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专题一物质结构与元素周期律

专题一物质结构元素周期律

高考考点

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。

6．以IA和ⅦA族为例，掌握同一主族内元素性质递变规律与原子结构的关系。

7．了解元素周期表的结构；金属、非金属在周期表中的位置及其性质的递变规律。

8．了解化学键的涵义；离子键和共价键的形成；有机化合物中碳的成键特征；有机化合物的同分异构现象。

解决此专题的时候可关注如下几个要点：

考查主要集中在8（或18等）电子结构的判断，电子式的书写，微粒半径的比较，晶体熔沸点高低的判断，化学式的推导以及简单计算等，在体现基础知识再现的同时，侧重观察、分析、推理能力的考查。

高考题主要以元素推断题出现，旨在考查考生的分析推断能力。

对有突破口的元素推断题，可采用题目暗示的突破口，联系其他条件，顺藤摸瓜，各个击破，推出结论，对无明显突破口的元素推断题，可利用提示条件的限定，逐渐缩小推断范围，大胆尝试、猜测、充分考虑各元素的相互关系予以推断。

知识点一原子结构

决定原子种类

1、原子的构成

中子N（不带电荷）同位素（核素）

原子核→质量数（A=N+Z）近似相对原子质量

质子Z（带正电荷）→核电荷数元素→元素符号

原子结构最外层电子数决定主族元素的决定原子呈电中性

电子数（Z个）

化学性质及最高正价和族序数

体积小，运动速率高（近光速），无固定轨道

核外电子运动特征

决定

电子云（比喻）小黑点的意义、小黑点密度的意义。

排布规律→电子层数周期序数及原子半径

表示方法→原子（离子）的电子式、原子结构示意图

2、三个基本关系

（1）数量关系：

质子数=核电荷数=核外电子数（原子中）

（2）电性关系：

①原子中：

质子数=核电荷数=核外电子数

②阳离子中：

质子数>核外电子数或质子数=核外电子数+电荷数

③阴离子中：

质子数<核外电子数或质子数=核外电子数-电荷数

（3）质量关系：

质量数=质子数+中子数

3、基本概念

⑴质量数：

指原子核内所有的质子和中子的相对质量取近似整数值的加和，也恰好等于该元素的一种原子的质子数与中子数之和，但不能说成是“元素的质量数”。

⑵元素：

指具有相同的核电荷数（质子数）的同一类原子的总称，以游离态或化合态存在于自然界。

元素只论总类，不论个数，没有数量的含义，由核电荷数决定。

⑶核素：

具有一定质子数和一定中子数的一种原子称为一种核素，如氧元素存在三种核素：

816O、817O、818O。

⑷同位素

①概念：

质子数相同、质量数（或中子数）不同的原子互称同位素，如816O、817O、818O是氧元素的三种原子，互为同位素，即同一元素的不同核素之间互称同位素。

②同位素的特点：

　A．同一种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化学性质几乎完全相同，只是某些物理性质略有差异。

