2024年高中化学新教材同步讲义 必修第一册 第4章　章末整合　重点突破（含解析）

章末整合重点突破1．原子结构原子结构(eq\o\al(A,Z)X)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(原子核\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(质子\o(→,\s\up7(即核电荷数))决定元素的种类,中子→决定原子的种类核素\o(→,\s\up7(同Z，不同N))同位素)),核外电子\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(电子排布\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(最外层电子数决定元素的化学性质,各层电子排布的规律性\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(能量最低原理,各电子层最多容纳的电子数是2n2n≥1,最外层电子数≤8,次外层电子数≤18)),电子排布表示方法→原子或离子结构示意图)),与元素性质的关系\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(最外层电子数<4⇒金属元素限主族元素，硼、氢除外,最外层电子数≥4⇒非金属元素限短周期,最外层电子数为8⇒稀有气体元素氦除外))))))2．元素周期表元素周期表eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(编排原则\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(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从左到右排列,纵列：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)),结构\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(周期共7个横行\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(短周期一、二、三周期,长周期四、五、六、七周期)),族共18个纵列\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(主族ⅠA族～ⅦA族,副族ⅢB族～ⅦB族、ⅠB族～ⅡB族、Ⅷ族,0族稀有气体元素)))),元素性质递变规律\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(同周期元素性质递变规律,同主族元素性质递变规律))))3．元素周期律元素周期律eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(变化的实质→\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(核电荷数变化,电子层结构变化))→\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(电子层数,最外层电子数)),性质的判断依据\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(微观性质\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(原子半径,原子得、失电子的能力,化合价))电子层数和最外层电子数的多少,宏观性质\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(金属性\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(单质与水、酸反应置换出氢气的难易程度,最高价氧化物对应的水化物的碱性强弱)),非金属性\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(与氢气反应的难易程度及简单气态氢化物的稳定性、还原性,最高价氧化物对应的水化物酸性强弱)))))),递变的规律\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(核外电子排布呈周期性变化,原子半径呈周期性变化,主要化合价呈周期性变化))))4．