第3课时 元素周期律的综合应用(能力课)
素养 目标 1．掌握同主族、同周期元素的原子结构和元素性质的递变规律、建立结构决定性质的认知模型。 2．掌握“位、构、性”关系规律，并能利用“位、构、性”关系认知模型解决问题。
旧知 回顾 1．电离能的应用 (1)判断元素金属性的强弱：电离能越小，金属越容易失去电子，金属性越强。 (2)判断元素的化合价：如果某元素的In＋1 In，则该元素的常见化合价为＋n价。 (3)判断核外电子的分层排布情况：当电离能的变化出现突变时，电子层数就可能发生变化。 2．电负性的应用 (1)判断元素的类别：通常，电负性小于2.0的元素大部分是金属元素，电负性大于2.0的元素大部分是非金属元素。 (2)判断元素的性质：非金属元素的电负性越大，非金属元素越活泼；金属元素的电负性越小，金属元素越活泼。 (3)判断元素化合价的正负：在化合物中，电负性大的元素易呈现负价，电负性小的易呈现正价。 (4)判断化学键的类型：电负性差值大的元素原子之间主要形成离子键，电负性差值小或相同的非金属元素的原子之间主要形成共价键。
1．同周期主族元素、同主族元素的结构与性质递变规律
同周期(从左向右) 同主族(从上向下)
最外层电子数 从1递增到7(第1周期除外) 相同
金属性 逐渐减弱 逐渐增强
非金属性 逐渐增强 逐渐减弱
主要化合价 最高正价从＋1→＋7(O、F除外)，非金属元素最低负价＝－(8－族序数)(H元素等除外) 最高正价＝族序数(O、F除外)，非金属元素最低负价＝－(8－族序数)(H元素等除外)
原子半径 逐渐减小 逐渐增大
简单气态氢化物的稳定性 逐渐增强 逐渐减弱
最高价氧化物对应水化物的酸碱性 碱性逐渐减弱，酸性逐渐增强 碱性逐渐增强，酸性逐渐减弱
第一电离能 总体呈增大趋势 逐渐减小
电负性 逐渐增大 逐渐减小
2．原子结构、元素性质和元素在周期表中的位置关系规律
3．元素“位—构—性”关系
短周期元素X、Y、Z、W、Q原子序数依次增大。基态X、Z、Q原子均有两个单电子，W简单离子在同周期离子中半径最小，Q与Z同主族。下列说法错误的是( )
A．X能与多种元素形成共价键
B．原子半径：X>Y>Q
C．第一电离能：Y>Z
D．电负性：W
B [短周期元素X、Y、Z、W、Q原子序数依次增大，W简单离子在同周期离子中半径最小，说明W为第3周期元素Al。短周期元素的基态原子中有两个单电子，可分类讨论：①为第2周期元素时，基态原子最外层电子排布式为2s22p2或2s22p4，即C或O；②为第3周期元素时，基态原子最外层电子排布式为3s23p2或3s23p4，即Si或S。Q与Z同主族，结合原子序数大小关系可知，则X、Z、Q分别为C、O和S，则Y为N。X为C，能与多种元素(H、O、N、P、S等)形成共价键，A正确；通常电子层数越多，原子半径越大，电子层数相同，核电核数越大，半径越小，故原子半径Q>X>Y，B错误；Y为N，Z为O，N的最外层2p轨道电子为半充满结构，比较稳定，故其第一电离能比O大，C正确；W为Al，Z为O，O的电负性更大，D正确。]
1．(双选)元素周期表中第3周期三种元素原子①②③的逐级电离能数据如下表所示。下列有关比较错误的是( )
标号 ① ② ③
电离能/(kJ·mol-1) 496 578 738
4 562 1 817 1 451
6 912 2 745 7 733
9 543 11 575 10 540
A．最高正价：②>③>①
B．离子半径：②>③>①
C．电负性：②>③>①
D．金属性：①>②>③
BD [由表中数据可知①、②、③分别是钠、铝、镁三种元素；A．钠、铝、镁三种元素的最高正价分别是＋1、＋3、＋2价，所以最高正价：②>③>①，A正确；B．三种元素形成的离子结构相同，核电荷数越大半径越小，所以离子半径：①>③>②，B错误；C．同周期主族元素自左向右电负性依次增大，所以电负性：②>③>①，C正确；D．同周期主族元素自左向右金属性依次减弱，所以金属性：①>③>②，D错误。]
2．短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，基态X原子的电子总数是其最高能级电子数的2倍，Z可与X形成淡黄色化合物Z2X2，Y、W最外层电子数相同。下列说法正确的是( )
A．第一电离能：W>X>Y>Z
B．简单离子的还原性：Y>X>W
C．简单离子的半径：W>X>Y>Z
D．氢化物水溶液的酸性：Y>W
C [四种短周期主族元素，基态X原子的电子总数是其最高能级电子数的2倍，若X为第2周期元素原子，则X可能为Be或O，若X为第3周期元素原子，则均不满足题意，Z与X能形成Z2X2的淡黄色化合物，该淡黄色化合物为Na2O2，则X为O元素，Z为Na元素；Y与W的最外层电子数相同，则Y为F元素，W为Cl元素。同一周期主族元素从左向右第一电离能总趋势为逐渐增大，同一主族从上到下第一电离能逐渐减小，故四种元素中第一电离能从大到小的顺序为F>O>Cl>Na，A错误；O、F、Cl三种元素的简单离子中，F－还原性最弱，B错误；电子层数越多简单离子半径越大，相同电子层数的离子，原子序数越大半径越小，故四种元素中离子半径从大到小的顺序为Cl－>O2->F－>Na＋，C正确；F元素的非金属性强于Cl元素，则形成氢化物后F原子束缚H原子的能力强于Cl原子，在水溶液中HF不容易发生电离，故HCl的酸性强于HF，D错误。]
