高一化学物质结构复习.docx
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高一化学物质结构复习
《物质结构元素周期律》专题复习
【知识回顾】
一、元素周期表
1.元素周期表
（1）周期：
具有相同的电子层数的元素按照原子序数递增的顺序排列成的横行。
（2）族：
具有相同价电子数的元素按照电子层数依次递增的顺序排列成的纵行。
（3）主族：
由短周期元素和长周期元素共同构成的族。
（4）副族：
完全由长周期元素构成的族。
（5）0族：
将稀有气体元素按原子序数依次递增的顺序排列成的一个纵行。
由于在通常状况下它们很难与其他物质发生化学反应，把它们的化合价看作0价，因而叫做0族。
2.元素性质与原子结构
（1）碱金属元素的性质递变规律：
从上到下，随着核电荷数的递增，碱金属元素原子的电子层数逐渐增多，原子核对外层电子的吸引力逐渐减弱，失电子能力逐渐增加，还原性逐渐增强。
（2）卤族元素的性质递变规律：
从上到下，随着核电荷数的递增，卤族元素原子的电子层数逐渐增多，原子核对外层电子的吸引力逐渐减弱，得电子能力逐渐减弱，氧化性逐渐减弱。
3.核素
（1）质子：
构成原子的基本粒子，它和中子一起构成原子核。
质子带1个单位正电荷，电量为
，和电子所带电量相等，电性相反。
（2）中子：
构成原子的基本粒子，它和质子一起构成原子核。
中子是不带电的中性粒子，它的质量比质子略大。
（3）电子：
构成原子的基本粒子，它在原子核外高速运动。
电子带负电，电量为
，是电量的最小单位，定为1个单位电荷，叫做电子电荷，电子的质量是
，约为质子的
。
到目前为止，电子的半径尚未精确测定，经实验估计，大约为1fm（飞米），即
。
（4）核素：
具有一定数目的质子和中子的一种原子。
（5）元素：
具有相同的核电荷数（即质子数）的同一类原子，统称为元素。
（6）同位素：
质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素。
二、元素周期律
1.原子序数：
按核电荷数由小到大的顺序给元素编号，这种序号叫做该元素的原子序数。
2.核外电子排布：
在多电子原子中，电子的能量是不相同的。
在离核较近的区域内运动的电子能量较低，在离核较远的区域内运动的电子能量较高。
电子总是尽可能地先从内层排起，当一层充满后再填下一层。
3.电子层：
在多电子原子里，根据电子能量的差异和通常运动区域离核的远近不同，可把电子分为不同电子层。
通过对许多原子电离能的分析，人们发现，电子可分成能量相近的若干组，每组电子即为一个电子层，依据电子能量由低到高，离核由近到远，依次称为第1、2、3、4、5、6、7电子层，分别用符号K、L、M、N、O、P、Q表示。
4.价电子：
原子核外可用于参加成键的电子。
对于主族元素来说，最外层电子就是价电子；对于副族元素来说，最外层电子和比最外层能量更高的亚层上的电子称为价电子。
三、化学键
1.化学键：
使离子相结合或原子相结合的作用力。
2.离子键：
带相反电荷的离子之间的相互作用。
3.共价键：
原子间通过共用电子对所形成的相互作用。
4.电子式：
在元素符号周围用小黑点（或×等）表示原子的最外层电子的式子。
【重难点突破】
一、同周期、同主族元素性质的递变规律
1.物理性质的递变规律
①密度
同周期元素，由于状态不同，关系比较复杂，若要比较，必须弄清二者的状态；同主族元素，从上到下，总的来说，密度依次增大。
如碱金属元素，从锂到铯，总的趋势是依次增大，但钾反常。
卤族元素，从氟到碘，单质的密度依次增大。
②单质的颜色
对碱金属元素来说，大都为银白色金属，只有铯略带金色光泽。
对卤素单质来说，从氟气到碘，颜色依次加深。
③单质的溶解性
对卤素单质来说，在水中的溶解度都不大，并呈依次减小的趋势。
但在有机溶剂中的溶解度较大，它们都易溶于有机溶剂（氟能与有机物发生剧烈反应）。
④毒性
从氟到碘，从剧毒逐渐过渡到微毒，即毒性依次降低。
2.化学性质的递变规律
同周期元素，从左到右，金属性依次减弱，非金属性依次增强。
同主族元素，从上到下，金属性依次增强，非金属性依次减弱。
①金属性越强，单质的还原性越强，对应离子的氧化性越弱；单质与水或酸反应越剧烈，置换出氢越容易；最高价氧化物的水化物的碱性越强，其离子的氧化性越弱。
②非金属性越强，单质的氧化性越强，对应离子的还原性越弱；单质与氢气反应越剧烈，氢化物越稳定；非金属性越强，最高价氧化物的水化物的酸性越强（氟除外）。
