高中化学专题讲座六

一、元素在周期表中的位置推断 [知识贮备]

1．根据核外电子的排布规律 (1)最外层电子规律

最外层电子数(N) 元素在周期表中的位置 3≤N<8 主族 N＝1或2 第ⅠA族、第ⅡA族、第Ⅷ族、副族、0族元素氦 N>次外层电子数 第2周期 (Li、Be除外) (2)“阴三阳四”规律 某元素阴离子最外层电子数与次外层相同，该元素位于第3周期。若为阳离子，则位于第4周期。

(3)“阴上阳下”规律

电子层结构相同的离子，若电性相同，则位于同周期，若电性不同，则阳离子位于阴离子的下一周期——“阴上阳下”规律。

【例1】 已知X、Y、Z为三种主族元素，可分别形成Xn、Ym、Zn三种离子，已知m>n且X、Y、Z三种原子的M层电子数均为奇数。下列说法中不正确的是 A．三种离子中，Ym的离子半径最小

B．Z的最高价氧化物对应水化物的分子式为HnZO4 C．X、Y、Z一定在同一周期，且原子半径Z>X>Y

D．三种元素相应的最高价氧化物对应水化物之间两发生反应

解析 根据题中X、Y、Z之间的相互关系，可以推断出X、Y、Z分别为Na、Al、Cl元素。Na＋、Al3＋、Cl－三种离子中Al3＋的离子半径最小，A项正确；Cl的最高价氧化物对应水化物的分子式为HClO4，B项正确；Na、Al、Cl元素同处于第3周期，其原子半径为Na>Al>Cl，即X>Y>Z，C项错误；氢氧化铝为两性氢氧化物，D项正确。 答案 C

【例2】 短周期元素A、B、C的原子序数依次增大，其原子的最外层电子数之和为10，A与C在周期表中位置上下相邻，B原子最外层电子数等于A原子次外层电子数，下列有关叙述不正确的是

( )

＋

＋

＋

－

( )

A．A与C可形成共价化合物

B．A的氢化物的稳定性大于C的氢化物的稳定性

C．原子半径A＜B＜C

D．B的氧化物的熔点比A的氧化物的熔点高

解析 A与C在周期表中位置上下相邻，A、C同主族，则A在第2周期，B原子最外层电子数等于A原子次外层电子数，B为镁，据A、B、C三原子的最外层电子数之和为10，则A为碳，C为硅。A与C可形成共价化合物SiC；CH4的稳定性大于SiH4；MgO为离子晶体，A的氧化物为分子晶体，MgO的熔点高；原子半径B＞C＞A。 答案 C [知识贮备]

2．根据元素周期表结构与原子电子层结构的关系 (1)几个重要关系式

①核外电子层数＝周期数(对于大部分元素来说)； ②主族序数＝最外层电子数＝最高正价＝8－|最低负价| ③|最高正价|－|最低负价|＝ 0——第ⅠA族中的H和第ⅣA族2——第ⅤA族4——第ⅥA族6——第ⅦA族

(2)熟悉主族元素在周期表中的特殊位置 ①族序数等于周期数的元素：H、Be、Al。 ②族序数等于周期数2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2倍的元素：Li、Ca。 ⑤周期数是族序数3倍的元素：Na、Ba。

⑥最高正价与最低负价代数和为零的短周期元素：H、C、Si。 ⑦最高正价是最低负价绝对值3倍的短周期元素：S。 ⑧除H外，原子半径最小的元素：F。

⑨最高正价不等于族序数的短周期元素：O(F无正价)。

【例3】 现有A、B、C、D四种短周期元素，它们之间的关系如下。原子半径：A( )

D．A、B、C、D四种元素组成的离子化合物中一定含有金属阳离子 解析 根据题意知：A为氢，B为氮，C为氟，D为铝，则D选项错误。 答案 D

【例4】 如图表示元素周期表前四周期的一部分，关于元素X、Y、Z、W的叙述正确的是

( )

①X、Y的最高价氧化物对应的水化物的酸性为YB．①② D．①②③④

解析 由元素周期表的结构可知，X为N，Y为P，Z为S，W为Br。X、Y的最高价氧化物对应的水化物的酸性为HNO3>H3PO4，①正确；同一周期，从左往右，元素的非金属性增强，气态氢化物的稳定性增强，②正确；W为Br，常温下其单质为液态，可与铁粉反应生成溴化铁，③正确；W的原子序数比Z的大19，④错误。 答案 C

