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培優(yōu)點十 元素周期表中的位構(gòu)性的關(guān)系
一．元素周期表中的位 構(gòu) 性的關(guān)系
Ⅰ.位構(gòu)關(guān)系：原子序數(shù)=質(zhì)子數(shù)；周期數(shù)=電子層數(shù)；主族序數(shù)=最外層電子數(shù)
Ⅱ.構(gòu)性關(guān)系：原子半徑——金屬性非金屬性；電子層結(jié)構(gòu)——化合價。
Ⅲ.位性關(guān)系：同一位置——相同化學性質(zhì)；同一主族——相似性；同周期——遞變性。
典例1．下圖為元素周期表中短周期的一部分，下列說法正確的是（ ）
A．非金屬性：Y>Z>M
B．離子半徑：M－>Z2－>Y－
C．ZM2分子中各原子的最外層均滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)
D．Z、Y、M三種元素中，Y的最高價氧化物對應的水化物酸性最強
【解析】由表判斷，X、Y、Z、M分別為He、F、S、Cl。非金屬性：Y>M>Z，A錯誤；Y－電子層數(shù)少，半徑小，M－、Z2－電子層數(shù)相同，Z原子序數(shù)小，半徑大，B錯誤；F沒有正價，D錯誤。
【答案】C
典例2．短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表中的位置如下表所示，其中X元素的原子內(nèi)層電子數(shù)是最外層電子數(shù)的一半，則下列說法不正確的是（ ）
X
Y
Z
W
Q
A．Y與Z的簡單離子的半徑大小關(guān)系為Y2－>Z2＋
B．Z單質(zhì)可以在X和Y組成的化合物中燃燒
C．W和Y組成的某種化合物是光導纖維的主要成分
D．Q單質(zhì)具有強氧化性和漂白性
【解析】X元素原子的內(nèi)層電子數(shù)是最外層電子數(shù)的一半，X原子只能有2個電子層，最外層電子數(shù)為4，則X為碳元素，由元素在周期表中的位置可知，Y為O、Z為Mg、W為Si、Q為Cl。Y與Z的簡單離子分別是O2－、Mg2＋，電子層結(jié)構(gòu)相同，原子序數(shù)越小，半徑越大，則Y2－>Z2＋，A正確；Z單質(zhì)是鎂，可以在X和Y組成的化合物二氧化碳中燃燒生成氧化鎂和碳，B正確；W與Y組成二氧化硅，二氧化硅是光導纖維的主要成分，C正確；干燥的氯氣沒有漂白性，D錯誤。
【答案】D
典例3．根據(jù)下表(部分短周期元素的原子半徑及主要化合價)信息，下列敘述正確的是（ ）
元素代號
A
B
C
D
E
原子半徑/nm
0.186
0.143
0.089
0.104
0.074
主要化合價
＋1
＋3
＋2
＋6、－2
－2
A．E2－與B3+的核外電子數(shù)不可能相等
B．離子半徑大小：A+
H2S，D錯誤。
【答案】B
典例4．下列事實不能說明元素的金屬性或非金屬性相對強弱的是（ ）
選項
事實
結(jié)論
A
與冷水反應，Na比Mg劇烈
金屬性：Na>Mg
B
Ca(OH)2的堿性強于Mg(OH)2
金屬性：Ca>Mg
C
SO2與NaHCO3溶液反應生成CO2
非金屬性：S>C
D
t ℃時，Br2＋H22HBr K＝5.6×107
I2＋H22HI K＝43
非金屬性：Br>I
【解析】C項，根據(jù)事實可知H2SO3比H2CO3酸性強，但H2SO3不是最高價含氧酸，故不能說明非金屬性：S>C。
【答案】C
二．對點增分集訓
1．短周期元素Q、W、X、Y、Z在元素周期表中的相對位置如圖所示，其中只有Z為金屬元素。則下列說法中，正確的是（ ）
A．W、X兩種元素在自然界中都存在相應的單質(zhì)
