【核心考点总动员】专题10：原子结构、元素周期表和元素周期律的应用

PAGE24考点十原子结构、元素周期表和元素周期律

题型介绍：原子结构和元素周期律是每年必考的重点内容，主要是对原子结构、同位素等概念的考查；元素的“原子结构”、“在周期表中位置”、“基本性质”三者间的关系考查；化学键的考查层次较低，高考考查重点放在对概念的理解上。元素周期律与元素周期表内容丰富，规律性强，因此命题的空间极为广阔。在选择题中，主要考查同位素概念、元素周期表位构性的关系，多涉及周期律中化合价、原子半径、氢化物稳定性、最高氧化物水化物的酸碱性比较，化学键类型的判断等，在部分省市卷及全国卷中均有出现，但更多的在物质结构综合推断题中出现，同时结合元素化合物知识、化学反应原理等进行考查。高考选题：【2022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1B．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【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。

解题技巧：1、核外电子排布规律及应用规律学习是主线，特性特点往往是考点，所以我们在复习中不仅要掌握原子结构的规律，还要掌握原子结构的特性。核电荷数为1～18的元素的原子结构是高考重点要求与考查的内容，熟练掌握其结构特征，尤其是核外电子排布是快速判断元素的前提和基础。（1）规律①最外层电子数跟次外层电子数相等的原子有Be、Ar。②最外层电子数是次外层电子数2倍的原子是C；3倍的是O；4倍的是Ne；eq\f1,2的是Li、Si。③电子层数跟最外层电子数相等的原子有H、Be、Al。④最外层电子数是电子层数2倍的原子有He、C、S；3倍的是O。（2）特性核电荷数为1～18的元素的特征性质：①气态密度最小，原子核中只有质子没有中子，原子序数、电子层数、最外层电子数三者均相等的是H。②单质硬度最大，熔沸点最高，形成化合物种类最多，正负化合价代数和为零且气态氢化物中含氢百分率最高的元素是C。③原子半径最大的是Na，最小的是H。④地壳中含量最多的元素为氧，其次是硅；地壳中含量最多的金属元素是铝。⑤一些元素的应用：Li、H常用于高能电池，Si是制造光电池、半导体的常用材料；Al是应用最广泛的短周期金属元素；14C（3）熟记常见的等电子微粒①常见“10e－”微粒A、分子：Ne、HF、H2O、NH3、CH4；B、阳离子：Na＋、Mg2＋、Al3＋、H3O＋、NH4；C、阴离子：F－、O2－、OH－、NH2-。②常见“18e－”微粒A、分子：Ar、HCl、H2S、H2O2、F2、C2H6、CH3OH；B、阳离子：K＋、Ca2＋；C、阴离子：Cl－、S2－、HS－。③其他等电子微粒A、“14e－”：Si、N2、CO、C2H2、C22-；B、“16e－”：S、O2、C2H4、HCHO。2、微粒半径大小比较（1）粒子半径比较基本原则①一看“电子层数”：当电子层数不同时，电子层数越多，半径越大。如同一主族元素，电子层数越多，半径越大如：rCl＞rF、rO2－＞rS2－、rNa＞rNa。②二看“核电荷数”：当电子层数相同时，核电荷数越大，半径越小。如同一周期元素，电子层数相同时核电荷数越大，半径越小。如rNa＞rCl、rO2－＞rF－＞rNa。

