高中化学第一节 原子结构评课课件ppt

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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．推断元素名称的方法(1)利用稀有气体元素原子结构的特殊性稀有气体元素原子的电子层结构与同周期的非金属元素原子形成的阴离子的电子层结构相同，与下一周期的金属元素原子形成的阳离子的电子层结构相同。①与He电子层结构相同的离子有H－、Li＋、Be2＋等。②与Ne电子层结构相同的离子有F－、O2－、Na＋、Mg2＋、Al3＋等。③与Ar电子层结构相同的离子有Cl－、S2－、K＋、Ca2＋等。
(2)利用常见元素及其化合物的特征①形成化合物种类最多的元素之一、单质是自然界中硬度最大的物质的元素或气态氢化物中氢的质量分数最高的元素：C。②空气中含量最多的元素或气态氢化物的水溶液呈碱性的元素：N。③地壳中含量最多的元素或氢化物在通常情况下呈液态的元素：O。④单质密度最小的元素：H；单质密度最小的金属元素：Li。⑤单质在常温下呈液态的非金属元素：Br；金属元素：Hg。
⑥最高价氧化物及其对应水化物既能与强酸反应，又能与强碱反应的元素：Be、Al。⑦元素的气态氢化物和它的最高价氧化物对应水化物能发生化合反应的元素：N；能发生氧化还原反应的元素：S。⑧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。
3．由基态原子的价层电子排布确定元素在元素周期表中位置的方法(1)由基态原子的价层电子排布式给元素定位①周期序数＝电子层数(能层序数)＝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族的价层电子排布式为(n－1)d1～10ns1～2(镧系、锕系除外)，族序数＝价层电子数。如锰的价层电子排布式为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。
(2)根据原子序数以0族为基准给元素定位①原子序数－稀有气体元素的原子序数(相近且小)＝元素所在的纵列数。第1、2纵列为第ⅠA族、ⅡA族，第3～7纵列为第ⅢB族～第ⅦB族，第8～10纵列为第Ⅷ族，第11、12纵列为第ⅠB族、ⅡB族，第13～17纵列为第ⅢA族～第ⅦA族。该元素的周期数＝稀有气体元素的周期数＋1。
如判断原子序数为41的元素在元素周期表中的位置。分析：41与36接近，有41－36＝5，故该元素位于第五周期第ⅤB族。注意：使用此法若为第六、七周期第ⅢB族(含镧系、锕系元素)后的元素需再减14定位。②稀有气体元素的原子序数(相近且大)－原子序数＝18－该元素所在纵列数。如判断114号元素在元素周期表中的位置。分析：118－114＝4，为顺数第14纵列或倒数第5纵列，故114号元素位于第七周期第ⅣA族。
1．某种阴离子的结构如图，Q、W、X、Y、Z五种短周期元素的原子半径依次增大，基态Q原子的电子填充了3个能级，有4对成对电子，Z与其他元素不在同一周期，下列说法正确的是( )A．单质与氢气反应剧烈程度：X>QB．Q和W形成的化合物中W为最高正价C．除Z外所有原子最外层都满足8电子稳定结构D．氢化物沸点：W>Q>X>Y
解析：Q、W、X、Y、Z五种短周期元素的原子半径依次增大，基态Q原子的电子填充了3个能级，有4对成对电子，因此Q是F，Z与其他元素不在同一周期，原子半径最大，能形成6条共价键，因此Z是S，Y能形成4条共价键，Y是C，W能形成2条共价键，W是O，则X是N。元素的非金属性越强，单质与氢气反应越剧烈，非金属性F＞N，则单质与氢气反应剧烈程度为F＞N，A错误；氧元素无最高正价，B错误；根据结构简式可知结构中所有原子除S外，均满足8电子稳定结构，C正确；碳的氢化物种类很多，如高碳烃的沸点很高，无法比较氢化物沸点，D错误。故选C。