B．Q、Y分別與活潑金屬元素形成的化合物中僅含離子鍵
C．Y、Z分別形成的簡單離子中，前者的半徑較大
D．X、Z的最高價氧化物對應的水化物之間容易相互發(fā)生反應
【解析】由元素所在周期表中的位置可知，X為C元素，Y為O元素、Z為Al元素、W為Si元素、Q為Cl元素。C在自然界中存在單質(zhì)，Si為親氧元素，在自然界中全部以化合態(tài)存在，A錯誤；O與活潑金屬形成的化合物中可以含有共價鍵，如過氧化鈉中存在離子鍵和共價鍵，B錯誤；電子排布相同的離子，原子序數(shù)越大，離子半徑越小，則O、Al分別形成的簡單離子中，前者的半徑較大，C正確；C的最高價氧化物對應的水化物為弱酸，與氫氧化鋁不反應，D錯誤。
【答案】C
2．已知：X、Y、Z、W為短周期元素，原子半徑依次為X：99 pm Y：154 pm Z：125 pm W：117 pm，X、Y、W在元素周期表中的相對位置如圖所示(副族省略)，X、Y、Z的最高價氧化物對應的水化物相互之間能兩兩反應。下列說法正確的是（ ）
X
Y
W
A．元素Z處于周期表的陰影位置
B．非金屬性：XN，沸點：N>M
B．簡單離子半徑：D>B>C>A
C．Z為Na2CO3
D．圖中有兩個氧化還原反應
【解析】由Y為淡黃色固體且為化合物可知Y為Na2O2。由X、Y摩爾質(zhì)量相同可推知X為Na2S，從而推知Z為NaOH。故A、B、C、D分別為H、O、Na、S。A項，N為H2O，M為H2S或NaHS，M為H2S時，H2O的沸點高于H2S，M為NaHS時，H2O的沸點低于NaHS，錯誤；B項，離子半徑大小順序為S2>O2>Na>H，正確；C項，Z為NaOH，錯誤；D項，圖中只有一個氧化還原反應2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，錯誤。
【答案】B
4．X、Y、Z、R、W代表原子序數(shù)依次增大的5種短周期元素，X與Z、Y與W同主族，Y是地殼中含量最多的元素，W元素與X元素可以形成18電子的分子，R元素的簡單離子是同周期元素中半徑最小的。下列說法正確的是（ ）
A．R元素最高價氧化物所對應的水化物具有兩性，但不會溶于稀氨水
B．Y分別可與X和Z形成原子個數(shù)比為1∶1的化合物，且形成的化合物類型相同
C．Y的氫化物分子間存在氫鍵，因此Y的氫化物的穩(wěn)定性大于W的氫化物的穩(wěn)定性
D．原子半徑從小到大的順序：XS，故水的穩(wěn)定性比硫化氫的強，與氫鍵無關(guān)，C錯誤；同周期自左向右原子半徑逐漸減小、同主族自上而下原子半徑逐漸增大，所以元素中氫原子半徑最小，故原子半徑：H＜O＜S＜Al＜Na，D錯誤。
【答案】A
5．短周期元素X、Y、Z、W的原子序數(shù)依次增大，且原子最外層電子數(shù)之和為13。X與W同主族，Z是地殼中含量最高的元素。下列說法正確的是（ ）
A．原子半徑的大小順序：r(Y)>r(Z)>r(W)
B．X和Y兩元素一定不在同一周期
C．元素Z、W的簡單離子的電子層結(jié)構(gòu)相同
D．只含X、Y、Z三種元素的化合物只能是共價化合物
【解析】Z是地殼中含量最高的元素，則Z為O元素；X、Y、W最外層電子數(shù)之和為13－6＝7，X與W同主族，故Y原子最外層電子數(shù)為奇數(shù)，只能處于奇數(shù)族。結(jié)合原子序數(shù)可知，Y處于第二周期，W處
于第三周期，故X最外層電子數(shù)一定小于Y，Y處于第ⅢA族時，X、W最外層電子數(shù)為2，則Y為B、X為Be、W為Mg；Y處于第ⅤA族時，X、W最外層電子數(shù)為1，則Y為N元素、X為H或Li、W為Na。同周期自左向右原子半徑逐漸減小、同主族自上而下原子半徑逐漸增大，故原子半徑：r(W)>r(Y)>r(Z)，A錯誤；Y為B、X為Be時，二者均處于第二周期，B錯誤；氧元素簡單離子核外電子數(shù)為10，鈉離子或鎂離子核外電子數(shù)也為10，離子核外電子層結(jié)構(gòu)相同，C正確；NH4NO3是離子化合物，D錯誤。
