第四章物质结构元素周期律（知识梳理）-高一化学

第四章物质结构元素周期律知识梳理知识梳理原子结构与元素周期表第1节原子结构与元素周期表第1节一、原子结构1.构成微粒及作用：质子（Z）：决定元素种类中子（AZ）：决定原子种类核外电子：最外层电子数决定决定元素的化学性质2.微粒间的数量关系：质量数=中子数+质子数质子数=原子序数=核外电子数=核电荷数（1）阳离子的核外电子数＝质子数－所带电荷数。（2）阴离子的核外电子数＝质子数＋所带电荷数。3.微粒符号周围数字代表的信息：4.核外电子排布规律：5.电子排布表示方法：（1）原子结构示意图是核外电子排布规律的具体体现，其构成图示如下：（2）离子结构示意图①当主族中的金属元素原子失去最外层所有电子变为离子时，电子层数减少一层，形成与少一个电子层的稀有气体元素原子相同的电子层结构。②非金属元素的原子得电子形成简单离子时，形成与电子层数相同的稀有气体元素原子相同的电子层结构。6.核外电子与元素性质的关系：最外层电子数<4属于金属元素（限主族元素，硼氢除外）最外层电子数≥4属于非金属元素（限短周期）最外层电子数为8属于稀有气体元素（氦除外）二、核素和同位素1.核素：具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子称为核素。比如：氕(H)、氘(D)、氚(T)是氢的三种不同的核素。2.同位素：质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同核素互为同位素。比如：氕(H)、氘(D)、氚(T)互为同位素。3.元素、核素、同位素之间的联系元素核素同位素本质质子数相同的一类原子质子数、中子数都一定的原子质子数相同、中子数不同的同一元素的不同原子之间的互称特性只讲种类，不讲个数化学反应中的最小微粒化学性质几乎完全相同决定因素质子数质子数、中子数质子数、中子数举例H、C、N三种元素、、三种核素、、互为同位素三、元素周期表1.编排原则：总原则：元素周期律横行：把电子层数相同的元素按原子序数递增的顺序行左到右排列。纵行：把最外层电子数相同的元素按电子层数递增的顺序从上到下排列。2.结构：四、元素周期表的应用1.预测新元素为新元素的发现及预测它们的原子结构和性质提供线索。2.寻找新物质由于在周期表中位置靠近的元素性质相近，在周期表一定区域内寻找元素，发现物质的新用途被视为一种相当有效的方法，如在周期表中金属和非金属的分界处，可以找到半导体材料。通常制造的农药，所含有的氟、氯、硫、磷等在周期表中的位置靠近，在一定的区域内。还可以在过渡元素中寻找催化剂和耐高温耐腐蚀的合金材料。【典例1】判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)（1）每一周期都是碱金属元素开始，稀有气体元素结束()（2）元素在周期表中的位置取决于元素的核电荷数()（3）eq\o\al(14,6)C和eq\o\al(14,7)N互为同位素()（4）eq\o\al(235,92)U和eq\o\al(238,92)U是同一种核素()（5）所有原子都由质子、中子和核外电子构成()（6）原子的种类大于元素的种类()（7）某种氯原子的中子数是18，则其质量数是35，核外电子数是17()（8）232Tn(钍元素的一种核素)转化成233U是化学变化()（9）元素的最高正价等于该元素的最外层电子数()（10）同族元素的最外层电子数一定相同()【答案】（1）×（2）√（3）×（4）×（5）×（6）√（7）√（8）×（9）×（10）×【典例2】下列有关放射性核素氚(eq\o\al(3,1)H)的表述不正确的是()A.eq\o\al(3,1)H原子核外电子数为1B.eq\o\al(3,1)H原子核内中子数为3C.eq\o\al(3,1)H2与H2化学性质基本相同D.eq\o\al(3,1)H2O具有放射性【答案】B【典例3】下列有关元素周期表的说法正确的是()A．元素周期表有7个横行、18个纵列，即有7个周期、18个族B．在过渡元素中寻找半导体材料C．俄罗斯专家首次合成了eq\o\al(178,116)X原子，116号元素位于元素周期表中第七周期第ⅥA族D．第ⅠA族的元素全部是金属元素【答案】C【解析】元素周期表中的第Ⅷ族包含8、9、10共3个纵列，因此元素周期表虽然共18个纵列，但共16个族，A错误；在金属和非金属的分界线附近寻找半导体材料，B错误；第七周期0族元素为118号，则116号元素位于元素周期表中第七周期第ⅥA族，C正确；第ⅠA族的元素包括H和碱金属元素，D错误。