資源簡介

第3課時　元素周期律的綜合應用(能力課)
素養 目標 1．掌握同主族、同周期元素的原子結構和元素性質的遞變規律、建立結構決定性質的認知模型。 2．掌握“位、構、性”關系規律，并能利用“位、構、性”關系認知模型解決問題。
舊知 回顧 1．電離能的應用 (1)判斷元素金屬性的強弱：電離能越小，金屬越容易失去電子，金屬性越強。 (2)判斷元素的化合價：如果某元素的In＋1 In，則該元素的常見化合價為＋n價。 (3)判斷核外電子的分層排布情況：當電離能的變化出現突變時，電子層數就可能發生變化。 2．電負性的應用 (1)判斷元素的類別：通常，電負性小于2.0的元素大部分是金屬元素，電負性大于2.0的元素大部分是非金屬元素。 (2)判斷元素的性質：非金屬元素的電負性越大，非金屬元素越活潑；金屬元素的電負性越小，金屬元素越活潑。 (3)判斷元素化合價的正負：在化合物中，電負性大的元素易呈現負價，電負性小的易呈現正價。 (4)判斷化學鍵的類型：電負性差值大的元素原子之間主要形成離子鍵，電負性差值小或相同的非金屬元素的原子之間主要形成共價鍵。
1．同周期主族元素、同主族元素的結構與性質遞變規律
同周期(從左向右) 同主族(從上向下)
最外層電子數 從1遞增到7(第1周期除外) 相同
金屬性 逐漸減弱 逐漸增強
非金屬性 逐漸增強 逐漸減弱
主要化合價 最高正價從＋1→＋7(O、F除外)，非金屬元素最低負價＝－(8－族序數)(H元素等除外) 最高正價＝族序數(O、F除外)，非金屬元素最低負價＝－(8－族序數)(H元素等除外)
原子半徑 逐漸減小 逐漸增大
簡單氣態氫化物的穩定性 逐漸增強 逐漸減弱
最高價氧化物對應水化物的酸堿性 堿性逐漸減弱，酸性逐漸增強 堿性逐漸增強，酸性逐漸減弱
第一電離能 總體呈增大趨勢 逐漸減小
電負性 逐漸增大 逐漸減小
2．原子結構、元素性質和元素在周期表中的位置關系規律
3．元素“位—構—性”關系
短周期元素X、Y、Z、W、Q原子序數依次增大。基態X、Z、Q原子均有兩個單電子，W簡單離子在同周期離子中半徑最小，Q與Z同主族。下列說法錯誤的是(　　)
A．X能與多種元素形成共價鍵
B．原子半徑：X>Y>Q
C．第一電離能：Y>Z
D．電負性：WB　[短周期元素X、Y、Z、W、Q原子序數依次增大，W簡單離子在同周期離子中半徑最小，說明W為第3周期元素Al。短周期元素的基態原子中有兩個單電子，可分類討論：①為第2周期元素時，基態原子最外層電子排布式為2s22p2或2s22p4，即C或O；②為第3周期元素時，基態原子最外層電子排布式為3s23p2或3s23p4，即Si或S。Q與Z同主族，結合原子序數大小關系可知，則X、Z、Q分別為C、O和S，則Y為N。X為C，能與多種元素(H、O、N、P、S等)形成共價鍵，A正確；通常電子層數越多，原子半徑越大，電子層數相同，核電核數越大，半徑越小，故原子半徑Q>X>Y，B錯誤；Y為N，Z為O，N的最外層2p軌道電子為半充滿結構，比較穩定，故其第一電離能比O大，C正確；W為Al，Z為O，O的電負性更大，D正確。]
1．(雙選)元素周期表中第3周期三種元素原子①②③的逐級電離能數據如下表所示。下列有關比較錯誤的是(　　)
標號 ① ② ③
電離能/(kJ·mol-1) 496 578 738
4 562 1 817 1 451
6 912 2 745 7 733
9 543 11 575 10 540
A．最高正價：②>③>①
B．離子半徑：②>③>①
C．電負性：②>③>①
D．金屬性：①>②>③
BD　[由表中數據可知①、②、③分別是鈉、鋁、鎂三種元素；A．鈉、鋁、鎂三種元素的最高正價分別是＋1、＋3、＋2價，所以最高正價：②>③>①，A正確；B．三種元素形成的離子結構相同，核電荷數越大半徑越小，所以離子半徑：①>③>②，B錯誤；C．同周期主族元素自左向右電負性依次增大，所以電負性：②>③>①，C正確；D．同周期主族元素自左向右金屬性依次減弱，所以金屬性：①>③>②，D錯誤。]
2．短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序數依次增大，基態X原子的電子總數是其最高能級電子數的2倍，Z可與X形成淡黃色化合物Z2X2，Y、W最外層電子數相同。下列說法正確的是(　　)
A．第一電離能：W>X>Y>Z
B．簡單離子的還原性：Y>X>W
C．簡單離子的半徑：W>X>Y>Z
D．氫化物水溶液的酸性：Y>W
C　[四種短周期主族元素，基態X原子的電子總數是其最高能級電子數的2倍，若X為第2周期元素原子，則X可能為Be或O，若X為第3周期元素原子，則均不滿足題意，Z與X能形成Z2X2的淡黃色化合物，該淡黃色化合物為Na2O2，則X為O元素，Z為Na元素；Y與W的最外層電子數相同，則Y為F元素，W為Cl元素。同一周期主族元素從左向右第一電離能總趨勢為逐漸增大，同一主族從上到下第一電離能逐漸減小，故四種元素中第一電離能從大到小的順序為F>O>Cl>Na，A錯誤；O、F、Cl三種元素的簡單離子中，F－還原性最弱，B錯誤；電子層數越多簡單離子半徑越大，相同電子層數的離子，原子序數越大半徑越小，故四種元素中離子半徑從大到小的順序為Cl－>O2->F－>Na＋，C正確；F元素的非金屬性強于Cl元素，則形成氫化物后F原子束縛H原子的能力強于Cl原子，在水溶液中HF不容易發生電離，故HCl的酸性強于HF，D錯誤。]