【答案】C
6．短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序數(shù)依次增大，且原子最外層電子數(shù)之和為24。X的原子半徑比Y大，Y與Z同主族，Y原子的最外層電子數(shù)是電子層數(shù)的3倍，下列說法正確的是（ ）
A．Y元素形成的單核陰離子還原性強于X
B．Z元素的簡單氣態(tài)氫化物的沸點比Y高
C．W元素氧化物對應的水化物的酸性一定強于Z
D．X的氣態(tài)氫化物可與其最高價含氧酸反應生成離子化合物
【解析】短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序數(shù)依次增大，X的原子半徑比Y大，說明X、Y在同一周期，Y原子的最外層電子數(shù)是電子層數(shù)的3倍，則Y是氧元素，Y與Z同主族，Z是硫元素，所以W是氯元素，原子最外層電子數(shù)之和為24，則X是氮元素。元素的非金屬性Y>X，則Y元素形成的單核陰離子還原性弱于X，A錯誤；由于水中存在氫鍵，Z元素的簡單氣態(tài)氫化物的沸點比Y低，B錯誤；W元素氧化物對應的水化物的酸性不一定強于Z，如次氯酸的酸性弱于硫酸，C錯誤；X的氣態(tài)氫化物顯堿性，可與其最高價含氧酸反應生成離子化合物，D正確。
【答案】D
7．原子序數(shù)依次增大的X、Y、Z、M、W為五種短周期元素。已知Y與Z、M與W分別同周期，X與M同主族；X、Z、M的質(zhì)子數(shù)之和等于Y、W的質(zhì)子數(shù)之和；X與Z、M與Z都可以分別形成A2B、A2B2型的化合物；X與Y形成的氣態(tài)化合物在標準狀況下的密度為0.76 g·L－1；Y、M、W的最高價氧化物對應的水化物，兩兩間都能發(fā)生反應。下列說法不正確的是（ ）
A．由X、M與Z形成的化合物X2Z2和M2Z2中所含的化學鍵類型相同
B．含有W陽離子的某種鹽，可用作凈水劑
C．M的單質(zhì)可保存于煤油中
D．由X、Y、Z三種元素形成的某種化合物的水溶液，可能呈堿性或酸性
【解析】由X、M同主族且與Z均能形成A2B、A2B2型化合物推知X為H，Z為O，M為Na。由Y的氣態(tài)氫化物的密度為0.76g·L-1知M(YHa)＝0.76 g·L-1×22.4 L·mol-1≈17 g·mol-1，推知Y為N，從而推知W
為Al。D項，由H、N、O三種元素形成的常見化合物中，NH3·H2O顯堿性，HNO3顯酸性。
【答案】A
8．X、Y、Z、W是原子序數(shù)依次增大的短周期主族元素，X、Z在周期表中的相對位置如下表所示；X的單質(zhì)在氧氣中燃燒能生成兩種無色氣體，Y的簡單氣態(tài)氫化物的水溶液顯堿性?；卮鹣铝袉栴}：
X
Z
（1）元素X在周期表中位于______族；W和Z的最簡單氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性較強的是________(填化學式)。
（2）W的單質(zhì)與水反應生成的含氧酸的電子式為____________________。
（3）在BaCl2溶液中加入少量Y的最高價氧化物對應水化物的溶液，再通入ZO2氣體，能生成無色氣體YO和白色沉淀_____(填化學式)；ZO2和YO還原性較強的是______(填化學式)。
