化学高考5-1第五章物质结构元素周期律

1、第五章第五章 物质结构物质结构 元素周期律元素周期律 物质结构，元素周期律是中学化学中基本概念和基本理论部分的重要知识，在高物质结构，元素周期律是中学化学中基本概念和基本理论部分的重要知识，在高 考试卷中出现的几率非常大，可以单独成题，也可与化学反应与能量等其他部分考试卷中出现的几率非常大，可以单独成题，也可与化学反应与能量等其他部分 知识综合出题。对原子的结构及同位素概念、电子式书写的考查多出现在第知识综合出题。对原子的结构及同位素概念、电子式书写的考查多出现在第卷卷 选择题中，如选择题中，如2009江苏化学江苏化学2,2009广东化学广东化学1,2009全国全国理综，理综，9。对元素周期律

2、、。对元素周期律、 元素周期表的考查在第元素周期表的考查在第卷选择和第卷选择和第卷填空、判断中多次灵活出现。如卷填空、判断中多次灵活出现。如2009山山 东理综东理综11,2009广东化学广东化学11,2009北京理综北京理综7,10,2009四川理综四川理综10,2009海南化学海南化学 10,2009天津理综天津理综7,2009全国全国理综理综29,2009福建理综福建理综23,2009宁夏理综宁夏理综28。 据近几年此部分知识在高考试题中的展现，做出预测。据近几年此部分知识在高考试题中的展现，做出预测。 (1)原子结构、同位素概念以及原子序数、质量数之间的相互关系还会出现在第原子结构、同

3、位素概念以及原子序数、质量数之间的相互关系还会出现在第 卷中，知识难度不大但容易出错。卷中，知识难度不大但容易出错。 (2)以围绕着结构、位置和性质三方面关系进行命题考查元素周期律、元素周期以围绕着结构、位置和性质三方面关系进行命题考查元素周期律、元素周期 表知识的试题，在试卷中仍会重点出现，此类题目涉及的知识范围广，综合性强，表知识的试题，在试卷中仍会重点出现，此类题目涉及的知识范围广，综合性强， 对考生的推理能力要求较高，重点考查元素周期律的实质，元素周期表的结构，对考生的推理能力要求较高，重点考查元素周期律的实质，元素周期表的结构， 同一周期、同一主族元素的性质递变规律及其与原子结构的关

4、系。同一周期、同一主族元素的性质递变规律及其与原子结构的关系。 (3)化学键的分类，单质及化合物电子式的书写和化学键的分类，单质及化合物电子式的书写和10e 、 、18e 粒子的种类及它 粒子的种类及它 们之间的反应，这些短小精悍而又灵活的知识考查更全面。们之间的反应，这些短小精悍而又灵活的知识考查更全面。 展望展望2011高考，此章节内容仍会以元素化合物知识为载体，注重知识的整合，高考，此章节内容仍会以元素化合物知识为载体，注重知识的整合， 用物质结构理论进行抽象推理，考查物质微粒性质。用物质结构理论进行抽象推理，考查物质微粒性质。 第一节第一节 元素周期表元素周期表 1. 了解元素周期表的

5、结构和应用。了解元素周期表的结构和应用。 2了解元素、核素和同位素的含义。了解元素、核素和同位素的含义。 3了解原子构成。了解原子序数和质量数等概念间的相互关系。了解原子构成。了解原子序数和质量数等概念间的相互关系。 4了解碱金属元素和卤族元素性质。了解碱金属元素和卤族元素性质。 世界上第一张元素周期表是在世界上第一张元素周期表是在1869年，由俄国化学家年，由俄国化学家 绘制完成绘制完成 的，随着科学的不断发展，已逐渐演变为现在的常用形式。的，随着科学的不断发展，已逐渐演变为现在的常用形式。 1按照元素在元素周期表中的顺序给元素编号，得到按照元素在元素周期表中的顺序给元素编号，得到 ，则原子

