专题51物质结构必修2.docx

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专题51物质结构必修2

物质结构专题

【高考目标定位】

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、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．以第一、二、三周期的元素为例，了解原子核外电子排布规律。

3．掌握的实质，了解元素周期表的结构及应用。

掌握同周期、同主族元素性质递变规律与原子结构的关系。

【主干知识梳理】

一、原子的结构

1-1原子构成

1-2原子表示方法：

。

式中：

X为元素符号，A为质量数，Z为质子数，中子数为N表示，

1-3几个数量关系

（1）原子中：

质子数＝

（2）质量数（A）＝（Z）＋（N）

（3）阳离子中：

质子数（Z）＝阳离子的核外电子数＋所带电荷数

（4）阴离子中：

质子数（Z）＝阴离子的核外电子数－所带电荷数

1-4核素、同位素和元素

元素：

具有相同核电荷数的同一类原子的总称。

核素：

具有一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子。

同位素：

质子数相同，中子数不同的同一种元素的不同核素的互称。

注意易混淆的问题：

（1）同种元素，可以有若干种不同的核素，即核素种类远大于元素种类。

（2）元素有多少种核素，就有多少种原子。

（3）同位素是同一元素不同原子的互相称谓，不指具体原子。

（4）同一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的化学性质几乎完全相同，只是某些物理性质略有差异。

二、原子核外电子排布与元素周期表结构

2-1电子层的表示方法

电子层数（n）

1

2

3

4

5

6

7

符号

O

P

Q

能量大小

由到

2-2核外电子排布规律

（1）核外电子总是尽量排布在能量的电子层，然后由里向外，依次排布在能量的电子层里。

（2）原子核外各电子层最多容纳个电子。

（3）原子最外层电子数目不能超过（K层为最外层时不能超过）。

（4）次外层电子数目不能超过，倒数第三层不超过。

2-3元素周期表结构

　　　个短周期（第、、周期）

　　　　个横行，即个周期　

周期表

　　　　　　　　　　　　　个长周期（第、、、周期）

　　　　　　　　　　　　　　　　个主族，（1、2、13～17纵行）

共个纵行（列），共族个副族，（3～7、11、12纵行）

　　　　　　　　　　　　　　　　第Ⅷ族（包括3个纵行）

　　　　　　　　　　　　　　　　个零族（稀有气体元素，18纵行）

2-4元素周期表的分区

（1）非金属元素位于元素周期表的区域，非金属性最强的元素是F，金属元素位于元素周期表的区域，金属性最强的元素是Cs或Fr。

（2）金属与非金属分界线附近的元素，既能表现出一定的，又能表现出一定的。

故可在金属与非金属分界线附近的元素中寻找，如Ge、Si等。

（3）在中寻找优良的催化剂和耐高温、耐腐蚀的合金材料。

（4）制造的农药，通常含有等非金属元素。

2－5原子结构与元素周期表的关系

（1）周期序数＝（钯除外）

（2）元素的最高正价＝价电子数

其中：

主族序数＝＝＝（氧无最高正价，氟无正价）。

（3）负价绝对值＝（限ⅣA～ⅦA、金属无负价）

【重难点突破】：

1．强化记忆元素周期表的结构

2．注意把握元素周期表的特点

（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；

（3）ⅠA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、七周期有32种元素。

3．理清原子序数与元素位置的“序数差值”规律

（1）同周期相邻主族原子的“序数差值”规律

①除第ⅡA族和第ⅢA族外，其余同周期相邻元素序数差为1。

②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“序数差值”规律

①第二、三周期的同族元素原子序数相差8。

②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。

③第四、五周期的同族元素原子序数相差18。

④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。

⑤第六、七周期的同族元素原子序数相差32。

三、元素周期律与元素性质递变规律

3-1元素周期律：

元素的性质随着而呈周期性变化的规律。

3-2元素周期表中元素性质的递变规律

随着原子序数的递增：

（1）元素原子的电子层排布呈现周期性的变化（最外层电子从1递增到8）

（2）同周期元素原子半径呈周期性变化（从左至右，半径逐渐减小）

（3）元素主要化合价呈周期性变化（从左至右，正价+1至+7；负价－4至－1）

最高正价＝主族序数＝最外层电子数；负价＝最高正价－8

【特别提醒】

①F没有正价，在OF2中，O为＋2价，与其它元素化合时氧为－2价或－1价，氧无最高正价。

②硫有＋6价，但没有S6+。

C、N、Si、Cl等亦如此！

（4）元素金属性非金属性呈周期性变化（从左至右，金属性减弱，非金属性增强）。

元素性质的周期性变化是元素原子的周期性变化的必然结果。

【重难点突破】：

1．“三看”比较微粒半径大小

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＋）

“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＋）

2．金属性、非金属性的多方面比较

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的金属性比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的非金属性比A强

