na元素。基态O原子的核外电子排布式是1s22s22p4，电子总数是8，最高能级电子数是4，符合题意。再根据Y、W最外层电子数相同，且主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，可以判断Y、W分别是F元素、Cl元素。同主族元素从上到下，第一电离能逐渐减小，同周期元素从左到右，第一电离能呈增大趋势，故第一电离能：F＞Cl，F＞O，A项错误； 元素电负性由大到小的顺序是F、O、Cl，则单质得电子能力由强到弱的顺序也是F、O、Cl，因此简单离子的还原性由强到弱的顺序是Cl、O、F，B项错误； O、F、Na、Cl对应的简单离子中，Cl－电子层数最多，半径最大，O、F、Na对应的简单离子电子层数相同，原子序数越大，半径越小，故简单离子半径由大到小的顺序是Cl、O、F、Na，C项正确； F、Cl对应的氢化物分别是HF和HCl，HCl是强酸，HF是弱酸，D项错误。 4.有A、B、C、D四种元素，已知A元素是地壳中含量最多的元素；B元素为金属元素，它的原子核外K、L层上电子数之和等于M、N层电子数之和；C元素是第3周期第一电离能最小的元素；D元素在第3周期中电负性最大。 (1)试推断A、B、C、D四种元素的符号： A.____，B.____，C.____，D.____。 (2)写出A元素原子的核外电子排布式：_________；用轨道表示式表示C 原子的核外电子排布情况：_______________________________。 O Ca Na Cl 1s22s22p4 (3)比较四种元素的第一电离能和电负性的大小(写元素符号)： 第一电离能：_______________；电负性：_______________。 Na＜Ca＜Cl＜O Na＜Ca＜Cl＜O 解析　A是氧元素，B的电子排布式为1s22s22p63s23p64s2，是钙元素，C是钠元素，D是氯元素。 5.有A、B、C、D、E 5种元素，它们的核电荷数依次增大，且都小于20。其中A为非金属元素，A和E属同一族，它们原子最外层电子排布式为ns1；B和D也属同一族，它们原子最外层的p能级电子数是s能级电子数的两倍；C原子最外层上电子数等于D原子最外层上电子数的一半。 请回答下列问题： (1)A是____(填元素符号，下同)，B是___，C是____，D是___，E是____。 (2)由这五种元素组成的一种化合物是________________(填化学式)。写出该物质的一种主要用途：_________。 H O Al S K KAl(SO4)2·12H2O 作净水剂 (3)写出C元素基态原子的核外电子排布：_____________。 (4)用轨道表示式表示D元素原子的外围电子排布为__________________。 (5)元素B与D的电负性的大小关系是B______(填“＞”“＜”或“＝”，下同)D，C与E的第一电离能的大小关系是C______E。 1s22s22p63s23p1 ＞ ＞ 解析　A、B、C、D、E 5种元素的核电荷数都小于20，故都为主族元素。A、E属同一族且最外层电子排布式为ns1，故为第ⅠA族元素，而A为非金属元素，则A为氢；B、D为同一族，其原子最外层的p能级电子数是s能级电子数的两倍，故其最外层电子排布式为ns2np4，为第ⅥA族元素，B核电荷数小于D，则B为氧，D为硫，E为钾；C原子最外层上的电子数为硫原子最外层上电子数的一半，则C为铝；同主族元素自上而下电负性逐渐减小，故B(氧)的电负性大于D(硫)，E(钾)的第一电离能小于钠，钠的第一电离能小于C(铝)，故第一电离能：Al＞K。 深挖教材 1.粒子半径的比较方法 ① 电子的能层数 能层数越多 原子半径_____ 越大 特例：rLi>rAl 能层数相同 ② 核电荷数 核电荷数越小 原子半径_____ 越大 核电荷数和能层数都相同 ③ 核外电子数 核外电子数越多 原子半径_____ 越大 深挖教材 教材模型及分析 教材模型 部分主族元素及0族元素的第一电离能比较示意图 2.电离能 气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量叫做第一电离能。 ①原子的逐级电离能越来越大。 同种元素 I1 ＜ I2 ＜ I3 ＜ I4 ②能层(n)同，I相差不大，能层（n）不同，I相差很大 当电离能突然变大时说明电子的能层发生了变化，即同一能层中电离能相近，不同能层中电离能有很大的差距。 模型分析 判断元素的第一电离能: (1)①横向比较,同一周期主族元素第一电离能从左到右呈现递增趋势,但是ⅡA族元素第一电离能大于ⅢA族元素的第一电离能,ⅤA族大于ⅥA族; ②纵向比较,同一主族元素的第一电离能从上到下呈现递减趋势。 (2)模型应用与指导——比较元素第一电离能大小的方法 ①确定所比较的两种元素在周期表中的位置关系,是同周期还是同一主族,依据位置关系比较元素的第一电离能大小关系。 ②两种元素既不是同周期又不属于同主族,如N和S比较第一电离能,可以拿O或者P作为中间元素来比较。 3.电负性 ①同一周期：主族元素的电负性从左到右逐渐增大。 ②同一主族：元素的电负性从上到下呈现减小趋势。 电 负 性 的 应 用 判断金属性与非金属性的强弱 金属的电负性一般小于1.8，金属元素的电负性越小，金属元素越活泼 非金属的电负性一般大于1.8，非金属元素的电负性越大，非金属元素越活泼 判断元素在化合物中的价态 电负性大的元素易呈现负价 电负性小的元素易呈现正价 判断化学键类型 电负性差值大的元素原子之间形成的化学键主要是离子键 电负性差值小的元素原子之间形成的化学键主要是共价键 模型应用1——根据原子结构比较元素第一电离能 1.硫代硫酸盐是一类具有应用前景的浸金试剂。硫代硫酸根( )可看作是 中的一个O原子被S原子取代的产物。 (1)基态S原子价电子排布式是　　　　　。  (2)比较O原子和S原子的第一电离能大小,从原子结构的角度说明理由:      　 。 3s23p4 I1(O)>I1(S),氧原子半径比硫原子半径小,则氧原子核对最外层电子的吸引力较大,不易失去一个电子 解析 (1)S是第3周期ⅥA族元素,基态S原子价电子排布式为3s23p4。 (2)S和O为同主族元素,O原子核外有2个电子层,S原子核外有3个电子层,O原子半径小,原子核对最外层电子的吸引力大,不易失去1个电子,即O的第一电离能大于S的第一电离能。 解题指导　构建位—构—性模型 (1)分析O与S元素在元素周期表中的位置关系; (2)依据O与S在周期表中的位置关系,得出它们的原子结构特点:最外层电子数相同,原子半径O小于S。 模型应用2——以元素推断形式比较元素第一电离能 2.X、Y、Z、W四种短周期主族元素,原子序数依次增大。X、Y与Z位于同一周期,且只有X、Y元素相邻。X基态原子核外有2个未成对电子,W原子在同周期中原子半径最大。下列说法不正确的是(　　) A.第一电离能:Y>Z>X C.Z、W原子形成稀有气体电子构型的简单离子的半径:W<Z B.电负性:Z>Y>X>W D.W2X2与水反应生成产物之一是非极性分子 A 解析 X、Y、Z、W四种短周期主族元素,原子序数依次增大。X、Y与Z位于同一周期,且只有X、Y元素相邻。X基态原子核外有2个未成对电子,则X为C,Y为N,Z为F,W原子在同周期中原子半径最大,则W为Na。根据同周期从左到右第一电离能呈增大趋势,但ⅡA族大于ⅢA族,ⅤA族大于ⅥA族,则第一电离能:Z>Y>X,故A错误;根据同周期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,则电负性:Z>Y>X>W,故B正确;根据同电子层结构核多径小,则Z、W原子形成稀有气体电子构型的简单离子的半径:W<Z,故C正确;W2X2与水反应生成产物之一为乙炔,乙炔是非极性分子,故D正确。 解题指导　(1)根据题意推断元素。 (2)联系元素第一电离能的递变规律判断比较。 例1　日光灯中用到的某种荧光粉的主要成分为3W3(ZX4)2·WY2。已知:X、Y、Z和W为原子序数依次增大的前20号元素,W为金属元素。基态X原子s轨道上的电子数和p轨道上的电子数相等,基态X、Y、Z原子的未成对电子数之比为2∶1∶3。下列说法正确的是(　　) A.电负性:X>Y>Z>W B.原子半径:X<Y<Z<W C.Y和W的单质都能与水反应生成气体 D.Z元素最高价氧化物对应的水化物具有强氧化性 C 解析 根据基态X原子s轨道上的电子数与p轨道上的电子数相等,可知X的电子排布式为1s22s22p4,为O元素,基态O原子的未成对电子数为2,则基态Y、Z原子的未成对电子数分别为1、3,结合原子序数关系可确定Y为F元素或Na元素,Z为P元素,则该荧光粉的主要成分为3W3(PO4)2·WF2,结合化合物中各元素化合价代数和为0可确定W为+2价,又其原子序数最大,故W为Ca元素,Y为F元素。元素电负性:F>O>P>Ca,A项错误;原子半径:F<O<P<Ca,B项错误;F2、Ca与水反应生成的气体分别为O2和H2,C项正确;P元素的最高价氧化物对应的水化物H3PO4不具有强氧化性,D项错误。 例2　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 C 解题指导 解答本题的思维流程如下: 提取关键点 (1)基态X原子的电子总数是其最高能级电子数的2倍;(2)Z可与X形成淡黄色化合物Z2X2;(3)Y、W最外层电子数相同 转化知识点 (1)X可能为Be或O;(2)Z2X2型的淡黄色化合物应为Na2O2;(3)Y元素、W元素在同一主族 排除障碍点 如何推导出Y元素? 