高中化学物质结构元素周期律原子结构元素周期律化学键分子结构晶体结构人教版.docx
《高中化学物质结构元素周期律原子结构元素周期律化学键分子结构晶体结构人教版.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中化学物质结构元素周期律原子结构元素周期律化学键分子结构晶体结构人教版.docx（57页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
高中化学物质结构元素周期律原子结构元素周期律化学键分子结构晶体结构人教版
第五单元物质结构元素周期律
考纲展现
本章内容
考纲要求
物
质
结
构
1、了解原子的结构及同位素的概念。
理解原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数，以及质量数与质子数、中子数之间的相互关系。
2、以第1、2、3周期的元素为例，了解原子核外电子排布的规律。
3、理解离子键、共价键的含义。
理解极性键和非极性键。
了解极性分子和非极性分子。
了解分子间作用力。
初步了解氢键。
4、了解几种晶体类型（离子晶体、原子晶体、分子晶体、金属晶体）及其性质。
元素周期律和元素周期表
5、掌握元素周期律的实质，了解元素周期表（长表）的结构（周期、族）及其应用。
6、以第3周期为例，掌握同一周期内元素性质（如：
原子半径、化合价、单质及化合物性质）的递变规律与原子结构的关系；以IA和VIIA组为例，掌握同一主族内元素性质递变规律与原子结构的关系。
考纲解读
本单元内容分四个部分：
其一是原子组成，重点掌握核组成符号的含义，弄清质量数、质子数和中子数之间的数量关系和在核组成符号中的位置关系，掌握质子数、电子数和电荷数的数量关系以及在离子符号中的位置关系。
其二是化学键和分子结构，化学键分离子键、共价键（极性键、非极性键、配位键）和金属键，分子分极性分子和非极性分子，掌握化合物类型与化学键类型的关系，分子极性和键的极性的关系。
其三是构成晶体的微粒种类及其相互作用，离子晶体、原子晶体、分子晶体的熔沸点比较规律，氢键存在导致的反常情况。
其四是元素周期表和元素周期律，利用元素在周期表中的位置关系，比较单核微粒半径、主要化合价（最高价、最低价）、单质的金属性、非金属性，化合物的酸碱性，非金属氢化物的热稳定性、熔沸点等。
本单元知识是历届高考必考的内容，题目的类型多以选择题为主，主要考查原子结构、元素周期律、化学键和分子结构及晶体结构等方面的内容，从06年各地高考试题分析，非选择题的26、27、28种有一道题，解题的切入点就是元素的原子结构，然后与元素化合物知识整合。
本单元知识误区
1.特殊族的规定：
零族不是主族，VIII族不属于副族，惰性气体元素不属于非金属元素。
2.元素周期律是指元素的性质随着原子序数（不是相对原子质量）的递增而呈周期性变化的规律。
3.共价化合物一定不含有离子键。
4.具有相同质子数的微粒不一定属于同一种元素，如：
（1）中性分子：
Ne、HF、H2O、NH3、CH4。
（2）等电子的阳离子：
Na+、H3O+、NH4+。
（3）等电子的阴离子：
O2-和NH-；OH-和F-、NH2。
（4）同一元素的不同微粒：
H+、H-、H等。
5.难失电子的元素不一定得电子能力强，如：
（1）稀有气体元素很少与其它元素反应，即便和氟气反应也生成共价化合物。
（2）IVA的非金属元素，既不容易失电子，也不容易得电子，主要形成共价化合物。
IVA的非金属元素是形成原子晶体的主力军，单质类的原子晶体有：
金刚石、硅晶体；化合物类的原子晶体有：
二氧化硅（水晶、石英）、碳化硅（金刚砂）。
6.微粒电子层数多的不一定半径就大如：
锂离子半径大于铝离子半径。
7.最外层只有1个电子的元素不一定是IA元素，可能是IB元素如Cu、Ag、Au，可能是VIB族的Cr、Mo。
8.最外层只有2个电子的元素不一定IIA族元素，可能是IIB族元素，如：