其他判断元素金属性的依据：

①根据金属原子失电子吸收的能量判断

元素的原子或离子得到或失去电子时必然伴随着能量的变化，就金属原子失电子而言，在一定条件下，失电子越容易，吸收的能量越少；失电子越难，吸收的能量越多。

故可以根据金属原子在相同条件下失电子时吸收能量的多少判断金属元素的金属性强弱。

②依据电化学中的电极来判断

就原电池而言：

一般活泼金属作负极，所以金属的活动性为负极＞正极。

就电解而言：

电解过程中离子放电情况为，阴极：

Ag+＞Hg2+＞Cu2+（氧化性），则元素金属性与之相反。

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）化学键主要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。

【考点一】原子构成

【重难点突破】：

巧记10e－、18e－微粒

10电子体和18电子体是元素推断题的重要突破口。

以Ne为中心记忆10电子体：

此外，由10电子体中的CH4、NH3、H2O、HF失去一个H剩余部分的—CH3、—NH2、—OH、—F为9电子体，两两组合得到的物质如CH3CH3、CH3OH、H2O2、N2H4、F2等也为18电子体。

【特别提醒】

（1）H2、D2、T2之间既不是同位素关系，也不是同素异形体关系。

HD、DT、HT是单质不是化合物

（2）并非所有元素都有同位素，如Na、F、Al等就无同位素。

（3）原子核中无中子的原子是11H。

（4）几种重要的核素：

用以制造氢弹的是：

21H、31H；原子弹的核燃料为23592U；应用于考古的是146C

【典例分析】

已知N2－阴离子的核内有x个中子，其质量数为A，则mg该离子含电子的物质的量为

A．m（A－x）/AmolB．m（x＋2）/AmolC．m（A－x＋2）/Amol　D．m（A－x－2）/Amol

【跟踪演练1】

1．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、ODˉ       D、OHˉ

2.（2011海南卷）

是常规核裂变产物之一，可以通过测定大气或水中

的含量变化来检测核电站是否发生放射性物质泄漏。

下列有关

的叙述中错误的是

A.

的化学性质与

相同B.

的原子序数为53

C.

的原子核外电子数为78D.

的原子核内中子数多于质子数

3．在一定条件下，完全分解下列某化合物2g，产生氧气1.6g，此化合物是（   ）

A.1H216O      B.2H216O         C.1H218O         D.2H218O

【考点二】核外电子的排布与元素周期表

【特别提醒】短周期元素原子结构的特殊性

（1）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，如Ne、F－和Na+的电子层结构相同。

（2）最外层有1个电子的原子是H、Li、Na。

（3）最外层有2个电子的原子是Be、Mg、He。

（4）电子层数与最外层电子数相等的原子是H、Be、Al。

（5）最外层电子数等于次外层电子数的原子是Be、Ar。

元素周期表中，原子序数为奇（或偶）数的主族元素元素，元素所在族序数及主要化合价也是奇（或偶）数。

【特别提醒】

（1）最外层电子数为1的元素可能是主族（ⅠA），也可能是副族（ⅠB、ⅥB）。

（2）最外层电子数为2的元素可能是主族（ⅡA），也可能是副族（ⅡB），还可能是0族（He）。

（3）原子最外层电子数在3～7之间的一定是主族元素。

【典例分析】

（2015·全国卷Ⅰ）W、X、Y、Z均为短周期主族元素，原子序数依次增加，且原子核外L电子层的电子数分别为0、5、8、8，它们的最外层电子数之和为18。

下列说法正确的是（　　）

A．单质的沸点：

W>XB．阴离子的还原性：

W>Z

C．氧化物的水化物的酸性：

Y

【跟踪演练2】

1．我国的纳米基础研究能力已跻身于世界前列，曾制得一种合成纳米材料，其化学式为RN。

已知该化合物中的Rn+核外有28个电子，则R元素位于元素周期表的

A．第三周期第ⅤA族B．第四周期第ⅢA族

C．第五周期第ⅢA族D．第四周期第ⅤA族

2．（2011山东卷）元素的原子结构决定其性质和在周期表中的位置。

下列说法正确的是

A.元素原子的最外层电子数等于元素的最高化合价

B.多电子原子中，在离核较近的区域内运动的电子能量较高

C.P、S、Cl得电子能力和最高价氧化物对应的水化物的酸性均依次增强

D.元素周期表中位于金属和非金属分界线附近的元素属于过渡元素

3．已知A、B两元素的原子序数均小于18，它们的最外层分别有n个电子和m个电子，次外层分别有n＋2个电子和m－4个电子，则元素A是，B是，A、B所形成的化合物的分子式为。

