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        物質(zhì)結(jié)構(gòu)試題中元素的推導(dǎo)依據(jù)及要點(diǎn)

        2016-05-14 13:19:33王開山
        關(guān)鍵詞:核外電子主族原子序數(shù)

        王開山

        元素推導(dǎo)往往是解答物質(zhì)結(jié)構(gòu)試題的第一步。元素推導(dǎo)主要依據(jù)的信息是元素在周期表中的位置、元素原子或離子的核外電子排布、元素的典型性質(zhì)或用途等。本文總結(jié)了元素常見的推導(dǎo)依據(jù)和解答要點(diǎn),并解析了近年部分元素推導(dǎo)試題,供大家參考。

        一、元素的推導(dǎo)依據(jù)

        依據(jù)1:依據(jù)元素在周期表中的位置及原子序數(shù)關(guān)系。

        (1)前四周期除第四周期第ⅡA族與第ⅢA族原子序數(shù)相差11外,其他相鄰主族原子序數(shù)都相差1。

        (2)前四周期同主族相鄰周期原子序數(shù)相差2(H與Li)、8(絕大多數(shù))或18(第三、四周期第ⅢA族至第ⅦA族)。

        (3)同主族相鄰周期原子序數(shù)存在2倍關(guān)系的為()和S,3倍關(guān)系的是Be和Mg。

        (4)在元素周期表前四周期中周期序數(shù)等于主族序數(shù)的有:H、Be、Al、Ge。

        (5)在元素周期表中既處于同一周期又位于同一族的元素為第四周期第Ⅷ族的元素。

        (6)根據(jù)元素在周期表中的位置關(guān)系可以設(shè)某元素原子序數(shù)為x,建立起原子序數(shù)之間的方程式進(jìn)行原子序數(shù)的推導(dǎo)。

        依據(jù)2:依據(jù)元素原子或離子核外電子排布。

        (1)熟記1至4層分別對(duì)應(yīng)的字母為K、L、M、N。

        (2)核外電子排布式結(jié)合核外電子排布圖能解決核外單電子或成對(duì)電子問題。

        (3)記住一些特殊的元素:核外電子總數(shù)等于周期數(shù)的元素為H;核外L層電子數(shù)是K層電子數(shù)2倍的元素為C等。

        (4)簡(jiǎn)單陰、陽(yáng)離子的核外電子排布主要是和稀有氣體原子核外電子排布進(jìn)行比較。

        依據(jù)3:依據(jù)元素的化合價(jià)。

        (1)主族元素的最高正價(jià)等于主族序數(shù),非金屬元素最低負(fù)價(jià)等于主族序數(shù)減去8,最高正價(jià)與最低負(fù)價(jià)的絕對(duì)值之和為8。

        注意:F無(wú)正價(jià),O除與F結(jié)合外也無(wú)正價(jià),H的最低負(fù)價(jià)為-1價(jià)。

        (2)最高正價(jià)為最低負(fù)價(jià)絕對(duì)值7倍的元素位于第ⅦA族。

        (3)最高正價(jià)為最低負(fù)價(jià)絕對(duì)值3倍的元素位于第ⅥA族。

        (4)最高正價(jià)與最低負(fù)價(jià)絕對(duì)值相等的元素位于第ⅣA族。

        依據(jù)4:依據(jù)元素原子或簡(jiǎn)單離子的半徑變化。

        (1)同周期主族元素原子半徑最大的在第ⅠA族。

        (2)同周期元素原子簡(jiǎn)單離子的半徑先減小后增大。

        依據(jù)5:依據(jù)元素單質(zhì)及其化合物的典型應(yīng)用或典型性質(zhì)等。

        (1)氧化物為紅棕色氣體的元素是N,單質(zhì)為黃色粉末狀的元素為S,單質(zhì)在空氣中燃燒發(fā)出黃色火焰的元素為Na,單質(zhì)在空氣中燃燒透過藍(lán)色鈷玻璃片觀察到紫色火焰的元素為K。

        (2)非金屬性最強(qiáng)或電負(fù)性最大的元素為F;最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物酸性最強(qiáng)的元素是Cl。

        (3)單質(zhì)廣泛用作半導(dǎo)體材料的元素為Si,最高價(jià)氧化物可用于制造光導(dǎo)纖維的元素為Si,日常生活中常見的金屬材料為Fe或Al。

        (4)最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物有強(qiáng)脫水性的元素為S,氧化物或氫氧化物有兩性的元素為Al,兩種金屬元素各自的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物可以反應(yīng)生鹽和水,則其中有一種必為Al元素,氣態(tài)氫化物水溶液呈堿性的元素為N。

        (5)單質(zhì)在自然界硬度最大的是C,地殼中含量最高的元素是O,地殼中含量最高的金屬元素是Al,形成化合物種類最多的元素為C。

        (6)工業(yè)上通過分離液態(tài)空氣獲得其單質(zhì)的元素是O2或N2

        (7)短周期兩種元素形成A2B2類型,有可能是H2O2、Na2O2或C2H2等。

        (8)組成單質(zhì)為空間網(wǎng)狀晶體,具有很高的熔、沸點(diǎn)的元素為C或si。

        二、典型試題賞析

        例1 短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相對(duì)位置如圖1所示,其中W原子的質(zhì)子數(shù)是其最外層電子數(shù)的3倍,則X、Y、Z、W分別為____。

