第05讲 元素周期律与原子结构关系的综合应用 （重难点讲义）化学苏教版选择性必修2

第05讲 元素周期律与原子结构关系的综合应用 重难目标 1.能说明核外电子排布的周期性与元素周期表结构的对应关系，会由外围电子排布确定元素的周期、族和分区。 2.掌握原子半径、简单离子半径的比较方法，能解释递变的原因。 3.能综合运用原子半径、第一电离能、电负性、金属性与非金属性比较元素及其化合物的性质。 4.能由原子结构信息或元素在周期表中的位置进行“位置—结构—性质”的相互推断。 考情分析 本讲把核外电子排布与元素周期律连成一条线，是专题2的落点，高考中多以短周期元素推断题和结构综合题的形式出现。具有以下命题特点： 位置与结构：由外围电子排布式判断周期、族和所属区，或由位置写出外围电子排布式。 半径比较：同周期、同主族原子半径的递变，电子层结构相同的离子半径比较，是选择题的常设选项。 综合推断：给出“基态原子未成对电子数最多”“s能级电子数等于p能级电子数”等结构条件推断短周期元素，再比较半径、第一电离能、电负性和氢化物稳定性。 一、核外电子排布与周期表结构的对应 1.周期序数等于基态原子的电子层数。各周期都从ns能级开始、以np能级排满结束（第一周期只有1s）。每个周期对应一个能级组，如第4周期对应4s、3d、4p，能级组能容纳多少电子，该周期就有多少种元素，所以各周期所含元素的种数依次为2、8、8、18、18、32、32。 2.族的确定：主族元素的族序数等于最外层电子数，即ns1~ns2np5；0族为稀有气体，外围电子排布为1s2或ns2np6；副族元素中ⅢB~ⅦB的族序数等于(n−1)d与ns上的电子数之和，第Ⅷ族为该和等于8、9、10的三列，ⅠB、ⅡB的族序数等于ns上的电子数。 3.按外围电子排布可把周期表分成五个区： 4.s区与p区合起来就是主族元素和0族元素：s区包含ⅠA、ⅡA两族，除氢元素外都是活泼金属；p区包含ⅢA~ⅦA族和0族，所有非金属元素都在p区。d区、ds区和f区元素统称过渡元素，其中ⅠB、ⅡB两族原子的(n−1)d能级已经排满，单独划为ds区，镧系和锕系属于f区。 二、微粒半径的比较 1.原子半径由电子层数和核电荷数共同决定：电子层数越多半径越大；电子层数相同时，核电荷数越大、核对电子的吸引越强，半径越小。 2.同一周期从左到右，原子半径逐渐减小（稀有气体元素的原子半径测定方法不同，不参与比较）；同一主族从上到下，电子层数增多，原子半径逐渐增大。 3.简单离子半径的比较按三步走：先看电子层数，层数多的半径大；电子层结构相同时，核电荷数越大半径越小，如r(O2−)＞r(F−)＞r(Na+)＞r(Mg2+)＞r(Al3+)；同种元素的微粒，核外电子数越多半径越大，即r(阴离子)＞r(原子)＞r(阳离子)，如r(Cl−)＞r(Cl)，r(Fe)＞r(Fe2+)＞r(Fe3+)。 三、元素性质的递变与判断依据 1.同一周期从左到右，原子半径减小、失电子能力减弱、得电子能力增强，金属性逐渐减弱、非金属性逐渐增强；同一主族从上到下，原子半径增大，金属性逐渐增强、非金属性逐渐减弱。 2.金属性强弱的判断依据：单质与水或酸反应置换氢气的难易、最高价氧化物对应水化物碱性的强弱、金属间的置换反应，以及电负性的大小（电负性越小，金属性越强）。第一电离能只反映气态原子失去第一个电子的难易，与金属性强弱不完全一致，如I1(Al)＜I1(Mg)而金属性Mg＞Al，一般不单独用作判据。 3.非金属性强弱的判断依据：与氢气化合的难易与气态氢化物的稳定性、最高价氧化物对应水化物酸性的强弱、非金属间的置换反应、电负性的大小。 4.氢化物的稳定性由非金属性决定，与分子间作用力无关；沸点的高低则要考虑氢键和相对分子质量，二者不能混为同一条规律使用。 四、位置、结构与性质的相互推断 1.常用突破口：外围电子排布式给出族和区；未成对电子数、空间运动状态数给出具体元素；“最外层电子数是次外层的2倍”指向C，“s能级电子总数等于p能级电子总数”指向O或Mg，“地壳中含量最多的元素”指向O，“原子半径最大的短周期元素”指向Na。 2.推断的一般路线：由结构条件写出电子排布式，确定原子序数和元素符号；由电子层数和外围电子数确定周期与族；再由位置推出性质，比较半径、电离能、电负性、氢化物稳定性和最高价氧化物对应水化物的酸碱性。 3.作答时注意区分“原子半径”与“离子半径”、“最高价氧化物对应水化物”与“氢化物”、“金属性”与“金属活动性”，这几处是推断题失分最集中的地方。 题型01 外围电子排布与周期表位置 【典例1】元素周期表是元素周期律的必然产物，元素周期表对化学的发展有很大影响，在材料、能源、环境和生命科学研究上发挥着越来越重要的作用。 (1)元素周期律的实质是______。 A．原子半径的周期性变化 B．元素主要化合价的周期性变化 C．核外电子排布的周期性变化 D．原子序数的递增 (2)元素c在周期表中的位置可表示为______。 A．第二周期第6族 B．第一周期Ⅵ主族 C．第二周期第6A族 D．第二周期ⅥA族 (3)表中金属性最强的元素的原子结构示意图是______，f和g的氢化物中稳定性较强的是______(填化学式)。属于过渡元素的是______(填字母编号)。 (4)d的最高价氧化物对应的水化物与g的最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式是____________。 (5)上述元素中，紧靠金属与非金属分界线的是______(用元素符号表示)。 (6)元素周期表可以用于寻找新元素、发现物质的新用途。下列说法正确的是______。 A．在周期表中金属与非金属的分界处可以找到催化剂材料 B．对氟、氯、硫、磷、砷等元素的研究，有助于制造出新品种的农药 C．在过渡元素中可寻找制造半导体的元素 D．可在第ⅠA、ⅡA族元素中寻找制造耐高温、耐腐蚀合金的元素 【对练1】下表是元素周期表的一部分，针对表中用字母标出的元素，回答下列问题： (1)请写出F元素在周期表中的位置___________。 (2)元素C的原子结构示意图为___________。 (3)元素A、I形成10电子分子的分子式为___________。 (4)B、C、E、H四种元素对应的简单离子半径由大到小的顺序是__________(用离子符号表示)。 (5)元素B和元素H形成的化合物，高温灼烧时，火焰呈___________色。 (6)E的氧化物和B的最高价氧化物的水化物反应的离子方程式：___________。 (7)铷(Rb)位于IA族，Rb2O2与水能剧烈反应并释放出O2，写出化学方程式：___________。 【对练2】X、Y、T、Z（原子序数依次增大）四种元素的核电荷数均小于18，它们部分元素性质或原子结构特征见下表： 元素编号 元素性质或原子结构 X 最外层电子数是次外层电子数的2倍 Y 常温下单质为双原子分子，其氢化物水溶液呈碱性 T 与氧元素同一主族 Z 元素的最高正化合价是+7 据表中的信息回答下列问题： (1)元素Y与氢元素形成一种离子YH4+，写出该离子的电子式___________。（用元素符号表示） (2)元素Z与元素T相比，非金属性较强的是___________（填元素符号）。下列事实中，能证明该结论的是___________（选填字母编号）。 A．常温下Z的单质和T的单质状态不同 B．Z的单质在常温下可以和T的氢化物发生反应 C．一定条件下Z和T的单质都能与NaOH溶液发生反应 D．常温下Z单质在水中的溶解性比T单质大 (3)探寻物质性质的差异性是学习的重要方法之一，X、Y、Z、T四种元素的最高价氧化物的水化物中，化学性质明显不同于其他三种酸的是___________（填化学式），其属于___________。（双选） A．离子化合物    B．共价化合物    C．弱电解质    D．强电解质 题型02 原子半径与离子半径的比较 【典例2】W3X2Y2Z可以作为防水剂使用，以减轻水对混凝土的损伤。W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素，W、Z同主族且二者可形成离子化合物，X、Y的最外层未成对电子数与内层电子数相同。下列说法正确的是 A．简单离子的半径：Y<Z B．X、Y对应的简单氢化物的稳定性：Y>X C．ZWXY3在水中的溶解度小于Z2XY3的 D．Y的最高能层中成对电子和未成对电子占据的轨道数不相同 【对练3】一种密封材料的分子结构如图所示，其中X、Y、Z、Q、W为原子序数依次增大的五种短周期主族元素，Q与Y同族，五种元素中基态Z原子的未成对电子数最多，W的价层电子排布式为(n+1)sn(n+1)pn+2。下列说法正确的是 A．原子半径：W＞Q＞Z＞Y＞X B．简单氢化物的稳定性：Q＞Y C．最高正化合价：W＞Z＞Y=Q＞X D．X、Y、Z组成的化合物不可能为离子晶体 【对练4】X、Y、Z、Q和W元素的原子序数依次增大，且皆不在0族。