专题 物质结构和元素周期律

[考纲要求]　1.了解元素、核素和同位素的含义。2.了解原子构成；了解原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数以及它们之间的相互关系。3.了解原子核外电子排布。4.掌握元素周期律的实质；了解元素周期表(长式)的结构(周期、族)及其应用。5.以第三周期为例，掌握同一周期内元素性质的递变规律与原子结构的关系。6.以ⅠA和ⅦA族为例，掌握同一主族内元素性质的递变规律与原子结构的关系。7.了解金属、非金属在周期表中的位置及其性质递变的规律。8.了解化学键的定义；了解离子键、共价键的形成。

考点一　微粒结构及相互作用力

原子结构、离子结构是物质结构的核心内容，同样也是高考的重要考点。复习时，注意掌握常用规律，提高解题能力；重视知识迁移、规范化学用语。根据考纲，应从以下六个方面掌握。

1．突破原子或离子微粒组成的“数量关系”

中性原子：核电荷数＝核内质子数＝核外电子数＝原子序数

阴离子：核外电子数＝质子数＋所带的电荷数

阳离子：核外电子数＝质子数－所带的电荷数

2．正确把握一个信息丰富的符号

如过氧根离子

3．辨析“四同”概念

(1)同种元素，可以有若干种不同的核素，即核素种类远大于元素种类。

(2)元素有多少种核素，就有多少种原子。

(3)同位素是同一元素不同原子的互相称谓，不指具体原子。

(4)同一元素的不同同位素原子其质量数不同，核外电子层结构相同，其原子、单质及其构成的化合物的化学性质几乎完全相同，只是某些物理性质略有差异。

5．巧记10e－、18e－ 微粒

10电子体和18电子体是元素推断题的重要突破口。以Ne为中心记忆10电子体：

Ne

以Ar为中心记忆18电子体：

Ar

此外，由10电子体中的CH4、NH3、H2O、HF失去一个H剩余部分的—CH3、—NH2、—OH、—F为9电子体，两两组合得到的物质如CH3CH3、CH3OH、H2O2、N2H4、F2等也为18电子体。

6．正确理解微粒间的相互作用力

(1)当一个化合物中只存在离子键时，该化合物是离子化合物。

(2)当一个化合物中同时存在离子键和共价键时，该化合物是离子化合物。

(3)当化合物中只存在共价键时，该化合物才是共价化合物。

(4)在离子化合物中一般既含有金属元素又含有非金属元素(铵盐除外)；共价化合物一般只含有非金属元素，但个别含有金属元素，如AlCl3也是共价化合物；只含有非金属元素的化合物不一定是共价化合物，如铵盐。

(5)非金属单质只有共价键(稀有气体除外)。

(6)气态氢化物是共价化合物，只含共价键，而金属氢化物(如NaH)是离子化合物，含离子键。

(7)离子晶体熔化时破坏离子键，原子晶体熔化时破坏共价键，而分子晶体熔化时破坏分子间作用力。

(8)分子的稳定性与分子间的作用力无关，而与分子内部的化学键的强弱有关。

题组一　辨析概念　比较数量

1．(2014·上海，1)“玉兔”号月球车用Pu作为热源材料，下列关于Pu的说法正确的是(　　)

A. Pu与U互为同位素              B. Pu与Pu互为同素异形体

C. Pu与U具有完全相同的化学性质  D. Pu与Pu具有相同的最外层电子数

2．现有下列几组粒子：①N2、CO、C2H2；②NH、H3O＋、OH－；③C、O、CN－；④PO、SO、ClO。对上述四组粒子归类正确的是(　　)

A．质子数相等、电子数和原子数不相等：①

B．质子数和电子数相等、原子数不相等：②

C．电子数相等、质子数和原子数不相等：③

D．原子数和电子数相等、质子数不相等：④

题组二　等电子微粒的正确判断与灵活应用

3．(2014·上海，7)下列各组中两种微粒所含电子数不相等的是(　　)

