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1、2016年高考艺体生文化课百日冲刺化学：专题五 物质结构和元素周期律专题五 物质结构和元素周期律 【命题趋势探秘】 元素周期律 元素周期表 离子键、共价键考查内容 原子结构 命题 规律考查热度 ? ? ? 考查题型 选择题、填空题 选择题、填空题 选择题、填空题 所占分值 6分 分 6分 本章主要包括原子结构、元素周期律、元素周期表和物质的结构三大块知识，它们的关系以及重要性可以归结成一句话:“结构决定性质，性质决定用途、存在及制法”。结构知识是中学化学中的重要基础理论之一。 元素周期律与元素周期表的主要知识点为:?元素周期表的概念、实质;?元素性质的递变规律(原子半径、化合价、元素的金属性和
2、非金属性);?元素的单质及其化合物性质的变化规命题 律;?元素周期表的结构、组成;原子结构、元素性质、元素周期表的关系;?由元素周期律和趋势 元素周期表进行元素和元素性质的推断。 物质结构和元素周期律这部分内容，在高中化学占有十分重要的地位，贯穿于教材的始终，也是高考的必考内容。其中既有考查基础知识掌握情况的基础题，也有需要一定分析、推理、判断的中等难度题，还有考查学生思维的广泛性、辩证性的难题。 【高频考点聚焦】 ?考点1原子结构 【基础知识梳理】 1(构成原子的微粒及作用 2(微粒之间的关系 (1)质子数(Z),核电荷数,核外电子数; (2)质量数(A),质子数(Z)，中子数(N); (3
3、)阳离子的核外电子数,质子数,阳离子所带的电荷数; (4)阴离子的核外电子数,质子数，阴离子所带的电荷数。 3(元素、核素、同位素的概念及相互关系 2(同位素的性质 同一元素的各种核素的中子数不同，质子数相同，化学性质几乎完全相同，物理性质差异较大。 2(核外电子排布规律 (1)能量最低原则 核外电子总是先排布在能量最低的电子层里，然后再按照由里向外的顺序依次排布在能量逐渐升高的电子层里。 (2)分层排布原则 2?每层最多容纳的电子数为2n个。 ?最外层不超过8个(K层为最外层时不超过2个)。 ?次外层不超过18个，倒数第三层不超过32个。 【核心考点讲练】 一、 以同位素为核心的概念辨析 1
4、(一种元素可以有多种核素也可能只有一种核素, 2(有多少种核素就有多少种原子, 3(同位素:“位”即核素的位置相同在元素周期表中占同一个位置, 1314164(不同的核素可能具有相同的质子数如H与H,也可能具有相同的中子数如C与O,11 6 814141也可能具有相同的质量数如C与N,也可能质子数、中子数、质量数均不相同如H 6 7112与C。 65(核变化不属于物理变化也不属于化学变化。 二、同位素(核素)符号 【典例1】(新课标II卷.2015.T9)原子序数依次增大的元素a、b、c、d，它们的最外层电子数-+分别为1、6、7、1。a的电子层结构与氦相同，b和c的次外层有8个电子，c和d的
5、电子层结构相同。下列叙述错误的是( ) (A.元素的非金属性次序为cba B. a和其他3种元素均能形成共价化合物 C. d和其他3种元素均能形成离子化合物 D.元素a、b、c各自最高和最低化合价的代数和分别为0、4、6 【答案】B 【解析】根据题意推出a、b、c、d，依次为H、S、Cl、K，根据元素周期表的性质及递变规律，A非金属性cba,B能与H、S、Cl形成共价化学物，但是与K只能形成离子化合物，K是金属元素只能和其他元素形成离子化合物，根据化合价的递变规律，D选项也是正确的，所以答案选B. 【典例2】(2013?海南化学?3)重水(DO)是重要的核工业原料，下列说法错误的是 21A(氘
