3元素周期表和元素周期律的应用.docx

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3元素周期表和元素周期律的应用

第三节元素周期表和元素周期律的应用

重难点三元素周期表和元素周期律的应用

1．元素周期表中的规律

（1>“三角形”规律

所谓“三角形”，即A、B处于同周期，A、C处于同主族的位置，如图所示。

应用：

处于A、B、C位置上的元素，可排列出其原子结构、性质等方面的规律。

例如：

原子序数C>B>A；原子半径C>A>B。

A、B、C若为非金属元素，则非金属性B>A>C；单质的氧化性B>A>C；阴离子的还原性Cn－8>An－8>Bn－7（设A为n族，则B为n＋1族，下同>；气态氢化物的稳定性H7－nB>H8－nA>H8－nC。

A、B、C若为金属，则其失电子能力C>A>B；单质的还原性C>A>B；阳离子的氧化性B（n＋1>＋>An＋>Cn＋；最高价氧化物对应的水化物的碱性：

C（OH>n>A（OH>n>B（OH>n＋1。

（2>“对角线”规律

有些元素在周期表中虽然既非同周期，又非同主族，但其单质与同类化合物的化学性质却很相似，如Li和Mg，B和Si等。

这一规律称为“对角线”规律。

如图所示：

应用：

根据已知元素及其化合物的性质，推导未知元素及其化合物的性质。

（3>“相似”规律

①同族元素性质相似；

②左上右下对角线上元素性质相似；

③同位素的化学性质几乎完全相同。

2．“位”、“构”、“性”之间的关系在解题中的应用

（1>“位”、“构”、“性”的关系

元素的原子结构、其在周期表中的位置及元素的性质（位、构、性>三者之间的关系可用下图表示：

可以从下列三个方面理解这个关系图：

①从元素的原子结构推测元素在周期表中的位置及有关性质；

②从元素在周期表中的位置推测元素的原子结构及相关性质；

③元素的一些主要性质又能反映元素的原子结构和元素在周期表中的位置。

（2>结构与位置互推问题是解题的基础

①掌握四个关系式：

a．电子层数＝周期序数

b．质子数＝原子序数

c．最外层电子数＝主族序数

d．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，如各周期元素种数；稀有气体的原子序数及在周期表中的位置；同族上下相邻元素原子序数的关系等。

（3>性质与位置互推问题是解题的关键

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元素的金属性、非金属性。

②气态氢化物的稳定性。

③最高价氧化物对应水化物的酸、碱性。

（4>结构和性质的互推问题是解题的要素

①最外层电子数决定元素原子的氧化性和还原性。

②原子半径决定了元素单质的性质；离子半径决定了元素组成化合物的性质。

③同主族元素最外层电子数相同，性质相似。

④判断元素金属性和非金属性的方法。

题型4元素同周律和元素周期表的应用

例4　A、B、C、D4种元素的核电荷数依次增大，它们的离子的电子层数相同且最外层电子数均为8。

A原子的L层电子数与K、M层电子数之和相等，D原子的K、L层电子数之和等于电子总数的一半。

请回答下列问题：

（1>4种元素的符号依次是A____________，B__________，C____________，D____________。

它们的原子半径由大到小的顺序是______________________。

（2>试写出4种元素的离子结构示意图：

A__________，B__________，C__________，D________________________________________________________________________。

它们离子的半径由大到小的顺序________________________________________________________________________。

（3>它们最高价氧化物对应水化物的化学式分别是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________，

分别比较它们酸性和碱性的强弱________________________________________________________________________。

（4>写出能够生成的气态氢化物的化学式：

________________________________________________________________________，

比较其稳定性：

________________，理由是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解读　A原子的L层电子数与K、M层电子数之和相等，所以A的核电荷数为2×8＝16，A为硫元素。

D原子的K、L

层电子数之和等于电子总数的一半，所以D原子的核电荷数是（2＋8>×2＝20，D为钙元素。

根据核电荷数依次增大，它们的离子电子层数相同且最外层电子数均为8可以判断出B为氯元素，C为钾元素。

答案（1>SClKCar（K>>r（Ca>>r（S>>r（Cl>

（2>S2－

Cl－

K＋

Ca2＋

r（S2－>>r（Cl－>>r（K＋>>r（Ca2＋>

（3>H2SO4、HClO4、KOH、Ca（OH>2

酸性：

HClO4>H2SO4，碱性：

KOH>Ca（OH>2

（4>HCl、H2S　HCl>H2S　因非金属性氯元素强于硫元素

习题A

1<10江苏）．X、Y均为元素周期表中前20号元素，其简单离子的电子层结构相同，下列说法正确的是（　　>

A．由mXa＋与nYb－，得m＋a＝n－b

B．X2－的还原性一定大于Y－

C.X、Y一定不是同周期元素

D．若X的原子半径大于Y，则气态氢化物的稳定性HmX一定大于HnY

答案　B

解读　由mXa＋和nYb－的电子层结构相同，可列式m－a＝n＋b（核外电子相等>，A错；在短周期中符合条件的只有O2－、F－与S2－、Cl－两对组合，X2－的还原性大于Y－的还原性，B正确；Na＋和Mg2＋是同一周期的，C错；当X的原子半径大于Y时，X的非金属性弱于Y，故HmX的稳定性应小于HnY，D错。

2．现有部分短周期元素的性质或原子结构如下表：

元素编号

元素性质或原子结构

T

M层上有2对成对电子

X

最外层电子数是次外层电子数的2倍

Y

常温下单质为双原子分子，其氢化物水溶液呈碱性

Z

元素最高正价是＋7价

W

其单质既能跟酸反应，又能跟强碱反应，都产生H2

（1>元素X的一种同位素可测定文物年代，这种同位素的符号是________。

（2>元素Y与氢元素形成一种离子YH

，写出该微粒的电子式：

____________________。

（3>元素Z与元素T相比，非金属性较强的是________（用元素符号表示>，下列表述中能证明这一事实的是________。

a．常温下Z的单质和T的单质状态不同

b．Z的氢化物比T的氢化物稳定

c．一定条件下Z和T的单质都能与氢氧化钠溶液反应

（4>探寻物质的性质差异性是学习的重要方法之一。

T、X、Y、Z四种元素的最高价氧化物对应水化物中化学性质明显不同于其他三种的是________（填化学式>，理由是________________________________________________________________________。

Z的最高价氧化物对应水化物与W的最高价氧化物对应水化物反应的离子方程式为________________________________________________________________________。

答案　（1>

C　（2>

　（3>Cl　b

（4>H2CO3　H2CO3是弱酸，其余的是强酸

3H＋＋Al（OH>3===Al3＋＋3H2O

解读　（1>从X的原子结构：

“最外层电子

数是次外层的电子数的2倍”，且其一种同位素可测定文物年代推知X为碳元素，其同位素符号是

C。

（2>因元素Y单质为双原子分子，其氢化物水溶液显碱性推出Y为氮元素，Y与H形成的YH

即NH

，其电子式为

。

（3>Z属短周期元素，其最高正价为＋7价，则可推知Z为氯元素，它的非金属性比硫强，可以通过b来证实。

（4>从T、X、Y、Z四种元素的最高价氧化物对应水化物来看，分子式为H2SO4、H2CO3、HNO3和HClO4，显然H2CO3的性质与其他三种不同，因只有它是弱酸。

习题B

1．下列有关原子结构和元素周期律的表述正确的是（　　>

①原子序数为15的元素的最高化合价为＋3

②第ⅦA族元素是同周期中非金属性最强的元素

③第二周期第ⅣA族元素的原子核电荷数和中子数一定为6

④原子序数为12的元素位于元素周期表的第三周期

第ⅡA族

A．①②B．①③C．②④D．③④

答案　C

解读　原子序数为15的元素是P，最高化合价为＋5价，①错误；在元素周期表中同一周期随原子序数递增非金属性逐渐增强，②正确；C的质子数为6，但中子数不一定为6，因C存在14C和13C等同位素，③错误；原子序数为12的元素为Mg，④正确。

2．对于元素周期表，下列叙述中不正确的是（　　>

A．在金属元素与非金属元素的分界线附近可以寻找制备半导体材料的元素

B．在过渡元素中可以寻找制备催化剂及耐高温和耐腐蚀的元素

C．在金属元素区域可以寻找制备新型农药材料的元素

D．周期表中位置靠近的元素性质相近

答案　C

解读　制备新型农药材料的元素应在非金属区域寻找，如：

F、Cl、P、As等。

3．下列各组给定原子序数的元素，不能形成原子数之比为1∶1稳定化合物的是（　　>

A．3和17B．1和8C．1和6D．7和12

答案　D

解读　A中两元素为Li和Cl，可以形成LiCl；B中两元素为H和O，可以形成化合物H2O2；C中两元素为C和H，可以形成化合物C2H2；而D中两元素为N和Mg，它们不可能形成原子个数比为1∶1的稳定化合物。

4．X和Y是原子序数大于4的短周期元素，Xm＋和Yn－两种离子的核外电子排布相同，下列说法中正确的是（　　>

A．X的原子半径比Y小B．X和Y的核电荷数之差为m－n

C．Y原子核内所含质子数比X多D．X和Y的族序数之差为|8－m－n|

答案　D

解读　由Xm＋和Yn－的核外电子排布相同知，X在Y的下一个周期，原子序数比Y大，X的原子半径比Y的大，X的核电荷数与Y的核电荷数之差为m＋n，X的族序数为m，Y的族序数为8－n，二者的族序数之差为|8－m－n|。

5．有X、Y两种元素，原子序数≤20，X的原子半径小于Y，且X、Y原子的最外层电子数相同（选项中m、n均为正整数>。

下列说法正确的是（　　>

A．若X（OH>n为强碱，则Y（OH>n也一定为强碱

B．若HnXOm为强酸，则X的氢化物溶于水一定显酸性

C．若X元素形成的单质是X2，则Y元素形成的单质一定是Y2

D．若Y的最高正价为＋m，则X的最高正价一定为＋m

答案　A

解读　因X的原子半径小于Y且X、Y原子的最外层电子数相同，则推知X、Y属同主族，且X在Y的上一周期，因此A项中若X（OH>n为强碱，则Y（OH>n也一定为强碱，A正确；B项中HnXOm为强酸，其氢化物溶于水不一定显酸性，如HNO3―→NH3，B错；C项中X元素单质是X2，但Y元素单质不一定为Y2，如O2和S，C错；D项中若Y的最高正价为＋m，而X的最高正价不一定为＋m，如F无正价，而Cl的最高正价为＋7，D错。

6．X、Y、Z是周期表中相邻的三种短周期元素，X和Y同周期，Y和Z同主族，三种元素原子的最外层电子数之和为17，核内质子数之和为31，则X、Y、Z分别是（　　>

A．Mg、Al、SiB．Li、Be、MgC．N、O、SD．P、S、O

答案　C

解读　情况分析法，X、Y、Z在周期表中的相对位置有以下四种情况：

如为①，设Y的原子序数为y，则Z（X>＝y－1，Z（Z>＝y＋8，则Z（X>＋Z（Y>＋Z（Z>＝y－1＋y＋y＋8＝3y＋7＝31，得Z（Y>＝8，则Z（X>＝7，Z（Z>＝16，故X、Y、Z分别是N、O、S，且三者最外层电子数之和为17，所以选项C符合。

如为②同理可得：

y－1＋y＋y－8＝31，y＝

不合理，舍去。

如为③同理可解得y＝

不合理。

如为④可解得y＝

不合理。

此题若用代入法更为简便快捷。

[来源:

Zxxk.Com]

7．X、Y、Z、W、R是5种短周期元素，其原子序数依次增大。

X是周期表中原子半径最小的元素，Y原子最外层电子数是次外层电子数的3倍，Z、W、R处于同一周期，R与Y处于同一族，Z、W原子的核外电子数之和与Y、R原子的核外电子数之和相等。

下列说法正确的是（　　>

A．元素Y、Z、W具有相同电子层结构的离子，其半径依次增大

B．元素X不能与元素Y形成化合物X2Y2

C．元素Y、R分别与元素X形成的化合物的热稳定性：

XmY>XmR

D．元素W、R的最高价氧化物对应的水化物都是强酸

答案　C

解读　由题干中信息知：

X为H元素，Y为O元素，R为S元素，Z为Na元素，W为Al元素，元素Y、Z、W的离子具有相同的电子层结构，离子半径：

O2－>Na＋>Al3＋，依次减小，A错；H与O可形成化合物H2O2，B错误；Y、R与X形成的化合物H2O和H2S，由于氧的氧化性强于硫，故热稳定性：

H2O>H2S，C正确；W的最高价氧化物对应水化物是Al（OH>3，为两性氢氧化物，R的最高价氧化物对应水化物是H2SO4，为强酸，D错误。

8．下表为元素周期表前四周期的一部分，下列关于R、W、X、Y、Z五种元素的叙述中，正确的是（　　>

A．常压下五种元素的单质中Z单质的沸点最高

B．Y、Z的阴离子电子层结构都与R原子的相同

C．W的气态氢化物沸点比X的气态氢化物的沸点高

D．Y元素的非金属性比W元素的非金属性强

答案　D

解读　本题通过元素在周期表中的位置推断元素种类，考查单质的沸点、元素原子的电子层结构、氢键及同周期元素非金属性大小判断等知识，侧重考查分析、判断、推理能力。

单质的沸点高低取决于单质形成的晶体类型，由R、W、X、Y、Z五种元素所在的位置看，它们分别是Ar、P、N、S、Br，它们形成的单质中常温下，P、S为固体，Br2为液体，N2、Ar为气体，故A错；Br的核外电子层比S2－和Ar多一层，B错；N、P元素的气态氢化物中NH3分子间可形成氢键，沸点高，C错。

9．下列为元素周期表中的一部分，用化学式或元素符号回答下

列问题：

族

周期　　

ⅠA

ⅡA

ⅢA

ⅣA

ⅤA

ⅥA

ⅦA

0

二

⑥

⑦

三

①

③

⑤

⑧

⑩

四

②

④

⑨

（1>11种元素中，化学性质最不活泼的是________。

（2>①②⑤中，最高价氧化物对应的水化物碱性最强的是________。

（3>②③④中形成的简单离子半径由大到小的顺序是

________________________________________________________________________。

（4>元素⑦的氢化物分子式为________，该氢化物常温下和元素②的单质反应的离子方程式是________________________________________________________________________，

该氢化

物与元素⑧的单质反应的离子方程式是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（5>①和⑨的最高价氧化物对应的水化物的化学式为

________________________________________________________________________

和________。

①和⑨两元素形成化合物的化学式为

________________________________________________________________________，

该化合物灼烧时焰色为________，该化合物的溶液与元素⑧的单质反应的离子方程式为

________________________________________________________________________。

（6>①和⑤最高价氧化物对应的水化物相互反应的化学方程式为

________________________________________________________________________。

（7>⑥和⑧形成的化合物的化学式为________，该化合物溶解⑨的单质所得溶液为________。

（8>⑧⑨

三种元素形成的气态氢化物最稳定的是___________________________。

答案　（1>Ar　（2>KOH　（3>K＋>Ca2＋>Mg2＋

（4>H2O2K＋2H2O===2K＋＋2OH－＋H2↑

Cl2＋H2O===H＋＋Cl－＋HClO

（5>NaOHHBrO4NaBr　黄色

Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2

（6>NaOH＋Al（OH>3===NaAlO2＋2H2O

（7>CCl4　溴的CCl4溶液　（8>HF

10．在水溶液中，YO

和S2－发生反应的离子方程式如下：

YO

＋3S2－＋6H＋===Y－＋3S↓＋3H2O

（1>YO

中Y元素的化合价是____________。

（2>Y元素原子的最外层电子数是__________。

（3>比较S2－和Y－的还原性强弱：

________>________。

答案　（1>＋5　（2>7　（3>S2－　Y－

解读　由离子方程式：

YO

＋3S2－＋6H＋===Y－＋3S↓＋3H2O，离子方程式遵守电荷守恒：

可知n＝1，故YO

中Y的化合价为＋5，由还原产物Y－，可知Y元素原子的最外层电子数是7，结合氧化还原反应中还原剂的还原性大于还原产物的还原性，故可确定S2－与Y－还原性的相对强弱。