第13讲物质结构元素周期律

1、第三单元 化学基本理论第 13 讲 物质结构元素周期律考纲定位1.了解元素、核素和同位素的含义。2.了解原子构成。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。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。续表考纲定位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A 和A 族为例，掌握同一主族内元素性质递变规律与原子结构的关系。7.了解金属、非金属在元素周期表中的位置及其性质。8.了解化学键的定义。了解离子键、共价键的形成。1原子的组成和结构(2) 两 个 关 系 式 ： _

2、； _。质量数质子数中子数一、原子结构原子序数质子数核电荷数核外电子数2.核外电子排布核外电子排布规律：2n28232(1)核外电子总是最先排在能量_的电子层上(依次为K、L、M、N、O、P、Q)。(2)每层最多排_个电子。(3)电子数最外层不能超过_(第一层不超过_)，次外层不超过_，倒数第三层不超过_。较低183.同位素、核素中子数质子数中子数(1)同位素：具有相同_而具有不同_的同一种元素的不同原子互称同位素。(2)核素：具有一定_和一定_的一种原子。质子数1元素周期表(2)相关关系：周期数原子电子层数；主族族序数原子最外层电子数元素最高化合价数；最高价|最低价|8。二、元素周期表和元素

3、周期律内容同周期(从左到右) 同主族(从上到下)原子结构电子层数_最外层电子数_原子半径(0 族除外)_2.元素周期律依次增多依次增多 1 个相同随着原子序数(核电荷数)的递增，元素的性质呈现周期性变化：减小增大相同内容同周期(从左到右) 同主族(从上到下)元素的性质得失电子能力(副族和 0族除外)主要化合价(O、F 除外)最高正价：_；最低负价：主族族序数8最高正价：_续表得：小大；失：大小 得：大小；失：小大17主族族序数内容同周期(从左到右) 同主族(从上到下)金属性与非金属性金属性_，非金属性_金属性_ ，非金属性_最高价氧化物对应水化物的酸碱性酸性逐渐_ ，碱性逐渐_酸性逐渐_ ，碱

4、性逐渐_非金属元素气态氢化物形成越来越_,其稳定性逐渐_形成越来越难，其稳定性逐渐_续表减弱增强增强减弱增强减弱减弱增强易增强减弱三、化学键相互作用1定义：相邻原子间强烈的_。2分类阴、阳离子共用电子对3离子化合物与共价化合物离子键共价键离子化合物：含_的化合物。共价化合物：只由_构成的化合物。考点 1 核素同位素元素、核素、同位素之间的关系如图 3131：图 3131解析：同位素是指质子数相同而中子数(或质量数)不同的同一元素的不同核素之间的称谓，A 正确；1H 和2H 是同一元素的不同核素，它们的质子数均为 1，B 正确；14C 的中子数为1468，而14N 的中子数为 1477，C 正确

5、；6Li 和7Li 互为同位素，它们的中子数不同分别为 3 和 4，D 错误。答案：D解：用十字交叉法求得两种同位素的原子个数比：【变式训练】1从下列序号中选择填空：互为同位素的是_；互为同分异构体的是_；互为同系物的是_；互为同素异形体的是_；同一物质的是_。和；HCOOCH3和 CH3COOH；235U 和238U。解析：同位素是指质子数相同中子数不同的同一种元素的不同原子，选；同分异构体是指分子式相同结构不同分子，选；同系物是指结构相似，组成上相差一个或若干个 CH2 原子团的有机分子，选；同素异形体是指由同种元素组成的不同单质，选；结构也相同，是同一物质。答案：A20%B略大于 20%

6、C略小于 20%D80% ，解析：本题可用“十字交叉法”求解：14114100%20%，这样求出的 20%为10B 原子的原子个数百分比，由于10B 的质量小于11B，所以10B 的质量百分含量应略小于 20%。答案：C考点 2 元素周期表和元素周期律1元素的“位构性”关系(1)从左到右，从下到上，元素的非金属性逐渐增强，体现在：原子半径逐渐减小，得电子能力逐渐增强；单质与氢气反应越容易，生成的氢化物越稳定；最高价氧化物对应的水化物(最高价含氧酸)的酸性越强；置换规律：氧化性强的非金属单质能置换氧化性弱的非金属单质。图 3132(2)从右到左，从上到下，元素的金属性逐渐增强，体现在：原子半径逐