2．离子液体具有电导率高、熔点低、不燃烧、热稳定性高等优越性能，在电池电解质领域展现了良好的应用前景。某离子液体W的结构如图所示，其中M、N、Y、Z、Q、X是原子序数依次递增的短周期主族元素，M、N、Y、Z、Q同周期，Y的氢化物能够使湿润的红色石蕊试纸变蓝，X的最外层电子数是电子层数的2倍。下列分析错误的是( )A．原子半径：M>Y>Z>QB．Q最高价氧化物对应的水化物的酸性最强C．少量M单质的保存方法是密封在固体石蜡中D．离子液体W电导率高是因为存在自由移动的阴阳离子
解析：M、N、Y、Z、Q、X是原子序数依次递增的短周期主族元素，离子液体W中元素M带一个单位正电荷，则元素M为Li；N成四个共价键，则元素N为C；Y成两个共价键，且得到一个电子，Y的氢化物能够使湿润的红色石蕊试纸变蓝，则元素Y为N；Z成二个共价键，则元素Z为O；Q成一个共价键，则元素Q为F；X成六个共价键，则元素X为S。同周期元素从左到右原子半径依次减小，故原子半径：M>Y>Z>Q，故A正确；非金属性越强，最高价氧化物的水合物的酸性越强，O无最高正价，F无正价，故B错误；M是Li，其保存方法是密封在固体石蜡中，故C正确；离子液体W中存在自由移动的阴阳离子，因而电导率高，故D正确。故选B。
3．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：
下列说法错误的是( )A．X基态原子中能量最高的电子，其电子云在空间有3个方向
解析：X元素原子的核外p电子数比s电子数少1，故X为N；Y为地壳中含量最多的元素，故Y为O；Z的第一电离能至第四电离能分别是：I1＝578 kJ·ml－1，I2＝1 817 kJ·ml－1，I3＝2 745 kJ·ml－1，I4＝11 575 kJ·ml－1，第四电离能远远大于第三电离能，故Z为Al；W为前四周期中电负性最小的元素，W为K；R在周期表的第十一列，故R为Cu；X、Y、Z、W、R分别为N、O、Al、K、Cu。X为N元素，核外电子排布式为1s22s22p3，基态原子中能量最高的电子处于2p能级，有3个电子，其电子云在空间有3个方向，故A正确；与Al元素成“对角线规则”的元素Be的最高价氧化物的水化物具有两性，该两性物质与强碱反应的离子方
4．某短周期主族元素M的电离能I1～I7数据如表所示(单位： kJ·ml－1)下列关于元素M的推断错误的是( )A．M元素位于元素周期表中第ⅢA族B．M元素的最高化合价为＋3价C．M元素的第一电离能高于同周期相邻元素D．M元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p1
解析：由电离能数据可知，该元素最外层有3个电子，且总电子数超过7，因此M为Al，其第一电离能比Mg的低。铝元素位于周期表的第ⅢA族，A正确；元素最高正价为其最外层电子数，B正确；第ⅡA族元素电离能＞第ⅢA族元素电离能，C错误；Al元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p1，D正确。故选C。
5．已知元素周期表中1～18号元素中的四种元素的简单离子W3＋、X＋、Y2－、Z－都具有相同的电子层结构，下列判断正确的是( )A．元素的第一电离能：X>WB．离子的还原性：Y2－>Z－C．氢化物的稳定性：H2Y>HZD．原子半径：X解析：1～18号元素中的四种元素的简单离子W3＋、X＋、Y2－、Z－都具有相同的电子层结构，则W和X是金属元素，且在元素周期表中W位于X的右侧，Y和Z是非金属元素，在元素周期表中位于W和X的上一周期，其中Z位于Y的右侧。同周期元素从左到右金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强，即金属性：X>W，非金属性：Z>Y，所以元素的第一电离能：XW，离子的还原性：Y2－>Z－，氢化物的稳定性：H2Y6．短周期主族元素W、X、Y、Z原子序数依次增大，W、Z位于同一主族，四种元素形成的一种化合物的结构如图所示。下列说法错误的是( )A．W的简单氢化物稳定性比X的弱B．Y与X、Z、W均能形成离子化合物C．W与Y形成的化合物只含离子键D．四种元素中简单离子半径最大的是Z
