内容正文:
聚焦突破1 元素“位、构、性”关系的相互推断
1.元素名称确定的常用依据
2.利用价层电子排布确定元素位置
(1)周期序数能层数最高能层序数。
(2)主族元素的族序数价层电子数。
(3)第Ⅲ族~第族元素原子的价层电子排布为(镧系、锕系除外),族序数价层电子数。例如,锰原子的价层电子排布为,锰元素位于元素周期表中第四周期第族。
(4)第Ⅰ族和第Ⅱ族元素原子的价层电子排布为,族序数能级上的电子数。
3.利用基态原子核外电子排布“特点”确定元素(短周期内)
基态原子核外电子排布
推断元素
核外电子数比电子数少1的元素
核外轨道有两个未成对电子的元素
、;、
核外轨道有一对成对电子的元素
、
核外轨道电子数与轨道电子数相等的元素
、
价层电子排布为
价层电子排布为
价层电子中轨道电子数与轨道电子数相等
、
价层电子中轨道电子数是轨道电子数的
、
4.同周期、同主族元素的结构与性质递变规律
结构与性质
同周期主族元素(从左到右)
同主族元素(从上到下)
最外层电子数
从1递增到7(第一周期除外)
相同
金属性
逐渐减弱
逐渐增强
非金属性
逐渐增强
逐渐减弱
主要化合价
最高正价族序数(、除外),非金属元素最低负价(8-族序数)(除外)
原子半径
逐渐减小
逐渐增大
简单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
第一电离能
总体呈增大趋势
逐渐减小
电负性
逐渐增大
逐渐减小
(2025·东营高二期末)(双选)M、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素,M是宇宙中含量最多的元素,X的最高价含氧酸具有强氧化性,Y的基态原子价层电子数为其内层电子数的3倍,Z与Y同族。下列说法正确的是( )
A.电负性:Y>X>Z
B.第一电离能:Y>X>M
C.原子半径:Z>Y>X
D.简单气态氢化物的稳定性:Y>X>Z
[解析] M、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素,M是宇宙中含量最多的元素,则M为H元素;Y的基态原子价层电子数为其内层电子数的3倍,则Y为O元素;因为原子序数依次增大,X的最高价含氧酸具有强氧化性,则X为N元素;Z与Y同族,则Z为S元素。元素的非金属性越强,电负性越大,非金属性:O>N>S,则电负性:O>N>S,故A正确;同周期元素从左到右,第一电离能呈增大趋势,但氮原子的2p轨道为稳定的半充满结构,氮元素的第一电离能大于同周期相邻元素,则氮元素的第一电离能大于氧元素的,故B错误;同周期元素从左到右,原子半径逐渐减小,则氮原子的原子半径大于氧原子的,故C错误;元素的非金属性越强,简单气态氢化物的稳定性越强,非金属性:O>N>S,则简单气态氢化物的稳定性:H2O>NH3>H2S,故D正确。
[答案] AD
例2 [(2025·化州一中高二质检)]下表是元素周期表前五周期的一部分,、、、、、是6种元素的代号,为0族元素。下列说法正确的是( )
A. 在元素周期表的位置是第三周期第ⅤA族
B. 6种元素所在的区域都是区
C. 的第一电离能大于的第一电离能
D. 电负性最大的元素为
【答案】B
【解析】根据元素周期表的结构可知,、、位于第二周期,位于第三周期,位于第四周期,位于第五周期,根据 为0族元素,可推断出 为 元素、为 元素、为 元素、为 元素、为 元素、为 元素。位于元素周期表第三周期第 族,项错误;元素周期表中第 纵列为 区,6种元素均处于 区,项正确;同周期元素从左到右,第一电离能呈增大趋势,故 的第一电离能小于 的第一电离能,项错误;同周期主族元素从左到右,电负性逐渐增大,同主族元素从上到下,电负性逐渐减小,故电负性最大的元素为,项错误。
【突破集训】