【典例4】核内中子数为N的R2＋，质量数为A，则它的ng氧化物中所含质子的物质的量是()A.eq\f(n,A＋16)(A－N＋8)molB.eq\f(n,A＋16)(A－N＋10)molC．(A－N＋Z)molD.eq\f(n,A)(A－N＋6)mol【答案】A【解析】在化学变化中质子、中子均不变，故R2＋的质量数为A，中子数为N，则R原子的质量数也为A，中子数也为N，故R原子的质子数为A－N，R2＋的氧化物为RO，摩尔质量为(A＋16)g·mol－1，ngRO的物质的量为eq\f(n,A＋16)mol。1molRO中含质子(A－N＋8)mol，故ngRO中含质子的物质的量为eq\f(n,A＋16)(A－N＋8)mol，A项正确。元素周期律第2节元素周期律第2节一、变化的实质1.核电荷数变化和电子层数有关2.电子层结构变化和最外层电子数相关二、变化规律项目同周期(从左到右)同主族(从上到下)原子结构电子层数相同依次增加最外层电子数依次增加1个相同原子半径逐渐减小逐渐增大元素性质金属性逐渐减弱逐渐增强非金属性逐渐增强逐渐减弱主要化合价最高正价：＋1→＋7(O、F除外)负化合价：主族序数－8(H为－1价)相同，最高正价数＝主族序数(O、F除外)化合物性质最高价氧化物对应水化物酸性逐渐增强碱性逐渐减弱酸性逐渐减弱碱性逐渐增强氢化物稳定性逐渐增强逐渐减弱三、金属性、非金属性强弱的判断方法（1）金属性强弱比较本质原子越易失电子，金属性越强(与原子失电子数目无关)判断方法①在金属活动性顺序表中越靠前，金属性越强②单质与水或非氧化性酸反应制取氢气越容易，金属性越强③单质还原性越强或阳离子氧化性越弱，金属性越强④最高价氧化物对应水化物的碱性越强，金属性越强⑤若Xn＋＋Y→X＋Ym＋，则Y比X的金属性强⑥元素在周期表中的位置，左边或下方元素的金属性强（2）非金属性强弱比较本质原子越易得电子，非金属性越强(与原子得电子数目无关)判断方法①与H2化合越容易，气态氢化物越稳定，非金属性越强②单质氧化性越强或阴离子还原性越弱，非金属性越强③最高价氧化物对应水化物的酸性越强，非金属性越强④元素在周期表中的位置，右边或上方元素的非金属性强四、对角线规则在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素有些性质是相似的，如【典例1】四种短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，W、X的简单离子具有相同电子层结构，X的原子半径是短周期主族元素原子中最大的，W与Y同族，Z与X形成的离子化合物的水溶液呈中性。下列说法正确的是()A．简单离子半径：W<X<ZB．W与X形成的化合物溶于水后溶液呈碱性C．气态氢化物的热稳定性：W<YD．最高价氧化物的水化物的酸性：Y>Z【答案】B【解析】四种短周期主族元素的原子序数依次增大，X的原子半径是短周期主族元素原子中最大的，则X为Na元素；Z与X(Na)形成的离子化合物的水溶液呈中性，则Z为Cl元素；因W与X的简单离子电子层结构相同，且W与Y同族，则W可能为N(或O)元素、Y可能为P(或S)元素。A项，Na＋与N3－(或O2－)电子层结构相同，核电荷数越大，离子半径越小，电子层数越多离子半径越大，故离子半径：Na＋<N3－(或O2－)<Cl－。B项，W与X形成的化合物Na2O、Na2O2(或：Na3N)溶于水后的溶液均为NaOH溶液(或NaOH和NH3的混合溶液)，呈碱性。C项，元素的非金属性越强，其气态氢化物的热稳定性越强，故热稳定性：W>Y。D项，最高价氧化物对应的水化物中HClO4是最强的无机酸。【典例2】下列各组离子半径，从小到大排列正确的是A．S2、Cl、K+ B．Na+、Mg2+、Al3+ C．Cl、Br、I D．K+、F、O2【答案】C【解析】A．S2、Cl、K+电子层结构相同，所以半径由大到小的顺序为：S2＞Cl＞K+，故A不符合题意；B．Na+、Mg2+、Al3+电子层结构相同，所以半径由大到小的顺序为：Na+＞Mg2+＞Al3+，故B不符合题意；C．Cl、Br、I电子层数逐渐增多，所以半径由大到小的顺序为：Cl＜Br＜I，故C符合题意；D．K+有3个电子层，F、O2有2个电子层，则半径由大到小的顺序为：K+＞O2＞F，故D不符合题意；故选：C。【典例3】依据元素周期表及元素周期律，下列推断正确的是()A．H3BO3的酸性比H2CO3的强B．Mg(OH)2的碱性比Be(OH)2的强C．HCl、HBr、HI的热稳定性逐渐增强D．