Zn、Cd、Hg，也可能是Sc、Ti、V、Mn、Fe、Co、Ni等。
9.晶体中有阳离子却不一定含有阴离子，如：
金属晶体钠中只有阳离子和自由电子。
10.有非极性键的化合物不一定是共价化合物，如：
Na2O2。
11通常情况下，组成和结构相似的物质分子量越大，熔沸点越高；但也不绝对，含氢键的化合物反常，如：
HF》HI。
12.固体不一定是晶体如：
CuSO4和.Na2CO3虽然是离子化合物，但CuSO4和Na2CO3是粉末，CuSO4•5H2O.和Na2CO3•10H2O是晶体。
13.氢化物不一定是共价化合物，如固态氢化物ＮaH、CaH2是离子化合物，气态氢化物一定是共价化合物。
14.有金属光泽能导电的单质不一定是金属单质如：
石墨。
15.键能越大，含该键的分子不一定就越稳定如：
叠氮酸HN3中氮氮三键键能很大，但是HN3却很不稳定。
16.只由同种元素构成的物质不一定是纯净物，如：
同素异形体之间构成的混合物；只由一种分子构成的物质才是纯净物，但H2、D2、T2混在一起通常被认为是纯净物。
17.凡是原子核内质子数大于1时，其中子数不少于质子数，核内中子的总质量大于质子的总质量。
18.酸式盐判断：
含氧酸盐中若含有氢，该盐不一定是酸式盐，如：
Na2HPO3和NaH2PO2均为正盐，因为H3PO3为二元酸，H3PO2为一元酸。
19.酸式盐水溶液不一定显酸性，只有NaHSO4、NaHSO3、NaH2PO4水溶液因电离呈酸性，其余酸式盐水溶液因水解而呈碱性。
20.只由非金属元素构成的化合物不一定是共价化合物，如：
NH4Cl。
21.氢原子电子云图中，一个小黑点并不表示一个电子，只表示电子在该处空间出现的机会。
22.并不是所有元素的原子核都由质子和中子构成，如：
氕。
23.绝大多数非金属的最高正化合价和它的负化合价的绝对值之和等于8，但H、B、O、F例外。
24.绝大多数主族元素的最高正化合价等于该元素所在的主族序数，但O、F例外。
25.活泼金属与活泼非金属形成的化合物一般属于离子化合物，但AlCl3例外。
26.非金属单质中一般存在非极性键，稀有气体除外。
27.非金属单质一般是非极性分子，但臭氧分子例外。
第15讲原子结构
目标定位
1.原子构成及构成原子的微粒间关系。
2.原子核外电子排布规律。
3.同位素的概念及其相关计算。
4.常见元素的名称、符号、离子符号、原子结构示意图。
知识梳理
1.原子是由居于原子中心的带正电的和带负电的绕核运动的构成。
原子核由带正电
的和不带电的构成（氕例外）。
整个原子的质量几乎全部集中在上。
2.构成原子的微粒间关系：
质量数=+，质子数==，质子数—电荷数=（中性原子的电荷数为零，所以中性原子的质子数等于电子数）。
3.质子数决定的种类，质子数和中子数决定的种类，核外电子尤其是最外层电子决定元素的。
4.核外电子根据能量由低到高、离核由近及远地分层排布。
排布规律：
各电子层最多容纳个电子，最外层不超过个电子，次外层不超过个电子，电子首先排满低能量轨道载排进高能量轨道。
5.稀有气体原子的电子层结构与同周期的非金属元素形成的阴离子、下一周期的金属元素形成的阳离子的电子层结构相同，例如：
具有氦原子电子层结构的的单核微粒有：
H-、He，具有氖原子电子层结构的的单核微粒有：
N3-、、、Ne、、、Al3+，具有氩原子电子层结构的的单核微粒有：
P3-、S2-、、Ar、、Ca2+。
6.短周期元素中最外层电子的个性：
（1）最外层电子有1个电子的元素是、、，最外层电子有2个电子的元素是、、；
（2）最外层电子数是次外层电子数2倍的元素是，最外层电子数是次外层电子数3倍的元素是,最外层电子数是次外层电子数4倍的元素是；（3）最外层电子数是次外层电子数的1/2的元素是、；（4）最外层电子数是内层电子总数1/2的元素是、；（5）最外层电子数与电子层数相等的元素是、、。
7.同位素：
具有相同和不同（或）的同一元素的不同互称。