3．下表是元素周期表的一部分(前5周期)，表中所列的字母分別代表一種化學元素。
試回答下列問題：
(1)G的元素符號為__________，在元素周期表中位于________區。
(2)基態A原子的軌道表示式為______________；基態H原子的價電子排布式為________；H在元素周期表中的位置是________。
(3)A、B、E、F的原子半徑由大到小的順序是______(填元素符號，下同)；A、B、C、D的第一電離能由大到小的順序是________；A、B、C、D的電負性由大到小的順序是________。
[解析]　(1)G位于第6縱列，是24號元素，元素符號為Cr，該元素位于元素周期表的d區。(2)A為C元素，其核外有6個電子，軌道表示式為 ；H為Fe元素，是26號元素，基態Fe原子的價電子排布式為3d64s2；Fe位于元素周期表中第4周期Ⅷ族。(3)A為C元素，B為N元素，E為Al元素，F為Si元素，其原子半徑：Al>Si>C>N。C為O元素，D為F元素，因N元素2p能級處于半充滿狀態，其第一電離能比O的大，故C、N、O、F的第一電離能：F>N>O>C；同周期主族元素，從左到右電負性逐漸增大，故電負性：F>O>N>C。
[答案]　(1)Cr　d　(2) 　3d64s2　第4周期Ⅷ族　(3)Al>Si>C>N　F>N>O>C　F>O>N>C
1．下列各組元素性質的遞變情況錯誤的是(　　)
A．Li、Be、B原子的最外層電子數依次增多
B．P、S、Cl元素的最高正價依次升高
C．N、O、F元素的第一電離能依次增大
D．F、Cl、Br元素的電負性依次減小
C　[Li、Be、B原子的最外層電子數依次為1、2、3，A正確；P、S、Cl元素的最高正價依次為＋5、＋6、＋7價，B正確；N原子的2p軌道為半充滿較穩定結構，N、O、F元素的第一電離能為O＜N＜F，C錯誤；F、Cl、Br為同主族元素，從上到下電負性依次減小，D正確。]
2．(雙選)如圖是部分短周期元素化合價與原子序數的關系圖，下列說法正確的是(　　)
A．原子半徑：Z>Y>X
B．簡單氣態氫化物的穩定性：R>W
C．WX3和水反應形成的化合物是離子化合物
D．Y和Z兩者最高價氧化物對應的水化物能相互反應
BD　[由題圖可知，X為O，Y為Na，Z為Al，W為S，R為Cl。原子半徑：Na>Al>O，故A項錯誤；非金屬性越強，對應簡單氣態氫化物就越穩定，所以HCl比H2S穩定，故B項正確；SO3和水反應形成的化合物為硫酸，是共價化合物，故C項錯誤；Y和Z的最高價氧化物對應的水化物分別是NaOH和，因Al(OH)3為兩性氫氧化物，既能與酸溶液反應又能與強堿溶液反應，故D項正確。]
3．X、Y、Z為短周期元素，X原子最外層只有一個電子，Y原子的最外層電子數比內層電子總數少4，Z的最外層電子數是內層電子總數的3倍。下列有關敘述正確的是 (　　)
A．Y的基態原子價電子排布式為3s23p5
B．簡單氣態氫化物穩定性：Y>Z
C．第一電離能：YD．X、Y兩元素形成的化合物一定為離子化合物
C　[Y基態原子應該有3個電子層，最外層電子數為6，是硫元素，價電子排布式為3s23p4；Z元素是O，非金屬性O>S，非金屬性越強，簡單氣態氫化物越穩定，簡單氣態氫化物穩定性Z>Y；第一電離能O>S；X可能是H，也可能是Li或Na，H2S是共價化合物。]
4．(雙選)X、Y、Z、W、M五種短周期主族元素在元素周期表中的位置如圖所示，Z的第一電離能比W的第一電離能大，M的3p軌道上有2個未成對電子。以下說法錯誤的是(　　)
A．電負性：W>Z>Y
B．最高價氧化物對應水化物的酸性：MC．通過電解熔融的X2W3可制得X單質
D．常溫下，將一定量氣態Z2W4充入一燒瓶內，燒瓶內始終為無色
BD　[M的3p軌道上有2個未成對電子，則M的基態原子電子排布式為1s22s22p63s23p2或1s22s22p63s23p4，則M為Si或S；同一周期從左到右，主族元素的第一電離能呈增大趨勢，但N>O；綜上可知，X、Y、Z、W、M分別為Al、C、N、O、S。A．同周期從左到右，主族元素的電負性逐漸減小，因此電負性：O>N>C，即W>Z>Y，A正確；B．M、Y對應的最高價氧化物對應水化物即硫酸與碳酸，酸性大小：硫酸>碳酸，即M>Y，B錯誤；C．通過電解熔融的Al2O3可以得到Al，C正確；D．將N2O4通入燒瓶后會發生可逆反應：N2O4 2NO2，因此容器內會出現紅棕色，D錯誤。]
5．有A、B、C、D、E五種短周期元素，其中A、B、C屬于同一周期，A原子最外層p軌道的電子數等于次外層的電子總數，B原子最外層中有兩個未成對電子，D、E原子核內各自的質子數與中子數相等，B元素可分別與A、C、D、E生成RB2型化合物，并知在DB2和EB2中，D與B的質量比為7∶8；E與B的質量比為1∶1。
根據以上條件，回答下列問題。
(1)寫出下列各元素的元素符號。
A________，B________，C________，D________，E________。
(2)寫出基態D原子的電子排布式________。
(3)指出E元素在周期表中的位置________。
(4)A、B、C三種元素的第一電離能的大小順序為______(用元素符號表示)。
(5)元素D和E的電負性的相對大小為________(用元素符號表示)。
