重难点03 元素的“位置、结构、性质”之间的关系规律及其应用-2019-2020学年高一化学重难点探究（人教版必修二） 试卷

2019-2020学年高一化学重难点探究（人教版必修二）

重难点03  元素的“位置、结构、性质”之间的关系规律及其应用

方法探究

元素的“位置、结构、性质”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．结构与位置互推是解题的基础

(1)掌握四个关系式。

①电子层数=周期数。

②质子数=原子序数。

③主族元素原子最外层电子数=主族序数。

④主族元素的最高正价=族序数，

最低负价=主族序数−8。

(2)熟练掌握周期表中的一些特殊规律。

①各周期元素种类数(分别为2、8、8、18、18、32…)。

②稀有气体元素原子序数(分别为2、10、18、36、54、86)和所在周期(分别在一到六周期)。

③同族上下相邻元素原子序数的关系(相差2、8、18、32等各种情况)。

④同周期ⅡA族与ⅢA族元素原子序数差值(有1、11、25等情况)。

2．性质与位置互推是解题的关键

熟悉元素周期表中同周期、同主族元素性质的递变规律，主要包括：

(1)原子半径。

(2)元素的主要化合价。

(3)元素的金属性、非金属性。

(4)单质的氧化性、还原性。

(5)气态氢化物的稳定性。

(6)最高价氧化物对应水化物的酸碱性。

(7)金属从H2O或酸中置换H2的难易程度。

3．结构和性质的互推是解题的要素

(1)电子层数和最外层电子数决定元素原子的金属性和非金属性强弱。

(2)同主族元素最外层电子数相同，化学性质相似。

(3)正确推断原子半径和离子半径的大小及结构特点。

(4)判断元素金属性和非金属性强弱。

特别提醒

核外电子总数相等的微粒可以是分子 ，也可以是离子;可以是单核微粒，也可以是多核微粒。电子总数相同的微粒:

(1)核外有10个电子的微粒

分子: Ne、HF、H2O、 NH3、 CH4

阳离子: Na+、Mg2+、 Al3+、 H3O+、NH4+

阴离子:N3-、O2-、F-、OH-、NH2-。

(2)核外有18 个电子的微粒

分子: Ar、HC1、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2、N2H4、C2H6等

阳离子: Ca2+、K+

阴离子:P3-、S2-、Cl-、HS -。

(3)核外电子总数及质子总数均相同的粒子

Na+、NH4+、H3O+ ;F-、OH-、NH2-;Cl-、HS- ;N2、CO等。

典例剖析

（2020·白城市第四中学高一月考）已知W、X、Y、Z为短周期元素，W、Z同主族，X、Y、Z同周期，W的气态氢化物的稳定性大于Z的气态氢化物的稳定性，X、Y为金属元素，X的阳离子的氧化性小于Y的阳离子的氧化性。下列说法正确的是（    ）

A．W与X元素的单质在常温下不反应

B．X、Y、Z、W的原子半径依次减小

C．W的气态氢化物的沸点一定低于Z的气态氢化物的沸点

D．若W与Y的原子序数相差5，则二者形成化合物的化学式一定为Y2W3

【答案】B

【解析】【分析】W、X、Y、Z为短周期元素，W、Z同主族，W的气态氢化物的稳定性比Z的气态氢化物的稳定性强，故W、Z为非金属，原子序数Z＞W，W处于第二周期，Z处于第三周期，X、Y、Z同周期，X、Y为金属元素，X的阳离子的氧化性小于Y的阳离子的氧化性，则原子序数Y>X，且二者处于第三周期，X、Y、Z的原子序数Z＞Y＞X，据此分析。

【详解】W、X、Y、Z为短周期元素，W、Z同主族，W的气态氢化物的稳定性比Z的气态氢化物的稳定性强，故W、Z为非金属，原子序数Z＞W，W处于第二周期，Z处于第三周期，X、Y、Z同周期，X、Y为金属元素，X的阳离子的氧化性小于Y的阳离子的氧化性，则原子序数Y>X，且二者处于第三周期，X、Y、Z的原子序数Z＞Y＞X；

A．若W为氧，X为钠，则二者常温下可发生反应生成氧化钠，故A错误；

B．W、Z同主族且W位于Z上方，原子半径Z＞W，X、Y、Z同周期且原子序数依次增大，半径依次减小，所以原子半径X＞Y＞Z＞W，故B正确；

C．W的气态氢化物为氨气、水、氟化氢时，分子间存在氢键，沸点高于同族其它氢化物的沸点，而甲烷和硅烷均属于分子晶体，相对分子质量越大，沸点越高；W为C，Z为Si时，W氢化物沸点较低，故C错误；