解析：根据四种元素形成的化合物结构可知，Y能形成带有1个正电荷的阳离子，Z能形成6个共价键，X能形成1个共价键，W能形成2个共价键，则Z的最外层电子数为6，位于第ⅥA族，且短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，W、Z位于同一主族，则W为O，Z为S；Y的原子序数大于O，小于S，则Y为Na；X的原子序数在O和Na之间，则X为F。由于非金属性：O7．有5种元素X、Y、Z、Q、T。基态X原子的价层电子排布为(n＋2)sn；Y元素基态的正三价离子的3d轨道为半充满；Z原子的核外电子总数等于基态Q原子的最外层电子数；基态Q原子的L电子层的p能级上只有一对成对电子；基态T原子有1个3p空轨道。下列叙述错误的是( )A．元素Y和Q可形成化合物Y2Q3B．简单气态氢化物的稳定性：Q>T>ZC．X和Q结合生成的化合物中一定含有离子键D．原子半径：X>Z>Q
解析：基态X原子的价层电子排布为(n＋2)sn，由于s能级最多有2个电子，则基态X原子的价层电子排布可能为3s1或4s2，X元素为Na元素或Ca元素；Y元素基态的正三价离子的3d轨道为半充满，则基态Y3＋的价层电子排布为3d5，基态Y原子的价层电子排布为3d64s2，Y元素为Fe元素；基态Q原子的L电子层的p能级上只有一对成对电子，则基态Q原子的核外电子排布式为1s22s22p4，Q元素为O元素；Z原子的核外电子总数等于基态Q原子的最外层电子数，则Z元素为C元素；基态T原子有1个3p空轨道，则基态T原子的价层电子排布为3s23p2，T元素为Si元素。Fe与O可形成化合物Fe2O3，A正确；同周期元素从左向右，简单气态氢化
物稳定性逐渐增大，同主族元素从上到下，简单气态氢化物稳定性逐渐减小，则简单气态氢化物稳定性：O>C>Si，B错误；X元素为Na元素或Ca元素，与O形成的化合物中一定含有离子键，C正确；电子层数越多，原子半径越大，电子层数相同时，核电荷数越大，原子半径越小，则原子半径：X>Z>Q，D正确。
8．a、b、c、d、e、f是原子序数依次增大的非0族元素，位于元素周期表的前四周期。a的一种核素无中子，b的s能级电子数与p能级的电子数之比为43，c与e同主族，未成对电子数为2，d在同周期元素中的原子半径最大，f在同周期元素中的未成对电子数最多。请回答下列问题：(1)上述元素中，位于元素周期表p区的元素有______________(填元素符号)，其中基态c原子中电子占据的最高能级的原子轨道形状是__________。
(2)基态e原子的核外电子排布式为___________________________，其核外有______种不同空间运动状态的电子。(3)b、c、d、e的简单离子半径由大到小的顺序为________________ ______ (用离子符号表示)，b、c、e元素中，第一电离能最大的元素为______，原因为________________________________________________ ________________________________________________________。(4)基态f原子的未成对电子数与成对电子数之比为__________，下列属于f原子激发态电子排布式的有_______(填标号)。A．[Ar]3d54s14p1 B．[Ar]3d54s1C．[Ar]3d44s14p1 D．[Ar]3d44s04p2
1s22s22p63s23p4(或[Ne]3s23p4)
S2－>N3－>O2－>
N原子2p轨道半充满，比相邻的O原子更稳定，更难失去电子；O、S同主族，S原子半径大于O原子，更易失去电子