A．H3O＋ 和OH－  B．CO和N2    C．HNO2和NO  D．CH 和NH

4．已知A、B、C、D四种物质均是由短周期元素原子组成的，它们之间有如图所示的转化关系，且A是一种含有18电子的微粒，C是一种含有10电子的微粒。请完成下列各题：

(1)若A、D均是气态单质分子，写出A与B反应的化学方程式：

________________________________________________________________________。

(2)若B、D属同主族元素的单质分子，写出C的电子式：

________________________________________________________________________。

(3)若A、B均是含2个原子核的微粒，其中B中含有10个电子，D中含有18个电子，则A、B之间发生反应的离子方程式为____________________________________________。

(4)若D是一种含有22电子的分子，则符合如图关系的A的物质有____________(写物质的化学式，如果是有机物则写相应的结构简式)。

题组三　微粒组成与相互作用力

5．(2012·大纲全国卷，6改编)下列有关化学键的叙述，正确的是(双选)(　　)

A．离子化合物中一定含有离子键     B．单质分子中均不存在化学键

C．含有极性键的分子一定是极性分子  D．含有共价键的化合物不一定是共价化合物

6．下列关于化学键的叙述中，正确的是                                 (　　)

A．共价化合物中可能含离子键，离子化合物中只含离子键

B．离子化合物中可能含共价键，共价化合物中不含离子键

C．构成单质分子的微粒一定含有共价键

D．在氧化钠中，只存在氧离子和钠离子的静电吸引作用

考点二　正确把握元素周期表　多角度运用元素周期律

　在历年高考中，元素周期表、元素周期律的知识点属于高频考点，往往以选择题、填空题形式出现。在综合题部分，会以元素化合物知识为载体，结合物质的性质，根据元素周期律进行定性推断和运用。在复习时，可从以下三个方面突破。

1．强化认识元素周期表的结构

(1)记住元素周期表的18个纵行及对应的族

(2)记住元素周期表的边界

(3)记住元素周期表的一些特点

①短周期元素只有前三周期；②主族中只有ⅡA族元素全部为金属元素；

③ⅠA族元素不等同于碱金属元素，H元素不属于碱金属元素；

④元素周期表第18列是0族，不是ⅧA族，第8、9、10三列是Ⅷ族，不是ⅧB族；

⑤长周期不一定是18种元素，第六周期有32种元素。

2．探究元素周期表中的规律

(1)电子排布规律

最外层电子数为1或2的原子可以是ⅠA族、ⅡA族或副族元素的原子；最外层电子数是3～7的原子一定是主族元素的原子，且最外层电子数等于主族的族序数。

(2)序数差规律

①同周期相邻主族元素原子的“序数差”规律

a．除第ⅡA族和第ⅢA族外，其余同周期相邻元素序数差为1。

b．同周期第ⅡA族和第ⅢA族为相邻元素，其原子序数差为第二、三周期时相差1，第四、五周期时相差11，第六、七周期时相差25。

②同主族相邻元素的“序数差”规律

a．第二、三周期的同族元素原子序数相差8。

b．第三、四周期的同族元素原子序数相差有两种情况：第ⅠA族、ⅡA族相差8，其他族相差18。

c．第四、五周期的同族元素原子序数相差18。

d．第五、六周期的同族元素原子序数镧系之前的相差18，镧系之后的相差32。

e．第六、七周期的同族元素原子序数相差32。

(3)奇偶差规律

元素的原子序数与该元素在周期表中的族序数和该元素的主要化合价的奇偶性一致。若原子序数为奇数时，主族族序数、元素的主要化合价均为奇数，反之则均为偶数(N、Cl元素除外，N元素有多种价态，Cl元素也有ClO2)。0族元素的原子序数为偶数，其化合价看作0。

(4)半径大小比较规律

在中学化学要求的范畴内，可按“三看”规律来比较粒子半径的大小：

“一看”电子层数：当电子层数不同时，电子层数越多，半径越大。

例：r(Li)r(O2－)r(Na)>r(Na＋)　r(Fe)>r(Fe2＋)