        解析:W原子的質(zhì)子數(shù)是其最外層電子數(shù)的3倍,則W為P,根據(jù)元素在周期表中的位置關(guān)系可確定X為N,Y為O,Z為Si。

        點(diǎn)評(píng):根據(jù)四種元素在周期表中的位置關(guān)系,只要確定出任意一種元素,其他三種元素就可知。

        例2 隨原子序數(shù)遞增,八種短周期元素(用字母x等表示)原子半徑的相對(duì)大小、最高正價(jià)或最低負(fù)價(jià)的變化如圖2所示。

        試確定八種元素的名稱。

        解析:從圖2中原子半徑可知x為第一周期,y、z、d在第二周期,e、f、g、h在第三周期。再根據(jù)化合價(jià)可以推出x是H,y是C,z是N,d是O,e是Na,f是Al,g是S,h是Cl。

        點(diǎn)評(píng):熟練掌握常見元素的最高正價(jià)和最低負(fù)價(jià),以及短周期元素半徑的變化規(guī)律,是解答該試題的關(guān)鍵。

        例3 短周期主族元素X、Y、Z、W原子序數(shù)依次增大,X原子最外層有6個(gè)電子,Y是至今發(fā)現(xiàn)的非金屬性最強(qiáng)的元素,Z在周期表中處于周期序數(shù)等于族序數(shù)的位置,W的單質(zhì)廣泛用作半導(dǎo)體材料。則X、Y、Z、W分別為____。

        解析:短周期主族元素X、Y、Z、W原子序數(shù)依次增大,X原子最外層有6個(gè)電子,則X為O;Y是至今發(fā)現(xiàn)的非金屬性最強(qiáng)的元素,則Y為F;Z元素位于第3周期,其周期序數(shù)等于族序數(shù),則Z為Al;W的單質(zhì)廣泛用作半導(dǎo)體材料,則W為Si。

        點(diǎn)評(píng):部分元素及其單質(zhì)或化合物的特殊性質(zhì)、用途等是解答該試題的突破口。

        例4 周期表前四周期的元素a、b、c、d、c,原子序數(shù)依此增大。a的核外電子總數(shù)與其周期數(shù)相同,b的價(jià)電子層中的未成對(duì)電子有3個(gè),c的最外層電子數(shù)為其內(nèi)層電子數(shù)的3倍,d與c同族,e的最外層只有1個(gè)電子,但次外層有18個(gè)電子。則a、b、c、d、e分別為____。

        解析:題目所給的信息“周期表前四周期的元素a、b、c、d、c,原子序數(shù)依此增大”。a的核外電子總數(shù)與其周期數(shù)相同,則a是H;b的價(jià)電子層中的未成對(duì)電子有3個(gè),畫出電子排布圖可知b為N;c的最外層電子數(shù)為其內(nèi)層電子數(shù)的3倍,則c是O;d與c同族,則d是S元素;e的最外層只有1個(gè)電子,但次外層有18個(gè)電子,則e是Cu元素。

        點(diǎn)評(píng):a元素可通過周期序數(shù)代入法得到,畫出b的核外電子排布圖可求得b,畫出e的電子排布式可快速求得e。

        例5 X、Y、Z、R為前四周期元素且原子序數(shù)依次增大。X的單質(zhì)與氫氣可以化合生成氣體G,其水溶液pH>7;Y單質(zhì)是一種黃色晶體;R基態(tài)原子3d軌道的電子數(shù)是4s軌道電子數(shù)的3倍。Y、Z可以分別與鈉元素形成化合物Q和J,J的水溶液與AgNO3溶液反應(yīng)可生成不溶于稀硝酸的白色沉淀L;Z與氫元素形成的化合物與G反應(yīng)生成M。則X、Y、Z、R分別為____。

        解析:根據(jù)X的單質(zhì)與氫氣可以化合生成氣體G,其水溶液pH>7可知X為N;Y單質(zhì)是一種黃色晶體,Y為S;R基態(tài)原子3d軌道的電子數(shù)是4s軌道電子數(shù)的3倍,則R的電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2,R為Fe;J的水溶液與AgNO3溶液反應(yīng)可生成不溶于稀硝酸的白色沉淀L,則J中含有Cl,Z為Cl。

        點(diǎn)評(píng):部分元素及其單質(zhì)或化合物的特殊性質(zhì)常常是解答的突破口。

        例6 X、Y、Z、w是短周期元素,X元素原子的最外層未達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),工業(yè)上通過分離液態(tài)空氣獲得其單質(zhì);Y元素原子最外電子層上s、p電子數(shù)相等;Z元素+2價(jià)陽(yáng)離子的核外電子排布與氖原子相同;W元素原子的M層有1個(gè)未成對(duì)的p電子。則X、Y、Z、W分別為____。

        解析:工業(yè)上通過分離液態(tài)空氣獲得的單質(zhì)有O2和N2,所以X為N或O;Y元素原子最外電子層上s、p電子數(shù)相等,其電子排布為ns2np2,Y為C或Si;z元素+2價(jià)陽(yáng)離子的核外電子排布與氖原子相同,則Z為Mg;W元素原子的M層有1個(gè)未成對(duì)的p電子,其排布為3s23p1或3s23p5,即W為Al或Cl。

        點(diǎn)評(píng):對(duì)該題,通過信息只能確定X、Y、W的范圍,不能確定出它們具體是什么元素。

        (責(zé)任編輯 謝啟剛)

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