6、，则原子 序数序数 。 门捷列夫门捷列夫 原子序数原子序数 核电荷数核电荷数质子数质子数核外电子数核外电子数 做一做：做一做： 考查周期表的族序数，你能发现族序数考查周期表的族序数，你能发现族序数( (含副族含副族) )的变化规律吗的变化规律吗？ 提示：提示：短周期中族序数从短周期中族序数从AAAA0，长周期中族序数从长周期中族序数从 AAB BBBAA0族。族。 最外层电子数相等的元素一定都在同一族吗？最外层电子数相等的元素一定都在同一族吗？ 提示：提示：周期表中族内元素的排列并非完全以最外层电子数进行的，还要根据元素周期表中族内元素的排列并非完全以最外层电子数进行的，还要根据元素 的性质等

7、，如的性质等，如He只有一个电子层且已排满，达只有一个电子层且已排满，达“稳定稳定”结构，故排在结构，故排在“0”族，族， 而非而非A族，因此最外层电子数相等的元素不一定都在同一族族，因此最外层电子数相等的元素不一定都在同一族( (特别是过渡元素特别是过渡元素) )。 1质量数质量数 质量数质量数(A) 2原子的表示方法原子的表示方法 质子数质子数(Z)中子数中子数(N) 3核素核素 具有具有 叫核素。叫核素。 4同位素同位素 相同而相同而 不同的同一元素的不同的同一元素的 互称为同位素。例如，互称为同位素。例如， 氧元素有氧元素有 三种核素，这三种不同核素间互称三种核素，这三种不同核素间互称

8、 。 一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子 质子数质子数中子数中子数 不同核素不同核素 同位素同位素 延伸：组成原子的微粒中有一些延伸：组成原子的微粒中有一些“不一定不一定” (1)任何微粒中，质量数质子数中子数，但质子数与中子数不一定相等。任何微粒中，质量数质子数中子数，但质子数与中子数不一定相等。 (2)有质子的微粒不一定有中子，有质子的微粒不一定有电子。有质子的微粒不一定有中子，有质子的微粒不一定有电子。 (3)质子数相同的微粒不一定属于同一种元素。质子数相同的微粒不一定属于同一种元素。 (4)任何元素都有零价，但不一定都有负价或正价。任何元素

9、都有零价，但不一定都有负价或正价。 1碱金属元素碱金属元素 碱金属包括碱金属包括 六种元素，它们最外电子六种元素，它们最外电子 层层 上都有上都有 个电子，在反应中很个电子，在反应中很 ，故都是非常活泼的金属，故都是非常活泼的金属 元素。它们统称为碱金属的原因是它们元素。它们统称为碱金属的原因是它们 的的 。 Li、Na、K、Rb、Cs、Fr 1容易失去容易失去 氧化物的水化物都是可溶于水的强碱氧化物的水化物都是可溶于水的强碱 碱金属元素的原子结构与性质碱金属元素的原子结构与性质 项目项目相似性相似性递变性递变性(LiCs) 原子结构原子结构最外电子层都是最外电子层都是 个电子个电子 核电荷数

10、逐渐核电荷数逐渐 ，电子层，电子层 数数 ，原子半径，原子半径 ，核对最外层电子的引力，核对最外层电子的引力 物理性质物理性质 通常条件下，通常条件下， 色色(铯除铯除 外外)，质，质 良好的良好的 和和 、 密度较小，密度较小， 熔点熔点 密度密度 (KNa，例外，例外) 熔、熔、 沸点沸点 化学性质化学性质 非常活泼，自然界中都以化非常活泼，自然界中都以化 合态存在，在化合物中都显合态存在，在化合物中都显 价价 都能与都能与 等非金属化合等非金属化合 都能与都能与 反应反应 与氧气或水反应与氧气或水反应 最高价氧化物对应水化物的碱性最高价氧化物对应水化物的碱性 元素金属性元素金属性 ，单质