化学键化学键eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(离子键\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(本质：阳离子和阴离子间的静电作用,判断依据：活泼金属和活泼非金属之间一般可以形成离子键,表示方法：电子式,离子化合物：含有离子键的化合物\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(强碱,大多数盐,活泼金属氧化物,活泼金属氢化物)))),共价键\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(本质：共用电子对,类别\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(极性键,非极性键)),判断依据：一般同种的或不同种的非金属原子之间可以形成共价键,表示方法\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(电子式,结构式,分子结构模型)),共价化合物：只含有共价键的化合物\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(酸,非金属氧化物,非金属氢化物,大多数有机物))))))1．(2022·河北，5)用中子轰击eq\o\al(N,Z)X原子产生α粒子(即氦核eq\o\al(4,2)He)的核反应为eq\o\al(N,Z)X＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(7,P)Y＋eq\o\al(4,2)He。已知元素Y在化合物中呈＋1价。下列说法正确的是()A．H3XO3可用于中和溅在皮肤上的NaOH溶液B．Y单质在空气中燃烧的产物是Y2O2C．X和氢元素形成离子化合物D．6Y和7Y互为同素异形体答案A解析H3BO3为硼酸，NaOH溶液具有腐蚀性，若不慎将NaOH溶液溅到皮肤上，则需用大量水冲洗，同时涂抹H3BO3以中和碱液，A正确；Y为Li，在空气中燃烧的产物只有Li2O，B错误；X为B，与H元素会形成BH3或B2H4等硼氢化合物，B元素与H元素以共价键结合，属于共价化合物，C错误；6Li和7Li两者的质子数均为3，中子数不同，所以两者互为同位素，D错误。2．(2022·广东，7)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答案C解析甲～戊是短周期元素，戊的最高价氧化物对应的水化物为强酸，则可能是硫酸或高氯酸，若是高氯酸，则戊为Cl、甲为N、乙为F、丙为P、丁为S；若是硫酸，则戊为S，甲为C、乙为O、丙为Si、丁为P。根据层多径大，同电子层结构核多径小原则，则原子半径：丁＞戊＞乙，故A正确；根据同周期主族元素从左到右非金属性逐渐增强，则非金属性：戊＞丁＞丙，故B正确；甲的氢化物可能为氨气，也可能为甲烷、乙烷等，若是氨气，则遇氯化氢一定有白烟产生，若是甲烷、乙烷等，则遇氯化氢不反应，没有白烟生成，故C错误；丙的最高价氧化物对应的水化物可能是硅酸，也可能是磷酸，都能与强碱反应，故D正确。3．(2021·北京，4)下列性质的比较，不能用元素周期律解释的是()A．酸性：HClO4＞H2SO3＞H2SiO3B．碱性：KOH＞NaOH＞LiOHC．热稳定性：H2O＞H2S＞PH3D．非金属性：F＞O＞N答案A4．(2021·福建，8)某种食品膨松剂由原子序数依次增大的R、W、X、Y、Z五种主族元素组成。五种元素分别处于三个短周期，X、Z同主族，R、W、X的原子序数之和与Z的原子序数相等，Y原子的最外层电子数是Z原子的一半。下列说法正确的是()A．简单氢化物的稳定性：W>X>ZB．Y的氧化物是两性氧化物C．R、W、X只能组成共价化合物D．最高正价：Y<W<X答案B解析由题意知，R为H元素，X元素原子序数应比Z小8，则W为N元素，X为O元素，Z为S元素；Y原子的最外层电子数是Z原子的一半，则Y为Al元素。