解析：由题意知，a、b、c、d、e、f是原子序数依次增大的非0族元素，位于元素周期表的前四周期。a的一种核素无中子则a为H，b的s能级电子数与p能级的电子数之比为43即其核外电子排布式为1s22s22p3，则b为N，c与e同主族，未成对电子数为2，即c的核外电子排布式为1s22s22p4，则c为O，e为S，d在同周期元素中的原子半径最大，则d为Na，f在同周期元素中的未成对电子数最多，即f为第四周期中未成对电子数最多的，其价层电子排布式为3d54s1，则f为Cr，综上分析可知，a、b、c、d、e、f分别是H、N、O、Na、S、Cr。
(1)根据元素分区的标准可知，上述元素中，H、Na位于s区，N、O、S位于元素周期表p区，Cr位于d区，其中基态c即O原子中电子占据的最高能级的原子轨道即2p，其形状是哑铃形。(2)由分析可知，e为S，故其基态e原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4或[Ne]3s23p4，其核外电子共占据9个原子轨道，则其核外有9种不同空间运动状态的电子。
(3)由分析可知，b、e、d、e分别是N、O、Na、S，则b、c、d、e的简单离子即N3－、O2－、Na＋、S2－，其中N3－、O2－、Na＋具有相同的电子层结构，且核电荷数依次增大，离子半径依次减小，S2－比它们多一个电子层，离子半径最大，故其离子半径由大到小的顺序为S2－>N3－>O2－>Na＋，由于N原子2p轨道半充满，比相邻的O原子更稳定，更难失去电子；O、S同主族，S原子半径大于O原子，更易失去电子，b、c、e即N、O、S元素中，第一电离能最大的元素为N。
(4)由分析可知，f为Cr，其基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d54s1，则基态f原子的未成对电子数与成对电子数之比为618＝ 13，[Ar]3d54s14p1为Mn的激发态电子排布式，A不符合题意；[Ar]3d54s1为Cr的基态电子排布式，B不符合题意；[Ar]3d44s14p1是Cr的基态电子中3d上的电子跃迁到4p上，故为Cr的激发态电子排布式，C符合题意；[Ar]3d44s04p2是Cr的基态电子中3d和4s上的电子跃迁到4p上，故为Cr的激发态电子排布式，D符合题意。
9．现有X、Y、Z、W、R五种前四周期的元素，它们的原子序数依次增大。请根据下列相关信息，回答有关问题。
(1)R元素位于元素周期表的______区。已知该元素的＋3价离子比＋2价离子稳定，请简述其原因：_________________________________ ____________________________________________________________。
＋2价离子的价层电子排布式为3d6，而＋3价离子的价层电子排布式为3d5，为较稳定的半充满结构
(2)W的基态原子含有______个原子轨道，其中电子所占据的最高能级的原子轨道呈________________形。(3)X、Y、Z、W的最高价氧化物对应水化物的酸性由强到弱的顺序为__________________________________________(用化学式表示)。
HClO4>H2SO4>H3PO4(或HPO3>H2CO3)
(4)YW3的电子式为________________。该物质遇水会发生水解反应，生成HYO2，同时产生白雾，写出该反应的化学方程式：_________ ___________________________。
2H2O===HPO2＋3HCl
解析：X元素是形成化合物种类最多的元素，为C元素。Y元素基态原子的核外p电子比s电子多3个，1s22s22p63s23p3，为P元素。Z元素最高正价与最低负价的代数和为4，最高正价为x，最低负价为－y，有①x＋y＝8、②x－y＝4，为S元素。W元素主族序数与周期数的差为4，第三周期第ⅦA族，为Cl元素。R元素位于元素周期表中的第八列，为Fe元素。(1)R元素为Fe，位于元素周期表第四周期第Ⅷ族，属于d区。其＋3价离子比＋2价离子稳定的原因为＋2价离子的价层电子排布式为3d6，而＋3价离子的价层电子排布式为3d5，为较稳定的半充满结构。