3．下表是元素周期表的一部分(前5周期)，表中所列的字母分别代表一种化学元素。
试回答下列问题：
(1)G的元素符号为__________，在元素周期表中位于________区。
(2)基态A原子的轨道表示式为______________；基态H原子的价电子排布式为________；H在元素周期表中的位置是________。
(3)A、B、E、F的原子半径由大到小的顺序是______(填元素符号，下同)；A、B、C、D的第一电离能由大到小的顺序是________；A、B、C、D的电负性由大到小的顺序是________。
[解析] (1)G位于第6纵列，是24号元素，元素符号为Cr，该元素位于元素周期表的d区。(2)A为C元素，其核外有6个电子，轨道表示式为 ；H为Fe元素，是26号元素，基态Fe原子的价电子排布式为3d64s2；Fe位于元素周期表中第4周期Ⅷ族。(3)A为C元素，B为N元素，E为Al元素，F为Si元素，其原子半径：Al>Si>C>N。C为O元素，D为F元素，因N元素2p能级处于半充满状态，其第一电离能比O的大，故C、N、O、F的第一电离能：F>N>O>C；同周期主族元素，从左到右电负性逐渐增大，故电负性：F>O>N>C。
[答案] (1)Cr d (2) 3d64s2 第4周期Ⅷ族 (3)Al>Si>C>N F>N>O>C F>O>N>C
1．下列各组元素性质的递变情况错误的是( )
A．Li、Be、B原子的最外层电子数依次增多
B．P、S、Cl元素的最高正价依次升高
C．N、O、F元素的第一电离能依次增大
D．F、Cl、Br元素的电负性依次减小
C [Li、Be、B原子的最外层电子数依次为1、2、3，A正确；P、S、Cl元素的最高正价依次为＋5、＋6、＋7价，B正确；N原子的2p轨道为半充满较稳定结构，N、O、F元素的第一电离能为O＜N＜F，C错误；F、Cl、Br为同主族元素，从上到下电负性依次减小，D正确。]
2．(双选)如图是部分短周期元素化合价与原子序数的关系图，下列说法正确的是( )
A．原子半径：Z>Y>X
B．简单气态氢化物的稳定性：R>W
C．WX3和水反应形成的化合物是离子化合物
D．Y和Z两者最高价氧化物对应的水化物能相互反应
BD [由题图可知，X为O，Y为Na，Z为Al，W为S，R为Cl。原子半径：Na>Al>O，故A项错误；非金属性越强，对应简单气态氢化物就越稳定，所以HCl比H2S稳定，故B项正确；SO3和水反应形成的化合物为硫酸，是共价化合物，故C项错误；Y和Z的最高价氧化物对应的水化物分别是NaOH和，因Al(OH)3为两性氢氧化物，既能与酸溶液反应又能与强碱溶液反应，故D项正确。]
3．X、Y、Z为短周期元素，X原子最外层只有一个电子，Y原子的最外层电子数比内层电子总数少4，Z的最外层电子数是内层电子总数的3倍。下列有关叙述正确的是 ( )
A．Y的基态原子价电子排布式为3s23p5
B．简单气态氢化物稳定性：Y>Z
C．第一电离能：YD．X、Y两元素形成的化合物一定为离子化合物
C [Y基态原子应该有3个电子层，最外层电子数为6，是硫元素，价电子排布式为3s23p4；Z元素是O，非金属性O>S，非金属性越强，简单气态氢化物越稳定，简单气态氢化物稳定性Z>Y；第一电离能O>S；X可能是H，也可能是Li或Na，H2S是共价化合物。]
4．(双选)X、Y、Z、W、M五种短周期主族元素在元素周期表中的位置如图所示，Z的第一电离能比W的第一电离能大，M的3p轨道上有2个未成对电子。以下说法错误的是( )
A．电负性：W>Z>Y
B．最高价氧化物对应水化物的酸性：MC．通过电解熔融的X2W3可制得X单质
D．常温下，将一定量气态Z2W4充入一烧瓶内，烧瓶内始终为无色
BD [M的3p轨道上有2个未成对电子，则M的基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p2或1s22s22p63s23p4，则M为Si或S；同一周期从左到右，主族元素的第一电离能呈增大趋势，但N>O；综上可知，X、Y、Z、W、M分别为Al、C、N、O、S。A．同周期从左到右，主族元素的电负性逐渐减小，因此电负性：O>N>C，即W>Z>Y，A正确；B．M、Y对应的最高价氧化物对应水化物即硫酸与碳酸，酸性大小：硫酸>碳酸，即M>Y，B错误；C．通过电解熔融的Al2O3可以得到Al，C正确；D．将N2O4通入烧瓶后会发生可逆反应：N2O4 2NO2，因此容器内会出现红棕色，D错误。]
5．有A、B、C、D、E五种短周期元素，其中A、B、C属于同一周期，A原子最外层p轨道的电子数等于次外层的电子总数，B原子最外层中有两个未成对电子，D、E原子核内各自的质子数与中子数相等，B元素可分别与A、C、D、E生成RB2型化合物，并知在DB2和EB2中，D与B的质量比为7∶8；E与B的质量比为1∶1。
根据以上条件，回答下列问题。
(1)写出下列各元素的元素符号。
A________，B________，C________，D________，E________。
(2)写出基态D原子的电子排布式________。
(3)指出E元素在周期表中的位置________。
(4)A、B、C三种元素的第一电离能的大小顺序为______(用元素符号表示)。
(5)元素D和E的电负性的相对大小为________(用元素符号表示)。
