高三化学物质结构、元素周期律（一）知识精讲VIP

高三化学物质结构、元素周期律（一）【本讲主要内容】物质结构、元素周期律（一）了解物质的分子、原子、离子、元素、同素异形体、同位素等概念的含义；了解原子的结构；了解元素周期表（长式）的结构（周期、族）及其应用；理解原子序数、核电荷数、质子数、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；掌握电子式、原子结构示意图的表示方法；掌握元素周期律的实质，以第3周期为例，掌握同一周期内元素性质（如：原子半径、化合价、单质及化合物性质）的递变规律与原子结构的关系；以IA和A族为例，掌握同一主族内元素性质递变规律与原子结构的关系。【知识掌握】【知识点精析】1. 同位素、同素异形体概念的区分同位素：指质子数相同，中子数不同的同一类原子之间的互称。是同一种元素的中子数（或质量数）不同的原子。如1H、2D。同素异形体：指同种元素形成的不同单质。如金刚石和石墨。2. 质量数、质子数（核电荷数）、中子数等的关系质量数（A）质子数（Z）中子数（N）原子中：质子数核电荷数核外电子数阳离子中：质子数核电荷数核外电子数离子所带电荷数阴离子中：质子数核电荷数核外电子数离子所带电荷数3. 电子式、原子结构示意图的表示（1）各种粒子的电子式的书写：原子：元素符号最外层电子。如：氯原子的电子式。离子：阳离子的电子式在元素符号的右上角表明所带电荷及电性。如：Na。 阴离子的电子式在元素符号的四周表明最外层电子数，并用“”括起来，右上角表明所带电荷及电性。如：氯离子的电子式。 单质及共价化合物： 单质：如N2的电子式。 共价化合物分子：如HCl的电子式。离子化合物的电子式：阴阳离子的电子式组合到一起。如：氯化氨的电子式。注意在电子式书写中区别离子化合物与共价化合物，所有的阴离子及带正电的原子团都要用“”括起来。（2）原子结构示意图的书写如：钠、氯原子的电子式：钠、氯离子的电子式：注意原子与离子最外层电子数的差别。4. 元素周期表（1）周期和族周期：短周期（13周期）、长周期（46周期）、不完全周期（第7周期）族：主族：A、A、A、A、A、A、A各一列副族：B、B、B、B、B、B、B各一列第8族：三列零族：0一列周期表中各族的相对位置：（从最左端至最右端依次）A、A、B、B、B、B、B、B、B、A、A、A、A、A、0。（2）推测元素在周期表中的位置已知原子结构示意图，可以根据下列等式来推：电子层数=周期数最外层电子数=主族序数如果已知离子结构示意图，则须转化为原子结构示意图来推。电子层结构相同的微粒：阴离子在具有该电子层结构的惰性气体的前面，阳离子在具有该电子层结构的惰性气体的下一周期的左边位置，简称“阴上阳下”。熟记A族的原子序数，注意B族中第6、7周期的镧系、锕系。5. 元素周期律元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性的变化，这个规律叫做元素周期律。元素性质的周期性变化是元素原子的核外电子排布的周期性变化的必然结果。周期性变化不是机械重复，而是在不同层次上的重复。稀有气体原子半径突然变大是同稀有气体原子半径测量方法与其它原子半径的测量方法不同。O、F没有正化合价是因为它们非金属性强。（1）以第三周期为例：随原子序数的递增、元素原子的最外层电子排布呈周期性变化。核外电子层数相同的原子，随原子序数的递增、最外层电子数由1递增到8。随原子序数的递增，元素的原子半径发生周期性的变化。核外电子层数相同的原子，随原子序数的递增、原子半径递减（稀有气体突增）。元素的化合价随着原子序数的递增而起着周期性变化。主要化合价：正价17；负价41，稀有气体为零价。例题1. 下列各组元素中，按原子半径依次增大顺序排列的是：A. Na、Mg、AlB. Cl、S、PC. Be、N、FD. Cl、Br、I解析：Na、Mg、Al核外电子层数相同，核电荷数依次增大，原子半径依次减小，所以A错误则B正确，Be、N、F无规律比较，最外层电子数相同时随核外电子层数的增大、原子半径依次增大，所以D正确。答案：B、D。（2）几种量的关系 主族元素最外层电子数=最高正化合价（除O、F） |最低负化合价|最高正化合价=8 （非金属元素）例题2. 元素R的最高价含氧酸的化学式为HnRO2n2，则在气态氢化物中R元素的化合价为多少？解析：由HnRO2n2知R的最高价为（3n4），R在气态氢化物中为负价：8（3n4）=（123n）。