　B．天然存在的某种元素里，不论是游离态还是化合态，同位素原子所占的百分比一般是不变的。

知识点二：

原子核外电子排布的一般规律

核

外

电

子

排

布

规

律

各电子层最多能容纳2n2个电子

即：

电子层序号1234567

代表符号KLMNOPQ

最多电子数281832507298

最外层电子数目不超过8个（K层为最外层时不超过2个）。

次外层电子数最多不超过18个，倒数第三层不超过32个。

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。

[特别提醒]1-18号元素的原子结构特性：

①原子核中无中子的原子：

②最外层有1个电子的元素：

③最外层有2个电子的元素：

④最外层电子数等于次外层电子数的元素：

⑤最外层电子数是次外层电子数2倍的元素：

是次外层电子数3倍的元素：

是次外层电子数4倍的元素：

⑥电子层数与最外层电子数相等的元素：

⑦电子总数为最外层电子数2倍的元素：

⑧次外层电子数是最外层电子数2倍的元素：

⑨内层电子数是最外层电子数2倍的元素：

知识点三：

常见等电子体

1．核外电子总数为10的粒子：

①分子：

Ne、HF、H2O、NH3、CH4。

②阳离子：

Mg2+、Na+、Al3+、NH+4、H3O+。

③阴离子：

N3-、O2-、F-、OH-、NH-2。

2．核外电子总数为18的粒子：

①分子：

Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2、N2H4、C2H6。

②阳离子：

Ca2+、K+。

③阴离子：

P3-、S2-、Cl-、HS-。

3．核外电子总数以及质子总数均相同的粒子：

①Na+、NH+4、H3O+。

　②F-、OH-、NH-2。

　③Cl-、HS-。

　④N2、CO、C2H2。

知识点四元素周期律

1.元素周期表的结构

周期名称

周期别名

元素总数

规律

具有相同的电子层数而又按原子序数递增的顺序排列的一个横行叫周期。

7个横行

7个周期

第1周期

短周期

电子层数==周期数

（第7周期排满是第118号元素）

第2周期

第3周期

第4周期

长周期

第5周期

第6周期

第7周期

不完全周期

26（目前）

族名

类名

核外最外层电子数

规律

周期表中有18个纵行，第8、9、10三个纵行为第Ⅷ族外，其余15个纵行，每个纵行标为一族。

7个主族

7个副族

0族

第Ⅷ族

主

族

第ⅠA族

H和碱金属

主族数==最外层电子数

第ⅡA族

碱土金属

第ⅢA族

第ⅣA族

碳族元素

第ⅤA族

氮族元素

第ⅥA族

氧族元素

第ⅦA族

卤族元素

0族

稀有气体

2或8

副族

第ⅠB族、第ⅡB族、第ⅢB族、第ⅣB族、

第ⅤB族、第ⅥB族、第ⅦB族、第Ⅷ族

2.元素周期律

（1）.元素周期表中元素性质的递变规律

同周期（从左到右）

同主族（从上到下）

原子半径

逐渐减小

逐渐增大

电子层排布

电子层数相同

最外层电子数递增

电子层数递增

最外层电子数相同

失电子能力

逐渐减弱

逐渐增强

得电子能力

逐渐增强

逐渐减弱

金属性

逐渐减弱

逐渐增强

非金属性

逐渐增强

逐渐减弱

主要化合价

最高正价（＋1→＋7）

非金属负价==―（8―族序数）

最高正价==族序数

非金属负价==―（8―族序数）

最高氧化物的酸性

酸性逐渐增强

酸性逐渐减弱

对应水化物的碱性

碱性逐渐减弱

碱性逐渐增强

非金属气态氢化物的形成难易、稳定性

形成由难→易

稳定性逐渐增强

形成由易→难

稳定性逐渐减弱

碱金属、卤素的性质递变

（2）简单微粒半径的比较方法

原

子

半

径

1.电子层数相同时，随原子序数递增，原子半径减小

例：

rNa＞rMg＞rAl＞rSi＞rp＞rs＞rCl

2.最外层电子数相同时，随电子层数递增原子半径增大。

例：

rLi＜rNa＜rk＜rRb＜rCs

离

子

半

径

1.同种元素的离子半径:

阴离子大于原子,原子大于阳离子,低价阳离子大于高价阳离子.例：

rCl-＞rCl，rFe＞rFe2+＞rFe3+

1.电子层结构相同的离子,核电荷数越大,半径越小.

例：

rO2-＞rF-＞rNa+＞rMg2+＞rAl3+

2.带相同电荷的离子,电子层越多,半径越大.

例：

rLi+＜rNa+＜rK+＜rRb+＜rcs+；rO2-＜rs2-＜rse2-＜rTe2-

3.带电荷、电子层均不同的离子可选一种离子参照比较。

例：

比较rk+与rMg2+可选rNa+为参照可知

rk+＞rNa+＞rMg2+

（3）元素金属性和非金属性强弱的判断方法

金

属

性

比

较

本质

原子越易失电子，金属性越强。

判

断

依

据

1．在金属活动顺序表中越靠前，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比x金属性强。

非

金

属

性

比

较

本质

原子越易得电子，非金属性越强。

判

断

方

法

1．与H2化合越易，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．最高价氧化物的水化物酸性越强，非金属性越强。

