1-05-专题五　原子结构　元素周期律

专题五原子结构元素周期律高考

化学新高考、新教材适用体系透视考点透析题型透析目录考点1原子结构核外电子排布规律考点2元素周期表和元素周期律题型1文字叙述型元素推断题型2信息综合型元素推断考点1原子结构核外电子排布规律1.原子的构成原子

X)

(1)原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数(2)质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)2.元素、核素、同位素

3.基态原子的核外电子排布(1)排布原则:能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则。(2)构造原理:1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→……(3)基态原子核外电子排布的表示方法(以硫原子为例)电子排布式1s22s22p63s23p4简化电子排布式[Ne]3s23p4电子排布图(轨道表示式)

价电子排布式3s23p4注意当能量相同的原子轨道在全充满(p6、d10、f14)、半充满(p3、d5、f7)或全空(p0、d0、f0)时体系的能量较低,如24Cr的电子排布式为

Cu的电子排布式为[Ar]3d104s1。考点2元素周期表和元素周期律1.元素周期表的结构及分区

分区元素分布价电子排布元素性质特点s区ⅠA、ⅡA族ns1~2除H外都是活泼金属元素。通常是最外层电子参与反应p区ⅢA~ⅦA族、0族ns2np1~6(He除外)通常是最外层电子参与反应d区ⅢB~ⅦB族(除镧系、锕

系外)、第Ⅷ族(n-1)d1~9ns1~2(Pd除外)d轨道可以不同程度地参与化学键的形成[如2021全国甲卷35题]ds区ⅠB、ⅡB族(n-1)d10ns1~2金属元素f区镧系、锕系(n-2)f0~14(n-1)d0~2ns2镧系元素化学性质相近,

锕系元素化学性质相近2.主族元素性质的递变规律内容同周期(左→右)同主族(上→下)原子核外电子排布能层数相同,最外层电子数逐渐增多最外层电子数相同,能层数递增原子半径逐渐减小逐渐增大元素主要化合价最高正价由+1→+7(O、F除外),

最低负价由-4→-1最高正价=主族序数(O、F除外),

非金属元素最低负价=主族序数-8元素金属性、非金属性金属性逐渐减弱,非金属性逐渐

增强金属性逐渐增强,非金属性逐渐

减弱第一电离能呈增大趋势逐渐减小电负性逐渐增大逐渐减小注意①同种元素的电离能:I1<I2<I3……②第ⅡA、ⅤA族元素的第一电离能大于同周期相邻元素的第一电离能,如I1(Mg)>I1

(Al)>I1(Na),I1(N)>I1(O)>I1(C),一般解释为Al的第一电离能是失去3p能级电子所需的能

量,3p能级电子的能量比Mg失去的3s能级电子的高;N的价电子排布中2p能级是半充

满的,原子的能量较低,比较稳定,第一电离能较高。③若某元素的In+1≫In,则该元素的常见化合价为+n。例如,镁元素的I3≫I2,则其常见化

合价为+2。3.电负性的应用

注意HF中两种元素的电负性差值较大,但其化学键为共价键。4.对角线规则在元素周期表中,某些主族元素与其右下方的主族元素(锂与镁、铍与铝、硼与硅)的

一些性质具有相似性。例,锂与镁的单质与氧气反应均生成氧化物;铍与铝的单质都

能与酸或碱反应,氢氧化物均具有两性。5.微粒半径大小的比较方法:“三看”法(1)一看电子层数,最外层电子数相同时,电子层数越多半径越大,例如,rLi<rNa<rK<rRb<rCs,

<

<

。(2)二看核电荷数,电子层数相同时,核电荷数越小半径越大,例如,rNa>rMg>rAl,

>

>

>

>

。(3)三看电子数,核电荷数相同时,电子数越多半径越大,例如,rFe>

>

,

>rCl。6.元素金属性、非金属性强弱判断依据金属性比较本质元素原子越易失电子,元素的金属性越强

判断依据单质与水或酸反应置换出H2越容易(反应越剧烈)元素的金属性越强

最高价氧化物的水化物(即氢氧化物)的碱性越强

单质的还原性越强(或对应阳离子的氧化性越弱)