若M＋和R2－的核外电子层结构相同，则离子半径：M＋>R2－【答案】B【解析】非金属性：C>B，故酸性：H3BO3<H2CO3，A项错误；非金属性：Cl>Br>I，则HCl，HBr，HI的热稳定性依次减弱，C项错误；电子层结构相同，则M的原子序数－1＝R的原子序数＋2，则原子序数为R<M，具有相同电子层结构的离子，核电荷数越大，半径越小，则离子半径：M＋<R2－，D项错误。【典例4】应用元素周期律的知识，可以预测一些元素及其化合物的性质。下列预测错误的是()A．硒化氢无色、有毒，比硫化氢易分解B．铊能与NaOH溶液作用产生氢气C．氢氧化铯属于强碱D．铝离子是第三周期中半径最小的简单离子【答案】B【解析】同主族元素自上而下，非金属性逐渐减弱，非金属性越强氢化物越稳定，硒(Se)是第ⅥA族元素，与S同族，其氢化物有毒，与氢的键合能力比硫弱，硒化氢比硫化氢易分解，故A正确；同主族元素化合物的性质具有相似性和递变性，铊(Tl)与铝同主族，其单质能与盐酸反应，由于铊比铝活泼，没有两性，所以不能与氢氧化钠反应，故B错误；铯与钠同主族，同主族元素自上而下，金属性逐渐增强，氢氧化铯属于强碱，故C正确；第三周期中阳离子半径小于阴离子半径，且具有相同电子层结构的离子中原子序数大的离子半径小，则铝离子是其所在周期中半径最小的简单离子，故D正确。化学键第3节化学键第3节一、离子键和共价键的比较键型离子键共价键非极性键极性键概念使阴、阳离子结合成化合物的静电作用原子之间通过共用电子对所形成的相互作用特点阴、阳离子间的相互作用共用电子对不发生偏移共用电子对偏向吸引电子能力强的原子成键粒子阴、阳离子原子成键条件活泼金属和活泼非金属同种非金属元素原子不同种非金属元素的原子存在强碱、大多数盐、典型的金属氧化物、所有铵盐中非金属单质、某些化合物(如Na2O2)中非金属元素的气态氢化物、酸类、非金属氧化物、碱、极少数盐(如AlCl3)、多数有机化合物中二、化学键、分子间作用力、氢键的比较化学键分子间作用力氢键概念相邻原子间强烈的相互作用分子间存在的微弱的相互作用存在于分子间或分子内的一种比分子间作用力稍强的相互作用存在范围分子内或某些晶体内分子间分子间或分子内作用力大小大小强于分子间作用力弱于化学键性质影响主要影响物质的化学性质主要影响物质的物理性质影响物质的熔沸点、密度、溶解性等三、物质结构和元素周期律综合题的解答方法依据元素“位—构—性”关系，在具体解题过程中，必须具备以下三个方面的能力：【典例1】下面是同学们熟悉的物质：①O2；②金刚石；③NaBr；④H2SO4；⑤Na2CO3；⑥NH4Cl；⑦NaHSO4；⑧Ne；⑨Na2O2；⑩NaOH（1）这些物质中，只含有共价键的是________(填序号，下同)；只含有离子键的是__________；既含有共价键又含有离子键的是________________；不存在化学键的是________；属于共价化合物的是________；属于离子化合物的是________。（2）将NaHSO4溶于水，破坏了NaHSO4中的________，写出其电离方程式：________________；NaHSO4在熔融状态下电离，破坏了NaHSO4中的________，写出其电离方程式：______________。【答案】（1）①②④③⑤⑥⑦⑨⑩⑧④③⑤⑥⑦⑨⑩（2）离子键和共价键NaHSO4=Na＋＋H＋＋SOeq\o\al(2－,4)离子键NaHSO4=Na＋＋HSOeq\o\al(－,4)【解析】（1）O2.金刚石中只含有共价键；H2SO4中只含有共价键，是共价化合物；NaBr中只含有离子键，是离子化合物；Na2CO3.NH4Cl、NaHSO4.Na2O2.NaOH都是既含有离子键又含有共价键的离子化合物；稀有气体Ne是单原子分子，不含任何化学键。（2）NaHSO4溶于水电离时，Na＋与HSOeq\o\al(－,4)之间的离子键被破坏，HSOeq\o\al(－,4)中H＋与SOeq\o\al(2－,4)之间的共价键也被破坏；而在熔融状态电离时只破坏离子键。【典例2】下列各组中每种物质都既有离子键又有共价键的是()A．NaOHH2SO4(NH4)2SO4B．MgONa2SO4HNO3C．Na2O2KOHNa3PO4D．HClAl2O3MgCl2【答案】C【解析】H2SO4中只含共价键，A错误；MgO中只含离子键，HNO3中只含共价键，B错误。【典例3】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3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【答案】A【解析】根据题目中所给周期表短周期的一部分可知，X、Y是第二周期元素，Z、W为第三周期元素