（3）元素金属性和非金属性的判断（4）微粒半径大小比较中的规律 同周期元素的原子或最高价阳离子半径从左至右渐小（稀有气体元素除外） 如：NaMgAlSi；NaMg2Al3。 同主族元素的原子或离子半径从上到下渐大 如：LiNaK，OSSe，LiNaK，FC1FNaMg2Al3，（上一周期元素形成的阴离子与下一周期元素形成的阳离子有此规律）。 核电荷数相同（即同种元素）形成的微粒半径大小为阳离子中性原子阴离子，价态越高的微粒半径越小，如Fe3Fe2，HHH，C1C1 电子数和核电荷数都不同的，一般可通过一种参照物进行比较。 如：比较Al3与S2的半径大小，可找出与Al3电子数相同，与S2同一族元素的O2比较，Al3O2，且O2S2，故A13H2YO4H3ZO4，则下列判断错误的是A. 原子半径XYZ B. 气态氢化物的稳定性HXH2YZH3C. 非金属性XYZ D. 阴离子的还原性Z3Y2X解析：由三种元素最高价氧化物的水化物的化学式知X、Y、Z的最高正价分别为7、6、5，推知它们分别位于第VIIA、VIA、VA族。由同一周期元素性质的递变规律。可确定A符合题意。答案：A例3. 处于相邻2个周期的主族元素A、B、C、D。它们原子半径依次减小。A离子和B离子的电子层相差2层，且能形成BA2型的离子化合物。C的离子带3个单位正电荷。D的气态氢化物通式为H2R，在其最高价氧化物中D质量分数为40%。D的原子序数大致等于其原子量数值的一半。试回答A是_ B是_ C是_ D是_B、C、D单质的还原性从大到小的顺序是_。向D的氢化物的水溶液中，滴入少量A单质，写出反应的化学方程式。解析：由H2R可知D可显2价，D的最高价为6，最高价氧化物为DO3。解得：D=32，D的原子序数为16，D为硫元素符合题意。由A离子和B离子相差2个电子层，且能形成BA2型离子化合物，说明B为IIA族元素，A为VIIA族元素。再由A、B、C、D原子半径依次变小，D为S可知，A为Br、B为Mg、而C为Al。答案：Br、Mg、Al、S MgAlS H2SBr2=S2HBr例4. A、B、C、D为周期表中前三周期元素，A元素原子的次外层电子数是最外层电子数的二分之一，B的阴离子核外只有一个电子层、C单质在标准状况下密度是1.43g/L，D元素的焰色反应呈黄色。将以上四种元素组成的结晶盐3.4g加热至完全失去结晶水，其质量减少1.35g，所得无水盐中C元素的质量分数为39%，将该无水盐与适量盐酸作用得到一种弱酸，再将所得弱酸完全燃烧可得0.9g水和1.12L标准状况下的CO2，已知这种弱酸的一个分子中共有32个质子。试回答：A、B、C、D四种元素各是什么元素？求结晶盐化学式。解析：A元素原子的次外层电子数是最外层电子数的二分之一，则只有碳元素符合，所以A是碳。B的阴离子只有一个电子层，可推断B是氢。根据题意所得到弱酸完全燃烧，知此弱酸为有机酸。C的摩尔质量=1.43g/L22.4L/mol=32g/mol，所以C是氧。弱酸中： n（c）=0.05mol n（H）=2=0.1mol n（O）=0.05mol所以弱酸的最简式为：CH2O，其中共有628=16个质子，根据一个分子中有32个质子，故弱酸化学式为：C2H4O2是醋酸CH3COOH。答案：A为碳 B为氢 C为氧 D为钠 CH3COONa3H2O【考点突破】原子结构知识、元素周期律知识在历年高考中作为基础知识的考查重点曾经多次出现，注意运用周期表这一有用工具。【考点指要】分析近几年高考试题特点，可以看出对原子结构和元素周期律、周期表考查有如下特点：1. 试题难度不大，但每年必考。2. 试题多以信息选择题为主，常以重大科技成果为题材。3. 考查内容为粒子的质子数、中子数、质量数、核外电子数、核电荷数等的相互求算。其热点为：同位素、同素异形体、同分异构体、同系物概念的辨析；原子结构以及各类粒子间的数量关系；分子、原子、离子核外电子数和核内质子数的比较；根据原子或离子核外电子排布特征判断元素的种类。4. 元素周期律、周期表知识内容丰富，规律性强，试题常以考查周期表结构和元素性质的递变为多，或以一组元素加以比较或以一种元素进行多方面分析；注意分类方法的运用试题。复习原子结构、周期律、周期表的方法：1. 辨清概念：要求明确概念的含义，了解概念的内涵和外延。2. 要理解和区分特定条件下给出的问题，弄清楚各粒子组成与性质的关系及原子或简单离子的核外电子排布规律，并掌握下列等量关系：质子数核电荷数原子的核外电子数原子序数；质量数质子数中子数。3. 抓住原子结构主线和元素的各项性质随原子序数递增的变化规律。4. 