高考化学复习专题五物质结构和元素周期律.docx
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高考化学复习专题五物质结构和元素周期律
专题五物质结构和元素周期律
【命题趋势探秘】
命题
规律
考查内容
原子结构
元素周期律元素周期表
离子键、共价键
考查热度
☆☆
☆☆☆☆
☆☆☆
考查题型
选择题、填空题
选择题、填空题
选择题、填空题
所占分值
6分
分
6分
命题
趋势
本章主要包括原子结构、元素周期律、元素周期表和物质的结构三大块知识，它们的关系以及重要性可以归结成一句话：
“结构决定性质，性质决定用途、存在及制法”。
结构知识是中学化学中的重要基础理论之一。
元素周期律与元素周期表的主要知识点为：
①元素周期表的概念、实质；②元素性质的递变规律（原子半径、化合价、元素的金属性和非金属性）；③元素的单质及其化合物性质的变化规律；④元素周期表的结构、组成；原子结构、元素性质、元素周期表的关系；⑤由元素周期律和元素周期表进行元素和元素性质的推断。
物质结构和元素周期律这部分内容，在高中化学占有十分重要的地位，贯穿于教材的始终，也是高考的必考内容。
其中既有考查基础知识掌握情况的基础题，也有需要一定分析、推理、判断的中等难度题，还有考查学生思维的广泛性、辩证性的难题。
【高频考点聚焦】
◇考点1原子结构
【基础知识梳理】
1．构成原子的微粒及作用
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。
3．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。
2．核外电子排布规律
（1）能量最低原则
核外电子总是先排布在能量最低的电子层里，然后再按照由里向外的顺序依次排布在能量逐渐升高的电子层里。
（2）分层排布原则
①每层最多容纳的电子数为2n2个。
②最外层不超过8个（K层为最外层时不超过2个）。
③次外层不超过18个，倒数第三层不超过32个。
【核心考点讲练】
一、以同位素为核心的概念辨析
1．一种元素可以有多种核素，也可能只有一种核素；
2．有多少种核素就有多少种原子；
3．同位素：
“位”即核素的位置相同，在元素周期表中占同一个位置；
4．不同的核素可能具有相同的质子数，如
H与
H；也可能具有相同的中子数，如
C与
O；也可能具有相同的质量数，如
C与
N；也可能质子数、中子数、质量数均不相同，如
H与
C。
5．核变化不属于物理变化，也不属于化学变化。
二、同位素（核素）符号
【典例1】用n表示原子核外电子层数，下列说法不正确的是（）
A.原子核外每层最多容纳的电子数为2n2个
B.原子的核电荷数一定等于原子的核外电子数
C.He、Ne两种元素原子每层电子容纳的电子数都满足2n2
．D.同一原子核外的M层上的电子数一定比L层上的电子数多
解析：
根据核外电子排布规律可知，A正确；原子电中性，核电荷数等于核外电子数，B正确；He原子核外只有一个电子层，该层电子数为2，Ne为2、8，每层电子容纳的电子数都满足2n2，C正确；当M为最外层时可能的电子数为1～8，而此时的L层电子数为8个，D不正确；
答案：
D
【技巧点拨】本题除要考虑每层最多容纳电子数外，还要考虑最外层电子数不超过8个，次外层电子数不超过18等规律，此类题中常常要根据结构决定性质，性质也能反映结构特征这一关系进行推断。
【典例2】（2013·海南化学·3重水（D2O）是重要的核工业原料，下列说法错误的是
A．氘（D）原子核外有1个电子B．1H与D互称同位素
C．H2O与D2O互称同素异形体D．1H218O与D216O的相对分子质量相同
解析：
