2019年高考化学二轮复习 专题06 物质结构与元素周期律（讲）（含解析）.doc

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专题06 物质结构与元素周期律 考向一 原子结构 （1） 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。了解原子、离子等概念的含义。 3.了解原子核外电子排布。 4了解化学键的定义。了解离子键、共价键的形成。 5.了解分子的含义。了解原子团的含义。 （2） 命题规律 本考向内容的考查主要出现在选择题和填空题中，常考查同位素概念、元素位构性的关系，zAX中各数量之间的关系一直是高考的重点和热点。主要是以最新科技成果或新材料为知识载体，考查核素的各数目之间的关系，全国新课标卷近五年几乎没有考查，在各省市高考中经常出现，预计今后全国课标卷高考中会出现，解答这类试题时，一是要掌握好原子的组成和表示方法；二是要掌握好各基本粒子之间的关系，即原子序数=核电荷数=核内质子数=核外电子数(原子中)、质量数＝中子数+质子数。 【例1】【2017北京卷】2016年IUPAC命名117号元素为Ts（中文名“”，tin），Ts的原子核外最外层电子数是7。下列说法不正确的是 （ ） A．Ts是第七周期第ⅦA族元素 B．Ts的同位素原子具有相同的电子数 C．Ts在同族元素中非金属性最弱 D．中子数为176的Ts核素符号是 【答案】D 【解析】元素周期表中第七周期0族应当排列118号元素。A、117号元素位于118号左侧即ⅦA族，所以Ts是第七周期第ⅦA族元素，A正确；B、同位素是同种元素不同原子之间的互称，因此Ts的同位素原子具有相同的电子数，B正确；C、元素周期表同一列从上往下非金属性依次减弱，所以Ts在同族元素中非金属性最弱，C正确；D、中子数为176的Ts核素，其质量数为176+117=293，所以这种核素符号是，D错误。答案选D。 【名师点睛】明确元素周期表的结构以及编制原则是解答的关键，元素周期表每一周期元素种类依次为2、8、8、18、18、32、32（周期表未排满），则每一周期最后一种惰性气体原子序数依次为2、10、18、36、54、86、118，因此只要记住了稀有气体元素的原子序数，就可由主族元素的原子序数推出主族元素的位置。即（1）若比相应的稀有气体元素多1或2，则应处在下周期的第ⅠA族或第ⅡA族，如88号元素：88－86＝2，则应在第七周期第ⅡA族；（2）若比相应的稀有气体元素少1～5时，则应处在同周期的第ⅦA族～第ⅢA族，如84号元素应在第六周期第ⅥA族；（3）若预测新元素，可与未发现的稀有气体元素(118号)比较，按上述方法推测知：117号元素应为第七周期第ⅦA族。 【例2】【2018新课标1卷】主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加，且均不大于20。W、X、Z最外层电子数之和为10；W与Y同族；W与Z形成的化合物可与浓硫酸反应，其生成物可腐蚀玻璃。下列说法正确的是 （ ） A．常温常压下X的单质为气态 B．Z的氢化物为离子化合物 C．Y和Z形成的化合物的水溶液呈碱性 D．W与Y具有相同的最高化合价 【答案】B 【解析】分析：主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加，且均不大于20。W与Z形成的化合物可与浓硫酸反应生成HF。易错点是选项B，注意金属氢化物的结构特点，与非金属氢化物的不同。难点是氟化钙与浓硫酸反应属于学生不熟悉的知识点。 一、原子结构及离子结构中各种基本微粒间的关系 1．构成原子的微粒及作用 原子X 原子核 核外电子 质子（Z）个 中子（A-Z）个 电子数（Z）个 电子排布（分层排布） 核电荷数（Z） 决定元素的种类 质量数（A） 近似相对原子质量 在质子数决定后，决定原子的种类 最外层电子数 各层电子数 同位素 决定主族元素化学性质 原子的电子式 电子层(K、L、M……） 原子结 构示意图 2．微粒之间的关系 （1）质子数(Z)＝核电荷数＝核外电子数； （2）质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)； （3）阳离子的核外电子数＝质子数－阳离子所带的电荷数； （4）阴离子的核外电子数＝质子数＋阴离子所带的电荷数。 【特别提醒】规避4个易失分点 ①任何微粒中，质量数＝质子数＋中子数，但质子数与电子数不一定相等，如阴、阳离子。 ②有质子的微粒不一定有中子，如1H，有质子的微粒不一定有电子，如H＋。 ③质子数相同的微粒不一定属于同一种元素，如F与OH－。 ④核外电子数相同的微粒，其质子数不一定相同，如Al3＋和Na＋、F－等，NH4+与OH－等。 3．