“二看”核电荷数：当电子层数相同时，核电荷数越大，半径越小。

例：r(Na)>r(Mg)>r(Al)>r(Si)>r(P)>r(S)>r(Cl)

r(O2－)>r(F－)>r(Na＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋)

“三看”核外电子数：当电子层数和核电荷数均相同时，核外电子数越多，半径越大。

例：r(Cl－)>r(Cl)　r(Fe2＋)>r(Fe3＋)

(5)元素金属性、非金属性强弱规律

(1)比较物质非金属性强弱时，应是最高价氧化物对应水化物酸性的强弱，而不是非金属元素对应氢化物酸性的强弱。

(2)所含元素种类最多的族是ⅢB族，形成化合物种类最多的元素在第ⅣA族。

(3)化学键影响物质的化学性质，如稳定性等；分子间作用力和氢键影响物质的物理性质，如熔、沸点等。

(4)并非所有非金属元素的氢化物分子间都存在氢键，常见的只有非金属性较强的元素如N、O、F的氢化物分子间可形成氢键。

(5)金属性是指金属气态原子失电子能力的性质，金属活动性是指在水溶液中，金属原子失去电子能力的性质，二者顺序基本一致，仅极少数例外。如金属性Pb>Sn，而金属活动性Sn>Pb。

(6)利用原电池原理比较元素金属性时，不要忽视介质对电极反应的影响。如Al—Mg—NaOH溶液构成原电池时，Al为负极，Mg为正极；Fe—Cu—HNO3(浓)构成原电池时，Cu为负极，Fe为正极。

题组一　记住规律，把握特殊，准确判断

1．(2014·海南，2)下列有关物质性质的说法错误的是(　　)

A．热稳定性：HCl＞HI    B．原子半径：Na＞Mg

C．酸性：H2SO3＞H2SO4    D．结合质子能力：S2－＞Cl－

2．(2014·山东理综，8)根据原子结构及元素周期律的知识，下列推断正确的是(　　)

A．同主族元素含氧酸的酸性随核电荷数的增加而减弱

B．核外电子排布相同的微粒化学性质也相同

C．Cl－、S2－、Ca2＋、K＋半径逐渐减小   D. Cl与Cl得电子能力相同

3．(2015全国卷1)W、X、Y、Z均为的短周期元素，原子序数依次增加，且原子核外L电子层的电子数分别为0、5、8、8，它们的最外层电子数之和为18。下列说法正确的是（    ）A．单质的沸点：W>X        B．阴离子的还原性：A>Z

C．氧化物的水化物的酸性：Y题组二　根据位置，推断元素，灵活应用

4．(2014·广东理综，23改编)甲～辛等元素在周期表中的相对位置如右表。甲与戊的原子序数相差3，戊的一种单质是自然界硬度最大的物质，丁与辛属同周期元素，下列判断正确的是(　　)

A．金属性：甲>乙>丁             B．原子半径：辛>己>戊

C．丙与庚的原子核外电子数相差3  D．乙的单质在空气中燃烧生成只含离子键的化合物

5．(2014·浙江理综，9改编)如表所示的五种元素中，W、X、Y、Z为短周期元素，这四种元素的原子最外层电子数之和为22。下列说法正确的是(双选)(　　)

B．由X、Y和氢三种元素形成的化合物中只有共价键

C．物质WY2、W3X4、WZ4均有熔点高、硬度大的特性

D．T元素的单质具有半导体的特性，T与Z元素可形成化合物TZ4

“位—构—性”之间的关系

考点三　元素推断及综合运用

元素推断题是高考考查的热点，这类题往往将元素化合物的知识、物质结构理论、化学基本理论等知识串联起来，综合性较强，难度较大。解题的关键是正确推断元素。常用方法有：

1．根据原子或离子的结构示意图推断

(1)已知原子结构示意图，可由下列等式确定元素在周期表中的位置和元素的种类：电子层数＝周期数，最外层电子数＝主族序数。

如果已知离子的结构示意图，则须将其转化为原子结构示意图来确定。

(2)电子层结构相同的微粒：阴离子对应的元素在具有相同电子层结构的稀有气体元素的前面，阳离子对应的元素在具有相同电子层结构的稀有气体元素的下一周期的左边位置，简称“阴前阳下”。

