专题二第1讲物质结构与元素周期律

1、专题二 基本理论第1讲 物质结构与元素周期律高考点击1.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。2.以第3周期为例，掌握同一周期内元素性质（如：原子半径、化合价、单质及化合物性质）的递变规律与原子结构的关系；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。3.了解原子的结构及同位素的概念。理解原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数，以及质量数与质子数、中子数之间的相互关系。4.以第1、2、3周期的元素为例，了解原子核外电子排布规律。5.理解离子键、共价键的含义。理解极性键和非极性键。了解极性分子和非极性分子。了解分子间作用力。初步了解氢键

2、。6.了解几种晶体类型（离子晶体、原子晶体、分子晶体、金属晶体）及其性质。重点知识归纳一、元素的原子半径、离子半径大小比较规律思路导引方法点拨1判断原子半径大小的规律(1)电子层数相同(即同周期)时，随着原子序数的递增，原子半径逐渐减小。例如，r(Na)r(Mg)r(Al)r(Si)r(P)r(S)r(Cl)。(2)最外层电子数相同(即同主族)时，随着电子层数的递增原子半径逐渐增大。例如，r(Li)r(Na)r(K)r(Rb)r(Cs)。(3)若两原子既不同周期也不同主族，可根据它们在周期表中的位置，处于右上方的原子半径小于处于左下方的原子半径，如r(F)r(原子)r(阳离子)。例如，r(Cl

3、)r(Cl)，r(Fe)r(Fe2)。(2)电子层结构相同的离子，核电荷数越大，半径越小。例如，r(O2)r(F)r(Na)r(Mg2)r(Al3)。(3)同主族带相同电荷的离子，电子层数越多，半径越大。例如，r(Li)r(Na)r(K)r(Rb)r(Cs)；r(O2)r(S2)r(Se2)r(Na)r(Mg2)。特别提醒稀有气体元素的原子半径测量标准与其他原子不同，故一般不与其他原子半径直接作比较。二、元素金属性、非金属性强弱的比较思路导引方法点拨依据金属性非金属性周期表中的位置同周期元素，从左至右，金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强(稀有气体除外)；同主族元素，从上至下，金属性逐渐增强，非金

4、属性逐渐减弱。依据金属性非金属性物质性质越容易与水或酸反应置换出氢气，金属性越强越容易与氢气化合，生成气态氢化物的稳定性越强，非金属性越强最高价氧化物对应水化物的碱性越强，金属性越强最高价氧化物对应水化物的酸性越强，非金属性越强相互之间的置换反应，若MNnMmN，则金属性MN相互之间的置换反应，若ABbAaB，则非金属性AB依据金属性非金属性物质性质与同种非金属越容易反应，金属性越强与同种金属越容易反应，非金属性越强一般，作原电池负极的金属比作原电池正极的金属的金属性强，电解池中不容易在阴极析出的金属的金属性强一般，电解池中不容易在阳极析出的非金属的非金属性强金属活动性顺序表中排在前面的金属的

5、金属性强与变价金属化合时,产物中金属元素的化合价越高,对应非金属元素的非金属性越强特别提醒判断金属性与非金属性强弱必须依据得失电子的难易，而不能依据得失电子的多少，如虽然Na , 但金属性NaAl。三、化学键、分子间作用力与物质及晶体类型的关系核心整合疑难点拨1化学键与物质的关系(1)只含非极性共价键的物质：同种非金属元素构成的单质，如I2、N2、P4、金刚石、晶体硅等。(2)只含有极性共价键的物质：一般是不同非金属元素构成的共价化合物，如HCl、NH3、SiO2、CS2等.(3)既有极性键又有非极性键的物质：如H2O2、C2H2、CH3CH3、C6H6(苯)等。(4)只含有离子键的物质：活泼

6、非金属元素与活泼金属元素形成的化合物，如Na2S、CsCl、K2O、NaH等。(5)既有离子键又有非极性键的物质，如Na2O2、CaC2等。(6)由离子键、共价键、配位键构成的物质，如NH4Cl等。(7)由强极性键构成但又不是强电解质的物质，如HF。(8)只含有共价键，而无范德华力的化合物，如原子晶体SiO2、SiC等。(9)无化学键的物质为稀有气体，如氩等。2化学键与晶体类型的关系(1)原子晶体中只有共价键，可以是极性共价键，如：晶体SiO2、金刚砂等；也可以是非极性共价键,如：金刚石、晶体硅等。(2)离子晶体中一定有离子键，也可能存在极性共价键或非极性共价键。如：NaOH、Na2CO3、N