6、(D)原子核外有1个电子 B(H与D互称同位素 11816C(HO与DO互称同素异形体 D(HO与DO的相对分子质量相同 22222112【解析】氘(D)为H，氢原子核外有1个电子，A正确;H与D，即H与H互为同位素关系，B118正确;同素异形体是指同种元素组成的不同单质，普通水和重水属化合物，C不正确;HO216与DO的相对分子质量都为20，D正确。 2【答案】C ?考点2 元素周期律 元素周期表 【基础知识梳理】 1(世界上第一张元素周期表是在1869年由俄国化学家门捷列夫绘制完成的，随着科学的不断发展，已逐渐演变为现在的常用形式。 2(原子序数:按照元素在周期表中的顺序给元素编号，称之为
7、原子序数，原子序数,核电荷数,质子数,核外电子数。 3(编排原则 (1)周期:把电子层数相同的元素，按原子序数递增的顺序，从左至右排成的横行。 (2)族:把最外层电子数相同的元素，按电子层数递增的顺序，从上至下排成的纵行。 4(元素周期表的结构 5(元素周期表中元素性质递变规律 6.周期表的应用 金属性和非金属性的相对强弱、原子核外(1)根据元素在周期表中的位置，可以判断它的电子排布、主要化合价以及单质极其重要化合物的性质。或根据元素的性质可以判断其在周期表中的位置和主要化合价、核外电子排布、元素的金属性和非金属性的强弱。 (2)在金属与非金属的分界线附近寻找半导体材料，如锗、硅、硒 等。 (
8、3)在过渡元素中寻找各种优良的催化剂(如铂、镍等)和耐高温、耐腐蚀的合金材料(如制造火箭和飞机的钛、钼等元素)。 (4)合成农药用的元素在周期表的右上角，如S、P、 Cl、 N、 F 等元素。 (5)还可以预测新元素、新物质等。 【核心考点讲练】 1.由原子序数推断元素在周期表中的位置 记住稀有气体元素的原子序数:2、10、18、36、54、86。用原子序数减去比它小而相近,的稀有气体元素的原子序数，即得该元素所在的纵行数。第l、2纵行为IA、?A族，第37纵行为?B,?B族，第8,10纵行为第?,第11、12纵行为IB、?B，第13,17纵行为 ,?族，第18纵行为0族。这种元素的周期数比相
9、近的原子序数小的稀有气体元素的?AA周期数大1。如26号元素在周期表中的位置推断:2618,8，即第四周期第?族。 备考注意: 如果是第六周期以上的元素，用原子序数减去比它小而相近的稀有气体元素原子序数后，再减去14，即得该元素所在的纵行数。如84号元素所在周期和族的推导:845414,16，即在16纵行，可判断为第六周期?A族。 2.由位置推断元素的性质 (1)由主族序数和周期数来推断元素的性质。 ?一般，主族序数-2,本主族中非金属元素的种数(IA除外)。 ?若主族元素的族序数为m，周期数为n，则:m/n ,1时，为金属，m/n值越小，金属性越强;m/n ,1时，为非金属，m/n 值越大，
10、非金属性越强;m/n ,1时是两性元素。 (2)递变规律来推断元素性质 族 ?A、?A、?A、?A、?A、?A、?A 0 周期 非金属性逐渐增强 1 非金金属B 2 属性性逐3 Al Si 逐渐渐4 增 Ge As 增强 强 5 Sb Te 金属性逐渐增强 6 Po At 7 特别提醒:由表中递变规律可推知金属性最强的是Cs，非金属性最强的是F 3.“构、位、性”之间的关系 上述内容可表达为 说明: (1)原子结构与周期表 ?核外电子层数:周期数。 ?主族元素的最外层电子数;价电子数,主族序数,最高正价数(氧、氟除外)。 ?质子数:原子序数;原子核外电子数,核电荷数。 ?负价绝对值,8一主族序
11、数(限?A,?A)。 (2)同主族从上到下:电子层数越多?原子半径越大?原子核对核外电子的吸引力越小?失电子能力增强，得电子能力减弱?金属性增强，非金属性减弱。 (3)同周期从左?右:电子层数相同，核电荷数逐渐增大?原子半径逐渐减小?原子核对核外电子的吸引力增强?失电子能力减弱，得电子能力增强?元素的金属性减弱，非金属性增强。 【典例1】(新课标I卷.2015.T12)W、X、Y、Z均为的短周期元素，原子序数依次增加，且原子核外L电子层的电子数分别为0、5、8、8，它们的最外层电子数之和为18。下列说法正确的是( ) A(单质的沸点:WX B(阴离子的还原性:AZ C(氧化物的水化物的酸性:Y