③三看“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。如：rCl－＞rCl、rFe2＞rFe3。（2）微粒半径的大小比较规律①同周期元素的原子半径随原子序数的递增逐渐减小。如：Na>Mg>Al>Si（稀有气体的原子半径不参与比较）。②同主族元素原子的半径随原子序数的递增逐渐增大。如： Li<Na<K<Rb;O<S<Se。③同周期阳离子半径随原子序数递增逐渐减小。如：第三周期中：Na>Mg2>Al3。④同周期阴离子半径随原子序数递增逐渐减小。如：第三周期中：Z821877，则X的最高正价也一定为mZ821877【答案】A【解析】试题分析：X、Y、Z是三种短周期的主族元素，由各元素在周期表中的位置可知，X处于第二周期，Y、Z处于第三周期．X原子的最外层电子数是其次外层电子数的3倍，则X最外层电子数为6，故X为氧元素，Z为硫元素，Y为磷元素。A、同周期随原子序数增大，原子半径减小，所以原子半Y＞Z，同主族自上而下，原子半径增大，所以原子半径Z＞X，故原子半径Y＞Z＞X，故A正确；B、同主族自上而下，非金属性减弱，所以非金属性X＞Z，非金属性越强，氢化物越稳定，所以气态氢化物的热稳定性X＞Z，故B错误；C、硫酸是强酸，磷酸属于中强酸，故C错误；D、硫元素的最高正价为6价，氧元素一般没有正化合价，故D错误；故选A。考点：考查了元素周期律与元素周期表的相关知识。【名师揭秘】元素周期表能够反映原子的位置和结构，在元素推断中如果已知元素在周期表中的位置，就可以快速确定元素的名称、原子结构及性质。但在实际考查中往往不是呈现完整的元素周期表，而是呈现某一片段，这就要求根据呈现的片段结构中提供的信息来推断元素。高频考点三：元素周期律的应用【典例】【百强校·2022届滕州一中12月月考】下列因果关系正确的是（）A．因为H2O的沸点比H2S高，所以O原子得电子能力大于S原子B．因为F原子得电子能力比Cl原子强，所以氢氟酸属于强酸C．因为H2CO3酸性大于H2SiO3，所以CH4稳定性大于SiH4D．因为NaKCl熔融=NaClK↑，所以Na原子失电子能力大于K原子【答案】C考点：考查元素周期律的应用。【名师揭秘】元素周期律的变化表现在离子半径、化合价、金属性和非金属性。其核心在金属性和非金属性。我们要知道金属性和非金属性表现在哪些方面，并能与元素及化合物知识、相关的实验现象结合起来。

高频考点四：粒子半径大小比较【典例】【2022届湖南省长株潭岳益五市十校高三12月联考】已知X、Y2、Z﹣、W2﹣四种离子具有相同的电子层结构．下列关于X、Y、Z、W四种元素的描述，不正确的是（）A．金属性：X＞Y，还原性：Z﹣＞W2﹣B．原子半径：X＞Y＞W＞ZC．离子半径：Y2＜X＜Z﹣＜W2﹣D．原子序数：Y＞X＞Z＞W【答案】A考点：考查元素周期表和元素周期律的应用等知识。【名师揭秘】粒子半径大小比较，首先看电子层，再看核电荷，最后看电子数，这几点之间具有层次性，具有先后关系，在比较过程中可以先分组，然后组内比较。

高频考点五：位—构—性的综合应用【典例】【2022届遂宁二诊】X、Y、Z、M、W为原子序数依次增大的5种短周期元素。X的质子总数与电子层数相同，Y、Z、M同周期且相邻，W原子核外电子数是M原子最外层电子数的2倍。Z与其同主族的短周期元素可形成常见气体甲。X、Y、Z三种元素形成化合物乙。下列说法错误的是（）A．化合物乙中一定只有共价键B．气体甲可与Z的某种氢化物反应生成强酸C．W元素的某种单质可在电子工业用于生产半导体材料D．X分别与Y、Z、M、W形成的常见化合物中，稳定性最好的是XM【答案】A【解析】试题分析：根据题给信息推断，X的质子总数与电子层数相同，则X为氢元素，Y、Z、M同周期且相邻，Z与其同主族的短周期元素可形成常见气体甲，则Z为氧元素，甲为二氧化硫，Y为氮元素，M为氟元素；W原子核外电子数是M原子最外层电子数的2倍，则W为硅元素。A、由H、N、O形成的化合物乙可能为NH4NO3，其中含有离子键和共价键，错误；B、SO2与H2O2反应生成H2SO4，正确；C、硅元素的某种单质可在电子工业用于生产半导体材料，正确；D、氟元素为非金属性最强的元素，故气态氢化物稳定性最好的是HF，正确。考点：考查元素推断、元素周期律。【名师揭秘】原子序数、电子层数、化合价之间结合元素周期律之间的推断为常考题型，有如下关系：（1）“序层”规律：①若一种阳离子与一种阴离子电子层数相同，则“阴前阳后”，阴离子在前一周期，阳离子在后一周期，阳离子的原子序数大，②同周期元素的简单阳离子与阴离子相比，阴离子原子序数大；（2）“序、价”规律：在短周期元素中，元素的原子序数与其主要化合价的数值在奇偶性上一般一致，“价奇序奇，价偶序偶”。