X和Y处于同一周期，X的核外电子分布在4个原子轨道上，X和Y的n p轨道电子数之和等于Z的(n+1)p轨道电子数，在化合物QZ中两种离子的电子排布式相同，W2+离子的M层电子数比K层和L层电子数之和多2。下列叙述正确的是 A．非金属性：X>Z B．Y的氢化物难溶于水 C．最高化合价：Y<W D．Q的焰色为黄色 题型03 第一电离能与电负性的综合比较 【典例3】a、b、c、d均为前20号元素。25°C时，其浓度均为0.01mol/L的最高价氧化物对应水化物溶液的pH与基态原子第一电离能的关系如图，下列说法正确的是 A．a与b同周期，c与d同主族 B．简单离子半径：b>a C．金属性：c>d D．基态b原子中的核外电子有16种空间运动状态 【对练5】c3e2(da4)2b3由于具有较高的电压平台和优异的结构稳定性，被认为是一种充满发展潜力的锌离子电池正极材料。a、b、c、d为原子序数依次增大的短周期主族元素，五种元素的第一电离能和电负性的相对大小与原子序数的关系如图所示，c为短周期金属性最强的元素。下列说法错误的是 A．基态a原子的空间运动状态有5种 B．a与b简单氢化物的稳定性：a<b C．c3e2(da4)2b3含有离子键、共价键 D．基态e原子的价层电子排布式：3d44s1 【对练6】高能离子化合物X5Y(ZM3)4由同一短周期元素组成。四种原子基态时未成对电子总数为7，内层电子总数为8，阴离子结构如图。下列元素中电负性最小的是 A．M B．X C．Y D．Z 题型04 由原子结构推断元素 【典例4】化合物[XW4Z(QY4)2⋅12W2Y]是典型的无机水合盐相变材料，在建筑领域具有良好的应用前景。W、X、Y、Z、Q为原子序数依次增大的短周期元素，其中Q和Y的基态原子的价层电子数相同。下列说法错误的是 A．第一电离能：Z<X<Q B．X、Y、W三种元素可形成离子化合物 C．简单离子半径：W<Z<X D．X、Y、Q均可与W形成18电子化合物 【对练7】X、Y、Z和W为原子序数依次增大的四种短周期主族元素。已知X是原子半径最小的元素，Y元素的基态原子中s能级的电子总数是p能级电子总数的2倍，Z元素基态原子的L层有6种运动状态不同的电子，W的焰色试验为黄色。下列有关说法错误的是 A．电负性：χ(Z)>χ(Y)>χ(X)>χ(W) B．同周期第一电离能大于Z的元素有2种 C．Z与W可形成含非极性键的离子化合物 D．X与Y、Z均能形成18电子的微粒 【对练8】WZ2浓溶液中含有的X[WZ2(YX)]具有酸性，能溶解金属氧化物。元素X、Y、Z、W分别位于不同的前四周期且原子序数依次增大。非金属元素Z的基态原子M层有一个未成对电子，基态Y原子的最外层电子数是次外层的3倍，W2+的电子占据的最高能级为全充满的3d能级。下列说法错误的是 A．电负性：Y>Z>X B．Z元素位于元素周期表的p区 C．同周期元素中，第一电离能大于Y的元素有2种 D．船舶外壳上镶嵌W单质，可避免船体被腐蚀 1．磷酸铁锂(LiFePO4)电极材料主要用于各种锂离子电池，回答下列问题： (1)Fe在元素周期表中的位置：___________，其价层电子排布式为___________。 (2)用“＞”“＜”或“=”填空。 ①离子半径：Li+___________H－； ②第一电离能：Be___________B； ③电负性：O___________P。 (3)根据对角线规则，在周期表中，与Li化学性质最相似的邻族元素是___________(写元素符号)。 (4)下列Li原子电子排布图表示的状态中，能量最低和最高的分别为___________、___________(填字母)。 A．    B．   C．    D． (5)基态P原子中未成对的电子数为___________，其原子核外电子占据的最高能级的电子云轮廓图为___________形。 (6)基态Fe2+的3d电子轨道表示式为___________。 2．现有属于前四周期的A、B、C、D、E、F、G七种元素，原子序数依次增大。A元素基态原子的价电子排布式为nsnnpn+1；C元素为周期表中最活泼的非金属元素；D元素原子核外有三个电子层，最外层电子数是内层电子总数的1/5；E元素形成的正三价离子的3d轨道为半充满状态；F元素基态原子的M层全充满，N层只有一个电子；G元素与A元素位于同一主族，其某种氧化物有剧毒。 (1)第一电离能：A_____B；简单气态氢化物稳定性A_____B(填“<”“>”或“=”)。 (2)写出C元素的原子结构示意图_____。写出D基态原子价电子轨道表示式_____。 (3)请从核外电子排布的角度解释E的三价离子比二价离子更稳定_____。 (4)F元素位于元素周期表的____区，其基态原子核外电子有____种不同空间运动状态。 (5)G元素可能的性质是_______(填序号)。 A．其单质可作为半导体材料 B．其电负性大于磷 C．其原子半径大于锗 D．其第一电离能小于硒 3．根据要求完成下列问题： (1)Fe成为阳离子时首先失去________轨道电子。 (2)金属铬的第二电离能（ICr）和锰的第二电离能（IMn）分别为1590.6kJ⋅mol−1、1509.0kJ⋅mol−1，ICr>IMn的原因是________。 (3)第一电离能介于B、N之间的第二周期元素有________种。 (4)基态原子最外层电子排布式分别为3s2和3s23p5的元素形成的化合物的化学式为________。 (5)已知X、Y、Z、W、Q是原子序数依次增大的前四周期元素，其元素性质或原子结构如表： 元素 元素的性质或原子结构 X 基态原子核外电子分占3个不同能级，且每个能级上排布的电子数相同 Y 原子最高能级的不同轨道都有电子，且自旋方向相同 Z 电子排布式为nsnnpn+3 W 位于周期表中第7纵列 Q 基态原子M层全充满，N层只有一个电子 ①Q在周期表中位于________（填“s区”或“ds区”）。 ②写出Y和Z形成的化合物YZ3的电子式：________。 ③基态W原子核外价层电子排布式为________。 4．W10(ZY4)6(YX)2是文物修复中使用的一种仿生材料，X、Y、Z、W为依次位于第一至第四周期的主族元素。其中，X原子核外电子只有一种自旋取向，基态Y原子核外s能级上的电子总数与p能级上的电子总数相等。Z的单质能在空气中自燃，基态W原子价层电子数为X的2倍。下列说法错误的是 A．X和Z的单质均具有还原性 B．化合物WY可作干燥剂 C．X和Y的单质均可在空气中燃烧 D．化合物Z2Y3的水化物具有酸性 5．化合物L2MQR4与TXR4可用作电解质饮料的配料。短周期元素M、R、L、T、Q、X原子序数依次增加，R、X同族，Q与X相邻，Q基态原子的3p轨道为半充满，则下列说法正确的是 A．原子半径：R>X>M B．金属性：T>L>M C．第一电离能：Q>T>L D．最高价氧化物对应水化物的酸性：Q>X 6．某催化剂由Q、W、X、Y四种短周期主族元素及第四周期s区元素Z组成。Q、W、X、Y的原子序数依次增大，基态Z原子的原子核外无未成对电子。基态Q原子的核外电子填充在3个能级，且各能级电子数相等，其价电子数等于W原子核电荷数的一半。X与Y位于不同周期，基态X原子的价电子数与基态Y原子p轨道中的电子总数相等。下列说法正确的是 A．电负性：X>W B．QW32−的中心原子采取sp3杂化 C．Z的原子半径在同周期中最大 D．Y的第一电离能高于同周期相邻元素 7．（2024-2025高三上·天津宝坻·阶段检测）下列表格是元素周期表的一部分。请按要求填空(用化学用语填写) (1)⑩离子的结构示意图_________。 (2)用化学方程式表示④的简单氢化物的实验室制法_________________。 (3)写出⑤⑥形成的过氧化物的电子式______。 (4)列举元素⑨形成的氧化物的一种用途___________，元素⑪在周期表中的位置______。 (5)①⑤⑦⑧的简单离子半径由大到小的顺序为______。 (6)写出⑧⑫的最高价氧化物的水化物发生反应的离子方程式为________________。 (7)已知2 mol①的单质在足量⑤的单质中燃烧，恢复至室温，放出akJ热量，写出该反应燃烧热的热化学方程式：________________。 8．（2026-2027高二上·甘肃平凉·开学考试）下表是元素周期表的一部分，表中所列的每个序号分别代表某一元素。 (1)元素②在周期表中的位置为_______。 (2)元素①与④可以形成离子化合物，请用电子式表示其形成过程_______。 (3)③和④可形成两种化合物，电子式分别为_______、_______。 (4)元素③、④、⑤简单离子半径由小到大的顺序是_______(填离子符号)。 (5)手机、电脑、电视屏幕使用的都是含铟(In)的导电玻璃。已知In元素与元素⑤同主族，下列关于In的说法中正确的是_______。 A．最外层有5个电子 B．最高价氧化物对应的水化物碱性比⑤强 C．失电子能力比⑤弱 D．可与稀硫酸反应产生氢气 (6)①与③组成18电子物质中含有的化学键类型有_______。 A．离子键 B．