D．若W为N元素，Y为Mg元素，二者的原子序数相差5，二者形成化合物的化学式可能为，为Y3W2，故D错误；

故答案选B。

精选习题

1．（2020·福建省漳州市第一中学高一月考）短周期元素X、Y、Z的原子序数之和为36，X、Y在同一周期，X＋与Z2－具有相同的核外电子层结构。下列推测不正确的是（     ）

A．同族元素中Z的氢化物最稳定

B．原子半径：X<Y，离子半径：X+>Z2-

C．同周期元素中Y的最高价含氧酸的酸性最强

D．同周期元素中X的金属性最强

【答案】B

【解析】【分析】根据短周期元素X、Y、Z的原子序数之和为36，X、Y在同一周期，则可以推断出X、Y为第三周期元素，Z为第二周期元素，X＋与Z2－具有相同的核外电子层结构。则可以推断出X为元素Na，Z为O元素，Y为元素Cl。

【详解】根据短周期元素X、Y、Z的原子序数之和为36，X、Y在同一周期，则可以推断出X、Y为第三周期元素，Z为第二周期元素，X＋与Z2－具有相同的核外电子层结构。则可以推断出X为元素Na，Z为O元素，Y为元素Cl。

A. 同族元素中Z的氢化物为H2O，同族元素从上到下，氢化物的逐渐减弱，即Z的同族元素中最稳定的为H2O，A项正确；

B. 同周期元素从左到右，原子半径逐渐减小，即原子半径：Na > Cl，离子半径： Na+ < O2-，B项错误；

C. 同周期元素从左到右，最高价氧化物含氧酸的酸性逐渐变强，第三周期最高价含氧酸的酸性最强的为HClO4，C项正确；

D. 第三周期元素中Na的金属性最强，D项正确。

答案选B。

【点睛】元素周期率，同周期从左到右，原子半径逐渐变小，金属性减弱，非金属性变强，最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐变强；同主族元素从上到下，原子半径逐渐变大，金属性变强，非金属性减弱，元素氢化物的稳定性减弱，最高价氧化物对应水化物的酸性减弱。

2．（2020·吉林省吉化第一高级中学校高一月考）X、Y、Z、W均为短周期元素，它们在元素周期表中的位置所示，这四种元素的原子最外层电子数之和是24，下列说法中正确的是

A．原子半径: W＞Z＞Y＞X

B．最高价氧化物对应水化物的酸性: Z＞W

C．四种元素的单质中，W单质的熔、沸点最高

D．X的气态氢化物可与它的最高价氧化物的水化物发生反应

【答案】D

【解析】【分析】X、Y、Z、W均为短周期元素，它们在元素周期表中的位置如图所示，如果设X的最外层电子数是a，则Y、Z均是a+1，W是a+2，这四种元素的原子最外层电子数之和是24，因此a+a+1+a+1+a+2=24，解得a=5，所以X是N，Y是O，Z是S，W是Cl。

【详解】根据上述分析，X是N，Y是O，Z是S，W是Cl。

A．同周期自左向右原子半径逐渐减小，同主族从上到下原子半径逐渐增大，则原子半径：Z＞W＞X＞Y，故A错误；

B．非金属性越强，最高价含氧酸的酸性越强，非金属性：Cl＞S，则最高价氧化物对应水化物的酸性：W＞Z，故B错误；

C．四种元素的单质中，单质硫的熔、沸点最高，故C错误；

D．X的气态氢化物氨气可与它的最高价氧化物的水化物硝酸发生反应生成硝酸铵，故D正确；

答案选D。

3．（2020·山东省烟台二中高一月考）几种短周期元素的原子半径及主要化合价见下表：（    ）

下列叙述正确的是（    ）

A．Q 的氢化物不能与其最高价氧化物对应的水化物反应

B．T 的气态氢化物分子间存在共价键

C．M 与 T 形成的化合物能与 NaOH 溶液反应

D．L、Q 形成的简单离子核外电子数相等

【答案】C

【解析】【分析】L和R的化合价都为+2价，应为周期表第ⅡA族，根据半径关系可知，R为Be，L为Mg；Q和T的化合价都有-2价，应为周期表第ⅥA族元素，Q的最高价为+6价，Q为S，T无正价，T为O；M的化合价为+3价，应为周期表第ⅢA族元素，根据M原子半径大于Q小于L可知，应和L同周期，M为Al。

【详解】A. Q为S，氢化物为H2S，最高价氧化物对应的水化物为H2SO4，浓硫酸与硫化氢可以发生氧化还原反应，A错误；

B. T为O，气态氢化物为H2O，分子间存在范德华力，B错误；

C. M为Al ，T为O，形成的化合物为Al2O3，能与 NaOH 溶液反应，C正确；

D. L为Mg ，Q为S，Mg2+核外有10个电子，S2−核外有18个电子，二者核外电子数不同，D错误；故答案为：C。

【点睛】Al2O3具有两性，既能与强酸反应，也能与强碱反应，其与氢氧化钠的反应方程式为：Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O。