[解析] A原子最外层p轨道电子数等于次外层的电子总数，说明次外层为K层，故A的基态原子电子排布式为1s22s22p2，即A为碳元素，B原子最外层中有两个未成对的电子，说明B为ⅣA或ⅥA族元素，又B与A同周期，说明B为氧元素，C元素可以与B形成CB2型化合物且C与A、B同周期，说明C为氮元素，在DB2中，D与B质量比为7∶8，即D的相对原子质量为28，在EB2中，E与B的质量比为1∶1，即E的相对原子质量为32，D、E核内质子数与中子数相等可以知道D为硅元素，E为硫元素。
[答案] (1)C O N Si S
(2)1s22s22p63s23p2 (3)第3周期ⅥA族
(4)N>O>C (5)S>Si
课时分层作业(七) 元素周期律的综合应用
一、选择题(每小题只有一个选项符合题目要求)
1．下列判断不正确的是( )
A．第一电离能：Ca＜Mg＜Al
B．稳定性：H2S＜HCl＜HF
C．电负性：N＜O＜F
D．酸性：H2SiO3＜H3PO4＜HClO4
A [同周期主族元素从左到右第一电离能呈增大趋势，但ⅡA族元素大于ⅢA族元素，所以第一电离能：Mg>Al，A错误；同周期主族元素从左到右非金属性逐渐增强，非金属性：SCl，非金属性越强，简单气态氢化物越稳定，所以稳定性：H2S＜HCl＜HF，B正确；一般来说，同周期从左到右主族元素的电负性逐渐变大，所以电负性：N＜O＜F，C正确；同周期主族元素从左到右非金属性逐渐增强，非金属性：Si2．已知X、Y、Z是同周期元素。基态X原子有3个能级，且每个能级的电子数都相同；基态Y原子最高能级的不同轨道都有电子，且自旋状态相同；基态Z原子最高能级的未成对电子数与成对电子数相同。下列叙述中正确的是( )
A．X、Y、Z三种元素的最简单氢化物水溶液的酸性逐渐增强
B．X、Y、Z三种原子的第一电离能逐渐增大
C．X、Y、Z三种元素的电负性逐渐减小
D．X、Y、Z三种原子的半径逐渐减小
D [基态X原子有3个能级，且每个能级的电子数都相同，电子排布式为1s22s22p2，X为C；基态Y原子最高能级的不同轨道都有电子，且自旋状态相同，X、Y、Z是同周期元素且都是第2周期，则Y的最高能级是2p，电子排布式为1s22s22p3，Y为N；基态Z原子最高能级的未成对电子数与成对电子数相同，电子排布式为1s22s22p4，Z为O。A．X、Y、Z三种元素的最简单氢化物分别是CH4、NH3、H2O，水溶液的酸性不是逐渐增强，A错误；B．同周期主族元素随原子序数增大第一电离能呈增大趋势，但ⅡA族、ⅤA族为全充满或半充满稳定结构，第一电离能高于同周期相邻元素，则第一电离能N>O>C，B错误；C．同周期主族元素自左而右电负性增大，故C、N、O的电负性逐渐增大，C错误；D．同周期主族元素从左到右原子半径减小，则C、N、O原子的半径逐渐减小，D正确。]
3．下列对物质中原子的电负性标注错误的是( )
C [N的电负性比H的大，A项正确；O的电负性比C的大，B项正确；Cl的电负性比Br的大，C项错误；N的电负性比C的大，D项正确。]
4．如图是部分短周期元素的原子序数与其某种常见化合价的关系图，若用原子序数代表所对应的元素，则下列说法正确的是( )
A．31d和33d属于同种核素
B．第一电离能：d>e，电负性：d＜e
C．气态氢化物的稳定性：a>d>e
D．a和b形成的化合物不可能含共价键
B [由题干信息可知，a、b、c、d、e分别为O、Na、Al、P、S五种元素。31d和33d即31P和33P质子数相同，中子数不同，不属于同种核素，A错误；d为P、e为S，同一周期主族元素从左往右第一电离能呈增大趋势，ⅡA族与ⅢA族、ⅤA族与ⅥA族反常，故第一电离能：d>e，同周期主族元素电负性从左往右依次增大，故电负性：d＜e，B正确；a、d、e分别为O、P、S，简单气态氢化物的稳定性与其非金属性一致，同一周期主族元素从左往右非金属性依次增强，同一主族元素从上往下非金属性依次减弱，故H2O＞H2S＞PH3即a>e>d，C错误；a为O，b为Na，a和b形成的化合物中Na2O只有离子键，Na2O2中既有离子键又含有共价键，D错误。]
5．短周期元素X、Y在元素周期表中的相对位置如图所示，基态Y原子的价电子排布式为nsn-1npn+1。下列说法不正确的是( )
A．电负性：X>Y
B．第一电离能：X>Y
C．Y在周期表中位于第3周期ⅥA族
D．原子半径：X>Mg
D [由基态Y原子的价电子排布式可知n＝3，则基态Y原子的价电子排布式为3s23p4，即Y为S，X为F。电负性：F>S，A项正确；第一电离能：F>S，B项正确；S位于第3周期ⅥA族，C项正确；Mg原子比F原子多一个电子层，原子半径：Mg>F，D项错误。]
6．前4周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，X是地壳中含量最多的元素，Y原子的最外层电子数与最内层电子数相等，基态时Z原子3p原子轨道上有2个未成对电子，W是前4周期中金属性最强的元素。下列说法正确的是( )
A．原子半径：r(X)＜r(Y)＜r(Z)＜r(W)
B．X的简单气态氢化物的热稳定性比Z的强
C．Y的第一电离能比Z的大
D．W的最高价氧化物对应的水化物的碱性比Y的弱
