高考化学二轮复习 第4讲 物质结构与元素周期律学案-人教版高三全册化学学案

第4讲物质结构与元素周期律[考纲要求]1.了解元素、核素和同位素的含义。2.了解原子的构成；了解原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数以及它们之间的相互关系。3.了解原子核外电子排布规律。4.掌握元素周期律的实质；了解元素周期表(长式)的结构(周期、族)及其应用。5.以第3周期为例，掌握同一周期内元素性质的递变规律与原子结构的关系。6.以ⅠA和ⅦA族为例，掌握同一主族内元素性质的递变规律与原子结构的关系。7.了解金属、非金属在周期表中的位置及其性质递变规律。8.了解化学键的定义；了解离子键、共价键的形成。9.了解物质的组成、结构和性质的关系。[学科素养]1.变化观念：认识元素性质呈现周期性变化的根本原因是元素原子的核外电子排布呈现周期性变化，元素周期表是元素周期律的表现形式，能利用元素的位置、原子的结构等与元素性质的关系解决实际问题。2.模型认知：能运用原子结构示意图、电子层模型解释核外电子排布的周期性变化，揭示元素性质周期性变化的本质。3.科学探究：能够发现和提出有探究价值的元素性质递变规律问题，确定探究目的，设计探究方案，进行实验探究，能根据实验现象总结规律，并勇于提出自己的独到见解。4.社会责任：能利用元素周期律对生产、生活进行指导，有效解决生产、生活中的实际问题。[网络构建][核心强化]1．必考的一个微粒(eq\o\al(A,Z)X)和四个“关系式”(1)质子数＝核电荷数＝核外电子数＝原子序数。(2)质量数＝质子数＋中子数。(3)质子数＝阳离子的核外电子数＋阳离子所带电荷数。(4)质子数＝阴离子的核外电子数－阴离子所带电荷数。2．元素周期律中必考的两类“比较”(1)元素金属性、非金属性强弱的比较。(2)微粒半径大小的比较依据：周期表中位置和微粒电子层结构。3．常考的两个主族、一个周期(1)碱金属和卤族元素性质递变规律。(2)第三周期元素性质递变规律。4．短周期中常考的元素：H、C、N、O、F、Na、Mg、Al、Si、S、Cl。5．易错的“一个特殊”：O与F无最高正化合价。6．易错的“四个最”(1)非金属性最强的元素是F。(2)金属性最强的元素是Cs(短周期是Na)。(3)最高价氧化物对应的水化物酸性最强的是HClO4。(4)第三周期中离子半径最小的是Al3＋。考点一微粒结构与化学键[解析]根据“尾数吻合”，即113号元素到117号元素分别位于元素周期表中第七周期第ⅢA族、ⅣA族、VA族、ⅥA族、ⅦA族，可快速判断117号元素Ts是第七周期第ⅦA族元素，A项正确；同位素是同种元素不同原子之间的互称，因此Ts的同位素原子具有相同的电子数，B项正确；Ts是第ⅦA族的卤族元素，从上往下卤族元素非金属性依次减弱，所以Ts在同族元素中非金属性最弱，C项正确；中子数为176的Ts核素符号是eq\o\al(293,117)Ts，D项错误。[答案]D解答原子组成符号类题目“三部曲”解答该类题目时，可分三步进行。第一步，正确理解符号的具体含义，如图所示：第二步，掌握原子中各粒子数之间的关系质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)，原子序数＝核外电子数＝核内质子数＝核电荷数。第三步，质子数(Z)决定元素的种类，具有相同质子数(Z)的元素原子的化学性质几乎完全相同。[分点突破]角度一：破解原子组成、辨析相关概念1．(双选)科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量，核反应方程分别为：X＋Y→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(3,1)H＋4.9MeV和eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋X＋17.6MeV。下列表述正确的有()A．X是中子B．Y的质子数是3，中子数是6C．两个核反应都没有质量亏损D．氘和氚的核反应是核聚变反应[解析]根据核反应过程中质量数与电荷数守恒，结合eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋X可知，X为中子(eq\o\al(1,0)n)，A项正确；由X＋Y→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(3,1)H可知，Y的质量数为6，电荷数为3，即质子数为3，中子数也为3，B项错误；由核反应方程可知，两个反应都放出了能量，因此都有质量亏损，C项错误；由两个氢核氘和氚反应生成质量较大的氦核是氢核的聚变反应，D项正确。[答案]AD2．“玉兔”号月球车用eq\o\al(238,94)Pu作为热源材料，下列关于eq\o\al(238,94)Pu的说法正确的是()A.eq\o\al(238,94)Pu与eq\o\al(238,92)U互为同位素B.eq\o\al(238,94)Pu与eq\o\al(239,94)Pu互为同素异形体C.eq\o\al(238,94)Pu与eq\o\al(238,92)U具有完全相同的化学性质D.eq\o\al(238,94)Pu与eq\o\al(239,94)Pu具有相同的最外层电子数[解析]eq\o\al(238,94)Pu与eq\o\al(238,92)U是两种不同的元素，eq\o\al(238,94)Pu与eq\o\al(239,94)Pu的质子数相同(质子数＝核外电子数)，中子数不同，互为同位素，故D正确。