高考化学知识精讲专题6物质结构与元素周期律.docx
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高考化学知识精讲专题6物质结构与元素周期律
专题六物质结构与元素周期律
考向一原子结构
◇◆讲高考◆◇
(1)考纲要求
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。
了解原子、离子等概念的含义。
3.了解原子核外电子排布。
4.了解化学键的定义。
了解离子键、共价键的形成。
5.了解分子的含义。
了解原子团的含义。
(2)命题规律
本考向内容的考查主要出现在选择题和填空题中,常考查同位素概念、元素位构性的关系,zAX中各数量之间的关系一直是高考的重点和热点。
此类题常考常新,常常结合新发现的元素或同位素来考查,题目翻新,但题型不变,考查的知识点不变。
解答这类试
题时,一是要掌握好原子的组成和表示方法;二是要掌握好各基本粒子之间的关系,即原子序数=核电荷数=核内质子数=核外电子数(原子中)、质量数=中子数+质子数。
【例1】【2016年高考新课标Ⅱ卷】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
【答案】A
【解析】
【考点定位】考查元素的推断,元素周期律的应用等知识。
【名师点睛】本题考查元素的推断,元素周期律的应用等知识。
在短周期元素中,能形成b2-和C+离子的元素只能位于第二、第三周期,所以b为氧元素,c为Na元素,H原子的核外只有一个电子,则A为H元素,d与b同族,则d为S元素,然后根据元素周期律的基础知识解答即可。
【例2】【2016年高考浙江卷】短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X原子核外最外层电子数是其电子层数的2倍,X、Y的核电荷数之比为3:
4。
W−的最外层为8电子结构。
金属单质Z在空气中燃烧生成的化合物可与水发生氧化还原反应。
下列说法正确的是()
A.X与Y能形成多种化合物,一般条件下都能与Z的最高价氧化物的水化物发生反应
B.原子半径大小:
X<Y,Z>W
C.化合物Z2Y和ZWY3都只存在离子键
D.Y、W的某些单质或两元素之间形成的某些化合物可作水的消毒剂
【答案】D
【解析】
试题分析:
短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X原子核外最外层电子数是其电子层数的2倍,则X为C元素,X、Y的核电荷数之比为3:
4,则Y为O元素,W−的最外层为8电子结构,W为F元素或Cl元素,金属单质Z在空气中燃烧生成的化合物可与水发生氧化还原反应,则Z为Na元素,W只能是Cl元素。
A.X与Y形成的化合物有CO和CO2,Z的最高价氧化物的水化物是NaOH,CO与NaOH不反应,A项错误;B.一般来说,电子层数越多,原子半径越大,电子层数相同,质子数越多,半径越小,则原子半径大小:
X>Y,Z>W,B项错误;C.化合物Z2Y和ZWY3分别是Na2O、NaClO3,氯酸钠是含氧酸盐,既存在离子键,也存在共价键,C项错误;D.Y的单质臭氧,W的单质氯气,Y、W的化合物ClO2可作水的消毒剂,D项正确;答案选D.
【考点定位】考查元素的推断,元素周期律的综合应用等知识。
【名师点睛】掌握原子的电子层结构特征。
最外层电子数是电子层数的2倍的有氦、碳、硫,最外层电子数是电子层数的3倍的有氧。
最外层电子数是次外层电子数2倍的为碳,最外层电子数是次外层电子数3倍的为氧。
最外层电子数是内层电子数一半的为磷和锂。
同主族元素原子序数是2倍关系的为硫和氧。
◇◆讲基础◆◇
一、原子结构及离子结构中各种基本微粒间的关系
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。
3.一个信息丰富的符号
二、核素、同位素及相对原子质量
1.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。
3.四“量”比较
类别
定义
实例
原子质量
某元素某种核素的一个原子的真实质量
一个
8O原子的质量是2.657×10-26kg
原子的相对原子质量
一个原子的质量与一个
6C原子质量的
的比值
8O的相对原子质量约为16
元素的相对原子质量
元素的各种天然同位素的相对原子质量与其在自然界中所占的物质的量分数(或称丰度)计算出的平均值
Ar=Ar(A)·a%+Ar(B)·b%+…(其中a%+b%+…=1)
质量数
某原子核内质子数与中子数之和
