高一化学元素的位构性关系

第17讲 │ 考点整合
3．同一周期中，从左到右，主族元素原子半径减小，是因为随 核电荷数的增加，虽然最外层电子数在增加，但核电荷数增加的影响 远大于电子数增加的影响。同一主族，从上到下原子半径逐渐增大， 是因为电子层数增加的影响起主要作用。 总之， 元素及其化合物性质的周期性变化是由于原子核外最外层 电子由 1 到 8 的周期性变化引起的。 元素周期律，不仅是元素分类的客观规律的揭示，使元素性质井 然有序，便于掌握，更为重要的是，通过元素周期律可以推断、预言 新的未知元素，并有力地促进物质结构理论的发展。
第17讲 │ 要点探究
例 1 [2010· 上海卷] 几种短周期元素的原子半径及主要化合 价如下表： X Y Z W 元素代号 160 143 70 66 原子半径/pm 主要化合价 ＋ 2 ＋ 3 ＋ 5、 ＋ 3、 －3 －2 下列叙述正确的是( ) A．X、Y 元素的金属性 X<Y B．一定条件下，Z 单质与 W 的常见单质直接生成 ZW2 C．Y 的最高价氧化物对应的水化物能溶于稀氨水 D．一定条件下，W 单质可以将 Z 单质从其氢化物中置换出来
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元素周期律从宏观的角度揭示了元素及其化合物间的相互联系 和性质变化规律，它是元素周期表的高度概括 ；而元素周期表具体 地展现了元素及化合物性质的变化情况(周期性、相似性和递变性)， 它是元素周期律的具体体现 。元素的原子结构、元素性质、元素周 期律和周期表间有如下关系：
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(2)元素的非金属性强弱表现在：与 H2 化合难易及氢化物的稳 定性、氢化物的还原性；最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱； 单质氧化性强弱；简单离子的还原性强弱；氧化还原反应中，氧化 剂的氧化性＞氧化产物的氧化性；在周期表中的位置(越右上角，非 金属性越强)；气态原子得到一个电子放出的热量，放热越多，非金 属性越强。 (3)同一周期中，从左到右，随着原子序数的递增，元素的金属 性减弱，非金属性增强。 (4)同一主族中，从上到下，随着原子序数的递增，元素的非金 属性减弱，金属性增强。
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► 探究点一 根据结构、性质推断元素的位置
一、结构与位置的规律 1．已知原子结构示意图，可以根据下列等式来推： 电子层数＝周期数 最外层电子数＝主族序数 2．如果已知离子结构示意图，则须转化为原子结构示意图来推。 3. 电子层结构相同的粒子：阴离子在具有该电子层结构的惰性 气体的前面， 阳离子在具有该电子层结构的惰性气体的下一周期的左 边位置，简称“阴上阳下”。
[答案] C
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例 2．短周期的三种元素分别为 X、Y 和 Z，已知 X 元素 的原子最外层只有一个电子，Y 元素原子的 M 电子层上的电 子数是它的 K 层和 L 层电子总数的一半，Z 元素原子的 L 电 子层上的电子数比 Y 元素原子的 L 电子层上的电子数少 2。 则 这三种元素所组成的化合物的化学式不可能是( ) A．X2YZ4 B．XYZ3 C．X3YZ4 D．X4Y2Z7
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4. 利用次外层电子数的特征确定周期位置：次外层电子数是 2 的元素在第二周期； 次外层电子数是 8 的元素在第三周期；从第四 周期开始次外层电子数有如下规律，ⅠA、ⅡA 族都是 8 个；ⅢA～ 零族都是 18 个。
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二、性质与位置的规律 (一)化合价方面 1．最高正价＝最外层电子数，非金属的最低负价＝最外层电 子数－8(氢除外)，最高正价和最低负价绝对值之和为 8(氢除外)。 2．化合物中氟元素无正价、氧元素的最高价为＋Fra Baidu bibliotek(HFO 中 O 元素为 0 价)；金属元素只有正价。 3．化合价与最外层电子数的奇、偶关系：最外层电子数为奇 数的元素，其化合价通常为奇数，如 Cl 的化合价有＋1、＋3、＋5、 ＋7 和－1 价。最外层电子数为偶数的元素，其化合价通常为偶数， 如 S 的化合价有－2、＋4、＋6 价。