[解析]　A原子最外層p軌道電子數等于次外層的電子總數，說明次外層為K層，故A的基態原子電子排布式為1s22s22p2，即A為碳元素，B原子最外層中有兩個未成對的電子，說明B為ⅣA或ⅥA族元素，又B與A同周期，說明B為氧元素，C元素可以與B形成CB2型化合物且C與A、B同周期，說明C為氮元素，在DB2中，D與B質量比為7∶8，即D的相對原子質量為28，在EB2中，E與B的質量比為1∶1，即E的相對原子質量為32，D、E核內質子數與中子數相等可以知道D為硅元素，E為硫元素。
[答案]　(1)C　O　N　Si　S
(2)1s22s22p63s23p2　(3)第3周期ⅥA族
(4)N>O>C　(5)S>Si
課時分層作業(七)　元素周期律的綜合應用
一、選擇題(每小題只有一個選項符合題目要求)
1．下列判斷不正確的是(　　)
A．第一電離能：Ca＜Mg＜Al
B．穩定性：H2S＜HCl＜HF
C．電負性：N＜O＜F
D．酸性：H2SiO3＜H3PO4＜HClO4
A　[同周期主族元素從左到右第一電離能呈增大趨勢，但ⅡA族元素大于ⅢA族元素，所以第一電離能：Mg>Al，A錯誤；同周期主族元素從左到右非金屬性逐漸增強，非金屬性：SCl，非金屬性越強，簡單氣態氫化物越穩定，所以穩定性：H2S＜HCl＜HF，B正確；一般來說，同周期從左到右主族元素的電負性逐漸變大，所以電負性：N＜O＜F，C正確；同周期主族元素從左到右非金屬性逐漸增強，非金屬性：Si2．已知X、Y、Z是同周期元素。基態X原子有3個能級，且每個能級的電子數都相同；基態Y原子最高能級的不同軌道都有電子，且自旋狀態相同；基態Z原子最高能級的未成對電子數與成對電子數相同。下列敘述中正確的是(　　)
A．X、Y、Z三種元素的最簡單氫化物水溶液的酸性逐漸增強
B．X、Y、Z三種原子的第一電離能逐漸增大
C．X、Y、Z三種元素的電負性逐漸減小
D．X、Y、Z三種原子的半徑逐漸減小
D　[基態X原子有3個能級，且每個能級的電子數都相同，電子排布式為1s22s22p2，X為C；基態Y原子最高能級的不同軌道都有電子，且自旋狀態相同，X、Y、Z是同周期元素且都是第2周期，則Y的最高能級是2p，電子排布式為1s22s22p3，Y為N；基態Z原子最高能級的未成對電子數與成對電子數相同，電子排布式為1s22s22p4，Z為O。A．X、Y、Z三種元素的最簡單氫化物分別是CH4、NH3、H2O，水溶液的酸性不是逐漸增強，A錯誤；B．同周期主族元素隨原子序數增大第一電離能呈增大趨勢，但ⅡA族、ⅤA族為全充滿或半充滿穩定結構，第一電離能高于同周期相鄰元素，則第一電離能N>O>C，B錯誤；C．同周期主族元素自左而右電負性增大，故C、N、O的電負性逐漸增大，C錯誤；D．同周期主族元素從左到右原子半徑減小，則C、N、O原子的半徑逐漸減小，D正確。]
3．下列對物質中原子的電負性標注錯誤的是(　　)
C　[N的電負性比H的大，A項正確；O的電負性比C的大，B項正確；Cl的電負性比Br的大，C項錯誤；N的電負性比C的大，D項正確。]
4．如圖是部分短周期元素的原子序數與其某種常見化合價的關系圖，若用原子序數代表所對應的元素，則下列說法正確的是(　　)
A．31d和33d屬于同種核素
B．第一電離能：d>e，電負性：d＜e
C．氣態氫化物的穩定性：a>d>e
D．a和b形成的化合物不可能含共價鍵
B　[由題干信息可知，a、b、c、d、e分別為O、Na、Al、P、S五種元素。31d和33d即31P和33P質子數相同，中子數不同，不屬于同種核素，A錯誤；d為P、e為S，同一周期主族元素從左往右第一電離能呈增大趨勢，ⅡA族與ⅢA族、ⅤA族與ⅥA族反常，故第一電離能：d>e，同周期主族元素電負性從左往右依次增大，故電負性：d＜e，B正確；a、d、e分別為O、P、S，簡單氣態氫化物的穩定性與其非金屬性一致，同一周期主族元素從左往右非金屬性依次增強，同一主族元素從上往下非金屬性依次減弱，故H2O＞H2S＞PH3即a>e>d，C錯誤；a為O，b為Na，a和b形成的化合物中Na2O只有離子鍵，Na2O2中既有離子鍵又含有共價鍵，D錯誤。]
5．短周期元素X、Y在元素周期表中的相對位置如圖所示，基態Y原子的價電子排布式為nsn-1npn+1。下列說法不正確的是(　　)
A．電負性：X>Y
B．第一電離能：X>Y
C．Y在周期表中位于第3周期ⅥA族
D．原子半徑：X>Mg
D　[由基態Y原子的價電子排布式可知n＝3，則基態Y原子的價電子排布式為3s23p4，即Y為S，X為F。電負性：F>S，A項正確；第一電離能：F>S，B項正確；S位于第3周期ⅥA族，C項正確；Mg原子比F原子多一個電子層，原子半徑：Mg>F，D項錯誤。]
6．前4周期主族元素X、Y、Z、W的原子序數依次增大，X是地殼中含量最多的元素，Y原子的最外層電子數與最內層電子數相等，基態時Z原子3p原子軌道上有2個未成對電子，W是前4周期中金屬性最強的元素。下列說法正確的是(　　)
A．原子半徑：r(X)＜r(Y)＜r(Z)＜r(W)
B．X的簡單氣態氫化物的熱穩定性比Z的強
C．Y的第一電離能比Z的大
D．W的最高價氧化物對應的水化物的堿性比Y的弱
