大學聯考必備干貨:相對位置關系圖妙解元素周期律與元素周期表

元素周期律和元素周期表是中學化學重要的理論基礎,是學好中學化學的利器,也是大學聯考必考考點之一。

在歷年全國各地的大學聯考化學試題中,都是必考的題型之一,一般以選擇題形式出現,如何快速高效地突破此題,本文先對重點知識進行了梳理回顧,然后介紹了解答此類題目方法,最后以往年的真題和典型題目為例來談談如何結合相對位置關系圖來妙解元素周期律和元素周期表的相關題目。

一、重點知識梳理:

1、半徑:原子半徑:從左至右,逐漸變小;從上至下,逐漸變大,如圖1;

圖1

離子半徑:同種元素 r原子>r陽離子;r原子

強調:對于半徑通常考查所推出的元素的原子或離子半徑大小比較,或者利用半徑大小之間的關系進行元素的推斷,此外要記住1-18號元素中原子半徑最小的元素是H,原子半徑最大的是Na。

2、元素化合價:

元素最高正化合價=最外層電子數(O、F元素除外)

元素最低負化合價=最外層電子數-8;

強調:對于元素化合價的考查一般是利用元素化合價正負代數和之間的關系來進行元素推斷,如正負化合價代數和為2的元素是N或P,同主族元素最高正價相同,但O、F元素除外。

3、金屬性與非金屬性強弱的規律及判斷依據:

1)金屬性、非金屬性規律:

同周期主族元素,從左至右,金屬性逐漸減弱、非金屬性逐漸增強;同主族元素,從上至下,金屬性逐漸增強,非金屬性減弱。

2)金屬性強弱判斷依據:

與水或酸反應置換出氫氣的難易;

其最高價氧化物的水化物的堿性強弱;

3)非金屬性強弱判斷依據:

與氫氣化合的難易;

生成氣態氫化物的穩定性;

其最高價氧化物的水化物的酸性強弱;

強調:金屬性與非金屬性強弱的判斷依據間接考查金屬性與非金屬性的強弱,往往作為考題的選項出現,如比較S和Cl的非金屬性的強弱往往是比較二者形成氫化物的穩定性或者最高價氧化物的水化物的酸性強弱,因此需要同學們牢記「金二非三」。

二、解題妙招:

對于解答此類題主要通過元素的「位---構---性」之間的關系來進行解題。具體方法步驟如下:

首先:通過題干的關鍵信息推出相應的元素,如圖2。

其次:在此基礎上畫出幾種元素的相對位置關系圖,再畫出四個箭頭,寫上「金屬性、非金屬性」幾個字來幫助我們快速而又準確地解題,如圖3,

其中「金屬性與非金屬性」包括金屬性和非金屬性的規律及其強弱的判斷依據。

三、典例解析:

大學聯考真題具有很強的代表性,下面通過近年的幾個真題和典型例題來了解如何利用相對位置法快解此類題,并對此類題目考查的知識點進行歸納拓展。

例1:(2018江蘇·8) 短周期主族元素 X、Y、Z、W 原子序數依次增大,X 是地殼中含量最多的元素,Y 原子的最外層只有一個電子,Z 位于元素周期表ⅢA族,W 與X屬于同一主族。下列說法正確的是

A.原子半徑:r(W) >r(Z) >r(Y)

B.由X、Y 組成的化合物中均不含共價鍵

C.Y 的最高價氧化物的水化物的堿性比Z的弱

D.X 的簡單氣態氫化物的熱穩定性比W的強

【答案】D

解析:首先,通過已知X 是地殼中含量最多的元素,可知為O元素,元素 X、Y、Z、W 原子序數依次增大,且Y 原子的最外層只有一個電子,則為Na元素,Z 位于元素周期表ⅢA族,則為Al元素,W 與X屬于同一主族,可知W為S元素。其次畫出這幾種元素的相對位置示意圖,如圖4。