11、还原，单质还原 性性 ， 是还原性最强是还原性最强 的单质的单质(Fr除外除外) 1 增大增大 逐渐增多逐渐增多逐渐增大逐渐增大 逐渐减弱逐渐减弱 银白银白 软软延展性延展性 导电导电导热性导热性 较低较低 渐大渐大 逐渐降低逐渐降低 1 O2 水水 越来越剧烈越来越剧烈 逐渐增强逐渐增强 逐渐增强逐渐增强 逐渐增强逐渐增强 铯铯 2. 卤族元素卤族元素 卤族元素包括卤族元素包括 五种元素，它们最外层都有五种元素，它们最外层都有 个电子，个电子， 在反应中很容易在反应中很容易 电子，故都是非常活泼的非金属元素。电子，故都是非常活泼的非金属元素。 F 、Cl、Br、I、At7 得到得到 卤族元素

12、的原子结构和性质卤族元素的原子结构和性质 项目项目相似性相似性递变性递变性(FI) 原子结构原子结构最外电子层都是最外电子层都是 个电子个电子 核电荷数逐渐核电荷数逐渐 ，电子层，电子层 数数 ，原子半径，原子半径 ， 核对最外层电子的引力核对最外层电子的引力 物理性质物理性质 都是双原子分子，都有颜色，都是双原子分子，都有颜色， 蒸气都有刺激性气味熔、沸点蒸气都有刺激性气味熔、沸点 在水中溶解度不大在水中溶解度不大(氟气与水氟气与水 反应除外反应除外)，易溶于有机溶剂，易溶于有机溶剂 颜色逐渐变深颜色逐渐变深 密度逐渐增大密度逐渐增大 熔、沸点熔、沸点 化学性质化学性质 非常活泼，在自然界中

13、都以非常活泼，在自然界中都以 化合态存在，稳定价态化合态存在，稳定价态 为为 价价 都能与都能与 及绝大多数金属化及绝大多数金属化 合，表现出较强的合，表现出较强的 与与H2化合化合 。HX的稳定的稳定 性性 ，还原性，还原性 ， 水溶液的酸性渐强水溶液的酸性渐强 最高价氧化物对应水化物最高价氧化物对应水化物(氟除外氟除外) 的酸性的酸性 元素非金属性元素非金属性 ，单质氧，单质氧 化性化性 ， 是氧化性最强是氧化性最强 的单质的单质 7 增大增大 逐渐增多逐渐增多逐渐增大逐渐增大 逐渐减弱逐渐减弱 低低 逐渐增高逐渐增高 1 H2 氧化性氧化性 越来越难越来越难 逐渐减弱逐渐减弱逐渐增强逐渐

14、增强 逐渐减弱逐渐减弱 逐渐减弱逐渐减弱 逐渐减弱逐渐减弱氟气氟气 小结：卤族单质及重要化合物性质小结：卤族单质及重要化合物性质 卤素单质与卤素单质与H2的反应的反应 卤族单质越不活泼，与氢气化合的条件就越难。卤族单质越不活泼，与氢气化合的条件就越难。 H2F2=2HF(暗处化合并发生爆炸暗处化合并发生爆炸) H2Cl2 2HCl(光照混合气体时发生爆炸光照混合气体时发生爆炸) H2Br2 2HBr H2I2 2HI(该反应可逆，需持续加热，且生成的碘化氢同时又分解该反应可逆，需持续加热，且生成的碘化氢同时又分解) 卤素单质与水的反应卤素单质与水的反应 氟气遇水发生剧烈反应：氟气遇水发生剧烈反

15、应：2F22H2O=4HFO2。其余卤族单质能溶于水，。其余卤族单质能溶于水， 且部分与水反应：且部分与水反应： X2H2O H X HXO(X代表代表Cl、Br、I)。 从氟到碘，在水中溶解度和反应程度逐渐减小。从氟到碘，在水中溶解度和反应程度逐渐减小。 卤素单质与碱反应卤素单质与碱反应 卤素单质均能与碱反应，其中氟气与碱反应的化学方程式较复杂，不要求掌卤素单质均能与碱反应，其中氟气与碱反应的化学方程式较复杂，不要求掌 握握(除非题给信息除非题给信息)，常温下氯气和溴与碱反应的通式为：，常温下氯气和溴与碱反应的通式为： X22NaOH=NaXNaXOH2O(X为为Cl、Br)。 与某些具有还