B　[前4周期主族元素X、Y、Z、W的原子序數依次增大，X是地殼中含量最多的元素，則X為O；Y原子的最外層電子數與最內層電子數相等，Y為Mg；基態時Z原子3p原子軌道上有2個未成對電子，Z為Si或S；W是前4周期中金屬性最強的元素，W為K。同周期主族元素原子隨核電荷數的遞增，半徑逐漸減小，故r(Y)>r(Z)，A錯誤；非金屬性越強，其簡單氣態氫化物的熱穩定性越強，故X(O)的簡單氣態氫化物的熱穩定性比Z(Si或S)的強，B正確；同周期主族元素隨核電荷數的遞增，第一電離能呈增大趨勢，故Y的第一電離能比Z的小，C錯誤；元素的金屬性越強其最高價氧化物對應水化物的堿性越強，故W的最高價氧化物對應的水化物的堿性比Y的強，D錯誤。]
7．“律動世界”國際化學元素周期表主題年活動報告中，提到了一種具有凈水作用的物質，它由Q、W、X、Y、Z五種原子序數依次增大的元素組成。該五種元素的性質或結構信息如下表：
元素 信息
Q 基態原子只有一種形狀的軌道填有電子，并容易形成共價鍵
W 基態原子有5個原子軌道填充有電子，有2個未成對電子
X 最高價氧化物對應的水化物與Y、Z最高價氧化物對應的水化物都能反應
Y 在元素周期表中位于第3周期ⅥA族
Z 焰色試驗為淺紫色
下列說法正確的是(　　)
A．電負性：Q＜W＜Y
B．第一電離能：W＜X＜Z
C．簡單離子半徑：X＜W＜Z＜Y
D．這種物質只含離子鍵
C　[Q、W、X、Y、Z五種原子序數依次增大的元素；Q基態原子只有一種形狀的軌道填有電子，并容易形成共價鍵，為氫；Z焰色反應為淺紫色，為鉀；Y在元素周期表中位于第3周期ⅥA族，為硫；X最高價氧化物對應的水化物與Y、Z最高價氧化物對應的水化物都能反應，則X為鋁，氫氧化鋁具有兩性，能和強酸、強堿反應；W基態原子有5個原子軌道填充有電子，有2個未成對電子，且Q、W、X、Y、Z形成具有凈水作用的物質，則W為氧，凈水性物質為十二水合硫酸鋁鉀晶體。A．同周期從左到右，主族元素金屬性減弱，非金屬性增強，主族元素的電負性增強；同主族由上而下，非金屬性逐漸減弱，元素電負性減弱；電負性：Q＜Y＜W，A錯誤；B．同一主族隨原子序數變大，原子半徑變大，第一電離能變小；同一周期主族元素隨原子序數變大，第一電離能呈增大趨勢，第一電離能：Z＜X＜W，B錯誤；C．通常電子層數越多半徑越大，電子層數相同時，核電荷數越大，半徑越小；簡單離子半徑：X＜W＜Z＜Y，C正確；D．該物質為KAl(SO4)2·12H2O，非金屬元素之間存在共價鍵，D錯誤。]
二、選擇題(每小題有一個或兩個選項符合題目要求)
8．X、Y、Z、W為原子序數依次增大的四種短周期元素，其中X是宇宙中含量最多的元素；Y元素原子最高能級的不同軌道都有電子，并且自旋狀態相同；Z元素基態原子的價電子排布式是nsnn p2n；同周期簡單離子中W元素的離子半徑最小。下列說法正確的是(　　)
A．W位于元素周期表的s區
B．Y元素原子最高能級的電子云圖為球形
C．Y、Z、W三種元素的原子半徑：r(Z)D．X、Y、Z三種元素的電負性：XC　[宇宙中含量最多的元素為氫元素，故X為H，Z元素基態原子價電子排布式為nsnn p2n，由電子填充原理知n＝2，故Z基態原子電子排布式為1s22s22p4，即為O元素，Y原子序數介于H與O之間，且最高能級屬于半充滿結構，故Y基態原子電子排布式為1s22s22p3(N)，同周期中離子半徑最小的為原子序數最大的金屬元素，故W為Al。A．W為Al，基態原子價電子排布式為3s23p1，屬于p區元素，A錯誤；B．Y元素最高能級為p能級，電子云圖為啞鈴形，B錯誤；C．通常電子層數多半徑大，電子層數相同，核電荷數大半徑小，故原子半徑順序為O＜N＜Al，C正確；D．三種元素電負性順序為H＜N＜O，D錯誤。]
9．短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序數依次增大，其中基態X原子核外電子只有一種運動狀態，Y、Z、W位于X的下一周期，四種元素形成的化合物(結構如圖)可用于檢驗M2+；M位于元素周期表第4周期Ⅷ族，且基態M原子價層含有2個未成對電子。下列說法正確的是(　　)
A．原子半徑：XB．第一電離能：YC．電負性：YD．基態M原子核外電子占據最高能級的電子云圖為球形
BD　[短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序數依次增大，其中基態X原子核外電子只有一種運動狀態，且在形成化合物中形成一個共價鍵，故X為H元素；Y、Z、W位于X的下一周期，Y形成4個共價鍵，Z形成3個共價鍵，W形成2個共價鍵，可推知，Y為C，Z為N，W為O；四種元素形成的化合物可用于檢驗M2+；M位于元素周期表第4周期Ⅷ族，且基態M原子價層含有2個未成對電子，則基態M原子的價電子排布式為3d84s2，M為Ni元素。A．同周期主族元素從左到右，原子半徑逐漸減小，則原子半徑O10．已知短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序數依次增大，其中W和X原子的最外層電子數之差等于Z與Y原子的最外層電子數之差。它們形成的單質和化合物之間轉化的關系如圖，常溫下d是無色液體，液態f可用作制冷劑。下列說法不正確的是(　　)
A．簡單離子半徑：Y>Z>W
B．第一電離能：Z>Y
C．電負性：Z>Y>X
D．X、Z形成的化合物中不可能含有非極性鍵