【解析】短周期元素X的單質(zhì)在氧氣中燃燒能生成兩種無色氣體，則X是C；Y的簡單氣態(tài)氫化物的水溶液顯堿性，則Y是N；根據(jù)元素在周期表中的位置可知Z是S，則W是Cl。（1）元素X的原子最外層只有4個電子，所以在周期表中位于第ⅣA族；同一周期的主族元素，原子序數(shù)越大，元素的非金屬性越強，其相應的簡單氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性就越強。由于元素的非金屬性Cl>S，所以氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性較強的是HCl。（2）Cl2與水反應生成的含氧酸是HClO，其電子式為。（3）在BaCl2溶液中加入少量Y的最高價氧化物對應水化物的溶液，即HNO3溶液，由于HNO3具有強氧化性，而SO2具有還原性，二者會發(fā)生氧化還原反應生成H2SO4和NO，H2SO4與BaCl2溶液混合會發(fā)生復分解反應產(chǎn)生BaSO4沉淀；根據(jù)還原性：還原劑>還原產(chǎn)物，可知還原性：SO2>NO。
【答案】（1）第ⅣA HCl
（2）
（3）BaSO4 SO2
9．有八種短周期主族元素x、y、z、d、e、f、g、h，其中x、y、d、f隨著原子序數(shù)的增大，其原子半徑的相對大小、最高正價或最低負價隨原子序數(shù)的變化如圖1所示。常溫下z、e、g、h的最高價氧化物對應水化物的溶液(濃度均為0.01 mol·L-1)的pH與原子序數(shù)的關(guān)系如圖2所示：
根據(jù)上述信息進行判斷，并回答下列問題：
（1）h在元素周期表中的位置是___________________________________。
（2）比較f、g、h常見離子的半徑大小__________________________________
(用離子符號表示)，e、f的最高價氧化物對應的水化物堿性較強的是________(用化學式表示)。
（3）下列可作為比較f和Mg金屬性強弱依據(jù)的是________。
a．測兩種元素單質(zhì)的硬度和熔、沸點
b．測等濃度相應氯化物水溶液的pH
c．比較單質(zhì)與同濃度鹽酸反應的劇烈程度
d．比較兩種元素在化合物中化合價的高低
（4）從上述元素中任選三種組成六原子共價化合物，寫出其化學式：______________(寫一個即可)。
（5）由上述元素中的y、z、e組成的某劇毒化合物eyz不慎泄漏時，消防人員通常采用噴灑過氧化氫溶液的方式處理，以減少污染，反應生成一種酸式鹽和一種氣體，二者溶于水均呈堿性，該反應的化學方程式為_____________________________________，已知eyz含有與z2分子中類似的化學鍵，寫出化合物eyz的電子式：________________。
【解析】由題圖中的化合價、原子半徑的大小與原子序數(shù)的關(guān)系可知x是H、y是C、d是O、f是Al，z、e、g、h的最高價氧化物對應水化物的溶液濃度均為0.01 mol·L-1 ，e的最高價氧化物對應水化物的溶液的pH為12，為一元強堿，則結(jié)合原子序數(shù)得e是Na，z、h的最高價氧化物對應水化物的溶液的pH均為2，為一元強酸，則z為N、h為Cl，g的最高價氧化物對應水化物的溶液的pH小于2，為二元強酸，故g為S。（1）h為Cl，位于周期表中第三周期ⅦA族。（2）電子層結(jié)構(gòu)相同的離子，核電荷數(shù)越大，離子半徑越小，電子層數(shù)越多，離子半徑越大，則離子半徑：S2－>Cl－>Al3+；金屬性Na>Al，金屬性越強，最高價氧化物對應水化物的堿性越強，故堿性：NaOH>Al(OH)3。