7、渐增大，失电子能力逐渐增强；单质与酸或水反应置换出氢气越容易；最高价氧化物对应的水化物(碱)的碱性越强；置换规律：活泼的(还原性强)金属能置换不活泼的(还原性弱)金属。2元素“位”、“构”、“性”之间的互推图 3133应用元素周期表和元素周期律的注意事项(1)主族金属元素的阳离子都一定满足最外层 2 电子或 8 电子结构，该说法是错误的。对于第四周期第A第A 族元素其次外层电子数为 18，如31Ga(各层电子数为 2、8、18、3)其子最外层电子数为 2 或 8 所迷惑。(2)第A第A 族同周期相邻的两元素其原子序数相差可为 1、11、26。因其两族元素间存在一过渡元素(其中第六、七周期还存在

8、镧系元素和锕系元素)。(3)应用元素周期律和元素在周期表的位置推导未知元素的性质时，防止机械类比，如 Be、Al 化学性质相似，但氧化铍的化学式为 BeO 而不是 Be2O3。(4)应用周期表导出元素再求化学式时，对 C 元素应考虑 C元素形成的有机物，以防漏选。(5)试题常用筛选法、具体法、定位法、判断法、逻辑推理法等解题。单核微粒半径大小的判断方法单核微粒的半径大小取决于三个因素：(1)电子层数越多，微粒的半径越大。(主要因素)(2)电子层数相同时，核电荷数越大，微粒的半径越小。(其次考虑因素)(3)电子层数和核电荷数都相同时，核外电子数越多，微粒的半径越大。(最后考虑因素)XYZW【例

9、3】(2011 年海南高考)四种短周期元素在周期表中的相对位置如下表所示，其中 Z 元素原子核外电子总数是其最外层电子数的 3 倍。请回答下列问题：(1)元素 Z 位于周期表中第_周期，第_族。(2)这些元素的氢化物中，水溶液碱性最强的是_(写化学式)。(3)XW2 的电子式为_。(4)Y 的最高价氧化物的化学式为_。(5)W 和 Y 形成的一种二元化合物具有温室效应，其相对分子质量在 170190 之间，且 W 的质量分数约为 70%。该化合物的化学式为_。思路指导：本题综合考查了元素的位构性的关系；电子式的书写以及根据化合物中各元素的质量分数计算确定化合物的分子式。解题的关键是结合周期表位

10、置和题目所给条件推出X、Y、Z、W，其中原子核外电子总数是其最外层电子数的 3 倍的为磷元素，是推断的突破口。(2)NH3 (3)答案：(1)三 A(4)N2O5 (5)S4N4【变式训练】3(2011 年天津高考)以下有关原子结构及元素周期律的叙述正确的是()。A第 A 族元素铯的两种同位素137Cs 比133Cs 多 4 个质子B同周期元素(除 0 族元素外)从左到右，原子半径逐渐减小C第A 族元素从上到下，其氢化物的稳定性逐渐增强D同主族元素从上到下，单质的熔点逐渐降低解析：137Cs 和133Cs 的质子数相同，137 和 133 表示二者的质量数，A 不正确；同周期元素(除 0 族元

11、素外)从左到右，随着核电荷数的逐渐增多，原子核对外层电子的吸引力逐渐增强，因此原子半径逐渐减小，B 正确；同主族元素从上到下，随着核电荷数的逐渐增多，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大，原子核对外层电子的吸引力逐渐减弱，非金属性逐渐减弱，因此第A 族元素从上到下，其氢化物的稳定性逐渐减弱，C 不正确；同主族元素从上到下，单质的熔点有的逐渐降低，例如第A 族，而有的逐渐升高，例如第A 族，所以 D 不正确。答案：B4(2011 年广东高考，双选)短周期元素甲、乙、丙、丁的原子序数依次增大，甲和乙形成的气态化合物的水溶液呈碱性，乙位于第A 族，甲和丙同主族，丁原子最外层电子数和电子层数相等，则()

12、。A原子半径：丙丁乙B单质的还原性：丁丙 甲C甲、乙、丙的氧化物均为共价化合物D乙、丙、丁的最高价氧化物对应的水化物能相互反应解析：短周期元素甲、乙、丙、丁的原子序数依次增大，甲和乙形成的气态化合物的水溶液呈碱性，该化合物是氨气，乙位于第A 族，为 N 元素，则甲是 H 元素；甲和丙同主族，且其原子序数大于乙，丙是 Na 元素；丁原子最外层电子数和电子层数相等，是 Al 元素；原子半径：丙丁乙，A 对；单质的还原性：丙丁甲，B 错；丙的氧化物中氧化钠和过氧化钠均为离子化合物，C 错；乙、丙、丁的最高价氧化物对应的水化物分别是硝酸、氢氧化钠和氢氧化铝，三者之间可以相互反应，D 对。答案：AD考点