二、由元素及其化合物的性质推断

[知识贮备]

(1)形成化合物种类最多的元素、单质是自然界中硬度最大的物质的元素或气态氢化物中氢的质量分数最高的元素：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)地壳中含量最多的元素、氢化物沸点最高的元素或氢化物在通常情况下呈液态的元素：O。

(4)等物质的量的单质最轻的元素：H；最轻的金属单质：Li。 (5)单质在常温下呈液态的非金属元素：Br；金属元素：Hg。

(6)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。

(7)元素的气态氢化物和它的最高价氧化物对应的水化物能起化合反应的元素：N；能起氧化还原反应的元素：S。

(8)元素的单质在常温下能与水反应放出气体的短周期元素：Li、Na、F。

【例5】 X、Y、Z为同一短周期中的元素，其原子半径依次减小，它们的最高价氧化物对应水化物之间，任意两种混合均可反应，M为Y、Z形成的化合物，其溶液显酸性。下列说法正确的是

( )

A．其简单离子的半径依次增大

B．将M溶液加热蒸干并灼烧，最后可得Y的氧化物 C．X燃烧的产物中只含离子键

D．将少量X单质投入到M溶液中，会置换出Y单质

解析 根据题意不难判断X、Y分别为Na、Al元素；根据“M为Y、Z形成的化合物，其溶液显酸性”的信息可知Z为Cl元素；因为Al2S3在水溶液中是不存在的，则答案可知。 答案 B

【例6】 A、B、C、D、E都是元素周期表中前20号元素，原子序数依次增大，A是地壳中含量最高的元素，B、C、D同周期，E和其他元素既不在同周期也不在同主族，D的氢化物和最高价氧化物对应的水化物均为强酸，且B、C、D的最高价氧化物对应的水化物两两混合均能发生反应生成盐和水。据此回答下列问题： (1)A和D的氢化物中，沸点较低的是____(选“A”或“D”)。

(2)元素C在元素周期表中的位置是________，B的最高价氧化物对应的水化物的电子式为________。

(3)A、D、E可以形成多种盐，其中一种盐中A、D、E三种元素的原子个数比为2∶2∶1，该盐的名称为________。它的水溶液与D的氢化物的水溶液反应可生成D的单质，该反应的离子方程式为________________。

解析 A是地壳中含量最高的元素，A是氧；D的氢化物和最高价氧化物对应的水化物均为强酸，D是氯；B、C、D三元素在第3周期，它们的最高价氧化物对应的水化物两两混合均能反应生成盐和水，根据B、C、D原子序数依次增大，因此B是钠，C是铝；据A、D、E三种元素形成的盐中，A、D、E三种元素的原子个数比为2∶2∶1知E为＋2价金属Ca。

答案 (1)D (2)第3周期第ⅢA族

(3)次氯酸钙 ClO＋2H＋Cl===Cl2↑＋H2O 三、综合利用“位”、“构”、“性”关系推断

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1．“位、构、性”三者之间的关系

－

＋

－

2．推断元素的常用思路

根据原子结构、元素周期表的知识及已知条件，可推算原子序数，判断元素在周期表中的位置等，基本思路如下：

【例7】 短周期主族元素甲、乙、丙、丁、戊五种元素在元素周期表中的位置如下图所示，其中戊是同周期中原子半径最小的元素。下列有关判断正确的是

甲 A.最外层电子数：甲>乙>丙>丁>戊 B．简单离子的离子半径：丙<乙<丁<戊 C．含有素的酸有多种

D．乙的氢化物多种多样，丙、丁、戊的氢化物各有一种

解析 第1周期只有两种元素，而短周期为前3周期，故甲、乙、丙所在周期为第2周期，戊元素原子半径最小，故为第3周期第ⅦA族，即Cl元素，由此推知甲、乙、丙、丁分别为B、C、N、S。甲、乙、丙、丁、戊五种元素原子最外层电子数分别为3、4、5、6、7，故A错；核外电子数相同的简单离子，其离子半径随核电荷数的增加而减小，B错；素为S，含有S的酸有硫酸、亚硫酸、氢硫酸、硫氰酸等，故选项C正确；氮的氢化物有NH3、N2H4，故D错。 答案 C

