1、专题四 物质结构与性质 第1讲 物质结构 元素周期律(必修)-3-专题知识脉络 能力目标解读 热点考题诠释-4-专题知识脉络 能力目标解读 热点考题诠释 命题热点 考题统计 考向分析 原子结构、元素性质及其推断 2017 卷,92016 卷,92012 卷,13 高考命题一般以元素及其化合物知识为载体,以元素推断题的形式考查元素“位构性”三者的关系。同时考查运用原子结构、元素性质、元素周期律及离子化合物与共价化合物的区别等相关知识进行推断分析的能力 元素周期律和元素“位构性”的关系 2017 卷,122016 卷,132015 卷,122014 卷,102014 卷,27(1)2011 卷,1
2、3 -5-专题知识脉络 能力目标解读 热点考题诠释 命题热点 考题统计 考向分析 化学键、离子化合物、共价化合物的判断及电子式的书写 2107 卷,122016 卷,122015 卷,92012 卷,132011 卷,7 -6-专题知识脉络 能力目标解读 热点考题诠释 1.(2017全国)短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,W的简单氢化物可用作制冷剂,Y的原子半径是所有短周期主族元素中最大的。由X、Y和Z三种元素形成的一种盐溶于水后,加入稀盐酸,有黄色沉淀析出,同时有刺激性气体产生。下列说法不正确的是()A.X的简单氢化物的热稳定性比W的强 B.Y的简单离子与X的具有相同的电子层结
3、构 C.Y与Z形成化合物的水溶液可使蓝色石蕊试纸变红 D.Z与X属于同一主族,与Y属于同一周期 答案 解析 解析 关闭W的简单氢化物可用作制冷剂,可知W为N;Y的原子半径是短周期主族元素中半径最大的,可知Y为Na;X、Y和Z组成的盐溶于水后,加入稀盐酸有黄色沉淀和刺激性气味的气体产生,可知此盐为Na2S2O3,即X为O,Z为S。O的非金属性比N的强,则H2O的热稳定性比NH3的强,故A项正确;Na+与O2-的电子层结构相同,B项正确;Na2S的水溶液因水解呈碱性,故C项错误;S与O同主族,与Na同周期,D项正确。答案 解析 关闭C-7-专题知识脉络 能力目标解读 热点考题诠释 2.(2017全
4、国)a、b、c、d为原子序数依次增大的短周期主族元素,a原子核外电子总数与b原子次外层的电子数相同;c所在周期数与族数相同;d与a同族。下列叙述正确的是()A.原子半径:dcba B.4种元素中b的金属性最强 C.c的氧化物的水化物是强碱 D.d单质的氧化性比a单质的氧化性强 答案 解析 解析 关闭由于都是主族元素,故a原子核外电子总数只能是8,a为氧元素;a、b、c、d为短周期元素,原子序数依次增大,c所在周期序数与族序数相同,c为Al,则b为Na或Mg元素;d与a同族,则d为硫元素。A项,同周期元素,从左到右原子半径逐渐减小,电子层数越多,原子半径越大,故原子半径:Na(或Mg)AlSO,
5、A项错误;4种元素中Na(或Mg)的金属性最强,B项正确;铝的氧化物对应的水化物是两性氢氧化物,C项错误;D项,S的氧化性弱于O2,D项错误。答案 解析 关闭B3.(2016全国)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:WXZ B.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:WZ-8-专题知识脉络 能力目标解读 热点考题诠释 答案 解析 解析 关闭短周期主族元素中原子半径最大的是Na,X为Na;Z
6、的原子序数比X大且Z与X形成的离子化合物的水溶液呈中性,则Z为Cl;原子序数WX,且W、X的简单离子具有相同的电子层结构,W可能为O或N,Y可能为S或P;Na+和O2-(或N3-)电子层结构相同,核电荷数越大,半径越小,r(Na+)r(O2-)或r(Na+)S(或NP),则氢化物的稳定性H2OH2S或NH3PH3,C项错误。非金属性S(或N)Cl,故酸性H2SO4(或HNO3)ZYX B.X与Y可形成既含离子键又含非极性共价键的化合物 C.X、W分别形成的简单氢化物中,后者还原性强 D.X形成单核阴离子的核外电子数与Y、Z、W原子的核外内层电子数相同-24-热点一 热点二 热点三 分析推理(1
7、)铝热反应有何作用?哪些物质可形成酸雨?铝热反应主要是用来冶炼高熔点的金属。形成酸雨的物质包括氮氧化物、硫氧化物。所以Z为Al;结合原子序数依次增大可知W为S、X为O。(2)Y的核外电子数=24-13=11,为Na。(3)怎样比较原子半径或离子半径?原子半径应用元素周期表进行比较,首先把X、Y、Z、W放在元素周期表中大致位置,可知Y的原子半径最大,A选项错误;离子半径大小比较,应用“同层比核”,具有相同电子层结构的离子,核电荷数越大,离子半径越小,如r(Al3+)r(Na+)r(F-)SOH,C项正确;H2S的水溶液呈弱酸性,D项正确。答案 解析 关闭A-28-热点一 热点二 热点三 3.几种