13、 3 化学键的类型 电子式的书写1化学键的类型键型离子键共价键概念阴、阳离子通过静电作用形成的相互作用原子间通过共用电子对形成的相互作用成键微粒离子原子相互作用的本质得失电子共用电子对形成条件活泼金属活泼非金属 非金属非金属举例NaClHCl2离子键与共价键比较3.电子式、结构式的书写(1)结构式：用一根短线表示一对共用电子，忽略其他电子的式子，叫做结构式，如 N2：NN、CO2：O=C=O。(2)电子式：在元素符号周围用小黑点(或)来表示原子的最外层电子的式子叫做电子式。“”括起来，并在外右上角注明该离子所带的电荷数。要注意化学键中原子直接相邻的事实，对相同的离子不能合 并 ， 如 MgCl

14、2 的 电 子 式 ：不能写成。要注意书写单质、化合物的电子式与单质、化合物形成过，其形成过程中电子式的差别。如 CO2 的电子式为程的电子式为：。还要注意书写离子化合物的形成过程时需要标出电子转移。【例 4】有人建议将氢元素排在元素周期表的第A 族。下列事实能支持这一观点的是()。H 原子得到一个电子实现最外电子层稳定结构；氢分子的结构式为 HH；分子中原子间的化学键都属于非极性键A只有C只有B只有D有思路指导：本题考查元素周期表的编排原则，并结合原子结构特点和结构式、电子式、化学键等内容，综合性强。同一族的元素具有相似的结构特点，解题要找到 H 元素与第A 族元素相似的结构特点。解释：H

15、与卤族元素得到一个电子后，最外层电子数都达到故正确，而只要相同的原子就可以形成非极性键，故错。答案：A元素代号ABDEGHIJ化合价124、44、25、3321原子半径/nm0.0710.0740.0770.1020.1100.143 0.160 0.186【变式训练】5几种短周期元素的原子半径及某些化合价见下表：分析上表中有关数据，并结合已学过的知识，回答以下问题。涉及上述元素的答案，请用元素符号表示。(1)E 元素在周期表中位于第_周期_族，B 离子的结构示意图_。(2)A、H、J 对应的离子半径由大到小的顺序是(填离子符号)_。(3)A 与 J 形成化合物的电子式_，D 的最高价氧化物的

16、结构式_。(4)G 的最高价氧化物与 J 的最高价氧化物的水化物 X 的溶液发生反应的离子方程式为：_。D 与 B 形成的某种化合物 Y 不仅能与 X 反应，还能与 I 的单质反应，则 Y 与 I 的单质反应的化学方程式为：_。解析：由同周期元素原子半径的关系可以看出，A、B、D位于同一周期，E、G、H、I、J 位于同一周期，再结合元素常见的化合价可以推断 A、B、D、E、G、H、I、J 分别为 F、O、C、S、P、Al、Mg、Na。答案：(1)三第A(3)O=C=O元素周期律的应用元素推断题考向分析历年高考对原子的结构和元素周期律的考查重点是根据元素的位、构、性之间关系进行元素的推断，通常还

17、结合电子式的书写以及化学键的类型、核素和同位素等知识考查，综合性强，出现的频率较高。找到突破口，确定未知元素是解题的关键。【典例】(2012 年广东深圳检测)A、B、C、D、E、F 是原子序数依次增大的短周期主族元素，A 的最外层电子数是次外层电子数 2 倍，B 是短周期中金属性最强的元素，C 是同周期中阳离子半径最小的元素，D 元素的最高价氧化物对应水化物与 B 元素的最高价氧化物对应水化物反应的产物 M 是制备木材防火剂的原料，E 的最外层电子数与内层电子数之比为 3 5。请回答：(1)D 的元素符号为_。(2)F 在元素周期表中的位置_。(3)用电子式表示由元素 B 和 F 组成的化合物

18、的形成过程：_。(4)B 单质与氧气反应的产物与 C 的单质同时放入水中，产生两种无色气体，用化学方程式单独表示每种气体的生成：_、_。(5)工业上将干燥的 F 单质通入熔融的 E 单质中可制得化合物 E2F2。该物质可与水反应生成一种能使品红溶液褪色的气体，0.2 mol 该物质参加反应时转移 0.3 mol 电子，其中只有一种元素化合价发生改变，该反应的化学方程式为：_。(6)某混合物的稀溶液中，只可能含有 B、C、F 构成的简单离子或 A、E 的最高价氧化物对应水化物所电离出来的阴离子。现分别取一定体积的该溶液进行实验。实验 1：取 2 mL 溶液，向其中加入 AgNO3 溶液有沉淀产生