二、周期表中位置、化合价、化学式的互推
利用主族序数，可确定其最高正化合价（氧、氟除外），也可确定其可能的化合价。
如：
若最外层电子数为偶数，其化合价一般都为偶数，常为最外层电子数与若干个2的差值。
即若最外层电子数为6，则其正化合价可能为+6价、+4价、+2价；
若最外层电子数为奇数，其化合价一般都为奇数，常为最外层电子数与若干个2的差值。
即若最外层电子数为7，则其正化合价可能为+7价、+5价、+3价、+1价；
若最外层电子数为奇数，则其氧化物的化学式为R2On；若最外层电子数为偶数，则化学式为
。
三、同主族元素所形成的离子的关系
若为金属元素，则形成带相同电荷的阳离子；若为比较活泼的非金属元素，则形成带相同电荷的阴离子。
如：
若A、B为同主族的金属元素，A形成A2+，则B形成B2+；同样，若C、D为同主族的比较活泼的非金属元素，C形成C-，则D形成D-。
四、原子、离子的电子层数关系
一般来说，金属形成阳离子时，要比原子少一个电子层；非金属元素形成阴离子时，电子层数不变，即与原子的电子层数相同。
若两元素的原子相差一个电子层，形成离子后，相差二个电子层，则电子层数少的那种元素必为金属元素，电子层数多的那种元素必为非金属元素。
五、元素最高价氧化物的水化物与其氢化物的关系
通常，对于活泼非金属元素的氢化物，其水溶液一般呈酸性，其最高价氧化物的水化物也呈酸性。
对氮元素来说，它不符合此规律，因为它的氢化物的水溶液呈碱性。
这也是中学常见的氢化物中唯一的一种呈碱性的例子。
若某元素的最高价氧化物的水化物能与其氢化物发生非氧化还原反应，则此元素一定为氮元素。
对于非金属元素来说，其在最高价氧化物的水化物中的化合价的绝对值与其在氢化物中的化合价的绝对值之和，应为8（氢、氧、氟除外）。
六、某元素在周期表中的位置预测
如116号元素，现要确定它在周期表中的位置。
我们可以用电子排布式来确定，但通常从各周期所容纳的元素种类来确定。
我们知道，各周期排满元素后，其容纳元素的种类依次为1周期2种；2、3周期8种；4、5周期18种；6、7周期32种。
7个周期排满元素后，共容纳元素118种。
现在某元素为116号元素，比118少2，说明此元素位于118号元素前面第二种元素的位置。
118号元素为0族元素，117号元素为VIIA族元素，则116号元素为VIA族元素，因此该元素是第7周期第VIA族元素。
七、某元素在周期表中的性质预测
如已知某元素位于第8周期IIA族，则应利用碱土金属的性质递变规律加以推断。
它的单质应为银白色，密度在本主族中是最大的，即密度大于
；它与水剧烈反应甚至燃烧，并放出氢气；它的最高价氧化物的水化物是强碱；它的最高价氧化物的水化物易溶于水，热稳定性强；它的氯化物易溶于水，硫酸盐、碳酸盐难溶于水。
八、原子结构的稳定性
判断原子结构是否稳定，关键是看原子的最外层是否达到相对稳定结构。
若原子的最外层达到相对稳定结构，则原子稳定；若原子的最外层未达到相对稳定结构，则原子不稳定。
如稀有气体分子很稳定，是因为其原子的最外层电子达到了8个电子或2个电子（K层）的相对稳定结构，一般不与其他物质反应。
卤素和碱金属原子的最外层电子数为7个和1个，它们的原子结构不稳定，容易得到1个或失去1个电子，也就是易与其他物质发生化学反应，所以它们的原子结构不稳定。
从以上例子我们也可以看出，原子结构越稳定，原子的化学活动性越差；原子结构越不稳定，原子的化学活动性越强。
九、分子中化学键的稳定性
分子中化学键的稳定性，决定了分子的稳定性，因此分子的稳定性也就反映了化学键的稳定性。
化学键的稳定性主要说明物质是否易分解。
如某类物质对热的稳定性、对光的稳定性、化学稳定性等。
常见的例子有气态氢化物的稳定性，其稳定性大小规律是：
元素的非金属性越强，气态氢化物越稳定；在元素周期表中，从上到下，气态氢化物的稳定性逐渐减弱；从左到右，气态氢化物的稳定性逐渐增强。
【易错点专栏】
一、化合价与离子所带电荷的关系
学生易把化合价当成该元素所带电荷，于是把含氧酸中中心原子的化合价错误地当成其所带电荷。
其实，非金属元素不能形成简单的阳离子（H+除外），金属元素不能形成简单的阴离子。
活泼金属形成的阳离子，其带电荷不超过“+3”；较活泼的非金属形成的阴离子，其带电荷不超过“-3”。
如KClO3中含有K+和ClO3-，ClO3-中的Cl以原子的形式与氧原子共用电子对，其化合价为+5价，而学生常会认为它以