4．An-+B=Bm-+A则

B比A非金属性强。

（4）周期表中特殊位置的元素

族序数等于周期数的元素：

H、Be、Al；

族序数等于周期数2倍的元素：

C、S；

族序数等于周期数3倍的元素：

O；

周期数是族序数2倍的元素：

Li；

周期数是族序数3倍的元素是：

Na；

最高正价不等于族序数的元素是：

O、F。

元素性质、存在、用途的特殊性

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；

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；

常温下呈液态的非金属单质元素是：

Br；

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是：

Be、Al；

元素的气态氢化物和它的最高价氧化物的水化物起化合反应的元素是：

N；，

元素的气态氢化物和它的最高价氧化物的水化物起氧化还原反应的元素是：

S；

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是：

S。

知识点五、化学键

1.离子键与共价键的比较

离子键

共价键

概念

阴、阳离子间通过静电作用所形成的化学键

原子间通过共用电子对（电子云重叠）所形成的化学键

成键微粒

离子（存在阴阳离子间和离子晶体内）

原子（存在分子内、原子间、原子晶体内）

作用本质

阴、阳离子间的静性作用

共用电子对（电子云重叠）对两原子核产生的电性作用

形成条件

活泼金属和活泼非金属化合时形成离子键

非金属元素形成的单质或化合物形成共价键

决定键能大小因素

①离子电荷数越大，键能越大；②离子半径越小，键能越大

①原子半径越小，键能越大；②键长越短，键能越大

影响性质

离子化合物的熔沸点、硬度等

分子的稳定性，原子晶体的熔沸点、硬度等

实例

2.极性共价键与非极性共价键的比较

共价键

极性共价键

非极性共价键

定义

不同元素的原子形成的共价键，共用电子对（电子云重叠）发生偏移的共价键

同种元素的原子形成共价键，共用电子对（电子云重叠）不发生偏移

原子吸引电子能力

不相同

相同

成键原子电性

显电性

电中性

影响性质

极性分子或非极性分子

非极性分子

实例

H—Cl

H—H、Cl—Cl

3.电子式的书写

电子式是用来表示原子或离子最外层电子结构的式子。

原子的电子式是在元素符号的周围画小黑点（或×）表示原子的最外层电子。

离子的电子式：

阳离子的电子式一般用它的离子符号表示；在阴离子或原子团外加方括弧，并在方括弧的右上角标出离子所带电荷的电性和电量。

分子或共价化合物电子式，正确标出共用电子对数目。

离子化合价电子式，阳离子的外层电子不再标出，只在元素符号右上角标出正电荷，而阴离子则要标出外层电子，并加上方括号，在右上角标出负电荷。

阴离子电荷总数与阳离子电荷总数相等，因为化合物本身是电中性的。

用电子式表示单质分子或共价化合物的形成过程

用电子式表示离子化合物的形成过程

4.结构式：

用一根短线来表示一对共用电子（应用于共价键）。

5.金属键与范德华力、氢键

存在范围

作用

本质

作用

强弱

决定键能大小因素

影响性质

金属键

金属阳离子和自由电子之间及金属晶体内

静电作用

强

①离子电荷数越大，键能越大；②离子半径越小，键能越大

金属晶体的熔沸点、硬度等

范德华力

分子间和分子晶体内

电性

引力

弱

结构相似的分子，其式量越大，分子间作用力越大。

分子晶体的熔沸点、硬度等

氢键

分子间和分子晶体内

电性

引力

弱（稍强）

分子晶体的熔沸点

化学反应的实质：

一个化学反应的过程，本质上就是旧化学键的断裂和新化学键的形成过程。

高考真题

题型一原子结构与化学键

．（07年山东理综·12）下列叙述正确的是

A．168O2和188O2互为同位素，性质相似