一个信息丰富的符号 二、核素、同位素及相对原子质量 1．元素、核素、同位素的概念及相互关系 2．同位素的性质 同一元素的各种核素的中子数不同，质子数相同，化学性质几乎完全相同，物理性质差异较大。 【归纳总结】“四同”的判断方法 　判断的关键是抓住描述的对象。 （1）同位素——原子，如H、H、H。 （2）同素异形体——单质，如O2、O3。 （3）同系物——有机化合物，如CH3CH3、CH3CH2CH3。 （4）同分异构体——有机化合物，如正戊烷、新戊烷。 3．四“量”比较 类别 定义 实例 原子质量 某元素某种核素的一个原子的真实质量 一个8O原子的质量是2.65710－26 kg 原子的相对原子质量 一个原子的质量与一个6C原子质量的 的比值 8O的相对原子质量约为16 元素的相对原子质量 元素的各种天然同位素的相对原子质量与其在自然界中所占的物质的量分数(或称丰度)计算出的平均值 Ar＝Ar(A)a%＋Ar(B)b%＋…(其中a%＋b%＋…＝1) 质量数 某原子核内质子数与中子数之和 8O的质量数为18 备注 某核素的质量数可视为该核素的近似相对原子质量 三、原子核外电子排布规律 核 外电 子 排 布 规 律 1 各电子层最多能容纳2n2个电子 即：电子层序号 1 2 3 4 5 6 7 代表符号 K L M N O P Q 最多电子数 2 8 18 32 50 72 98 2 最外层电子数目不超过8个（K层为最外层时不超过2个）。 3 次外层电子数最多不超过18个，倒数第三层不超过32个。 4 核外电子总是尽先排满能量最低、离核最近的电子层，然后才由里往外，依次排在能量较高，离核较远的电子层。 注 意 事 项 1． 以上几点是相互联系的，不能孤立地理解，必须同时满足各项要求。 2． 上述乃核外电子排布的初步知识，只能解释1～18号元素的结构问题，若要解释更多问题，有待进一步学习核外电子排布所遵循的其它规律。 原 子 结 构 的 表 示 方 法 原子结构示意图和离子结构示意图 要理解图中各符号的含义。例：氯原子，圆圈内表示原子的质子数，要注意正号；弧线表示电子层， 弧线内数字表示该层中的电子数。 离子结构示意图中各符号含意一样，但注意原子结构示意图中质子数等于核外电子数，而离子结构示意图中质子数与核外电子数不相等。如Cl-： 电子式 电子式是在元素符号周围用小黑点或电子式是在元素符号周围用小黑点或“”的数目表 示该元素原子的 最外层电子数的式子。小黑点或“”的数目即为该原子的最外层电子数。如、、 【例1】【贵州织金县一中2019届高三12月月考】由德、法、美及波兰等多国科学家组成的科研小组合成了非常罕见的4526Fe原子，下列说法不正确的是 （ ） A．可以用KSCN溶液检验4526FeCl3和5626FeCl3 B．4526Fe与5626Fe的电子数相同 C．4526Fe与5626Fe互为同位素 D．4526Fe的中子数小于质子数 【答案】A 【解析】A.同位素的化学性质基本相同，无法用KSCN溶液进行检验，A项错误；B. 5626Fe和4526Fe的电子 【趁热打铁】【云南峨山一中2019届高三9月月考】美日科学家因在研究“钯催化交叉偶联反应”所作出的杰出贡献，曾获得诺贝尔化学奖。钯(Pd)元素的原子序数为46，下列叙述错误的是 （ ） A．10246Pd和10346Pd互为同位素 B．钯是第五周期元素 C．Pd2＋核外有48个电子 D．10846Pd的原子核内有62个中子 【答案】C 【解析】A. 10246Pd和10346Pd两种原子的质子数相同，中子数不同，互为同位素，故A叙述正确；B.钯原子核外有五个电子层，位于第五周期，故B叙述正确；C.Pd原子核外有46个电子，则Pd2＋核外有44个电子，故C叙述错误；D. 10846Pd的原子核内中子数为：108-46=62，故D叙述正确；答案选C。 【例2】【湖南衡阳八中2019届高三上学期第四次月考】由德国重离子研究中心人工合成的第 112 号元素的正式名称为“Copemicium”，相应的元素符号为“Cn”， 该元素的名称是为了纪念天文学家哥白尼而得名。该中心人工合成 Cn 的过程可表示为：70Zn＋208Pb===277Cn＋1n。下列叙述中正确的是 （ ） A．上述合成过程属于化学变化 B．得到Cn元素的相对原子质量为277 C．Cn元素位于元素周期表的第六周期，是副族元素 D．227112Cn的原子核内中子数比质子数多53 【答案】D 【解析】A.化学变化的最小粒子为原子，该反应中的原子类型发生了变化，不属于化学变化，故A错误；B.该原子的相对原子质量为277，元素的相对原子质量与原子的相对原子质量和在自然界的含量有关，故B错误；C.第118号元素位于周期表中第七正确、零族，则112号元素位于第七正确，第ⅡB族，故C错误；D.该原子的中子数=277-112，中子数比质子数多的数目为277-112-112=53，故D正确。