2．根据元素化合价的特征关系推断

(1)根据等式确定元素在周期表中的位置：最高正化合价数＝最外层电子数＝主族序数(O、F除外)。

(2)如果已知负化合价(或阴离子的符号)，则须用等式先求出最高正化合价：最高正化合价＝8－|负化合价|，再确定元素在周期表中的位置。

3．根据原子半径的递变规律推断

根据原子半径来推断元素的相对位置：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。

4．根据元素的原子结构特征推断

(1)利用元素的原子结构特征确定元素在周期表中的位置：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或ⅡA族元素，还有可能是副族、Ⅷ族或0族元素氦。③次外层电子数是2的元素在第二周期；次外层电子数是8的元素在第三周期或第四周期的ⅠA、ⅡA族；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某元素阴离子的最外层电子数与次外层电子数相同，该元素位于第三周期；若为阳离子，则对应元素位于第四周期。

(2)利用元素的特征来推断元素的位置：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”等特征来推断。

5．根据稀有气体的原子序数推断

各周期最后的元素都是稀有气体元素，其原子序数的数值实际上等于前几周期的元素种数之和。熟记这些原子序数，对推断某元素在周期表中的位置很有帮助。

题组一　元素推断的基本应用

1．(2014·江苏，9)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。X原子的最外层电子数是其内层电子数的2倍，Y是地壳中含量最高的元素，Z2＋与Y2－具有相同的电子层结构，W与X同主族。下列说法正确的是(　　)

A．原子半径的大小顺序：r(W)＞r(Z)＞r(Y)＞r(X)

B．Y分别与Z、W形成的化合物中化学键类型相同

C．X的最高价氧化物对应的水化物的酸性比W的弱

D．Y的气态简单氢化物的热稳定性比W的强

2．几种短周期元素的原子半径及主要化合价如下表：

A．元素X和Q形成的化合物中可能含有共价键

B．X、Z、R的最高价氧化物的水化物之间可两两相互反应

C．Q2－比R3－更容易失去电子

D．M(OH)2的碱性比XOH的碱性强

题组二　元素推断的综合应用

3．Ⅰ.(1)某短周期元素组成的分子的球棍模型如图所示。已知分子中所有原子的最外层均达到8电子稳定结构，原子间以单键相连。下列有关说法中错误的是(　　)

A．X原子可能为ⅤA族元素     

B．Y原子一定为ⅠA族元素

C．该分子中，既含极性键，又含非极性键

D．从圆球的大小分析，该分子可能为N2F4

(2)若上述模型中Y原子最外层达到2电子稳定结构且其相对分子质量与O2相同，则该物质的分子式为______________，它与P2H4常温下均为气体，但比P2H4易液化，常用作火箭燃料，其主要原因是________________________________________________________

________________________________________________________________________。

Ⅱ.已知X、Y、Z、W四种元素分别是元素周期表中连续三个短周期的元素，且原子序数依次增大。X、W同主族，Y、Z为同周期的相邻元素。W原子的质子数等于Y、Z原子最外层电子数之和。Y的氢化物分子中有3个共价键，试推断：

(1)X、Z两种元素的元素符号：X___________________________________________、

Z______________________。

(2)由以上元素中两两形成的化合物中：溶于水显碱性的气态氢化物的电子式为________，它的共价键属于________(填“极性”或“非极性”)键；含有离子键和非极性共价键的化合物的电子式为________；含有极性共价键和非极性共价键的化合物的电子式为________________________________。

(3)由X、Y、Z所形成的常见离子化合物是__________(写化学式)，该化合物与W的最高价氧化物对应的水化物的浓溶液加热时反应的离子方程式为______________________

