鲁科版必修2 第1章 原子结构与元素周期律 重难点专题突破 学案.doc

第1章 原子结构与元素周期律 重难点专题突破一、原子核外电子排布规律原子非常小，原子核更小。如果把原子比作十层高的大楼，则原子核只能是大楼中放置的一个桃子。由此可见，原子中具有“很大”的空间，电子就在此空间里做高速运动。现代物质结构理论认为，在含有多个电子的原子里，电子是分层排布的。1核外电子排布规律原子核外电子排布规律如图所示：(1)各电子层最多容纳电子数目：2n2个。(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)次外层电子数目不超过18个，倒数第三层电子数目不超过32个。(4)核外电子总是尽量先排布在能量低的电子层，然后按能量高低依次排布。2核外电子排布表示方法(1)原子结构示意图是用小圆圈和圆圈内的符号及数字表示原子核及核内质子数，弧线表示各电子层，弧线上的数字表示该电子层上的电子数。原子结构示意图是核外电子排布规律的具体体现，其构成图示如下：(2)原子失去电子变为阳离子时，原子核不变，电子层数改变，最外层电子数改变，原子带正电荷；原子得到电子变为阴离子时，原子核不变，电子层数不变，最外层电子数改变，原子带负电荷。3元素的性质与原子结构的关系(1)元素金属性、非金属性与原子结构的关系金属元素：最外层电子数一般少于4个，易失电子，显金属性。非金属元素：最外层电子数一般大于或等于4个，易得电子，显非金属性。稀有气体元素：原子最外层电子数为8个(其中氦为2个)，性质稳定，不易起反应。(2)元素的化合价与原子结构的关系元素化合价的正负及数值与原子的电子层结构特别是原子的最外层电子数具有密切的关系。例如，稀有气体原子核外电子排布已达稳定结构，既不易得电子也不易失电子，所以稀有气体元素的常见化合价为零；钠原子的最外层电子数为1，容易失去这个电子达到8e稳定结构，因此钠元素在化合物中通常显1价；氯原子最外层有7个电子，容易得到1个电子达到8e稳定结构，因此氯元素在化合物中通常显1价；碳原子的最外层电子数为4，它的化合价通常有4和4价等。【例1】核电荷数为118的元素中，下列叙述正确的是()a最外层只有3个电子的元素一定是金属元素b核电荷数是7的元素原子容易获得1个电子c原子核外各层电子数相等的元素一定是金属元素d最外层只有4个电子的元素一定是金属元素解析核电荷数为118的元素中，最外层只有3个电子的元素有硼和铝，硼是非金属元素，铝是金属元素，a错误；核电荷数是7的元素为氮元素，它容易获得3个电子而达到稳定结构，b错误；最外层有4个电子的元素有碳和硅，它们均是非金属元素，d错误；原子核外各层电子数相等的元素为铍元素，它是金属元素，c正确。答案c【例2】有v、w、x、y、z五种元素，它们的核电荷数依次增大，且都小于20，其中：x和z是金属元素；v和z元素原子的最外层电子都只有一个；w和y元素原子的最外层电子数相同，且w元素原子l层电子数是k层电子数的3倍；x元素原子的最外层电子数是y元素原子最外层电子数的一半。(1)由此可知：v是_，w是_，x是_，y是_，z是_(填元素符号)。(2)w原子结构示意图为_，y和z形成的化合物的化学式是_。(3)由这些元素组成的一种结晶水合物的化学式为_，俗称_。解析根据五种元素核电荷数依次增大，且都小于20，v、z原子最外层电子数为1可知，v为氢元素，z为钾元素或钠元素；w元素原子l层电子数是k层电子数的3倍，可知w为氧元素；w和y元素原子的最外层电子数相同，则可知y为s(排除z为钠元素的可能)；x元素原子的最外层电子数是y元素原子最外层电子数的一半，可知x为al。答案(1)hoalsk(2)k2s(3)kal(so4)212h2o明矾二、元素金属性、非金属性强弱的判断方法1元素金属性强弱的判断方法(1)从元素原子的结构判断当最外层电子数相同时，电子层数越多，原子半径越大，越易失电子，金属性越强。当电子层数相同时，核电荷数越多，越难失电子，金属性越弱。(2)根据金属活动性顺序表判断一般来说，排在前面的金属元素其金属性比排在后面的强。(3)从元素单质及其化合物的相关性质判断金属单质与水或酸反应越剧烈，元素金属性越强。最高价氧化物对应水化物的碱性越强，元素金属性越强。(4)根据离子的氧化性强弱判断离子的氧化性越强，则对应金属元素的金属性越弱。【例3】研究表明26al可以衰变为26mg，可以比较这两种元素金属性强弱的方法是_。