7、a2O2、FeS2等。(3)分子晶体中可能存在共价键，如：H2、O2、NH3、H2O、CS2、CO2等，也可能无化学键，如稀有气体。(4)金属晶体中只有金属键，如金属单质。特别提醒(1)氢键属于分子间作用力，其强度介于化学键和范德华力之间，只有分子中存在 、OH、FH结构的分子间才形成氢键。(2)稀有气体粒子是单原子分子，原子间作用力是范德华力，故其晶体为分子晶体。四、晶体熔、沸点高低的比较规律思路导引方法点拨1不同晶体类型的比较一般为：原子晶体离子晶体分子晶体。2同属原子晶体比较可通过比较原子半径的大小确定熔、沸点的高低，一般半径越小，熔、沸点越高。例如：金刚石(CC)二氧化硅(SiO)碳化

8、硅(SiC)晶体硅(SiSi)。3同属离子晶体比较离子所带电荷越高，离子半径越小，则离子键越强，熔、沸点越高。例如：MgONaClCsCl。4同属金属晶体比较金属阳离子所带电荷越高，半径越小，金属键越强，熔、沸点越高。例如：AlMgNa。5同属分子晶体比较分子间作用力越强，熔、沸点越高。(1)组成和结构相似的分子晶体，一般相对分子质量越大，分子间作用力越强，熔、沸点越高。例如：I2Br2Cl2F2。(2)组成和结构不相似的物质，分子的极性越大，熔、沸点越高。例如：CON2。(3)若分子间有氢键，则分子间作用力比结构相似的同类晶体大，故熔、沸点较高。例如，沸点：HFHIHBrHCl。特别提醒金属

9、晶体的熔、沸点规律性不强，有的很高，如钨，有的则很低，如汞，因此不同类型的晶体在比较熔、沸点高低时，要注意金属晶体的特殊性。五、中学化学常见的晶体结构核心整合1氯化钠晶体(离子晶体)(1)与每个Na等距紧邻的Cl有6个。(2)与每个Na等距紧邻的Na有12个。(3)每个氯化钠晶胞中含有4个NaCl。2干冰(分子晶体)(1)与每个CO2分子等距紧邻的CO2分子有12个。(2)平均每个CO2晶胞中含4个CO2分子。3金刚石(原子晶体)(1)每个碳原子与周围的4个碳原子形成四条碳碳单键，5个碳原子形成的是正四面体结构。两条CC键的夹角为10928(类似甲烷)。(2)晶体中最小的环为6原子环，但6个碳

10、原子不在同一平面上。4石墨(分子晶体)(1)石墨是一种混合型晶体，层内存在共价键，层间以分子间作用力结合。(2)在层内每个C原子通过共价单键与另3个C原子结合，构成正六边形。(3)在石墨晶体中碳原子和CC共价键数之比为23。5二氧化硅(原子晶体)(1)晶体中重复单元是硅氧四面体，每个硅原子与4个氧原子相连，即每个氧原子又与2个硅原子相连，所以在SiO2的晶体中硅、氧原子个数比为12。(2)在SiO2的晶体结构中最小环上有12个原子。(3)每n mol SiO2晶体中，SiO键数目为4n mol。疑难点拨1硅晶体与金刚石晶体的结构是相同的，形成的也是空间的正四面体结构。2能形成正四面体结构的晶体

11、除Si、金刚石外，还有SiO2原子晶体以及CCl4、CH4、SiCl4、P4等分子晶体。3SiO2表示的是其化学式，而非分子式，表示其组成中Si、O原子数之比为12。4金刚石中C原子与共价键数目之比为12。考点一元素“位、构、性”的关系高考热点示例例1 （2009年高考山东卷）元素在周期表中的位置，反映了元素的原子结构和元素的性质。下列说法正确的是（ ）A.同一元素不可能既表现金属性，又表现非金属性B.第三周期元素的最高正化合价等于它所处的主族序数C短周期元素形成离子后，最外层都达到8电子稳定结构D同一主族的元素的原子，最外层电子数相同，化学性质完全相同【解析】 A项如Al是活泼金属，但Al可

