高考化学一轮复习第5章物质结构元素周期律第3讲元素周期表中“位－构－性”关系及应用教案

这是一份高考化学一轮复习第5章物质结构元素周期律第3讲元素周期表中“位－构－性”关系及应用教案，共16页。
元素周期律和元素周期表是高考命题的热点和重点，主要以选择题的形式考查元素在周期表中的位置、原子结构、元素性质的关系及相互推断，同时也渗透着对元素及其化合物知识的考查，该类题目命题形式和命题角度灵活多变，体现《中国高考评价体系》对知识获取能力、思维认知能力的要求，考生要能够阅读和理解各种主要文本、基本符号；能够客观全面地获取相关信息，并从情境中提取有效信息；能够准确概括和描述学科所涉及基本现象的特征及其相互关系，并从中发现问题；能够灵活地、创造性地运用不同方法，发散地、逆向地解决问题；能够通过敏锐的洞察能力，发现复杂、新颖情境中的关键事实特征和有价值的新问题；能够将所学知识迁移到新情境，解决新问题，得出新结论。
文字叙述的角度是多方面的，大多要求考生根据元素及其化合物特殊组成、特殊性质及应用，原子核外电子排布及原子半径的递变规律等进行演绎与推理，通过自己的逻辑思辨，创造性地运用不同方法，确定未知元素，并结合元素周期律、化学键等知识进行分析、判断。此类题目一般通过文字叙述提供某些数据或相关性质(如能腐蚀玻璃、黄绿色气体等)，解题时抓住这些关键特性，首先确定其为何种元素，然后以此为突破口，推知其他未知元素。
1．根据元素化合价的特征关系推断
(1)根据等式确定元素在周期表中的位置：最高正化合价数＝最外层电子数＝主族序数(O、F除外)。
(2)如果已知负化合价(或简单阴离子的符号)，则需用等式先求出最高正化合价：最高正化合价＝8－|负化合价|，再确定元素在周期表中的位置。
2．根据原子半径的递变规律推断
根据原子半径来推断元素的相对位置：同周期中左边元素的原子半径比右边元素的原子半径大，同主族中下边元素的原子半径比上边元素的原子半径大。
3．根据元素的特征来推断
(1)地壳中含量最多的元素或氢化物呈液态的元素为O；地壳中含量第二的元素为Si；地壳中含量最多的金属元素为Al。
(2)空气中含量最多的元素或气态氢化物的水溶液显碱性的元素为N；气态氢化物与最高价氧化物的水化物能反应生成盐的元素为N。
(3)单质硬度最大，熔沸点最高，形成化合物种类最多，正负化合价代数和为0且气态氢化物中含氢质量分数最高的元素是C。
(4)最高价氧化物及其水化物既能与强酸反应，又能与强碱反应的元素在中学阶段为Al。
(5)两短周期金属元素的最高价氧化物对应水化物相互反应，这两种元素分别为Na和Al。
(2019·全国卷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的单质均能溶于浓硝酸
B [X、Y、Z均为短周期主族元素，X与Z同族，Y最外层电子数等于X次外层电子数，Y的最外层电子数不可能是8，只能为2，且Y原子半径大于Z，所以Y为Mg，X、Y、Z原子的最外层电子数之和为10，故X为C，Z为Si。A错：MgO的熔点高于CO2、CO的熔点。B对：元素的非金属性越强，则其气态氢化物的热稳定性越强，C的非金属性强于Si，故CH4的热稳定性大于SiH4。C错：X与Z形成的SiC是共价化合物。D错：Mg能溶于浓硝酸，但是Si单质不能溶于浓硝酸。]
[强化1] (2018·全国卷Ⅰ)主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加，且均不大于20。W、X、Z最外层电子数之和为10；W与Y同族；W与Z形成的化合物可与浓硫酸反应，其生成物可腐蚀玻璃。下列说法正确的是( )
A．常温常压下X的单质为气态
B．Z的氢化物为离子化合物
C．Y和Z形成的化合物的水溶液呈碱性
D．W与Y具有相同的最高化合价