1．【2022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=1\*ROMANIA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】B2．【2022年高考上海卷】硼的最高价含氧酸的化学式不可能是（）A．HBO2B．H2BO3C．H3BO3D．H2B4O7【答案】B【解析】试题分析：B原子最外层电子数是3个，所以其最高化合价是3价，然后根据化合物中正负化合价的代数和等于0可知不可能是H2BO3（其中B元素化合价为4价），故只有选项B符合题意。【考点定位】考查元素化合价判断及化学式书写。【名师点睛】解决此类问题时首先注意审题“最高价”=主族元素的族序数=原子的最外层电子数。其次注意含计算氧酸中中心原子化合价时H原子为1价、O原子为-2价，且化合物正、负化合价代数和为0。3．【2022年高考上海卷】下列各组物质的熔点均与所含化学键的键能有关的是（）A．CaO与CO2B．NaCl与HClC．SiC与SiO2D．Cl2与I2【答案】C【考点定位】考查物质熔沸点高低比较方法。【名师点睛】物质熔点高低取决于熔化过程中需要破坏作用力类型和大小，一般来说原子晶体＞离子晶体＞分子晶体。主要原因是原子晶体和离子晶体融化时分别破坏共价键和离子键，键能越大熔点越高，且原子晶体中原子间由共价键形成空间网状结构，需要破坏化学键数目大于离子晶体；而分子晶体熔化时只破坏分子间作用力，与化学键键能无关，且分子间作用力强弱远小于化学键。因此，本题换个角度考虑，实质是在考查晶体类型，即两种物质全部是分子晶体的选项符合题意。4．【2022年高考上海卷】已知W、X、Y、Z为短周期元素，原子序数依次增大。W、Z同主族，X、Y、Z同周期，其中只有X为金属元素。下列说法一定正确的是（）A．原子半径：X＞Y＞Z＞WB．W的含氧酸的酸性比Z的含氧酸的酸性强C．W的气态氢化物的稳定性小于Y的气态氢化物的稳定性D．若W与X原子序数差为5，则形成化合物的化学式为X3W2【答案】A【解析】5．【2022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、、是H2O，q是HClO；两种元素组成的化合物主要化合价＋1＋3＋2＋6、－2－2A．E2-与B3＋的核外电子数不可能相等 B．离子半径大小A＜E2-C．最高价氧化物对应水化物的碱性A＜CD．氢化物的稳定性H2D﹥H2E【答案】B考点：重点考查了元素周期表，以及水化物碱性，氢化物稳定性的判断。4．【百强校·2022届南阳市一中第三次模拟考】X、Y、Z、W、R属于短周期主族元素．X的原子半径是短周期主族元素中最大的，Y元素的原子最外层电子数为m，次外层电子数为n，Z元素的原子L层电子数为mn，M层电子数为m﹣n，W元素与Z元素同主族，R元素原子与Y元素原子的核外电子数之比为2：1．下列叙述错误的是（）A．Y的氢化物的沸点比R的氢化物的沸点高B．Z、W、R按最高价氧化物对应水化物的酸性强弱排列顺序是R＞W＞ZC．X2Y2化合物中的化学键与X2R中的化学键类型完全相同D．RY2通入BaNO32溶液中有白色沉淀生成，该沉淀不溶于硝酸【答案】C【解析】试题分析：X的原子半径在短周期主旋元素中最大，应为Na元素；Y元素的原子外层电子数为m，次外层电子数为n，Z元素的原子L层电子数为mn，M层电子数为m-n，因为L层电子最多为8，则n=2，m=6，所以Y为O元素，Z为Si元素，W元素与Z元素同主族，应为C元素，R元素原子与Y元素原子的核外电子数之比为2：1，Y的核外电子数为8，则R的核外电子数为16，应为S元素。