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第17讲元素的位、构、性关系与推断一、位构性的关系构性位（一）元素在周期表中的位置与元素性质的关系构性位金属性和非金属性同一周期中，从左到右，随着原子序数的递增，元素的金属性减弱，非金属性增强同一主族，从上到下，随着原子序数的递增，元素的金属性减强，非金属性增弱化合价同一周期中，从左到右，随着原子序数的递增，原子半径逐渐减小同一主族，从上到下，随着原子序数的递增，原子半径逐渐增大原子半径同一周期中，从左到右，随着原子序数的递增，元素的最高正价从+1价递增到+7价，最低负价从-4价（ⅣA）递增至-1价主族元素的最高正价=族序数主族非金属元素的最低正价=族序数-8元素在周期表中的位置与原子结构的关系构性位金属性和非金属性同一周期中，从左到右，随着原子序数的递增，元素的金属性减弱，非金属性增强同一主族，从上到下，随着原子序数的递增，元素的金属性减强，非金属性增弱化合价同一周期中，从左到右，随着原子序数的递增，原子半径逐渐减小同一主族，从上到下，随着原子序数的递增，原子半径逐渐增大原子半径同一周期中，从左到右，随着原子序数的递增，元素的最高正价从+1价递增到+7价，最低负价从-4价（ⅣA）递增至-1价主族元素的最高正价=族序数主族非金属元素的最低正价=族序数-8•1、核内的质子数=核外的电子数=核电荷数=原子序数•2、周期的序数=该周期元素原子的电子层数•3、主族的序数=该组元素的最外层电子数•4、同一周期元素的电子层数相同，同一主族元素的最外层电子数相同元素的性质与原子结构的关系构性位金属性和非金属性同一周期中，从左到右，随着原子序数的递增，元素的金属性减弱，非金属性增强同一主族，从上到下，随着原子序数的递增，元素的金属性减强，非金属性增弱化合价同一周期中，从左到右，随着原子序数的递增，原子半径逐渐减小同一主族，从上到下，随着原子序数的递增，原子半径逐渐增大原子半径同一周期中，从左到右，随着原子序数的递增，元素的最高正价从+1价递增到+7价，最低负价从-4价（ⅣA）递增至-1价主族元素的最高正价=族序数主族非金属元素的最低正价=族序数-8•1、核内的质子数=核外的电子数=核电荷数=原子序数•2、周期的序数=该周期元素原子的电子层数•3、主族的序数=该组元素的最外层电子数•4、同一周期元素的电子层数相同，同一主族元素的最外层电子数相同•1、主族元素的最高正价=原子的最外层电子数•2、非金属元素的最低负价=原子的最外层电子数-8•3、∣非金属元素的最低负价∣+非金属元素的最高正价=8•4、同主族元素性质相似是由于原子的最外层电子数相同（一）、主族元素在周期表中位置的推断方法二、元素位构性关系的应用1．根据位置与原子电子层结构的关系推断核外电子层数＝周期数(对于大部分元素来说)；主族序数＝最外层电子数＝最高正价＝8－|最低负价|。(1)族序数等于周期数的元素是H、Be、Al等。(2)短周期中最高正价与最低负价代数和为零的是H(NaH中氢原子显－1价)、C、Si。(3)最高正价是最低负价绝对值3倍的短周期元素是S。(4)除H外，原子半径最小的元素是F。(5)最高正价不等于族序数的元素是O、F等。(6)不易表现出正价的元素有O、F。二、性质与位置的规律(一)化合价方面1．最高正价＝最外层电子数，非金属的最低负价＝最外层电子数－8(氢除外)，最高正价和最低负价绝对值之和为8(氢除外)。2．化合物中氟元素无正价、氧元素的最高价为＋2(HFO中O元素为0价)；金属元素只有正价。3．化合价与最外层电子数的奇、偶关系：最外层电子数为奇数的元素，其化合价通常为奇数，如Cl的化合价有＋1、＋3、＋5、＋7和－1价。最外层电子数为偶数的元素，其化合价通常为偶数，如S的化合价有－2、＋4、＋6价。2、1①②③(二)原子半径方面根据原子半径来推主族元素的相对位置：同周期中，从左到右，元素的原子半径逐渐减小，同主族中，从上到下，元素的原子半径逐渐增大。