12、Cl，正确;C选项，未说明是最高价氧化物水化物的酸性，错误;D选项，以磷酸铵(NH)PO为例，错误。 434【典例2】(北京卷.2015.T7)下列有关性质的比较，不能用元素周期律解释的是( ) (A、酸性;HSOHPO B、非金属性:ClBr 2434 C、碱性:NaOHMg(OH) D、热稳定性:NaCONaHCO 2233【答案】D 【解析】本题考查元素周期表中氧化性还原性强弱比较及其递变规律。其中A比较的是最高价氧化物对应水化物的酸性氧化性越强弱，最高价氧化物对应水化物的酸性越强，选项正确。其中B根据周期表的位置关系同主族中序数小的氧化性强来推断，选项正确。其中C与金属性强弱有关，还原
13、性越强最高价氧化物对应水化物的碱性越强正因此,正确。D中，盐的热稳定性无法应用元素周期率判断，因此 D 错。 ?考点3 离子键 共价键 【基础知识梳理】 1(离子键和共价键的比较 离子键 共价键 原子间通过共用电子对形成的相互作概念 带相反电荷离子之间的相互作用 用 成键 阴、阳离子 原子 粒子 静电作用:包括共用电子对与两核之静电作用:包括阴、阳离子之间的静电成键 间的静电吸引作用，电子与电子之间吸引作用，电子与电子之间以及原子核实质 以及原子核与原子核之间的静电排斥与原子核之间的静电排斥作用 作用 形成 活泼金属与活泼非金属化合 一般是非金属与非金属化合 条件 2.离子键的表示方法 (1)
14、用电子式表示离子化合物的形成过程 ?NaS:错误未找到引用源。; 2?CaCl:错误未找到引用源。 2(2)写出下列物质的电子式 【核心考点讲练】 一、化学键中概念理解中几个注意点 1,共价化合物中肯定没有离子键,离子化合物中肯定有离子键,也可能含有共价键。如氢氧化钠、铵盐等这类含有原子团的离子化合物。并不是所有的物质都肯定含有化学键,稀有气体属于单原子构成的分子,是惟一一类不含任何化学键的物质。 2,金属元素和非金属元素间不一定都能形成离子键,如AICl中存在的是共价键。离3-+Cl中NH与Cl之间存在的是离子子键不一定只存在于金属元素与非金属元素之间,如NH44键。 3,离子化合物中一定存
15、在离子键, 4,含有阴阳离子的化合物一定是离子化合物,则一定就有离子键, 5,含有离子的晶体中不一定有离子键,还有一种叫金属晶体,其中有阳离子无阴离子,。 6,离子键不一定存在在金属阳离子和阴离子之间,非金属元素之间也可以形成离子键,如NHCl等铵盐的阴阳离子之间。 47,离子化合物中不含分子和原子。 8,形成离子键的情况,元素原子的半径越大,最外层电子数越少,则原子越容易通过失去电子的方式而达到稳定结构。此种情况一般是金属元素原子。一般情况下,活泼金属元素原子与活泼非金属元素原子之间容易形成离子键。 9,形成共价键的情况,元素原子的半径越小,最外层电子数越多,则原子越容易通过得到电子的方式而
16、达到稳定结构。此种情况一般是非金属元素原子。一般情况下,非金属元素原子之间形成的是共价键。 二、电子式书写时常见的错误 (1)漏写未参与成键的电子如: ?(3)书写不规范错写共用电子对如:N的电子式为不能写成NN更不2?能写成。 ?(4)不考虑原子间的结合顺序如HClO的结构式为HOCl而非HClO。 ，(5)不考虑原子最外层有几个电子均写成8电子结构如CH的电子式为3。 (6)不考虑AB型离子化合物中2个B是分开写还是一起写。如:CaBr、CaC的电子式分别222为。 【典例1】(2015.江苏化学单科.27)?(6分) 请回答: (1) HO的电子式_。 22(2) 煤燃烧不能用CO灭火，
17、用化学方程式表示其理由_。 2(3) 在AgCl沉淀中加入KBr溶液，白色沉淀转化为淡黄色沉淀，写出反应的离子方程式_。 (4) 完成以下氧化还原反应的离子方程式: 22+( )MnO4，( )CO4+_,( )Mn，( )CO?，_ 22?(12分) 化合物甲和NaAlH都是重要的还原剂。一定条件下金属钠和H反应生成甲。甲与42水反应可产生H，甲与AlCl反应可得到NaAlH。将4.80g甲加热至完全分解，得到金属钠和2342.24 L(已折算成标准状况) 的H。 2请推测并回答: (1) 甲的化学式_。 (2) 甲与AlCl反应得到NaAlH的化学方程式_。 34(3) NaAlH与水发生