B [可腐蚀玻璃的物质是HF。以此为切入点，根据题意进行元素推断，可知W是F、X是Na、Y是Cl、Z是Ca。B对：钙是活泼金属元素，氢是非金属元素，CaH2是由Ca2＋和H－构成的离子化合物。A错：常温常压下，钠的单质是固体。C错：CaCl2是强酸强碱盐，水溶液呈中性。D错：氯有最高化合价＋7，氟没有正价。]
[强化2] (2021·安徽安庆检测)五种短周期元素的某些性质如表所示，下列说法不正确的是( )
A．Q的气态氢化物具有还原性，常温下，该氢化物水溶液的pH>7
B．W单质在氧气中燃烧后的产物中阴阳离子个数之比为1∶2
C．由R和Y所形成的化合物中存在离子键，属于离子化合物
D．R、W、X的最高价氧化物对应的水化物两两之间能发生反应
C [由题意知，Q为N；R为Al；W为Na；X为S；Y为Cl。氨气分子中N元素处于最低价，具有还原性，其水溶液呈碱性，A项正确；钠在氧气中燃烧后的产物为过氧化钠，阴阳离子个数之比为1∶2，B项正确；R和Y所形成的化合物为AlCl3，属于共价化合物，含有共价键，C项错误；硫酸为强酸，氢氧化钠为强碱，氢氧化铝为两性氢氧化物，三者两两之间能发生反应，D项正确。]
结构片段型元素周期表类题一般给出两种信息：一是给出局部的元素周期表，展示出几种不同元素在元素周期表中的相对位置关系；二是给出某种元素的位置特征、原子结构特征或由该元素形成的单质或化合物的特殊性质，要求考生运用严谨的理性思维和丰富的感性思维，发现新线索、解决新问题、获得新结论。解答此类题目时，要先根据给出的某种元素的特殊结构或性质，确定该元素在周期表中的位置，然后以此为“坐标原点”，根据其他元素与该元素的相对位置关系，进而确定其他未知的元素，并结合元素周期律进行分析、判断。
(2019·全国卷Ⅱ)今年是门捷列夫发现元素周期律150周年。下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：WW
C．简单阴离子的还原性：Y>Z
D．Y与Z属于同一周期，与X属于同一主族
A [A单质的水溶液具有漂白性，说明A为Cl2，C是酸性氧化物，其水溶液也具有漂白性，即SO2，由此可判断B为水，D为HCl，E为H2SO4，则W、X、Y、Z分别为H、O、S、Cl四种元素。YX2是 SO2，其水溶液呈酸性，使蓝色石蕊试液变红色，尽管SO2具有漂白性，但只能选择性地漂白像品红、秸秆、毛丝等物质，而不能漂白石蕊及其变色后的物质，A项错误；四种元素形成的简单离子中，H＋半径最小，离子半径为S2－>Cl－>O2－>H＋，B项正确；由于S的非金属性弱于Cl，则S2－的还原性强于Cl－，C项正确；S和Cl是第三周期相邻，S与O是ⅥA相邻，D项正确。]
[强化6] (2021·北京海淀区检测)短周期元素X、Y、Z的原子序数依次增大，其中Y元素的原子半径最大。已知A、B、C分别是X、Y、Z三种元素的单质，A和C常温下为气体。在适宜的条件下， A、B、C可以发生如图所示的反应。下列说法正确的是( )
A．化合物YX中含离子键
B．Z的含氧酸均为强酸
C．非金属性：X>Z
D．离子半径：Y>Z
A [结合题给信息推知，A是H2、B是Na、Mg或Al等活泼金属，C是Cl2，X、Y、Z分别是H、Na(Mg或Al)、Cl。化合物NaH中含离子键，故A正确；HClO是弱酸，故B错误；非金属性：Cl>H，故C错误；离子半径：Cl－>Na＋，故D错误。]
训练(二十六) 元素周期表中“位－构－性”关系及应用
1．(2021·江苏苏州调研)如表为元素周期
表中短周期的一部分，Y元素最高正价与
最低负价的代数和为4,
下列叙述正确的是( )
A．原子半径：WY
C．氢化物的热稳定性：WS，只能比较其最高价氧化物对应水化物的酸性强弱，而D项没有说明是否为最高价氧化物对应的水化物，故无法判断，D项错误。]