共价键 C．氢键 D．分子间作用力 (7)下列有关性质的比较，不能用元素周期律解释的是_______(填标号)。 A．酸性：HCl>H2S B．得电子能力：F>Cl>P C．热稳定性：NH3>PH3 D．热稳定性：Na2CO3>NaHCO3 9．（2024-2025高一上·安徽铜陵·期末）化学元素周期表的形成和发展，是无机化学一个重要的里程碑。它的发现、形成和发展离不开许多科学家创新性的研究工作。它不仅是学习和研究化学的重要工具，还为发现新的元素和化合物、预测新元素的原子结构和性质提供了线索。下图是现行元素周期表的一部分。请按要求回答下列问题： (1)317年左右，东晋炼丹家葛洪在炼丹时分离出了砷。砷在周期表中的位置是______________________。 (2)1817年瑞典化学家贝采利乌斯发现硒元素。硒元素和溴元素最高价氧化物水化物酸性较弱的是_____________(填化学式)。 (3)1825年，丹麦化学家奥斯特首次分离出了铝的单质。铝是地壳中含量最高的金属元素，但铝的利用却比铜和铁晚得多，往氯化铝溶液中滴入过量氨水，写出该反应的离子方程式____________________________。 (4)目前，世界上还有许多科学家为发现新元素孜孜不倦地努力。可能存在的第119号元素，有人称“类钫”，位于元素周期表第八周期的第一种元素。有关“类钫”的预测正确的是_________。 A．“类钫”单质具有强氧化性 B．“类钫”在化合物中显+1价 C．“类钫”最高价氧化物对应的水化物为弱碱 D．“类钫”单质能与冷水剧烈反应 (5)小赵同学在研究元素周期表时发现，碳元素有“2s22p2”这一信息。观察元素周期表后，寻找规律，推测某元素“nsxnpy”中x+y可能的含义是________________________。 (6)为比较元素C和Si的非金属性强弱，用图所示装置进行实验。溶液B应该选用_________溶液，能说明C和Si非金属性强弱的化学方程式是：__________________。 10．（2025-2026高三上·天津滨海新区·期中）Ⅰ．门捷列夫在研究周期表时预言了包括“类铝”、“类硅”在内的11种元素。回答下列问题： (1)铝是一种活泼金属，工业上采用电解熔融Al2O3制备金属Al。电解反应方程式为2Al2O3 4Al+3O2↑，加入冰晶石的目的是___________。 (2)镓与铝同主族，且位于铝的下一周期，则镓原子的电子排布式为___________。 (3)废弃的含GaAs的材料可以用浓硝酸溶解，放出红棕色气体，同时生成H3AsO4和Ga(NO3)3，该反应的化学方程式为___________。 (4)硅是应用最为广泛的半导体材料，写出高纯硅的一种用途：___________。 (5)写出SiCl4的电子式：___________。 (6)硅和锗单质分别与H2反应时，反应较难进行的是___________(填“硅”或“锗”)。 Ⅱ．硝酸是极其重要的化工原料，在工业、农业、医药、军事等领域有着广泛的应用，现代工业上常用氨催化氧化制硝酸的流程示意图如下： (7)HNO3中三种元素的电负性大小顺序为：___________。 (8)写出“氧化炉”中氨催化氧化的化学方程式：___________。 (9)为避免NO2尾气污染环境，常用NaOH溶液吸收。 已知：①NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O ②2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O 现有一定条件下0.3mol NO2和0.1mol NO的混合气体恰好被200mL NaOH溶液完全吸收，则NaOH溶液的物质的量浓度为___________mol/L。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第05讲 元素周期律与原子结构关系的综合应用 重难目标 1.能说明核外电子排布的周期性与元素周期表结构的对应关系，会由外围电子排布确定元素的周期、族和分区。 2.掌握原子半径、简单离子半径的比较方法，能解释递变的原因。 3.能综合运用原子半径、第一电离能、电负性、金属性与非金属性比较元素及其化合物的性质。 4.能由原子结构信息或元素在周期表中的位置进行“位置—结构—性质”的相互推断。 考情分析 本讲把核外电子排布与元素周期律连成一条线，是专题2的落点，高考中多以短周期元素推断题和结构综合题的形式出现。具有以下命题特点： 位置与结构：由外围电子排布式判断周期、族和所属区，或由位置写出外围电子排布式。 半径比较：同周期、同主族原子半径的递变，电子层结构相同的离子半径比较，是选择题的常设选项。 综合推断：给出“基态原子未成对电子数最多”“s能级电子数等于p能级电子数”等结构条件推断短周期元素，再比较半径、第一电离能、电负性和氢化物稳定性。 一、核外电子排布与周期表结构的对应 1.周期序数等于基态原子的电子层数。各周期都从ns能级开始、以np能级排满结束（第一周期只有1s）。每个周期对应一个能级组，如第4周期对应4s、3d、4p，能级组能容纳多少电子，该周期就有多少种元素，所以各周期所含元素的种数依次为2、8、8、18、18、32、32。 2.族的确定：主族元素的族序数等于最外层电子数，即ns1~ns2np5；0族为稀有气体，外围电子排布为1s2或ns2np6；副族元素中ⅢB~ⅦB的族序数等于(n−1)d与ns上的电子数之和，第Ⅷ族为该和等于8、9、10的三列，ⅠB、ⅡB的族序数等于ns上的电子数。 3.按外围电子排布可把周期表分成五个区： 4.s区与p区合起来就是主族元素和0族元素：s区包含ⅠA、ⅡA两族，除氢元素外都是活泼金属；p区包含ⅢA~ⅦA族和0族，所有非金属元素都在p区。d区、ds区和f区元素统称过渡元素，其中ⅠB、ⅡB两族原子的(n−1)d能级已经排满，单独划为ds区，镧系和锕系属于f区。 二、微粒半径的比较 1.原子半径由电子层数和核电荷数共同决定：电子层数越多半径越大；电子层数相同时，核电荷数越大、核对电子的吸引越强，半径越小。 2.同一周期从左到右，原子半径逐渐减小（稀有气体元素的原子半径测定方法不同，不参与比较）；同一主族从上到下，电子层数增多，原子半径逐渐增大。 3.简单离子半径的比较按三步走：先看电子层数，层数多的半径大；电子层结构相同时，核电荷数越大半径越小，如r(O2−)＞r(F−)＞r(Na+)＞r(Mg2+)＞r(Al3+)；同种元素的微粒，核外电子数越多半径越大，即r(阴离子)＞r(原子)＞r(阳离子)，如r(Cl−)＞r(Cl)，r(Fe)＞r(Fe2+)＞r(Fe3+)。 三、元素性质的递变与判断依据 1.同一周期从左到右，原子半径减小、失电子能力减弱、得电子能力增强，金属性逐渐减弱、非金属性逐渐增强；同一主族从上到下，原子半径增大，金属性逐渐增强、非金属性逐渐减弱。 2.金属性强弱的判断依据：单质与水或酸反应置换氢气的难易、最高价氧化物对应水化物碱性的强弱、金属间的置换反应，以及电负性的大小（电负性越小，金属性越强）。第一电离能只反映气态原子失去第一个电子的难易，与金属性强弱不完全一致，如I1(Al)＜I1(Mg)而金属性Mg＞Al，一般不单独用作判据。 3.非金属性强弱的判断依据：与氢气化合的难易与气态氢化物的稳定性、最高价氧化物对应水化物酸性的强弱、非金属间的置换反应、电负性的大小。 4.氢化物的稳定性由非金属性决定，与分子间作用力无关；沸点的高低则要考虑氢键和相对分子质量，二者不能混为同一条规律使用。 四、位置、结构与性质的相互推断 1.常用突破口：外围电子排布式给出族和区；未成对电子数、空间运动状态数给出具体元素；“最外层电子数是次外层的2倍”指向C，“s能级电子总数等于p能级电子总数”指向O或Mg，“地壳中含量最多的元素”指向O，“原子半径最大的短周期元素”指向Na。 2.推断的一般路线：由结构条件写出电子排布式，确定原子序数和元素符号；由电子层数和外围电子数确定周期与族；再由位置推出性质，比较半径、电离能、电负性、氢化物稳定性和最高价氧化物对应水化物的酸碱性。 3.作答时注意区分“原子半径”与“离子半径”、“最高价氧化物对应水化物”与“氢化物”、“金属性”与“金属活动性”，这几处是推断题失分最集中的地方。 题型01 外围电子排布与周期表位置 【典例1】元素周期表是元素周期律的必然产物，元素周期表对化学的发展有很大影响，在材料、能源、环境和生命科学研究上发挥着越来越重要的作用。 (1)元素周期律的实质是______。 A．原子半径的周期性变化 B．元素主要化合价的周期性变化 C．核外电子排布的周期性变化 D．原子序数的递增 (2)元素c在周期表中的位置可表示为______。 A．第二周期第6族 B．第一周期Ⅵ主族 C．第二周期第6A族 D．第二周期ⅥA族 (3)表中金属性最强的元素的原子结构示意图是______，f和g的氢化物中稳定性较强的是______(填化学式)。属于过渡元素的是______(填字母编号)。 (4)d的最高价氧化物对应的水化物与g的最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式是____________。 (5)上述元素中，紧靠金属与非金属分界线的是______(用元素符号表示)。 (6)元素周期表可以用于寻找新元素、发现物质的新用途。下列说法正确的是______。 A．在周期表中金属与非金属的分界处可以找到催化剂材料 B．对氟、氯、硫、磷、砷等元素的研究，有助于制造出新品种的农药 C．在过渡元素中可寻找制造半导体的元素 D．可在第ⅠA、ⅡA族元素中寻找制造耐高温、耐腐蚀合金的元素 【答案】(1)C (2)D (3) HCl i、j (4)NaOH+HClO4=NaClO4+H2O (5)Si (6)B 【分析】根据表中可知a为H，b为C，c为O，d为Na，e为Si，f为S，g为Cl，h为K，i为Cr，j为Co，k为Br。 【解析】（1）元素周期律的实质是核外电子排布的周期性变化。 （2）元素c是O，在周期表中的位置是第二周期第ⅥA族。 （3） 表中金属性最强的元素为h，钾元素，原子结构示意图为：；f为S，g为Cl，同周期主族元素，从左到右非金属性逐渐增强，S、Cl都在第三周期，Cl在S右侧，非金属性：Cl＞S。元素非金属性越强，简单气态氢化物的热稳定性越强，所以HCl大于H2S；属于过渡元素的为i和j。 （4）d为Na，最高价氧化物对应的水化物是NaOH，g为Cl，最高价氧化物对应的水化物是HClO4，反应的化学方程式为：NaOH+HClO4=NaClO4+H2O。 （5）上述元素中，紧靠金属与非金属分界线的是Si。 （6）A．金属与非金属分界处可找到半导体材料，不是催化剂材料，错误； B．对氟、氯、硫、磷、砷等元素的研究，有助于制造新品种农药，正确； C．在过渡元素中寻找催化剂、耐高温材料，半导体材料在金属非金属分界处，错误； D．在第ⅠA、ⅡA族中寻找低熔点金属，耐高温合金在过渡元素中，错误。 故选B。 【对练1】下表是元素周期表的一部分，针对表中用字母标出的元素，回答下列问题： (1)请写出F元素在周期表中的位置___________。 (2)元素C的原子结构示意图为___________。 (3)元素A、I形成10电子分子的分子式为___________。 (4)B、C、E、H四种元素对应的简单离子半径由大到小的顺序是__________(用离子符号表示)。 (5)元素B和元素H形成的化合物，高温灼烧时，火焰呈___________色。 (6)E的氧化物和B的最高价氧化物的水化物反应的离子方程式：___________。 (7)铷(Rb)位于IA族，Rb2O2与水能剧烈反应并释放出O2，写出化学方程式：___________。 【答案】(1)第三周期第ⅣA族 (2) (3)HF (4)S2−＞K+＞Na+＞Al3+ (5)黄 (6)Al2O3 +2OH- +3H2O=2[Al(OH)4]- (7)2Rb2O2+2H2O=4RbOH+O2↑ 【解析】（1）根据元素周期表，F是Si元素，原子序数14，核外电子层为3层，最外层电子数为4，因此位于元素周期表第三周期第ⅣA族； （2）C是K元素，原子序数19，核外电子分层排布，共4个电子层，电子数依次为2、8、8、1，原子结构示意图为； （3）A为H、I为F，二者形成的10电子分子为HF，该分子总电子数为1+9=10。 （4）四种元素对应的简单离子分别为Na+、K+、Al3+、S2−；离子半径比较规则：①一般而言，电子层数越多半径越大，S2−、K+有3个电子层，Na+、Al3+有2个电子层；②电子层结构相同时，核电荷数越大的离子半径越小，3个电子层的S2−（核电荷数16）半径大于K+（核电荷数19），2个电子层的Na+（核电荷数11）半径大于Al3+（核电荷数13），最终得到半径顺序：S2−＞K+＞Na+＞Al3+； （5）B为Na，钠元素的焰色试验为黄色，因此钠和硫元素形成的化合物灼烧时火焰呈黄色； （6）E的氧化物为两性氧化物Al2O3，B的最高价氧化物的水化物为强碱NaOH，二者反应生成四羟基合铝酸钠，对应离子方程式为：Al2O3+2OH−+3H2O=2[Al(OH)4]−； （7）类比过氧化钠和水的反应2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑，将Na替换为同主族的Rb即可得到对应反应方程式：2Rb2O2+2H2O=4RbOH+O2↑。 【对练2】X、Y、T、Z（原子序数依次增大）四种元素的核电荷数均小于18，它们部分元素性质或原子结构特征见下表： 元素编号 元素性质或原子结构 X 最外层电子数是次外层电子数的2倍 Y 常温下单质为双原子分子，其氢化物水溶液呈碱性 T 与氧元素同一主族 Z 元素的最高正化合价是+7 据表中的信息回答下列问题： (1)元素Y与氢元素形成一种离子YH4+，写出该离子的电子式___________。（用元素符号表示） (2)元素Z与元素T相比，非金属性较强的是___________（填元素符号）。下列事实中，能证明该结论的是___________（选填字母编号）。 A．常温下Z的单质和T的单质状态不同 B．Z的单质在常温下可以和T的氢化物发生反应 C．一定条件下Z和T的单质都能与NaOH溶液发生反应 D．常温下Z单质在水中的溶解性比T单质大 (3)探寻物质性质的差异性是学习的重要方法之一，X、Y、Z、T四种元素的最高价氧化物的水化物中，化学性质明显不同于其他三种酸的是___________（填化学式），其属于___________。（双选） A．离子化合物    B．共价化合物    C．弱电解质    D．强电解质 【答案】(1)    (2) Cl B (3) H2CO3 BC 【分析】首先根据题干信息推断元素：X最外层电子数是次外层2倍，次外层只能为2个电子，因此X是C（碳）；Y的氢化物水溶液呈碱性，是中学唯一的碱性气体NH₃，因此Y是N（氮）；T和氧同主族且原子序数小于18、大于N，因此T是S（硫）；Z最高正价+7且原子序数小于18，因此Z是Cl（氯）； 【解析】（1）YH4+是铵根NH4+，N原子与4个H原子形成共价键，带1个单位正电荷，电子式需标注方括号和正电荷，电子式为。 （2）同周期从左到右非金属性增强，因此Cl非金属性强于S； A．单质状态属于物理性质，和非金属性无关，A错误； B．Cl2能和S的氢化物H2S反应生成S单质，说明Cl2氧化性强于S，对应Cl非金属性更强，B正确； C．单质和NaOH反应不能作为非金属性强弱的判断依据，C错误； D．单质溶解性属于物理性质，和非金属性无关，D错误； 故选B。 （3）四种元素最高价氧化物对应水化物分别是H2CO3、HNO3、H2SO4、HClO4，其中只有H2CO3是弱酸，其余三种是强酸，性质差异明显。碳酸属于共价化合物，在水溶液中只能部分电离，属于弱电解质，因此选BC。 题型02 原子半径与离子半径的比较 【典例2】W3X2Y2Z可以作为防水剂使用，以减轻水对混凝土的损伤。W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素，W、Z同主族且二者可形成离子化合物，X、Y的最外层未成对电子数与内层电子数相同。下列说法正确的是 A．简单离子的半径：Y<Z B．X、Y对应的简单氢化物的稳定性：Y>X C．ZWXY3在水中的溶解度小于Z2XY3的 D．Y的最高能层中成对电子和未成对电子占据的轨道数不相同 【答案】B 【分析】W、Z为原子序数依次增大的短周期同主族元素，可形成离子化合物，故W为H，Z为Na（NaH为离子化合物）；X、Y最外层未成对电子数与内层电子数相等，短周期元素内层电子数只能为2（若为10，最外层不可能有10个未成对电子），故X、Y均为第二周期元素，最外层未成对电子数为2，结合原子序数X<Y，可得X为C（价电子2s22p2，未成对电子2个），Y为O（价电子2s22p4，未成对电子2个），W3X2Y2Z即C2H3O2Na（醋酸钠）。 【解析】A．Y的简单离子为O2−，Z的简单离子为Na+，二者电子层结构相同，核电荷数越大离子半径越小，故离子半径O2−>Na+，即Y>Z，A错误； B．非金属性O>C，非金属性越强简单氢化物越稳定，故稳定性H2O>CH4，即Y>X，B正确； C．ZWXY3为NaHCO3，Z2XY3为Na2CO3，相同温度下NaHCO3的溶解度小于Na2CO3，该选项缺少温度，无法比较，C错误； D．Y为O，最高能层为L层，价电子排布式为2s22p4，成对电子占据2个轨道（2s轨道1个、2p轨道1个），未成对电子占据2个2p轨道，二者轨道数相同，D错误。 故选B。 【对练3】一种密封材料的分子结构如图所示，其中X、Y、Z、Q、W为原子序数依次增大的五种短周期主族元素，Q与Y同族，五种元素中基态Z原子的未成对电子数最多，W的价层电子排布式为(n+1)sn(n+1)pn+2。下列说法正确的是 A．原子半径：W＞Q＞Z＞Y＞X B．