8O的质量数为18
备注
某核素的质量数可视为该核素的近似相对原子质量
三、原子核外电子排布规律
核
外电
子
排
布
规
律
1
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
2
最外层电子数目不超过8个(K层为最外层时不超过2个)。
3
次外层电子数最多不超过18个,倒数第三层不超过32个。
4
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。
原
子
结
构
的
表
示
方
法
原子结构示意图和离子结构示意图
要理解图中各符号的含义。
例:
氯原子,
圆圈内表示原子的质子数,要注意正号;弧线表示电子层,弧线内数字表示该层中的电子数。
离子结构示意图中各符号含意一样,但注意原子结构示意图中质子数等于核外电子数,而离子结构示意图中质子数与核外电子数不相等。
如Cl-:
电子式
电子式是在元素符号周围用小黑点或电子式是在元素符号周围用小黑点或“×”的数目表示该元素原子的最外层电子数的式子。
小黑点或“×”的数目即为该原子的最外层电子数。
如
、
、
◇◆讲典例◆◇
【例1】【百强校·2016届上高县第二中学5月月考】2015年12月31日,日本获得第113号元素的正式命名权。
这种原子(记作
),是由30号元素Zn,连续轰击83号元素Bi获得的。
下列说法,不正确的是()
A.获得新核素
的过程,是一个化学变化
B.题中涉及的三种元素,都属于金属元素
C.这种超重核素
的中子数与质子数只差为52
D.这种新核素,是同主族元素中原子半径最大的
【答案】A
【解析】
考点:
考查核素的表示方法和质量数与质子数、中子数的关系
【趁热打铁】【百强校·2016届滕州一中12月月考】2015年4月,于敏获颁“影响世界华人终身成就奖”。
“钚--239”是“于敏型”氢弹的重要原料。
下列说法正确的是()
A.239Pu原子的原子核中含有239个质子
B.238Pu、239Pu和241Pu属于不同的核素
C.238Pu与238U在元素周期表中的位置相同
D.239Pu衰变成235U属于化学变化
【答案】B
【解析】
考点:
考查原子结构,原子中各微粒之间的关系。
【例2】【百强校·2016届静海一中下学期开学考】下列说法中,正确的是()
A.18O原子核内的中子数为8B.16O2和18O2的化学性质几乎相同
C.H216O与H218O质子数不同D.H2和D2属于同位素
【答案】B
试题分析:
18O原子核内的中子数为中子数为10,A选项不符合题意;同位素核外电子数排布完全相同,故化学性质几乎相同,B正确;C中两物质质子数相同,中子数不同,C错;同位素的前提必须是元素,故D错。
考点:
重点考查了同位素的概念以及相关知识。
【趁热打铁】【百强校·2016届西安市铁一中12月月考】下列分子中所有原子都满足最外层8电子结构的是()
①CO2②XeF6③PCl3④SO2⑤BF3⑥N2⑦P4⑧PCl5
A.①③⑥⑦B.①④⑤C.①④⑥D.②③④⑤
【答案】A
【解析】
试题分析:
①CO2中C元素化合价为+4,C原子最外层电子数为4,所以4+4=8,分子中C原子满足8电子结构;O元素化合价为-2,O原子最外层电子数为6,所以|-2|+6=8,分子中O原子满足8电子结构,①符合;②XeF6中F元素满足8电子稳定结构,但Xe的化合价是+6价,不能满足,②错误;③PCl3中P元素化合价为+3,P原子最外层电子数为5,所以5+3=8,分子中P原子满足8电子结构;Cl元素化合价为-1,Cl原子最外层电子数为7,所以|-1|+7=8,分子中Cl原子满足8电子结构,③符合;④SO2中S元素化合价为+4,S原子最外层电子数为6,所以4+6=10,分子中S原子不能满足8电子结构;O元素化合价为-2,O原子最外层电子数为6,所以|-2|+6=8,分子中O原子满足8电子结构,④不符合;⑤BF3中B元素的化合价是+3价,最外层3个电子,不能满足8电子稳定结构,氧元素满足,⑤不符合;⑥N2分子氮元素形成三键,满足8电子稳定结构,⑥符合;⑦P4是单质,属于正四面体结构,满足8电子稳定结构,⑦符合;⑧PCl5中P元素化合价为+5,P原子最外层电子数为5,所以5+5=10,分子中P原子不满足8电子结构;Cl元素化合价为-1,Cl原子最外层电子数为7,所以|-1|+7=8,分子中Cl原子满足8电子结构,⑧不符合;学科网
考点:
本题主要是考查分子8电子结构判断
◇◆讲方法◆◇
1.以原子结构、核外电子排布知识综合考查中学化学知识是高考重要的命题手段,应注重该类题型的训练。
找准解题突破口,确定出相关元素及对应物质,找准关键词,按照题目要求答题。