元素非金属性：O>N>S，故简单氢化物的稳定性：H2O>NH3>H2S，选项A错误；Y的氧化物Al2O3是两性氧化物，选项B正确；R、W、X能组成离子化合物NH4NO3，选项C错误；最高正价：Y为＋3价，W为＋5价，X一般没有正价，选项D错误。5．(1)[2022·浙江6月选考，26(2)]金属氢化物是应用广泛的还原剂。KH的还原性比NaH的强，原因是_________________________________________________________________。(2)[2020·浙江7月选考，26(2)]CaCN2是离子化合物，各原子均满足8电子稳定结构，CaCN2的电子式是___________________________________________________。答案(1)Na＋半径小于K＋，Na＋与H－的离子键作用强，H－更难失电子，还原性更弱(2)突破一胸怀周期表，放眼周期律1．周期表要了然于胸(1)能熟练地画出周期表的结构，并能将前20号元素和主族元素的名称、符号填在表中，记住稀有气体元素的原子序数(2、10、18、36、54、86、118)。(2)掌握原子序数之间的关系①同主族内相邻周期元素原子序数的关系元素周期表中，处于第ⅠA族、第ⅡA族的元素，未经过过渡元素，下一周期元素的原子序数等于同主族上一周期元素的原子序数与上一周期元素种类之和。如K的原子序数等于Na的原子序数与第三周期元素种类之和；而处于第ⅢA族以后的元素，经过了过渡元素，原子序数等于本周期元素的种类与同主族上一周期元素的原子序数之和。②T形和⊥形中原子序数关系在短周期中，直接相邻的T形和⊥形四种元素的原子序数关系如图：如果涉及长周期，则上下原子序数可以变为Z－18、Z＋18或Z＋32。2．周期律要多层次理解(1)递变性规律若A、B、C三种元素位于周期表中如图位置，则性质有如下关系：①原子半径：C>A>B，②金属性：C>A>B，③非金属性：B>A>C。(2)相似性规律①同主族元素性质相似，如上图中B、C。②“对角线”相似，如上图中A、C位置的元素性质相似，如Li和Mg、Be和Al等。(3)“阴上阳下、径小序大”规律与稀有气体元素同周期的阴离子及下周期元素的阳离子，若二者具有相同的电子层结构，原子序数大者，粒子的半径小。例如：r(Ca2＋)<r(K＋)<r(Cl－)<r(S2－)。(4)化合价规律①同周期元素主要化合价：最高正价由＋1→＋7递增，最低负价由－4→－1递增。②关系式：最高正化合价＋|最低负化合价|＝8；最高正化合价＝主族序数＝最外层电子数＝主族价电子数(O、F除外)。最高正化合价＋最低负化合价＝0、2、4、6，依次是第ⅣA～ⅦA族元素(O、F除外)。(5)奇偶规律在周期表中，原子序数是奇数的主族元素，位于奇数族，主要化合价为奇数，原子序数为偶数的主族元素，位于偶数族，主要化合价为偶数，即“奇序奇族奇价，偶序偶族偶价”。1．(2022·重庆第十一中学校考期末)已知硒(34Se)的最外层有6个电子，砷(33As)最外层有5个电子，依据元素周期表和周期律的知识判断，下列错误的是()A．非金属性：S>Se>AsB．酸性：H2SO4>H2SeO4>H3AsO4C．热稳定性：HCl>H2Se>HBrD．还原性：H2Se>HBr>HCl答案C解析同周期元素从左到右非金属性逐渐增强，因此非金属性：Se＞As，同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱，因此非金属性：S＞Se，因此非金属性：S>Se>As，故A正确；根据同周期元素从左到右非金属性逐渐增强，最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐增强，因此酸性：H2SeO4>H3AsO4，同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱，最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐减弱，因此酸性：H2SO4>H2SeO4，因此酸性：H2SO4>H2SeO4>H3AsO4，故B正确；元素非金属性越强，其最简单氢化物越稳定，因此热稳定性：HBr＞H2Se，故C错误；根据元素非金属性越强，其简单氢化物还原性越弱，因此还原性：H2Se>HBr>HCl，故D正确。2．(2023·山西运城高一康杰中学校考期末)如图为元素周期表的一部分，其中X、Y、Z、W为短周期元素，W元素原子的核电荷数为X元素的2倍。