由圖4很快可以看出A項中Y的原子半徑最大,所以錯誤;C項中的堿性強弱即金屬性的強弱,可知Y的最高價氧化物的水化物堿性強于Z,所以錯誤;D項中的穩定性強弱即非金屬性的強弱,可知X 的簡單氣態氫化物的熱穩定性比W的強,所以正確,這樣可以輕而易舉地找出正確答案;而B項X、Y 組成的化合物中,若形成Na2O2則含有共價鍵,對學生的基礎知識要求比較高。

【點評】活潑金屬Na元素與O元素形成的化合物是一個高頻考點,如從形成氧化物的數量考查,形成的氧化物有Na2O和Na2O2二種;從化學鍵角度考查,二者形成的化合物中一定含有離子鍵,也可能含有共價鍵;從電子書角度考查,二者組成的化合物中陰陽離子個數比均為1:2。

例2:(2019全國3卷·3)X、Y、Z均為短周期主族元素,它們原子的最外層電子數之和為10,X與Z同族,Y最外層電子數等于X次外層電子數,且Y原子半徑大于Z。下列敘述正確的是( )

A. 熔點:X的氧化物比Y的氧化物高

B. 熱穩定性:X的氫化物大于Z的氫化物

C. X與Z可形成離子化合物ZX

D. Y的單質與Z的單質均能溶于濃硫酸

【答案】B

【解析】Y的最外層電子數等于X次外層電子數,由于均是主族元素,所以Y的最外層電子數不可能是8個,則X只能是第二周期元素,因此Y的最外層電子數是2個,又因為Y的原子半徑大于Z,則Y只能是第三周期的Mg,因此X與Z的最外層電子數是(10-2)/2=4,則X是C,Z是Si。然后畫出它們的相對位置關系圖,如圖5:

由圖3可知,B項中比較X和Z的氣態氫化物穩定性,實則比較它們的非金屬性,即X大于Z,所以B正確,迅速鎖定答案;對于A,碳的氧化物形成的分子晶體,Y的氧化物是離子化合物氧化鎂,則氧化鎂的熔點高于碳的氧化物熔點,A錯誤;C項中C與Si形成的是共價化合物SiC,C錯誤;D項單質鎂能溶于濃硝酸,單質硅不溶于濃硝酸,故D錯誤。

【點評】從此題可以看出考察元素周期表、元素周期律的題的選項已經開始滲透到元素及其化合物性質的考察,如A、C、D選項,A項考察不同晶體熔沸點大小的比較:原子晶體>離子晶體>分子晶體,C項考察的是形成化學鍵的類型,一般非金屬原子之間形成的是共價化合物,銨鹽除外,D項則是考察濃硝酸的性質,濃硝酸能溶解大部分金屬,除金鉑,此外還有二個特殊的金屬是Fe和Al,它們遇濃硫酸、濃硝酸發生鈍化。其實,這一題只要把握X、Y、Z均為短周期主族元素,它們原子的最外層電子數之和為10,X與Z同族,然后畫出相對位置關系圖即可秒殺此題。

例3:(2017江蘇·5)短周期主族元素X、Y、Z、W原子序數依次增大,其中只有Y、Z處于同一周期且相鄰,Z是地殼中含量最多的元素,W是短周期中金屬性最強的元素。下列說法正確的是

A.原子半徑: r(X)

B. W的最高價氧化物的水化物是一種弱堿

C. Y的單質的氧化性比Z的強

D. X、Y、Z 三種元素可以組成共價化合物和離子化合物

【答案】D

解析:Z是地殼中含量最多的元素,為氧元素;Y與Z同周期且相鄰,為氮元素;W是短周期中金屬性最強的元素,為鈉元素;X與其他元素在不同周期,為氫元素。畫出相對位置關系圖,如圖6

由圖5可知,A項中氮原子半徑大于氧原子,錯誤;B項中W的最高價氧化物的水化物是NaOH,為強堿,錯誤;C項中Y和Z的氧化性比較即非金屬性的比較,故Z強,錯誤;D項中H,N,O三種元素可組成共價化合物,如HNO3,也可組成離子化合物,如NH4NO3,正確。