a比较这两种元素的单质的硬度和熔点b在氯化铝和氯化镁的溶液中分别滴加过量的naoh溶液c将打磨过的镁带和铝片分别和热水作用，并滴入酚酞溶液d将空气中久置的这两种元素的单质分别和热水作用解析元素原子越易失电子，元素金属性越强。a项，金属元素单质的物理性质不能证明元素金属性的强弱；b项，氯化铝溶液中滴加过量naoh溶液，先生成al(oh)3，后al(oh)3与naoh溶液反应，氯化镁溶液中滴加过量naoh溶液，生成的mg(oh)2不与naoh溶液反应，证明al(oh)3的碱性弱于mg(oh)2，即mg比al的金属性强；c项，打磨过的镁带与热水反应，而铝片与热水不反应，证明al的金属性比mg的弱。答案bc易错警示金属性强弱的比较，关键是比较原子失去电子的难易，而不是失去电子数目的多少。如na失去一个电子，而mg失去两个电子，但na的金属性比mg强。2非金属性强弱的判断方法(1)从元素原子的结构判断当电子层数相同时，核电荷数越多，非金属性越强。当最外层电子数相同时，核电荷数越多，非金属性越弱。(2)从元素单质及其化合物的相关性质判断单质越易跟h2化合，生成的氢化物也就越稳定，氢化物的还原性也就越弱，其非金属性也就越强。最高价氧化物对应水化物的酸性越强，其非金属性越强。如h2so4的酸性强于h3po4，说明s的非金属性比p强。非金属单质间的置换反应，例如：cl22ki=2kcli2，说明氯的非金属性比碘强。(3)元素的原子对应阴离子的还原性越强，元素的非金属性就越弱。如s2的还原性比cl强，说明cl的非金属性比 s强。【例4】下列有关叙述：非金属单质m能从n的化合物中置换出非金属单质n；m原子比n原子容易得到电子；单质m跟h2反应比n跟h2反应容易得多；气态氢化物水溶液的酸性hmmhnn；氧化物对应水化物的酸性hmmoxhnnoy；熔点mn，能说明m比n的非金属性强的是()a bc d全部解析根据非金属单质间的置换反应可推断m比n的非金属性强，故正确；根据得电子的难易程度可以推断m比n的非金属性强，故正确；根据单质与h2反应的难易程度可以推断m比n的非金属性强，故正确；根据气态氢化物水溶液的酸性不能推断m、n的非金属性强弱，故错误；如果不是最高价氧化物对应水化物的酸性则不能推断m、n的非金属性强弱，故错误；熔点属于物理性质，其高低与化学性质无关，故错误。选a。答案a【例5】不能作为判断硫、氯两种元素非金属性强弱的依据是()a单质氧化性的强弱b单质沸点的高低c单质与氢气化合的难易d最高价氧化物对应水化物的酸性强弱解析单质的物理性质不能作为元素非金属性强弱的判断依据；单质的氧化性和气态氢化物的稳定性及最高价氧化物对应水化物的酸性可以作为非金属元素非金属性强弱的判断依据。答案b易错警示比较元素非金属性的强弱，其实质是看元素原子得电子的难易程度，越易得电子，非金属性越强。比较元素非金属性强弱时应注意以下几点：(1)单质或化合物物理性质方面的规律与元素非金属性强弱无关。(2)含氧酸的氧化性强弱与元素的非金属性的强弱无关。(3)根据含氧酸的酸性强弱比较元素非金属性的强弱时，必须是最高价含氧酸。(4)原子在反应中获得电子数目的多少与元素非金属性的强弱无关。(5)无氧酸的酸性强弱与元素非金属性强弱无必然联系。三、胸怀周期表放眼周期律元素周期表能使无机化学有序可循，根据周期表可以推测各种元素的原子结构以及元素化合物的性质，是学习元素化合物的理论基础。由于该部分知识内容丰富，规律性强，因此命题的空间极为广阔。要快速准确地解答这类题目，只有熟悉元素周期表的结构，理解元素周期律的特点，才能灵活运用。1周期表要了然于胸(1)能熟练地画出周期表的结构周期表的结构具有一定的对称性。元素周期表共18个纵行16个族(第18纵行为0族，第8、9、10三个纵行为第族)，第族左边是，右边也是，但要分清是主族还是副族；副族都是过渡元素，副族在表的中间，主族a、a和aa分列两边，0族在最后。在此基础上，要能画出周期表的结构，并能将前20号和主族元素的名称、符号填在表中；找出金属与非金属的分界线；标出周期和族序数；画出镧系、锕系(各15种元素)的位置；标出各周期元素的种类2、8、8、18、18、32、32(填满时)；记住稀有气体元素的原子序数(2、10、18、36、54、86、118)。