故选D。 【趁热打铁】【甘肃静宁县一中2019届高三上学期第三次模拟】最近媒体报道了一些化学物质，如：爆炸力极强的N5、比黄金还贵的18O2、太空中的甲醇气团等。下列说法中正确的是 （ ） A．18O和16O核外电子数不同 B．甲醇(CH3OH)属于离子化合物 C．N5和N2是氮元素的两种同位素 D．由N5变成N2是化学变化 【答案】D 【解析】A.18O和16O两者的核外电子数均为8，故A错误；B.CH3OH中只含有共价键，所以属于共价化合 1、核外电子排布与元素推断 规律学习是主线，特性特点往往是考点，所以我们在复习中不仅要掌握原子结构的规律，还要掌握原子结构的特性。核电荷数为1～18的元素的原子结构是高考重点要求与考查的内容，熟练掌握其结构特征，尤其是核外电子排布是快速判断元素的前提和基础。 （1）规律 ①最外层电子数跟次外层电子数相等的原子有Be、Ar。 ②最外层电子数是次外层电子数2倍的原子是C；3倍的是O；4倍的是Ne；的是Li、Si。 ③电子层数跟最外层电子数相等的原子有H、Be、Al。 ④最外层电子数是电子层数2倍的原子有He、C、S；3倍的是O。 （2）特性 核电荷数为1～18的元素的特征性质： ①气态密度最小，原子核中只有质子没有中子，原子序数、电子层数、最外层电子数三者均相等的是H。 ②单质硬度最大，熔沸点最高，形成化合物种类最多，正负化合价代数和为零且气态氢化物中含氢百分率最高的元素是C。 ③原子半径最大的是Na，最小的是H。 ④地壳中含量最多的元素为氧，其次是硅；地壳中含量最多的金属元素是铝。 ⑤一些元素的应用：Li、H常用于高能电池，Si是制造光电池、半导体的常用材料；Al是应用最广泛的短周期金属元素；14C常用于文物的年代鉴定。 （3）熟记常见的等电子微粒 ①常见“10e－”微粒 A、分子：Ne、HF、H2O、NH3、CH4； B、阳离子：Na＋、Mg2＋、Al3＋、H3O＋、NH4+； C、阴离子：F－、O2－、OH－、NH2-。 ②常见“18e－”微粒 A、分子：Ar、HCl、H2S、H2O2、F2、C2H6、CH3OH； B、阳离子：K＋、Ca2＋； C、阴离子：Cl－、S2－、HS－。 ③其他等电子微粒 A、“14e－”：Si、N2、CO、C2H2、C22-； B、“16e－”：S、O2、C2H4、HCHO。 2、化学用语的规范使用及意义 为了书写和学术交流的方便，采用国际统一的符号来表示各个元素 元素符号 　↓ 原子(核素)符号　 　↓ 原子结构示意图 　↓ 电子式　在元素符号周围用“”或“”表示原子的最外层电子(价电子)。 （1）原子结构示意图 可表示核外电子的分层排布和核内质子数，如 （2）电子式 可表示原子最外层电子数目，如 。 （3）核素符号 侧重表示原子核的组成，它告诉人们该原子核内的质子数和质量数,并推及中子数和核外电子数， 如O 考向二 元素周期律与元素周期表 （1）考纲要求 1.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。 2.以第3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。 3.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。 4.了解金属、非金属在周期表中的位置及其性质递变的规律。 （2）命题规律 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。纵观近几年年高考试题，主要是以元素及其化合物知识为载体，用物质结构理论，将解释现象、定性推理、规律总结、简单计算相结合，全方位、多层次地考查考生综合分析能力、逻辑推理能力及迁移应用能力。 【例1】【2018新课标2卷】W、X、Y和Z为原子序数依次增大的四种短周期元素。W与X可生成一种红棕色有刺激性气味的气体；Y的周期数是族序数的3倍；Z原子最外层的电子数与W的电子总数相同。下列叙述正确的是 （ ） A．X与其他三种元素均可形成两种或两种以上的二元化合物 B．Y与其他三种元素分别形成的化合物中只含有离子键 C．四种元素的简单离子具有相同的电子层结构 D．W的氧化物对应的水化物均为强酸 【答案】A 【解析】分析：W、X、Y和Z为原子序数依次增大的四种短周期元素。W与X可生成一种红棕色有刺激 D．亚硝酸为弱酸，D错误。答案选A。 点睛：本题考查元素周期表和元素周期律的知识，准确判断出元素是解答的关键，红棕色气体是解答的突破点，该类试题与元素化合物的知识结合的比较多，元素推断只是一种载体，注意掌握常见单质及其化合物的性质、典型用途、制备等。 【例2】【2018新课标3卷】W、X、Y、Z均为短周期元素且原子序数依次增大，元素X和Z同族。