氘（D）为2H，氢原子核外有1个电子，A正确；1H与D，即1H与2H互为同位素关系，B正确；同素异形体是指同种元素组成的不同单质，普通水和重水属化合物，C不正确；1H218O与D216O的相对分子质量都为20，D正确。
答案：
C
◇考点2元素周期律元素周期表
【基础知识梳理】
1．世界上第一张元素周期表是在1869年由俄国化学家门捷列夫绘制完成的，随着科学的不断发展，已逐渐演变为现在的常用形式。
2．原子序数：
按照元素在周期表中的顺序给元素编号，称之为原子序数，原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数。
3．编排原则
（1）周期：
把电子层数相同的元素，按原子序数递增的顺序，从左至右排成的横行。
（2）族：
把最外层电子数相同的元素，按电子层数递增的顺序，从上至下排成的纵行。
4．元素周期表的结构
5．元素周期表中元素性质递变规律
6.周期表的应用
（1）根据元素在周期表中的位置，可以判断它的金属性和非金属性的相对强弱、原子核外电子排布、主要化合价以及单质极其重要化合物的性质。
或根据元素的性质可以判断其在周期表中的位置和主要化合价、核外电子排布、元素的金属性和非金属性的强弱。
（2）在金属与非金属的分界线附近寻找半导体材料，如锗、硅、硒等。
（3）在过渡元素中寻找各种优良的催化剂（如铂、镍等）和耐高温、耐腐蚀的合金材料（如制造火箭和飞机的钛、钼等元素）。
（4）合成农药用的元素在周期表的右上角，如S、P、Cl、N、F等元素。
（5）还可以预测新元素、新物质等。
【核心考点讲练】
1.由原子序数推断元素在周期表中的位置
记住稀有气体元素的原子序数：
2、10、18、36、54、86。
用原子序数减去比它小而相近的稀有气体元素的原子序数，即得该元素所在的纵行数。
第l、2纵行为IA、ⅡA族，第3～7纵行为ⅢB～ⅦB族，第8～10纵行为第Ⅷ,第11、12纵行为IB、ⅡB，第13～17纵行为
ⅢA～ⅦA族，第18纵行为0族。
这种元素的周期数比相近的原子序数小的稀有气体元素的周期数大1。
如26号元素在周期表中的位置推断：
26—18＝8，即第四周期第Ⅷ族。
备考注意：
如果是第六周期以上的元素，用原子序数减去比它小而相近的稀有气体元素原子序数后，再减去14，即得该元素所在的纵行数。
如84号元素所在周期和族的推导：
84—54—14＝16，即在16纵行，可判断为第六周期ⅥA族。
2.由位置推断元素的性质
（1）由主族序数和周期数来推断元素的性质。
①一般，主族序数-2＝本主族中非金属元素的种数（IA除外）。
②若主族元素的族序数为m，周期数为n，则：
m/n＜1时，为金属，m/n值越小，金属性越强；m/n＞1时，为非金属，m/n值越大，非金属性越强；m/n＝1时是两性元素。
（2）递变规律来推断元素性质
ⅠA、ⅡA、ⅢA、ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA0
1
2
3
4
5
6
7
B
AlSi
GeAs
SbTe
PoAt
特别提醒：
由表中递变规律可推知金属性最强的是Cs，非金属性最强的是F
3.“构、位、性”之间的关系
上述内容可表达为
说明：
（1）原子结构与周期表
①核外电子层数：
周期数。
②主族元素的最外层电子数；价电子数＝主族序数＝最高正价数（氧、氟除外）。
③质子数：
原子序数；原子核外电子数＝核电荷数。
④负价绝对值＝8一主族序数（限ⅣA～ⅦA）。
（2）同主族从上到下：
电子层数越多→原子半径越大→原子核对核外电子的吸引力越小→失电子能力增强，得电子能力减弱→金属性增强，非金属性减弱。
（3）同周期从左→右：