小结：比较粒子半径大小的常用规律层同，核大半径小；层异，层大半径大；核同，价高半径小。(如：H－＞H＞H＋)2(三)性质或特征方面1.通过氢化物的稳定性、水化物的酸碱性比较，确定元素的相对位置。如组成相同、结构相似的氢化物的稳定性逐渐减弱，则氢以外的元素为从上到下的主族元素。2．通过最高价氧化物的水化物的酸碱性比较，确定元素的相对位置。3.通过比较组成、结构相似的物质的熔沸点高低，确定元素的相对位置。④最活泼的非金属元素，或无正价的元素，或气态氢化物最稳定的元素是F。⑤最活泼的金属元素，或最高价氧化物对应的水化物碱性最强的元素，或阳离子氧化性最弱的元素是Cs(放射性元素除外)。3①②③4.利用常用特征来推主族元素的位置，如：①形成化合物种类最多的元素，或气态氢化物中氢的质量分数最大的元素：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常温下呈液态的非金属单质元素：Br；④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；⑤元素的气态氢化物和它的最高价氧化物对应的水化物起化合反应的元素：N，起氧化还原反应的元素：S；⑥元素的气态氢化物能和它的氧化物在常温下反应生成该元素单质的元素：S。⑦地壳中含量最多的元素，或氢化物的沸点最高的元素，或氢化物在通常状况下呈液态的元素是O。⑧地壳中含量最多的金属元素是Al。⑨元素的单质在常温下能与水反应放出气体的短周期元素是Li、Na、F。常见的能形成同素异形体的元素有C、P、O、S等。34．根据稀有气体的原子序数第一～七周期稀有气体元素的原子序数依次为2、10、18、36、54、86、118，可利用原子序数减去比它小的而相近的稀有气体元素的原子序数，即得该元素所在的纵行数。第1、2纵行为ⅠAⅡA第13-17纵行为ⅢA-ⅦA族，第18纵行为0族（对于短周期元素，其差值即为主族序数）由此来推断元素在周期表中的位置，可遵循“比大小，定周期；比差值，定族数”的原则。例如53号元素，由于36＜53＜54，则53号元素位于第五周期，53－36＝17，所以53号元素位于第17纵行，即第ⅦA族，所以53号元素位于第五周期第ⅦA族。再如88号元素，由于86＜88＜118，则88号元素位于第七周期，88－86＝2，所以88号元素位于第二纵行，即第ⅡA族，所以88号元素位于第七周期第ⅡA族。4.利用次外层电子数的特征确定周期位置：次外层电子数是2的元素在第二周期；次外层电子数是8的元素在第三周期；从第四周期开始次外层电子数有如下规律，ⅠA、ⅡA族都是8个；ⅢA～零族都是18个。5．根据核外电子排布规律(1)最外层电子数等于或大于3(小于8)的一定是主族元素。(2)最外层有1个或2个电子，则可能是ⅠA、ⅡA族元素，也可能是副族、Ⅷ族或0族元素氦。(3)最外层电子数比次外层电子数多的元素一定位于第二周期。(4)某元素阴离子最外层电子数与次外层相同，该元素位于第三周期。若为阳离子，则位于第四周期。(5)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。⑹例1[2010·上海卷]几种短周期元素的原子半径及主要化合价如下表：元素代号XYZW原子半径/pm1601437066主要化合价＋2＋3＋5、＋3、－3－2下列叙述正确的是()A．X、Y元素的金属性XYB．一定条件下，Z单质与W的常见单质直接生成ZW2C．Y的最高价氧化物对应的水化物能溶于稀氨水D．一定条件下，W单质可以将Z单质从其氢化物中置换出来例1D根据元素的主要化合价可知，X位于ⅡA族，Y位于ⅢA族，Z位于ⅤA族，W位于ⅥA族。由于X、Y原子半径相差不大，所以X、Y位于同一周期，则X的金属性强于Y，A错；因为W位于ⅥA族，且只有负价，所以W是O元素。若Z是N元素，则N2和O2反应生成的产物是NO；若Z是P元素，则单质P和O2反应的产物是P2O5，B项错；氢氧化铝不和弱碱反应，故C项错；W的非金属性强于Z，所以W可以置换出Z，D正确。