《物质结构元素周期律》章末知识整合

《物质结构元素周期律》章末知识整合专题一eq\a\vs4\al(元素及化合物的推断)►专题归纳元素推断题在历年高考中占有一定的比例(主要在选择题体现)，主要考查元素周期表中“位、构、性”的关系及利用物质结构和性质进行综合推断的能力，要求熟练掌握短周期所有元素的结构特点，在周期表中的位置以及它们的重要化合物的性质，在此基础上进行综合分析。1．一般解题思路。在以上基础上，针对题目按以下具体方法进行推断。2．与元素推断相关的几个问题。(1)原子结构与元素在周期表中位置关系的规律。①核外电子层数＝周期数。②主族元素的最外层电子数＝主族序数。③质子数＝原子序数＝原子核外电子数。④主族元素的最高正化合价＝主族序数；最低负化合价的绝对值＝8－主族序数。(2)周期表中特殊位置的短周期元素。①族序数等于周期数的短周期元素：H、Be、Al。②族序数等于周期数2倍的短周期元素：C、S。③族序数等于周期数3倍的短周期元素：O。④周期数是族序数2倍的短周期元素：Li。⑤周期数是族序数3倍的短周期元素：Na。⑥最高正化合价与最低负化合价的代数和为零的短周期元素：C、Si。⑦最高正化合价是最低负化合价绝对值3倍的短周期元素：S。⑧除H外，原子半径最小的元素为F(H是原子半径最小的元素)。⑨最高正化合价不等于族序数的主族元素有：O、F。⑩核内无中子的元素：H。(3)元素性质、存在、用途的特殊性。①形成化合物种类最多的元素：C。②气态氢化物中含氢元素质量分数最大的元素：C(CH4中H的质量分数)。③空气中含量最多的元素：N。④地壳中含量最多的元素：O；地壳中含量最多的金属元素：Al。⑤最活泼的非金属元素或无正价的非金属元素或无含氧酸的非金属元素或气态氢化物最稳定的非金属元素：F。⑥自然界中稳定存在的最活泼的金属元素或最高价氧化物对应水化物碱性最强的元素：Cs。⑦焰色反应呈黄色的元素：Na；焰色反应呈紫色(透过蓝色的钴玻璃观察)的元素：K。⑧单质最轻的元素：H；最轻的金属元素：Li。⑨常温下单质呈液态的金属元素：Hg；常温下单质呈液态的非金属元素：Br。例1由短周期元素组成的A、B、C、D、E、F六种粒子，其中只有C、D是分子，其余四种均为离子，且每个粒子中均含有10个电子。已知A、E是由非金属元素组成的阳离子，六种粒子间存在下列关系：①A、B两种粒子在加热条件下生成C、D两种分子；②通常情况下C为气态，且可使湿润的红色石蕊试纸变蓝；③1molB离子与1molE离子作用可生成2molD分子；④向含F离子的溶液中加入C的溶液，可生成白色沉淀W，C的溶液过量时沉淀不消失，若加入含大量B离子或大量E离子的溶液，沉淀W溶解。(1)粒子B的化学式是________，所含化学键类型是________；粒子E的名称是________；粒子F对应的元素在周期表中的位置是________________。(2)写出下列反应的离子方程式。F＋过量C的溶液：_______________________。W＋含大量B离子的溶液：_______________________。解析：由②可知C为NH3，根据A、E是非金属元素组成的阳离子，可知A、E分别是NHeq\o\al(＋,4)和H3O＋中的一种。由①和③可确定A为NHeq\o\al(＋,4)，B为OH－，D为H2O，E为H3O＋，白色沉淀不溶于氨水，却既溶于强酸又溶于强碱，F只能是铝离子。答案：(1)OH－极性共价键(或共价键)水合氢离子第三周期第ⅢA族(2)Al3＋＋3NH3·H2OAl(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)Al(OH)3＋OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O►专题训练1．X、Y、Z都是短周期元素，X原子的最外层只有1个电子，Y原子的M层电子数只有K层与L层电子数之和的一半，Z原子的L层电子数比Y原子的L层电子数少2，且Y元素可有2种正价，两种正价的差值为2。