简单氢化物的稳定性：Q＞Y C．最高正化合价：W＞Z＞Y=Q＞X D．X、Y、Z组成的化合物不可能为离子晶体 【答案】C 【分析】W的价层电子排布式为(n+1)sn(n+1)pn+2，则价层电子排布式为3s23p4，为S；五种元素中基态Z原子的未成对电子数最多，又根据原子序数大小可知Z为N；Q与Y同族，原子序数介于Z和W之间，故Q为Si，Y为C；X为H；根据题意和密封材料的分子结构图可知，元素X、Y、Z、Q、W分别是H、C、N、Si、S，该密封材料的分子结构图为。 【解析】A．一般电子层数越多原子半径越大，同周期元素随核电荷数增加原子半径逐渐减小，故原子半径：Si>S>C>N>H，A错误； B．一般非金属性越强则其简单氢化物越稳定，故简单氢化物的稳定性：CH4>SiH4,B错误； C．最高正化合价：S>N>C=Si>H，C正确； D．N、H、C组成的NH4CN(氰化铵)为离子晶体，D错误； 故选C。 【对练4】X、Y、Z、Q和W元素的原子序数依次增大，且皆不在0族。X和Y处于同一周期，X的核外电子分布在4个原子轨道上，X和Y的n p轨道电子数之和等于Z的(n+1)p轨道电子数，在化合物QZ中两种离子的电子排布式相同，W2+离子的M层电子数比K层和L层电子数之和多2。下列叙述正确的是 A．非金属性：X>Z B．Y的氢化物难溶于水 C．最高化合价：Y<W D．Q的焰色为黄色 【答案】C 【分析】X核外电子占4个原子轨道，电子排布为1s22s22p2，X为C；X、Y同第二周期，X的2p电子数为2，X与Y的np电子数之和等于Z的(n+1)p电子数，且Z不在0族，故Y的2p电子数为3，Y为N，Z的3p电子数为5，Z为Cl；QZ中两离子电子排布相同，Cl−为18电子，故Q为K（K+也为18电子，形成KCl符合1:1组成）；W2+的M层电子数比K、L层之和（2+8=10）多2，即M层有12电子，W2+电子排布为[Ar]3d4，W为Cr。 【解析】A．X为C，Z为Cl，C的最高价含氧酸为H2CO3，Cl的最高价含氧酸为HClO4，HClO4酸性强于H2CO3，因此非金属性C弱于Cl，即X<Z，A错误； B．Y为N，氢化物为NH3，能和水分子形成氢键，其极易溶于水，B错误； C．Y为N，最高化合价为+5；W为Cr，最高化合价为+6，因此最高化合价N<Cr，即Y<W，C正确； D．Q为K，焰色为紫色（透过蓝色钴玻璃），钠的焰色为黄色，D错误； 故选C。 题型03 第一电离能与电负性的综合比较 【典例3】a、b、c、d均为前20号元素。25°C时，其浓度均为0.01mol/L的最高价氧化物对应水化物溶液的pH与基态原子第一电离能的关系如图，下列说法正确的是 A．a与b同周期，c与d同主族 B．简单离子半径：b>a C．金属性：c>d D．基态b原子中的核外电子有16种空间运动状态 【答案】B 【分析】已知四种元素均为前20号元素，0.01 mol/L最高价氧化物对应水化物溶液的pH与基态原子第一电离能的关系：pH=2说明是一元强酸，只有硝酸（HNO3，对应N）和高氯酸（HClO4，对应Cl）符合条件；第一电离能N>Cl，因此a=N，b=Cl；pH=12说明是一元强碱，只有NaOH（对应Na）和KOH（对应K）符合条件；第一电离能同主族从上到下减小，因此Na>K，即c=Na，d=K，据此分析。 【解析】A．a(N)a在第二周期，b(Cl)在第三周期，不同周期；c(Na)和d(K)同主族，A错误； B．简单离子半径：电子层数越多，半径越大，Cl−有3个电子层，N3−有2个电子层，因此半径r(Cl−)>r(N3−)，即b>a，B正确； C．同主族从上到下金属性增强，金属性K>Na，即d>c，C错误； D．空间运动状态数目等于核外轨道数目，Cl的核外电子排布为1s22s22p63s23p5，轨道总数为1+1+3+1+3=9，因此只有9种空间运动状态，D错误； 故选B。 【对练5】c3e2(da4)2b3由于具有较高的电压平台和优异的结构稳定性，被认为是一种充满发展潜力的锌离子电池正极材料。a、b、c、d为原子序数依次增大的短周期主族元素，五种元素的第一电离能和电负性的相对大小与原子序数的关系如图所示，c为短周期金属性最强的元素。下列说法错误的是 A．基态a原子的空间运动状态有5种 B．a与b简单氢化物的稳定性：a<b C．c3e2(da4)2b3含有离子键、共价键 D．基态e原子的价层电子排布式：3d44s1 【答案】D 【分析】c为短周期金属性最强的元素，故为Na；按照原子序数之间的关系以及电负性、第一电离能，a为O，b为F，d为P，e为V。 【解析】A．基态a原子核外有8个电子，核外电子排布为1s22s22p4，其中s轨道上有1种空间运动状态，p轨道上有3种空间运动状态，故空间运动状态有5种，A正确； B．a为O，简单氢化物为H2O、b为F，简单氢化物为HF，氢化物的稳定性与元素非金属性一致，由于非金属性O<F，因此稳定性H2O<HF，B正确； C．该化合物为Na3V2(PO4)2F3，属于离子化合物，Na+与阴离子之间为离子键，PO43−内部P和O之间为共价键，同时含有离子键和共价键，C正确； D．e为V，是23号元素，属于过渡元素，其基态价层电子排布式为3d34s2，而非3d44s1（该排布不符合洪特规则特例的稳定半满结构，Cr的价电子排布才是3d54s1），D错误； 故选D。 【对练6】高能离子化合物X5Y(ZM3)4由同一短周期元素组成。四种原子基态时未成对电子总数为7，内层电子总数为8，阴离子结构如图。下列元素中电负性最小的是 A．M B．X C．Y D．Z 【答案】C 【分析】四种元素原子内层电子总数为8，且位于同一短周期，可推断每一种元素内层电子数均为2，即四种元素均位于第二周期。根据阴离子结构示意图可知，Y得到一个电子后形成四个共价键，故Y原子最外层有3个电子，即Y为B元素；Z形成四个共价键，故Z为C元素；M形成一个共价键，故M为F元素；B、C、F基态原子中未成对电子数分别为1、2、1，根据四种原子基态时未成对电子总数为7可知，X的未成对电子数应为3，故X为N元素； 【解析】同周期主族元素，从左到右电负性逐渐增大，故B、C、N、F中电负性最小的为B元素，即元素Y，故选C。 题型04 由原子结构推断元素 【典例4】化合物[XW4Z(QY4)2⋅12W2Y]是典型的无机水合盐相变材料，在建筑领域具有良好的应用前景。W、X、Y、Z、Q为原子序数依次增大的短周期元素，其中Q和Y的基态原子的价层电子数相同。下列说法错误的是 A．第一电离能：Z<X<Q B．X、Y、W三种元素可形成离子化合物 C．简单离子半径：W<Z<X D．X、Y、Q均可与W形成18电子化合物 【答案】A 【分析】该化合物为无机水合盐，结构中12W2Y为结晶水，因此W为H，Y为O；Q与Y价层电子数相同，短周期同主族，因此Q为S；原子序数W<X<Y，结构中XW4为NH4+，因此X为N；阴离子为2个QY42−(SO42−)，总电荷为−4，NH4+为+1，因此Z为+3价，原子序数Y<Z<Q，得Z为Al。 【解析】A．第一电离能顺序Z<X<Q即Al<N<S，第一电离能：Al(578kJ/mol)<S(999.6kJ/mol)<N(1402kJ/mol)，正确顺序为Al<S<N，A错误； B．N、O、H可形成离子化合物如NH4NO3，B正确； C．简单离子半径：H+电子层最少半径最小，Al3+、N3−均为10电子，核电荷数越大半径越小，因此半径H+<Al3+<N3−即W<Z<X，C正确； D．N与H形成N2H4（18电子），O与H形成H2O2（18电子），S与H形成H2S（18电子），D正确； 故选A。 【对练7】X、Y、Z和W为原子序数依次增大的四种短周期主族元素。已知X是原子半径最小的元素，Y元素的基态原子中s能级的电子总数是p能级电子总数的2倍，Z元素基态原子的L层有6种运动状态不同的电子，W的焰色试验为黄色。下列有关说法错误的是 A．电负性：χ(Z)>χ(Y)>χ(X)>χ(W) B．同周期第一电离能大于Z的元素有2种 C．Z与W可形成含非极性键的离子化合物 D．X与Y、Z均能形成18电子的微粒 【答案】B 【分析】X是原子半径最小的短周期主族元素，则X为H；W焰色试验为黄色，含Na元素，则W为Na；Z基态原子L层有6种运动状态不同的电子，即L层有6个电子，电子排布2s22p4，则Z为O；Y原子序数介于H、O之间，基态原子s能级电子总数是p能级的2倍：电子排布1s22s22p2，s电子共4个、p电子2个，则Y为C； 【解析】A．同周期从左到右电负性增大，金属元素电负性远小于非金属，因此顺序为χ(O)>χ(C)>χ(H)>χ(Na)，即χ(Z)>χ(Y)>χ(X)>χ(W)，A正确； B．Z为O，位于第二周期；第二周期第一电离能：Ne>F>N>O>C>Be>B>Li，因此第一电离能大于O的有N、F、Ne共3种，B错误； C．Na与O可生成Na2O2，由Na+与O22−构成，属于离子化合物；O22−内部存在O−O非极性共价键，C正确； D．