X与W形成的化合物与水反应时，水是_____________________(填“氧化剂”或“还原剂”)。

(4)用电子式表示W与Z形成W2Z的过程：__________________________________

专题突破练

一、单项选择题

1．不具有放射性的同位素称为稳定同位素，稳定同位素如2H、13C、15N、18O、34S等，在陆地生态系统研究中常被用作环境分析指示物。下列说法中正确的是(　　)

A．18O原子核内的质子数为16         B．12C32S2比12C34S2更易挥发

C．13C和15N原子核内的质子数相差2  D．2H＋的氧化性比1H＋的氧化性强

2．某元素的一个原子形成的离子可表示为Xn－，下列说法正确的是(　　)

A. Xn－含有的中子数为a＋b     B. Xn－含有的电子数为a－n

C．X原子的质量数为a＋b＋n  D．1个X原子的质量约为g

3．下列说法正确的是(　　)

A．230Th和232Th是钍的两种同素异形体  B．H2与T2互为同位素

C．甲醇与乙二醇互为同系物            D．乙酸乙酯与丁酸互为同分异构体

4．硒(Se)与S同主族，下列能用于比较两者非金属性强弱的是(　　)

A．氧化性：SeO2＞SO2     B．热稳定性：H2S＞H2Se

C．熔沸点：H2S＜H2Se   D．酸性：H2SO3＞H2SeO3

5．下列变化规律中，不正确的是(　　)

A．金属Mg、Na、K的熔沸点由高到低  B．Cl－、Br－、I－的失电子能力由弱到强

C．H＋、Li＋、H－的半径由小到大  D．因为酸性HCl＞H2CO3，所以非金属性Cl＞C

6．（2014年全国课标1） W、X、Y、Z均是短周期元素，X、Y处于同一周期，X、Z的最低价离子分别为X2－和Z－ ，Y＋和Z-离子具有相同的电子层结构。下列说法正确的是(     )A．原子最外层电子数：X＞Y＞Z       B．单质沸点：X＞Y＞Z 

C．离子半径：X2－＞Y＋＞Z－                    D．原子序数：X＞Y＞Z

7．如图是周期表中短周期的一部分，A、B、C三种元素的原子核外电子数之和等于B原子的质量数，B原子的原子核内质子数等于中子数。下列叙述正确的是(　　)

C．A的氢化物中具有一定的氧化性     D．B在第三周期ⅦA族

二、双项选择题

8．四种短周期元素在周期表中的位置如下图，其中只有M元素原子最外层电子数与电子层数相等，下列说法不正确的是(　　)

A．原子半径Z＜M

B．Y的最高价氧化物对应的水化物的酸性比X的弱

C．非金属性：X＜Z

D．M元素最高价氧化物对应的水化物具有强碱性

9．X、Y、Z、R是短周期主族元素，X原子最外层电子数是次外层的两倍，Y元素在地壳中的含量最多，Z元素的化合物的焰色反应呈黄色，R原子的核外电子数是X原子与Z原子的核外电子数之和。下列叙述不正确的是(　　)

A．X与Y能形成两种常见的气态化合物

B．原子半径的大小顺序：r(Z)＞r(R)＞r(X)＞r(Y)

C．X、Z分别与R形成的化合物中化学键类型相同

D．含有Y、Z、R三种元素的化合物最多只有2种

10．几种短周期元素的原子半径及主要化合价如下表：

A．离子半径大小：r(M3＋)＜r(T2－)   B．其中L的金属性最强

C．煤和石油中不存在Q元素       D．L、Q形成的简单离子核外电子数相等

三、非选择题

11．如表是元素周期表的一部分，表中数字序号各代表一种元素。

回答下列问题：

(1)画出元素②的原子结构示意图：________。

(2)诺贝尔物理学奖授予“光纤之父”——中国科学家高锟。制造光纤的材料由上表中________和__________________________________(填写表中的序号)组成。