(2)掌握原子序数之间的关系同主族内相邻周期元素原子序数的关系元素周期表中，处于a族、a族的元素，未经过过渡元素，下一周期元素原子序数等于同主族上一周期元素的原子序数与上一周期元素种类之和。如k原子序数等于na原子序数与第3周期元素种类之和；而处于a族以后的元素，经过了过渡元素，原子序数等于本周期元素的种类与同主族上一周期元素的原子序数之和。形和形关系数字在短周期中，直接相邻的形和形四种元素的原子序数关系如下图：如果涉及长周期，则上下原子序数可以变为z18、z18或z32。能熟练作出以下推断：以0族元素的原子序数2、10、18、36、54、86、118为基数，找到任意原子序数元素在周期表中的位置。如第6周期a族元素的原子序数可由第5周期的xe(54)后推得到；再如115号元素在周期表中的位置可由118号前推即可得到。将第7周期的序号填满，所填元素所在的主族数正好等于原子序数的个位数(118号元素除外)。【例6】甲庚等元素在周期表中的相对位置如下表，己的最高价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()a丙与戊的原子序数相差25b气态氢化物的稳定性：庚己己戊，元素的非金属性越强，其气态氢化物的稳定性越强，故氢化物稳定性：庚己戊，错误；c项，常温下，甲(mg)与水反应缓慢，加热时反应较快；d项，丁(si)的最高价氧化物为sio2，可用于制造光导纤维，正确。答案d2周期律要多层次理解(1)性质递变规律同一周期，从左到右金属性减弱，非金属性增强；同一主族，从上到下金属性增强，非金属性减弱。金属性最强的元素是位于左下角的铯，非金属性最强的元素是位于右上角的氟(稀有气体除外)。金属性越强，单质越容易跟水或酸反应置换出氢，对应的最高价氧化物对应的水化物碱性越强；非金属性越强，跟氢气反应越容易，生成的气态氢化物越稳定，对应的最高价氧化物对应的水化物酸性越强。(2)“定性”判断规律设主族元素族序数为a，周期数为b，则：当1时，为非金属元素，且比值越大，元素的非金属性越强。(3)“阴上阳下，径小序大”规律与稀有气体元素同周期的阴离子及下周期元素的阳离子，若二者具有相同的电子层结构，原子序数大者，粒子的半径小。例如：r(ca2)r(k)r(cl)soh；d项，h与s形成化合物h2s，其水溶液呈弱酸性。答案a四、元素的“位置、结构、性质”之间的关系规律及其应用元素的原子结构、其在周期表中的位置及元素的性质(位、构、性)三者之间的关系可用下图表示：应用“位置、结构、性质”三者的关系解答问题时要注意掌握以下几个方面：1熟练掌握四个关系式电子层数周期序数最外层电子数主族序数主族元素的最高正价族序数(o、f除外)最低负价主族序数8(h除外)2熟练掌握周期表中的一些特殊规律(1)各周期元素种类数(分别为2、8、8、18、18、32、26)。(2)稀有气体元素原子序数(分别为2、10、18、36、54、86)和所在周期(分别在1到6周期)。(3)同族上下相邻元素原子序数的关系(相差2、8、18、32等各种情况)。(4)同周期a族与a族元素原子序数差值(有1、11、25等情况)。3熟悉元素周期表中同周期、同主族元素性质的递变规律(1)元素的金属性、非金属性。(2)气态氢化物的稳定性。(3)最高价氧化物对应水化物的酸碱性。4熟悉120号元素原子结构特点及其规律(1)原子核中无中子的原子：h。(2)最外层有1个电子的元素：h、li、na、k。(3)最外层有2个电子的元素：he、be、mg、ca。(4)最外层电子数等于次外层电子数的元素：be、ar。(5)最外层电子数是次外层电子数2倍的元素：c；是次外层3倍的元素：o；是次外层4倍的元素：ne。(6)电子层数与最外层电子数相等的元素：h、be、al。(7)电子总数为最外层电子数2倍的元素：be。(8)次外层电子数是最外层电子数2倍的元素：li、si。(9)内层电子总数是最外层电子数2倍的元素：li、p。(10)电子层数是最外层电子数2倍的元素：li、ca。(11)最外层电子数是电子层数2倍的元素：he、c、s。(12)最外层电子数是电子层数3倍的元素：o。【例8】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：wxb阴离子的还原性：wzc氧化物的水化物的酸性：yh2，不正确。b项，cl元素的非金属性强于h元素，元素得电子能力越强，其对应阴离子越不容易失去电子，故对应阴离子的还原性：cl弱于h，正确。