[答案]D角度二：化学键与物质类别的关系3．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”(1)当化合物中只存在离子键时，该化合物是离子化合物()(2)共价化合物中一定只存在共价键()(3)在离子化合物中一定存在金属元素，而共价化合物中一定不存在金属元素()(4)氢化物一定是共价化合物()(5)离子晶体熔化时破坏离子键，原子晶体熔化时破坏共价键，而分子晶体熔化时破坏分子间作用力()(6)H2O的稳定性大于H2S，是因为H2O分子间存在氢键()[答案](1)√(2)√(3)×(4)×(5)√(6)×4．在标准状况下，将2.24LNH3与4.48LHCl气体充入密闭容器内混合。已知：NH3＋HCl=NH4Cl。下列说法正确的是(设NA为阿伏加德罗常数的值)()A．反应中有0.4NA个共价键断裂B．反应中有0.3NA个离子键形成C．混合后，容器内物质含有0.5NA个化学键D．混合前气体中含有0.5NA个共价键[解析]1个NH3分子中存在3个共价键，1个HCl分子中存在1个共价键，故反应前容器内共含有共价键0.1mol×3＋0.2mol＝0.5mol，D项正确；NH3与HCl反应生成NH4Cl，NH3与H＋形成NHeq\o\al(＋,4)，故反应中NH3分子中的共价键没有断裂，只有HCl分子中的共价键断裂，HCl过量，故生成离子键0.1mol，断裂共价键0.1mol，A、B项错误；混合后，生成的0.1molNH4Cl中存在0.4mol共价键和0.1mol离子键，过量的0.1molHCl中含有0.1mol共价键，共0.6mol化学键，C项错误。[答案]D判断化学键与物质类别关系的“四大误区”(1)误认为离子化合物中只存在离子键，不存在共价键。(2)误认为金属元素与非金属元素形成的化合物一定是离子化合物，如AlCl3为共价化合物；只由非金属元素形成的化合物不一定是共价化合物，如NH4Cl为离子化合物。(3)误认为任何物质中都存在化学键，如稀有气体分子中不存在化学键。(4)误认为只要有化学键的断裂就一定发生化学反应，如NaCl熔化时断裂化学键。角度三：“10e－、18e－”微粒在推断题中的应用5．已知A、B、C、D四种物质均是由短周期元素原子组成的，它们之间有如图所示的转化关系，且A是一种含有18电子的微粒，C是一种含有10电子的微粒。请完成下列各题：(1)若A、D均是气态单质分子，写出A与B反应的化学方程式：_________________________________________________________。(2)若B、D属同主族元素的单质分子，写出C的电子式：__________________________________________________________。(3)若A、B均是含2个原子核的微粒，其中B中含有10个电子，D中含有18个电子，则A、B之间发生反应的离子方程式为_________________________________________________________。(4)若D是一种含有22电子的分子，则符合如图关系的A的物质有__________(写物质的化学式，如果是有机物则写相应的结构简式)。[解析](1)18电子的气态单质分子为F2，则C为HF、B为H2O、D为O2，反应方程式为2F2＋2H2O=4HF＋O2。(2)B、D为同主族元素的单质，且A含有18个电子，C含有10个电子时，则B为O2、A为H2S、C为H2O、D为S，即2H2S＋O2=2H2O＋2S↓。(3)含有2个原子核的18电子的微粒为HS－，10电子的微粒为OH－，反应离子方程式为HS－＋OH－=S2－＋H2O。(4)含有22电子的分子为CO2，则A为含18电子的含C、H或C、H、O的化合物，可能为CH3CH3和CH3OH。[答案](1)2F2＋2H2O=4HF＋O2(2)(3)HS－＋OH－=S2－＋H2O(4)CH3CH3、CH3OH巧记10电子微粒和18电子微粒的方法考点二元素周期表和元素周期律[解析]第一步，画出两条线，代表相邻的两个周期。________________________________第二步，找出元素在两个周期中的位置。X、Y形成阳离子，在下一周期；R、Z形成阴离子，在上一周期。由于m>n，则四种元素在周期表中的位置关系如图所示：第三步，确定元素的结构。根据位置关系，可知原子序数大小顺序为a>b>c>d，A项正确；再根据电子层结构相同可得a－m＝b－n，故有a－b＝m－n，B项错误。第四步，推导元素的性质。根据元素周期律，同周期从左到右，元素的金属性依次减弱，非金属性依次增强，故非金属性Z>R，金属性Y>X，最高价氧化物对应水化物的碱性Y>X，C、D项错误。[答案]A[分点突破]角度一：微粒半径的比较1．下列离子中半径最大的是()A．Na＋B．Mg2＋C．O2－D．F－[解析]选项中的离子都具有相同的电子层结构，对于电子层结构相同的离子来说，核电荷数越大，离子半径就越小，故选C。[答案]C2．如图是部分短周期主族元素原子半径与原子序数的关系图。下列说法错误的是()A．X、R的最高化合价相同B．简单离子的半径：X>Y>ZC．