A．Y是O元素，R是S元素，元素的非金属性越强其氢化物越稳定，氧元素的非金属性大于硫元素，所以水的稳定性大于硫化氢，且水中含有氢键，沸点高，故A正确；B．非金属性：S＞C＞Si，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，故B正确；C．化合物X2Y2为Na2O2，含有离子键和非极性键；X2R为Na2S，只含有离子键，二者化学键类型不相同，故C错误；D．SO2具有较强的还原性，其水溶液具有酸性，所以将SO2通入BaNO32溶液中有硫酸钡白色沉淀生成，该沉淀不溶于硝酸，故D正确。考点：考查原子结构与元素周期律的关系。5．【百强校·2022届鞍山一中第七次模拟考】下列有关物质结构的说法正确的是（）A．电子层数多的原子的半径一定大于电子层数少的原子的半径B．XOn为强酸，则X的氢化物溶于水一定显酸性（m、n均为正整数B、若四种元素均为金属，则Z的最高价氧化物对应的水化物一定为强碱C、若四种元素均为非金属，则W的最高价氧化物对应的水化物一定为强酸D、若四种元素中只有一种为金属，则Z与Y两者的最高价氧化物对应的水化物能反应【答案】B考点：考查了元素周期律与元素周期表的相关知识。8．【2022届石家庄二模】X、Y、Z是三种短周期元素，其中X、Y位于同一主族，Y、Z处于同一周期。X原子的最外层电子数是其电子层数的3倍。Z原子的核外电子数比Y原子少l。下列说法正确的是（）A．元素非金属性由弱到强的顺序为X<Y<ZB．Y元素最高价氧化物对应水化物的化学式可表示为H3YO4C．三种元素的气态最简单氢化物中Z最稳定D．原子半径由大到小的顺序为Z>Y>X【答案】D考点：考查元素推断9．【2022届肇庆三模】X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素，X原子M层有1个电子，Y原子最外层电子数为最内层电子数的2倍，Z元素的最高化合价为最低化合价绝对值的3倍。下列叙述正确的是（）A．原子半径Z＞X＞YB．最高价氧化物的水化物酸性强弱W＞Z＞YC．简单气态氢化物的稳定性Z＞WD．W分别与X、Y形成的化合物化学键类型相同【答案】B【解析】试题分析：X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素，X原子M层有1个电子，故X是钠，Y原子最外层电子数为最内层电子数的2倍，故Y是硅，Z元素的最高化合价为最低化合价绝对值的3倍为硫，则W是氯，A、都是同一周期原子半径X＞Y＞Z，A项错误；B、最高价氧化物的水化物W是高氯酸，Z是硫酸，Y是硅酸，酸性强弱W＞Z＞Y，B项正确；C、简单气态氢化物Z是硫化氢，W是氯化氢，的稳定性W＞Z，C项错误；D、W分别与X形成的化合物化学键是离子键，与Y形成的是共价键，类型不相同，D项错误；答案选B。考点：考查元素推断10．【2022届天津和平区二模】短周期主族元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置如下图所示。已知X的最低负价与Y的最高正价代数和为零，下列说法正确的是（）XYZWA．X分别与Y、Z形成的化合物中化学键类型相同B．Z的最高价氧化物的对应水化物酸性比W的强C．X的简单气态氢化物的稳定性比W的弱D．Y是第三周期第ⅡA族元素【答案】D考点：位置结构性质的相互关系应用；元素周期律和元素周期表的综合应用

自我提升：11【百强校·2022届滕州一中12月月考】2022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．239五种短周期元素