16、原性的化合物反应与某些具有还原性的化合物反应 二氧化硫能使氯水、溴水和碘水褪色二氧化硫能使氯水、溴水和碘水褪色 X2SO22H2O=2HXH2SO4(X为为Cl、Br、I) 卤族单质间的置换反应卤族单质间的置换反应 a气体之间：气体之间： F22HX=2HFX2(X代表代表Cl、Br、I) Cl22HX=2HClX2(X代表代表Br、I) Br22HI=2HBrI2 b溶液：溶液：Cl22X = =2Cl X2(X代表代表Br、I) Br22I = =2Br I2 氟气不能与水溶液中的卤化物发生置换反应，因为氟气能跟水剧烈反应。氟气不能与水溶液中的卤化物发生置换反应，因为氟气能跟水剧烈反应。

17、卤化氢卤化氢 a在通常条件下都是有刺激性气味的气体，极易溶于水。在通常条件下都是有刺激性气味的气体，极易溶于水。 b只有氢氟酸是弱酸，其余为强酸。只有氢氟酸是弱酸，其余为强酸。 c溴化氢和碘化氢有强还原性，不可用浓溴化氢和碘化氢有强还原性，不可用浓H2SO4干燥。干燥。 碘的特性碘的特性 碘遇淀粉变蓝色，利用这一特性可以鉴别和检验碘遇淀粉变蓝色，利用这一特性可以鉴别和检验I2或淀粉的存在；碘易升华。或淀粉的存在；碘易升华。 1原子的构成粒子以及粒子间的关系原子的构成粒子以及粒子间的关系 (1)构成原子的粒子构成原子的粒子 (2) 的含义：表示一个质量数为的含义：表示一个质量数为A，质子数为，质

18、子数为Z，中子数为，中子数为(AZ)的原子。的原子。 (3)有关粒子间的关系有关粒子间的关系 质量数质量数(A)质子数质子数(Z)中子数中子数(N)； 质子数核电荷数中性原子的核外电子数；质子数核电荷数中性原子的核外电子数； 阳离子：质子数核外电子数电荷数；阳离子：质子数核外电子数电荷数； 阴离子：质子数核外电子数电荷数。阴离子：质子数核外电子数电荷数。 2.元素、核素、同位素三概念比较元素、核素、同位素三概念比较 元素元素核素核素同位素同位素 概概 念念 具有相同核电荷数具有相同核电荷数(质质 子数子数)的同类原子的总的同类原子的总 称，与核外电子数无称，与核外电子数无 关关 具有一定数目的

19、质子和一具有一定数目的质子和一 定数目的中子的一种原子定数目的中子的一种原子 质子数相同而中子数不同质子数相同而中子数不同 的同一元素的不同原子或的同一元素的不同原子或 同一元素的不同核素同一元素的不同核素 范范 围围 宏观概念，对同类原宏观概念，对同类原 子而言，既有游离态子而言，既有游离态 又有化合态又有化合态 微观概念，对某种元素的微观概念，对某种元素的 一种原子而言一种原子而言 微观概念，对某种元素的微观概念，对某种元素的 原子而言。因同位素的存原子而言。因同位素的存 在而使原子种类多于元素在而使原子种类多于元素 种类种类 特特 主要通过形成的单质主要通过形成的单质 或化合物来体现或化

20、合物来体现 不同的核素可能质子数相不同的核素可能质子数相 同，或中子数相同，或质同，或中子数相同，或质 量数相同，或各类数均不量数相同，或各类数均不 相同相同 同位素质量数不同，化学同位素质量数不同，化学 性质相同；天然同位素所性质相同；天然同位素所 占原子百分比一般不变；占原子百分比一般不变； 同位素构成的化合物如同位素构成的化合物如 H2O、D2O、T2O物理性物理性 质不同，但化学性质相同质不同，但化学性质相同 实实 例例 H、O 是不同的核素是不同的核素 互为同位素互为同位素 【例例1】 (2009广东化学，广东化学，1)我国稀土资源丰富。下列有关稀土元素我国稀土资源丰富。下列有关稀土