Y、Z、R对应的最高价氧化物的水化物之间可以相互发生反应D．电解熔融的X与Z构成的化合物可以得到单质Z[解析]结合元素周期律及图中信息可知，两曲线分别代表第二周期和第三周期元素，进而推知，X为O，Y为Na，Z为Al，R为S。A项，O无＋6价，错误；B项，半径：O2－>Na＋>Al3＋，正确；C项，NaOH、Al(OH)3、H2SO4之间可以相互反应，正确；D项，电解熔融Al2O3可得Al，正确。[答案]A“三看法”比较微粒半径大小角度二：元素金属性、非金属性的强弱比较3．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．最高价氧化物对应的水化物酸性的强弱[解析]A项，元素的非金属性越强，其单质获得电子的能力就越强，因此单质氧化性就越强。故可以通过比较单质氧化性的强弱，判断元素的非金属性的强弱；B项，S单质、Cl2都是分子晶体，分子之间通过分子间作用力结合，分子间作用力越大，物质的熔、沸点就越高，这与元素的非金属性强弱无关；C项，元素的非金属性越强，其单质与氢气化合形成氢化物就越容易，形成的氢化物的稳定性就越强。因此可以比较元素的非金属性的强弱；D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就越强，因此可以通过比较硫、氯两种元素最高价氧化物对应的水化物酸性的强弱比较元素的非金属性的强弱。[答案]B4．(2016·天津卷)下表为元素周期表的一部分。碳氮YX硫Z回答下列问题：(1)Z元素在周期表中的位置为__________。(2)表中元素原子半径最大的是(写元素符号)__________。(3)下列事实能说明Y元素的非金属性比S元素的非金属性强的是__________。a．Y单质与H2S溶液反应，溶液变浑浊b．在氧化还原反应中，1molY单质比1molS得电子多c．Y和S两元素的简单氢化物受热分解，前者的分解温度高[解析]依据元素周期表的结构，可知X为Si元素，Y为O元素，Z为Cl元素。(1)Cl元素在周期表中位于第三周期ⅦA族。(2)同一周期，从左到右，原子半径逐渐减小，同一主族，从上到下，原子半径逐渐增大，表中元素原子半径最大的是Si。(3)a.氧气与H2S溶液反应，溶液变浑浊，生成硫单质，说明氧气的氧化性比硫强，从而说明氧元素的非金属性比硫元素的非金属性强，正确；b.在氧化还原反应中，氧化性的强弱与得失电子数目无关，错误；c元素的非金属性越强，其氢化物越稳定，根据同主族元素的非金属性递变知，H2O比H2S受热分解的温度高，正确。[答案](1)第三周期ⅦA族(2)Si(3)ac金属性和非金属性强弱的判断方法角度三：元素周期表(律)的应用5．下列有关性质的比较，不能用元素周期律解释的是()A．酸性：H2SO4>H3PO4B．非金属性：Cl>BrC．碱性：NaOH>Mg(OH)2D．热稳定性：Na2CO3>NaHCO3[解析]A项，S、P位于同一周期，且S位于P的右侧。同周期元素从左向右非金属性逐渐增强，故非金属性S>P，所以H2SO4的酸性大于H3PO4；B项，Cl、Br位于同一主族，Cl位于Br的上方，同主族元素由上到下非金属性逐渐减弱，故非金属性Cl>Br；C项，Na、Mg是同周期元素，Na位于Mg的左侧，故Na的金属性比Mg的强，则NaOH的碱性比Mg(OH)2的强；D项，NaHCO3的热稳定性差，是由于HCOeq\o\al(－,3)受热易分解。[答案]D6．我国在GaAs太阳能电池研究方面国际领先。砷(As)和镓(Ga)都是第四周期元素，分别属于ⅤA和ⅢA族。下列说法中，不正确的是()A．原子半径：Ga>As>PB．热稳定性：NH3>PH3>AsH3C．酸性：H3AsO4>H2SO4>H3PO4D．Ga(OH)3可能是两性氢氧化物[解析]同周期自左而右，原子半径减小，同主族自上而下原子半径增大，所以原子半径Ga>As>P，A正确；同主族自上而下非金属性减弱，非金属性N>P>As，非金属性越强，氢化物越稳定，所以热稳定性：NH3>PH3>AsH3，B正确；同周期自左而右，非金属性增强，同主族自上而下非金属性减弱，所以非金属性S>P>As，所以最高价氧化物对应水化物的酸性H2SO4>H3PO4>H3AsO4，C错误；镓(Ga)是第四周期ⅢA族元素，与Al同族，与Al具有相似性质，Al(OH)3是两性氢氧化物，Ga金属性虽然比Al强，但可能具有两性，D正确。[答案]C解答元素周期律(表)的“六大误区”常见误区出错原因误区1误认为最高正价和最低负价绝对值相等的元素只有第ⅣA族的元素忽视了ⅠA族的H的最高正价为＋1价，最低负价为－1价误区2误认为主族元素的最高正价一定等于其族序数忽视了氧无最高正价，氟无正价误区3误认为元素的非金属性越强，其氧化物对应水化物的酸性就越强忽视了关键词“最高价”误区4误认为失电子难的原子得电子的能力一定强忽视了稀有气体元素的原子失电子难，得电子也难误区5误认为同周期相邻两主族元素原子序数之差都等于1忽视了长周期也有相差11或25的情况误区6误认为得(失)电子的数目越多，元素的非金属性(金属性)越强忽视了元素原子得失电子的数目多少与元素的非金属性、金属性强弱没有必然的联系考点三元素“位、构、性”的相互推断类型一文字信息型(2018·全国卷Ⅱ)W、X、Y和Z为原子序数依次增大的四种短周期元素。W与X可生成一种红棕色有刺激性气味的气体；Y的周期数是族序数的3倍；Z原子最外层的电子数与W的电子总数相同。