章末整合與提升一、元素“位—構—性”關系1．原子結構與元素周期表和元素周期律2．元素“位—構—性”關系二、元素推斷技巧1．元素推斷的一般思路2．推斷元素的詳細方法(1)利用核外電子數相同的微粒推斷與稀有氣體元素原子電子層結構相同的離子①與He電子層結構相同的離子有H－、Li＋、Be2＋等；②與Ne電子層結構相同的離子有F－、O2－、N3－、Na＋、Mg2＋、Al3＋等；③與Ar電子層結構相同的離子有Cl－、S2－、K＋、Ca2＋等核外電子總數為10的粒子①陽離子：Na＋、Mg2＋、Al3＋、NH4+、H3O②陰離子：N3－、O2－、F－、NH2-、OH③分子：Ne、HF、H2O、NH3、CH4核外電子總數為18的粒子①陽離子：K＋、Ca2＋；②陰離子：P3－、S2－、HS－、Cl－、O2③分子：Ar、HCl、H2S、F2、H2O2、PH3、SiH4、C2H6、CH3OH、N2H4核外電子總數及質子總數均相同的粒子①Na＋、NH4+、H3O＋；②F－、OH－、NH2-；③Cl－、HS－；④N2(2)利用元素原子或離子的核外電子排布推斷要留意一些元素原子核外電子排布的特別性，如前18號元素中：①族序數等于周期序數的元素：H、Be、Al。②族序數等于周期序數2倍的元素：C、S。③族序數等于周期序數3倍的元素：O。④周期序數等于族序數2倍的元素：Li。⑤周期序數等于族序數3倍的元素：Na。(3)利用元素的特別性質推斷①最高正價與最低負價代數和為零的短周期主族元素：H、C、Si。②最高正價是最低負價肯定值3倍的短周期主族元素：S。③除H外，原子半徑最小的主族元素：F。④第一電離能最大的主族元素：F；第一電離能最小的主族元素：Cs(放射性元素除外)。⑤電負性最小的主族元素：Cs(0.7，放射性元素除外)；電負性最大的主族元素：F(4.0)。⑥同主族相鄰兩種元素的原子序數若具有2倍關系，此兩種元素為O和S。(4)利用常見元素及其化合物的特征推斷①形成化合物種類最多的元素、單質在自然界中硬度最大的元素或氣態氫化物中氫的質量分數最大的元素：C。②空氣中含量最高的元素或氣態氫化物的水溶液呈堿性的元素：N。③地殼中含量最高的元素或氫化物在通常狀況下呈液態的元素：O。④單質密度最小的非金屬元素：H。單質密度最小的金屬元素：Li。⑤單質在常溫下呈液態的非金屬元素：Br；單質在常溫下呈液態的金屬元素：Hg。⑥最高價氧化物及其對應水化物既能與強酸反應，又能與強堿反應的元素：Be、Al。⑦元素的氣態氫化物和它的最高價氧化物對應水化物能發生化合反應的元素：N；能發生氧化還原反應的元素：S。⑧單質在常溫下能與水反應放出氣體的短周期元素：Na、F。(5)利用一些規律推斷①元素周期表中的遞變規律(“三角”規律)若A、B、C三種元素在元素周期表中的相對位置如圖所示，則有關的各種性質均可排出依次(D不參加排列)。如：原子半徑：C>A>B；金屬性：C>A>B；非金屬性：B>A>C。②元素周期表中的相像規律a.同主族元素性質相像(因為最外層電子數均相同)。b.元素周期表中位于對角線位置(如圖中，A、D位置)的元素性質相像，如Li和Mg、Be和Al、B和Si等。[典例1]X、Y、Z為短周期元素，X原子最外層只有1個電子，Y原子的最外層電子數比內層電子總數少4，Z原子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.基態Y原子的價電子排布式為3s23p4B.簡潔氣態氫化物的穩定性：Y>ZC.第一電離能：Y>ZD.X、Y兩元素形成的化合物肯定為離子化合物[集訓]1．短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序數依次增大，W的核外電子數等于其主族序數，X的單質在空氣中含量最多，Y的最高價氧化物的水化物是兩性化合物，Z的最高正價與最低負價的代數和為4。下列說法錯誤的是()A.W與X形成的最簡潔化合物極易溶于水B.Y和Z可形成化合物Y2Z3C.最外層電子數：Z>X>Y>WD.Y和Z的簡潔離子的電子層結構相同2.