B．常温下，pH=1的水溶液中Na＋、NO3－、HCO3－、Fe2＋可以大量共存

C．明矾和漂白粉常用于自来水的净化和杀菌消毒，两者的作用原理相同

D．C（石墨，s）=C（金刚石，s）△H＞0，所以石墨比金刚石稳定

2．（07年宁夏理综·9）下列叙述错误的是

A．13C和14C属于同一种元素，它们互为同位素

B．1H和2H是不同的核素，它们的质子数相等

C．14C和14N的质量数相等，它们的中子数不等

D．6Li和7Li的电子数相等，中子数也相等

3．（07年广东化学·1）铋（Bi）在医药方面有重要应用。

下列关于

Bi和

Bi的说法正确的是

A．

Bi和

Bi都含有83个中子

B．

Bi和

Bi互为同位素

C．

Bi和

Bi的核外电子数不同

D．

Bi和

Bi分别含有126和127个质子

4．（07年广东理基·21）32S与33S互为同位素，下列说法正确的是

A．32S与33S原子的最外层电子数均为2

B．32S与33S具有相同的中子数

C．32S与33S具有不同的电子数

D．32S与33S具有相同的质子数

5．（08年广东理基·25）下列化学用语正确的是

A．Na2O2中氧元素的化合价为－2

B．乙醇的分子式：

CH3CH2OH

C．16S的结构示意图：

D．甲烷的结构式：

6．（09年广东理基·19）下列化学用语使用不正确的是

A．Na+的结构示意图

B．纯碱的化学式为Na2CO3

C．聚乙烯的结构简式为CH2=CH2

D．高氯酸（HCIO4）中氯元素的化合价为+7

7．（09年江苏化学·2）

下列有关化学用语使用正确的是

A．硫原子的原子结构示意图：

B．NH4Cl的电子式：

C．原子核内有10个中子的氧原子：

D．对氯甲苯的结构简式：

8．（08年广东理基·26）下列有关原子结构和元素周期律表述正确的是

①原子序数为15的元素的最高化合价为＋3

②ⅦA族元素是同周期中非金属性最强的元素

③第二周期ⅣA族元素的原子核电荷数和中子数一定为6

④原子序数为12的元素位于元素周期表的第三周期ⅡA族

A．①②B．①③

C．②④D．③④

9．（07年山东理综·13）下列关于元素的叙述正确的是

A．金属元素与非金属元素能形成共价化合物

B．只有在原子中，质子数才与核外电子数相等

C．目前使用的元素周期表中，最长的周期含有36种元素

D．非金属元素形成的共价化合物中，原子的最外层电子数只能为2或8

10．（08年广东文基·68）O3和H2O2都是常见的氧化剂，下列有关说法错误的是

A．O3和O2互为同位素

B．O3和H2O2的分子内都含有共价键

C．H2O2具有氧化性，可用于消毒杀菌

D．高空中的O3层保护保护人类免受紫外线的伤害

11．（09年广东理基·28）下列说法正确的是

A．MgSO4晶体中只存在离子键

B．含Ca2+、Mg2+的水都是硬水

C．雾是气溶胶，在阳光下可观察到丁达尔效应

D．玻璃是氧化物，成分可表示为Na2O·CaO·6SiO2

12．（09年广东文基·62）碘单质及其化合物具有重要应用。

下列说法正确的是

A．

与

互为同位素

B．加碘食盐能使淀粉溶液变蓝

C．从海带中提取I2的过程只发生物理变化

D．I和Cl是同族元素，HI比HCl稳定

题型二元素周期律

1．（07年广东化学·17）短周期元素X、Y、Z的原子序数依次递增，其原子的最外层电子数之和为13。

X与Y、Z位于相邻周期，Z原子最外层电子数是X原子内层电子数的3倍或者Y原子最外层电子数的3倍。

下列说法正确的是

A．X的氢化物溶于水显酸性

B．Y的氧化物是离子化合物

C．Z的氢化物的水溶液在空气中存放不易变质

D．X和Z的最高价氧化物对应的水化物都是弱酸

2．（09年江苏化学·8）X、Y、Z、W、R是5种短周期元素，其原子序数依次增大。

X是周期表中原子半径最小的元素，Y原子最外层电子数是次外层电子数的3倍，Z、W、R处于同一周期，R与Y处于同一族，Z、W原子的核外电子数之和与Y、R原子的核外电子数之和相等。