BD　[找出解題突破口，常溫下d是無色液體，液態f是氫化物，可用作制冷劑，則f是NH3，d是H2O。短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序數依次增大，其中W和X原子的最外層電子數之差等于Z與Y原子的最外層電子數之差，可推知另一元素是Mg，則元素X、Y、Z、W分別是H、N、O、Mg。微粒半徑大小判斷：通常電子層數越多，半徑越大，電子層數一樣，核電荷數越小，半徑越大；則簡單離子半徑：N3-＞O2-＞Mg2+，A項正確；基態氮原子的價電子排布式是2s22p3，p軌道處于半充滿狀態，較穩定，所以第一電離能：N＞O，B項錯誤；同一周期，從左往右，主族元素電負性逐漸增大，所以電負性：O＞N＞H，C項正確；X、Z形成的化合物可以是H2O、H2O2等，H2O2有非極性鍵，D項錯誤。]
三、非選擇題
11．元素X、Y、Z、T、R的原子序數依次增大且小于20，其最外電子數與原子半徑間大小關系如圖所示。
請按要求回答下列問題：
(1)寫出基態R原子的價電子排布式：________。
(2)上述五種元素中，電負性最大的是________(填元素符號，下同)，第一電離能最小的是________。
(3)Z所在主族元素的簡單氣態氫化物中，其中穩定性最強的是________(用化學式表示)。
(4)向Y的最高價氧化物的水溶液中充入少量Z的氫化物，寫出反應的離子方程式： _________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(5)某化學興趣小組為探究涉及上述元素性質的變化規律，設計了以下系列實驗。
①甲同學欲探究同主族部分元素性質的遞變規律，以元素Y、R為例，請完成其實驗步驟： __________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
通過觀察現象得出的結論：相同條件下，同主族元素R的金屬性比Y的強。
②乙同學欲探究第3周期部分元素性質的遞變規律，以元素Z、T為例，自擬通過一步反應實現實驗目的，其原理的化學方程式為________________________。
欲觀察到的現象為_____________________________________________________；
結論：________________________________________________________________。
[解析]　元素X、Y、Z、T、R的原子序數依次增大且小于20，由題中最外層電子數與原子半徑大小關系可知，X最外層電子數是4，原子半徑最小，則X為C元素，Y最外層電子數為1，原子序數比C大，則Y為Na元素，Z最外層電子數為6，原子序數比Na大，則Z為S元素，T最外層電子數為7，原子序數比S大，則T為Cl元素，R最外層電子數為1，原子序數比Cl大，則R為K元素。
(1)由上述分析可知，R為K元素，原子序數為19，核外19個電子，基態K原子的電子排布式為1s22s22p63s23p64s1，則基態K原子的價電子排布式為4s1。
(2)由上述分析可知，X為C元素，Y為Na元素，Z為S元素，T為Cl元素，R為K元素，這幾種元素中，Cl的非金屬性最強，電負性最大，K的金屬性最強，第一電離能最小。
(3)由上述分析可知，Z為S元素，S所在主族元素O、S、Se、Te等中，O的非金屬性最強，其簡單氣態氫化物H2O最穩定。
(4)由上述分析可知，Y為Na元素，其最高價氧化物的水溶液為NaOH溶液，Z為S元素，其簡單氣態氫化物為H2S，NaOH與少量的H2S發生反應，生成Na2S和H2O，其離子方程式為2OH－＋H2S===S2-＋2H2O。
(5)①由上述分析可知，Y為Na元素，R為K元素，探究同主族部分元素性質的遞變規律，實驗步驟為取綠豆粒大小的鈉、鉀分別放入到盛有20 mL水的燒杯中，通過觀察現象得到鉀與水反應更劇烈，得出的結論是同主族元素金屬性從上往下依次增強，即K的金屬性強于Na。
②由上述分析可知，Z為S元素，T為Cl元素，探究第3周期部分元素性質的遞變規律，實驗為將氯氣通入硫化鈉溶液發生氧化還原反應，即Na2S＋Cl2===S↓＋2NaCl，生成淡黃色固體為硫單質，氧化劑的氧化性大于氧化產物，則氧化性Cl2＞S，單質氧化性越強說明元素非金屬性越強，即非金屬性Cl＞S。
[答案]　(1)4s1
(2)Cl　K
(3)H2O
(4)2OH－＋H2S===S2-＋2H2O
(5)①取綠豆粒大小的鈉、鉀分別放入到盛有20 mL水的燒杯中，觀察現象　②Na2S＋Cl2===S↓＋2NaCl　有淡黃色沉淀生成　第3周期元素氯的非金屬性比硫的強
12．A、B、C、D、E、F為硫酸鋁鉀和硫酸鋁銨的組成元素，A原子核外只有1種運動狀態的電子，B、C元素位于第2周期且原子半徑：B>C，D與C同主族，E、F元素的電離能數據如下表所示：
元素 E F
第一電離能/(kJ·mol-1) 418.8 577.5
第二電離能/(kJ·mol-1) 3 052 1 816.7
第三電離能/(kJ·mol-1) 4 420 2 744.8
第四電離能/(kJ·mol-1) 5 877 11 577
請回答下列問題：
(1)A在元素周期表中屬于________區元素。
(2)基態E原子的電子排布式為______________________________________。