幾種短周期主族元素在周期表中的相對位置如圖所示，已知元素X的原子核外電子數是D的2倍。下列說法不正確的是()A.第一電離能：X<YB.X位于第三周期ⅡA族，其單質可通過電解其熔融氯化物制備C.四種元素的最高價氧化物對應的水化物中酸性最強的是HNO3D.氣體分子(DE)2的電子式為∶E??D∶D??E∶3．下表是A、B、C、D、E五種短周期元素的某些性質：元素ABCDE最低負化合價－4－2－1－2－1電負性2.52.53.03.54.0下列推斷正確的是()A．D、E的簡潔氫化物的穩定性：D>EB．A元素基態原子的最外層中無自旋狀態相同的電子C．B元素與C元素不行能形成化合物D．與B元素同周期且在該周期中第一電離能最小的元素的單質能與H2O發生置換反應4．短周期元素X、Y、Z、M的原子序數依次增大，Z的基態原子2p軌道半充溢，M的最高正價與最低負價的肯定值之差為4，四種元素組成的一種分子的結構如圖所示。下列說法正確的是()A.電負性：X>Y>ZB．原子半徑：Y>Z>XC．Y、Z的氣態氫化物的穩定性：Y>ZD．Y、Z、M的最高價氧化物的水化物均為強酸5．有五種短周期元素，它們的結構、性質等信息如下表所示：元素結構、性質等信息A是短周期元素(稀有氣體元素除外)中原子半徑最大的元素，含該元素的某種合金是原子反應堆的導熱劑B與A同周期，其最高價氧化物對應的水化物呈兩性C其氣態氫化物極易溶于水，液態時常用作制冷劑D是海水中除氫、氧元素外含量最多的元素，其單質或化合物也是自來水生產過程中常用的殺菌消毒劑E元素原子的L電子層上有2對成對電子請依據表中信息回答下列問題。(1)A元素基態原子的核外電子排布式為________________。(2)B元素在元素周期表中的位置為________；簡潔離子半徑：B________(填“>”或“<”)A。(3)C元素基態原子的軌道表示式為________，其原子核外有________個未成對電子，能量最高的電子排布在________軌道上，該軌道呈________形。(4)D元素基態原子的核外電子排布式為________，D－的結構示意圖為________。(5)C、E元素的第一電離能的大小關系是______(用元素符號表示)。(6)CE2與水反應的化學方程式是________________。三、對角線規則及應用1．概念在元素周期表中，某些主族元素與其右下方的另一主族元素的某些性質是相像的，這稱為對角線規則。常見的是下表中對角線上的元素。2．實例分析(1)鋰和鎂的相像性①鋰與鎂的沸點較為接近：元素LiNaBeMg沸點/℃1341881.424671100②鋰和鎂在氧氣中燃燒分別生成對應的氧化物：。③鋰和鎂與水的反應都比鈉與水的反應緩慢，并且生成的氫氧化物都難溶于水，覆蓋在金屬表面阻礙反應的接著進行。④堿金屬中只有鋰在室溫下能與氮氣反應生成Li3N，同樣鎂也能與氮氣發生反應生成Mg3N2。⑤在堿金屬的氟化物、碳酸鹽和磷酸鹽中，鋰鹽是難溶于水的，相應的鎂鹽也難溶于水。(2)鈹和鋁的相像性①鈹和鋁都可與酸、堿反應放出氫氣，并且鈹在濃硝酸中也發生鈍化。②BeO和Al2O3都是兩性氧化物：BeO＋2HCl=BeCl2＋H2O，BeO＋2KOH＋H2O=K2[Be(OH)4]；BeO、Al2O3硬度大、熔點高；Be(OH)2和Al(OH)3都是兩性氫氧化物。③BeCl2和AlCl3都是共價化合物，易升華。④可溶性的鈹、鋁鹽易水解：Be2＋＋2H2O?Be(OH)2＋2H＋，Al3＋＋3H2O?Al(OH)3＋3H＋。(3)硼和硅的相像性①自然界中B與Si均以化合態的形式存在。②B與Si單質都能與強堿反應。③硼烷和硅烷的穩定性都比較差，通常都易水解。④硼和硅的鹵化物的熔、沸點比較低，易揮發，易水解。[典例2]在元素周期表中，同一主族元素的化學性質相像。目前也發覺某些元素的性質和它在元素周期表中右下方的另一主族元素的性質相像，這稱為對角線規則。據此請回答下列問題：(1)鋰在空氣中燃燒，除生成________外，也生成微量的________。