如何判断一个原子是什么元素
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一、结构简图法
本方法常用于原子序数小于18的元素或已知某微粒的核外电子排布。
1. 已知原子结构示意图,可以根据下列等式来推:电子层数=周期数,最外层电子数=主族序数。
2. 电子层结构相同的微粒:阴离子在具有该电子层结构的稀有气体的前面,阳离子在具有该电子层结构的稀有气体的下一周期的左边位置,简称“阴上阳下”。
例1. X元素的阳离子和Y元素的阴离子具有与氩原子相同的电子层结构,下列叙述正确的是:( )
A. X的原子序数比Y的小
B. X原子的最外层电子数比Y的大
C. X的原子半径比Y的大
D. X元素的最高正价比Y的小
解析:依题意知,X、Y两元素在周期表中的位置为:
由上述位置关系可知,原子序数为:X>Y;最外层电子数:Y>X;原子半径:X>Y;最高正价:Y>X。选CD。
二、区间定位法
记住原子序数推断元素位置。基本公式:原子序数-区域尾序数(10,18,36,54,86)=差值,对于18号以前的元素,若0<差值≤7时,元素在下一周期,差值为主族序数;若差值为0,则元素在尾序数所在的周期,一定为零族元素。对于19号以后的元素分三种情况:若差值为1~7时,差值为族序数,位于VIII族左侧。若差值为8、9、10时,为VIII族元素。若差值为11~17时,再减去10最后所得差值,即为VIII族右侧的族序数。
例2. 据国外有关资料报道,在独居石(一种共生矿,化学成分为Ce、La、Nb…的磷酸盐)中,查明有尚未命名的116、124、126号元素。试判断,其中116号元素应位于周期表中的:( )
A. 第六周期IVA族
B. 第七周期VIA族
C. 第七周期VIII族
D. 第八周期VIA族
解析:因86<116<118,所以元素应与118号元素同处于第七周期,又116-86-14=16,故该元素位于第16纵行,即VIA族。选B。
三、特征法
1. 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,I A、II A族都是8个;III A~零族都是18个。
2. 利用常用特征来推主族元素的位置:如根据“形成化合物最多的元素”、“空气中含量最多的元素”、“地壳中含量最多的元素”等特征来推。
例3. (2006 江苏)X、Y、Z是3种短周期元素,其中X、Y位于同一主族,Y、Z处于同一周期。X原子的最外层电子数是其电子层数的3倍。Z原子的核外电子数比Y原子少1。下列说法正确的是:( )
A. 元素非金属性由弱到强的顺序为Z<Y<X
B. Y元素最高价氧化物对应水化物的化学式可表示为
C. 3种元素的气态氢化物中,Z的气态氢化物最稳定
D. 原子半径由大到小的顺序为Z>Y>X
解析:依题给信息:“X原子的最外层电子数是其电子层数的3倍”可知,X元素为O,“X、Y位于同一主族”则Y为S,“Z原子的核外电子数比Y原子少1”则Z为P。据此可判断A正确、B错误、C错误、D正确。选AD。
四、性质法
利用元素周期表中的同周期、同主族元素的递变性质来确定。
1. 根据原子半径、离子半径来推主族元素的相对位置:同周期中左边元素的原子半径比右边元素的原子半径大;同主族中下边元素的原子半径比上边元素的原子半径大。同周期和同主族元素的离子半径变化与原子半径的变化情况类似。
2. 根据化合价来推主族元素的位置:最高正化合=最外层电子数=主族序数。如果已知负化合价(或阴离子符号),则须用等式先求出最高正化合价:最高正化合价=8-1负化合价1,再确定主族位置。
3. 通过氢化物的稳定性、氢化物对应水化物的酸碱性比较,确定元素的相对位置。
4. 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。
5. 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。
例4. (2005 江苏)A、B、C、D四种短周期元素的原子半径依次减小,A与C的核电荷数之比为3:4,D能分别与A、B、C形成电子总数相等的分子X、Y、Z。下列叙述正确的是:( )
A. X、Y、Z的稳定性逐渐减弱
B. A、B、C、D只能形成5种单质
C. X、Y、Z三种化合物的熔沸点逐渐升高
D. 自然界中存在多种由A、B、C、D四种元素组成的化合物
解析:本题主要考查元素周期表和等电子体 的有关知识,侧重考查考生的推断能力。由题设条件不难推出A、B、C、D分别为碳、氮、氧、氢,X、Y、Z分别为CH4、NH3、H2O,它们的稳定性应依次增强,A错;由于碳、氧等都存在同素异形体,故形成的单质多于5种,B错;C项中X、Y在常温下为气体,选CD。