18、氧化还原反应的化学方程式_。 4(4) 甲在无水条件下可作为某些钢铁制品的脱锈剂(铁锈的成分表示为FeO) 脱锈过程发生的化23学方程式_。 (5) 某同学认为:用惰性气体赶尽反应体系中的空气，将铁和盐酸反应后的气体经浓硫酸干燥，再与金属钠反应，得到固体物质即为纯净的甲;取该固体物质与水反应，若能产生H，即可证2明得到的甲一定是纯净的。 判断该同学设想的制备和验纯方法的合理性并说明理由_。 【答案】 ?( (1) (2)2Mg + CO2MgO + C 2(3)AgCl + BrAgBr + Cl +2+2(4)2MnO + 5CO + 16H2Mn + 10CO?+ 8HO 42422?(
19、(1)NaH (2)4NaH + AlClNaAlH + 3NaCl 34(3)NaAlH + 2HONaAlO + 4H? 4222(4)3NaH + FeO2Fe + 3NaOH 23(5)制备过程中不合理，盐酸具有挥发性，HCl气体也可能会和Na反应，故固体中有可能混有NaCl。验纯过程中不合理，产物中可能会有Na剩余，和水反应也会产生H，同时可能也还2有NaCl杂质。 【解析】 ?(1)双氧水中氧和氢共用一对电子对，氧和氧共用一对电子对，答案为 (2)镁能在高温下和二氧化碳反应，故不能用二氧化然来灭镁燃烧。 (3)根据颜色推出淡黄色沉淀为AgBr，故离子反应答案为AgCl + BrAg
20、Br + Cl。 (4)根据氧化还原反应，Mn从+7降到+2，C从+3升到+4，依据得失电子守恒，最小公倍数为+210，故Mn的系数为2，CO系数为5，再根据前后阴阳离子守恒，前空应为H，后空为HO。 242?(1)由题中可知，甲分解生成钠和氢气，知道甲组成中有钠和氢，根据4.80g甲能生成0.1mol氢气得出，甲为NaH。 (2)根据反应的元素守恒，推出另一种物质为NaCl，故答案为4NaH + AlClNaAlH + 343NaCl。 (3)根据题意能发生氧化还原反应，推出NaAlH和水发生反应为氢元素归中反应，故答案为4NaAlH + 2HONaAlO + 4H? 4222(4)因为可以
21、除去铁锈，故推出产物为Fe，故答案为3NaH + FeO2Fe + 3NaOH。 23盐酸会挥发，气体中会混有氯化氢，能与钠反应。反应后，产物中可能还会有钠剩余，也能和水反应产生氢气。 【典例2】(江苏卷.2015.T5)短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大，X原子虽外层有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.原子最外层电子数由多到少的顺序:Y、X、W、Z B.原子半径由大到小的顺序:W、Z、Y、X C.元素非金属性由强到弱的顺序:Z、W、X D.简单气态氢化物的稳定性由强到弱的顺
22、序:X、Y、W 【答案】A 【解析】先推出元素的种类在进行判断。根据Y是至今为止发现的非金属性最强的元素，所以为氟元素，X原子最外层有六个电子，且原子序数小于Y，所以X为氧元素，Z在周期表中周期序数等于族序数应等于3，所以为铝元素，W为半导体，所以为硅。据此推测A正确。 专题热点集训5 物质的组成和元素周期律 (45分钟) 一、选择题 1.(福建卷.2015.T10)短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相对位置如右下图所示，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:WZYX B. 最高价氧化物对应水化物的酸性:XWZ C. 最简单气态氢化物的热稳