(2)鈹的最高價氧化物對應的水化物的化學式是________，屬于兩性化合物，證明這一結論的有關離子方程式為_____________________________________________________、________________________________________________________________________。(3)若已知反應Be2C＋4H2O=2Be(OH)2＋CH4↑，則Al4C3與足量強堿溶液反應的離子方程式為________________________________________________________________________。(4)科學家證明，BeCl2屬于共價化合物，設計一個簡潔試驗證明，其方法是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。用電子式表示BeCl2的形成過程：________________________。[集訓]1．如圖是部分元素的第一電離能隨原子序數改變的曲線(其中12～17號元素的有關數據缺失)。請回答下列問題：(1)分析圖中同周期元素第一電離能的改變規律，推斷Na～Ar元素中，Al的第一電離能的最小范圍為________<Al<________(填元素符號)。(2)同主族元素的第一電離能的改變規律是____________________________。(3)圖中第一電離能最小的元素在周期表中的位置是________________。(4)依據對角線規則，Be、Al的最高價氧化物對應水化物的性質相像，它們都具有________性，其中Be(OH)2表現出這種性質的離子方程式是________________________________________________________________________。2．(1)基態Ti原子的核外電子排布式為________。(2)H、B、N中，原子半徑最大的是________。依據對角線規則，B的一些化學性質與元素________的相像。(3)Fe、Co、Ni在周期表中的位置為__________，基態Fe原子的電子排布式為________。3．(1)基態Fe2＋與Fe3＋離子中未成對的電子數之比為________。(2)Li及其周期表中相鄰元素的第一電離能(I1)如表所示。I1(Li)＞I1(Na)，緣由是________________________。I1(Be)＞I1(B)＞I1(Li)，緣由是________________。I1/(kJ·mol－1)LiBeBNaMgAl520900801496738578章末整合與提升實力專題提升二、[典例1]解析：X、Y、Z為短周期元素，X原子最外層只有1個電子，則X為H、Li或Na；Y原子的最外層電子數比內層電子總數少4，則Y有3個電子層，最外層電子數為6，則Y為S；Z原子的最外層電子數是內層電子總數的3倍，則Z有2個電子層，最外層電子數為6，則Z為O。Y為S，基態S原子的價電子排布式為3s23p4，A項正確；Y為S，Z為O，非金屬性O>S，元素非金屬性越強，對應的簡潔氣態氫化物越穩定，則簡潔氣態氫化物的穩定性Z＞Y，B項錯誤；同主族元素自上而下，第一電離能漸漸減小，則第一電離能：Y＜Z，C項錯誤；X為H、Li或Na，Y為S，H與S形成的化合物H2S屬于共價化合物，D項錯誤。答案：A[集訓]1．解析：短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序數依次增大，W的核外電子數等于其主族序數，則W為H元素；X的單質在空氣中含量最多，則X為N元素；Y的最高價氧化物的水化物是兩性化合物，則Y為Al元素；Z的最高正價與最低負價的代數和為4，因為主族元素的最高正價與最低負價的肯定值之和為8，則Z的最高正價為＋6，最低負價為－2，則Z為S元素。H與N形成的最簡潔化合物氨氣極易溶于水，A項正確；Al和S可形成化合物Al2S3，B項正確；H、N、Al、S的最外層電子數分別為1、5、3、6，故最外層電子數：S>N>Al>H，C項正確；Al和S的簡潔離子的核外電子數分別為10、18，二者的電子層結構不相同，D項錯誤。