c项，p元素的非金属性弱于cl元素的非金属性，元素非金属性越弱，其最高价氧化物对应水化物的酸性越弱，故酸性：h3po4hclo4，题目中未说明“最高价”，不正确。d项，铵盐是离子化合物，n和p可能存在于同一离子化合物中，如(nh4)3 po4、(nh4)2 hpo4、nh4h2po4等，不正确。答案b【例9】四种短周期主族元素w、x、y、z的原子序数依次增大，w、x的简单离子具有相同电子层结构，x的原子半径是短周期主族元素原子中最大的，w与y同族，z与x形成的离子化合物的水溶液呈中性。下列说法正确的是()a简单离子半径：w xzbw与x形成的化合物溶于水后溶液呈碱性c气态氢化物的热稳定性：wz解析四种短周期主族元素的原子序数依次增大，x的原子半径是短周期主族元素原子中最大的，则x为na元素；z与x(na)形成的离子化合物的水溶液呈中性，则z为cl元素；因w与x的简单离子电子层结构相同，且w与y同族，则w可能为n(或o)元素、y可能为p(或s)元素。a项，na与n3(或o2)电子层结构相同，核电荷数越大，离子半径越小，电子层数越多离子半径越大，故离子半径：nan3(或o2)y；d项，最高价氧化物对应的水化物中hclo4是最强的无机酸。答案b五、元素推断题的解题思路1有关“位构性”的综合推断题的一般解题思路2元素推断题的常见突破口(1)微粒的电子层结构特征(2)元素化合价特征根据元素化合价推断元素主族位置，最高正价最外层电子数主族序数(o、f除外)；已知负价(或离子符号)，则先根据最高正价8最低负价的绝对值，求出最高正价(h除外)，再确定主族位置。最高正价与最低负价代数和为0的短周期元素有h、c、si。最高正价与最低负价绝对值之差为2、4、6的短周期元素分别为n、p、s、cl元素。最高正价是最低负价绝对值3倍的元素是s。最高正价不等于族序数(最外层电子数)的短周期元素有f、o。(3)根据元素的含量、存在、用途及性质特征形成化合物种类最多的元素或单质是自然界硬度最大的物质或其最简单氢化物中氢的质量分数最大的元素是c(金刚石为天然存在的最硬单质；ch4是氢化物中含氢量最高的化合物)。空气中含量最多与o元素可以形成两种以上气态化合物的元素、气态氢化物水溶液呈碱性的元素或元素的气态氢化物与它的最高价氧化物对应的水化物起化合反应生成盐的元素是n(氨水显碱性，nh3hno3=nh4no3)。地壳中含量最多的元素、氢化物沸点最高的元素、氢化物在通常情况下呈液态的元素是o。原子核内无中子的元素、阳离子核外无电子的元素、原子半径最小的元素、常温下单质气体密度最小的元素是h。其气态氢化物和其气态氧化物反应生成其单质和水的短周期元素可能是n或s；其气态氢化物与其最高价含氧酸能起氧化还原反应的元素是s。地壳中含量最多的金属元素、短周期且同周期的三种元素最高价氧化物对应水化物两两皆反应，则必定含有al。最高价氧化物对应水化物酸性最强的元素是cl。只有负价不存在正价的元素、不存在含氧酸的非金属元素、单质的氧化性最强(或阴离子还原性最弱)的元素、单质在暗处能与氢气剧烈化合的元素、气态氢化物最稳定的元素、其气态氢化物的水溶液可雕刻玻璃的元素、非金属性最强的元素是f。可以作半导体材料的短周期元素、其单质能与强碱溶液反应置换出氢气的元素是si。其最高价氧化物或其最高价氧化物对应的水化物既能与强酸反应，又能与强碱反应的短周期元素是be、al。两种元素以原子个数比为21和11组成的化合物常温下为液态的元素为h和o。其单质常温下为液态的非金属元素为br；常温下，其单质是有色气体的元素是f、cl。【例10】短周期元素x、y、z、w在元素周期表中的相对位置如图所示，其中w原子的质子数是其最外层电子数的三倍，下列说法不正确的是()a原子半径：wzyxb最高价氧化物对应水化物的酸性：xwz c最简单气态氢化物的热稳定性：yxwzd元素x、z、w的最高化合价分别与其主族序数相等解析根据短周期元素w原子的质子数是其最外层电子数的3倍，可推知w是p元素。结合元素在周期表中的相对位置可知：x是n元素，y是o元素，z是si元素。a项，同周期元素，由左到右原子序数增大，原子半径减小；同主族元素，由上到下原子序数增大，原子核外电子层数增多，半径增大。