下列叙述正确的是()A．X与其他三种元素均可形成两种或两种以上的二元化合物B．Y与其他三种元素分别形成的化合物中只含有离子键C．四种元素的简单离子具有相同的电子层结构D．W的氧化物对应的水化物均为强酸[解题流程]第一步：挖掘题干信息，确定元素名称第二步：根据元素周期表、周期律判断选项判断依据结论AO与N、Na、Cl分别形成Na2O、NO、N2O3、NO2，Na2O、Na2O2；Cl2O、Cl2O3、Cl2O5、ClO2等正确BNa与O形成的化合物Na2O2中含有离子键和共价键错误CNa＋、O2－、N3－具有相同的电子层结构，Cl－不同错误DN的氧化物对应的水化物有HNO2为弱酸错误[答案]A文字信息型元素“位、构、性”推断的基本方法[分点突破]角度一：根据原子或离子结构特点推断1．(2018·湖南五市十校联考)已知X＋、Y2＋、Z－、W2－四种简单离子具有相同的电子层结构。下列关于X、Y、Z、W四种主族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[解析]由X＋、Y2＋、Z－、W2－具有相同的电子层结构及X、Y、Z、W为主族元素可知，X、Y处于Z、W的下一周期，X、Y处于同一周期，且X的原子序数小于Y，Z、W处于同一周期，且W的原子序数小于Z。同一周期主族元素从左到右金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强，故金属性：X>Y，非金属性：W<Z，非金属性越强，简单离子的还原性越弱，故还原性：Z－<W2－，A项错误；同一周期主族元素从左到右原子半径逐渐减小，同一主族元素从上到下原子半径逐渐增大，故原子半径：X>Y>W>Z，B项正确；具有相同电子层结构的离子，原子序数越小，离子半径越大，故离子半径：Y2＋<X＋<Z－<W2－，C项正确；由上述分析可知，原子序数：Y>X>Z>W，D项正确。[答案]A2．(2018·广东广雅中学月考)W、X、Y、Z均为短周期元素，W的最外层电子数与核外电子总数之比为7∶17；X与W同主族；Y的原子序数是W和X的原子序数之和的一半；含Z元素的物质焰色反应为黄色。下列判断正确的是()A．金属性：Y>ZB．氢化物的沸点：X>WC．离子的还原性：X>WD．原子及离子半径：Z>Y>X[解析]W的原子最外层电子数与核外电子总数之比为7∶17，应为Cl；X与Cl同主族，为F；含Z元素的物质焰色反应为黄色，应为Na；Y的原子序数是W和X的原子序数之和的一半，Y的原子序数为13，为Al。A项，钠的金属性强于Al；B项，HF中存在氢键，因此HF的沸点高于HCl；C项，F－的还原性弱于Cl－；D项，离子半径：X>Z>Y。[答案]B角度二：依据元素的性质及周期表结构特点推断3．(2018·湖北部分重点高中期中联考)短周期元素X、Y、Z、W、Q的原子序数依次增大，且只有一种金属元素。其中X与W位于同一主族，Z元素原子半径在短周期元素中最大(稀有气体元素除外)。Z与W、W与Q的原子序数之差均为3，五种元素原子的最外层电子数之和为21，下列说法正确的是()A．X和Y的常见氧化物都是大气污染物B．自然界中W的储量丰富，高纯度的W的氧化物是能将太阳能转化为电能的材料C．一定条件下，Q的单质可把Y的单质从其氢化物中置换出来D．最高价氧化物对应水化物的酸性由强到弱的顺序：Q>Y>W>X[解析]短周期元素X、Y、Z、W、Q的原子序数依次增大，且只有一种金属元素。Z元素原子半径在短周期元素中最大(稀有气体元素除外)，则Z为钠元素。Z与W、W与Q的原子序数之差均为3，则W为硅元素、Q为氯元素。X与W位于同一主族，则X为碳元素。五种元素原子的最外层电子数之和为21，则Y为氮元素。X的常见氧化物二氧化碳不是大气污染物，A项不正确；自然界中硅的储量丰富，高纯度的SiO2是制造光导纤维的材料，B项不正确；氯元素的非金属性比氮元素强，所以在一定条件下，Cl2可与NH3反应生成N2和HCl，C项正确；最高价氧化物对应水化物的酸性由强到弱的顺序为HClO4>HNO3>H2CO3>H2SiO3，D项不正确。[答案]C4．短周期元素a、b、c、d的原子序数依次增大，由以上四种元素组成的一种化合物m在加热时完全分解为三种产物，其中一种产物n是能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，另一种产物q是能使品红溶液褪色的气体。下列说法正确的是()A．原子半径：a<b<c<dB．m、n、q三种物质中均含有非极性共价键C．a、b、c三种元素形成的化合物一定会抑制水的电离D．d的最高价氧化物对应的水化物是强酸[解析]一种产物n是能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，应为氨气，另一种产物q是能使品红溶液褪色的气体，应为二氧化硫，则化合物m含有H、N、O、S，由题给信息可知a为H、b为N、c为O、d为S，化合物m在加热时完全分解为三种产物，m可能为(NH4)2SO3或NH4HSO3。一般情况下，原子的电子层越多，原子半径越大，同周期元素从左向右原子半径逐渐减小，则原子半径a<c<b<d，A项错误；m、n、q三种物质中均含有极性共价键，不含非极性共价键，B项错误；a、b、c三种元素组成的化合物可能为硝酸铵，可促进水的电离，C项错误；d为S，最高价氧化物对应的水化物为硫酸，D项正确。