1.短周期元素、、、的原子序数依次增大,的原子核外有1个电子,是地壳中含量最多的元素,位于元素周期表第ⅢA族,单质可广泛用于生产芯片。下列说法正确的是( )
A. 原子半径:
B. 元素电负性:
C. 的简单氢化物比的稳定
D. 单质制成的容器可盛放冷浓硫酸
【答案】D
【解析】短周期元素、、、的原子序数依次增大,的原子核外有1个电子,为 元素;是地壳中含量最多的元素,为 元素;位于元素周期表第Ⅲ族,为 元素;单质可广泛用于生产芯片,为 元素。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,故原子半径:,错误;元素的非金属性越强,电负性越大,元素电负性:,错误;元素的非金属性越强,简单氢化物越稳定,稳定性: ,错误;常温下浓硫酸可以使铝发生钝化,可用铝制容器盛放冷浓硫酸,正确。
2.(2025·海口高二检测)(双选)短周期主族元素X、Y、Z、R的主要化合价和原子半径的关系如下图所示。基态X原子的价层电子排布式为2sn2pm。下列叙述错误的是( )
A.简单氢化物的沸点:X>Z>Y
B.最高价氧化物对应水化物的酸性:Z>Y>R
C.第一电离能:Y<Z<X
D.电负性:X<Z<Y
解析:选CD。基态X原子的价层电子排布式为2sn2pm,主要化合价为-2价,说明最外层有6个电子,为第二周期元素,X为O元素;Y和Z原子半径与氧元素相差不大,主要化合价为+4和+5价,说明和氧元素是同周期相邻元素,分别为C和N元素;R的半径较大,主要化合价为+3价,R为Al元素。简单氢化物的沸点:H2O>NH3>CH4,A正确;最高价氧化物对应水化物的酸性:HNO3>H2CO3>Al(OH)3,B正确;第一电离能:C<O<N,C错误;同周期主族元素从左到右,电负性逐渐变大,故电负性:C<N<O,D错误。
3.、、、、是五种短周期主族元素,原子序数依次增大。元素的一种离子与具有相同的电子排布且半径稍大,原子核外层的电子数与原子核外层的电子数之比为,与同主族,的价层电子排布式为。下列说法不正确的是( )
A. 与生成的气态化合物的热稳定性:
B. 与的原子半径:
C. 和的第一电离能:
D. 、、的电负性:
【答案】D
【解析】、、、、是五种短周期主族元素,原子序数依次增大。元素的一种离子与 具有相同的电子排布且半径稍大,故 为 元素;与 同主族,的价层电子排布式为,故 为 元素、为 元素,为 元素;原子核外 层的电子数与 原子核外 层的电子数之比为,故 为 元素。元素的非金属性越强,气态氢化物的热稳定性越强,硫元素的非金属性强于硅元素的,故气态氢化物的热稳定性:,正确;同主族元素从上到下,原子半径逐渐增大,故氢原子的半径小于锂原子的,正确;同周期元素从左到右,第一电离能总体呈增大趋势,同主族元素从上到下,第一电离能逐渐减小,故第一电离能:,正确;一般来说,元素的非金属性越强,电负性越大,非金属性:,故电负性:,错误。
4.(2025·青岛高二检测)(双选)化合物M2X3YZW2是一种无机盐药物。已知X、Y、Z、W、M为原子序数依次增大的短周期元素,X、M同主族,Y、Z、W同周期,基态Y原子s轨道电子总数是p轨道电子总数的4倍,基态Z、W原子的未成对电子数相等。下列说法正确的是( )
A.简单离子半径:W>M
B.电负性:X>Z
C.简单氢化物的沸点:Z<W
D.M2X3YZW2难溶于水
解析:选AC。基态Y原子s轨道电子总数是p轨道电子总数的4倍,核外电子排布式为1s22s22p1,Y为B元素;Y、Z、W同周期,基态Z、W原子的未成对电子数相等,Z为C元素,W为O元素;X、M同主族,化合物M2X3YZW2是一种无机盐药物,M为Na元素,X为H元素。O2-、Na+核外电子排布相同,核电荷数越小,离子半径越大,故离子半径:O2->Na+,A正确;C的非金属性强于H的,元素非金属性越强,电负性越大,故电负性:H<C,B错误;H2O 分子间能形成氢键,沸点高于CH4,C正确;Na2H3BCO2是一种无机钠盐,绝大多数钠盐能溶于水,且是一种药物,能被人体吸收,故Na2H3BCO2能溶于水,D错误。