2．(2020·北京顺义区二模)X、Y、Z、W是原子序数依次增大的四种短周期主族元素。X与Z最外层电子数相同，X2－和Y＋的电子层结构相同，Y的原子半径在短周期主族元素原子中最大。下列说法正确的是( )
A．原子半径：Z＞W
B．还原性：X2－＞Z2－
C．最高价氧化物的水化物酸性：Z＞W
D．X、Y、Z形成的化合物水溶液一定显中性
A [短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，Y的原子半径在短周期主族元素原子中最大，则Y是Na；X2－和Y＋的电子层结构相同，且X的原子序数小于Y，则X是O；X和Z最外层电子数相同，且Z的原子序数大于X，则Z是S；W的原子序数大于Z(S)，则W是Cl。原子半径：S＞Cl，A项正确；元素的非金属性：O＞S，则单质的氧化性：O2＞S，故阴离子的还原性：O2－＜S2－，B项错误；元素的非金属性：S＜Cl，则最高价氧化物的水化物酸性：H2SO4＜HClO4，C项错误；O、Na、S元素形成的常见化合物有Na2SO3、Na2SO4等，其中Na2SO3发生水解而使水溶液呈碱性，D项错误。]
3．(2021·四川宜宾检测)W、X、Y、Z均为短周期主族元素，原子序数依次增加。W原子最外层电子数是其所在周期数的2倍；Y＋和X2－的电子层结构相同；Z的原子序数等于W和Y的核外电子数之和。下列说法正确的是( )
A．Z的氢化物的酸性比WX2的水化物的强，说明Z的非金属性比W的强
B．离子半径大小：Z>Y>X
C．X和Y形成的化合物为离子化合物且阳离子和阴离子的个数之比为2∶1
D．Z元素的气态氢化物的热稳定性比X的高
C [ W、X、Y、Z均为短周期主族元素，原子序数依次增加。W原子最外层电子数是其所在周期数的2倍，结合原子序数可知，W应位于第二周期，最外层电子数为4，W为C，若W为S，X、Y、Z不可能均为短周期主族元素；Y＋和X2－的电子层结构相同，则X为O、Y为Na；Z的原子序数等于W和Y的核外电子数之和，Z的原子序数为6＋11＝17，Z为Cl，据此分析解答。由上述分析可知，W为C、X为O、Y为Na、Z为Cl。盐酸为无氧酸，不能由盐酸与碳酸的酸性比较C、Cl的非金属性， A项错误；电子层越多，离子半径越大，具有相同电子排布的离子中原子序数大的离子半径小，则离子半径大小：Z>X>Y, B项错误；由Y、X两种元素组成的常见离子化合物为Na2O或Na2O2，其阳离子与阴离子个数比均为2∶1，C项正确；氢化物稳定性与元素非金属性一致，则氢化物稳定性X>Z，D项错误。]
4．(2021·河南鹤壁一中检测)短周期主族元素A、B、C、D、E的原子序数依次增加，A和D的质子数之和等于E的核外电子数，B和D同主族，C的原子半径是短周期主族元素中最大的，A和E组成的化合物AE是常见强酸。下列说法错误的是( )
A．简单离子半径：B>C
B．热稳定性：A2D>AE
C．CA为离子化合物，溶于水所得溶液呈碱性
D．实验室制备AE时可选用D的最高价含氧酸
B [短周期主族元素A、B、C、D、E的原子序数依次增加，C的原子半径是短周期主族元素中最大的，则C为Na；A和E组成的化合物AE是常见强酸，则A为H，E为Cl；A和D的质子数之和等于E的核外电子数，则D的质子数＝17－1＝16，则D为S；B和D同主族，则B为O。氧离子和钠离子都含有2个电子层，核电荷数越大离子半径越小，则简单离子半径：B>C，A项正确；非金属性SZ>X
B．元素Y与Z形成的盐在水溶液中呈碱性
C．最高价氧化物对应的水化物酸性：X>W
D．元素X与Z可以共存于同一离子化合物中
B [由信息可知，X、Y、Z、W分别为N、Al、Cl、P。元素Y与Z形成的盐AlCl3在水溶液中水解呈酸性，B项错误。]