（3）a項，單質(zhì)的硬度和熔、沸點屬于物理性質(zhì)，不能用來比較金屬性強弱，錯誤；b項，溶液pH越小，金屬陽離子水解程度越大，說明該元素金屬性越弱，正確；c項，單質(zhì)與同濃度鹽酸反應越劇烈，說明金屬性越強，正確；d項，化合物中金屬元素化合價越高，說明其原子失去電子越多，但金屬性強弱與失去電子數(shù)目無關(guān)，錯誤。（4）由題目中給出的任意三種元素組成的六原子共價化合物有HClO4、H2CO3、H2SO3等。（5）化合物NaCN不慎泄漏時，通常采用噴灑過氧化氫溶液的方式處理，以減少污染。反應生成一種酸式鹽和一種氣體，二者溶于水均呈堿性，應生成NaHCO3、NH3，反應的化學方程式為NaCN＋H2O2＋H2O===NaHCO3＋NH3↑，NaCN由Na＋、CN－構(gòu)成，含有與N2分
子中類似的化學鍵，則CN－中存在三鍵，NaCN的電子式為。
【答案】（1）第三周期ⅦA族
（2）S2－>Cl－>Al3+ NaOH
（3）bc
（4）HClO4(或H2CO3、H2SO3等)
（5）NaCN＋H2O2＋H2O===NaHCO3＋NH3↑；
10．某校化學實驗小組的學生為驗證非金屬元素氯的氧化性強于硫和氮，設(shè)計了一套實驗裝置(部分夾持裝置已略去)：
（1）寫出A中反應的離子方程式：___________________________________________。
（2）B中出現(xiàn)黃色渾濁現(xiàn)象，產(chǎn)生此現(xiàn)象的離子方程式：____________________。
（3）試從原子結(jié)構(gòu)角度解釋氯的氧化性強于硫的原因：____________________。
（4）D中干燥管中出現(xiàn)的現(xiàn)象及化學方程式： __________________________________。
（5）有同學認為D中的現(xiàn)象并不能說明氯的氧化性大于氮，需要在C之前加裝洗氣裝置，請畫出其裝置圖(并注明盛裝試劑)
（6）還有什么其他方法能證明非金屬性Cl>S，用一種相關(guān)事實說明：_______________________
_________________________________________________________________________________。
【解析】（2）B中出現(xiàn)黃色渾濁，說明氯氣把硫離子氧化為S單質(zhì)。（3）氯原子最外層電子數(shù)比硫原子多一個，Cl原子得電子能力強，故Cl2的氧化性強于S。（4）氯氣能把氨氣氧化生成氮氣和氯化氫，生成的氯化氫和氨氣結(jié)合生成氯化銨，從而冒白煙。（5）鹽酸易揮發(fā)，所以生成的氯氣中含有氯化氫氣體，氯化氫也能直接和氨氣結(jié)合冒白煙，所以需要在C之前連接盛有飽和食鹽水的裝置以除去氯化氫氣體。（6）非金屬性強弱比較的一般規(guī)律是①由對應氫化物的穩(wěn)定性判斷：氫化物越穩(wěn)定，非金屬性越強；②由最高價氧化物對應水化物的酸性來判斷：酸性越強，非金屬性越強(除氟元素之外)；③非金屬單質(zhì)與具有可變價金屬的反應，能生成高價金屬化合物的，其非金屬性強，據(jù)此可以驗證。
【答案】（1）MnO2＋4H+＋2Cl－Mn2+＋Cl2↑＋2H2O
（2）Cl2＋S2－===S↓＋2Cl－
（3）氯原子最外層電子數(shù)比硫原子多一個，Cl得電子能力強，故Cl2的氧化性強于S
（4）產(chǎn)生大量白煙；8NH3＋3Cl2===6NH4Cl＋N2
（5）
（6）2Fe＋3Cl22FeCl3、Fe＋SFeS(或相同溫度下相同狀態(tài)的HCl的穩(wěn)定性大于H2S或最高價氧化物對應的水化物的酸性HClO4大于H2SO4)
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