B [前4周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，X是地壳中含量最多的元素，则X为O；Y原子的最外层电子数与最内层电子数相等，Y为Mg；基态时Z原子3p原子轨道上有2个未成对电子，Z为Si或S；W是前4周期中金属性最强的元素，W为K。同周期主族元素原子随核电荷数的递增，半径逐渐减小，故r(Y)>r(Z)，A错误；非金属性越强，其简单气态氢化物的热稳定性越强，故X(O)的简单气态氢化物的热稳定性比Z(Si或S)的强，B正确；同周期主族元素随核电荷数的递增，第一电离能呈增大趋势，故Y的第一电离能比Z的小，C错误；元素的金属性越强其最高价氧化物对应水化物的碱性越强，故W的最高价氧化物对应的水化物的碱性比Y的强，D错误。]
7．“律动世界”国际化学元素周期表主题年活动报告中，提到了一种具有净水作用的物质，它由Q、W、X、Y、Z五种原子序数依次增大的元素组成。该五种元素的性质或结构信息如下表：
元素 信息
Q 基态原子只有一种形状的轨道填有电子，并容易形成共价键
W 基态原子有5个原子轨道填充有电子，有2个未成对电子
X 最高价氧化物对应的水化物与Y、Z最高价氧化物对应的水化物都能反应
Y 在元素周期表中位于第3周期ⅥA族
Z 焰色试验为浅紫色
下列说法正确的是( )
A．电负性：Q＜W＜Y
B．第一电离能：W＜X＜Z
C．简单离子半径：X＜W＜Z＜Y
D．这种物质只含离子键
C [Q、W、X、Y、Z五种原子序数依次增大的元素；Q基态原子只有一种形状的轨道填有电子，并容易形成共价键，为氢；Z焰色反应为浅紫色，为钾；Y在元素周期表中位于第3周期ⅥA族，为硫；X最高价氧化物对应的水化物与Y、Z最高价氧化物对应的水化物都能反应，则X为铝，氢氧化铝具有两性，能和强酸、强碱反应；W基态原子有5个原子轨道填充有电子，有2个未成对电子，且Q、W、X、Y、Z形成具有净水作用的物质，则W为氧，净水性物质为十二水合硫酸铝钾晶体。A．同周期从左到右，主族元素金属性减弱，非金属性增强，主族元素的电负性增强；同主族由上而下，非金属性逐渐减弱，元素电负性减弱；电负性：Q＜Y＜W，A错误；B．同一主族随原子序数变大，原子半径变大，第一电离能变小；同一周期主族元素随原子序数变大，第一电离能呈增大趋势，第一电离能：Z＜X＜W，B错误；C．通常电子层数越多半径越大，电子层数相同时，核电荷数越大，半径越小；简单离子半径：X＜W＜Z＜Y，C正确；D．该物质为KAl(SO4)2·12H2O，非金属元素之间存在共价键，D错误。]
二、选择题(每小题有一个或两个选项符合题目要求)
8．X、Y、Z、W为原子序数依次增大的四种短周期元素，其中X是宇宙中含量最多的元素；Y元素原子最高能级的不同轨道都有电子，并且自旋状态相同；Z元素基态原子的价电子排布式是nsnn p2n；同周期简单离子中W元素的离子半径最小。下列说法正确的是( )
A．W位于元素周期表的s区
B．Y元素原子最高能级的电子云图为球形
C．Y、Z、W三种元素的原子半径：r(Z)D．X、Y、Z三种元素的电负性：XC [宇宙中含量最多的元素为氢元素，故X为H，Z元素基态原子价电子排布式为nsnn p2n，由电子填充原理知n＝2，故Z基态原子电子排布式为1s22s22p4，即为O元素，Y原子序数介于H与O之间，且最高能级属于半充满结构，故Y基态原子电子排布式为1s22s22p3(N)，同周期中离子半径最小的为原子序数最大的金属元素，故W为Al。A．W为Al，基态原子价电子排布式为3s23p1，属于p区元素，A错误；B．Y元素最高能级为p能级，电子云图为哑铃形，B错误；C．通常电子层数多半径大，电子层数相同，核电荷数大半径小，故原子半径顺序为O＜N＜Al，C正确；D．三种元素电负性顺序为H＜N＜O，D错误。]
9．短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，其中基态X原子核外电子只有一种运动状态，Y、Z、W位于X的下一周期，四种元素形成的化合物(结构如图)可用于检验M2+；M位于元素周期表第4周期Ⅷ族，且基态M原子价层含有2个未成对电子。下列说法正确的是( )
A．原子半径：XB．第一电离能：YC．电负性：YD．基态M原子核外电子占据最高能级的电子云图为球形
BD [短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，其中基态X原子核外电子只有一种运动状态，且在形成化合物中形成一个共价键，故X为H元素；Y、Z、W位于X的下一周期，Y形成4个共价键，Z形成3个共价键，W形成2个共价键，可推知，Y为C，Z为N，W为O；四种元素形成的化合物可用于检验M2+；M位于元素周期表第4周期Ⅷ族，且基态M原子价层含有2个未成对电子，则基态M原子的价电子排布式为3d84s2，M为Ni元素。A．同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐减小，则原子半径O10．已知短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，其中W和X原子的最外层电子数之差等于Z与Y原子的最外层电子数之差。它们形成的单质和化合物之间转化的关系如图，常温下d是无色液体，液态f可用作制冷剂。下列说法不正确的是( )
A．简单离子半径：Y>Z>W
B．第一电离能：Z>Y
C．电负性：Z>Y>X
D．X、Z形成的化合物中不可能含有非极性键