所以原子半径关系为sipno，错误；b项，元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的酸性越强，元素的非金属性：npsi，所以它们的最高价氧化物对应的水化物的酸性：hno3h3po4h2sio3，正确；c项，元素的非金属性越强，其对应的最简单气态氢化物的热稳定性就越强，元素的非金属性：onpsi，所以对应最简单气态氢化物的热稳定性：h2onh3ph3sih4，正确；d项，主族元素原子的最外层电子数一般等于该元素的最高正化合价(o、f除外)，也等于主族序数，故n、si、p的最高正化合价分别与其主族序数相等，正确。答案a【例11】元素r、x、t、z、q在元素周期表中的相对位置如图所示，其中r单质在暗处与h2剧烈化合并发生爆炸，则下列判断正确的是()a非金属性：ztxbr与q的电子数相差16c气态氢化物稳定性：rtq解析根据r单质在暗处与h2剧烈化合并发生爆炸，则r为f、t为cl、q为br、x为s、z为ar。a项，非金属性，cl(t)s(x)，错误；b项，9f(r)与35br(q)的电子数相差26，错误；c项，气态氢化物稳定性hf(r)hcl(t)hbr(q)，错误；d项，非金属性越强，最高价氧化物对应的水化物的酸性越强，hclo4(t)hbro4(q)，正确。答案d【例12】下图是部分短周期元素化合价与原子序数的关系图，下列说法不正确的是()a原子半径：zyxb气态氢化物的稳定性：rwcwx3和水反应生成的化合物是h2wx4dy和z两者最高价氧化物对应的水化物能相互反应解析依据元素化合价规律可知x、y、z、w、r分别是o、na、al、s、cl元素。a项，原子半径naalo，即yzx；b项，氢化物稳定性hclh2s，即rw；c项，so3h2o=h2so4，即h2wx4；d项，y、z的最高价氧化物对应的水化物分别为naoh、al(oh)3，al(oh)3naoh=naal(oh)4。答案a【例13】已知w、x、y、z为短周期元素，w、z同主族，x、y、z同周期，w的气态氢化物的稳定性大于z的气态氢化物的稳定性，x、y为金属元素，x的阳离子的氧化性小于y的阳离子的氧化性。下列说法正确的是()ax、y、z、w的原子半径依次减小bw与x元素的单质在常温下不反应cw的气态氢化物的沸点一定低于z的气态氢化物的沸点d若w与y的原子序数相差5，则二者形成化合物的化学式一定为y2w3解析w和z同主族且w的气态氢化物的稳定性大于z的气态氢化物的稳定性，说明w在z的上一周期，x、y、z同周期，且x的阳离子的氧化性小于y的阳离子的氧化性，说明x在y的同一周期的左边，r(x)r(y)r(z)r(w)，a项正确。答案a【例14】短周期元素x、y、z、w在元素周期表中的相对位置如表所示，已知y、w的原子序数之和是z的3倍。下列说法正确的是()yzxwa.原子半径：xyzcz、w均可与mg形成离子化合物d最高价氧化物对应水化物的酸性：yw解析由题意可知，短周期元素x、y、z、w分别位于2、3周期，设z的原子序数为x，则y、w的原子序数分别为x1、x9，则有x1x93x，解得x8，则元素x、y、z、w分别为si 、n 、o、 cl。a项，原子半径应为xyz，错误；b项，气态氢化物的稳定性应为xz，错误；c项，o、cl分别与mg反应生成的mgo 、mgcl2 均为离子化合物，正确；d项，非金属性：ncl，则最高价氧化物对应水化物的酸性： hno3 hclo4，错误。答案c【例15】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cw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)s，热稳定性：hfh2s，错误；d项，原子半径：r(f)r(o)r(s)r(na)，错误。答案b方法规律解元素推断题的方法：解答元素推断题，必须抓住原子结构和元素的有关性质，掌握元素周期表中的主要规律，熟悉某些元素(短周期或前20号元素)的性质、存在形式和用途的特殊性，用分析推理法确定未知元素在周期表中的位置。六、两种推测元素在周期表中位置的重要方法学习元素周期表之后，我们掌握了一种研究物质的重要思想，即“结构决定位置，结构决定性质”。如果我们能够确定未知元素在周期表中的位置，就可以确定它的结构和性质。下面介绍两种重要的推测元素在周期表中位置的方法。1由原子序数推测周期数和族序数对于长周期和不完全周期的元素，用原子序数减去比它小且临近的稀有气体的原子序数，