8、前四周期元素的原子半径及主要化合价如下表所示:下列叙述正确的是()A.元素A和B的最高价氧化物均可用作耐火材料 B.由元素B、C组成的化合物可以通过单质与单质化合制得,也可以在溶液中通过复分解反应制得 C.气态氢化物的还原性:CE D.D元素的非金属性最强,其最高价氧化物对应水化物的酸性最强 元素代号 A B C D E 原子半径/pm 160 143 102 56 117 主要化合价+2+3+6、+4、-2-1+6、+4、-2 答案 解析 解析 关闭根据元素的原子半径及主要化合价可确定A为镁元素,B为铝元素,C为硫元素,D为氟元素(因氟元素无正价),E为硒元素;MgO、Al2O3的熔点均很高
9、,均可用作耐火材料,A项正确;Al2S3在水中会发生剧烈反应生成Al(OH)3沉淀和H2S气体,故不能在溶液中通过复分解反应制得Al2S3,B项错误;由于硫的非金属性比硒的强,故其气态氢化物的还原性:H2SeH2S,C项错误;由于氟元素的非金属性最强,氟元素无正价,故氟元素无最高价氧化物对应的水化物,D项错误。答案 解析 关闭A-29-热点一 热点二 热点三 化学键和元素推断 有关化学键的解题思维路径-30-热点一 热点二 热点三 问题探究 书写电子式应注意哪些问题?书写电子式时,首先要判断物质是离子化合物,还是共价化合物,活泼金属与活泼非金属形成的大多是离子化合物,非金属之间形成的大多是共价
10、化合物,但要注意铵盐属于离子化合物,如NH4Cl、NH4HCO3等。-31-热点一 热点二 热点三 解答元素推断题的思维路径(1)已知元素原子或离子的核外电子排布:核外电子排布电子层数、最外层电子数周期序数族序数单质及化合物的性质(2)已知元素单质或化合物的性质(特性):元素单质及化合物的特性元素名称或符号原子结构在元素周期表中的位置-32-热点一 热点二 热点三(3)已知元素在周期表中的位置:-33-热点一 热点二 热点三 问题探究 常见元素有哪些特性?(1)地壳中含量最多的元素或简单氢化物在常温下呈液态的元素为O;地壳中含量第二的元素为Si;地壳中含量最多的金属元素为Al。(2)空气中含量
11、最多的元素或气态氢化物的水溶液显碱性的元素为N。(3)单质硬度最大,熔、沸点最高,形成化合物种类最多,正负化合价代数和为零且气态氢化物中含氢质量分数最高的元素是C。(4)最高价氧化物及其水化物既能与强酸反应,又能与强碱反应的元素在中学阶段为Al。(5)两短周期金属元素的最高价氧化物对应水化物相互反应,这两种元素分别为Na和Al。-34-热点一 热点二 热点三 例3已知A、B、C、D、E是原子序数依次增大的五种短周期元素,A与C同主族,A与B、A与E形成共价化合物,A与B形成的最简单化合物的水溶液呈碱性,E的最高正化合价与最低负化合价的代数和为6,D是同周期中简单离子半径最小的元素。(1)五种元
12、素中,E在元素周期表中的位置是 ,画出C的原子结构示意图 。(2)B的气态氢化物与其最高价氧化物对应的水化物反应生成的化合物中存在的化学键类型为。(3)C的最高价氧化物对应的水化物与D的最高价氧化物反应的化学方程式为 。-35-热点一 热点二 热点三(4)已知X、Y、Z三种物质中均含有上述元素中的某一种元素,若X、Y、Z均含有同一种金属元素,若W固体俗称干冰,则反应YZ的离子方程式为 ;若W是强碱,且Y是白色难溶固体,则反应YZ的离子方程式为 。若X、Y、Z是均含有同一种非金属元素的化合物,W是一种常见金属单质,且上述转化均在常温条件下完成,则反应ZY的离子方程式为 。它们之间存在如图所示的转
13、化关系:XYZ-36-热点一 热点二 热点三 分析推理(1)最高正价与最低负价代数和为6的是什么元素?依据元素周期律,第A族元素的最高正价为+7,最低负价为-1,代数和为6。短周期中,由于F无正价,故符合上述条件的元素只有Cl。(2)同周期中简单离子半径最小的元素在周期表的什么位置?依据电子层结构相同的离子,核电荷数越小,半径越大,同周期中,第A族元素能形成简单离子的离子半径最小,如第三周期中Al3+半径最小。-37-热点一 热点二 热点三(3)某元素的气态氢化物和该元素的最高价氧化物的水化物可能发生什么反应?化合反应 如:NH3+HNO3NH4NO3氧化还原反应 如:H2SO4(浓)+H2S