2.注意建立合理的思维模式:
阅读题目根据题设条件找出突破口假设验证。
考向二元素周期律与元素周期表
◇◆讲高考◆◇
(1)考纲要求
1.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。
2.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。
3.以IA和VIIA族为例,掌握同一主族内元素性质的递变规律与原子结构的关系。
4.了解金属、非金属在周期表中的位置及其性质递变的规律。
(2)命题规律
在历年高考中,元素周期表、元素周期律的知识点属于高频考点,往往以选择题、填空题形式出现。
在综合题部分,会以元素化合物知识为载体,结合物质的性质,根据元素周期律进行定性推断和运用。
纵观近几年年高考试题,主要是以元素及其化合物知识为载体,用物质结构理论,将解释现象、定性推理、规律总结、简单计算相结合,全方位、多层次地考查考生综合分析能力、逻辑推理能力及迁移应用能力。
【例1】【2016年高考新课标Ⅰ卷】短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加。
m、p、r是由这些元素组成的二元化合物,n是元素Z的单质,通常为黄绿色气体,q的水溶液具有漂白性,0.01mol·L–1r溶液的pH为2,s通常是难溶于水的混合物。
上述物质的转化关系如图所示。
下列说法正确的是()
A.原子半径的大小W B.元素的非金属性Z>X>Y C.Y的氢化物常温常压下为液态 D.X的最高价氧化物的水化物为强酸 【答案】C 【解析】 【考点定位】考查元素周期表、元素周期律的应用及和无机框图题推断的知识。 【名师点睛】元素周期表、元素周期律是学习化学的工具和基本规律。 元素周期表反映了元素的原子结构、元素的性质及相互转化关系的规律,是根据元素周期律的具体表现形式,元素周期律是元素周期表排布的依据。 元素的原子半径、元素的化合价、元素的金属性、非金属性、原子核外电子排布都随着原子序数的递增而呈周期性的变化。 同一周期的元素原子核外电子层数相同,从左到右原子序数逐渐增大;同一主族的元素,原子最外层电子数相同,从上到下原子核外电子层数逐渐增大。 原子核外电子排布的周期性变化是元素周期律变化的原因,掌握元素的单质及化合物的结构、反应条件、物质的物理性质、化学性质等是进行元素及化合物推断的关键。 本题难度较大,常由于物质的某个性质未掌握好导致失误、失分。 【例2】【2016年高考江苏卷】短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大,X原子的最外层有6个电子,Y是迄今发现的非金属性最强的元素,在周期表中Z位于 A族,W与X属于同一主族。 下列说法正确的是() A.元素X、W的简单阴离子具有相同的电子层结构 B.由Y、Z两种元素组成的化合物是离子化合物 C.W的简单气态氢化物的热稳定性比Y的强 D.原子半径: r(X)<r(Y)<r(Z)<r(W) 【答案】B 【解析】 【考点定位】本题主要是考查元素推断、元素周期律的应用等 【名师点晴】正确推断出元素是解答的关键,注意元素周期律的灵活应用。 “位—构—性”推断的核心是“结构”,即根据结构首先判断其在元素周期表中的位置,然后根据元素性质的相似性和递变性预测其可能的性质;也可以根据其具有的性质确定其在周期表中的位置,进而推断出其结构。 该题难度不大。 ◇◆讲基础◆◇ 1.强化认识元素周期表的结构 (1)记住元素周期表的18个纵行及对应的族 (2)记住元素周期表的边界 (3)记住元素周期表的一些特点 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; ③ⅠA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,第六周期有32种元素。 2.探究元素周期表中的规律 (1)电子排布规律 最外层电子数为1或2的原子可以是ⅠA族、ⅡA族或副族元素的原子;最外层电子数是3~7的原子一定是主族元素的原子,且最外层电子数等于主族的族序数。 (2)序数差规律 ①同周期相邻主族元素原子的“序数差”规律 a.除第ⅡA族和第ⅢA族外,其余同周期相邻元素序数差为1。 b.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”规律 a.第二、三周期的同族元素原子序数相差8。 b.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。 