(3)D、E、F簡單離子半徑從大到小順序為_______________________________(用離子符號表示)。
(4)B、C、D電負性從大到小順序為_____________________________________
(用元素符號表示)。
(5)參照表中數據，進行判斷：Mg原子第一電離能________(填“大于”或“小于”)577.5 kJ·mol-1。
(6)通過上述信息和表中數據分析，為什么E原子失去核外第二個電子所需的能量要遠遠大于失去第一個電子所需的能量：___________________________________________________。
[解析]　硫酸鋁鉀和硫酸鋁銨的化學式分別為、，二者的組成元素有H、O、N、S、Al、K，需根據題目條件推出A、B、C、D、E、F所對應的元素。A原子核外只有1種運動狀態的電子，說明A原子核外只有1個電子，A為H。H、O、N、S、Al、K六種元素中，只有O、N處于第2周期，且N的原子半徑大于O，故B為N，C為O。與O元素同主族的應該是S，故D為S。根據E、F元素電離能數據可知，E元素的第一電離能和第二電離能相差很大，第二電離能與第三、四電離能相差不大，說明E原子最外層只有1個電子，故E為K，F為Al。(1)H的原子結構中只有1s上有1個電子，所以H屬于s區元素。(2)E為K，其原子核外有19個電子，基態K原子的電子排布式為1s22s22p63s23p64s1或[Ar]4s1。、Al3+、K＋半徑比較時，由于K＋、S2-具有3個電子層，Al3+只有2個電子層，所以K＋、S2-的半徑都大于Al3+的半徑，K＋和S2-具有相同的電子層結構，原子序數越小，半徑越大，故S2-的半徑大于K＋的半徑。(4)元素非金屬性越強，其電負性越大，故電負性：O>N>S。(5)基態Mg原子的價電子排布式為3s2，處于全充滿狀態，失去3s2上的1個電子比Al原子失去3p1上的1個電子更難，故Mg原子的第一電離能大于577.5 kJ·mol-1。
[答案]　(1)s　(2)1s22s22p63s23p64s1(或[Ar]4s1)　(3)S2->K＋>Al3+　(4)O>N>S　(5)大于　(6)K原子失去一個電子后，形成穩定結構，此時再失去一個電子很困難
13．短周期元素A、B、C、D，A元素基態原子的最外層電子排布式為ms1，B元素基態原子的價電子排布式為ns2np2，C元素基態原子的最外層電子數是其電子層數的3倍，D元素基態原子的M電子層的p軌道中有3個未成對電子。
(1)若A為非金屬元素，則A與C形成的簡單化合物跟A與D形成的簡單化合物相比，穩定性為________>________(寫化學式)。
(2)n＝2時B的最高價氧化物對應的水化物與n＝3時B的最高價氧化物對應的水化物相比，二者酸性________>________(寫化學式)，驗證該結論的實驗是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)若A元素的基態原子最外層電子排布式為2s1，B元素基態原子的價電子排布式為3s23p2，A、B、C、D四種元素的電負性由大到小的順序是____________(用元素符號表示)。
[解析]　A元素基態原子的最外層電子排布式為ms1，則A可能是H、Li或Na；C元素原子的最外層電子數是電子層數的3倍，則C是O；D元素原子的M電子層的p軌道中有3個未成對電子，電子排布式應為1s22s22p63s23p3，則D是P。(1)A是非金屬元素時應是H，與C、D分別形成簡單化合物H2O、PH3，因為非金屬性：O>S>P，故穩定性：H2O>PH3。(2)B元素基態原子的價電子排布式為ns2np2，當n＝2、3時B分別是C、Si，C的非金屬性強于Si，故H2CO3的酸性強于H2SiO3，可以通過向硅酸鈉水溶液中通入CO2氣體得到白色沉淀加以證明。(3)A元素基態原子的最外層電子排布式為2s1，應是鋰元素；B元素基態原子的價電子排布式為3s23p2，應是硅元素。根據電負性的變化規律，可知電負性由大到小的順序為O>P>Si>Li。
[答案]　(1)H2O　PH3　(2)H2CO3　H2SiO3　向硅酸鈉溶液中通入CO2氣體得到白色沉淀　(3)O>P>Si>Li
21世紀教育網(www.21cnjy.com)(共32張PPT)
第3課時　元素周期律的綜合應用(能力課)
第1章　原子結構與元素性質
第3節　元素性質及其變化規律
素養目標 1．掌握同主族、同周期元素的原子結構和元素性質的遞變規律、建立結構決定性質的認知模型。
2．掌握“位、構、性”關系規律，并能利用“位、構、性”關系認知模型解決問題。
舊知回顧 1．電離能的應用
(1)判斷元素金屬性的強弱：電離能越小，金屬越容易失去電子，金屬性越強。
(2)判斷元素的化合價：如果某元素的In＋1 In，則該元素的常見化合價為＋n價。
(3)判斷核外電子的分層排布情況：當電離能的變化出現突變時，電子層數就可能發生變化。
舊知回顧 2．電負性的應用
(1)判斷元素的類別：通常，電負性小于2.0的元素大部分是金屬元素，電負性大于2.0的元素大部分是非金屬元素。
(2)判斷元素的性質：非金屬元素的電負性越大，非金屬元素越活潑；金屬元素的電負性越小，金屬元素越活潑。
(3)判斷元素化合價的正負：在化合物中，電負性大的元素易呈現負價，電負性小的易呈現正價。