电子层数相同，核电荷数逐渐增大→原子半径逐渐减小→原子核对核外电子的吸引力增强→失电子能力减弱，得电子能力增强→元素的金属性减弱，非金属性增强。
【典例1】（2013·天津化学）下列有关元素的性质及其底边规律正确的是
A、
A族与
A族元素间可形成共价化合物或离子化合物
B、最高第二周期元素从左到右，正价从+1递增到+7
C、同主族元素的简单阴离子还原性越强，水解程度越大
D、同周期金属元素的化合价越高，其原子失电子能力越强
解析：
该题考查元素周期律。
A选项
A族的H元素可以与
A族的元素形成共价化合物，Na元素可以与
A族的形成离子化合物，正确；B选项第二周期元素从左到右，元素O和F无正价，错误。
C选项同主族元素的简单阴离子还原性越强，水解程度越小，错误。
D选项同周期金属元素的化合价越高，其失电子能力越弱，如NaMgAl，错误。
答案：
A
【典例2】（2013江苏卷·10）短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，且原子最外层电子数之和为13。
X的原子半径比Y的小，X与W同主族，Z是地壳中含量最高的元素。
下列说法正确的是
A．原子半径的大小顺序:
r（Y）>r（Z）>r（W）
B．元素Z、W的简单离子的电子层结构不同
C．元素Y的简单气态氢化物的热稳定性比Z的强
D．只含X、Y、Z三种元素的化合物，可能是离子化合物，也可能是共价化合物
解析：
地壳中含量最高的元素是O元素，故Z为O元素；X的原子半径比Y小，故X在Y的上一周期，则X为H元素，W为Na元素，Y为N元素。
原子半径r（Na）＞r（N）＞r（O），A项错误；O2-与Na+都是10电子微粒，电子层结构相同，B项错误；因非金属性O＞N，故热稳定性H2O＞NH3，C项错误；含有H、N、O三种元素的化合物可以是共价化合物，如HNO3，也可以是离子化合物，如NH4NO3，D项正确。
答案：
D
【技巧点拨】粒子半径大小比较解题方法
◇考点3离子键共价键
【基础知识梳理】
1．离子键和共价键的比较
离子键
共价键
概念
带相反电荷离子之间的相互作用
原子间通过共用电子对形成的相互作用
成键
粒子
阴、阳离子
原子
成键
实质
静电作用：
包括阴、阳离子之间的静电吸引作用，电子与电子之间以及原子核与原子核之间的静电排斥作用
静电作用：
包括共用电子对与两核之间的静电吸引作用，电子与电子之间以及原子核与原子核之间的静电排斥作用
形成
条件
活泼金属与活泼非金属化合
一般是非金属与非金属化合
2.离子键的表示方法
（1）用电子式表示离子化合物的形成过程
①Na2S：
错误！
未找到引用源。
；
②CaCl2：
错误！
未找到引用源。
。
（2）写出下列物质的电子式
【核心考点讲练】
一、化学键中概念理解中几个注意点
1．共价化合物中肯定没有离子键，离子化合物中肯定有离子键，也可能含有共价键。
如氢氧化钠、铵盐等这类含有原子团的离子化合物。
并不是所有的物质都肯定含有化学键，稀有气体属于单原子构成的分子，是惟一一类不含任何化学键的物质。
2．金属元素和非金属元素间不一定都能形成离子键，如AICl3中存在的是共价键。
离子键不一定只存在于金属元素与非金属元素之间，如NH4Cl中NH4+与Cl-之间存在的是离子键。
3．离子化合物中一定存在离子键；
4．含有阴阳离子的化合物一定是离子化合物，则一定就有离子键；
5．含有离子的晶体中不一定有离子键（还有一种叫金属晶体，其中有阳离子无阴离子）。
6．离子键不一定存在在金属阳离子和阴离子之间，非金属元素之间也可以形成离子键，如NH4Cl等铵盐的阴阳离子之间。
7．离子化合物中不含分子和原子。
8．形成离子键的情况：
元素原子的半径越大，最外层电子数越少，则原子越容易通过失去电子的方式而达到稳定结构。
此种情况一般是金属元素原子。