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同主族元素其最高正价相同，它等于元素所在的族序数，而非 金属元素的负价也相同，它等于族序数减 8。大多数非金属元素具有 变价，其规律是正价的相邻价差为 2。如ⅦA 族为＋7、＋5、＋3、 ＋1、－1(氟例外，无正价)，ⅤA 族为＋5、＋3、＋2、＋1、－3(氮 很特殊，从＋1 到＋5 价皆有)。 2．元素周期表中的性质分区。以铝跟硅、钋跟砹之间画一斜线， 左下角是一大片金属元素，右上角是非金属元素。 二、原子结构与元素周期表位置的关系 1．核内质子数＝核外电子数＝核电荷数＝原子序数。 2．元素所在周期序数等于原子的电子层数。元素所在的主族序 数等于原子最外层的电子数。因此，由元素原子的电子层数和最外 层电子数可确定元素在周期表中的位置。 3．同一周期元素原子的电子层数相同，同一主族元素原子的最 外层电子数相同。
[点评] 本题是由性质推断元素的典型题目，虽不难，但作为 2010 年高考题，出现在上海卷中，说明此类题目是高考命题者保 留题目，应该给予重视。
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► 探究点二 根据位置推断元素的性质和原子结构
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例 2 [2010· 十堰统测] 下表为短周期的一部分，推断关于 Y、 Z、M 的说法正确的是( )
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(二)原子半径方面 根据原子半径来推主族元素的相对位置： 同周期中， 从左到右， 元素的原子半径逐渐减小，同主族中，从上到下，元素的原子半径 逐渐增大。 小结：比较粒子半径大小的常用规律 层同，核大半径小；层异，层大半径大；核同，价高半径小。 (如：H－＞H＞H＋)
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[解析] A 由题意可知 X 为 H、Li、Na 三种元素中的一 种，Y 为 P，Z 为 O，则 P 在含氧酸及其盐中可呈＋3、＋5 两种价态，A 中 Y 为＋6 价，故 A 不可能。
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3．周期表前 20 号元素中有 A、B、C、D、E 五种元素。已知它 们都不是稀有气体元素，且原子半径依次减小，其中 A 和 E 同族，A 与 C、B 与 E 原子的电子层数都相差 2，A、B 原子最外层电子数之 比为 1∶4。 (1) 写 出 元 素 符 号 ： B________ ， D________ ， E_______________________________。 (2)A 和 C 能以原子数 1∶1 形成一种化合物，写出该化合物的化 学式：________。
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三、元素周期表中元素性质与原子结构的关系 1．主族元素最高正价等于其原子的最外层电子数 (即价电子)。 非金属元素的最低负价等于其原子的最外层电子数减 8。非金属元素 的最高正价与最低负价绝对值的和为 8，故知其气态氢化物通式时， 即可确定其最高正价，写出其最高正价氧化物的通式；反之亦然。 2． 同一主族元素化学性质相似是由于原子的最外层电子数相同； 性质的递变性是由于随着原子序数的增加，电子层数依次增加一层， 半径增大，使原子失电子容易，得电子困难所致。同一周期元素性质 的递变性原因是， 尽管原子的电子层数相同， 但随着核电荷数的增加， 最外层电子数依次增加 1 个， 原子半径逐渐减小， 使原子失电子困难， 得电子容易所致。
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4. 利用常用特征来推主族元素的位置，如： ①形成化合物种类最多的元素，或气态氢化物中氢的质量分数 最大的元素：C；②空气中含量最多的元素，或气态氢化物的水溶液 呈碱性的元素：N；③常温下呈液态的非金属单质元素：Br；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：Al； ⑤元素的气态氢化物和它的最高价氧化物对应的水化物起化合反应 的元素：N，起氧化还原反应的元素：S；⑥元素的气态氢化物能和 它的氧化物在常温下反应生成该元素单质的元素：S。