答案：D2．解析：D和E位于第2周期，X和Y位于第3周期，設D原子核外電子數為x，則X原子核外電子數為x＋6，又因X原子核外電子數是D的2倍，故2x＝x＋6，解得x＝6，則D為C元素，X為Mg元素，依據元素在周期表中的相對位置可知，Y是Al元素，E為N元素。元素的第一電離能：Mg>Al，A項錯誤；Mg為第3周期ⅡA族元素，鎂單質可通過電解熔融MgCl2制備，B項正確；元素的非金屬性越強，其最高價氧化物對應水化物的酸性越強，四種元素中非金屬性最強的是N元素，所以酸性最強的是HNO3，C項正確；氣體分子(DE)2為(CN)2，其電子式為∶N??C∶C??N∶，D項正確。答案：A3．解析：依據元素的電負性和最低負化合價，可推知A為C，B為S，C為Cl，D為O，E為F。D、E的簡潔氫化物分別為H2O、HF，則其穩定性：HF>H2O，A項錯誤。基態碳原子的最外層電子排布式為2s22p2，2p能級上的兩個電子分占兩個軌道，且自旋狀態相同，B項錯誤。S元素原子最外層有6個電子，Cl元素原子最外層有7個電子，它們之間可通過共價鍵達到8電子穩定結構，從而形成SCl2等化合物，C項錯誤。Na能與H2O發生置換反應生成NaOH和H2，D項正確。答案：D4．解析：已知X、Y、Z、M為原子序數依次增大的短周期元素，Z的基態原子2p軌道半充溢，則Z為N元素，M的最高正價與最低負價的肯定值之差為4，則M為S元素，依據題給分子結構中的共價鍵數目可推知，X為H元素，Y為C元素。一般來說，同周期主族元素從左向右，電負性漸漸增大，同主族元素從上到下，電負性漸漸減小，則電負性：N>C>H，A項錯誤；H原子核外有1個電子層，而C、N原子核外均有2個電子層，一般來說，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，則原子半徑：C>N>H，B項正確；非金屬性：N>C，則氣態氫化物的穩定性：NH3>CH4，C項錯誤；C元素的最高價氧化物的水化物為H2CO3，H2CO3為弱酸，D項錯誤。答案：B5．解析：依據題中信息可推出：A為Na，B為Al，C為N，D為Cl，E為O。(1)基態Na原子的核外電子排布式為1s22s22p63s1或[Ne]3s1。(2)B為Al，其在元素周期表中的位置為第3周期第ⅢA族，Na＋與Al3＋的核外電子排布相同，核電荷數：Al3＋>Na＋，故離子半徑：Al3＋<Na＋。(3)C為N，其基態原子的軌道表示式為，其中有3個未成對電子，能量最高的電子排布在p軌道上，該軌道呈啞鈴形。(4)基態Cl原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p5或[Ne]3s23p5，Cl－的結構示意圖為。(5)N、O分別位于第ⅤA族、第ⅥA族，因為N的2p軌道處于半充溢狀態，比較穩定，故第一電離能：N>O。(6)NO2與H2O反應的化學方程式為3NO2＋H2O=2HNO3＋NO。答案：(1)1s22s22p63s1(或[Ne]3s1)(2)第3周期第ⅢA族＜(3)3p啞鈴(4)1s22s22p63s23p5(或[Ne]3s23p5)(5)N＞O(6)3NO2＋H2O=2HNO3＋NO三、[典例2]解析：(1)依據對角線規則，鋰與鎂的化學性質相像，在空氣中鋰除與O2反應生成Li2O外，還可與N2反應生成Li3N。(2)鈹為第2周期ⅡA族元素，與Al處于對角線位置，比照體現Al(OH)3兩性的反應得體現Be(OH)2兩性的反應的離子方程式：Be(OH)2＋2H＋=Be2＋＋2H2O、Be(OH)2＋2OH－=[Be(OH)4]2－。(3)由于Be、Al元素性質相像，依據所給信息得Al4C3+12H2O=4AlOH3＋3CH4↑，當強堿過量時有Al(OH)3＋OH－=[Al(OH)4答案：(1)Li2OLi3N(2)Be(OH)2Be(OH)2＋2H＋=Be2＋＋2H2OBe(OH)2＋2OH－=[Be(OH)4]2－(3)Al4C3＋4OH－＋12H2O=4[Al(OH)4]－＋3CH4↑(4)將BeCl2加熱至熔融