4．根据下列条件写出元素名称和元素符号，判断各元素在元素周期表中的位置。

（1）A元素原子核外M层电子数是L层电子数的1/2：

；

（2）B元素原子的最外层电子数是次外层电子数的1.5倍：

；

（3）C元素原子的L层电子数与K层电子数之差是电子层数的2.5倍：

；

（4）D元素原子的次外层电子数是最外层电子数的1/4：

。

【考点三】元素周期律与元素周期表的应用

【特别提醒】

3－1.微粒半径比较常用“阴大阳小、阴上阳下、径小序大”规律来统称，其含义如下

（1）“阴大阳小”包括三层含义

①同一元素的原子和离子：

r（F－）＞r（F）；r（Na）＞r（Na+）

②同一周期的离子半径：

阴离子＞阳离子，如：

r（Cl－）＞r（Na+），r（O2－）＞r（Li+）；

③电子层结构相同的离子：

阴离子＞阳离子，如：

r（Cl－）＞r（K+）；r（O2－）＞r（Na+）。

（2）“阴上阳下、序大径小”的含义

即具有相同电子层结构的离子，阴离子元素在阳离子元素的上一个周期，且原子序数越大，粒子半径越小。

如“Xm+”“Yn－”的电子层结构相同，则X元素在Y元素的下一个周期，故原子序数X＞Y，离子半径Xm+＜Yn－。

（3）电子层数不同的微粒，一般而言，电子层数多，微粒半径越大。

3-2元素“位、构、性”之间的关系

1．根据元素在周期表中的位置比较其性质的方法

若A、B、C三元素位于元素周期表中如图所示位置，则有关的各种性质均可排出顺序（但D不能参与排列）。

则有：

（1）原子半径：

C＞A＞B；

（2）金属性：

C＞A＞B；

（3）非金属性：

B＞A＞C。

（4）A与D：

相似性，如Be与Al、Li与Mg。

2．元素的性质、存在、用途的特殊性推断

（1）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。

（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）常温下呈液态的非金属单质元素：

Br。

（4）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。

（5）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：

N，起氧化还原反应的元素：

S。

（6）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：

S。

（7）原子半径最小的元素、最高正价与最低负价绝对值之和不等于8的元素：

H。

（8）无正化合价、非金属性最强、单质及氢化物毒性很强的元素：

F。

【典例分析】

（2015·广东理综）甲～庚等元素在周期表中的相对位置如下表。

己的最高氧化物对应水化物有强脱水性，甲和丁在同一周期，甲原子最外层与最内层具有相同电子数。

下列判断正确的是

丙

庚

甲

丁

己

乙

戊

A．丙与戊的原子序数相差28

B．气态氢化物的稳定性：

庚＜己＜戊；原子半径大小：

甲＞丙＞庚

C．常温下，甲和乙的单质能与水剧烈反应

D．丁的最高价氧化物可用于制造光导纤维

【跟踪演练3】

1.（2011天津卷）以下有关原子结构及元素周期律的叙述正确的是

A．第IA族元素铯的两种同位素137Cs比133Cs多4个质子

B．同周期元素（除0族元素外）从左到右，原子半径逐渐减小

C．第ⅦA元素从上到下，其氢化物的稳定性逐渐增强

D．同主族元素从上到下，单质的熔点逐渐降低

2．有X、Y两种元素，原子序数≤20，X的原子半径小于Y，且X、Y原子的最外层电子数相同（选项中m、n均为正整数）。

下列说法正确的是

A．若X（OH）n为强碱，则Y（OH）n也一定为强碱

B．若HnXOm为强酸，则X的氢化物溶于水一定显酸性

C．若X元素形成的单质是X2，则Y元素形成的单质一定是Y2

D．若Y的最高正价为＋m，则X的最高正价一定为＋m

3．（2014·海南）下列有关物质性质的说法错误的是（　　）

A．热稳定性：

HCl>HIB．原子半径：

Na>Mg

C．酸性：

H2SO3>H2SO4D．结合质子能力：

S2－>Cl－

4．下列有关性质的比较，不能用元素周期律解释的是

A．酸性：

H2SO4＞H3PO4B．非金属性：

Cl＞Br

C．碱性：

NaOH＞Mg（OH）2D．热稳定性：

Na2CO3＞NaHCO3

【随堂基础巩固】

1．NA为阿伏伽德罗常数的值。

下列说法正确的是

A．18gD2O和18gH2O中含有的质子数均为10NA

D．235g核素23592U发生裂变反应：

23592U＋10n

9038Sr＋13654Xe＋1010n净产生的中子（n）数为10NA

C．1mol锎（25298Cf）原子中，中子数与质子数之差为56NA

B．126C与2NA个中子化合生成NA个146C

2．下列说法中正确的是

A.非金属元素呈现的最高化合价不超过该元素原子的最外层电子数

B.非金属元素呈现的最低化合价，其绝对值等于元素原子的最外层最子数

C.最外层有2个电子的原子都是金属原子

D.最外层有5个电子的原子都是非金属原子

3．（2011·江苏卷）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

4．X、Y、Z、W、R是五种短周期元素，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位于同一周期，R与Y处于同一主族，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的最高价氧化物对应的水化物都是强酸