熟练掌握位构性之间的关系。5. 通过典型高考试题，归纳总结题目的类型和特点，掌握其分析解答的方法思路。在多元素推断题中，一般会有一种元素具有单独推断出来的足够条件，以此为突破口，然后结合题目所给的其他条件与突破口之间的内在联系，顺藤摸瓜，各个击破。若题目无明显的突破口，则要从提供的某项条件中划定一个范围，再根据其他条件逐一缩小范围，层层逼近，解出题目。【典型例题分析】例1. （2020年夏季高考北京卷）下列说法正确的是（ ）A. 20 mL1 mol/L Al2（SO4）3溶液中，Al3和SO24离子总数为6.021023B. 标准状况下，22.4 L Cl2和HCl的混合气体中含分子总数为26.021023C. 0.1 mol 原子中含中子数为3.56.021023D. 30 g甲醛中含共用电子对总数为46.021023 解析：A中Al2（SO4）3的物质的量为0.02mol，离子总的物质的量为0.1mol，A错误；B标准状况下1mol气体的物质的量为1mol，B错误；C该溴原子中子数为813843，C错误；D中，30 g 甲醛的物质的量1mol，依据甲醛的结构可知，一个甲醛分子中含有4个共价键，所以D正确。例2. （2020年全国）下列叙述正确的是（ ）A. 同一主族的元素，原子半径越大，其单质的熔点一定越高B. 同一周期元素的原子，半径越小越容易失去电子C. 同一主族的元素的氢化物，相对分子质量越大，它的沸点一定越高D. 稀有气体元素的原子序数越大，其单质的沸点一定越高 解析：周期表中同一主族元素的单质熔沸点与其晶体类型有关，同一主族的单质晶体类型不一定相同，A错误；同一周期中原子半径越小，原子序数越大，元素的非金属性越强，则得电子能力增强，B错误；同一主族元素的氢化物，弱分子间存在氢键，则其晶体的熔沸点较高，C错误；稀有气体的单质晶体均是分子晶体，分子间无氢键只有分子间作用力，D正确。例3. （2020年夏季高考四川卷）已知118号元素的离子aW3、bX、cY2、dZ都具有相同的电子层结构，下列关系正确的是（ ）A. 质子数cbB. 离子的还原性Y2 ZC. 氢化物的稳定性H2YHZD. 原子半径XYZ B. YXZ C. ZXY D. ZYX 4. 已知aAn、bB（n1）、cCn、dD（n1）均具有相同的电子层结构，关于A、B、C、D四种元素的叙述正确的是（ ）A. 原子半径：ABCDB. 原子序数：bacd C. 离子半径：DCBAD. 金属性：BA，非金属性DC5. 已知：元素X的原子序数小于元素Y的原子序数；X、Y间形成的常见化合物的化学式可表示为Y2X和Y2X2,则这两种元素的原子序数之和等于（ ） A. 16 B. 17C. 18 D. 19 6. 甲、乙两种非金属：甲比乙容易与H2化合；甲原子能与乙阴离子发生置换反应；甲的最高价氧化物对应的水化物酸性比乙的最高价氧化物对应的水化物酸性强；与某金属反应时，甲原子得电子数目比乙的多；甲的单质熔、沸点比乙的低。能说明甲比乙的非金属性强的是 （ ） A. 只有 B. 只有C. D. 7. 下列有关叙述正确的是 （ ） A. 金属氧化物一定是碱性氧化物 B. 非金属氧化物一定是酸性氧化物 C. 碱性氧化物一定是金属氧化物 D. 酸性氧化物一定是非金属氧化物8. 运用元素周期律分析下面的推断，其中错误的是（ ） A. 铍（Be）的氧化物的水化物可能具有两性 B. 砹（At）为有色固体；HAt不稳定；AgAt感光性很强，且不溶于水也不溶于稀酸 C. 硫酸锶（SrSO4）是难溶于水的白色固体 D. 硒化氢（H2Se）是无色、有毒、比H2S稳定的气体二、填空题9. 在水溶液中，YO3n和S2发生反应的离子方程式如下：YO3n3S26H=Y3S3H2O （1）YO3n中Y元素的化合价是_。 （2）Y元素原子的最外层电子数是_。10. A、B、C三种元素的原子具有相同的电子层数，而B的核电荷数比A大2，C原子的电子总数比B原子电子总数多4。1mol A的单质跟盐酸反应可置换出11.2L（标准状况下）氢气，这时A转变成与氖原子具有相同电子层结构的离子。试回答： （1）A是_元素，B是_元素，C是_（2）A离子的氧化性比B离子的氧化性_， 这是由于_。11. 有A、B、C、D四种元素，其原子序数大小关系为ABCD。已知：将0.5molA元素的最高价离子还原成中性原子时，需得到6.021023个电子。当A的单质同盐酸充分反应时可放出0.02g氢气，用去0.4g A单质。B元素原子的核外电子层数和A相同，并知B元素的