一般来说在金属活动性顺序中位置越靠前

非金属性比较本质元素原子越易得电子,元素的非金属性越强

判断依据单质与H2化合越容易,生成的简单气态氢化物越稳定元素的非金属性越强

最高价氧化物的水化物(即最高价含氧酸)的酸性越强

单质的氧化性越强(或对应阴离子的还原性越弱)

题型1文字叙述型元素推断一、解题方法三步走二、解题必备知识1.元素的“位—构—性”关系

点拨掌握四个关系式:①原子的核外电子层数=周期数;②质子数=原子序数;③主族

元素原子最外层电子数=主族序数;④主族元素的最高正价=族序数(O、F例外);⑤质量数=质子数+中子数。2.熟记以下规律总结①族序数等于周期数的元素:H、Be、Al②族序数等于周期数2倍的元素:C、S③族序数等于周期数3倍的元素:O④周期数是族序数2倍的元素:Li、Ca⑤周期数是族序数3倍的元素:Na⑥最高正价与最低负价代数和为零的短周期元素:H、C、Si⑦最高正价是最低负价绝对值3倍的短周期元素:S⑧除H外,原子半径最小的元素:F⑨最外层电子数是次外层的2倍的元素:C⑩最外层电子数是次外层的一半的元素:Li、Si

s、p轨道上电子总数相等的原子:O、Mg。

2p轨道上有2个未成对电子的原子:C、O。3.电子数相等的微粒的确定方法(1)2电子微粒:以He为核心,推断同周期的非金属元素形成的微粒和下一周期的金属元

素形成的微粒。

(2)10电子微粒:以Ne为核心,推断同周期的非金属元素形成的微粒和下一周期的金属

元素形成的微粒。

(3)18电子微粒:以Ar为出发点,推断同周期的非金属元素形成的微粒和下一周期的主

族金属元素形成的微粒。

注意SiH4中Si显正价,H显负价,为18电子分子。例1

(2023浙江6月选考,11,3分)X、Y、Z、W四种短周期主族元素,原子序数依次增

大。X、Y与Z位于同一周期,且只有X、Y元素相邻。X基态原子核外有2个未成对电

子,W原子在同周期中原子半径最大。下列说法不正确的是

(

)A.第一电离能:Y>Z>XB.电负性:Z>Y>X>WC.Z、W原子形成稀有气体电子构型的简单离子的半径:W<ZD.W2X2与水反应生成产物之一是非极性分子A

解题思路根据信息推出各元素,利用“X、Y、Z、W四种短周期主族元素,原子序数依次增大,X、Y、Z位于同一周期”,可推出X、Y、Z为第二周期元素,W为第三周

期元素。再利用“X基态原子核外有2个未成对电子,且X、Y、Z三种元素中只有X、

Y元素相邻”,推出X为C、Y为N、Z为F。利用信息“W原子在同周期中原子半径最

大”,推出W为Na。A根据第一电离能变化趋势得F>N×B根据电负性变化规律√C利用微粒半径大小比较的“二看”核外电子排布相同,看核电荷数大小√D类比CaC2可知W2X2为Na2C2,生成的

为非极性分子√

易错警示

只含极性键的分子不一定是极性分子,如CH4;单质不一定是非极性分子,如O3。例2

(2023湖南,6,3分)日光灯中用到的某种荧光粉的主要成分为3W3(ZX4)2·WY2。已

知:X、Y、Z和W为原子序数依次增大的前20号元素,W为金属元素。基态X原子s轨

道上的电子数和p轨道上的电子数相等,基态X、Y、Z原子的未成对电子数之比为2∶

1∶3。下列说法正确的是

(

)A.电负性:X>Y>Z>WB.原子半径:X<Y<Z<WC.Y和W的单质都能与水反应生成气体D.Z元素最高价氧化物对应的水化物具有强氧化性C

解题思路基态X原子的s轨道和p轨道上的电子数相等,且基态X原子中含有未成对电子,则核外电子排布式为1s22s22p4,推出X为O;基态X、Y、Z原子的未成对电子数之