6．(2021·山东泰安检测)W、X、Y、Z是原子序数依次增大的四种短周期非金属主族元素，q、r、s、h是这些元素形成的物质，其中h是离子化合物，q是制太阳能电池的主要原料，s常温下呈气态且其水溶液显碱性，r为二元化合物，其浓溶液在空气中易形成白雾。下列说法正确的是( )
A．常温常压下，W的氧化物为液态
B．单质的沸点：X>Z
C．X与Y属于同一主族，与Z属于同一周期
D．X的氧化物均能用向上排空气法收集
A [W、X、Y、Z是原子序数依次增大的四种短周期非金属主族元素，q、r、s、h 是这些元素形成的物质，其中h 是离子化合物，应为铵盐，则含有N、H，可知W为H，q是制太阳能电池的主要原料，应为Si，s常温下呈气态且其水溶液显碱性，s为氨气，r为二元化合物，其浓溶液在空气中易形成白雾，应为HCl，则可知X为N，Y为Si，Z为Cl，根据上述分析可知，W为H，X为N，Y为Si，Z为Cl。W的氧化物为水或过氧化氢。常温下，均为液体，A项正确；氮气和氯气均为双原子分子，氯气的相对分子质量大于氮气，则氯气的范德华力大于氮气，故沸点：氮气W
C．最高价氧化物对应水化物酸性：X>Y
D．简单离子半径：X>Z
A [根据题给条件可以推出W、X、Y、Z依次为O、Al、Si、K，KAlO2溶液由于AlO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) 水解显碱性，故A符合题意；简单气态氢化物的稳定性SiH4Cl>C>N，B项错误； X的简单氢化物为NH3，Y的简单氢化物为SiH4，非金属性：N>Si，热稳定性NH3> SiH4，C项正确；W的含氧酸为H2CO3，Z的含氧酸有HClO、HClO4等几种，酸性HClOO，故Y＞Z＞W，A项错误；氧原子最外层有6个电子，与硅原子形成2对共用电子对，该化合物中O原子均满足8电子稳定结构，B项错误；X的最高价氧化物对应的水化物是NaOH，硅与强碱反应生成硅酸钠和氢气，方程式为：Si＋2NaOH＋H2O===Na2SiO3＋2H2↑，C项正确；比较氢化物的稳定性，可比较其元素的非金属性，同一主族从上往下，非金属逐渐减弱，故非金属性O>S，则稳定性：H2O>H2S，D项错误。]
11．(2021·河北辛集检测)短周期主族元素W，X，Y，Z的原子序数依次增大，W，X的最外层电子数之和与Z的最外层电子数相等，W，Y同主族。将W、X的气态单质在催化剂及一定温度和压强下发生可逆反应生成化合物R，反应关系如下表所示。下列说法正确的是( )
A．离子半径：X>Y>Z
B．Y、Z两种元素形成的化合物的水溶液呈酸性
C．Y、Z分别与W形成的化合物，前者的沸点高
D．四种元素分别与氧形成的化合物均只有两种
C [短周期主族元素W，X，Y，Z的原子序数依次增大，将W，X的气态单质在催化剂及一定温度和压强下发生可逆反应生成化合物R，根据标准数据可知，平衡时消耗W、X和生成R的物质的量分别为0.18 ml、0.06 ml、0.12 ml，三者物质的量之比为3∶1∶2，应该为合成氨的反应，则W为H，X为N；W，Y同主族，则Y为Na；W，X的最外层电子数之和与Z的最外层电子数相等，Z最外层电子数＝1＋5＝6，其原子序数大于Na，则Z为S，据此解答。电子层越多离子半径越大，电子层相同时，核电荷数越大离子半径越小，则离子半径Z>X>Y，A项错误； 硫化钠溶液中，硫离子水解溶液呈碱性，B项错误； NaH常温下为固体，H2S常温下为气体，NaH的沸点较高，C项正确； N与O形成的化合物有NO、NO2、N2O5等多种，D项错误。]
12．(2021·山东临沂模拟)短周期主族元素W、X、Y、Z、R的原子序数依次增大，其中X、Z位于同一主族；W的气态氢化物常用作制冷剂；Y是同周期主族元素中离子半径最小的；ZXR2能与水剧烈反应，观察到液面上有白雾生成，并有无色刺激性气味的气体逸出，该气体能使品红溶液褪色。下列说法正确的是( )
A．简单气态氢化物的稳定性：W>X
B．含氧酸的酸性：Z