由X、Y、Z三种元素组成的化合物的化学式可能是(C)①X2YZ3②XYZ3③XYZ4④X2YZ4⑤X3YZ3⑥X3YZ4A．①②③B．④⑤⑥C．②⑤⑥D．①③⑤解析：由Y原子的M层电子数只有K层与L层电子数之和的一半可得Y为P，由Z原子的L层电子数比Y原子的L层电子数少2可得Z为O，X原子的最外层只有1个电子，X可以为H、Li或者Na，化合价均为＋1。2．短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。X原子的最外层电子数是其内层电子数的2倍，Y是地壳中含量最高的元素，Z2＋与Y2－具有相同的电子层结构，W与X同主族。下列说法正确的是(D)A．原子半径大小顺序：r(W)＞r(Z)＞r(Y)＞r(X)B．Y分别与Z、W形成的化合物中化学键类型相同C．X的最高价氧化物对应水化物的酸性比W的弱D．Y的气态简单氢化物的热稳定性比W的强解析：短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。X原子的最外层电子数是其内层电子数的2倍，因此X是碳元素。Y是地壳中含量最高的元素，则Y是氧元素。Z2＋与Y2－具有相同的电子层结构，则Z是镁元素。W与X同主族，因此W是硅元素。A.同周期自左向右原子半径逐渐减小，同主族自上而下原子半径逐渐增大，则原子半径大小顺序：r(Z)＞r(W)＞r(X)＞r(Y)，A不正确；分别与Z、W形成的化合物分别是氧化镁和二氧化硅，前者含有离子键，后者含有共价键，化学键类型不相同，B不正确；C.碳元素的非金属性强于硅元素，非金属性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越强，因此X的最高价氧化物对应水化物的酸性比W的强，C不正确；D.氧元素的非金属性强于硅元素，非金属性越强，氢化物的稳定性越强，因此Y的气态简单氢化物的热稳定性比W的强，D正确，答案选D。3．短周期元素A、B、C、D、E，其原子序数的大小顺序为：A＞C＞D＞E＞B。A、C、D位于同一周期，E原子最外层电子数是次外层电子数的3倍，B原子比E原子少2个电子。A元素的单质mol与足量盐酸完全反应时，有×1022个电子发生转移。(1)A位于元素周期表的第________周期、第________族，E位于第________周期、第________族。(2)B单质在E单质中完全燃烧生成的化合物的结构式为______，该分子中含________(选填“极性”或“非极性”)键。(3)写出A、C、D的最高价氧化物对应水化物的化学式，并比较其酸碱性强弱：___________________________________________。解析：由E原子最外层电子数是次外层电子数的3倍可得E为O，由B原子比E原子少2个电子可得B为C，由原子序数大小顺序可知A、C、D位于第三周期。由molA与盐酸反应时，转移电子的物质的量为mol可知A为Al，则C为Mg，D为Na。答案：(1)三ⅢA二ⅥA(2)O=C=O极性(3)碱性：NaOH＞Mg(OH)2＞Al(OH)3专题二eq\a\vs4\al(关于元素“位、构、性”关系的问题)►专题归纳同一元素的“位、构、性”关系可表示如下。在具体解题过程中，必须具备以下四个方面的基础。1．结构与位置互推问题是解题的基础。(1)掌握四个关系式。①电子层数＝周期序数。②质子数＝原子序数。③最外层电子数＝主族序数。④主族元素的最高正价＝主族序数，主族元素的最低负价＝主族序数－8。2．性质与位置互推问题是解题的关键。熟悉元素周期表中同周期、同主族元素性质的递变规律，主要包括：(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)单质的氧化性、还原性。3．结构和性质的互推问题是解题的要素。(1)最外层电子数决定元素原子的氧化性和还原性。(2)原子半径决定了元素单质的性质；离子半径决定了元素组成的化合物的性质。4．元素“位、构、性”规律的应用。根据原子序数推断元素在元素周期表中的位置规律。