(三)性质或特征方面 1. 通过氢化物的稳定性、水化物的酸碱性比较，确定元素的相 对位置。如组成相同、结构相似的氢化物的稳定性逐渐减弱，则氢 以外的元素为从上到下的主族元素。 2．通过最高价氧化物的水化物的酸碱性比较，确定元素的相对 位置。 3. 通过比较组成、结构相似的物质的熔沸点高低，确定元素的 相对位置。
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例 1 D 根据元素的主要化合价可知， X 位于ⅡA 族， Y 位于 ⅢA 族，Z 位于ⅤA 族，W 位于ⅥA 族。由于 X、Y 原子半径相差 不大，所以 X、Y 位于同一周期，则 X 的金属性强于 Y，A 错；因 为 W 位于ⅥA 族，且只有负价，所以 W 是 O 元素。若 Z 是 N 元 素，则 N2 和 O2 反应生成的产物是 NO；若 Z 是 P 元素，则单质 P 和 O2 反应的产物是 P2O5，B 项错；氢氧化铝不和弱碱反应，故 C 项错；W 的非金属性强于 Z，所以 W 可以置换出 Z，D 正确。
A．非金属性：Y＞Z＞M B．Y 离子的结构示意图可表示为： C．原子半径：M＞Z＞Y － D．ZM2 分子各原子最外层均满足 8e 稳定结构
第17讲 │ 要点探究
例 2 D 根据元素同期表的结构可推知 X 为 He，Y 为 F，M 为 Cl，Z 为 S。根据元素周期律淘汰 A、B、C 选 项，答案为 D。
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(5)粒子半径大小的关系 同一周期，从左到右，随着原子序数的递增，原子半径逐渐减 小；同一主族，从上到下，随着原子序数的递增，原子半径逐渐增 大。 电子层结构相同的离子(单核， 与稀有气体原子的电子层结构相 同，故叫稀型离子)，其离子半径随离子电荷数(或核电荷数)的增大 而减小。 (6)化合价的关系 同一周期，从左到右，随着原子序数的递增，元素的最高正价 从＋1 价递增至＋7 价，负价从－4 价(ⅣA 族)递增至－1 价。
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一、元素及其化合物的性质与元素周期表位置的关系 在元素周期表中，主要研究以下性质：元素的原子半径和离子 半径，主要化合价(指最高正价和负价 )；元素的金属性和非金属性 及所形成单质的还原性和氧化性；元素最高价氧化物对应的水化物 的酸碱性；气态氢化物的形成难易、稳定性和还原性，以及其水溶 液的酸性(指ⅥA 族、ⅦA 族)。这些性质在表中存在着纵、横两个十 分重要的递变规律。(注意，下面叙述一般不涉及零族元素) 1．元素及其化合物的性质递变规律 (1)元素的金属性强弱表现在：单质与水或酸反应的难易；最高 价氧化物对应的水化物的碱性强弱；单质的还原性强弱(金属活动性 顺序)；离子的氧化性强弱；原电池中的正负极；氧化还原反应中， 还原剂的还原性＞还原产物的还原性；在周期表中的位置 ( 越左下 角，金属性越强)；气态原子失去一个电子吸收的热量，吸热越少， 金属性越强。
2012高考化学第一轮复习精品课 件【大纲版】：第5单元第17讲 元 素的位、构、性关系与推断
第17讲 │ 元素的位、构、性关系与推断
第17讲 元素的位、构、性关系 与推断
第17讲 │ 编读互动 编读互动
有关“位、 构、 性”三者关系的考查是元素周期律和 元素周期表的重要应用，在高考中占有相当重要的地位， 主要是根据元素“位—构—性”之间的关系进行元素推 断。解题的关键是寻找突破口，然后结合题目所给的其他 条件进行分析判断。 在分析解答过程中， 要注意引导学生 熟练掌握短周期元素的原子结构特点、主要性质特征、 “位—构—性”之间的关系，这是解答此类题目的基础。 本讲中编者在充分理解同周期、 同主族元素性质的递 变规律，熟悉周期表的基础上，将其与具体的元素化合物 知识结合起来， 重点就确定主族元素在周期表中的位置进 行了探究， 归纳出了一系列的类型和方法， 供教师参考使 用。
第17讲 │ 备用习题 备用习题
例 1．短周期元素 A、B、C 原子序数依次递增，它们原 子的最外层电子数之和为 10，A 与 C 同主族，B 原子最外层 电子数等于 A 原子次外层电子数， 则下列叙述正确的是( ) A．原子半径 A＜B＜C B．B 的氧化物的熔点比 A 的氧化物低 C．A 的氢化物的稳定性大于 C 的氢化物 D．A 与 C 可形成离子化合物