下列说法正确的是

A．元素Y、Z、W具有相同电子层结构的离子，其半径依次增大

B．元素X不能与元素Y形成化合物X2Y2

C．元素Y、R分别与元素X形成的化合物的热稳定性：

XmY＞XmR

D．元素W、R的最高价氧化物的水化物都是强酸

3．（09年广东化学·11）元素X、Y、Z原子序数之和为36，X、Y在同一周期，X＋与Z2－具有相同的核外电子层结构。

下列推测不正确的是

A．同周期元素中X的金属性最强

B．原子半径X＞Y，离子半径X＋＞Z2－

C．同族元素中Z的氢化物稳定性最高

D．同周期元素中Y的最高价含氧酸的酸性最强

4．（09年广东理基·35）下表是元素周期表的一部分，有关说法正确的是

ⅡA

ⅢA

ⅣA

ⅤA

ⅥA

ⅦA

A．e的氢化物比d的氢化物稳定

B．a、b、e三种元素的原子半径：

e>b>a

C．六种元素中，c元素单质的化学性质最活泼

D．c、e、f的最高价氧化物对应的水化物的酸性依次增强

5．（08年广东理基·27）根据表1信息，判断以下叙述正确的是

表1部分短周期元素的原子半径及主要化合价

元素代号

原子半径/nm

0．160

0．143

0．112

0．104

0．066

主要化合价

+6、—2

—2

A．氢化物的沸点为H2T

B．单质与稀盐酸反应的速率为L

C．M与T形成的化合物具有两性

D．L2＋与R2－的核外电子数相等

6.（2011新课标全国）短周期元素W、X、Y和Z的原子序数依次增大。

元素W是制备一种高效电池的重要材料，X原子的最外层电子数是内层电子数的2倍，元素Y是地壳中含量最丰富的金属元素，Z原子的最外层电子数是其电子层数的2倍。

下列说法错误的是

A.元素W、X的氯化物中，各原子均满足8电子的稳定结构

B.元素X与氢形成的原子比为1：

1的化合物有很多种

C.元素Y的单质与氢氧化钠溶液或盐酸反应均有氢气生成

D.元素Z可与元素X形成共价化合物XZ2

7.（2011广东高考22）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与电子层数相等，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

8.（2011江苏高考5）短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表中的相对位置如图1所示。

下列说法正确的是

A.元素X与元素Z的最高正化合价之和的数值等于8

B.原子半径的大小顺序为：

rX＞rY＞rZ＞rW＞rQ

C.离子Y2－和Z3＋的核外电子数和电子层数都不相同

D.元素W的最高价氧化物对应的水化物的酸性比Q的强

9．（2011浙江高考9）X、Y、Z、M、W为五种短周期元素。

X、Y、Z是原子序数依次递增的同周期元素，且最外层电子数之和为15，X与Z可形成XZ2分子；Y与M形成的气态化合物在标准状况下的密度为0.76g/L；W的质子数是X、Y、Z、M四种元素质子数之和的1/2。

下列说法正确的是

A．原子半径：

W＞Z＞Y＞X＞M

B．XZ2、X2M2、W2Z2均为直线型的共价化合物

C．由X元素形成的单质不一定是原子晶体

D．由X、Y、Z、M四种元素形成的化合物一定既有离子键，又有共价键

10．（07年广东理基·24）下列关于元素周期表和元素周期律的说法错误的是

A．Li、Na、K元素的原子核外电子层数随着核电荷数的增加而增多

B．第二周期元素从Li到F，非金属性逐渐增强

C．因为Na比K容易失去电子，所以Na比K的还原性强

D．O与S为同主族元素，且O比S的非金属性强

11．（08年江苏化学·7）下列排列顺序正确的是

①热稳定性：

H2O＞HF＞H2S②原子半径：

Na＞Mg＞O

③酸性：

H3PO4＞H2SO4＞HClO4④结合质子能力：

OH-＞CH3COO-＞Cl-

A．①③B．②④C．①④D．②③

12．（08年山东理综·11）下列说法正确的是

A．SiH4比CH4稳定

B．O2－半径比F－的小

C．Na和Cs属于第族元素，Cs失电子能力比Na的强

D．P和As属于第族元素，H3PO4酸性比H3AsO4的弱

13．（09年海南化学·2）同一短周期的元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加，下列叙述正确的是：

A．单质的化学活泼性：

C．单质的氧化能力：

14．（09年海南化学·10）门捷列夫在描述元素周期表时，许多元素尚未发现，但他为第四周期的三种元素留下了空位，并对它们的一些性质做了预测，X是其中的一种“类硅”元素，后来被德国化学家文克勒发现，并证实门捷列夫当时的预测相当准确。

根据元素周期律，下列有关X性质的描述中错误的是：

A．X单质不易与水反应B．XO2可被碳或氢还原为X

C．XCl4的沸点比SiCl4的高D．XH4的稳定性比SiH4的高

15.2011安徽高考11）中学化学中很多“规律”都有其使用范围，下列根据有关“规律”推出的结论合理的是

A.根据同周期元素的第一电离能变化趋势，推出Al的第一电离能比Mg大

B.根据主族元素最高正化合价与族序数的关系，推出卤族元素最高正价都是+7

C.根据溶液的pH与溶液酸碱性的关系，推出pH=6.8的溶液一定显酸性

D.根

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