(1)根据每一周期结尾的稀有气体元素的原子序数分别为2、8、18、36、54、86，用给定的原子序数减去比它小且最接近的稀有气体元素的原子序数，即得该元素所在的纵行。元素周期表共有18个纵行，从左到右依次为：ⅠA、ⅡA、ⅢB、ⅣB、ⅤB、ⅥB、ⅦB、Ⅷ、ⅠB、ⅡB、ⅢA、ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA、0族。这种元素的周期数比相近的原子序数小的稀有气体元素的周期数大1。(2)同一主族相邻周期两元素原子序数的差值。①第ⅠA、ⅡA族，上一周期元素的原子序数＋该周期元素的数目＝下一周期元素的原子序数。②第ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA、0族，上一周期元素的原子序数＋下一周期元素的数目＝下一周期元素的原子序数。特别提示：各周期元素所包括的元素种数依次为：2、8、8、18、18、32。例2下图是元素周期表的一部分，下列说法中正确的是()A．原子半径：④＞③B．气态氢化物的稳定性：③大于⑥，与氢键无关C．元素⑤的单质与元素②的最高价氧化物对应的水化物反应时，参加反应的⑤单质与生成氢气的物质的量之比为23D．元素④、⑦、⑨的单质的氧化性依次增强解析：A项，原子半径应该是O大于F，错误；B项，同主族元素所形成的氢化物的稳定性随着元素的非金属性的增大而增强，与分子间存在的氢键无关，正确；C项，Al与HNO3的反应极其复杂，如果是浓HNO3则常温下不会反应产生气体，如果是稀HNO3则反应生成的不是氢气，而是NO，错误；D项，F2、Cl2、Br2的氧化性依次减弱，错误。答案：B►专题训练4．甲～辛等元素在周期表中的相对位置如下表。甲和戊的原子序数相差3，戊的一种单质是自然界硬度最大的物质，丁和辛属同周期元素。下列判断正确的是(B)A．金属性：甲＞乙＞丙B．原子半径：辛＞己＞戊C．丙和庚的原子核外电子数相差11D．乙的单质在空气中燃烧生成只含离子键的化合物解析：戊的一种单质是自然界硬度最大的物质，所以戊是C元素；则己、庚分别是Si、Ge元素；甲和戊的原子序数相差3，所以甲是Li元素，则乙、丙分别是Na、K元素；则丁是Ca元素，辛是Ga元素。A.根据元素周期律，同主族元素的金属性从上到下逐渐增强，所以金属性：甲＜乙＜丙，错误；B.电子层数越多，原子半径越大，B正确；丙为19号钾元素，庚为32号锗元素，故丙和庚的原子核外电子数相差13，C错误；乙为Na单质，在空气中燃烧生成Na2O2含离子键、共价键，D错误；答案为B。5．短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大，X原子最外层有6个电子，Y是至今发现的非金属性最强的元素，Z在周期表中处于周期序数等于族序数的位置，W的单质广泛用作半导体材料。下列叙述正确的是(A)A．原子最外层电子数由多到少的顺序：Y、X、W、ZB．原子半径由大到小的顺序：W、Z、Y、XC．元素非金属性由强到弱的顺序：Z、W、XD．简单气态氢化物的稳定性由强到弱的顺序：X、Y、W解析：四种元素都是短周期元素，且原子序数依次增大，X原子最外层有6个电子，推出X是O元素，Y是至今发现的非金属性最强的元素，推出Y是F元素，Z在周期表中处于周期序数等于族序数的位置，推出Z是Al元素，W的单质广泛用作半导体材料，推出W是Si元素。A.四种元素的原子最外层电子数分别是：6、7、3、4，最外层电子数由多到少的顺序是：F、O、Si、Al，故A正确；B.原子半径：电子层数越多，半径越大，同周期从左向右半径依次减小(稀有气体除外)，原子半径由大到小的顺序是：Al＞Si＞O＞F，故B错误；是金属，主要体现金属性，故C错误；D.氢化物越稳定，其非金属性越强，非金属性F＞O＞Si，氢化物稳定性：HF＞H2O＞SiH4，故D错误。6．短周期元素Q、R、T、W在元素周期表中的位置如下图所示，其中T所处的周期序数与主族序数相等。请回答下列问题。(1)T的原子结构示意图为________。(2)元素的非金属性强弱顺序(原子的得电子