BD [找出解题突破口，常温下d是无色液体，液态f是氢化物，可用作制冷剂，则f是NH3，d是H2O。短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，其中W和X原子的最外层电子数之差等于Z与Y原子的最外层电子数之差，可推知另一元素是Mg，则元素X、Y、Z、W分别是H、N、O、Mg。微粒半径大小判断：通常电子层数越多，半径越大，电子层数一样，核电荷数越小，半径越大；则简单离子半径：N3-＞O2-＞Mg2+，A项正确；基态氮原子的价电子排布式是2s22p3，p轨道处于半充满状态，较稳定，所以第一电离能：N＞O，B项错误；同一周期，从左往右，主族元素电负性逐渐增大，所以电负性：O＞N＞H，C项正确；X、Z形成的化合物可以是H2O、H2O2等，H2O2有非极性键，D项错误。]
三、非选择题
11．元素X、Y、Z、T、R的原子序数依次增大且小于20，其最外电子数与原子半径间大小关系如图所示。
请按要求回答下列问题：
(1)写出基态R原子的价电子排布式：________。
(2)上述五种元素中，电负性最大的是________(填元素符号，下同)，第一电离能最小的是________。
(3)Z所在主族元素的简单气态氢化物中，其中稳定性最强的是________(用化学式表示)。
(4)向Y的最高价氧化物的水溶液中充入少量Z的氢化物，写出反应的离子方程式： _________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(5)某化学兴趣小组为探究涉及上述元素性质的变化规律，设计了以下系列实验。
①甲同学欲探究同主族部分元素性质的递变规律，以元素Y、R为例，请完成其实验步骤： __________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
通过观察现象得出的结论：相同条件下，同主族元素R的金属性比Y的强。
②乙同学欲探究第3周期部分元素性质的递变规律，以元素Z、T为例，自拟通过一步反应实现实验目的，其原理的化学方程式为________________________。
欲观察到的现象为_____________________________________________________；
结论：________________________________________________________________。
[解析] 元素X、Y、Z、T、R的原子序数依次增大且小于20，由题中最外层电子数与原子半径大小关系可知，X最外层电子数是4，原子半径最小，则X为C元素，Y最外层电子数为1，原子序数比C大，则Y为Na元素，Z最外层电子数为6，原子序数比Na大，则Z为S元素，T最外层电子数为7，原子序数比S大，则T为Cl元素，R最外层电子数为1，原子序数比Cl大，则R为K元素。
(1)由上述分析可知，R为K元素，原子序数为19，核外19个电子，基态K原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s1，则基态K原子的价电子排布式为4s1。
(2)由上述分析可知，X为C元素，Y为Na元素，Z为S元素，T为Cl元素，R为K元素，这几种元素中，Cl的非金属性最强，电负性最大，K的金属性最强，第一电离能最小。
(3)由上述分析可知，Z为S元素，S所在主族元素O、S、Se、Te等中，O的非金属性最强，其简单气态氢化物H2O最稳定。
(4)由上述分析可知，Y为Na元素，其最高价氧化物的水溶液为NaOH溶液，Z为S元素，其简单气态氢化物为H2S，NaOH与少量的H2S发生反应，生成Na2S和H2O，其离子方程式为2OH－＋H2S===S2-＋2H2O。
(5)①由上述分析可知，Y为Na元素，R为K元素，探究同主族部分元素性质的递变规律，实验步骤为取绿豆粒大小的钠、钾分别放入到盛有20 mL水的烧杯中，通过观察现象得到钾与水反应更剧烈，得出的结论是同主族元素金属性从上往下依次增强，即K的金属性强于Na。
②由上述分析可知，Z为S元素，T为Cl元素，探究第3周期部分元素性质的递变规律，实验为将氯气通入硫化钠溶液发生氧化还原反应，即Na2S＋Cl2===S↓＋2NaCl，生成淡黄色固体为硫单质，氧化剂的氧化性大于氧化产物，则氧化性Cl2＞S，单质氧化性越强说明元素非金属性越强，即非金属性Cl＞S。
[答案] (1)4s1
(2)Cl K
(3)H2O
(4)2OH－＋H2S===S2-＋2H2O
(5)①取绿豆粒大小的钠、钾分别放入到盛有20 mL水的烧杯中，观察现象 ②Na2S＋Cl2===S↓＋2NaCl 有淡黄色沉淀生成 第3周期元素氯的非金属性比硫的强
12．A、B、C、D、E、F为硫酸铝钾和硫酸铝铵的组成元素，A原子核外只有1种运动状态的电子，B、C元素位于第2周期且原子半径：B>C，D与C同主族，E、F元素的电离能数据如下表所示：
元素 E F
第一电离能/(kJ·mol-1) 418.8 577.5
第二电离能/(kJ·mol-1) 3 052 1 816.7
第三电离能/(kJ·mol-1) 4 420 2 744.8
第四电离能/(kJ·mol-1) 5 877 11 577
请回答下列问题：
(1)A在元素周期表中属于________区元素。
(2)基态E原子的电子排布式为______________________________________。