5.[(2025·福州高二月考)]五种短周期主族元素、、、、的原子序数依次增大,其中、、、在元素周期表中的位置如上图所示。的简单离子半径是同周期中最小的;是一种金属元素,其原子的第一至第四电离能分别是,,,。下列说法正确的是( )
A. 第一电离能:
B. 和的单质的熔点:
C. 工业上都用电解其氧化物的方法制、、单质
D. 的简单氢化物可与盐酸反应生成既有离子键又有共价键的化合物
【答案】D
【解析】短周期主族元素、、、、的原子序数依次增大,由题中所给信息可知,位于元素周期表的第三周期,的简单离子半径是同周期中最小的,为 元素;由、、、在元素周期表中的相对位置可知,为 元素,为 元素,为 元素;是金属元素,由 的电离能数据可知,的第一、第二电离能较小,第三电离能剧增,表现 价,最外层电子数为2,为 元素。同周期元素从左到右,第一电离能呈增大趋势,但 的 能级有2个电子,处于全充满稳定状态,能量较低,所以 元素的第一电离能大于同周期相邻元素 的第一电离能,错误;碳单质在常温下为固态,而氮气在常温下为气态,所以熔点:,错误;工业上常用电解熔融氯化镁的方法制取镁,反应的化学方程式为 ,工业上常用电解熔融氧化铝的方法制取铝,反应的化学方程式为 ,工业上常用焦炭还原二氧化硅的方法制取单质硅,反应的化学方程式为 ,错误;的简单氢化物为,与盐酸反应生成,中既有离子键又有共价键,正确。
6.[(2025·广州三校高二联考)]根据下图,回答有关问题。
(1) 在上图的主族元素中,第一电离能最小的是_ _ _ _ (填元素符号,下同),电负性最大的是_ _ _ _ 。
(2) 在元素中,原子半径最小的元素基态原子价层电子排布式为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ,基态原子有两个未成对电子的元素是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ (填元素符号,下同),基态原子层有两个空轨道的元素是_ _ _ _ _ _ 。
(3) 元素基态原子的电子排布式为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。、两元素的部分电离能数据见下表:
元素
电离能/
717
759
1 509
1 561
3 248
2 957
比较两元素的、可知,气态再失去一个电子比气态再失去一个电子难。对此,你的解释是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
(4) 在上图所列的元素中,原子内电子所排布的能级数目相同的有_ _ _ _ (填序号)。
①和 ②和 ③和 ④和
【答案】(1) ;
(2) ;、;
(3) 或;的轨道电子为半充满状态较稳定,失去电子需要更多能量
(4) ①②
【解析】
6.根据元素在元素周期表中的位置可知,、、、、、、、、、、、、、、、元素分别是、、、、、、、、、、、、、、、。
(1) 同周期元素从左到右,第一电离能呈增大趋势,同主族元素从上到下,第一电离能逐渐减小,故题图的元素中,第一电离能最小的是,电负性最大的是。
(2) 同周期主族元素从左到右,原子半径逐渐减小,故在 元素中,原子半径最小的元素是 元素,基态 原子的价层电子排布式为;基态原子有两个未成对电子的元素为 和;基态原子 层有两个空轨道的元素是。
(3) 基态 原子的电子排布式为 或;基态 的价层电子排布式为,基态 的价层电子排布式为,再失去一个电子由较稳定的半充满状态转为不稳定的 状态需要更多的能量。
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