(4)判斷化學鍵的類型：電負性差值大的元素原子之間主要形成離子鍵，電負性差值小或相同的非金屬元素的原子之間主要形成共價鍵。
探究要點 典例導航
[要點精講]
1．同周期主族元素、同主族元素的結構與性質遞變規律
同周期(從左向右) 同主族(從上向下)
最外層電子數 從1遞增到7(第1周期除外) 相同
金屬性 逐漸減弱 逐漸增強
非金屬性 逐漸增強 逐漸減弱
同周期(從左向右) 同主族(從上向下)
主要化
合價 最高正價從＋1→＋7(O、F除外)，非金屬元素最低負價＝－(8－族序數)(H元素等除外) 最高正價＝族序數(O、F除外)，非金屬元素最低負價＝－(8－族序數)(H元素等除外)
原子半徑 逐漸減小 逐漸增大
同周期(從左向右) 同主族(從上向下)
簡單氣態氫化物的穩定性 逐漸增強 逐漸減弱
最高價氧化物對應水化物的酸堿性 堿性逐漸減弱，酸性逐漸增強 堿性逐漸增強，酸性逐漸減弱
第一電離能 總體呈增大趨勢 逐漸減小
電負性 逐漸增大 逐漸減小
2．原子結構、元素性質和元素在周期表中的位置關系規律
3．元素“位—構—性”關系
[典例導航]
短周期元素X、Y、Z、W、Q原子序數依次增大。基態X、Z、Q原子均有兩個單電子，W簡單離子在同周期離子中半徑最小，Q與Z同主族。下列說法錯誤的是(　　)
A．X能與多種元素形成共價鍵
B．原子半徑：X>Y>Q
C．第一電離能：Y>Z
D．電負性：W√
B　[短周期元素X、Y、Z、W、Q原子序數依次增大，W簡單離子在同周期離子中半徑最小，說明W為第3周期元素Al。短周期元素的基態原子中有兩個單電子，可分類討論：①為第2周期元素時，基態原子最外層電子排布式為2s22p2或2s22p4，即C或O；②為第3周期元素時，基態原子最外層電子排布式為3s23p2或3s23p4，即Si或S。Q與Z同主族，結合原子序數大小關系可知，則X、Z、Q分別為C、O和S，則Y為N。X為C，能與多種元素(H、O、N、P、S等)形成共價鍵，A正確；通常電子層數越多，原子半徑越大，電子層數相同，核電核數越大，半徑越小，故原子半徑Q>X>Y，B錯誤；Y為N，Z為O，N的最外層2p軌道電子為半充滿結構，比較穩定，故其第一電離能比O大，C正確；W為Al，Z為O，O的電負性更大，D正確。]
[對點即練]
1．(雙選)元素周期表中第3周期三種元素原子①②③的逐級電離能數據如下表所示。下列有關比較錯誤的是(　　)
標號 ① ② ③
電離能/(kJ·mol-1) 496 578 738
4 562 1 817 1 451
6 912 2 745 7 733
9 543 11 575 10 540
A．最高正價：②>③>①
B．離子半徑：②>③>①
C．電負性：②>③>①
D．金屬性：①>②>③
√
√
BD　[由表中數據可知①、②、③分別是鈉、鋁、鎂三種元素；A．鈉、鋁、鎂三種元素的最高正價分別是＋1、＋3、＋2價，所以最高正價：②>③>①，A正確；B．三種元素形成的離子結構相同，核電荷數越大半徑越小，所以離子半徑：①>③>②，B錯誤；C．同周期主族元素自左向右電負性依次增大，所以電負性：②>③>①，C正確；D．同周期主族元素自左向右金屬性依次減弱，所以金屬性：①>③>②，D錯誤。]
2．短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序數依次增大，基態X原子的電子總數是其最高能級電子數的2倍，Z可與X形成淡黃色化合物Z2X2，Y、W最外層電子數相同。下列說法正確的是(　　)
A．第一電離能：W>X>Y>Z
B．簡單離子的還原性：Y>X>W
C．簡單離子的半徑：W>X>Y>Z
D．氫化物水溶液的酸性：Y>W
√
C　[四種短周期主族元素，基態X原子的電子總數是其最高能級電子數的2倍，若X為第2周期元素原子，則X可能為Be或O，若X為第3周期元素原子，則均不滿足題意，Z與X能形成Z2X2的淡黃色化合物，該淡黃色化合物為Na2O2，則X為O元素，Z為Na元素；Y與W的最外層電子數相同，則Y為F元素，W為Cl元素。同一周期主族元素從左向右第一電離能總趨勢為逐漸增大，同一主族從上到下第一電離能逐漸減小，故四種元素中第一電離能從大到小的順序為F>O>Cl>Na，A錯誤；O、F、Cl三種元素的簡單離子中，F－還原
性最弱，B錯誤；電子層數越多簡單離子半徑越大，相同電子層數的離子，原子序數越大半徑越小，故四種元素中離子半徑從大到小的順序為Cl－>O2->F－>Na＋，C正確；F元素的非金屬性強于Cl元素，則形成氫化物后F原子束縛H原子的能力強于Cl原子，在水溶液中HF不容易發生電離，故HCl的酸性強于HF，D錯誤。]
3．下表是元素周期表的一部分(前5周期)，表中所列的字母分別代表一種化學元素。
試回答下列問題：
(1)G的元素符號為__________，在元素周期表中位于________區。
(2)基態A原子的軌道表示式為_____________________；基態H原子的價電子排布式為________；H在元素周期表中的位置是____________。
(3)A、B、E、F的原子半徑由大到小的順序是______________(填元素符號，下同)；A、B、C、D的第一電離能由大到小的順序是___________；A、B、C、D的電負性由大到小的順序是__________。
Cr
d
3d64s2
第4周期Ⅷ族