[答案]D此类题型是最常规的考查方式，通常以文字叙述的形式给出元素原子的核外电子排布、位置关系等信息，考查元素周期律、化学键、元素及其化合物性质等知识。解答这类题的关键是对元素进行合理地推断，推断时可结合元素的特殊性质和原子结构：(1)原子结构的特殊性：①氢原子，只有1个质子，原子半径最小。②钠原子，最外层只有1个电子，短周期主族元素中原子半径最大。③镁原子，有3个电子层，最外层电子数与最内层电子数相同。④碳原子，最外层电子数是次外层电子数的2倍。⑤氧原子，最外层电子数是次外层电子数的3倍。(2)主族元素化合价的特征关系：最高正化合价＝最外层电子数＝主族序数(O、F除外)。(3)常见元素的性质：①地壳中含量最多的元素或常温常压下氢化物呈液态的元素为O；地壳中含量第二的元素为Si；地壳中含量最多的金属元素为Al。②空气中含量最多的元素或气态氢化物的水溶液显碱性的元素为N；气态氢化物与最高价氧化物对应的水化物能反应生成盐的元素为N。③形成化合物种类最多，最高正化合价与最低负化合价代数和为0且气态氢化物中含氢元素质量分数最大的元素是C。④最高价氧化物及其对应的水化物既能与强酸反应，又能与强碱反应的元素一般为Al。⑤两种位于同一周期的短周期金属元素的最高价氧化物对应水化物可以相互反应，这两种元素分别为Na和Al。类型二残缺元素周期表型(2017·全国卷Ⅲ)短周期元素W、X、Y和Z在周期表中的相对位置如表所示，这四种元素原子的最外层电子数之和为21。下列关系正确的是()WXYZA.氢化物沸点：W<ZB．氧化物对应水化物的酸性：Y>WC．化合物熔点：Y2X3<YZ3D．简单离子的半径：Y<X[解题流程]第一步：挖掘题干信息，确定元素名称第二步：根据元素周期表、周期律，判断递变规律选项判断依据结论ANH3存在分子间氢键，而HCl不存在分子间氢键，所以NH3的沸点比HCl的沸点高错误BAl(OH)3显两性，N的氧化物对应的水化物HNO3、HNO2均显酸性错误CAl2O3是离子晶体，而AlCl3是分子晶体，Al2O3熔点高于AlCl3的熔点错误DAl3＋和O2－的电子层结构相同，具有相同电子层结构的离子，核电荷数越大，离子半径越小，所以离子半径Al3＋<O2－正确[答案]D残缺元素周期表型元素“位、构、性”推断模型[分点突破]角度：残缺元素周期表型元素“位、构、性”综合推断5.(2018·湖南郴州一检)已知a、b、c、d四种短周期主族元素，在元素周期表中相对位置如图所示，下列说法正确的是()abcdA．a、c两元素的最高正化合价一定相等B．d的原子序数不可能是b的原子序数的3倍C．c的最高价氧化物对应的水化物可溶于d的最高价氧化物对应的水化物D．若c元素最高价氧化物对应的水化物是强酸，则d元素的单质具有强氧化性[解析]若a是氧元素，则c是硫元素，氧元素无最高正化合价，故A项错误；若b是铍元素，则d是镁元素，d的原子序数是b的原子序数的3倍，故B项错误；若c的最高价氧化物对应的水化物是氢氧化铝，则d的最高价氧化物对应的水化物是硅酸，氢氧化铝难溶于硅酸，故C项错误；若c元素最高价氧化物对应的水化物是强酸，且c在a的下一周期，则c是硫元素，对应的d是氯元素，氯气具有强氧化性，故D项正确。[答案]D6.a、b、c三种主族元素在元素周期表中的位置如图所示，下列说法正确的是()A．若b的最高价氧化物对应的水化物为H2bO4，则a的简单氢化物的化学式为aH3B．若b的单质可作半导体材料，则c的单质不可能作半导体材料C．若b的单质易与H2化合，则c的单质更易与H2化合D．a与b容易形成离子化合物[解析]若b的最高价氧化物对应的水化物为H2bO4，即b的最高正化合价为＋6，b为S，再利用a、b在元素周期表中的位置知，a为N，a的简单氢化物的化学式为aH3，A项正确；若b是Si，则c是Ge，Si单质和Ge单质均可作半导体材料，B项错误；同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱，因此c的单质与H2化合比b的单质与H2化合难，C项错误；若b为非金属元素，则a的金属性很弱，故a、b不易形成离子化合物，D项错误。[答案]A7.(2018·辽宁鞍山一模)右表为元素周期表前四周期的一部分，下列有关R、W、X、Y、Z五种元素的叙述中，正确的是()A．常压下五种元素的单质中，Z单质的沸点最高B．Y、Z的阴离子电子层结构都与R原子的相同C．W的氢化物的稳定性比X的氢化物的稳定性强D．Y元素的非金属性比W元素的非金属性强[解析]由元素在周期表中的位置可知，X为氮、W为磷、Y为硫、Z为Br、R为Ar。A项，常温下氮气、氩气为气体，磷、硫为固体，而溴为液体，故溴的沸点不是最高的；B项，Y的阴离子(S2－)核外有18个电子，与R(Ar)原子电子层结构相同，Z的阴离子核外有36个电子，与R原子的电子层结构不相同；C项，同主族自上而下，元素的非金属性减弱，非金属性：X(N)>W(P)，非金属性越强，氢化物越稳定，故氢化物稳定性：X>W；D项，同周期从左到右，元素的非金属性逐渐增强，故非金属性：Y(S)>W(P)。[答案]D考向一微粒结构与化学键1．(2018·全国卷Ⅲ)下列叙述正确的是()A．24g镁与27g铝中，含有相同的质子数B．同等质量的氧气和臭氧中，电子数相同C．1mol重水与1mol水中，中子数比为2∶1D．