的形式存在。
再如H2O，常认为由H+和O2-构成，实际上是氢原子和氧原子共用电子形成的极性化合物。
二、电子式书写
有些同学在书写电子式时，常会把原子的电子式写成离子的电子式，简单阳离子的电子式出现了中括号，阴离子的电子式不加中括号，以及常把共用电子对的数目写错。
比如书写CO2的电子式时，常会写成的形式为
正确的形式应为
三、新元素性质的判断
学生遇到信息题中有关新元素性质的判断时，常会感到惊慌，不知如何下手。
有的也知道首先应确定该元素在周期表中的位置，然后利用该主族元素的性质递变规律加以判断，但不知如何确定其在周期表中的位置。
具体方法可参照“重难点突破6”。
【热点考点精析】
一、知识点设置在原子结构的特殊性上
（1）族序数等于周期数的元素是H、Be、Al等；
（2）最高正价与最低负价代数和为零的短周期元素是H（NaH中氢原子显
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）不表现出正价的元素是O、F。
二、知识点设置在元素的性质、用途和存在上
（1）形成化合物种类最多的元素，或单质是自然界硬度最大的元素，或氢化物中含氢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）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：
O；
（4）地壳中含量最多的金属元素；Al；
（5）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：
F；
（6）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：
Cs；
（7）单质在常温下呈液态的非金属元素：
Br；
（8）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：
Be、Al；
（9）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；
（10）元素的单质在常温下能与水反应放出气体的短周期元素：
Li、Na、F；
（11）常见的能形成同素异形体的元素有：
C、P、O、S；
（12）最易形成阳离子的元素是IA、IIA族的活泼金属；最易形成简单阴离子的元素是VIA、VIIA族的活泼非金属；最难形成离子而易形成共价化合物的是第IVA族的C和Si；
（13）对角相似的现象，如Be和Al、B和Si、O和Cl等；
（14）在浓硝酸、浓硫酸中能发生钝化作用的是铝和铁。
三、知识点设置在化学计算中
比如告诉某一反应中两种物质的某个量的关系，或最高价氧化物和氢化物中元素的质量分数。
通过化学计算可求出此元素的质量数，或相对原子质量，再利用质子数与中子数的关系求出原子序数，最后确定该元素。
四、知识点设置在周期表的整体框架上
此类试题往往是学生最感头疼的，因为待推断的元素不能根据一句话推出，必须构建周期表的整体框架，然后确定它们在周期表中的位置，进行综合推断。
［示例分析］
1.（05年北京高考）
X、Y、Z、W为按原子序数由小到大排列的四种短周期元素。
已知：
①X可以分别与Y、W形成X2Y、X2Y2、XW等共价化合物；
②Z可分别与Y、W形成Z2Y、Z2Y2、ZW等离子化合物。
请回答：
（1）Z2Y的化学式是______________________。
（2）Z2Y2与X2Y反应的化学方程式是______________________。
解析：
此题是由离子化合物Z2Y、Z2Y2的组成确定Z和Y的化合价为突破口的推断题。
由Z2Y、Z2Y2的组成可以确定Y的化合价为-2价和-1价，Z的化合价为+1价。
再由化合价确定它们在周期表中的位置，Z为IA族元素，Y为VIA族元素。
最后再根据Y、Z为短周期元素，确定Y为氧元素，Z为钠元素（排除锂，因其原子序数小于氧的原子序数）。
由X2Y、X2Y2可推出X为+1价，且其为非金属元素，所以很容易推出其为氢元素。
最后由离子化合物ZW可确定W的化合价为
价，其原子序数大于钠的原子序数，故W为氯。
答案：
（1）Na2O
（2）
2.（05年上海高考）
（1）在上面元素周期表中全部是金属元素的区域是（）
A.AB.BC.CD.D