H与C形成C2H6，与O形成H2O2，二者都是18电子微粒，D正确； 故选B。 【对练8】WZ2浓溶液中含有的X[WZ2(YX)]具有酸性，能溶解金属氧化物。元素X、Y、Z、W分别位于不同的前四周期且原子序数依次增大。非金属元素Z的基态原子M层有一个未成对电子，基态Y原子的最外层电子数是次外层的3倍，W2+的电子占据的最高能级为全充满的3d能级。下列说法错误的是 A．电负性：Y>Z>X B．Z元素位于元素周期表的p区 C．同周期元素中，第一电离能大于Y的元素有2种 D．船舶外壳上镶嵌W单质，可避免船体被腐蚀 【答案】C 【分析】非金属元素Z的基态原子M层有一个未成对电子，Z为氯元素；基态Y原子的最外层电子数是次外层的3倍，Y为氧元素；W2+的电子占据的最高能级为全充满的3d能级，W为锌元素，X、Y、Z、W分别位于不同的前四周期，则X为氢元素，据题意可推出X为H，Z为Cl，Y为O，W为Zn。 【解析】A．电负性：O>Cl>H，即Y>Z>X，A正确； B.．Z为Cl，其价层电子排布为3s23p5，位于元素周期表的p区，B正确； C．第二周期元素中，第一电离能比O大的元素有N、F和Ne，共3种，C错误； D．W为Zn，活泼性强于船体的Fe，形成原电池时Zn作负极被腐蚀，Fe作正极被保护，可避免船体遭受腐蚀，D正确； 故选C。 1．磷酸铁锂(LiFePO4)电极材料主要用于各种锂离子电池，回答下列问题： (1)Fe在元素周期表中的位置：___________，其价层电子排布式为___________。 (2)用“＞”“＜”或“=”填空。 ①离子半径：Li+___________H－； ②第一电离能：Be___________B； ③电负性：O___________P。 (3)根据对角线规则，在周期表中，与Li化学性质最相似的邻族元素是___________(写元素符号)。 (4)下列Li原子电子排布图表示的状态中，能量最低和最高的分别为___________、___________(填字母)。 A．    B．   C．    D． (5)基态P原子中未成对的电子数为___________，其原子核外电子占据的最高能级的电子云轮廓图为___________形。 (6)基态Fe2+的3d电子轨道表示式为___________。 【答案】(1) 第四周期第Ⅷ族 3d64s2 (2) ＜ ＞ ＞ (3)Mg (4) D C (5) 3 哑铃 (6) 【解析】（1）Fe是26号元素，位于元素周期表中第四周期Ⅷ族，其价电子排布式为3d64s2。 （2）①根据同电子层结构核多径小原则，则离子半径：Li+<H−。 ②Be价电子排布为2s2，其2s轨道处于‌全充满‌状态，结构非常稳定，因此需要较高的能量才能失去一个电子；B价电子排布为2s22p1，容易失去能量较高且未成对的2p电子，因此第一电离能：Be＞B。 ③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，因此电负性：O＞P。 （3）在周期表中，Mg处于Li对角线，故Li化学性质最相似的邻族元素是Mg。 （4）下列Li原子电子排布图表示的状态中，D是基态电子排布式能量最低；A、B、C都是激发态，能量高于D，C中1s有两个电子跃迁到2p轨道上，能量总和最高。 （5）基态P价电子排布式为3s23p3，未成对的电子数3；其原子核外电子占据的最高能级为3p能级，其电子云轮廓为哑铃形。 （6） Fe2+电子排布式为[Ar]3d6.，根据洪特规则和泡利原理，其轨道表示式为。 2．现有属于前四周期的A、B、C、D、E、F、G七种元素，原子序数依次增大。A元素基态原子的价电子排布式为nsnnpn+1；C元素为周期表中最活泼的非金属元素；D元素原子核外有三个电子层，最外层电子数是内层电子总数的1/5；E元素形成的正三价离子的3d轨道为半充满状态；F元素基态原子的M层全充满，N层只有一个电子；G元素与A元素位于同一主族，其某种氧化物有剧毒。 (1)第一电离能：A_____B；简单气态氢化物稳定性A_____B(填“<”“>”或“=”)。 (2)写出C元素的原子结构示意图_____。写出D基态原子价电子轨道表示式_____。 (3)请从核外电子排布的角度解释E的三价离子比二价离子更稳定_____。 (4)F元素位于元素周期表的____区，其基态原子核外电子有____种不同空间运动状态。 (5)G元素可能的性质是_______(填序号)。 A．其单质可作为半导体材料 B．其电负性大于磷 C．其原子半径大于锗 D．其第一电离能小于硒 【答案】(1) > ＜ (2) (3)Fe3+的价电子排布式为3d5，3d轨道处于半充满状态，更稳定 (4) ds 15 (5)A 【分析】A、B、C、D、E、F、G七种元素属于前四周期，且原子序数依次增大。A元素基态原子的价电子排布式为nsnnpn+1，n=2，所以A是N元素；C元素为周期表中最活泼的非金属元素，则C是F元素，所以B是O元素；D元素原子核外有三个电子层，最外层电子数是内层电子总数的1/5，所以D是Mg元素；E元素形成的正三价离子的3d轨道为半充满状态，则E的原子序数是18+5+3=26，即E是Fe元素；F元素基态原子的M层全充满，N层只有一个电子，则F是Cu元素；G元素与A元素位于同一主族，其某种氧化物有剧毒，则G是As元素。 【解析】（1）氮元素原子的2p轨道处于半充满状态，稳定性强，故氮元素的第一电离能大于氧元素的第一电离能；非金属性越强，简单气态氢化物稳定性越强，故水的稳定性大于氨气； （2） 据分析可知，C是F元素，其原子结构示意图为，D为Mg元素，根据核外电子排布规律可知基态Mg原子的价电子排布式为3s2，价电子轨道表示式为； （3）据分析可知，E是Fe元素，Fe2+的价电子排布式为3d6，Fe3+的价电子排布式为3d5，Fe3+的3d轨道处于半充满状态，更稳定； （4）F为Cu元素，位于元素周期表的ds区，其基态原子的电子排布式1s22s22p63s23p63d104s1，空间运动状态等于原子轨道数，因此有1+1+3+1+3+5+1=15种空间运动状态； （5）A．G为As元素，位于金属与非金属的分界线处，其单质可作为半导体材料，A正确； B．As是第33号元素，是第ⅤA族，同主族元素从上往下，电负性逐渐减小，因此As元素的电负性小于磷元素，B错误； C．锗是第32号元素，同周期从左往右原子半径逐渐减小，因此砷元素的原子半径小于锗元素，C错误； D．硒为第34号元素，是第ⅥA族，由于As元素原子的4p轨道处于半充满状态，因此第一电离能大于硒元素，D错误； 故答案选A。 3．根据要求完成下列问题： (1)Fe成为阳离子时首先失去________轨道电子。 (2)金属铬的第二电离能（ICr）和锰的第二电离能（IMn）分别为1590.6kJ⋅mol−1、1509.0kJ⋅mol−1，ICr>IMn的原因是________。 (3)第一电离能介于B、N之间的第二周期元素有________种。 (4)基态原子最外层电子排布式分别为3s2和3s23p5的元素形成的化合物的化学式为________。 (5)已知X、Y、Z、W、Q是原子序数依次增大的前四周期元素，其元素性质或原子结构如表： 元素 元素的性质或原子结构 X 基态原子核外电子分占3个不同能级，且每个能级上排布的电子数相同 Y 原子最高能级的不同轨道都有电子，且自旋方向相同 Z 电子排布式为nsnnpn+3 W 位于周期表中第7纵列 Q 基态原子M层全充满，N层只有一个电子 ①Q在周期表中位于________（填“s区”或“ds区”）。 ②写出Y和Z形成的化合物YZ3的电子式：________。 ③基态W原子核外价层电子排布式为________。 【答案】(1)4s (2)铬的第二电离能是失去半充满3d5上的电子，锰的第二电离能是Mn+失去4s能级上的1个电子形成3d5半充满稳定状态 (3)3 (4)MgCl2 (5) ds区 3d54s2 【分析】X基态原子核外电子分占3个不同能级，且每个能级上排布的电子数相同，则X为碳元素(1s22s22p2)；Y原子最高能级的不同轨道都有电子，且自旋方向相同，则Y为氮元素(1s22s22p3)；Z为氟元素(1s22s22p5)，Q基态原子M层全充满，N层只有一个电子，则其电子排布式为[Ar]3d104s1，Q为铜元素；W位于周期表中第7纵列，则为锰元素。 【解析】（1）铁为26号元素，电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，由基态原子失去电子时优先失去4s能级上的电子； （2）基态铬原子的价层电子排布式为3d54s1，失去一个电子所得的正一价阳离子的价电子排布为3d5，基态锰原子的价层电子排布式为3d54s2，失去一个电子所得的正一价阳离子的价电子排布为3d54s1，由于铬的第二电离能是失去半充满3d5上的电子，锰的第二电离能是失去能量较高的4s能级上的电子而形成3d5半满稳定状态，所以ICr>IMn； （3）同周期元素的第一电离能从左到右呈增大趋势，但ⅡA和ⅤA元素反常，大于其相邻元素的第一电离能，因此Be、C的第一电离能大于B，O的第一电离能小于N，介于B、N之间的第二周期元素有3种； （4）基态原子最外层电子排布分别为3s2和3s23p5的元素分别为镁和氯，形成的化合物的化学式为MgCl2； （5）①根据分析可知Q为铜元素，在ds区；②Y为氮元素，Z为氟元素，形成的化合物为NF3，电子式为；③W为25号锰元素，价层电子排布式为3d54s2； 4．