1mol乙烷和1mol乙烯中，化学键数相同[解析]24gMg与27gAl的物质的量均为1mol，含有的质子数分别为12NA、13NA，A错误；等质量的氧气与臭氧中含有等物质的量的氧原子，因此含有的电子数一定相同，B正确；因D的原子核中含有1个中子，故1molD2O(重水)中含有的中子数为10NA，H的原子核中不含中子，故1molH2O中含有的中子数为8NA，二者所含中子数之比是5∶4，C错误；乙烷分子中含有6个C—H键和1个C—C键，乙烯分子中含有4个C—H键和1个C=C键，二者所含化学键的数目不同，D错误。[答案]B2．(2017·浙江卷)下列说法正确的是()A．干冰和石英晶体中的化学键类型相同，熔化时需克服微粒间的作用力类型也相同B．化学变化发生时，需要断开反应物中的化学键，并形成生成物中的化学键C．CH4和CCl4中，每个原子的最外层都具有8电子稳定结构D．NaHSO4晶体溶于水时，离子键被破坏，共价键不受影响[解析]干冰是分子晶体，熔化时需要克服分子间作用力，石英是原子晶体，熔化时需要克服共价键，A项错误；化学变化的实质是旧化学键的断裂、新化学键的生成，B项正确；CH4分子中的氢原子最外层只有2个电子，C项错误；NaHSO4晶体溶于水时完全电离产生Na＋、H＋、SOeq\o\al(2－,4)，既有离子键的破坏，也有共价键的破坏，D项错误。[答案]B考向二元素“位、构、性”的综合应用3．(2018·全国卷Ⅰ)主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加，且均不大于20。W、X、Z最外层电子数之和为10；W与Y同族；W与Z形成的化合物可与浓硫酸反应，其生成物可腐蚀玻璃。下列说法正确的是()A．常温常压下X的单质为气态B．Z的氢化物为离子化合物C．Y和Z形成的化合物的水溶液呈碱性D．W与Y具有相同的最高化合价[解析]根据W与Z形成的化合物可与浓硫酸反应，其生成物可腐蚀玻璃可知，生成物是HF，则W、Z中有一种元素为F；若Z为F元素，W与Y同主族，且原子序数均小于Z，则只能为第ⅠA族元素，W为H、Y为Li，则X只能为He元素，He元素不是主族元素，不符合题意，所以W为F元素；W与Y同主族，则Y为Cl元素，Z只能为K或Ca元素，W、X、Z的最外层电子数之和为10，W的最外层电子数为7，若Z为K元素，则X为Mg元素，若Z为Ca元素，则X为Na元素。由以上分析可知，W、X、Y、Z对应的元素分别为F、Mg(或Na)、Cl、K(或Ca)。X的单质是金属钠或镁，常温常压下为固体，A错误；Z是Ca(或K)，其氢化物为CaH2(或KH)，属于离子化合物，B正确；Y和Z形成的化合物是CaCl2(或KCl)，为强酸强碱盐，水溶液呈中性，C错误；氟与氯虽然同为第ⅦA族元素，但氟没有正化合价，氯的最高化合价等于其最外层电子数，为＋7价，D错误。[答案]B4．(2017·全国卷Ⅱ)a、b、c、d为原子序数依次增大的短周期主族元素，a原子核外电子总数与b原子次外层的电子数相同；c所在周期数与族数相同；d与a同族。下列叙述正确的是()A．原子半径：d>c>b>aB．4种元素中b的金属性最强C．c的氧化物的水化物是强碱D．d单质的氧化性比a单质的氧化性强[解析]b原子次外层可能有2个电子或8个电子，若有2个电子，则a为He，与题中主族元素不符，即b原子次外层应为8个电子，由此确定a为O，再结合c周期数和族数相同，且原子序数大于O，可知c为Al，与O同族的d为S，则b可能为Na或Mg。A项，原子半径：Na(Mg)>Al>S>O，错误；B项，同周期元素随着核电荷数递增，金属性逐渐减弱，同主族元素的金属性从上往下逐渐增强，即金属性：Na(Mg)>Al>S>O，正确；C项，Al(OH)3是典型的两性氢氧化物，是弱碱，错误；D项，元素的非金属性越强，对应单质的氧化性越强，即氧化性：O2>S，错误。[答案]B5．(2017·天津卷)根据元素周期表和元素周期律，判断下列叙述不正确的是()A．气态氢化物的稳定性：H2O＞NH3＞SiH4B．氢元素与其他元素可形成共价化合物或离子化合物C．上图所示实验可证明元素的非金属性：Cl＞C＞SiD．用中文“”(ào)命名的第118号元素在周期表中位于第七周期0族[解析]非金属性：O>N>C>Si，故气态氢化物的稳定性：H2O>NH3>SiH4，A项正确；H与C、N、O、F等非金属元素形成共价化合物，与Na、Mg等金属元素形成离子化合物，B项正确；题图所示实验可证明酸性：HCl>H2CO3>H2SiO3，但元素非金属性的强弱与元素的最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱有关，HCl不是氯元素的最高价氧化物对应的水化物，故不能根据其酸性强弱判断Cl的非金属性强弱，C项错误；118号元素在元素周期表中位于第七周期0族，D项正确。[答案]C6．(2015·福建卷)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：W>Z>Y>XB．最高价氧化物对应水化物的酸性：X>W>ZC．最简单气态氢化物的热稳定性：Y>X>W>ZD．元素X、Z、W的最高化合价分别与其主族序数相等[解析]从元素周期表的局部图可知X、Y、Z为第二、三周期元素，W位于第三周期，W原子的质子数是其最外层电子数的三倍，故W是P元素，据此推出X、Y、Z分别是氮、氧、硅。