[点评]本题是由性质推断元素的典型题目，虽不难，但作为2010年高考题，出现在上海卷中，说明此类题目是高考命题者保留题目，应该给予重视。XYZW【例2】(2011年海南高考)四种短周期元素在周期表中的相对位置如下表所示，其中Z元素原子核外电子总数是其最外层电子数的3倍。请回答下列问题：(1)元素Z位于周期表中第______周期，第______族。(2)这些元素的氢化物中，水溶液碱性最强的是________(写化学式)。(3)XW2的电子式为______________。(4)Y的最高价氧化物的化学式为________________。(5)W和Y形成的一种二元化合物具有温室效应，其相对分子质量在170～190之间，且W的质量分数约为70%。该化合物的化学式为__________________。思路指导：本题综合考查了元素的位－构－性的关系；电子式的书写以及根据化合物中各元素的质量分数计算确定化合物的分子式。解题的关键是结合周期表位置和题目所给条件推出X、Y、Z、W，其中原子核外电子总数是其最外层电子数的3倍的为磷元素，是推断的突破口。(2)NH3(3)答案：(1)三ⅤA(4)N2O5(5)S4N4解析：由题干先推导出Z元素为磷元素，则X、Y、W分别是C、N、S。(3)小题的电子式教材中没有，可由二氧化碳的电子式类比而来。(5)小题中计算为N(S)∶N(N)＝70%32∶30%14≈1∶1，再由相对分子质量得分子式为S4N4。【变式训练】1．(2011年天津高考)以下有关原子结构及元素周期律的叙述正确的是()。A．第ⅠA族元素铯的两种同位素137Cs比133Cs多4个质子B．同周期元素(除0族元素外)从左到右，原子半径逐渐减小C．第ⅦA族元素从上到下，其氢化物的稳定性逐渐增强D．同主族元素从上到下，单质的熔点逐渐降低解析：137Cs和133Cs的质子数相同，137和133表示二者的质量数，A不正确；同周期元素(除0族元素外)从左到右，随着核电荷数的逐渐增多，原子核对外层电子的吸引力逐渐增强，因此原子半径逐渐减小，B正确；同主族元素从上到下，随着核电荷数的逐渐增多，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大，原子核对外层电子的吸引力逐渐减弱，非金属性逐渐减弱，因此第ⅦA族元素从上到下，其氢化物的稳定性逐渐减弱，C不正确；同主族元素从上到下，单质的熔点有的逐渐降低，例如第ⅠA族，而有的逐渐升高，例如第ⅦA族，所以D不正确。答案：B2．(2011年广东高考，双选)短周期元素甲、乙、丙、丁的原子序数依次增大，甲和乙形成的气态化合物的水溶液呈碱性，乙位于第ⅤA族，甲和丙同主族，丁原子最外层电子数和电子层数相等，则()。A．原子半径：丙丁乙B．单质的还原性：丁丙甲C．甲、乙、丙的氧化物均为共价化合物D．乙、丙、丁的最高价氧化物对应的水化物能相互反应解析：短周期元素甲、乙、丙、丁的原子序数依次增大，甲和乙形成的气态化合物的水溶液呈碱性，该化合物是氨气，乙位于第ⅤA族，为N元素，则甲是H元素；甲和丙同主族，且其原子序数大于乙，丙是Na元素；丁原子最外层电子数和电子层数相等，是Al元素；原子半径：丙丁乙，A对；单质的还原性：丙丁甲，B错；丙的氧化物中氧化钠和过氧化钠均为离子化合物，C错；乙、丙、丁的最高价氧化物对应的水化物分别是硝酸、氢氧化钠和氢氧化铝，三者之间可以相互反应，D对。答案：AD►二根据位置推断元素的性质和原子结构例1．短周期元素A、B、C原子序数依次递增，它们原子的最外层电子数之和为10，A与C同主族，B原子最外层电子数等于A原子次外层电子数，则下列叙述正确的是()A．原子半径A＜B＜CB．B的氧化物的熔点比A的氧化物低C．A的氢化物的稳定性大于C的氢化物D．A与C可形成离子化合物[答案]C例2．短周期的三种元素分别为X、Y和Z，已知X元素的原子最外层只有一个电子，Y元素原子的M电子层上的电子数是它的K层和L层电子总数的一半，Z元素原子的L电子层上的电子数比Y元素原子的L电子层上的电子数少2。则这三种元素所组成