质子数相同意味着种类相同，元素符号相同，所不同的是核组成符号中左上角的不同；例如：
氕（
H）、氘（
H）、氚（
H）；
C、
C；
O、
O；
Cl、
Cl等。
8.辨析一组概念：
元素的相对原子质量是用各同位素原子的质量数乘以各自原子的原子个数百分比所得的的平均值，用A表示同位素原子的质量数，n%表示该同位素原子的原子个数百分比，元素的近似相对原子质量：
A1*n1%+A2*n2%+A3*n3%+……；而元素的相对原子质量是用各同位素原子的相对原子质量乘以各同位素原子的原子个数百分比所得的的平均值，用M表示同位素原子的相对原子质量，n%表示该同位素原子的原子个数百分比，元素的平均相对原子质量：
M1*n1%+M2*n2%+M3*n3%+……。
9.元素的名称要注意偏旁部首：
金属通常是字旁（汞除外），固态非金属通常是字旁，气态非金属通常是字头，液态非金属偏旁是三点水，例如：
溴。
10.1~6周期的元素符号通常由个字母构成，如果元素符号由一个字母构成，则该字母必写，如果元素符号由两个字母构成，第一个字母大写，第二个字母必写。
11.离子符号：
X
，（用N表示中子数，用E表示电子数，n值可以是正值或负值），A–Z=N,Z-（+n）=E；左上角数字代表，左下角数字代表，右上角数字代表电荷数，电子数、中子数不能从微粒符号中直接读取，从位置关系得出：
中子数是左的数字减去左的数字、电子数是左的数字减去右的数字。
12.短周期元素的原子结构示意图写法：
Z=1~2时，只有一层，该层电子数为个；Z=3~10时，有层，第一层有2个电子，第二层有个电子；Z=11~18时，有层，第一层有个电子，第二层有个电子，第三层有个电子。
课堂互动
知识点1原子组成
1．原子是构成物质的一种微粒，原子是化学变化中的最小微粒，化学变化是分子拆开成原子，原子重新组合成分子的过程。
2．原子核由带正电的质子和不带电的中子构成，质子带的电荷数就是原子核所带的电荷数即核电荷数，所以质子数=等于核电荷数；而原子序数又是依据核电荷数由小到大排列的元素序数，即原子序数=核电荷数；有恒等式：
质子数=核电荷数=原子序数。
3．原子由原子核和核外电子构成，而一个电子的质量是一个质子质量的1/1836，原子的质量主要集中在原子核上，原子核由质子和中子构成，得出原子的质量关系：
质量数=质子数+中子数。
4．离子是带电荷的原子或原子团，原子失去电子变成阳离子，原子得到电子变成阴离子；原子失去几个电子就带几个单位的正电荷，原子得到几个电子就带几个单位的负电荷，得出电性关系：
阳离子：
质子数>电子数，质子数=阳离子的核外电子数+阳离子的电荷数，阴离子：
质子数<电子数，质子数=阴离子的核外电子数-阴离子的电荷数（电荷数是原子所带的电荷的数量，是正值），合并上述两等式得出：
离子的电荷=质子数-核外电子数，例如：
Na+带一个单位的正电荷，质子数是11，核外电子数是10，+1=11-10；Cl-离子带一个单位的负电荷，质子数17，电子数18，-1=17-18。
例题1.（05年全国卷二）分析发现，某陨石中含有半衰期极短的镁的一种放射性同位素
Mg，该同位素的原子核内的中子数是（）
A.12B.14C.16D.18
【分析】核组成符号
X中A表示质量数,Z表示质子数，中子数=质量数-质子数；本题中Mg元素的质子数题中没有给出，需要考生结合应该识记的短周期元素的原子序数判断得出质子数为12，根据核组成符号的含义，得出该同位素原子的质量数为28，中子数为28-12=16。
【答案】C
【点评】解此题的依据是核组成符号中各角数字代表的量的含义要弄清，左上角数字代表该同位素原子的质量数，左下角数字代表该同位素原子的质子数，如果题目不给出左下角数字的具体值，应该根据对短周期元素原子序数的记忆，自己得出质子数。
中子数由左上角数字减去左下角数字获得。
巩固练习
1．（04年全国卷四）
He可以作为核聚变材料，下列关于
He的叙述正确的是（）
A.