下列说法正确的是()XYZWTA．简单氢化物的沸点：X＜WB．Y、Z、W元素的氧化物对应的水化物的酸性依次增强C．简单离子半径：Z＜WD．根据元素周期律，推测T元素的单质具有半导体特性，T2X3具有氧化性和还原性答案D解析X、Y、Z、W为短周期元素，W元素原子的核电荷数为X元素的2倍，W为第三周期元素，W、X同主族，可知X为O、W为S元素；结合图中位置可知Y为Si、Z为P、T为As元素，以此来解答。由分析可知，X为O，W为S，由于H2O分子中存在分子间氢键，导致H2O的沸点远远高于H2S，即简单氢化物的沸点：X＞W，A错误；根据同一周期从左往右元素的非金属性依次增强，则其元素的最高价氧化物对应水化物的酸性强弱顺序为H2SiO3＜H3PO4＜H2SO4，则Y、Z、W元素的最高价氧化物对应水化物的酸性依次增强，若不是最高价氧化物对应水化物，则不好比较酸性强弱，B错误；Z为P，W为S，则简单离子半径：Z＞W，C错误；T为As，位于金属元素与非金属元素的交界处，故根据元素周期律，推测T元素的单质具有半导体特性，T2X3中As的化合价为中间价态，则具有氧化性和还原性，D正确。突破二元素金属性、非金属性强弱的判断方法1．元素金属性强弱的判断方法(1)从元素原子的结构判断①同主族元素：电子层数越多，原子半径越大，越易失电子，金属性越强。②同周期元素：核电荷数越多，越难失电子，金属性越弱。(2)根据金属活动性顺序表判断：一般来说，排在前面的金属元素其金属性比排在后面的强。(3)从元素单质及其化合物的相关性质判断①金属单质与水或酸反应越剧烈，元素金属性越强。②最高价氧化物对应水化物的碱性越强，元素金属性越强。(4)根据离子的氧化性强弱判断：离子的氧化性越强，则对应元素的金属性越弱。2．非金属性强弱的判断方法(1)从元素原子的结构判断①同主族元素，核电荷数越多，非金属性越弱。②同周期元素，核电荷数越多，非金属性越强。(2)从元素单质及其化合物的相关性质判断①单质越易跟H2化合，生成的氢化物也就越稳定，氢化物的还原性也就越弱，其非金属性也就越强。②最高价氧化物对应水化物的酸性越强，其非金属性越强。如H2SO4的酸性强于H3PO4，说明S的非金属性比P强。③非金属单质间的置换反应，例如：Cl2＋2KI=2KCl＋I2，说明氯的非金属性比碘强。(3)元素的原子对应阴离子的还原性越强，元素的非金属性越弱，如S2－的还原性比Cl－强，说明Cl的非金属性比S强。1．下列关于铯及其化合物的说法不正确的是()A．氢氧化铯是一种强碱，比KOH的碱性强B．铯与水或酸溶液反应剧烈，都生成氢气C．Cs的还原性比Na强，故Na＋的氧化性强于Cs＋D．Cs2CO3不易溶于水答案D解析Cs的最外层电子数是1，电子层数比K的多，故Cs的金属性比K强，CsOH的碱性比KOH强，A项正确；Cs与Na性质相似，与水或酸反应更剧烈，都生成H2，B项正确；Cs的还原性比Na强，所以Na＋得电子的能力比Cs＋强，C项正确；因为Na2CO3、K2CO3均易溶于水，所以Cs2CO3也易溶于水，D项错误。2．(2022·威海高一期末)某小组设计如图装置，证明元素的金属性或非金属性强弱。下列选项中所提供的试剂、现象及结论有错误的是()选项①②③④现象及结论A浓盐酸高锰酸钾NaOH溶液湿润的淀粉-KI试纸试纸变蓝；非金属性：Cl＞IBNaOH溶液AlCl3溶液－－生成白色胶状沉淀而后沉淀消失；金属性：Na＞AlC氯水Na2S溶液－－生成淡黄色沉淀；非金属性：Cl＞SD稀盐酸碳酸钙Na2SiO3溶液－产生气泡；生成白色沉淀；非金属性：Cl＞C＞Si答案D解析元素的非金属性越强，其单质的氧化性越强，浓盐酸和高锰酸钾溶液反应生成氯气，氯气和KI反应生成碘，氯气是氧化剂、碘是氧化产物，则氧化性：Cl2>I2，非金属性：Cl＞I，故A正确；氢氧化钠和氯化铝反应生成Al(OH)3沉淀，继续滴加NaOH溶液，NaOH溶液和Al(OH)3反应生成Na[Al(OH)4]，NaOH能溶解Al(OH)3，说明碱性：NaOH＞Al(OH)3，则金属性：Na＞Al，故B正确；氯气和Na2S反应生成S，氯气为氧化剂、S为氧化产物，则氧化性：Cl2>S，所以非金属性：Cl＞S，故C正确；盐酸不是Cl元素的最高价氧化物对应的水化物，且挥发出的HCl干扰二氧化碳和硅酸钠溶液的反应，所以不能比较非金属性强弱，故D错误。突破三元素“位—构—性”关系与元素推断1．