19、；实验 2：取 200 mL 溶液，向其中加入足量 BaCl2 溶液后，得干燥沉淀 12.54 g，沉淀经足量盐酸洗涤、干燥后，剩余 4.66 g。请回答：根据以上实验，不能判断是否存在的离子有_。B 的简单离子是否存在？_；若存在，浓度至少为_mol/L(若不存在，则不必回答第二问)。考查要点：本题主要考查元素的“位构性”的关系并进行元素的推断，还考查了氧化还原反应中电子转移数目关系及常见离子的检验。思路指导：根据元素的“位构性”关系推出 AF 各元素是解题的关键，解题时抓住各元素的特点，分析找出突破口，顺藤摸瓜，逐一突破。方法有顺推、逆推、顺逆结合推。解析：AF 是短周期主族元素，A 的最

20、外层电子数是次外层电子数 2 倍，可知为 C 元素；短周期中金属性最强的元素 B为 Na 元素；C 是同周期中阳离子半径最小的元素是 Al；木材防火剂的原料 M 是 Na2SiO3，可知 D 元素为 Si; E 的最外层电子数(6)Cl、HCO3答案：(1)Si(2)第三周期、第A 族(4)2Na2O22H2O=4NaOHO22Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2(5)2S2Cl22H2O=3SSO24HCl存在0.6与内层电子数之比为 3 5，短周期元素原子核外最多三个电子层，故 E 的内层电子数为 10，最外层电子数为 6，确定为 S 元素；核电荷数比 S 多的短周期主族元素只有

21、Cl。【突破训练】1(2011 年四川高考)甲、乙、丙、丁、戊为原子序数依次增大的短周期元素。甲、丙处于同一主族，丙、丁、戊处于同一周期，戊原子的最外层电子数是甲、乙、丙原子最外层电子数之和。甲、乙组成的常见气体 X 能使湿润的红色石蕊试纸变蓝；戊的单质与 X 反应能生成乙的单质，同时生成两种溶于水均呈酸性的化合物 Y 和 Z,0.1 mol/L 的 Y 溶液 pH1；丁的单质既能与丙元素最高价氧化物的水化物的溶液反应生成盐 L，也能与 Z的水溶液反应生成盐；丙、戊可组成化合物 M。请回答下列问题(1)戊离子的结构示意图为_。(2)写出乙的单质的电子式：_。(3)戊的单质与 X 反应生成的 Y

22、 和 Z 的物质的量之比为 2 4，反应中被氧化的物质与被还原的物质的物质的量之比为_。(4)写出少量 Z 的稀溶液滴入过量 L 的稀溶液中发生反应的离子方程式：_。(5)按如图 3134 所示电解 M 的饱和溶液，写出该电解池中发生反应的总反应方程式：_。将充分电解后所得溶液逐滴加入到酚酞试液中，观察到的现象是_。图 3134解析：本题主要考查元素周期表的结构、元素周期律及电解的应用。解题突破口在题目中间：能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体 X 是碱性气体，为氨气，从而确定甲、乙分别为 H、N元素，然后根据突破口逆推、顺推，确定甲、乙、丙、丁、戊分别为 H、N、Na、Al、Cl。先变红后褪色1

23、(2012 年广东深圳检测)日本核电站附近检测到放射性原A它们互称为同位素B它们的化学性质几乎完全相同C它们相差 4 个质子D它们的电子数相同答案：C2(2011 年江苏高考)短周期元素 X、Y、Z、W、Q 在元素周期表中的相对位置如图 3135 所示。下列说法正确的是()。图 3135A元素 X 与元素 Z 的最高正化合价之和的数值等于 8B原子半径的大小顺序为：rXrYrZrWrQC离子 Y2和 Z3的核外电子数和电子层数都不相同D元素 W 的最高价氧化物对应的水化物的酸性比 Q 的强解析：该题以“周期表中元素的推断”为载体，考查学生对元素周期表的熟悉程度及其对表中各元素性质和相应原子结构

24、的周期性递变规律的认识和掌握程度。考查了学生对物质结构与性质关系以及运用元素周期律解决具体化学问题的能力。根据周期表的结构可推出元素分别为：X：N；Y：O；Z：Al；W：S；Q：Cl。A 项，元素最高正化合价一般等于其主族族序数；B 项，同周期原子半径从左到右依次减小，同主族从上到下依次增大；都相同；D 项，元素最高价氧化物对应的水化物的酸性是与非金属性一致的，因此酸性 Q 的强。答案：A3下列叙述正确的是()。A含有共价键的化合物都是共价化合物B含有离子键的化合物都是离子化合物C由于硫酸能电离出氢离子，所以硫酸是由离子构成的，是离子化合物DHCl、NaCl 溶于水是物理变化，所以溶解过程中化学键等都没有变化解析：A 中，一些离子化合物也含共价键，如氢氧化钠等；C 中硫酸是共价化合物，不是由离子构成的；D 中 HCl 溶于水其共价键断裂。答案：BA氯化