【例8】 下表是元素周期表中的一部分，表中所列字母分别代表一种化学元素，请回答下列问题：

乙 丙 丁 戊

( )

(1)写出j在周期表中的位置__________。

(2)o、i、p三种元素之间能以原子个数之比1∶1两两形成互化物，这些互化物的性质类似于这些元素单质的性质。请写出i、p的互化物与f、l形成的化合物等物质的量反应时的化学方程式：___________________________________________________________________。 (3)假设NH4是“元素NH4”的阳离子，则“元素NH4”在周期表中的位置应该是______________；NH4的碳酸盐应________(填“易”或“不易”)溶于水。

解析 (1)由元素周期表的结构知，j处于第4周期，周期表的第4个横行的结构包括，第ⅠA～ⅡA族、第ⅢB～ⅦB族、第Ⅷ族、第ⅠB～ⅡB族、第ⅢA～ⅦA族、0族部分元素，j是第Ⅷ族。

(2)由题意知i、p的互化物为BrCl，f、l形成的化合物为NaI，BrCl中Cl得电子能力强，Cl为－1价，Br为＋1价，类似于卤素单质的性质，NaI与BrCl等物质的量反应生成I2。 (3)NH4的核电荷数为11，周期表中应在第3周期第ⅠA族，类似于钠，NH4的碳酸盐易溶于水。

答案 (1)第4周期第Ⅷ族 (2)2BrCl＋2NaI===Br2＋I2＋2NaCl (3)第3周期第ⅠA族 易 四、元素推断的特殊技巧举例 [知识贮备]

1．“公式”＋“验证”巧推短周期相邻元素 (1)若已知三元素的核外电子数(原子序数)之和

三种元素原子序数之和±8经验公式：≈其中某元素的原子序数

3注意：若整除则无解。

(2)若已知相邻三元素的最外层电子数之和

①能被3整除，则三种元素的位置关系只能为同周期相邻或同主族相邻； ②同时不能被3和2整除，则必有两元素在同一偶数族，另一元素为相邻奇数族； ③虽然不能被3整除，但是能被2整除，则必有两元素在同一奇数族，另一元素为相邻偶数族。

【例9】 有三种相邻元素A、B、C，已知A、B处于同一周期，且B、C处于同一主族相邻位置。又知这三种元素原子的质子数之和是31，最外层电子数之和为17，试推断A、B、

＋

C各为何种元素。

31－831＋8解析 ＝7…2，＝13(整除)，故一种元素为7N。又由于17既不能被3整除，也

33不能被2整除，则另外两元素都在偶数族，只能是8O和16S，经验证符合题意。 答案 A为N元素，B为O元素，C为S元素。 [知识贮备] 2．位置图示法

所谓图示法就是采用图形或图表对题目条件进行形象化的展示，直观地揭示题目条件间的内在联系和变化规律，把握解题的关键。 【例9】可用图示法推断。

解析 分析题意，我们可将A、B、C这三种元素在元素周期表中的位置，列出如下四种情形：

再根据三元素的原子序数的关系，列出代数式，求解，简单直观。

设B的质子数为x。根据三种元素原子的质子数之和为31，综合分析上述四种情况，可列出以下四个代数方程式：

①(x－1)＋x＋(x＋8)＝31，解之得x＝8；

22

②x＋(x＋1)＋(x＋8)＝31，解之得x＝(不合理)；

340

③(x－1)＋x＋(x－8)＝31，解之得x＝(不合理)；

338

④(x＋1)＋x＋(x－8)＝31，解之得x＝(不合理)。

3

则A：质子数8－1＝7，是氮元素；B：质子数为8，是氧元素；C：质子数为8＋8＝16，是硫元素。N、O、S三种元素原子的最外层电子数之和为5＋6＋6＝17，符合题意。 [知识贮备]

3．“直觉”＋“验证”技巧

直觉，就是一种对问题直接的、有意识的、不经严密逻辑推理的思维，它可以跨越复杂的推理过程，直接得出结论。丰富的知识积累是产生直觉的重要前提，但由于直觉产生的结论只是一种可能的猜测，因此只有对结论进行严格的逻辑论证和检验，才能得出正确的答