(3)D、E、F简单离子半径从大到小顺序为_______________________________(用离子符号表示)。
(4)B、C、D电负性从大到小顺序为_____________________________________
(用元素符号表示)。
(5)参照表中数据，进行判断：Mg原子第一电离能________(填“大于”或“小于”)577.5 kJ·mol-1。
(6)通过上述信息和表中数据分析，为什么E原子失去核外第二个电子所需的能量要远远大于失去第一个电子所需的能量：___________________________________________________。
[解析] 硫酸铝钾和硫酸铝铵的化学式分别为、，二者的组成元素有H、O、N、S、Al、K，需根据题目条件推出A、B、C、D、E、F所对应的元素。A原子核外只有1种运动状态的电子，说明A原子核外只有1个电子，A为H。H、O、N、S、Al、K六种元素中，只有O、N处于第2周期，且N的原子半径大于O，故B为N，C为O。与O元素同主族的应该是S，故D为S。根据E、F元素电离能数据可知，E元素的第一电离能和第二电离能相差很大，第二电离能与第三、四电离能相差不大，说明E原子最外层只有1个电子，故E为K，F为Al。(1)H的原子结构中只有1s上有1个电子，所以H属于s区元素。(2)E为K，其原子核外有19个电子，基态K原子的电子排布式为1s22s22p63s23p64s1或[Ar]4s1。、Al3+、K＋半径比较时，由于K＋、S2-具有3个电子层，Al3+只有2个电子层，所以K＋、S2-的半径都大于Al3+的半径，K＋和S2-具有相同的电子层结构，原子序数越小，半径越大，故S2-的半径大于K＋的半径。(4)元素非金属性越强，其电负性越大，故电负性：O>N>S。(5)基态Mg原子的价电子排布式为3s2，处于全充满状态，失去3s2上的1个电子比Al原子失去3p1上的1个电子更难，故Mg原子的第一电离能大于577.5 kJ·mol-1。
[答案] (1)s (2)1s22s22p63s23p64s1(或[Ar]4s1) (3)S2->K＋>Al3+ (4)O>N>S (5)大于 (6)K原子失去一个电子后，形成稳定结构，此时再失去一个电子很困难
13．短周期元素A、B、C、D，A元素基态原子的最外层电子排布式为ms1，B元素基态原子的价电子排布式为ns2np2，C元素基态原子的最外层电子数是其电子层数的3倍，D元素基态原子的M电子层的p轨道中有3个未成对电子。
(1)若A为非金属元素，则A与C形成的简单化合物跟A与D形成的简单化合物相比，稳定性为________>________(写化学式)。
(2)n＝2时B的最高价氧化物对应的水化物与n＝3时B的最高价氧化物对应的水化物相比，二者酸性________>________(写化学式)，验证该结论的实验是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)若A元素的基态原子最外层电子排布式为2s1，B元素基态原子的价电子排布式为3s23p2，A、B、C、D四种元素的电负性由大到小的顺序是____________(用元素符号表示)。
[解析] A元素基态原子的最外层电子排布式为ms1，则A可能是H、Li或Na；C元素原子的最外层电子数是电子层数的3倍，则C是O；D元素原子的M电子层的p轨道中有3个未成对电子，电子排布式应为1s22s22p63s23p3，则D是P。(1)A是非金属元素时应是H，与C、D分别形成简单化合物H2O、PH3，因为非金属性：O>S>P，故稳定性：H2O>PH3。(2)B元素基态原子的价电子排布式为ns2np2，当n＝2、3时B分别是C、Si，C的非金属性强于Si，故H2CO3的酸性强于H2SiO3，可以通过向硅酸钠水溶液中通入CO2气体得到白色沉淀加以证明。(3)A元素基态原子的最外层电子排布式为2s1，应是锂元素；B元素基态原子的价电子排布式为3s23p2，应是硅元素。根据电负性的变化规律，可知电负性由大到小的顺序为O>P>Si>Li。
[答案] (1)H2O PH3 (2)H2CO3 H2SiO3 向硅酸钠溶液中通入CO2气体得到白色沉淀 (3)O>P>Si>Li
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第3课时 元素周期律的综合应用(能力课)
第1章 原子结构与元素性质
第3节 元素性质及其变化规律
素养目标 1．掌握同主族、同周期元素的原子结构和元素性质的递变规律、建立结构决定性质的认知模型。
2．掌握“位、构、性”关系规律，并能利用“位、构、性”关系认知模型解决问题。
旧知回顾 1．电离能的应用
(1)判断元素金属性的强弱：电离能越小，金属越容易失去电子，金属性越强。
(2)判断元素的化合价：如果某元素的In＋1 In，则该元素的常见化合价为＋n价。
(3)判断核外电子的分层排布情况：当电离能的变化出现突变时，电子层数就可能发生变化。
旧知回顾 2．电负性的应用
(1)判断元素的类别：通常，电负性小于2.0的元素大部分是金属元素，电负性大于2.0的元素大部分是非金属元素。
(2)判断元素的性质：非金属元素的电负性越大，非金属元素越活泼；金属元素的电负性越小，金属元素越活泼。