W10(ZY4)6(YX)2是文物修复中使用的一种仿生材料，X、Y、Z、W为依次位于第一至第四周期的主族元素。其中，X原子核外电子只有一种自旋取向，基态Y原子核外s能级上的电子总数与p能级上的电子总数相等。Z的单质能在空气中自燃，基态W原子价层电子数为X的2倍。下列说法错误的是 A．X和Z的单质均具有还原性 B．化合物WY可作干燥剂 C．X和Y的单质均可在空气中燃烧 D．化合物Z2Y3的水化物具有酸性 【答案】C 【分析】X原子核外电子只有一种自旋取向，位于第一周期，核外仅1个电子，只有1种自旋取向，则X为H，基态Y原子核外s能级上的电子总数与p能级上的电子总数相等，位于第二周期，核外电子排布为1s22s22p4，s能级总电子数等于p能级，则Y为O，Z的单质能在空气中自燃，白磷可在空气中自燃，则Z为P，基态W原子价层电子数为X的2倍，位于第四周期第ⅡA族，价层电子数为2，是H价层电子数的2倍，则W为Ca，据此回答。 【解析】A．X的单质H2、Z的单质磷均能失电子被氧化，具有还原性，A正确； B．WY为CaO，具有吸水性，常用作干燥剂，B正确； C．X的单质H2可在空气中燃烧，Y的单质O2是助燃剂，本身不能燃烧，C错误； D．Z2Y3为P2O3，其水化物为亚磷酸H3PO3，属于弱酸，具有酸性，D正确； 故选C。 5．化合物L2MQR4与TXR4可用作电解质饮料的配料。短周期元素M、R、L、T、Q、X原子序数依次增加，R、X同族，Q与X相邻，Q基态原子的3p轨道为半充满，则下列说法正确的是 A．原子半径：R>X>M B．金属性：T>L>M C．第一电离能：Q>T>L D．最高价氧化物对应水化物的酸性：Q>X 【答案】C 【分析】Q基态原子3p轨道半充满，电子排布为1s22s22p63s23p3，故Q为P；Q与X相邻且X原子序数更大，故X为S；R与X同族，故R为O；结合化合物为电解质配料TXR4为TSO4，T为Mg，原子序数依次增大规律，可推出M为H，L为Na，电解质为Na2HPO4，据此解答。 【解析】A．同主族元素原子半径从上到下增大，故原子半径S>O>H，即X>R>M，A错误； B．同周期主族元素从左到右金属性减弱，故金属性Na>Mg>H，即L>T>M，B错误； C．同周期元素第一电离能总体呈增大趋势，第ⅤA族p轨道半充满结构稳定，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能P>Mg>Na，即Q>T>L，C正确； D．元素非金属性越强，最高价氧化物对应水化物酸性越强，非金属性S>P，故酸性H2SO4>H3PO4，即X>Q，D错误； 故选C。 6．某催化剂由Q、W、X、Y四种短周期主族元素及第四周期s区元素Z组成。Q、W、X、Y的原子序数依次增大，基态Z原子的原子核外无未成对电子。基态Q原子的核外电子填充在3个能级，且各能级电子数相等，其价电子数等于W原子核电荷数的一半。X与Y位于不同周期，基态X原子的价电子数与基态Y原子p轨道中的电子总数相等。下列说法正确的是 A．电负性：X>W B．QW32−的中心原子采取sp3杂化 C．Z的原子半径在同周期中最大 D．Y的第一电离能高于同周期相邻元素 【答案】A 【分析】Q、W、X、Y的原子序数依次增大，基态Q原子电子填充3个能级且各能级电子数相等，电子排布为1s22s22p2，故Q为C；Q价电子数为4，等于W核电荷数的一半，得W核电荷数为8，故W为O；Z为第四周期s区元素且无未成对电子，电子排布为[Ar]4s2，故Z为Ca；X、Y原子序数依次增大且为短周期主族元素、不同周期，故X为第二周期、Y为第三周期，X价电子数等于Y的p轨道总电子数，X原子序数大于O，只能为F（价电子数7），则Y的p轨道总电子数为7，电子排布为1s22s22p63s23p1，故Y为Al。 【解析】A．同周期主族元素电负性从左到右逐渐增大，电负性F>O，即X>W，A正确； B．QW32−为CO32−，中心C的价层电子对数为，采取sp2杂化，B错误； C．Z为Ca，第四周期原子半径从左到右逐渐减小，同周期原子半径最大的是K，不是Ca，C错误； D．Y为Al，同周期相邻元素为Mg和Si，同周期主族元素，第一电离能从左往右有增大的趋势，则第一电离能：Si>Al，Mg的3s轨道电子能量低于Al的3p轨道电子能量，更难电离，则第一电离能：Mg>Al，D错误； 故选A。 元素周期表不仅是化学学习的基础工具，更是一扇通往未知世界的窗口，它让我们认识到尽管元素种类繁多，但它们遵循着一定的规律，相互联系，共同构成了我们这个丰富多彩的宇宙。请完成下面小题。 7．（2024-2025高三上·天津宝坻·阶段检测）下列表格是元素周期表的一部分。请按要求填空(用化学用语填写) (1)⑩离子的结构示意图_________。 (2)用化学方程式表示④的简单氢化物的实验室制法_________________。 (3)写出⑤⑥形成的过氧化物的电子式______。 (4)列举元素⑨形成的氧化物的一种用途___________，元素⑪在周期表中的位置______。 (5)①⑤⑦⑧的简单离子半径由大到小的顺序为______。 (6)写出⑧⑫的最高价氧化物的水化物发生反应的离子方程式为________________。 (7)已知2 mol①的单质在足量⑤的单质中燃烧，恢复至室温，放出akJ热量，写出该反应燃烧热的热化学方程式：________________。 【答案】(1) (2) (3) (4) 制作光导纤维 第四周期第Ⅷ族 (5)r(O2−)>r(Mg2+)>r(Al3+)>r(H+) (6)Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O (7) 【分析】首先确定各元素：①H，②B，③C，④N，⑤O，⑥Na，⑦Mg，⑧Al，⑨Si，⑩S，⑪Fe，⑫是Br。 【解析】（1） ⑩是硫元素，S2-的结构示意图为。 （2）④是N，N的简单氢化物是NH3，NH3的实验室制法为。 （3） ⑤是O，⑥是Na，形成的过氧化物是Na2O2，电子式为。 （4）⑨是Si，Si形成的氧化物是SiO2，具有良好的导光性，可以制作光导纤维。⑪在周期表第四周期，第Ⅷ族。 （5）①是H，⑤是O，⑦是Mg，⑧是Al。O2-，Mg2+和Al3+属于电子层结构相同；电子层相同时，核电荷数越大，原子核对外层电子吸引力越强，离子半径越小。所以r(O2−)>r(Mg2+)>r(Al3+)。H+就是氢原子核，没有核外电子，半径极小，远小于另外三种离子。所以半径由大到小的顺序为r(O2−)>r(Mg2+)>r(Al3+)>r(H+)。 （6）⑧是Al，⑫是Br，最高价氧化物的水化物分别是Al(OH)3和HBrO4，HBrO4是强酸，Al(OH)3是弱碱，反应的离子方程式为Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O。 （7）已知H2在足量O2中完全燃烧生成液态水，放出akJ热量，则1 mol H2燃烧放热，其燃烧热的热化学方程式为。 8．（2026-2027高二上·甘肃平凉·开学考试）下表是元素周期表的一部分，表中所列的每个序号分别代表某一元素。 (1)元素②在周期表中的位置为_______。 (2)元素①与④可以形成离子化合物，请用电子式表示其形成过程_______。 (3)③和④可形成两种化合物，电子式分别为_______、_______。 (4)元素③、④、⑤简单离子半径由小到大的顺序是_______(填离子符号)。 (5)手机、电脑、电视屏幕使用的都是含铟(In)的导电玻璃。已知In元素与元素⑤同主族，下列关于In的说法中正确的是_______。 A．最外层有5个电子 B．最高价氧化物对应的水化物碱性比⑤强 C．失电子能力比⑤弱 D．可与稀硫酸反应产生氢气 (6)①与③组成18电子物质中含有的化学键类型有_______。 A．离子键 B．共价键 C．氢键 D．分子间作用力 (7)下列有关性质的比较，不能用元素周期律解释的是_______(填标号)。 A．酸性：HCl>H2S B．得电子能力：F>Cl>P C．热稳定性：NH3>PH3 D．热稳定性：Na2CO3>NaHCO3 【答案】(1)第二周期ⅣA族 (2) (3) (4)Al3+<Na+<O2− (5)BD (6)B (7)AD 【分析】根据元素在周期表中的位置，①是H元素；②是C元素；③是O元素；④是Na元素；⑤是Al元素。 