c.第四、五周期的同族元素原子序数相差18。 d.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。 e.第六、七周期的同族元素原子序数相差32。 (3)奇偶差规律 元素的原子序数与该元素在周期表中的族序数和该元素的主要化合价的奇偶性一致。 若原子序数为奇数时,主族族序数、元素的主要化合价均为奇数,反之则均为偶数(N、Cl元素除外,N元素有多种价态,Cl元素也有ClO2)。 0族元素的原子序数为偶数,其化合价看作0。 (4)半径大小比较规律 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(O2-) r(Na)>r(Na+) r(Fe)>r(Fe2+) “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+) (5)元素金属性、非金属性强弱规律 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非金属性比A强 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。 ◇◆讲典例◆◇ 【例1】【2016届北京西城一模】下列事实不能用元素周期律解释的是() A.气态氢化物的稳定性: HBr>HI B.0.1mol·L-1溶液的pH: NaOH>LiOH C.向Na2SO3溶液中加盐酸,有气泡产生 D.Mg、Al与同浓度盐酸反应,Mg更剧烈 【答案】C 【解析】 考点: 考查元素周期律的综合应用。 【趁热打铁】【2016届怀化一模】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 【答案】B 【解析】 考点: 原子结构和元素周期律的关系 【例2】【2016届黔东南州模拟】四种相邻的主族短周期元素的相对位置如表所示,元素x的原子核外电子数是m的2倍。 下列说法中正确的是() m n x y A.x最高价氧化对应水化物的碱性比y弱 B.m可形成多种氢化物,而n只形成一种氢化物 C.x的单质在m的最高价氧化物中燃烧,生成两种固体物质 D.m、n两元素所形成的化合物分子中,既含有离子键,也含有共价键 【答案】C 【解析】 试题分析: 4元素都是短周期元素,且为相邻主族,根据元素在周期表中的位置知,m和n位于第二周期、x和y位于第三周期,x原子核外电子数是m的2倍,y的氧化物具有两性,则y是Al元素,根据元素位置知,x是Mg元素、m是C元素、n元素N元素;A.氢氧化镁的碱性比氢氧化铝强,故A错误;B.碳元素可形成多种氢化物,N也能形成多种氢化物,如NH3、N2H4等,故B错误;C.Mg在CO2中燃烧,生成氧化镁和碳两种固体物质,故C正确;D.C、N两元素所形成的化合物分子中,只含有共价键,D错误,答案为C。 考点: 考查元素周期表和元素周期律的综合应用。 【趁热打铁】【2016届青岛一模】短周期元素X、Y、Z、W在周期表中的相对位置如下图所 示,已知它们的最外层电子数之和为21,下列说法一定正确的是() A.X、Y、Z、W中至少有一种是金属元素 B.元素的最高化合价: W>Z>Y C.简单离子半径由大到小的顺序: W>Z>Y>X D.一定条件下,W的单质可以置换出Z的单质 【答案】D 【解析】 考点: 元素周期表,元素周期律 ◇◆讲方法◆◇ 运用元素周期律解决问题时,首先要根据题给信息确定各元素在周期表中的相对位置,看元素是处于同一周期还是同一主族,然后借助同周期(或主族)元素性质的递变规律,分析相关性质的强弱关系,同时还要注意元素的特殊性质,并运用举例法判断正误。 ◇◆讲易错◆◇ 【例】【2016届济宁一模】X、Y、Z、W、M五种短周期元素,X、Y同周期,X、Z同主族,Y形成化合物种类最多,X2-、W3+具有相同的电子层结构,M为短周期主族元素中原子半径最大的元素。 下列说法正确的是() A.原子半径大小顺序为M>W>X>Z>Y B.W元素形成的可溶性盐溶液一定显碱性 C.M、X只能形成离子化合物,且形成的离子化合物中只含离子键 D.W的氧化物与Z、M的最高价氧化物的水化物均能反应 【答案】D 【解析】 故D项正确。 考点: 元素周期表,元素周期律。 误区警示: 以原子结构、核外电子排布知识综合考查中学化学知识是高考重要的命题手段,应注重该类题型的训练。 找准解题突破口,确定出相关元素及对应物质,找准关键词,按照题目要求答题。
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