(3)判断元素化合价的正负：在化合物中，电负性大的元素易呈现负价，电负性小的易呈现正价。
(4)判断化学键的类型：电负性差值大的元素原子之间主要形成离子键，电负性差值小或相同的非金属元素的原子之间主要形成共价键。
探究要点 典例导航
[要点精讲]
1．同周期主族元素、同主族元素的结构与性质递变规律
同周期(从左向右) 同主族(从上向下)
最外层电子数 从1递增到7(第1周期除外) 相同
金属性 逐渐减弱 逐渐增强
非金属性 逐渐增强 逐渐减弱
同周期(从左向右) 同主族(从上向下)
主要化
合价 最高正价从＋1→＋7(O、F除外)，非金属元素最低负价＝－(8－族序数)(H元素等除外) 最高正价＝族序数(O、F除外)，非金属元素最低负价＝－(8－族序数)(H元素等除外)
原子半径 逐渐减小 逐渐增大
同周期(从左向右) 同主族(从上向下)
简单气态氢化物的稳定性 逐渐增强 逐渐减弱
最高价氧化物对应水化物的酸碱性 碱性逐渐减弱，酸性逐渐增强 碱性逐渐增强，酸性逐渐减弱
第一电离能 总体呈增大趋势 逐渐减小
电负性 逐渐增大 逐渐减小
2．原子结构、元素性质和元素在周期表中的位置关系规律
3．元素“位—构—性”关系
[典例导航]
短周期元素X、Y、Z、W、Q原子序数依次增大。基态X、Z、Q原子均有两个单电子，W简单离子在同周期离子中半径最小，Q与Z同主族。下列说法错误的是( )
A．X能与多种元素形成共价键
B．原子半径：X>Y>Q
C．第一电离能：Y>Z
D．电负性：W√
B [短周期元素X、Y、Z、W、Q原子序数依次增大，W简单离子在同周期离子中半径最小，说明W为第3周期元素Al。短周期元素的基态原子中有两个单电子，可分类讨论：①为第2周期元素时，基态原子最外层电子排布式为2s22p2或2s22p4，即C或O；②为第3周期元素时，基态原子最外层电子排布式为3s23p2或3s23p4，即Si或S。Q与Z同主族，结合原子序数大小关系可知，则X、Z、Q分别为C、O和S，则Y为N。X为C，能与多种元素(H、O、N、P、S等)形成共价键，A正确；通常电子层数越多，原子半径越大，电子层数相同，核电核数越大，半径越小，故原子半径Q>X>Y，B错误；Y为N，Z为O，N的最外层2p轨道电子为半充满结构，比较稳定，故其第一电离能比O大，C正确；W为Al，Z为O，O的电负性更大，D正确。]
[对点即练]
1．(双选)元素周期表中第3周期三种元素原子①②③的逐级电离能数据如下表所示。下列有关比较错误的是( )
标号 ① ② ③
电离能/(kJ·mol-1) 496 578 738
4 562 1 817 1 451
6 912 2 745 7 733
9 543 11 575 10 540
A．最高正价：②>③>①
B．离子半径：②>③>①
C．电负性：②>③>①
D．金属性：①>②>③
√
√
BD [由表中数据可知①、②、③分别是钠、铝、镁三种元素；A．钠、铝、镁三种元素的最高正价分别是＋1、＋3、＋2价，所以最高正价：②>③>①，A正确；B．三种元素形成的离子结构相同，核电荷数越大半径越小，所以离子半径：①>③>②，B错误；C．同周期主族元素自左向右电负性依次增大，所以电负性：②>③>①，C正确；D．同周期主族元素自左向右金属性依次减弱，所以金属性：①>③>②，D错误。]
2．短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，基态X原子的电子总数是其最高能级电子数的2倍，Z可与X形成淡黄色化合物Z2X2，Y、W最外层电子数相同。下列说法正确的是( )
A．第一电离能：W>X>Y>Z
B．简单离子的还原性：Y>X>W
C．简单离子的半径：W>X>Y>Z
D．氢化物水溶液的酸性：Y>W
√
C [四种短周期主族元素，基态X原子的电子总数是其最高能级电子数的2倍，若X为第2周期元素原子，则X可能为Be或O，若X为第3周期元素原子，则均不满足题意，Z与X能形成Z2X2的淡黄色化合物，该淡黄色化合物为Na2O2，则X为O元素，Z为Na元素；Y与W的最外层电子数相同，则Y为F元素，W为Cl元素。同一周期主族元素从左向右第一电离能总趋势为逐渐增大，同一主族从上到下第一电离能逐渐减小，故四种元素中第一电离能从大到小的顺序为F>O>Cl>Na，A错误；O、F、Cl三种元素的简单离子中，F－还原
性最弱，B错误；电子层数越多简单离子半径越大，相同电子层数的离子，原子序数越大半径越小，故四种元素中离子半径从大到小的顺序为Cl－>O2->F－>Na＋，C正确；F元素的非金属性强于Cl元素，则形成氢化物后F原子束缚H原子的能力强于Cl原子，在水溶液中HF不容易发生电离，故HCl的酸性强于HF，D错误。]
3．下表是元素周期表的一部分(前5周期)，表中所列的字母分别代表一种化学元素。
试回答下列问题：
(1)G的元素符号为__________，在元素周期表中位于________区。
(2)基态A原子的轨道表示式为_____________________；基态H原子的价电子排布式为________；H在元素周期表中的位置是____________。
(3)A、B、E、F的原子半径由大到小的顺序是______________(填元素符号，下同)；A、B、C、D的第一电离能由大到小的顺序是___________；A、B、C、D的电负性由大到小的顺序是__________。
Cr
d
3d64s2