21、元素 的说法正确的是的说法正确的是() A. 互为同位素互为同位素 B. 的质量数相同的质量数相同 C. 是同一种核素是同一种核素 D. 的核外电子数和中子数均为的核外电子数和中子数均为62 解析：根据同位素的概念可直接判断解析：根据同位素的概念可直接判断A选项正确。选项正确。 答案：答案：A 中各数、量之间的关系一直是高考的重点和热点。解答此类问题的关键是中各数、量之间的关系一直是高考的重点和热点。解答此类问题的关键是 要熟悉元素符号周围字母的意义及要熟悉元素符号周围字母的意义及120号元素微粒的结构特点。号元素微粒的结构特点。 各字母表示的意义：各字母表示的意义：A：质量数，：质量数，Z：

22、质子数，：质子数，X：元素符号，：元素符号， (1)x：化合价，：化合价，R：电荷数，：电荷数，m：原子个数。：原子个数。 (2)120号元素微观粒子中常见等电子粒子号元素微观粒子中常见等电子粒子 2电子粒子：电子粒子：H2、He、Li 、 、H 、 、Be2 。 。 10电子粒子：电子粒子：Ne、HF、H2O、NH3、CH4、Na 、 、Mg2 、 、Al3 、 、 、 H3O 、 、N3 、 、O2 、 、F 、 、OH 、 、 等。等。 18电子粒子：电子粒子：Ar、SiH4、PH3、H2S、HCl、F2、H2O2、N2H4、C2H6、 CH3OH、K 、 、 Ca2 、 、Cl 、 、

23、S2 、 、HS 、 、 等。等。 1(2010原创原创)下列叙述错误的是下列叙述错误的是() A13C和和14C属于同一种元素，它们互为同位素属于同一种元素，它们互为同位素 B1H和和2H是不同的核素，它们的质子数相等是不同的核素，它们的质子数相等 C14C和和14N的质量数相等，它们的中子数不等的质量数相等，它们的中子数不等 D6Li和和7Li的电子数相等，中子数也相等的电子数相等，中子数也相等 解析：解析：13C、14C互为同位素；互为同位素；14C、14N质量数都为质量数都为14，中子数分别为，中子数分别为8、 7；1H、2H互为同位素，质子数相等；互为同位素，质子数相等；6Li、7L

24、i互为同位素，质子数和电互为同位素，质子数和电 子数都对应相等，但中子数不相等。子数都对应相等，但中子数不相等。 答案：答案：D 1【记忆口诀记忆口诀】 2. 根据各周期元素种数的变化规律可以分析得出同周期根据各周期元素种数的变化规律可以分析得出同周期A族和族和A族元素族元素 原子序数的差存在如下规律。原子序数的差存在如下规律。 周期序数周期序数1234567 A和和A族元族元 素原子序数差素原子序数差 无无1111112525 造成相邻数据造成相邻数据 变化的原因变化的原因 45，增加了，增加了 过渡元素的过渡元素的10 个纵行个纵行 67，B 族又分别增族又分别增 加了镧系和加了镧系和 锕

25、系各锕系各14种种 元素元素 同主族元素原子序数之差存在下列规律：根据各周期元素的种数依次为：同主族元素原子序数之差存在下列规律：根据各周期元素的种数依次为： 第一周期：第一周期：2种，第二、三周期各种，第二、三周期各8种，第四、五周期各种，第四、五周期各18种，第六周期种，第六周期32 种，这样同主族相邻元素的原子序数之差分别有：种，这样同主族相邻元素的原子序数之差分别有：2、8、8、18、18、32， 对于同主族不相邻的元素，可将它们的差累计求得，如：对于同主族不相邻的元素，可将它们的差累计求得，如：H与与K相差相差18，可，可 理解为理解为 ，即，即28818，又如，又如F和和I，可理解