比为2∶1∶3,X原子的未成对电子数为2,则Y原子的未成对电子数为1,Z原子的未成对

电子数为3,根据X、Y、Z、W原子序数依次增大及题给物质的化学式,可知Y为F,Z为

P,根据W3(PO4)2知W元素显+2价,只能为Ca。A依据电负性变化规律得Y>X>Z>W×B依据原子半径变化规律得Y<X<Z<W×C活泼金属如Na、K、Ca与H2O反应均可生成H2,F2与H2O反应生成O2√DH3PO4无强氧化性×题型2信息综合型元素推断一、解题方法三步走1.周期表片段型元素推断题通常考查短周期元素,根据元素的位置关系寻找元素间的结构关系,进而根据题目信

息确定元素种类。例如:二、解题方法示例及必备知识X

Y

Z

已知X、Y、Z为短周期元素,若它们的核外电子数之和为29,那么它们为哪些元素?假

设X的核外电子数为x,则Y与Z的核外电子数分别为x+2和x+9,由x+(x+2)+(x+9)=29,得

出x=6,即X为C,Y为O,Z为P。若它们的最外层电子数之和为15,那么它们为哪些元素?

假设X的最外层电子数为y,则Y与Z的最外层电子数分别为y+2和y+1,由y+(y+2)+(y+1)

=15,得出y=4,即X为C,Y为O,Z为P。2.结构式型元素推断题(1)短周期主族元素原子与其形成的共价键数目的关系如下:共价键数目1234567元素H、F、ClO、SB、N、

Al、PC、SiPSCl(2)不满足8电子稳定结构的情况:①B、Al只形成三个共价键时,②P、S、Cl分别形成

5、6、7个共价键时,③有H原子出现时。(3)出现离子结构时,一定要注意阴离子多出的电子给了谁,阳离子少的电子从哪里找,

基本的方法如下:①与“常规”共价键数目不一致,如O应该形成2个共价键,若只形成一个,则多出的电

子给了O。②图中同种原子形成的共价键数目不同,则多出的电子算在成键数目少的原子上,如

[

]-,多出的电子算在成一个键的X上,则X最外层有6个电子,位于第ⅥA族,也可以反向思考,根据成键多的原子计算,也可得出同样的结论。③若其他元素的多个原子形成的共价键数目只有1种,结构中只有1个Y原子,则电子算

到Y原子上,如[

]-中Y原子得到1个电子,则Y原子的最外层电子数为8-2-1=5(2为Y形成的共价键数),Y应位于第ⅤA族。3.部分信息综合型元素推断还会结合晶胞结构,pH-原子序数关系图等形式出现,解题

思路都是分析信息推出元素。例1

(2022广东,7,2分)甲~戊均为短周期元素,在元素周期表中的相对位置如图所示;戊的最高价氧化物对应的水化物为强酸。下列说法不正确的是

(

)A.原子半径:丁>戊>乙B.非金属性:戊>丁>丙C.甲的氢化物遇氯化氢一定有白烟产生D.丙的最高价氧化物对应的水化物一定能与强碱反应C

解题思路根据“戊的最高价氧化物对应的水化物为强酸”,结合元素周期表片段可知,戊可能为S或Cl;若戊为S,则甲为C、乙为O、丙为Si、丁为P;若戊为Cl,则甲

为N、乙为F、丙为P、丁为S。A根据原子半径变化规律√B依据同周期主族元素非金属性变化规律√C甲为C或N,则当氢化物为CH4时遇HCl不产生白烟×D丙为Si或P,则其最高价氧化物对应的水化物都是酸,一定可与强碱反应√例2

(2022湖南,5,3分)科学家合成了一种新的共价化合物(结构如图所

示),X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期元素,W的原子序数等于X与Y的原子

序数之和。下列说法错误的是

(

)

A.原子半径:X>Y>ZB.非金属性:Y>X>WC.Z的单质具有较强的还原性D.原子序数为82的元素与W位于同一主族C

解题思路由化合物的结构,按照各元素原子形成的共价键数目进行推断。X、W形成4个共价键,且W原子序数最大,可知X为C,W为Si。Y形成2个共价键,Z形成1个共

价键,且原子序数:W=X+Y,则推知Y为O,Z为F。A根据同周期元素原子半径变化规律√B根据同周期、同主族元素非金属性变化规律√CZ的单质为F2,