(3)③④⑦三种元素的气态氢化物按稳定性由强到弱的顺序排列为______      (用分子式表示)。

(4)元素⑥的最高价氧化物溶解于①④⑤三种元素组成的化合物的溶液中，发生反应的离子方程式为___________________________             ___。

12．现有部分元素的性质与原子(或分子)结构如下表：

(1)写出元素T的原子结构示意图____________。

(2)元素Y与元素Z相比，金属性较强的是________(用元素符号表示)，下列表述中能证明这一事实的是__________(填序号)。

A．Y单质的熔点比Z单质低      B．Y的化合价比Z低

C．Y单质与水反应比Z单质剧烈  D．Y最高价氧化物的水化物的碱性比Z强

(3)T、X、Y、Z中有两种元素能形成既有离子键又有非极性共价键的化合物，写出该化合物的电子式________________________________________________________________。

(4)元素T和氢元素以原子个数比1∶1化合形成化合物Q，元素X与氢元素以原子个数比1∶2化合形成常用作火箭燃料的化合物W，Q与W发生氧化还原反应，生成X单质和T的另一种氢化物，写出该反应的化学方程式________________________________________

________________________________________________________________________。

13．已知A、B、C、D、E、F、G为七种短周期主族元素，原子序数依次增大。已知：A、F的最外层电子数分别等于各自的电子层数，其中A的单质在常温下为气体。C与B、G在元素周期表中处于相邻位置，这三种元素原子的最外层电子数之和为17，质子数之和为31。D与F同周期，且在该周期中D元素的原子半径最大。根据以上信息回答下列问题：

(1)B、C、G的氢化物中稳定性最强的是____________________(填化学式)，G的某种氧化物能使溴水褪色，写出该反应的化学方程式：_______________________________________

________________________________________________________________________。

(2)B、C、D、E、F形成的简单离子半径由大到小的顺序为_____________        _(用离子符号表示)。

(3)A与B能形成离子化合物A5B，A5B中既含离子键又含共价键，其电子式为________________________，该物质能与水剧烈反应生成两种气体，这两种气体的化学式是________________________。

(4)D、A、C和碳元素组成的化合物的水溶液呈________性，用离子方程式解释其原因：________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

该盐溶液与足量稀硫酸混合，当生成11.2 L(标准状况)气体(不考虑气体溶解)时放热6.32 kJ，写出该反应的热化学方程式：______________________________________________

________________________________________________________________________。

14．A、B、W、D、E为短周期元素，且原子序数依次增大，质子数之和为40，B、W同周期，D、E同周期，A、D同主族，A、W能形成两种液态化合物A2W和A2W2，E元素的周期序数与主族序数相等。

(1)E元素的盐酸盐或硫酸盐可以用来净水，原理是_________________________    

_                                                                (文字表述)。

(2)A2W2的分子中所含的化学键为____________、____________，经测定A2W2为二元弱酸，其酸性比碳酸的还要弱，请写出其第一步电离的电离方程式____________________

________________________________________________________________________。

(3)废印刷电路板上含有铜，以往的回收方法是将其灼烧使铜转化为氧化铜，再用硫酸溶解。现改用A2W2和稀硫酸浸泡废印刷电路板既达到上述目的，又保护了环境，试写出反应的离子方程式：______________________________________________________________

(4)元素D的单质在一定条件下，能与A单质化合生成一种氢化物DA，熔点为800 ℃，DA能与水反应放氢气，若将1 mol DA和1 mol E单质混合加入足量的水，充分反应后生成气体的体积是______________________________________________(标准状况下)。

(5)D的某化合物呈淡黄色，可与氯化亚铁溶液反应。若淡黄色固体与氯化亚铁反应的物质的量之比为1∶2，且无气体生成，则该反应的离子方程式为_____________________

________________________________________________________________________。

(6)在常温下用气体密度测定BW2的相对分子质量，实验值比理论值偏__________(填“高”或“低”)，其原因是_____________________________________________________。