一般情况下，活泼金属元素原子与活泼非金属元素原子之间容易形成离子键。
9．形成共价键的情况：
元素原子的半径越小，最外层电子数越多，则原子越容易通过得到电子的方式而达到稳定结构。
此种情况一般是非金属元素原子。
一般情况下，非金属元素原子之间形成的是共价键。
二、电子式书写时常见的错误
（1）漏写未参与成键的电子，如：
（3）书写不规范，错写共用电子对，如：
N2的电子式为
，不能写成
N·
·N
，更不能写成
。
（4）不考虑原子间的结合顺序，如HClO的结构式为H—O—Cl而非H—Cl—O。
（5）不考虑原子最外层有几个电子，均写成8电子结构，如CH
的电子式为
。
（6）不考虑AB2型离子化合物中2个B是分开写还是一起写。
如：
CaBr2、CaC2的电子式分别为
。
【典例1】判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”
（6）MgSO4晶体中只存在离子键（×）
（2009·广东理基，28A）
解析 SO
中存在共价键。
【技巧点拨】理解离子键概念，一定要抓住其实质，静电作用不仅包括静电引力，还有静电斥力，是一种平衡；阴、阳离子形成离子键，这里的离子不仅包含Na+、K+、Ca2+、Cl—、F—等单原子得失电子后形成的离子，还包括NH4+、SO42-、CO32-、NO3—等多原子组成的离子，特别应注意“铵盐”都是离子化合物，如NH4Cl、NH4NO3等，但全部由非金属元素组成。
【典例2】（2012·大纲全国卷，6）下列有关化学键的叙述，正确的是（ ）
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一定是共价化合物
解析 特别注意：
离子化合物中一定含有离子键，共价化合物中一定含有共价键；含有离子键的化合物一定是离子化合物，但含有共价键的化合物不一定为共价化合物，如NaOH、NH4Cl等。
故A项正确，D项错误；化学键既可以存在于化合物中，也可以存在于双原子或多原子的单质分子中，如O2、O3，故B项错误；C项中，含有极性键的分子不一定是极性分子，若分子结构对称，则为非极性分子，如CO2、CH4等为非极性分子。
答案 A
专题热点集训5物质的组成和元素周期律
（45分钟）
一、选择题
1．（2014·上海单科化学卷）“玉兔”号月球车用
作为热源材料，下列关于
的说法正确的是
A．
与
互为同位素
B．
与
互为同素异形体
C．
与
具有完全相同的化学性质
D．
与
具有相同的最外层电子
1．D
【解析】A、
与
两种核素的质子数不相同，不属于同位素，A错误；B、
与
均属于核素，不是单质，不能互称为同素异形体，二者互称为同位素，B错误；C、
与
两种核素的质子数不相同，不属于同种元素，不具有完全相同的化学性质，C错误；D、
与
两种核素的质子数相同，所以具有相同的最外层电子（94），D正确。
2．（2014·上海单科化学卷）今年是门捷列夫诞辰180周年，下列事实不能用元素周期律解释的只有
A．碱性：
KOH>NaOHB．相对原子质量：
Ar>K
C．酸性HClO4>H2SO4D．元素的金属性：
Mg>Al
2．B
【解析】A、元素的金属性越强，其原子失电子能力越强、其对应氧化物的水化物碱性越强，金属性K＞Na，则碱性：
KOH＞NaOH，A不选；B、相对原子质量的大小与元素周期律无关，B选；C、非金属性Cl＞S＞P，元素的非金属性越强，对应的最高价氧化物的水化物的酸性越强，酸性HClO4>H2SO4，C不选；D、同周期元素从左到右金属性逐渐减弱，故元素的金属性：
Mg>Al，D不选。
3．（2014·上海单科化学卷）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N2C．HNO2和NO2―D．CH3＋和NH4＋