淡黄色固体为Na2O2,则X为O元素,Z为Na元素,X、Y、Z、W均为短周期主族元素且原子序数依次增大,故Y元素为主族元素且原子序数大于O元素小于Na元素,可得Y为F元素 解析 第一电离能:F>O>Cl>Na,A项错误;简单离子的还原性:Cl->O2->F-,B项错误;简单离子的半径:Cl->O2->F->Na+,C项正确;氢化物水溶液的酸性: HCl>HF,D项错误。 1.某元素原子的最外层电子数为2,价层电子数为5,并且是同族中原子序数最小的元素,关于该元素的叙述不正确的是(　　) A.该元素为过渡元素 B.该元素处于元素周期表中第四周期第ⅡA族 C.该元素位于元素周期表的d区 D.该元素基态原子的电子排布式为[Ar]3d34s2 B 解析 根据该元素原子的最外层电子数为2,价层电子数为5,可知其价层电子排布式为(n-1)d3ns2。又知该元素是同族中原子序数最小的元素,则该元素处于第四周期,其价层电子排布式为3d34s2,应为过渡元素,处于第四周期第ⅤB族,位于元素周期表的d区。 2.X、Y、Z、W四种短周期主族元素,原子序数依次增大。X、Y与Z位于同一周期,且只有X、Y元素相邻。X基态原子核外有2个未成对电子,W原子在同周期中原子半径最大。下列说法不正确的是 A.第一电离能:Y>Z>X C.Z、W原子形成稀有气体电子构型的简单离子的半径:W<Z B.电负性:Z>Y>X>W D.非金属性:Z>Y>X A 解析 X、Y、Z、W四种短周期主族元素,原子序数依次增大。X、Y与Z位于同一周期,且只有X、Y元素相邻。X基态原子核外有2个未成对电子,则X为C,Y为N,Z为F,W原子在同周期中原子半径最大,则W为Na。根据同周期从左到右第一电离能呈增大趋势,但第ⅡA族大于第ⅢA族,第ⅤA族大于第ⅥA族,则第一电离能:Z>Y>X,故A错误;根据同周期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,则电负性:Z>Y>X>W,故B正确;根据同电子层结构核多径小,则Z、W原子形成稀有气体电子构型的简单离子的半径:W<Z,故C正确;据同周期从左到右非金属性逐渐增强,D正确。 3.元素X、Y、Z、M分布在三个短周期中,其中Y和Z原子序数相差2,Z的最外层电子数为内层的3倍,Y和M同族,下列说法错误的是(　　) B B.极性:Y2X2>X2Z2 C.单质熔点:Y>M D.热稳定性:YX4>MX4 解析 由信息“Z的最外层电子数为内层的3倍”确定元素Z为氧元素,“Y和Z原子序数相差2”推出元素Y为碳元素,又因“Y和M同族”则元素M为硅元素,由信息“X、Y、Z、M分布在三个短周期中”确定元素X为氢元素。 4.前4周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X是空气中含量最多的元素,Y的周期序数与族序数相等,基态时Z原子3p原子轨道上有5个电子,W与Z处于同一主族。下列说法正确的是(　　) A.原子半径:r(X)<r(Y)<r(Z)<r(W) B.X的第一电离能比同周期相邻元素的大 C.Y的最高价氧化物对应水化物的酸性比Z的强 D.Z的简单气态氢化物的热稳定性比W的弱 B 解析 同周期主族元素从左到右,原子半径逐渐减小;同主族元素从上到下,原子半径逐渐增大,则原子半径:r(N)<r(Cl)<r(Al)< r(Br),A项错误。N的第一电离能比同周期相邻元素的第一电离能大,B项正确。非金属性Al<Cl,则Al的最高价氧化物对应水化物的酸性比Cl的弱,C项错误。非金属性Cl>Br,则简单气态氢化物的热稳定性HCl>HBr,D项错误。 5.元素X、Y、Z在周期表中的相对位置如图所示。已知Y元素基态原子的价电子排布为nsn-1npn+1,则下列说法不正确的是(　　)     X   Y   Z     A.Y元素基态原子的价电子排布式为4s24p4 B.Y元素在周期表的第三周期第ⅥA族 C.X元素所在周期中所含非金属元素最多 D.Z元素原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3 A 解析 因为Y元素基态原子的价电子排布中出现了np能级,故其ns能级已经排满且只能为2个电子,则n-1=2,n=3,即Y元素基态原子的价电子排布式为3s23p4,故A项错误、B项正确;Y为S元素,X为F元素,第二周期所含非金属元素最多,故C项正确;Z为As元素,核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3,D项正确。 S2 S C中心原子为sp2杂化,C中心原子为sp3杂化,键角C>C,A项正确;C2H2为非极性分子,H2O2为极性分子,B项错误;原子半径C<Si,键能C—C>Si—Si,故单质熔点金刚石(或石墨)>硅晶体,C项正确;键能C—H>Si—H,故热稳定性CH4>SiH4,D项正确。 A.键角:Y>Y $