23、定性:YXWZ D. 元素X、Z、W的最高化合价分别与其主族序数相等 2.(山东卷.2015.T8)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。已知YW的原子充数之和是Z的3倍，下列说法正确的是( ) Y Z X W A 原子半径:XYZ C Z、W均可与Mg形成离子化合物 D 最高价氧化物对应水化物的酸性:YW 3.(浙江卷.2015.T)右下表为元素周期表的一部分，其中X、Y、Z、W为短周期元素，W元素的核电荷数为X元素的2倍。下列说法正确的是( ) A(X、W、Z元素的原子半径及它们的气态氢化物的热稳定性均依次递增 B(Y、Z、W元素在自然界中均不能以游离态存在，它们的最高
24、价氧化物的水化物的酸性依次递增 C(YX晶体熔化、液态WX气化均需克服分子间作用力 23D(根据元素周期律，可以推测T元素的单质具有半导体特性，TX具有氧化性和还原性 234.(上海卷.2015.T1)中国科学技术名词审定委员会已确定第116号元素Lv的名称为鉝。关于293的叙述错误的是( ) Lv116A(原子序数116 B(中子数177 C(核外电子数116 D(相对原子质量293 5.(上海卷.2015.T3)某晶体中含有极性键，关于该晶体的说法错误的是( ) A(不可能有很高的熔沸点 B(不可能是单质 C(可能是有机物 D(可能是离子晶体 二、非选择题 6.(2015.天津卷T25)(
25、14分)随原子序数的递增，八种短周期元素(用字母x表示)原子半径的相对大小、最高正价或最低负价的变化如下图所示。 根据判断出的元素回答问题: (1)f在元素周期表的位置是_。 (2)比较d、e常见离子的半径大小(用化学式表示，下同)_,_;比较g、h的最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱是:_,_。 )任选上述元素组成一种四原子共价化合物，写出其电子式:_。 (3(4)已知1mol e 的单质在足量d中燃烧，恢复至室温，放出255.5kJ热量，写出该反应的热2化学方程式:_。 -1-1(5)上述元素可组成盐R:zxf(gd),向盛有10mL1mol?LR溶液的烧杯中滴加1mol?LNaOH442
26、溶液，沉淀物质的量随NaOH溶液体积变化示意图如下: ?R溶液中，离子浓度由大到小的顺序是:_。 ?写出m点反应的而离子方程式_。 -1?若在R溶液中改加20mL1.2 mol?LBa(OH)溶液，充分反应后，溶液中产生沉淀的物质的2量为_mol。 7.(2015.安徽卷T25)(14分)C、N、O、Al、Si、Cu是常见的六种元素。 (1)Si位于元素周期表第_周期第_族。 (2)N的基态原子核外电子排布式为_;Cu的基态原子最外层有_个电子。 (3)用“”或“PNO，故A错误。B选项，非金属性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越强，非金属性:ONPSi，故B正确。C选项中，非金属性越强，简
27、单氢化物的热稳定性越强，故C正确。D选项中，主族元素的最高正化合价等于主族序数(O、F除外)，故D正确。 2.【答案】C 【解析】根据题意，设Y元素原子序数为x，则Z、W的原子序数分别为x+1和x+10，根据题意列方程解得x=7，则图中四种元素分别是:X硅，Y氮，Z氧，W氯。A选项原子半径应为:Z Y X;B选项气态氢化物的稳定性应为:XZ;C选项MgO、MgCl均为离2子化合物，C正确;D选项最高价氧化物对应水化物的酸性应为:Yr(Na) HClOHSO 424(3) -1(4)2Na(s)+O(g)= NaO(s) ?H=,511KJ?mol 2222-+3+-(5) ?c(SO) c(N
28、H) c(Al) c(H) c(OH) 44-+?NH+OH=NH?HO 432?0.022 【解析】根据图示信息，结合原子半径的相对大小、最高正价或最低负价的变化，判断出x、y、z、d、e、f、g、h的元素符号分别为H、C、N、O、Na、Al、S、Cl。 (1)f是Al，在周期表中的位置是第三周期IIIA族。 2-+(、e离子分别是O、Na，两者的电子层结构相同，根据径大序小原则，两者的离子2)d2-+半径大小:r(O)r(Na); g、h的最高价氧化物对应的水化物的酸分别是HClO、HSO，424根据周期律的原则，Cl的非金属性比S强，故酸性强弱为HClOHSO; 424(3)H、N可以组
