高中化学鲁科版 (2019)必修 第二册第1章 原子结构 元素周期律本章综合与测试导学案

第1章 原子结构 元素周期律 章末整合提升

一、元素周期表中的重要规律

1．最外层电子数规律

(1)最外层电子数为1的元素：主族(ⅠA族)、副族(ⅠB族)、Ⅷ族部分元素等。

(2)最外层电子数为2的元素：主族(ⅡA族)、副族(ⅡB、ⅢB、ⅣB、ⅦB族)、0族(He)、Ⅷ族(Fe、Co等)。

(3)最外层电子数在3～7之间的元素一定是主族元素。

(4)最外层电子数为8的元素：0族(He除外)。

2．数目规律

(1)元素种数最多的是ⅢB族(32种)。

(2)同周期ⅡA族与ⅢA族元素的原子序数之差有以下三种情况：第2、3周期(短周期)相差1；第4、5周期相差11；第6、7周期相差25。

(3)同主族相邻元素的原子序数

ⅠA、ⅡA族，下一周期元素的原子序数＝上一周期元素的原子序数＋上一周期元素的种数；

ⅢA～ⅦA族，下一周期元素的原子序数＝上一周期元素的原子序数＋下一周期元素的种数。

具体如下表所示：

3.化合价规律

(1)同周期元素主要化合价：最高化合价由＋1价→＋7价(O、F除外，稀有气体元素化合价为0)递变、最低化合价由－4价→－1价递变。

(2)关系式：最高化合价＋|最低化合价|＝8；最高化合价＝主族序数＝最外层电子数(O、F除外)。

(3)除Ⅷ族元素外，原子序数为奇(偶)数的元素，元素所在族的序数及主要化合价也为奇(偶)数。

4．分界线规律

位于金属与非金属分界线右上方的元素为非金属元素，左下角为金属元素(H除外)。分界线附近的元素一般既有金属性，又有非金属性。

5．半径大小规律

(1)原子半径：同主族——从上到下逐渐增大；同周期——从左到右逐渐减小(0族元素除外)。

(2)离子半径：同主族——同价离子从上到下逐渐增大；同周期——阴离子半径大于阳离子半径；具有相同电子层结构的离子——核电荷数越大，离子半径越小。

(3)同种元素的各种微粒，核外电子数越多，半径越大；核外电子数越少，半径越小。

【针对训练】

1．2019年是门捷列夫发现元素周期律150周年。如表是元素周期表的一部分，W、X、Y、Z为短周期主族元素，W与X的最高化合价之和为8。下列说法错误的是(　　)

A．原子半径：W＜X

B．常温常压下，Y单质为固态

C．气态氢化物热稳定性：Z＜W

D．X的最高价氧化物的水化物是强碱

解析：选D。由题中信息和图示可知W位于第2周期，X、Y、Z位于第3周期，结合W与X的最高化合价之和为8，且族序数相差2，可知X为Al，W和Z分别为N和P，Y为Si。原子半径：N<Al，A项正确；常温常压下，单质硅呈固态，B项正确；由非金属性：P<N可知，气态氢化物热稳定性：PH3<NH3，C项正确；Al的最高价氧化物对应的水化物Al(OH)3是典型的两性氢氧化物，并非强碱，D项错误。

2．短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，W的简单氢化物可用作制冷剂，Y的原子半径是所有短周期主族元素中最大的。由X、Y和Z三种元素形成的一种盐溶于水后，加入稀盐酸，有黄色沉淀析出，同时有刺激性气体产生。下列说法不正确的是(　　)

A．X的简单氢化物的热稳定性比W的强

B．Y的简单离子与X的简单离子具有相同的电子层结构

C．ZX2可使湿润的紫色石蕊试纸先变红后褪色

D．Z与X属于同一主族，与Y属于同一周期

解析：选C。由题知，W为氮，X为氧，Y为钠，Z为硫。同周期元素从左至右，简单氢化物的热稳定性逐渐增强，H2O的热稳定性比NH3的强，A项正确；氧离子(O2－)和钠离子(Na＋)核外都有10个电子，B项正确；SO2能使湿润的紫色石蕊试纸变红，但不能使其褪色，C项错误；氧、硫位于同主族，钠、硫位于同周期，D项正确。

二、解答短周期元素推断题时的主要“题眼”

1．位置与结构

(1)只由质子和电子构成的元素原子是H(H)。

(2)最高正价不等于族序数的元素是O、F。

2．含量与物理性质

(1)地壳中含量最多的元素是O，其次是Si。

(2)地壳中含量最多的金属元素是Al。

(3)其氢化物中氢元素质量分数最高的元素是C。

(4)其单质为天然物质中硬度最大的元素是C。

(5)其气态氢化物最易溶于水的元素是N。

(6)其氢化物沸点最高的非金属元素是O。

(7)常温下，其单质是有色气体的元素是F、Cl。

(8)所形成的化合物种类最多的元素是C。

(9)在空气中，其最高价氧化物的含量增加会导致温室效应的元素是C。

(10)密度最小的金属单质是Li。

(11)其最高价氧化物的水化物酸性最强的元素是Cl。

(12)常温下其单质呈液态的非金属元素是Br。

3．化学性质与用途

(1)单质与水反应最剧烈的非金属元素是F。

(2)其气态氢化物与最高价氧化物对应水化物能发生化合反应的元素是N。(NH3＋HNO3 === NH4NO3)

(3)常温下，其气态氢化物与其低价氧化物能反应生成该元素的单质的元素是S。(2H2S＋SO2=== 3S↓＋2H2O)