第4周期Ⅷ族
Al>Si>C>N
F>N>O>C
F>O>N>C
[解析] (1)G位于第6纵列，是24号元素，元素符号为Cr，该元素位于元素周期表的d区。(2)A为C元素，其核外有6个电子，轨道表示式为 ；H为Fe元素，是26号元素，基态Fe原子的价电子排布式为3d64s2；Fe位于元素周期表中第4周期Ⅷ族。
(3)A为C元素，B为N元素，E为Al元素，F为Si元素，其原子半径：Al>Si>C>N。C为O元素，D为F元素，因N元素2p能级处于半充满状态，其第一电离能比O的大，故C、N、O、F的第一电离能：F>N>O>C；同周期主族元素，从左到右电负性逐渐增大，故电负性：F>O>N>C。
知能反馈 随堂评估
1．下列各组元素性质的递变情况错误的是( )
A．Li、Be、B原子的最外层电子数依次增多
B．P、S、Cl元素的最高正价依次升高
C．N、O、F元素的第一电离能依次增大
D．F、Cl、Br元素的电负性依次减小
√
2
4
3
题号
1
5
C [Li、Be、B原子的最外层电子数依次为1、2、3，A正确；P、S、Cl元素的最高正价依次为＋5、＋6、＋7价，B正确；N原子的2p轨道为半充满较稳定结构，N、O、F元素的第一电离能为O＜N＜F，C错误；F、Cl、Br为同主族元素，从上到下电负性依次减小，D正确。]
2
4
3
题号
1
5
2．(双选)如图是部分短周期元素化合价与原子序数的关系图，下列说法正确的是( )
A．原子半径：Z>Y>X
B．简单气态氢化物的稳定性：
R>W
C．WX3和水反应形成的化合物
是离子化合物
D．Y和Z两者最高价氧化物对应的水化物能相互反应
2
3
题号
1
4
√
5
√
2
3
题号
1
4
5
3．X、Y、Z为短周期元素，X原子最外层只有一个电子，Y原子的最外层电子数比内层电子总数少4，Z的最外层电子数是内层电子总数的3倍。下列有关叙述正确的是 ( )
A．Y的基态原子价电子排布式为3s23p5
B．简单气态氢化物稳定性：Y>Z
C．第一电离能：YD．X、Y两元素形成的化合物一定为离子化合物
2
3
题号
4
1
√
5
C [Y基态原子应该有3个电子层，最外层电子数为6，是硫元素，价电子排布式为3s23p4；Z元素是O，非金属性O>S，非金属性越强，简单气态氢化物越稳定，简单气态氢化物稳定性Z>Y；第一电离能O>S；X可能是H，也可能是Li或Na，H2S是共价化合物。]
2
3
题号
4
1
5
4．(双选)X、Y、Z、W、M五种短周期主族元素在元素周期表中的位置如图所示，Z的第一电离能比W的第一电离能大，M的3p轨道上有2个未成对电子。以下说法错误的是( )
A．电负性：W>Z>Y
B．最高价氧化物对应水化物的酸性：MC．通过电解熔融的X2W3可制得X单质
D．常温下，将一定量气态Z2W4充入一烧瓶内，烧瓶内始终为无色
2
4
3
题号
1
5
√
√
BD [M的3p轨道上有2个未成对电子，则M的基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p2或1s22s22p63s23p4，则M为Si或S；同一周期从左到右，主族元素的第一电离能呈增大趋势，但N>O；综上可知，X、Y、Z、W、M分别为Al、C、N、O、S。A．同周期从左到右，主族元素的电负性逐渐减小，因此电负性：O>N>C，即W>Z>Y，A正确；B．M、Y对应的最高价氧化物对应水化物即硫酸与碳酸，酸性大小：硫酸>碳酸，即M>Y，B错误；C．通过电解熔融的Al2O3可以得到Al，C正确；D．将N2O4通入烧瓶后会发生可逆反应：N2O4 2NO2，因此容器内会出现红棕色，D错误。]
2
4
3
题号
1
5
5．有A、B、C、D、E五种短周期元素，其中A、B、C属于同一周期，A原子最外层p轨道的电子数等于次外层的电子总数，B原子最外层中有两个未成对电子，D、E原子核内各自的质子数与中子数相等，B元素可分别与A、C、D、E生成RB2型化合物，并知在DB2和EB2中，D与B的质量比为7∶8；E与B的质量比为1∶1。
根据以上条件，回答下列问题。
2
4
3
题号
1
5
根据以上条件，回答下列问题。
(1)写出下列各元素的元素符号。
A________，B________，C________，D________，E________。
(2)写出基态D原子的电子排布式________________。
(3)指出E元素在周期表中的位置_______________。
(4)A、B、C三种元素的第一电离能的大小顺序为__________(用元素符号表示)。
(5)元素D和E的电负性的相对大小为________(用元素符号表示)。
2
4
3
题号
1
5
C
O
N
Si
S
1s22s22p63s23p2
第3周期ⅥA族
N>O>C
S>Si
[解析] A原子最外层p轨道电子数等于次外层的电子总数，说明次外层为K层，故A的基态原子电子排布式为1s22s22p2，即A为碳元素，B原子最外层中有两个未成对的电子，说明B为ⅣA或ⅥA族元素，又B与A同周期，说明B为氧元素，C元素可以与B形成CB2型化合物且C与A、B同周期，说明C为氮元素，在DB2中，D与B质量比为7∶8，即D的相对原子质量为28，在EB2中，E与B的质量比为1∶1，即E的相对原子质量为32，D、E核内质子数与中子数相等可以知道D为硅元素，E为硫元素。
2
4
3
题号
1
5