3．D
【解析】A、H3O＋的电子数等于1×3+8-1=10，OH―的电子数等于1+8+1=10，二者电子数相等，A不选；B、CO的电子数等于6+8=14，N2的电子数等于7×2=14，二者电子数相等，B不选；C、HNO2的电子数等于1+7+8×2=24，NO2―的电子数等于7+8×2+1=24，，二者电子数相等，C不选；D、CH3＋的电子数等于6+1×3-1=8，NH4＋的电子数等于7+1×4-1=10，二者电子数不相等，D选。
4．（2014·山东理综化学卷）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．
与
得电子能力相同
4．D
【解析】A、同主族元素最高价含氧酸的酸性随核电荷数的增加而减弱，A错误（没有指明是最高价）；B、核外电子排布相同的微粒可以是分子、原子或者离子，比如Na+、H2O、Ne、O2-四种微粒核外电子排布相同，但是他们的化学性质差别较大，B错误；C、Cl‾、S2‾、Ca2+、K+四种微粒核外电子排布相同，随着核电荷数增大，微粒半径逐渐较小，所以S2‾>Cl‾>K+>Ca2+、C错误；D、
与
属于同位素，都属于Cl元素，得点子能力相同，D正确。
5．（2014·全国理综I化学卷）X、Y、Z均为短周期元素，X、Y处于同一周期，X、Z的的最低价离子分别为
和
，Y+和
具有相同的电子层结构。
下列说法正确的是（）
A．原子的最外层电子数：
X>Y>ZB．单质沸点：
X>Y>Z
C．离子半径：
>Y+>
D．原子序数：
X>Y>Z
5．D
【解析】由于Y+与Z-的电子层结构相同，所以两种元素位于相邻周期，则Y是Na，Z是F，则X是S。
则原子最外层电子数F＞S＞Na，A错误；单质沸点：
S＞Na＞F2，B错误；离子半径：
S2-＞F-＞Na+，C错误；原子序数：
S＞Na＞F，D正确。
6．（2014·江苏单科化学卷）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
6．D
【解析】经分析知：
X为碳，Y为氧，Z为镁，W为硅，则原子半径镁大于硅，A错误；氧化镁为离子键，二氧化硅为共价键，B错误；碳酸的酸性大于硅酸，C错误；水的热稳定性大于硅烷，D正确。
7.（2013·新课标卷I·9）短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，其简单离子都能破坏水的电离平衡的是
A.W2-、X+B.X+、Y3+
C.Y3+、Z2-D.X+、Z2-
7．C
解析：
该题命题结构简单，切入点新颖，考察了离子化合价与其离子电荷的关系。
根据答案选项可知W、X、Y、Z形成的简单离子分别为W2-、X+、Y3+、Z2-，又知W、X、Y、Z均为短周期元素，且原子序数依次增大，故可推出W为O，X为Na，Y为Al，Z为S，Al3+和S2-均能发生水解，水解打破了水的电离平衡。
O2-不能在水溶液存在，而Na+不水解。
8．（2013·山东理综·8）W、X、Y、Z四种短周期元素在元素周期表中的相对位置如图所示，W的气态氢化物可与其最高价含氧酸反应生成离子化合物，由此可知
W
X
Y
Z
A．X、Y、Z中最简单氢化物稳定性最弱的是Y
B．Z元素氧化物对应水化物的酸性一定强于Y
C．X元素形成的单核阴离子还原性强于Y
D．Z元素单质在化学反应中只表现氧化性
8．A
解析：
因为W的气态氢化物可与其最高价含氧酸生成离子化合物，这指的是铵盐，W是N元素，则X、Y、Z依次是O、S、Cl。
则其氢化物中H2S最不稳定，A正确；只有氯元素的最高价含氧酸才一定比Y的含氧酸酸性强，B错；阴离子还原性S2-＞O2-，C错；Cl2与水的反应中既表现氧化性，也表现了还原性，D错。
9（2013·重庆理综·9）下列排序正确的是（）
A．酸性：
H2CO3＜C6H5OH＜H3COOH
B．碱性:
Ba（OH）2＜Ca（OH）2＜KOH
C．熔点：
MgBr2＜SiCl4＜BN
D．沸点：
PH3＜NH3＜H2O
9．D
解析：
考察性质比较，涉及酸性、碱性、熔点、沸点。
A项，通过回顾反应比较酸性：
CH3COOH>H2CO3>C6H5OH;B项，通过同周期、同主族递变规律比较碱性：
Ba（OH）2>KOH>Ca（OH）2;C项，通过晶体类型比较熔点，BN是原子晶体，SiCl4是分子晶体，MgBr2是离子晶体，熔点：
BN>MgBr2>SiCl4;D项，通过经验与氢键知识比较沸点，2常温是液体，而PH3、NH3是气体，P、N同主族相邻，NH3分子间存在氢键，所以，沸点：
PH3＜NH3＜H2O，选择D。
10．（2013·福建理综·9）四种短周期元素在周期表中的位置如右图，其中只有M为金属元素。
下列说法不正确的是
A．原子半径ZB．Y的最离价氧化物对应水化物的酸性比X的弱
C．X的最简单气态氢化物的热稳定性比Z的小
D．Z位于元索周期表中第2周期、第ⅥA族
10．B
解析：
根据各元素的位置关系，且M是金属元素，即M是Al元素，X是Si元素、Y是N元素，Z是O元素。
B项，Y的非金属性强于X，所以Y的最高价氧化物的水化物（HNO3）的酸性强于X的（H4SiO4）。
11．（2013天津卷）X、Y、Z、Q、R是五种短周期元素，原子序数依次增大。
X、Y两元素最高正价与最低负价之和均为0：
Q与X同主族：
Z、R分别是地壳中含量最高的非金属元素和金属元素。
请回答下列问题：
（1）五种元素原子半径由大到小的顺序是（写元素符号）。
（2）X与Y能形成多种化合物其中既含极性键又含非极性键，且相对分子质量最小的物质是（写分子式）。
（3）由以上某些元素组成的化合物A、B、C、D有如下转化关系：
A
B（在水溶液中进行）其中，C是溶于水显酸性的气体；D是淡黄色固体。
写出C的结构式：
；D的电子式：
。
①如果A、B均由三种元素组成，B为两性不溶物，则A的化学式为；由A转化为B的离子方程式为。
②如果A由三种元素组成，B由四种元素组成，A、B溶液均显碱性。
用离子方程式表示A溶液显碱性的原因：
。
A、B浓度均为0.1mol·L－1的混合溶液中，离子浓度由大到小的顺序是；常温下，在该溶液中滴加稀盐酸至中性时，溶质的主要成分有。
11．
（1）Na＞Al＞C＞O＞H
（2）C2H2
（3）O=C=O，
A为NaAlO２，
AlO2-+2H2O+CO2=Al（OH）3+HCO3-或
（或2AlO2-+3H2O+CO2=2Al（OH）3+CO32-）
CO32-+H2O
HCO3-+OH-,
c（Na+）c（HCO3-）c（CO32-）c（OH-）c（H+）,
NaHCO3、NaCl、CO2。
解析：
最高正化合价和最低负化合价之和等于0时只能为H元素和C元素，故X为H元素，Y为C元素，Q与X同主族，故Q为Na元素，含量最高的非金属元素Z是O元素，含量最高的金属元素R是Al元素。
（1）电子层数多的半径大，电子层数相同的，核电荷大的反而小。
所以半径有：
Na>Al>C>O>H。
（2）由C、H两种元素组成的化合物为烃，分子中既含有极性键又含有非极性键的最简单的烃为乙炔。
（3）题中五种元素能形成的溶于水后显酸性的气体为CO2，淡黄色固体为Na2O2。
①两性不溶物为Al（OH）3，则A为NaAlO2；②A
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