本方法常用于原子序数小于18的元素或已知某微粒的核外电子排布。
1. 已知原子结构示意图,可以根据下列等式来推:电子层数=周期数,最外层电子数=主族序数。
2. 电子层结构相同的微粒:阴离子在具有该电子层结构的稀有气体的前面,阳离子在具有该电子层结构的稀有气体的下一周期的左边位置,简称“阴上阳下”。
例1. X元素的阳离子和Y元素的阴离子具有与氩原子相同的电子层结构,下列叙述正确的是:( )
A. X的原子序数比Y的小
B. X原子的最外层电子数比Y的大
C. X的原子半径比Y的大
D. X元素的最高正价比Y的小
解析:依题意知,X、Y两元素在周期表中的位置为:
由上述位置关系可知,原子序数为:X>Y;最外层电子数:Y>X;原子半径:X>Y;最高正价:Y>X。选CD。
二、区间定位法
记住原子序数推断元素位置。基本公式:原子序数-区域尾序数(10,18,36,54,86)=差值,对于18号以前的元素,若0<差值≤7时,元素在下一周期,差值为主族序数;若差值为0,则元素在尾序数所在的周期,一定为零族元素。对于19号以后的元素分三种情况:若差值为1~7时,差值为族序数,位于VIII族左侧。若差值为8、9、10时,为VIII族元素。若差值为11~17时,再减去10最后所得差值,即为VIII族右侧的族序数。
例2. 据国外有关资料报道,在独居石(一种共生矿,化学成分为Ce、La、Nb…的磷酸盐)中,查明有尚未命名的116、124、126号元素。试判断,其中116号元素应位于周期表中的:( )
A. 第六周期IVA族
B. 第七周期VIA族
C. 第七周期VIII族
D. 第八周期VIA族
解析:因86<116<118,所以元素应与118号元素同处于第七周期,又116-86-14=16,故该元素位于第16纵行,即VIA族。选B。
三、特征法
1. 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,I A、II A族都是8个;III A~零族都是18个。
2. 利用常用特征来推主族元素的位置:如根据“形成化合物最多的元素”、“空气中含量最多的元素”、“地壳中含量最多的元素”等特征来推。
例3. (2006 江苏)X、Y、Z是3种短周期元素,其中X、Y位于同一主族,Y、Z处于同一周期。X原子的最外层电子数是其电子层数的3倍。Z原子的核外电子数比Y原子少1。下列说法正确的是:( )
A. 元素非金属性由弱到强的顺序为Z<Y<X
B. Y元素最高价氧化物对应水化物的化学式可表示为
C. 3种元素的气态氢化物中,Z的气态氢化物最稳定
D. 原子半径由大到小的顺序为Z>Y>X
解析:依题给信息:“X原子的最外层电子数是其电子层数的3倍”可知,X元素为O,“X、Y位于同一主族”则Y为S,“Z原子的核外电子数比Y原子少1”则Z为P。据此可判断A正确、B错误、C错误、D正确。选AD。
四、性质法
利用元素周期表中的同周期、同主族元素的递变性质来确定。
1. 根据原子半径、离子半径来推主族元素的相对位置:同周期中左边元素的原子半径比右边元素的原子半径大;同主族中下边元素的原子半径比上边元素的原子半径大。同周期和同主族元素的离子半径变化与原子半径的变化情况类似。
2. 根据化合价来推主族元素的位置:最高正化合=最外层电子数=主族序数。如果已知负化合价(或阴离子符号),则须用等式先求出最高正化合价:最高正化合价=8-1负化合价1,再确定主族位置。
3. 通过氢化物的稳定性、氢化物对应水化物的酸碱性比较,确定元素的相对位置。
4. 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。
5. 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。
例4. (2005 江苏)A、B、C、D四种短周期元素的原子半径依次减小,A与C的核电荷数之比为3:4,D能分别与A、B、C形成电子总数相等的分子X、Y、Z。下列叙述正确的是:( )
A. X、Y、Z的稳定性逐渐减弱
B. A、B、C、D只能形成5种单质
C. X、Y、Z三种化合物的熔沸点逐渐升高
D. 自然界中存在多种由A、B、C、D四种元素组成的化合物
解析:本题主要考查元素周期表和等电子体 的有关知识,侧重考查考生的推断能力。由题设条件不难推出A、B、C、D分别为碳、氮、氧、氢,X、Y、Z分别为CH4、NH3、H2O,它们的稳定性应依次增强,A错;由于碳、氧等都存在同素异形体,故形成的单质多于5种,B错;C项中X、Y在常温下为气体,选CD。
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