第1章重难点专题突破：3元素的“位置、结构、性质”之间的关系规律及其应用

3元素的“位置、结构、性质”之间的关系规律及其应用

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：

应用“位置、结构、性质”三者的关系解答问题时要注意掌握以下几个方面：

1.熟练掌握四个关系式

电子层数＝周期序数最外层电子数＝主族序数

主族元素的最高正价＝族序数(O、F除外)

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

(1)各周期元素种数第一到第六周期(分别为2、8、8、18、18、32)。

(2)稀有气体元素原子序数(分别为2、10、18、36、54、86)和所在周期(分别在一到六周期)。

(3)同族上下相邻元素原子序数的关系(相差2、8、18、32等各种情况)。

(4)同周期ⅡA族与ⅢA族元素原子序数差值(有1、11、25等情况)。

3.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.熟悉1～20号元素原子结构特点及其规律

(1)原子核中无中子的原子：11H。

(2)最外层有1个电子的元素：H、Li、Na、K。

(3)最外层有2个电子的元素：He、Be、Mg、Ca。

(4)最外层电子数等于次外层电子数的元素：Be、Ar。

(5)最外层电子数是次外层电子数2倍的元素：C；是次外层3倍的元素：O；是次外层4倍的元素：Ne。

(6)电子层数与最外层电子数相等的元素：H、Be、Al。

(7)电子总数为最外层电子数2倍的元素：Be。

(8)次外层电子数是最外层电子数2倍的元素：Li、Si。

(9)内层电子总数是最外层电子数2倍的元素：Li、P。

(10)电子层数是最外层电子数2倍的元素：Li、Ca。

(11)最外层电子数是电子层数2倍的元素：He、C、S。

(12)最外层电子数是电子层数3倍的元素：O。

[特别提示]记住原子结构的特殊性对做题很有帮助，应用时应注意几个概念：最外层电子数、最内层电子数、内层电子数、次外层电子数、电子层数、核电荷数等。

【典例5】A、B、C、D 4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________。它们原子的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________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

解析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)S Cl K Ca r(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

[理解感悟]核外电子总数相等的微粒可以是分子，也可以是离子；可以是单核微粒，也可以是多核微粒。电子总数相同的微粒：

(1)核外有10个电子的微粒

分子：Ne、HF、H2O、NH3、CH4

阳离子：Na＋、Mg2＋、Al3＋、H3O＋、NH＋4

阴离子：N3－、O2－、F－、OH－、NH－2。

(2)核外有18个电子的微粒

分子：Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2、N2H4、C2H6等

阳离子：Ca2＋、K＋

阴离子：P3－、S2－、Cl－、HS－。

(3)核外电子总数及质子总数均相同的粒子

Na＋、NH＋4、H3O＋；F－、OH－、NH－2；Cl－、HS－；N2、CO等。

【典例6】A、B、C、D都是短周期元素，原子半径D＞C＞A＞B，其中A、B处于同一周期，A、C处于同一主族。C原子核内的质子数等于A、B原子核内的质子数之和，C原子最外层电子数是D原子最外层电子数的4倍。试回答下列问题：

(1)这四种元素分别是A________，B______，C________，D________。

(2)这四种元素中能形成的气态氢化物的稳定性由大到小的顺序是________。

(3)A与B形成的三原子分子的化学式是______________________________________，

B与D形成的原子个数之比为1∶1的化合物的化学式是______________。

(4)A元素的某氧化物与D元素的某氧化物反应生成单质的化学方程式是________。

解析A、B处于同一周期且r(A)＞r(B)，故A的原子序数比B的小；A、C同主族且r(C)＞r(A)，故C在A的下一周期，又r(D)＞r(C)，故D与C同周期且原子序数D比C小。根据C原子最外层电子数是D原子最外层电子数的4倍可知，C为第三周期ⅣA族的硅，D为第三周期ⅠA族的钠，则A为碳，又C原子核内的质子数等于A、B原子核内的质子数之和，推知B为氧。

答案(1)碳氧硅钠(2)H2O＞CH4＞SiH4

(3)CO2Na2O2(4)2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2

[理解感悟]解元素推断题的方法：解答元素推断题，必须抓住原子结构和元素的有关性质，掌握元素周期表中的主要规律，熟悉某些元素(短周期或前20号元素)的性质、存在形式和用途及其他们的特殊性，用分析推理法确定未知元素在周期表中的位置。