5．短周期主族元素X、Y、Z、M、N的原子序数依次增大。

X和M的原子核外均有两个未成对电子，但不处于同一主族。

Y、Z、M最高价氧化物对应的水化物两两之间能相互反应。

下列叙述正确的是（）

A．原子最外层电子数由少到多的顺序：

Y、Z、X、M、N

B．单质Y的熔点高于单质Z的熔点

C．元素非金属性由弱到强的顺序：

M、N、X

D．电解N和Y、Z形成的化合物可分别得到对应的Y和Z

6．X、Y、Z均是短周期元素，X、Y处于同一周期，X、Z的最低价离子分别为X2－和Z－，Y+和Z－离子具有相同的电子层结构。

下列说法正确的是

A．原子最外层电子数：

X＞Y＞ZB．单质沸点：

X＞Y＞Z

C．离子半径：

X2－＞Y+＞Z－D．原子序数：

X＞Y＞Z

7．（2016–新课标2）a、b、c、d为短周期元素，a的原子中只有1个电子，b2－和c+离子的电

子层结构相同，d与b同族。

下列叙述错误的是

A．a与其他三种元素形成的二元化合物中其化合价均为＋1

B．b与其他三种元素均可形成至少两种二元化合物

C．c的原子半径是这些元素中最大的

D．d和a形成的化合物的溶液呈弱酸性

8．（2011广东卷）（双选）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

9．（2010上海卷）几种短周期元素的原子半径及主要化合价如下表：

元素代号

X

Y

Z

W

原子半径/pm

160

143

70

66

主要化合价

+2

+3

+5、+3、-3

-2

下列叙述正确的是

A．X、Y元素的金属性X

B．一定条件下，Z单质与W的常见单质直接生成ZW2

C．Y的最高价氧化物对应的水化物能溶于稀氨水

D．一定条件下，W单质可以将Z单质从其氢化物中置换出来

10．（2010江苏卷）（双选）已知A、B、C、D、E是短周期中原子序数依次增大的5种主族元素，其中元素A、E的单质在常温下呈气态，元素B的原子最外层电子数是其电子层数的2倍，元素C在同周期的主族元素中原子半径最大，元素D的合金是日常生活中常用的金属材料。

下列说法正确的是

A．元素A、B组成的化合物常温下一定呈气态

B．一定条件下，元素C、D的最高价氧化物对应的水化物之间能发生反应

C．工业上常用电解法制备元素C、D、E的单质

D．化合物AE与CE含有相同类型的化学键

11.X、Y、Z三种元素的原子序数依次增大，且位于第三周期，价电子数之和为10。

它们的最高价氧化物对应的水化物之间任意两种都能反应生成盐和水。

M元素原子的L层上有6个电子。

（1）写出X、Y、Z．M的元素符号：

X，Y，Z，M。

（2）X的单质跟水反应的离子方程式为。

（3）Z、M的氢化物的稳定性顺序＞。

（4）这四种元素的原子半径的大小顺序是，简单离子半径的大小顺序是。

12.用A+、B－、C2-、D、E、F、G和H分别表示含有18个电子的八种微粒（离子或分子），请回答：

（1）A元素是__________、B元素是__________、C元素是__________（用元素符号表示）。

（2）D是由两种元素组成的双原子分子，其分子式是__________。

（3）E是所有含18个电子的微粒中氧化能力最强的分子，其分子式是__________。

（4）F是由两种元素组成的三原子分子，其分子式是__________，电子式是__________。

（5）G分子中含有4个原子，其分子式是__________。

（6）H分子中含有8个原子，其分子式是__________。

13．表中是元素周期表的一部分，已知元素⑥⑦⑧均可构成电子数为18的。

回答下列问题：

①

②

③

④

⑤

⑥

⑦

⑧

（1）某元素能形成的化合物种类最多，该元素是表中的号元素（填编号）。

该元素有多种同位素，在科学上均有重要的应用，写出其中任意一种同位素的某一项用途。

（2）⑥号元素可形成两种18电子的阴离子，其离子符号分别为、。

（3）①～⑧号八种元素中，原子半径最小的元素具有的性质是（填序号）；该元素的单质与水反应的方程式为：

。

A．离子半径比⑤号元素的离子半径小

B．单质可与⑦的钠盐溶液反应，置换出元素⑥的单质

C