【點評】本題比較具有代表性,第一,對X元素的分析,X、Y、Z、W原子序數依次增大,且與其他元素在不同周期,故X元素只能是H元素,可以迅速判斷。第二,對于H、N、O三種元素組成的化合物,可以是共價化合物,也可以是離子化合物,形成的化合物可以是酸,如HNO3,可以是堿,如NH3·H2O,還可以是鹽,如NH4NO3。這些都是常考考點。

例4 :(改編)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序數依次增大,X的最高正價與最低負價代數和為2,Y是地殼中含量最多的元素,Z原子的最外層電子數是Y原子的最外層電子數的一半,W與Y同主族。下列說法正確的是()

A.原子半徑:r(X)<r(Y)<r(Z)<r(W)

B.電解由Y、Z組成的化合物可獲得Z的單質

C.W的簡單氣態氫化物的熱穩定性比Y的強

D.由X、Y組成的化合物只有一種

【答案】B

【解析】短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序數依次增大,且X的最高正價與最低負價代數和為2,故X為N元素,Y是地殼中含量最多的元素,則Y為O元素,Z原子的最外層電子數是Y原子的最外層電子數的一半,則Z 為Al元素,W與Y同主族,故W為S元素。然后畫出四種元素的相對位置示意圖(略),很快可以判斷出A項和C項錯誤,而D項中由X、Y組成的化合物應為二種,故錯誤,對于B項,電解由Y、Z組成的化合物Al2O3可獲得Al單質,正確。

【點評】此題質量很高,有三個亮點,一是通過化合價推斷元素,一些同學掌握不太好,其實很簡單可以解決,當題干中出現有關化合價的信息時候,可以畫出1-18號元素后,在第三周期元素符號上下標出它們的正負化合價,這樣可以一目了然地判斷出對應的元素;二是對于活潑金屬的冶煉也是常考考點,其方法是電解熔融化合物,如Na、Mg、Al分別電解熔融NaCl、MgCl2、Al2O3,注意不可以電解飽和食鹽水制取金屬Na,不可電解AlCl3,而應該是Al2O3;三是像H、C、N、Na、S幾種元素與O元素形成的氧化物不止一種,其中N元素形成的氧化物更是5、6種以上。

例5:部分短周期元素的原子半徑及主要化合價見下表,判斷以下敘述不正確的是( )

A.氫化物的穩定性為:H2T>H2R

B.M的最高價氧化物的水化物與L和R的最高價氧化物的水化物均能反應

C.離子半徑的大小順序為:r L2+<r T2-

D.L、R兩種元素的氧化物中所含化學鍵類型不相同

【答案】B

解析:由表格中的化合價和原子半徑,可以判斷出L、M、R、T 四種元素分別為Mg、Al、S、O,然后,畫出它們的相對位置示意圖(略),這樣的話A項和C項可以迅速判斷出來。對于A項,實則考查的是非金屬性強弱規律,故A正確;B項中M的最高價氧化物的水化物為Al(OH)3,是[兩.性]氫氧化物,能與H2SO4反應,但是不能與Mg(OH)2反應,故錯;C項的離子半徑大小比較,顯然r Mg2+<r S2-故C項正確;對于D項,Na和S與O形成的化學鍵分別為離子鍵和共價鍵,因此D項正確。

【點評】本題間接地從原子半徑和化合價來反推元素的試題,選項中不僅考查了元素周期律的考點,還有化學鍵的知識,甚至結合了元素化合物的特殊性質進行考察,這都是試題的考察的一些新的方向。

總之,有關元素周期表的題目,核心是根據已有的化學知識推斷出相應的元素,然后畫出它們的相對位置關系圖,標上四個箭頭,寫上「金屬性」和「非金屬性」,結合元素周期律的規律可以迅速解題。同學們只要稍加揣摩、練習,一定會茅塞頓開。

中學化學領航者 ,一線化學教師,化學好教師特約,致力于大學聯考研究,愿成為同學們良師益友!在化學學習的道路上,我為你領航,我們一起向前進!轉載請聯系授權。

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