12、以和NaOH反应，表现出一定的非金属性，所以A错；C项中如H、Li等最外层电子数并不是8，错误；同一主族元素的原子最外层电子数相同，但由于电子层数不同，导致它们的化学性质相似但又有差异, D错；只有B项说法正确。【答案】B考点二元素的推断 (2009年高考江苏卷)X、Y、Z、W、R是5种短周期元素，其原子序数依次增大。X是周期表中原子半径最小的元素，Y原子最外层电子数是次外层电子数的3倍，Z、W、R处于同一周期，R与Y处于同一族，Z、W原子的核外电子数之和与Y、R原子的核外电子数之和相等。下列说法正确的是()例2A元素Y、Z、W具有相同电子层结构的离子，其半径依次增大B元素X不能与元素Y形成化

13、合物X2Y2C元素Y、R分别与元素X形成的化合物的热稳定性：XmYXmRD元素W、R的最高价氧化物的水化物都是强酸【解析】从题目所给的条件可以看出X是H元素，Y是氧元素，Z是钠元素，W是铝元素，R是硫元素。所以，A项，Y、Z、W具有相同电子层结构的离子(O2、Na、Al3)，其半径依次减小(判断依据：核外电子排布相同的微粒，半径随着核电荷数的增加而减小)；B项，X和Y元素能形成2种化合物，X2Y(H2O)和X2Y2(H2O2)；C项，元素Y、R分别与元素X形成的化合物是氢化物，因为Y(O元素)和R(S元素)的非金属性强弱：YR，所以对应的氢化物的稳定性：XmYXmR；元素W最高价氧化物的水化物

14、是Al(OH)3，是两性氢氧化物，而R元素最高价氧化物的水化物是H2SO4，是强酸。【答案】C考点三物质结构与性质的推断例3 (2009年高考全国卷)已知周期表中，元素Q、R、W、Y与元素X相邻。Y的最高化合价氧化物的水化物是强酸。回答下列问题：(1)W与Q可以形成一种高温结构陶瓷材料。W的氯化物分子呈正四面体结构，W的氧化物的晶体类型是_；(2)Q的具有相同化合价且可以相互转变的氧化物是_；(3)R和Y形成的二元化合物中，R呈现最高化合价的化合物的化学式是_；(4)这5种元素的氢化物分子中，立体结构类型相同的氢化物的沸点从高到低排列次序是(填化学式)_，其原因是_；电子总数相同的氢化物的化学

15、式和立体结构分别是_；(5)W和Q所形成的结构陶瓷材料的一种合成方法如下：W的氯化物与Q的氢化物加热反应，生成化合物W(QH2)4和HCl气体；W(QH2)4在高温下分解生成Q的氢化物和该陶瓷材料。上述相关反应的化学方程式(各物质用化学式表示)是_ _。【思路点拨】进行推断时可从以下三点突破：(1)W的氯化物分子呈正四面体结构W为A族元素。(2)Q具有相同化合价的氧化物且可相互转化Q。(3)5种元素均可形成氢化物分子均为非金属。【解析】元素Q可形成具有相同化合价的氧化物且可以相互转化说明Q为N，其氧化物NO2与N2O4可以转化，而W的氯化物分子为正四面体结构，说明W为A族的C或Si，又因W可与

16、Q形成高温结构陶瓷，从而确定W为Si，Si与N形成的Si3N4为原子晶体，可作高温结构陶瓷，与N、Si均相邻的元素有C和P，C明显不符合，故X为P，进而依据Y的最高价氧化物对应水化物为强酸确认Y为S，Y可与R形成二元化合物，且R能呈现最高化合价，说明R为As。(1)W为Si，其氧化物SiO2为原子晶体。(2)Q为N，其化合价相同且可相互转化的氧化物是NO2和N2O4。(3)R与Y分别为As、S，其二元化合物中，R表现最高价时形成的化合物为As2S5。(4)5种元素的氢化物为SiH4、NH3、PH3、H2S、AsH3，立体结构相同的为NH3、PH3和AsH3，均为三角锥形，其沸点由高到低为NH3AsH3PH3，NH3分子间存在氢键，所以沸点最高，相对分子质量AsH3大于PH3，分子间作用力大于PH3，故AsH3沸点高于PH3。五种氢化物中电子总数相同的是SiH4、PH3、H2S，其立体结构分别为正四