4．（2020·山东省济南外国语学校高一月考）根据下表回答下列问题。

（1）在这些元素中，最活泼的金属元素是__，（填元素符号，下同），最不活泼的元素是__。

（2）在这些元素的最高价氧化物对应的水化物中，酸性最强的是（填最高价氧化物的水化物对应的化学式，下同）__，碱性最强的是__。

（3）在以上有编号的这些元素(除0族元素外)中，原子半径最小的是__（填元素符号，下同），简单离子半径最大的是__。

（4）③④⑦⑧⑩⑪这六种元素形成的简单离子，半径由大到小的顺序是__（填元素的离子形式）。

【答案】（1）K    Ar   

（2）HClO4    KOH   

（3）F    Br-   

（4）S2->Cl->K+>Ca2+>Na+>Mg2+   

【解析】据表可知①~⑫的元素符号依次是N、F、Na、Mg、Al、Si、S、Cl、Ar、K、Ca、Br。

（1）最活泼的金属元素是K，最活泼的非金属元素是F，最不活泼的元素是Ar；

（2）非金属性越强最高价氧化物的水化物酸性越强，金属性越强最高价氧化物的水化物碱性越强，所以在这些元素的最高价氧化物对应的水化物中，酸性最强的是HClO4，碱性最强的是KOH；

（3）同周期元素原子序数越小半径越大，同主族元素原子序数越小半径越小，所以在这些元素(稀有气体元素除外)中，原子半径最小的是F；在比较简单离子半径时，先比较离子的电子层数：层数越多，半径越大；离子的电子层数相同时，序数越大，半径越小，所以简单离子半径最大的是Br-；

（4）比较简单离子半径时，先比较离子的电子层数：层数越多，半径越大；离子的电子层数相同时，序数越大，半径越小，所以顺序为S2->Cl->K+>Ca2+>Na+>Mg2+。

【点睛】比较主族元素原子或离子半径时先比较电子层数，层数越多，半径越大；层数相同，原子序数越小，半径越大。

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1．（2019·课标Ⅰ）科学家合成出了一种新化合物（如图所示），其中W、X、Y、Z为同一短周期元素，Z核外最外层电子数是X核外电子数的一半。下列叙述正确的是

A．WZ的水溶液呈碱性

B．元素非金属性的顺序为X>Y>Z

C．Y的最高价氧化物的水化物是中强酸

D．该新化合物中Y不满足8电子稳定结构

【答案】C

【解析】由W、X、Y、Z为同一短周期元素，Z的核外最外层电子数是X核外电子数的一半可知，Z为Cl、X为Si，由化合价代数和为0可知，Y元素化合价为—3价，则Y为P元素；由W的电荷数可知，W为Na元素。

A项、氯化钠为强酸强碱盐，水溶液呈中性，故A错误；

B项、同周期元素从左到右，非金属性依次增强，则非金属性的强弱顺序为Cl＞S＞P，故B错误；

C项、P元素的最高价氧化物对应水化物为磷酸，磷酸是三元中强酸，故C正确；

D项、新化合物中P元素化合价为—3价，满足8电子稳定结构，故D错误。

故选C。

【点睛】本题考查元素周期律的应用，注意分析题给化合物的结构示意图，利用化合价代数和为零和题给信息推断元素为解答关键。

2．（2019·课标Ⅲ）X、Y、Z均为短周期主族元素，它们原子的最外层电子数之和为10，X与Z同族，Y最外层电子数等于X次外层电子数，且Y原子半径大于Z。下列叙述正确的是

A．熔点：X的氧化物比Y的氧化物高

B．热稳定性：X的氢化物大于Z的氢化物

C．X与Z可形成离子化合物ZX

D．Y的单质与Z的单质均能溶于浓硫酸

【答案】B

【解析】Y的最外层电子数等于X次外层电子数，由于均是主族元素，所以Y的最外层电子数不可能是8个，则X只能是第二周期元素，因此Y的最外层电子数是2个，又因为Y的原子半径大于Z，则Y只能是第三周期的Mg，因此X与Z的最外层电子数是（10－2）/2＝4，则X是C，Z是Si。

A、碳的氧化物形成的分子晶体，Y的氧化物是离子化合物氧化镁，则氧化镁的熔点高于碳的氧化物熔点，A错误；

B、碳元素的非金属性强于硅元素，非金属性越强，氢化物越稳定，则碳的氢化物稳定性强于硅的氢化物稳定性，B正确；

C、C与Si形成的是共价化合物SiC，C错误；

D、单质镁能溶于浓硫酸，单质硅不溶于浓硫酸，D错误；

答案选B。