盐YZW与浓盐酸反应，有黄绿色气体产生，此气体同冷烧碱溶液作用，可得到YZW的溶液。下列说法正确的是 （ ） A．原子半径大小为W＜X＜Y＜Z B．X的氢化物水溶液酸性强于Z的 C．Y2W2与ZW2均含有非极性共价键 D．标准状况下W的单质状态与X的相同 【答案】D 【解析】分析：本题明显是要从黄绿色气体入手，根据其与碱溶液的反应，判断出YZW是什么物质，然后 点睛：本题相对比较简单，根据题目表述可以很容易判断出四个字母分别代表的元素，再代入四个选项判断即可。要注意选项D中，标准状况下氧气、臭氧、氟气的状态为气体。 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(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 金属性比较 本质 原子越易失电子，金属性越强 判断 依据 ①在金属活动性顺序中位置越靠前，金属性越强 ②单质与水或非氧化性酸反应越剧烈，金属性越强 ③单质还原性越强或离子氧化性越弱，金属性越强 ④最高价氧化物对应水化物的碱性越强，金属性越强 ⑤若Xn＋＋Y―→X＋Ym＋，则Y金属性比X强 非金属性比较 本质 原子越易得电子，非金属性越强 判断 依据 ①与H2化合越容易，气态氢化物越稳定，非金属性越强 ②单质氧化性越强，阴离子还原性越弱，非金属性越强 ③最高价氧化物对应水化物的酸性越强，非金属性越强 ④An－＋B―→Bm－＋A，则B非金属性比A强 3.重视几个易忽略的问题 （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。 【例1】【山东潍坊2019届高三上学期期中】短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，X元素原子最外层电子数是内层的2倍，Y是地壳中含量最高的元素，Y与Z形成的化合物能与NaOH溶液反应，其生成物是常用防火材料。X、Y、Z、W最外层电子数之和为19。下列说法错误的是 （ ） A．常温常压下X的单质为固态 B．原子半径：r(Z)>r(W)>r(Y) C．Y的简单气态氢化物的热稳定性比Z的氢化物强 D．W的最高价氧化物对应的水化物是强酸 【答案】D 【解析】本题主要考查元素周期律相关推断以及元素及其化合物。X元素原子最外层电子数是内层的2倍， 【趁热打铁】【湖北襄阳四中2019届高三11月联考】短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加。W、X、Y简单离子的电子层结构相同，X元素在短周期主族元素中原子半径最大；W的简单氢化物常温下呈液态，Y的氧化物和氯化物熔融时都能导电，X、Y和Z原子的最外层电子数之和为10。下列说法正确的是 （ ） A．离子半径：W Q B．最高价氧化物对应水化物的酸性：Q < W C．R的最高价氧化物对应水化物是强电解质 D．含T元素的盐溶液一定显酸性 【答案】D 【解析】根据元素在周期表中的位置可知，短周期元素R、T、Q、W分别是N 、Al、Si、S。A. N的非金 1、 元素推断突破方法 （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。 （6）根据元素周期表中短周期特殊结构推断 ①元素周期表中第一周期只有两种元素H和He，H元素所在的第ⅠA族左侧无元素分布； ②He为0族元素，0族元素为元素周期表的右侧边界，0族元素右侧没有元素分布。 2、比较微粒半径大小的方法 【例】【河南开封2019届高三10月考试】W、X、Y、Z四种短周期元素，在元素周期表中的位置如图所示，其中W元素的原子序数为Z元素原子序数的两倍，则下列说法正确的是 （ ） A．X位于元素周期表中的第3周期第ⅥA族 B．X、Y、Z三种元素对应原子的半径依次减小 C．XZ2和YZ2的结构和化学性质相似 D．利用Y的含氧酸酸性强于W的含氧酸酸性，可证明非金属性W强于Y 【答案】B 【解析】由于该四种元素均是短周期元素,W元素的原子序数为Z元素原子序数的两倍,且W与Z同主族, 误区警示：“跳出”六个认识误区 (1)误认为主族元素的最高正价一定等于族序数(F无正价，O无最高正价)。 (2)误认为元素的非金属性越强，其氧化物对应水化物的酸性就越强(HClO、H2SO3是弱酸，忽略了关键词“最高价”)。 (3)误认为失电子难的原子得电子的能力一定强。 (4)误认为得失电子数多的原子，得失电子的能力一定强。 (5)误认为最高正价和最低负价绝对值相等的元素只有第ⅣA族的某些元素(第ⅠA族的H的最高正价为＋1价，最低负价为－1价)。 (6)误认为负极的金属性一定大于正极的金属性。在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。