【解析】（1）②是C元素，在周期表中的位置为第二周期ⅣA族； （2） 元素H与Na可以形成离子化合物NaH，用电子式表示其形成过程为； （3） O和Na可形成两种离子化合物Na2O、Na2O2，用电子式分别为、； （4）电子层数相同，质子数越多半径越小，元素O、Na、Al简单离子半径由小到大的顺序是Al3+<Na+<O2−； （5）A．In元素与元素Al同主族,最外层有3个电子，A错误； B．同主族元素从上到下，金属性增强，最高价氧化物对应的水化物碱性增强，碱性Al(OH)3<In(OH)3，B正确； C．同主族元素从上到下，金属性增强，失电子能力增强，失电子能力比Al强，C错误； D．同主族元素从上到下，金属性增强，金属性大于Al，所以In可与稀硫酸反应产生氢气，D正确； 故选BD。 （6）H与O组成18电子物质是H2O2，H2O2是共价化合物，含有的化学键类型有共价键，选B； （7）A．无氧酸的酸性与非金属性无关，酸性：HCl>H2S，不能用元素周期律解释，故选A； B．同周期元素从左到右得电子能力增强、同主族元素从上到下得电子能力减弱，得电子能力F>Cl>P，能用元素周期律解释，故不选B； C．同主族元素从上到下，非金属性减弱，气态氢化物的稳定性减弱，热稳定性NH3>PH3，能用元素周期律解释，故不选C； D．热稳定性Na2CO3>NaHCO3，不能用元素周期律解释，故选D； 故选AD。 9．（2024-2025高一上·安徽铜陵·期末）化学元素周期表的形成和发展，是无机化学一个重要的里程碑。它的发现、形成和发展离不开许多科学家创新性的研究工作。它不仅是学习和研究化学的重要工具，还为发现新的元素和化合物、预测新元素的原子结构和性质提供了线索。下图是现行元素周期表的一部分。请按要求回答下列问题： (1)317年左右，东晋炼丹家葛洪在炼丹时分离出了砷。砷在周期表中的位置是______________________。 (2)1817年瑞典化学家贝采利乌斯发现硒元素。硒元素和溴元素最高价氧化物水化物酸性较弱的是_____________(填化学式)。 (3)1825年，丹麦化学家奥斯特首次分离出了铝的单质。铝是地壳中含量最高的金属元素，但铝的利用却比铜和铁晚得多，往氯化铝溶液中滴入过量氨水，写出该反应的离子方程式____________________________。 (4)目前，世界上还有许多科学家为发现新元素孜孜不倦地努力。可能存在的第119号元素，有人称“类钫”，位于元素周期表第八周期的第一种元素。有关“类钫”的预测正确的是_________。 A．“类钫”单质具有强氧化性 B．“类钫”在化合物中显+1价 C．“类钫”最高价氧化物对应的水化物为弱碱 D．“类钫”单质能与冷水剧烈反应 (5)小赵同学在研究元素周期表时发现，碳元素有“2s22p2”这一信息。观察元素周期表后，寻找规律，推测某元素“nsxnpy”中x+y可能的含义是________________________。 (6)为比较元素C和Si的非金属性强弱，用图所示装置进行实验。溶液B应该选用_________溶液，能说明C和Si非金属性强弱的化学方程式是：__________________。 【答案】(1) 第四周期第ⅤA族 (2) H2SeO4 (3) Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+ (4)BD (5) 主族元素的最外层电子数（或主族元素的主族序数） (6) 饱和NaHCO3 CO2+H2O+Na2SiO3=H2SiO3↓+Na2CO3（或CO2+2H2O+Na2SiO3=H2SiO3↓+2NaHCO3） 【解析】（1）砷的原子序数为33，原子核外有4个电子层，最外层电子数为5，因此在周期表中位于第四周期第ⅤA族。 （2）同周期主族元素自左向右非金属性逐渐增强，非金属性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越强。Se和Br同位于第四周期，非金属性Br>Se，因此最高价氧化物水化物酸性较弱的是H2SeO4。 （3）氢氧化铝为两性氢氧化物，仅能溶于强碱，不溶于弱碱氨水。因此氯化铝和过量氨水反应生成氢氧化铝沉淀和氯化铵，其中NH3·H2O为弱电解质、Al(OH)3为沉淀，书写离子方程式时均不能拆分。 （4）119号“类钫”为第八周期第ⅠA族碱金属元素，同主族元素性质具有相似性和递变性： A．碱金属单质最外层仅1个电子，易失电子，具有强还原性，A错误； B．第ⅠA族元素最外层仅1个电子，在化合物中显+1价，B正确； C．同主族从上到下金属性逐渐增强，最高价氧化物对应水化物碱性逐渐增强，“类钫”金属性远强于钠，其最高价氧化物对应水化物为强碱，C错误； D．碱金属均能与冷水反应，金属性越强反应越剧烈，“类钫”金属性极强，能与冷水剧烈反应，D正确。 （5）主族元素的价电子为最外层ns和np轨道上的电子，x为ns轨道电子数，y为np轨道电子数，二者之和为主族元素的最外层电子数，也等于主族元素的主族序数。 （6）盐酸易挥发，用大理石和盐酸制得的CO2中混有HCl杂质，HCl也能与硅酸钠反应生成硅酸沉淀，会干扰实验验证，因此溶液B选用饱和NaHCO3溶液除去HCl；最高价含氧酸酸性越强，对应元素非金属性越强，CO2通入硅酸钠溶液生成硅酸沉淀，说明碳酸酸性强于硅酸，即可证明C的非金属性强于Si。 10．（2025-2026高三上·天津滨海新区·期中）Ⅰ．门捷列夫在研究周期表时预言了包括“类铝”、“类硅”在内的11种元素。回答下列问题： (1)铝是一种活泼金属，工业上采用电解熔融Al2O3制备金属Al。电解反应方程式为2Al2O3 4Al+3O2↑，加入冰晶石的目的是___________。 (2)镓与铝同主族，且位于铝的下一周期，则镓原子的电子排布式为___________。 (3)废弃的含GaAs的材料可以用浓硝酸溶解，放出红棕色气体，同时生成H3AsO4和Ga(NO3)3，该反应的化学方程式为___________。 (4)硅是应用最为广泛的半导体材料，写出高纯硅的一种用途：___________。 (5)写出SiCl4的电子式：___________。 (6)硅和锗单质分别与H2反应时，反应较难进行的是___________(填“硅”或“锗”)。 Ⅱ．硝酸是极其重要的化工原料，在工业、农业、医药、军事等领域有着广泛的应用，现代工业上常用氨催化氧化制硝酸的流程示意图如下： (7)HNO3中三种元素的电负性大小顺序为：___________。 (8)写出“氧化炉”中氨催化氧化的化学方程式：___________。 (9)为避免NO2尾气污染环境，常用NaOH溶液吸收。 已知：①NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O ②2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O 现有一定条件下0.3mol NO2和0.1mol NO的混合气体恰好被200mL NaOH溶液完全吸收，则NaOH溶液的物质的量浓度为___________mol/L。 【答案】(1)降低Al2O3熔融温度或作助熔剂 (2)1s22s22p63s23p63d104s24p1 (3)GaAs+11HNO3=Ga(NO3)3+H3AsO4+ 8NO2↑+4H2O (4)芯片或者硅太阳能电池等 (5) (6)锗 (7)O>N>H (8)4NH3+5O2 4NO+6H2O (9)2 【解析】（1）Al2O3熔点极高，直接熔融电解耗能过大，冰晶石作为助熔剂，可降低Al2O3的熔化温度，节约生产成本。 （2）镓位于第四周期第ⅢA族，原子序数为31，根据构造原理即可写出其核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d104s24p1。 （3）浓硝酸还原产物为红棕色NO2，GaAs中As为-3价，被氧化为H3AsO4中+5价，每个As失8e−，每个N得1e−，结合得失电子守恒、原子守恒配平即可：GaAs+11HNO3=Ga(NO3)3+H3AsO4+ 8NO2↑+4H2O。 （4）高纯硅是良好的半导体材料，可用于制造半导体器件、太阳能电池、计算机芯片等。 （5）SiCl4为共价化合物，Si最外层4个电子，与4个Cl各形成1对共用电子对，所有原子均满足8电子稳定结构，。 （6）同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱，单质与H2化合难度逐渐增大，锗的非金属性弱于硅，因此锗与H2反应更难进行。 （7）电负性同周期从左到右增大，所以O>N，H电负性小于N，因此电负性O>N>H。 （8）氨气在催化剂、加热条件下被氧气氧化为NO和H2O，根据得失电子守恒、原子守恒配平即可。 （9）根据元素守恒，反应后产物中Na的物质的量等于N的总物质的量，n(N)=0.3mol+0.1mol=0.4mol，因此n(NaOH)=0.4mol，。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $