高2019届高2016级步步高高中化学选修3物质结构与性质学案第一章 章末重难点专题突破

章末重难点专题突破
一、元素周期表中有关规律的图解与例析
1．图解元素“位—构—性”之间的关系规律
上述内容可表述为
【典例1】元素在周期表中的位置,反映了元素的原子结构和元素的性质,下列说法正确的是()
A．同一元素不可能既表现金属性,又表现非金属性
B．第三周期元素的最高正化合价等于它所处的主族序数
C．短周期元素形成离子后,最外层电子都达到8电子稳定结构
D．同一主族元素的原子,最外层电子数相同,化学性质完全相同
解析处于元素周期表金属与非金属分界线附近的元素,既表现金属性,又表现非金属性,A错误；主族元素(F、O除外)的最高正化合价等于它所处的主族序数,也等于其最外层电子数,B 正确；H＋的最外层电子数是0,C项错误；同一主族元素的原子最外层电子数虽相同,但是核电荷数、原子半径不同,化学性质不完全相同,D错误。

答案 B
2．例析元素周期表中的规律
(1)递变性规律
若A、B、C三种元素位于周期表中如图所示位置,则有下列性质：
①原子半径：C>A>B；
②金属性：C>A>B；
③非金属性：B>A>C。

(2)相似性规律
①同主族元素性质相似,如图中A、C。

②“对角线”相似,如图中A、D位置的元素性质相似,如Li和Mg、Be和Al等。

③同周期相邻元素性质差别不大。

(3)“阴上阳下,序大径小”,即与稀有气体元素同周期的阴离子和下一周期的阳离子,两者具有相同的电子层结构,原子序数大者,粒子的半径小。

如：r(Ca2＋)<r(K＋)<r(Cl－)<r(S2－)。

(4)奇偶规律
元素周期表中,原子序数是奇数的主族元素,位于奇数族,主要化合价是奇数；原子序数是偶数的主族元素,位于偶数族,主要化合价是偶数。

口诀为“奇序奇族奇价,偶序偶族偶价”。

【典例2】X、Y、Z、W为四种短周期主族元素。

其中X、Z同族,Y、Z同周期,W与X、Y既不同族也不同周期；X原子最外层电子数是核外电子层数的3倍；Y的最高正价与最低负价的代数和为6。

下列说法正确的是()
A．Y元素最高价氧化物对应水化物的化学式为H2YO4
B．X与W可以形成W2X、W2X2两种化合物
C．X的气态氢化物的稳定性比Z的气态氢化物的稳定性弱
D．Y、Z两元素的气态氢化物中,Z的气态氢化物较稳定
解析X原子最外层电子数是核外电子层数的3倍,可知X为O；X和Z同主族,则Z为S；Y 的最高正价与最低负价代数和为6,则Y为Cl；W与X、Y、Z既不同主族也不同周期,则W 为H。

Y的最高价氧化物对应水化物的化学式为HClO4,A错误；H和O可形成H2O和H2O2,B 正确；X、Y、Z的气态氢化物的稳定性：HCl>H2S,H2O>H2S,故C、D错误。

答案 B
3．由基态原子的价电子排布式给元素定位
(1)主族元素：主族元素的周期数＝价电子的能层数(n)；该元素的族序数＝价电子总数。

例如：某元素的价电子排布为5s25p3(可确定为主族元素),该元素在周期表中位于第五周期第ⅤA族。

(2)0族元素：0族元素价电子排布式为n s 2n p 6(He 为1s 2),0族元素的周期数＝价电子的能层数(n )。

(3)副族元素：副族元素的周期数＝价电子的能层数(n )。

①ⅠB 族：价电子排布式为(n －1)d 10n s 1。

②ⅡB 族：价电子排布式为(n －1)d 10n s 2。

③ⅢB ～ⅦB 族：价电子排布式为(n －1)d x n s 2,元素的族序数为x ＋2(个别例外)。

如Mn 的价电子排布式为3d 54s 2,它在周期表中位于第四周期ⅦB 族。

④Ⅷ族：价电子排布式为(n －1)d x n s 0～
2,且6≤x ≤10。

【典例3】 某元素原子序数为35,则
(1)此元素原子的电子总数是________,有________个未成对电子。

(2)有______个电子层,有______个原子轨道排布了电子。

(3)它的电子排布式为____________________________________________________。

(4)该元素位于周期表第________周期________族。

解析
答案 (1)35 1 (2)4 18
(3)1s 22s 22p 63s 23p 63d 104s 24p 5 (4)四 ⅦA 二、元素金属性、非金属性强弱的判断方法集锦 1．元素金属性强弱的判断方法
(1)单质跟水或酸置换出氢的反应越容易发生,说明其金属性越强。

(2)最高价氧化物对应水化物的碱性越强,说明其金属性越强。

(3)金属间的置换反应：依据氧化还原反应的规律,金属甲能从金属乙的盐溶液里置换出乙,说明甲的金属性比乙强。

(4)金属活动性顺序表
―――――――――――――――――――→K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H )Cu Hg Ag Pt Au
金属性逐渐减弱
(5)金属阳离子氧化性的强弱：阳离子的氧化性越强,对应金属的金属性就越弱。

(6)原电池反应中的正负极：两金属同时作原电池的电极,负极的金属性较强。

(7)元素的第一电离能的大小：元素的第一电离能数值越小,元素的原子越易失去电子,元素的金属性越强。

但元素的价电子排布影响元素的第一电离能。

如Mg(3s 2为全充满状态,稳定)的
第一电离能大于Al 的第一电离能。

(8)元素电负性越小,元素失电子能力越强,元素金属性越强。

2．元素非金属性强弱的判断方法
(1)单质跟氢气化合的难易程度、条件及生成氢化物的稳定性：越容易跟H 2化合,生成的氢化物也就越稳定,氢化物的还原性也就越弱,说明其非金属性也就越强。

(2)最高价氧化物对应水化物的酸性越强,说明其非金属性越强。

(3)非金属单质间的置换反应。

例如,Cl 2＋2KI===2KCl ＋I 2,说明Cl 的非金属性大于I 。

(4)元素的原子对应阴离子的还原性越强,元素的非金属性越弱。

(5)元素的第一电离能的数值越大,表明元素失电子的能力越弱,得电子的能力越强,元素的非金属性越强。

但元素的价电子排布影响元素的第一电离能。

如I 1(P)>I 1(S),但非金属性：P<S 。

(6)元素电负性越大,元素得电子的能力越强,元素的非金属性越强。

【典例4】 具有下列特征的元素,一定是非金属元素的是( ) A ．对应氢氧化物是两性氢氧化物 B ．具有负化合价
C ．最高价氧化物对应的水化物是酸
D ．具有可变化合价
解析 在化合物中金属元素只能显正化合价,非金属元素可以显正化合价和负化合价；过渡元
素(金属)也具有可变化合价(如Fe ＋2
、Fe ＋3
)；KMnO 4对应的含氧酸中Mn 显＋7价,为金属元素。

答案 B
【典例5】 1932年美国化学家鲍林首先提出了电负性的概念。

电负性(用χ表示)也是元素的一种重要性质,下表给出的是原子序数小于20的16种元素的电负性数值：
请仔细分析,回答下列有关问题：
(1)预测周期表中电负性最大的元素应为________(填元素名称)；估计钙元素的电负性的取值范围：________＜χ＜________。

(2)根据表中所给数据分析,同主族内不同元素χ的值的变化规律是________________________________________________________________________； 简述元素电负性χ的大小与元素金属性、非金属性之间的关系_________________________ ________________________________________________________________________。

解析 (1)由表格的数据分析,从锂到氟是同一个周期的元素,电负性是逐渐增大的,氟和氯是同
一主族的元素,电负性是从上到下逐渐减小的,所以周期表中电负性最大的为氟元素。

钙是镁同主族下一周期的元素,所以钙的电负性要比镁的小,钙是钾同周期后一主族元素,所以钙的电负性要比钾的大。

(2)由数据分析,元素周期表右上角元素的电负性大,为非金属元素,左下角电负性小,为金属元素。

答案 (1)氟 0.8 1.2 (2)同主族元素的电负性随核电荷数增大而减小 金属元素的电负性一般小于 1.8,非金属元素的电负性一般大于 1.8,而位于非金属三角区边界的“类金属”(如锗、锑等)的电负性则在1.8左右,它们既有金属性又有非金属性 三、元素推断题的主要类型与解题方法
解答原子结构、元素在元素周期表中的位置、元素及其化合物的性质间的推断试题的思路一般可用下面的框线关系表示：
推断题大体有下列三种类型：
1．已知元素原子或离子的核外电子排布推断性质
核外电子排布――→推知
能层数、最外层电子数――→推知
周期数、族序数――→推知
单质及其化合物的性质
要注意一些元素原子电子排布的特殊性(短周期元素)。

(1)族序数等于周期数的元素：H 、Be 、Al 。

(2)族序数等于周期数两倍的元素：C 、S 。

(3)族序数等于周期数3倍的元素：O 。

(4)周期数是族序数两倍的元素：Li 。

(5)周期数是族序数3倍的元素：Na 。

2．已知元素的特殊性质推断其在周期表中的位置
元素的特殊性质――→推知
元素名称或符号――→推知
原子结构――→推知
在元素周期表中的位置 以下是元素具有的特殊性质：
(1)最高正价与最低负价代数和为零的短周期元素：C 、Si 。

(2)最高正价是最低负价绝对值3倍的短周期元素：S。

(3)除H外,原子半径最小的元素：F。

(4)最高正化合价不等于族序数的元素：O、F。

(5)第一电离能最大的元素(稀有气体除外)：F；第一电离能最小的元素：Cs(放射性元素除外)。

(6)电负性最小的元素：Cs(0.7)；电负性最大的元素：F(4.0)。

3．已知元素的单质或化合物的性质、用途、存在的特殊性推断元素的结构
有些单质或化合物的性质、用途、存在等具有特殊性,可作为推断元素的依据：
(1)地壳中含量最多的元素或通常氢化物呈液态的元素：O。

(2)空气中含量最多的元素或气态氢化物水溶液呈碱性的元素：N。

(3)所形成化合物种类最多的元素或有单质是自然界中硬度最大的物质的元素：C。

(4)地壳中含量最多的金属元素或常见氧化物、氢氧化物呈两性的元素：Al。

(5)最活泼的非金属元素或气态氢化物(无氧酸)可腐蚀玻璃或氢化物最稳定的元素：F。

(6)最活泼的金属元素或最高价氧化物对应水化物碱性最强的元素：Cs。

(7)焰色反应呈黄色、紫色的元素：Na、K。

(8)最轻的单质元素：H；最轻的金属元素：Li。

(9)元素的气态氢化物和它的最高价氧化物对应水化物能够化合的元素：N；能起氧化还原反应的元素：S。

(10)单质在常温下能与水反应放出气体的短周期元素：Li、Na、F。

(11)单质易溶于CS2的元素：P、S。

(12)单质常温下呈液态的元素：Br、Hg。

4．核外电子数相同的微粒相互推断
(1)与稀有气体原子电子层结构相同的离子
①与He原子电子层结构相同的离子有H－、Li＋、Be2＋；
②与Ne原子电子层结构相同的离子有F－、O2－、N3－、Na＋、Mg2＋、Al3＋；
③与Ar原子电子层结构相同的离子有Cl－、S2－、P3－、K＋、Ca2＋。

(2)核外电子总数为10的粒子
①阳离子：Na＋、Mg2＋、Al3＋、NH＋4、H3O＋；
②阴离子：N3－、O2－、F－、NH－2、OH－；
③分子：Ne、HF、H2O、NH3、CH4。

(3)核外电子总数为18的粒子
①阳离子：K＋、Ca2＋；
②阴离子：P3－、S2－、HS－、Cl－；
③分子：Ar、HCl、H2S、F2、H2O2、PH3、SiH4、C2H6、CH3OH、N2H4。

(4)核外电子总数及质子总数均相同的粒子
①Na ＋、NH ＋4、H 3O ＋；②F －、OH －、NH －2；③Cl －、HS －
；④N 2、CO 、C 2H 2。

【典例6】 元素A 、B 、C 都是短周期元素,它们的原子序数大小为A<B<C 。

A 元素原子的最外层电子数为次外层电子数的2倍；B 元素原子的次外层电子数是最外层电子数的2倍。

B 与C 可形成共价化合物BC 4。

请回答下列问题：
(1)这三种元素所对应的气态氢化物中最不稳定的是__________(填化学式),该氢化物在空气中燃烧的化学方程式为___________________________________________________。

(2)它们的最高价氧化物对应的水化物中酸性最强的是__________,最弱的是__________。

(填酸的化学式)
(3)BC 4的化学式是__________。

BC 4不稳定,遇水易形成B 的含氧酸及C 的氢化物。

近代海战中为了掩蔽军事目标,通常采用喷BC 4和液氨的方法以形成烟幕,有关化学反应用方程式表示为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

解析 在短周期元素中,若一种元素原子的最外层电子数比次外层电子数多,则该元素原子只
可能是有两个电子层,故不难推知A 为C,其原子结构示意图为；由A 、B 、C 为短周期
元素,且B 元素的原子次外层电子数比最外层电子数多,可推知为Si ；B 与C 形成BC 4,C 可能是H 、F 、Cl,又因原子序数A<B<C,所以C 只能为Cl 。

答案 (1)SiH 4 SiH 4＋2O 2=====点燃
SiO 2＋2H 2O (2)HClO 4 H 2SiO 3
(3)SiCl 4 SiCl 4＋3H 2O===H 2SiO 3＋4HCl 、 HCl ＋NH 3===NH 4Cl
【典例7】 在元素周期表前四周期中,有A 、B 、C 、D 四种元素,它们的原子序数依次增大,A 原子有3个未成对电子；B 元素原子次外层有8个电子,1 mol B 单质与足量盐酸反应可生成1 mol H 2,B 单质不易与冷水反应；C 元素的＋3价离子的d 轨道是半充满的；D 元素易形成－1价离子。

(1)填写下表：
(2)A 元素位于第______周期______族,A 的最高价氧化物分子式为__________,对应水化物分子式为________,A 的气态氢化物分子式为__________。

(3)B 元素位于第______周期______族,B 单质在A 单质中燃烧的化学方程式为________________________________________________________________________, 燃烧产物与水反应的化学方程式为___________________________________________。

(4)C 元素位于第______周期______族,C 2＋
的电子排布式为__________________________,在含
C 2＋
的水溶液中,滴入氯水后再滴入数滴KSCN 溶液,现象是________________,上述反应的离
子方程式为___________________________________________________________,
____________________。

在含C 3＋
的水溶液中加足量铁粉充分振荡后,滴入KSCN 溶液,现象是
________________________________________________________________________, 上述反应的离子方程式为________________________________________________________。

(5)D 元素位于第______周期______族,在C 2＋
与D －
形成的化合物的水溶液中,滴入足量氯水,
反应的化学方程式为_________________________________________________________。

(6)写出B 与D 两种元素形成的化合物的电子式：__________________________,此化合物属于________化合物。

(7)四种元素中电负性最大的元素是________(用元素符号表示,下同),第一电离能最小的元素是__________。

A 、B 两种元素的原子半径大小关系是____________,单核离子的离子半径大小是________________。

解析 A 原子有3个未成对电子,其价电子排布为2s 22p 3或3s 23p 3；1 mol B 与盐酸反应产生1 mol H 2,B 为ⅡA 族元素Mg 或Ca,又由于B 比A 的原子序数大且不易与冷水反应,则B 为Mg 元素,那么A 为氮元素。

C 元素的＋3价离子的d 轨道是半充满的即3d 5,那么它的原子的价电子排布式为3d 64s 2,C 为铁元素；D 元素在第四周期(原子序数比C 大)且易形成－1价阴离子,它是溴元素。

推出了A 、B 、C 、D 四种元素,则(1)～(7)小题可依次推理作答。

答案 (1)
(2)二 ⅤA N 2O 5 HNO 3 NH 3 (3)三 ⅡA 3Mg ＋N 2=====点燃
Mg 3N 2 Mg 3N 2＋6H 2O===3Mg(OH)2↓＋2NH 3↑
(4)四Ⅷ1s22s22p63s23p63d6溶液变红色
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3溶液不变红色2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
(5)四ⅦA2FeBr2＋3Cl2===2FeCl3＋2Br2
(6)离子
(7)N Mg Mg>N Mg2＋<N3－。