（2）有人认为形成化合物最多的元素不是IVA族元素，而是另一种短周期元素，请你根据学过的化学知识判断这一元素是___________。
（3）现有甲、乙两种短周期元素，室温下，甲元素单质在冷的浓硫酸或空气中，表面都生成致密的氧化膜，乙元素原子核外M电子层与K电子层上电子数相等。
①用元素符号将甲、乙两元素填写在上面元素周期表中对应的位置。
②甲、乙两元素相比较，金属性较强的是___________（填名称），可以验证该结论的实验是___________。
（a）将在空气中放置已久的这两种元素的块状单质分别放入热水中
（b）将这两种元素的单质粉末分别和同浓度的盐酸反应
（c）将这两种元素的单质粉末分别和热水作用，并滴入酚酞试液
（d）比较这两种元素的气态氢化物的稳定性
答案：
（1）b
（2）H
（3）①如下表
②镁b、c
解析：
此题中的
（1）主要考查元素周期表的结构；
（2）主要考查形成多种化合物的元素。
此两者都是考查学生对基础知识的掌握情况；（3）主要考查原子结构和元素性质的关系。
（1）A区内含有非金属元素氢，B区为过渡元素区，全部为金属元素，C区中含有多种非金属元素，D区全部为稀有气体元素。
（2）绝大部分有机物离不开氢，另外，许多无机物中也含有氢元素，所以才会有人认为氢是形成化合物种类最多的元素。
（3）常见金属能在浓硫酸中钝化的有铁和铝，而铁为过渡元素，短周期元素中只有铝。
由乙的电子层结构很容易推出乙为镁。
由于在空气中放置很久的镁和铝表面都生成了氧化膜，而氧化铝难溶于热水，氧化镁可溶于热水，前者会阻止内部的金属发生反应，因此在不除氧化膜的情况下，用与水反应的快慢不能确定镁与铝的金属性强弱，故（a）不能验证。
但去掉氧化膜后的铝和镁就可以通过与热水反应或者与盐酸反应的速率来判断金属性的强弱。
由于二者是金属，所以不可能形成气态氢化物，显然（d）也是不正确的。
【STS】
一、夜光表
放射性物质（
以及
的同位素等）（提供能量），发光物质（ZnS、CaS）（放出冷光），激活剂［
，产生浅绿色冷光；
，产生橙色或蓝色冷光］。
二、指纹的检验
对于留在玻璃杯或门把手处的指纹，只要撒上一些铝粉就可以检验出来。
另外还有一种叫做硝酸银法。
人的手指表面很容易出汗，汗水的成分是各种有机盐，所以指纹中通常含有氯化钠的成分。
使用硝酸银进行检验时，汗液中的氯离子跟硝酸银中的银离子发生反应，生成白色的氯化银。
在日光的照射下，氯化银很快就分解出银的黑色影像，从而使指纹显现出来。
三、碳－14与考古
（1）确定死亡时间的科学依据
科学研究发现，经过5730年，碳－14含量减少一半；再经过5730年，碳－14含量又减少一半。
这叫做“半衰期”。
所有具有放射性的元素，都符合这个规律，即每经过一定时间，含量减少一半。
碳－14的半衰期是5730年，它特别适用于考古学家使用，因此被称为“碳钟”。
（2）动植物死亡时间的确定
当动植物死亡后，它就停止了吸收大气中碳－14或停止摄取含碳－14的植物作为营养。
由于动植物体内的碳－14不能得到及时地补充，所以在不断自动放出射线的过程中，动植物遗体内的碳－14的含量不断减少。
考古学家、生物学家可以通过测定动植物体化石内碳－14的含量与碳－12的比值来确定动植物生活的年代。
［跟踪练习］
一、选择题（每题只有一个选项符合题意）
1.甲、乙两种非金属：
（1）甲比乙容易与
化合；
（2）甲原子能与乙的阴离子发生置换反应；（3）甲的最高价氧化物对应的水化物酸性比乙的最高价氧化物对应水化物的酸性强；（4）与某金属反应时，甲原子得电子数目比乙的多；（5）甲的单质熔、沸点比乙的低。
能说明甲比乙的非金属性强的是（）
A.只有（4）
B.只有（5）
C.
（1）
（2）（3）
D.
（1）
（2）（3）（4）（5）
2.下列分子所含电子总数与氩原子的电子数不同的是（）
A.
B.
C.
D.
3.A元素的原子最外层电子数是a，次外层电子数是b；B元素的原子M层电子数是
，L层电子数是
，则A、B两种元素形成的化合物的化学式可能表示为（）
A.
B.
C.
D.
4.主族元素X、Y、Z的离子具有相同的电子层结构，原子半径X＞Z，离子半径Y＞Z，Y和Z能形成离子化合物，由此判断X、Y、Z三种元素的原子序数的大小关系是（）
A.X＞Y＞ZB.Z＞X＞Y
C.Y＞X＞ZD.X＞Z＞Y
［参考答案］
1.C2.C3.B4.B
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