Al>Si>C>N
F>N>O>C
F>O>N>C
[解析]　(1)G位于第6縱列，是24號元素，元素符號為Cr，該元素位于元素周期表的d區。(2)A為C元素，其核外有6個電子，軌道表示式為 ；H為Fe元素，是26號元素，基態Fe原子的價電子排布式為3d64s2；Fe位于元素周期表中第4周期Ⅷ族。
(3)A為C元素，B為N元素，E為Al元素，F為Si元素，其原子半徑：Al>Si>C>N。C為O元素，D為F元素，因N元素2p能級處于半充滿狀態，其第一電離能比O的大，故C、N、O、F的第一電離能：F>N>O>C；同周期主族元素，從左到右電負性逐漸增大，故電負性：F>O>N>C。
知能反饋 隨堂評估
1．下列各組元素性質的遞變情況錯誤的是(　　)
A．Li、Be、B原子的最外層電子數依次增多
B．P、S、Cl元素的最高正價依次升高
C．N、O、F元素的第一電離能依次增大
D．F、Cl、Br元素的電負性依次減小
√
2
4
3
題號
1
5
C　[Li、Be、B原子的最外層電子數依次為1、2、3，A正確；P、S、Cl元素的最高正價依次為＋5、＋6、＋7價，B正確；N原子的2p軌道為半充滿較穩定結構，N、O、F元素的第一電離能為O＜N＜F，C錯誤；F、Cl、Br為同主族元素，從上到下電負性依次減小，D正確。]
2
4
3
題號
1
5
2．(雙選)如圖是部分短周期元素化合價與原子序數的關系圖，下列說法正確的是(　　)
A．原子半徑：Z>Y>X
B．簡單氣態氫化物的穩定性：
R>W
C．WX3和水反應形成的化合物
是離子化合物
D．Y和Z兩者最高價氧化物對應的水化物能相互反應
2
3
題號
1
4
√
5
√
2
3
題號
1
4
5
3．X、Y、Z為短周期元素，X原子最外層只有一個電子，Y原子的最外層電子數比內層電子總數少4，Z的最外層電子數是內層電子總數的3倍。下列有關敘述正確的是 (　　)
A．Y的基態原子價電子排布式為3s23p5
B．簡單氣態氫化物穩定性：Y>Z
C．第一電離能：YD．X、Y兩元素形成的化合物一定為離子化合物
2
3
題號
4
1
√
5
C　[Y基態原子應該有3個電子層，最外層電子數為6，是硫元素，價電子排布式為3s23p4；Z元素是O，非金屬性O>S，非金屬性越強，簡單氣態氫化物越穩定，簡單氣態氫化物穩定性Z>Y；第一電離能O>S；X可能是H，也可能是Li或Na，H2S是共價化合物。]
2
3
題號
4
1
5
4．(雙選)X、Y、Z、W、M五種短周期主族元素在元素周期表中的位置如圖所示，Z的第一電離能比W的第一電離能大，M的3p軌道上有2個未成對電子。以下說法錯誤的是(　　)
A．電負性：W>Z>Y
B．最高價氧化物對應水化物的酸性：MC．通過電解熔融的X2W3可制得X單質
D．常溫下，將一定量氣態Z2W4充入一燒瓶內，燒瓶內始終為無色
2
4
3
題號
1
5
√
√
BD　[M的3p軌道上有2個未成對電子，則M的基態原子電子排布式為1s22s22p63s23p2或1s22s22p63s23p4，則M為Si或S；同一周期從左到右，主族元素的第一電離能呈增大趨勢，但N>O；綜上可知，X、Y、Z、W、M分別為Al、C、N、O、S。A．同周期從左到右，主族元素的電負性逐漸減小，因此電負性：O>N>C，即W>Z>Y，A正確；B．M、Y對應的最高價氧化物對應水化物即硫酸與碳酸，酸性大小：硫酸>碳酸，即M>Y，B錯誤；C．通過電解熔融的Al2O3可以得到Al，C正確；D．將N2O4通入燒瓶后會發生可逆反應：N2O4 2NO2，因此容器內會出現紅棕色，D錯誤。]
2
4
3
題號
1
5
5．有A、B、C、D、E五種短周期元素，其中A、B、C屬于同一周期，A原子最外層p軌道的電子數等于次外層的電子總數，B原子最外層中有兩個未成對電子，D、E原子核內各自的質子數與中子數相等，B元素可分別與A、C、D、E生成RB2型化合物，并知在DB2和EB2中，D與B的質量比為7∶8；E與B的質量比為1∶1。
根據以上條件，回答下列問題。
2
4
3
題號
1
5
根據以上條件，回答下列問題。
(1)寫出下列各元素的元素符號。
A________，B________，C________，D________，E________。
(2)寫出基態D原子的電子排布式________________。
(3)指出E元素在周期表中的位置_______________。
(4)A、B、C三種元素的第一電離能的大小順序為__________(用元素符號表示)。
(5)元素D和E的電負性的相對大小為________(用元素符號表示)。
2
4
3
題號
1
5
C
O
N
Si
S
1s22s22p63s23p2
第3周期ⅥA族
N>O>C
S>Si
[解析]　A原子最外層p軌道電子數等于次外層的電子總數，說明次外層為K層，故A的基態原子電子排布式為1s22s22p2，即A為碳元素，B原子最外層中有兩個未成對的電子，說明B為ⅣA或ⅥA族元素，又B與A同周期，說明B為氧元素，C元素可以與B形成CB2型化合物且C與A、B同周期，說明C為氮元素，在DB2中，D與B質量比為7∶8，即D的相對原子質量為28，在EB2中，E與B的質量比為1∶1，即E的相對原子質量為32，D、E核內質子數與中子數相等可以知道D為硅元素，E為硫元素。
2
4
3
題號
1
5

展開更多......

收起↑