He和
H互为同位素
B.
He原子核内中子数为2
C.
He原子核外电子数为2
D.
He代表原子核内有2个质子和3个中子的氦原子
2.（03年新课程卷）人类探测月球发现，在月球的土壤中含有较丰富的质量数为3的氦，它可以作为未来核聚变的重要原料之一。
氦的该种同位素应表示为（）A.
HeB.
HeC.
HeD.
He
3.（04年上海卷）据报道，月球上有大量
He存在。
以下关于
He的说法正确的是（）A.是
He的同分异构体
B.比
He多一个中子
C.是
He的同位素
D.比
He少一个质子
例题2（05年上海）下列离子中，电子数大于质子数且质子数大于中子数的是（）A.D3O+B.Li+C.OD-D.OH-
【分析】电子数大于质子数的微粒应该是阴离子，淘汰选项A和B，O、D两原子中质子数和中子数相等，H原子中的质子数大于中子数，所以选项OH-符合题意。
【答案】D
【点评】中性原子或中性分子中，质子数=核外电子数；阳离子是由于微粒失去电子形成的，所以阳离子的质子数大于核外电子数；阴离子是由于微粒得电子形成的，所以阴离子的质子数小于核外电子；绝大多数原子的中子数大于等于质子数，H（氕）例外，本题考查不同微粒中质子数和电子数的关系、质子数和中子数的关系。
巩固练习
1．（04年河南）下列离子中，所带电荷数与该离子的核外电子层数相等的是（）A.Al3+B.Mg2+C.Be2+D.H+
2.（03年理科综合）X元素的阳离子和Y元素的阴离子具有相同的核外电子层结构，下列叙述正确的是（）
A.原子序数XYD.原子最外层电子数X例题3（02年上海综合）碳元素有多种同位素，其中
C具有放射性；它能自发放出某种射线，而衰变成其它元素。
考古学对出土生物遗骸的年代断定可以使用多种方法，其中较精确的一种是基于
C放射性的方法，但被断定的年代一般不超过5万年。
下列考古遗址发现的遗物中能用
C测定年代的是（）
A.战国曾侯乙墓的青铜编钟（距今约2400年）
B.马家窑文化遗址的粟（距今约5300年）
C.秦始皇兵马俑（距今约2200年）
D.元谋人的门齿（距今约170万年）
【分析】
C对生物遗骸的年代可以断定，时间限制在5万年之内，青铜编钟和兵马俑属于非生物，粟属于植物的一种，门齿是动物身体的一部分，但是元谋人的门齿超过了可以测定的时间限制。
【答案】B
【点评】本题旨在考察学生对生物、非生物的判断以及
C放射性法的时限掌握。
巩固练习
1．（03年上海）
C-NMR（核磁共振）、
N-NMR可用于测定蛋白质、核酸等生物大分子的空间结构，KurtWüthrich等人为此获得2002年诺贝尔奖。
下面关于
C、
N叙述正确的是（）A.
C与
N有相同的中子数
B.
C与C60互为同素异形体
C.
N与
N互为同位素
D.
N的核外电子数与中子数相同
2.（04年天津）核磁共振（NMR）技术已广泛应用于复杂分子结构的测定和医学诊断等高科技领域。
已知只有质子数和中子数为奇数的原子核有NMR现象。
试判断下列哪组原子均可产生NMR现象（）A.
O
P
Sn
B.