29、成四原子共价化合物NH，其电子式为: 3(4)1mole Na在足量O中燃烧，恢复至室温，放出255.5KJ热量，g根据方程式2Na(s)+O(g)= 22-1NaO(s)，反应热应为写出反应511KJ?mol，故热化学方程式为:2Na(s)+O(g)= NaO(s) ?22222-1H=,511KJ?mol。 (5)zxf(gd)为NHAl(SO) 442442-3+3+3+ ?由图示可以看出，OH先跟Al反应，再跟NH反应，说明Al比NH更弱，因此Al443+水解程度更大，在NHAl(SO)溶液中剩余的更少，因此c(NH) c(Al)，NHAl(SO)溶44244423+-+2-液因Al、
30、NH的水解而显酸性，因此c(H) c(OH)，SO未发生变化，其浓度最大，在44NHAl(SO)溶液中，因为溶液中原有离子的浓度大于水解出的离子，因此离子浓度由大到4423+-2-+小的顺序是c(SO) c(NH) c(Al) c(H) c(OH); 44-3+-+?根据图示信息，结合?分析，图中0-30段为OH跟Al反应，30-40段为OH跟NH反4+-应，m点在30-40之间，因此m点反应的离子方程式为:NH+OH=NH?HO; 432-1-1?10ml 1mol?L NHAl(SO)与20ml 1.2mol?LBa(OH)的物质的量之比为5:12，此时可4422+3+以重新认为有5个NH
31、Al(SO)跟12个Ba(OH)反应，此时溶液共有5个NH、5个Al、442242+-2+2+2-2-10个SO、12个Ba、24个OH，由此可以看出Ba剩余，10个SO跟10个Ba反应44-3+ 生成10个BaSO，15个OH先跟5个Al4+-反应生成5个Al(OH)，再跟5个NH反应生成5个NH?HO，此时会有4个OH剩余，3432- 剩余的4个OH会溶解4个Al(OH)生成2个2 Ba(AlO)，发生的反应为5NHAl(SO)+12Ba(OH)=10BaSO32244224?+Al(OH)? 3+5NH?HO+2 Ba(AlO)，因此溶液中产生的沉淀为BaSO和Al(OH)，沉淀物质的量
32、为可322243根据Ba(OH)的物质的量逐一计算，或者根据方程式系数简单计算出，BaSO和Al(OH)沉243-3-1淀物质的量之和是Ba(OH)物质的量的11/12，即11/1220ml10 1.2mol?L=0.022mol。 27.【答案】(1)三 ?A 223 (2)1S2S2P 1 (3), , , , +(4)2H+NO+e=NO+HO 正 铝在浓硝酸中发生钝化，氧化膜阻止了Al进一步发322生反应 【解析】(1)考查元素在周期表的结构，Si位于元素周期表第三周期第?A族， 223(2)N的基态原子核外电子排布式式为1S2S2P。Cu的基态原子最外层只有一个电子。 (3) 同周期
33、的原子半径从左到右逐渐减小，所以原子半径Al,Si，电负性同周期从左到右依次增大，所以电负性N,O，金刚石和晶体硅都是原子晶体，但是由于碳原子半径小于硅的原子半径，所以熔点金刚石的熔点大于晶体硅的熔点。对于分子组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力(范德华力)越大，物质的熔沸点越高，因此沸点CH4,SiH4 (4)0到t这段时间，由于Al的活泼性大于铜的活泼性，因此Al先与浓硝酸发生氧化还1原反应，Al失去电子，做反应的负极，浓硝酸做电池的正极，因此正极反应式为+2H+NO+e=NO+HO，溶液中的氢离子移向正极，t时，由于铝在浓硝酸中发生钝化，3221生成致密的氧化铝薄膜，阻碍进一步发生反应，此时铜与浓硝酸发生氧化还原反应，铜做负极，铝做正极，电子移动的方向发生偏转。