根据四种元素在周期表中的位置关系可知，原子半径：Z>W>X>Y，A项错误；非金属性：O>N>P>Si，最高价氧化物对应水化物的酸性：HNO3>H3PO4>H2SiO3，即X>W>Z，氢化物的稳定性：H2O>NH3>PH3>SiH4，即Y>X>W>Z，B、C选项正确；主族元素除O、F外，其他元素最高化合价都等于其主族序数，D选项正确。[答案]A7．(2018·北京卷)磷精矿粉酸浸时发生反应：2Ca5(PO4)3(OH)＋3H2O＋10H2SO4eq\o(=,\s\up17(△))10CaSO4·0.5H2O＋6H3PO4(1)该反应体现出酸性关系：H3PO4________H2SO4(填“>”或“<”)。(2)结合元素周期律解释(1)中结论；P和S电子层数相同，______________________________________________________________________________________________________________________。[解析](1)加入H2SO4酸浸利用了强酸制弱酸的原理，所以酸性：H3PO4<H2SO4。(2)P和S是同周期元素，原子序数越大，非金属性越强，最高价氧化物对应的水化物酸性越强。[答案](1)<(2)核电荷数P<S，原子半径P>S，得电子能力P<S，非金属性P<S题型特点：选择题填空题考向评析：物质结构与元素周期律必修知识的考查，主要集中在元素推断的基础上，结合原子结构、元素周期律、元素化合物的性质进行综合判断，常有“文字叙述式”“表格片断式”两种出题形式。答题启示：要掌握好常见元素的原子或离子的排布特点，及某些元素对应物质的特殊性质。专题跟踪训练(四)能力练(20分钟50分)一、选择题(每小题6分，共42分)1．GerhardErtl对金属Pt表面催化CO氧化反应的模型进行了深入研究，而成为诺贝尔化学奖得主。下列关于eq\o\al(202,78)Pt的说法正确的是()A.eq\o\al(202,78)Pt和eq\o\al(198,78)Pt核外电子排布方式相同B．通过化学变化可以实现eq\o\al(202,78)Pt和eq\o\al(198,78)Pt间的相互转化C.eq\o\al(202,78)Pt和eq\o\al(198,78)Pt的核外电子数相同，是同一种核素D.eq\o\al(202,78)Pt和eq\o\al(198,78)Pt的质量数不同，两者互为同素异形体[解析]核外电子的排布方式与质量数无关，只要是同种元素的原子，核外电子的排布方式就相同，A正确；eq\o\al(202,78)Pt和eq\o\al(198,78)Pt为同种元素的不同核素，互为同位素，两者之间的相互转化不能通过化学变化实现，B、C、D均错。[答案]A2．下列说法正确的是()A．原子的最外层电子数等于族序数B．主族元素X、Y能形成XY3型化合物，原子序数差可能为2、6或8C．分子结构相似的分子相对分子质量越大，熔、沸点越高D．元素的原子得电子越多非金属性越强，失电子越多，金属性越强[答案]B3．固体A的化学式为NH5，它的所有原子的最外电子层结构都符合相应稀有气体的最外电子层结构，则下列有关说法不正确的是()A．1molNH5中含有5NA个N—H键(NA表示阿伏加德罗常数的数值)B．NH5中既有共价键又有离子键C．NH5的电子式为D．NH5与水反应能生成氢气[答案]A4．(2018·贵阳模拟)下列有关粒子结构和元素性质的说法正确的是()A．酸性：HCl>H2S，则非金属性：Cl>SB．元素原子的最外层电子数越多，越容易得电子，非金属性越强C．同周期主族元素的原子形成的简单离子核外电子层结构都相同D．同周期第ⅡA族与第ⅢA族的元素原子序数之差不一定为1[解析]最高价氧化物对应水化物的酸性强弱与元素的非金属性强弱存在对应关系，A项错误；H的非金属性强于Mg，应是同一周期元素原子的最外层电子数越多，越容易得电子，非金属性越强，B项错误；Na＋与Cl－的核外电子层结构不相同，C项错误；短周期中，第ⅡA族与第ⅢA族的元素原子序数之差为1，但长周期中，第ⅡA族与第ⅢA族的元素原子序数之差不为1，D项正确。[答案]D5．(2018·辽宁省沈阳市高三质检)短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，且原子最外层电子数之和为13。X的原子半径比Y的小，X与W同主族，Z是地壳中含量最高的元素。下列说法正确的是()A．原子半径：r(Y)>r(Z)>r(W)B．Z、W形成的两种化合物中，阴、阳离子个数比相同C．Y的气态氢化物的热稳定性比Z的强D．仅由X、Y、Z形成的化合物只能是共价化合物[解析]由Z是地壳中含量最高的元素推出Z为O，由X、Y、Z、W原子序数依次增大，X的原子半径比Y小，推出X为H，X与W同主族，则W为Na，由原子最外层电子数之和为13，推出Y为N。原子半径：Na>N>O，A项错误；O、Na形成的两种化合物分别为Na2O、Na2O2，阴、阳离子个数比都是1∶2，B项正确；非金属性：O>N，热稳定性：H2O>NH3，C项错误；仅由H、N、O形成的NH4NO3是离子化合物，D项错误。[答案]B6．(2018·湖南省长沙市高三统一模拟)短周期元素X、Y、Z和W的原子序数依次增大，且在同一周期，四种元素原子的最外层电子数之和为19，X和Y元素原子的原子序数之比为6∶7，X的最高正价是W的最低负价的绝对值的2倍。下列说法正确的是()A．X单质可以通过铝热法获得B．Y的氧化物是良好的半导体材料C．