Al
F
C
C.元素周期表中VA族所有元素的原子
D.元素周期表中第一周期所有元素的原子
知识点2核外电子排布规律
1．核外电子数相同的微粒
（1）电子层结构相同的简单离子（10电子）有：
Na+、Mg2+、Al3+、F-、O2-、N3-；（18电子）简单离子有：
K+、Ca2+、Cl-、S2-。
（2）电子数相同的复杂离子：
（10电子）有：
NH
、H3O+、OH-、NH
；（18电子）有：
HS-。
（3）10电子的分子：
Ne、HF、H2O、NH3、CH4
（4）18电子的分子：
Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4
（5）（9+9）电子的分子：
（-F、–OH、–NH2、–CH3互相组合成的分子）
a.（自身组合型）：
F2、H2O2、N2H4、C2H6。
b.（相互组合型）：
CH3F、CH3OH、CH3NH2。
（6）质子总数与核外电子总数均相同的微粒：
阳离子：
Na+、NH
、H3O+；阴离子：
F-、OH-、NH
2．质子数相同的微粒分类
（1）两种原子：
Cl与
Cl
（2）原子和离子：
Cl与Cl-
（3）原子和原子团：
F与-OH、–NH2、–CH3
（4）原子和分子：
S与O2
（5）离子和离子：
OH-与NH
（6）离子和原子团：
OH-与–NH2
（7）离子和分子：
S2-与C2H4
（8）原子团和原子团：
–OH与–NH2
（9）分子和分子：
N2与CO
3.短周期元素中最外层电子的个性：
（1）最外层电子有1个电子的元素是H、Li、Na，最外层电子有2个电子的元素是He、Be、Mg；
（2）最外层电子数是次外层电子数2倍的元素是C，最外层电子数是次外层电子数3倍的元素是O,最外层电子数是次外层电子数4倍的元素是Ne；
（3）最外层电子数是次外层电子数的1/2的元素是Li、Si；
（4）最外层电子数是内层电子总数1/2的元素是Li、P；
（5）最外层电子数与电子层数相等的元素是H、Be、Al。
例题4下列微粒中，所有组成的原子满足最外层8个电子稳定结构的是（）A.NH3B.BeCl2C.PCl3D.PCl5
【分析】NH3分子中H原子形成一个共用电子对，最外层形成了2个电子的稳定结构，但不是8个电子的稳定结构；BeCl2中的Be原子形成2个共用电子对，最外层有4个电子；PCl5中的P原子形成5个共用电子对，最外层有10个电子；A、B、D均不对。
PCl3中的P原子形成3个共用电子对，加上本身的一对孤对电子，最外层有8个电子。
【答案】C
【点评】理解原子形成共用电子对数或得失电子数目与最外层电子数的关系是解此类题的关键。
记住一些核外电子的排布规律是前提。
巩固练习
1．下列各分子中所有原子都满足最外层8电子结构的是（）A.光气ClCOClB.五氯化磷C.三氟化硼D.溴乙烷
2.下列各分子中，所有原子都满足最外层8电子结构的是（）A.BF3B.H2OC.SiCl4D.PCl3
知识点3同位素的概念及其相关计算
1.同位素的相对原子质量:
某同位素一个原子的质量与
C原子质量的
的比值（量纲为1）2.同位素的质量数:
忽略电子的质量,将质子和中子的相对质量取近似整数值加起来的数值,叫质量数。
质量数实际上是同位素的近似相对原子质量。
3.元素的近似相对原子质量是用各同位素原子的质量数乘以各自原子的原子个数百分比所得的的平均值，用A表示同位素原子的质量数，n%表示该同位素原子的原子个数百分比，元素的近似相对原子质量：
A1*n1%+A2*n2%+A3*n3%+……。
4.元素的平均相对原子质量是用各同位素原子的相对原子质量乘以各同位素原子的原子个数百分比所得的的平均值，用M表示同位素原子的相对原子质量，n%表示该同位素原子的原子个数百分比，元素的平均相对原子质量：
M1*n1%+M2*n2%+M3*n3%+……。
例题5（02年上海）已知自然界氧的同位素有