(4)形成氧化物最多的元素是N。

(5)其气态氢化物水溶液可雕刻玻璃的元素是F。

(6)其两种同素异形体对人类生存都非常重要的元素是O(臭氧层被称为“地球的保护伞”)。

(7)能与强碱溶液反应的单质是Al、Si、Cl2。

(8)最高价氧化物对应的水化物具有两性的元素是Al。

【针对训练】

3．有六种短周期元素A、B、C、D、E、F，原子序数依次增大。在周期表中，A的原子半径最小，B元素的原子最外层电子数是内层电子数的两倍，C为地壳中含量最多的元素，D是原子半径最大的短周期主族元素，D的单质燃烧时呈现黄色火焰，D的单质在加热条件下与C的单质充分反应，可以得到与E的单质颜色相同的固态化合物。D与F形成的化合物DF是常用的调味品。试根据以上叙述回答下列问题：

(1)写出下列元素名称：

A________，B________，C__________，D__________。

(2)E在元素周期表中的位置：________________。

(3)F的离子结构示意图：______________。

(4)C、D按原子个数比1∶1组成的一种化合物与水发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________。

(5)能说明E的得电子能力比F________(填“强”或“弱”)的事实是________________________________________________________________________(举一例)。

解析：据“A的原子半径最小”知A为氢元素；据“C为地壳中含量最多的元素”知C为氧元素，则B为第2周期元素，原子结构为，所以B为碳元素；据“D是原子半径最大的短周期主族元素”知D为钠元素，Na在O2中燃烧生成的Na2O2为淡黄色，所以E为硫元素；据原子序数大于E和“D与F形成的化合物DF是常用的调味品”知F为氯元素。

答案：(1)氢　碳　氧　钠

(2)第3周期ⅥA族

(3) ,

(4)2Na2O2＋2H2O=== 4NaOH＋O2↑

(5)弱　氯气能从硫化钠溶液中置换出硫(答案合理即可)

4．a、b、c、d、e五种短周期元素的原子序数逐渐增大。a为非金属元素，且a、e同主族，c、d为同周期的相邻元素。e原子的质子数等于c、d原子最外层电子数之和。b原子最外层电子数是内层电子数的2倍。c的氢化物分子由四个原子构成。试推断：

(1)写出b元素在周期表中的位置：__________。

(2)e的氧化物中，符合阴、阳离子个数比为1∶2的氧化物的化学式为__________。

(3)b和d相比，非金属性较强的是________(用元素符号表示)，下列事实能证明这一结论的是________。

A．常温下，b的单质呈固态，d的单质呈气态

B．d的氢化物的稳定性强于b的氢化物

C．b与d形成的化合物中，b呈正价

D．d的氢化物的沸点高于b的氢化物

解析：根据“b原子最外层电子数是内层电子数的2倍”可推断b元素为碳，根据“c的氢化物分子由四个原子构成”可推断c元素为氮，则d元素为氧，e元素为钠，a元素为氢。

答案：(1)第2周期ⅣA族

(2)Na2O2、Na2O

(3)O　BC

三、元素“位”“构”“性”三者的关系及应用

1．“位”“构”“性”三者的关系

2．元素“位”“构”“性”三者关系的应用

利用三者的关系，可以比较或推断某些元素的性质，如

(1)比较同主族元素的金属性、非金属性、最高价氧化物对应水化物的酸碱性、氢化物的稳定性等。

(2)比较同周期元素及其化合物的性质。

(3)比较不同周期、不同主族元素的性质(找出参照元素)。

(4)推断一些相对较陌生的元素的某些性质。

【针对训练】

5．短周期元素X、Y、Z，其中X、Y位于同一主族，Y、Z位于同一周期。X原子的最外层电子数是其电子层数的3倍，Z原子的核外电子数比Y原子少1。下列比较中正确的是(　　)

A．元素非金属性：Z>Y>X

B．最高价氧化物对应水化物的酸性：Z>Y

C．原子半径：Z<Y<X

D．气态氢化物的稳定性：Z<Y<X

解析：选D。X、Y、Z是3种短周期元素，X原子的最外层电子数是其电子层数的3倍，则X有2个电子层，最外层电子数为6，故X为氧元素；X、Y位于同一主族，故Y为硫元素；Y、Z处于同一周期，Z原子的核外电子数比Y少1，则Z原子的核外电子数为15，故Z为磷元素。同周期元素自左而右非金属性逐渐增强，同主族元素自上而下非金属性逐渐减弱，所以非金属性：P<S<O，即Z<Y<X，故A错误；非金属性：P<S，元素的非金属性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越强，即Z<Y，故B错误；同周期元素自左而右原子半径逐渐减小，同主族元素自上而下原子半径逐渐增大，所以原子半径：P>S>O，即Z>Y>X，故C错误；非金属性：P<S<O，元素的非金属性越强，对应氢化物越稳定，所以氢化物稳定性：Z<Y<X，故D正确。

6．短周期元素R、T、Q、W在元素周期表中的相对位置如图所示，其中T所处的周期序数与族序数相等。下列判断不正确的是(　　)

A．最简单气态氢化物的热稳定性：R>Q

B．最高价氧化物对应水化物的酸性：Q<W

C．原子半径：T>Q>R

D．含T的盐中，T元素只能存在于阳离子中

解析：选D。根据“T所处的周期序数与族序数相等”可推断T为铝元素，Q、R、W依次为硅、氮和硫元素。R和Q的最简单气态氢化物的热稳定性：NH3>SiH4；最高价氧化物对应水化物的酸性：H2SiO3<H2SO4；原子半径：Al>Si>N；含Al的盐中，Al元素还可以存在于阴离子[Al(OH)4]－中，因此D项是错误的。