Z的氢化物比W的氢化物更稳定D．X的氧化物和Z的最高价氧化物化合的产物中有共价键和离子键[解析]根据提供信息，可以推断出X为Mg，Y为Si，Z为S，W为Cl。Mg比Al活泼，不能用铝热法获得Mg，应该用电解法，A项错误；单质硅是良好的半导体材料，SiO2不是半导体材料，B项错误；非金属性：S<Cl，因此稳定性：H2S<HCl，C项错误；MgO和SO3化合的产物为MgSO4，Mg2＋和SOeq\o\al(2－,4)之间形成离子键，SOeq\o\al(2－,4)中S和O之间形成共价键，D项正确。[答案]D7．(2018·鄂州三模)短周期元素Q、W、X、Y、Z在元素周期表中的相对位置如图所示，其中只有Z为金属元素。则下列说法中，正确的是()A.W、X两种元素在自然界中都存在相应的单质B．Q、Y分别与活泼金属元素形成的化合物中仅含离子键C．Y、Z分别形成的简单离子中，前者的半径较大D．X、Z的最高价氧化物对应的水化物之间容易相互发生反应[解析]由元素所在周期表中的位置可知，X为C元素，Y为O元素，Z为Al元素，W为Si元素，Q为Cl元素。A项，C在自然界中存在单质，Si在自然界中全部以化合态存在，A项错误；B项，O与活泼金属形成的化合物中可以含有共价键，如过氧化钠，B项错误；C项，电子排布相同的离子，原子序数越大，离子半径越小，则O、Al分别形成的简单离子中，前者的半径较大，正确；D项，C的最高价氧化物的水化物为弱酸，与氢氧化铝不反应，D项错误。[答案]C二、非选择题(8分)8．阅读下表中短周期主族元素的相关信息。元素相关信息AA的单质能与冷水剧烈反应，得到强碱性溶液BB的原子最外层电子数是其内层电子数的3倍C在第三周期元素中，C的简单离子半径最小DA、B、D组成的36电子的化合物X是家用消毒剂的主要成分E所有有机物中都含有E元素(1)E在元素周期表中的位置是__________；C的简单离子的结构示意图是__________。(2)X的化学式为________________________。(3)A、B、C三种元素形成的简单离子的半径由大到小的顺序为__________(用离子符号表示)。(4)A在真空高压下能与由元素D、E组成的化合物ED4反应生成两种固体物质，其中一种是自然界中硬度最大的物质，此反应在科学上有“稻草变黄金”的美称。写出该反应的化学方程式：__________________________。[解析]A、B、C、D、E均为短周期主族元素，A和冷水反应生成强碱性溶液，则A是Na；由题意易推知B是O；C是Al；D是Cl；E是C。(1)碳元素在第二周期第ⅣA族；金属铝由原子变成离子，变化的是核外电子，不变的是核内质子。(2)含有Na、O和Cl组成的家用消毒剂是NaClO，其电子数为11＋17＋8＝36。(3)电子层结构相同的离子半径随着原子序数的增大而减小，离子半径的大小顺序是O2－>Na＋>Al3＋。(4)根据题目信息可知，钠和四氯化碳反应生成氯化钠和金刚石，则反应方程式为4Na＋CCl4=4NaCl＋C(金刚石)。[答案](1)第二周期第ⅣA族(2)NaClO(3)O2－>Na＋>Al3＋(4)4Na＋CCl4=4NaCl＋C(金刚石)拔高练(25分钟50分)一、选择题(每小题6分，共24分)1．(2018·湖北部分重点中学联考改编)部分短周期元素原子半径的相对大小、最高正价或最低负价随原子序数的变化关系如图所示，下列说法正确的是()A．简单离子半径由小到大的顺序：d<e<fB．与x形成简单化合物的沸点：y>z>dC．除去实验后试管中残留的g单质，可用热的氢氧化钠溶液D．g、h的氧化物对应的水化物的酸性：h>g[解析]从图中元素的化合价、原子半径的相对大小及原子序数，可知x是H，y是C，z是N，d是O，e是Na，f是Al，g是S，h是Cl。电子层结构相同的离子，核电荷数越大离子半径越小，离子半径r(O2－)>r(Na＋)>r(Al3＋)，故A项错误；常温下，水为液体，甲烷、氨气为气体，水的沸点最高，氨气分子之间存在氢键，沸点高于甲烷，故B项错误；除去实验后试管中残留的硫单质，可用热的氢氧化钠溶液洗涤，化学方程式为6NaOH＋3S=2Na2S＋Na2SO3＋3H2O，故C项正确；S、Cl的氧化物对应的水化物的酸性不一定满足h>g，如次氯酸为弱酸，硫酸为强酸，故D项错误。[答案]C2．(2018·重庆模拟)如图是部分短周期元素的原子序数与其某种常见化合价的关系图，若用原子序数代表所对应的元素，则下列说法正确的是()A．31d和33d属于同种核素B．气态氢化物的稳定性：a>d>eC．工业上常用电解法制备单质bD．a和b形成的化合物不可能含共价键[解析]结合题图可推知a为O，b为Na，d为P，e为S。31d和33d属于同种元素的不同核素，A项错误；非金属性：O>S>P，故气态氢化物的稳定性：H2O>H2S>PH3，B项错误；工业上常用电解熔融NaCl的方法制备单质Na，C项正确；Na2O2中含有共价键，D项错误。[答案]C3．短周期主族元素甲、乙、丙、丁、戊、己、庚在周期表中的相对位置如图，戊、己分别是空气、地壳中含量最多的元素。下列判断正确的是()A．甲为碱金属元素B．简单气态氢化物的稳定性：庚>己>戊C．庚的最高价氧化物对应水化物的酸性最强D．工业上电解乙和己形成的化合物制备乙[解析]甲是H，为第ⅠA族元素，但不是碱金属元素，A项错误；戊、己、庚分别是N、O、F，非金属性逐渐增强，简单气态氢化物的稳定性逐渐增强，