O、
O、
O，氢的同位素有H、D，从水分子的构成来看，自然界的水一共有（）
A.3种B.6种C.9种D.12种
【分析】自然水（H2O）的一个水分子是由两个氢原子和一个氧原子构成的，这两个氢原子的组合方式是有三种，即H2、HD、D2；单个氧原子的形式也有三种
O、
O、
O，合计自然水有3*3=9种，即H2
O、H2
O、H2
O，HD
O、HD
O、HD
O，D2
O、D2
O、D2
O。
【答案】C
【点评】本题考查的是水分子的构成以及数学上的组合原理在化学中的应用。
巩固练习
1．已知自然界氧的同位素有
O、
O、
O，氢的同位素有H、D、T，从双氧水分子的构成来看，自然界的双氧水一共有（）
A.3种B.6种C.36种D.12种
2.已知自然界氯的同位素有
Cl、
Cl，从氯分子的构成来看，自然界的氯分子一共有（）
A.1种B.2种C.3种D.4种
例题6已知自然界氯有两种同位素分别为
Cl、
Cl，氯元素的近似相对原子质量是35.5，这两种同位数的原子个数比为（）
A.3：
1B.1：
3C.1：
1D.任意比
【分析】利用十字交叉法（37-35.5）：
（35.5-35）=3：
1，或者数字分析法：
35.5更接近于35，
Cl的权重大，占的原子个数百分比多，选择A。
【答案】A
【点评】本题的关键在于理解相关概念的含义及其相互关系，善于运用十字交叉法和数字分析法等技巧。
巩固练习
1．已知自然界硼有两种同位素分别为10B、11B，硼元素的近似相对原子质量是10.8，这两种同位数的原子个数比为（）
A.4：
1B.1：
4C.1：
1D.任意比
2.（02年苏豫）已知自然界铀主要有三种同位素分别为234U、235U、238U，三种同位素的原子百分含量分别为234U0.005%、235U0.72%、238U99.275%，请列出计算U元素近似相对原子质量的计算式（不必算岀具体值）：
例题7工业制硫酸时，如果与二氧化硫反应的氧气是18O2,反应一段时间后，18O会出现在哪种物质中（）
A.二氧化硫B.硫酸C.三氧化硫D.上述三种都会出现
【分析】18O作为示踪原子常用于考查反应机理，本题的关键是：
二氧化硫与氧气的反应是可逆反应，反应一段时间后没有反应的氧气、二氧化硫以及产物三氧化硫、硫酸将都含有18O。
【答案】D
【点评】示踪原子出现时，一定要注意反应特点：
是否可逆，注意反应机理：
酯化反应机理酸脱羟基醇脱羟基氢。
巩固练习
1．乙酸和乙醇在浓硫酸加热的条件下反应生成乙酸乙酯反应，如果乙醇中的氧原子采用示踪原子18O，请写出该反应式：
2.乙酸和乙醇在浓硫酸加热的条件下反应生成乙酸乙酯反应，如果乙醇中的氧原子采用示踪原子18O，则产物乙酸乙酯的式量是：
小试身手
【考题再现】
1．（02年上海高考）C60与现代足球有很相似的地方，它与石墨互为（）A.同位素B.同素异形体C.同分异构体D.同系物
2.（03年河南广东）下列各分子中，所有原子都满足最外层8电子结构的是（）A.H2OB.BF3C.CCl4D.PCl5
3.（04年北京高考）下列指定微粒的个数比为2：
1的是（）A.Be2+离子中的质子和电子B.
H原子中的中子和电子
C.NaHCO3晶体中的阳离子和阴离子
D.BaO2（过氧化钡）固体中的阴离子和阳离子
4．（05年江苏高考）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只能形成五种单质
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
5.（06年天津高考）下列说法正确的是（）A.用乙醇或CCl4可提取碘水中的碘单质
B.NaCl和SiC晶体熔化时，克服离子间作用力的类型相同
C.24Mg32S晶体中电子总数与中子总数之比为1：
1
D.H2S和SiF4分子中各原子最外层都满足8电子结构
【模
升级会员 