26、，可理解 为：为： ，即，即8181844。 【例例2】 同一主族的两种元素的原子序数之差不可能是同一主族的两种元素的原子序数之差不可能是() A16 B26 C 36 D46 解析：本题考查元素周期表的结构。当了解元素周期表的编排规律后，解析：本题考查元素周期表的结构。当了解元素周期表的编排规律后， 需记住同主族相邻元素的序号差，从第一周期到第七周期，同族相邻周需记住同主族相邻元素的序号差，从第一周期到第七周期，同族相邻周 期的原子序号相差依次为期的原子序号相差依次为2、8、8、18、18、32，在以上各选项中，有，在以上各选项中，有8 816、81826、181836，而，而D选项中的选项

27、中的46是不可能具有的。是不可能具有的。 答案：答案：D 2(2010模拟精选，武汉模拟模拟精选，武汉模拟)原子序数为原子序数为z的元素的元素R，在周期表中位于，在周期表中位于A、B、C、 D四种元素的中间，四种元素的中间，A、B、C、D四种元素的原子序数之和为下列数据，其中四种元素的原子序数之和为下列数据，其中 不可能的是不可能的是() A4z B4z10 C4z5 D4z14 解析：由周期表的结构可知解析：由周期表的结构可知C与与R或或R与与D的原子序数之差可能为的原子序数之差可能为8、18、32。 即即C、D原子序数之和存在三种情况：原子序数之和存在三种情况：2z、2z10或或2z14。

28、而。而A、B原子序数原子序数 之和为之和为2z(如右图如右图)。 答案：答案：C C AzRB D 【例例1】 下列关于原子的几种描述中错误的是下列关于原子的几种描述中错误的是() A16O与与17O具有相同的电子数具有相同的电子数 B18O与与19F具有相同的中子数具有相同的中子数 C15N与与14N具有相同的质子数具有相同的质子数 D12C与与13C具有相同的质量数具有相同的质量数 解析：中子数质量数质子数。解析：中子数质量数质子数。16O与与17O互为同位素，具有相同的电子数，互为同位素，具有相同的电子数， A正确。正确。18O含有含有8个质子，中子数个质子，中子数18810；19F含有

29、含有9个质子，中子数个质子，中子数 19910，B正确。正确。15N与与14N互为同位素，具有相同的质子数，互为同位素，具有相同的质子数，C正确；正确；12C 与与13C的质量数分别是的质量数分别是12和和13，D不正确。不正确。 答案：答案：D 高分策略高分策略 本题易忽视质量数、质子数、中子数、电子数之间的关系，错选本题易忽视质量数、质子数、中子数、电子数之间的关系，错选A或或B， 解本类题要注意掌握以下几个数量关系：解本类题要注意掌握以下几个数量关系： (1)质子数中子数质量数质子数中子数质量数 (2)原子的核外电子数核内质子数核电荷数原子的核外电子数核内质子数核电荷数 (3)阳离子核外

30、电子数核内质子数电荷数阳离子核外电子数核内质子数电荷数 (4)阴离子核外电子数核内质子数电荷数阴离子核外电子数核内质子数电荷数 【例例2】 (2009重庆理综，重庆理综，29)(15分分)化合物化合物A由周期不同的短周期元素由周期不同的短周期元素X、Y组成，组成， 是良好的耐热冲击材料。是良好的耐热冲击材料。 (1)X的单质既可与盐酸反应，又可与的单质既可与盐酸反应，又可与NaOH溶液反应，溶液反应，X的原子结构示意图的原子结构示意图 为为 _ _。 (2)X的硫酸盐溶液与过量的硫酸盐溶液与过量NaOH溶液反应的离子方程式为溶液反应的离子方程式为 _ _。 (3)一定条件下，一定条件下，A和水缓慢作用生成含和水缓慢作用生成含Y的化合物的化合物Z，Z分子含有分子含有10个电子。个电子。 Z与与H2O2反应，其产物之一是反应，其产物之一是Y的单质，的单质，Y单质的电子式为单质的电子式为_；Z分分 子的结构呈子的结构呈_。 A的化学式是的化学式是_。 (4)X的单质、石墨和二氧化钛的单质、石墨和二氧化钛(TiO2)按比例混合，高温下反应得到的化合物按比例混