元素的原子结构、其在周期表中的位置及元素的性质(位、构、性)三者之间的关系可用下图表示：应用“位置、结构、性质”三者的关系解答问题时要注意掌握以下几个方面：(1)熟悉元素周期表中同周期、同主族元素性质的递变规律①元素的金属性、非金属性。②简单气态氢化物的稳定性。③最高价氧化物对应水化物的酸碱性。(2)熟悉1～20号元素原子结构特点及其规律①原子核中无中子的原子：eq\o\al(1,1)H。②最外层有1个电子的元素：H、Li、Na、K。③最外层有2个电子的元素：He、Be、Mg、Ca。④最外层电子数等于次外层电子数的元素：Be、Ar。⑤最外层电子数是次外层电子数2倍的元素：C；是次外层电子数3倍的元素：O；是次外层电子数4倍的元素：Ne。⑥电子层数与最外层电子数相等的元素：H、Be、Al。⑦电子总数为最外层电子数2倍的元素：Be。⑧次外层电子数是最外层电子数2倍的元素：Li、Si。⑨内层电子总数是最外层电子数2倍的元素：Li、P。⑩电子层数是最外层电子数2倍的元素：Li、Ca。⑪最外层电子数是电子层数2倍的元素：He、C、S。⑫最外层电子数是电子层数3倍的元素：O。2．元素推断题的解题思路3．元素推断题的常见突破口(1)微粒的电子层结构特征(2)元素的化合价特征①根据元素化合价推断元素主族位置，最高正价＝最外层电子数＝主族序数(O无最高正价、F无正价)；已知负价(或离子符号)，则先根据最高正价＝8－最低负价的绝对值，求出最高正价(H除外)，再确定主族位置。②最高正价与最低负价代数和为0的短周期元素有H、C、Si。③最高正价与最低负价绝对值之差为2、4、6的短周期元素分别为N、P、S、Cl元素。④最高正价是最低负价绝对值3倍的元素是S。(3)元素的含量、存在、用途及性质特征①形成化合物种类最多的元素或单质是自然界硬度最大的物质或其最简单气态氢化物中氢的质量分数最大的元素是C(金刚石为天然存在的最硬单质；CH4是氢化物中含氢量最高的化合物)。②空气中含量最多与O元素可以形成两种以上气态化合物的元素、简单气态氢化物水溶液呈碱性的元素或元素的简单气态氢化物与它的最高价氧化物对应的水化物能发生化合反应生成盐的元素是N(氨水显碱性，NH3＋HNO3=NH4NO3)。③地壳中含量最多的元素、简单氢化物沸点最高的元素、简单氢化物在通常情况下呈液态的元素是O。④原子核内无中子的元素、阳离子核外无电子的元素、原子半径最小的元素、常温下单质气体密度最小的元素是H。⑤其简单气态氢化物和其气态氧化物反应生成其单质和水的短周期元素可能是N或S；其简单气态氢化物与其最高价含氧酸能发生氧化还原反应的元素是S。⑥地壳中含量最多的金属元素、短周期且同周期的三种元素最高价氧化物对应水化物两两皆反应，则必定含有Al。⑦最高价氧化物对应水化物的酸性最强的元素是Cl。⑧只有负价不存在正价的元素、不存在含氧酸的非金属元素、单质的氧化性最强(或阴离子还原性最弱)的元素、单质在暗处能与氢气剧烈化合的元素、简单气态氢化物最稳定的元素、其简单气态氢化物的水溶液可雕刻玻璃的元素、非金属性最强的元素是F。⑨可以作半导体材料的短周期元素、其单质能与强碱溶液反应置换出氢气的元素是Si。⑩其最高价氧化物或其最高价氧化物对应的水化物既能与强酸反应，又能与强碱反应的短周期元素是Be、Al。⑪两种元素以原子个数比为2∶1和1∶1组成的化合物常温下为液态的元素为H和O。⑫其单质常温下为液态的非金属元素为Br；常温下，其单质是有色气体的元素是F、Cl。1．(2022·武汉高一期末)2022年5月，人类首次利用月球土壤成功种活了植物，未来的宇航员们有可能在月球上种植食物，月壤中所含短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，X、Y、W的原子核外最外层电子数为互不相等的偶数，X原子的最外层电子数是其内层电子总数的3倍，W元素在地壳中的含量位居第二，常见元素Z的单质是目前使用量最大的主族金属元素，下列叙述正确的是()A．原子半径大小顺序：W>X>Y>ZB．Y、Z、W的最高价氧化物的水化物均显碱性，且碱性逐渐减弱C．元素W和X的简单氢化物的沸点：X<WD．元素X与Y、Z、W形成的二元化合物的化学键依次为离子键、离子键、共价键答案D解析X原子的最外层电子数是其内层电子总数的3倍，所以X为O元素，W元素在地壳中的含量位居第二，所以W为Si，元素Z的单质是目前使用量最大的主族金属元素，Z为Al，X、Y、W的原子核外最外层电子数为互不相等的