14、S+SO2+2H2O不反应 如:CH4 和 H2CO3(4)哪些物质之间能发生连续反应?能发生连续反应的物质很多,如 S、H2S、N2、NH3、Na 与O2,Ca(OH)2 与 CO2、SO2,Al3+与 OH-,AlO2-与 H+、HNO3 与 Fe 等。-38-热点一 热点二 热点三 答案(1)第三周期A 族+11281(2)离子键和共价键(3)Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2O(4)CO32-+CO2+H2O2HCO3-Al(OH)3+OH-AlO2-+2H2O3Fe2+NO3-+4H+3Fe3+NO+2H2O-39-热点一 热点二 热点三 题后反思 1.误认为离子化合物中只存
15、在离子键,不存在共价键。2.由金属元素与非金属元素形成的化合物不一定是离子化合物,如AlCl3为共价化合物;只由非金属元素形成的化合物不一定是共价化合物,如NH4Cl为离子化合物。3.误认为任何物质中都存在化学键,如稀有气体分子中不存在化学键。4.误认为只要有化学键的断裂就一定发生化学反应,如NaCl熔化时断裂化学键,但未发生化学反应。5.误认为同位素原子间的质量数不同而造成化学性质的不同。-40-热点一 热点二 热点三 对点训练 4.五种短周期主族元素A、B、C、D、E的原子序数依次递增,A2属于绿色燃料,C的氧化物常用于玻璃的生产;D元素原子的核电荷数是同主族上一周期元素的2倍,B、C为同
16、周期元素,B、D元素原子最外层电子数之和等于E元素原子的最外层电子数。根据以上叙述,下列说法中正确的是()A.五种元素中B的金属性最强 B.元素D、E分别与元素A形成化合物的稳定性:A2DAE C.元素C、D、E的最高价氧化物对应水化物的酸性递减 D.元素B、D、E的简单离子半径大小为BDE 答案 解析 解析 关闭根据“A2属于绿色燃料”推出A为氢元素,然后根据“C的氧化物常用于玻璃的生产”推出C为硅元素,再根据“D元素原子的核电荷数是同主族上一周期元素的2倍”确定D为硫元素,硫元素之后的短周期主族元素只有氯元素,故E为氯元素,最后根据“B、C为同周期元素,B、D元素原子最外层电子数之和等于E
17、元素原子的最外层电子数”可确定B为钠元素。在这五种元素中只有B(Na)为金属元素,则其金属性最强,A项正确;由于E(Cl)的非金属性比D(S)的强,则元素D、E分别与元素A(H)形成的氢化物的稳定性大小为HClH2S,B项错误;根据元素C(Si)、D(S)、E(Cl)的非金属性递增,则其最高价氧化物对应水化物的酸性也递增,C项错误;元素B、D、E的简单离子分别为Na+、S2-、Cl-,其离子半径大小为S2-Cl-Na+,D项错误。答案 解析 关闭A-41-热点一 热点二 热点三 5.X、Y为两种短周期元素,其原子的最外层电子数分别是1和6,则X、Y两种元素形成的常见化合物或者离子不可能是()A
18、.只含极性键的共价化合物 B.含非极性键的共价化合物 C.阴阳离子个数之比为11的离子化合物 D.可形成双核离子或者四核离子 答案 解析 解析 关闭短周期元素X原子的最外层电子数为1,则X可能为H、Li、Na;短周期元素Y原子的最外层电子数为6,则Y可能为O、S。X、Y可形成只含极性键的共价化合物H2O,A项正确;X、Y形成的含非极性键的共价化合物为H2O2,B项正确;X、Y形成的离子化合物可为Na2O、Na2O2、Na2S等,阴阳离子个数比都为12,C项错误;X、Y形成的双核离子可为OH-,形成的四核离子为H3O+,D项正确。答案 解析 关闭C-42-12341.(2017江苏化学)短周期主
19、族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大,其中只有Y、Z处于同一周期且相邻,Z是地壳中含量最多的元素,W是短周期中金属性最强的元素。下列说法正确的是()A.原子半径:r(X)r(Y)r(Z)r(Z)r(Y)r(X)B.Y分别与Z、W形成的化合物中化学键类型相同 C.X的最高价氧化物对应的水化物的酸性比W的弱 D.Y的气态简单氢化物的热稳定性比W的强 答案 解析 解析 关闭X 原子的最外层电子数是其内层电子数的 2 倍,所以 X 原子核外有 2个电子层,X 是碳元素;地壳中含量最高的元素是氧,故 Y 为氧元素;Z2+与 O2-具有相同的电子层结构,故 Z 是镁元素;W 与 X 同主族,原子序数比 X
20、 大的同主族短周期元素是硅元素。由 X、Y、Z、W在周期表中的位置 X YZ W 可知,原子半径的大小顺序应为r(Z)r(W)r(X)r(Y),A项错误;Y 与Z、W形成的化合物分别为MgO、SiO2,其中 MgO 中的化学键是离子键,SiO2 中的化学键是共价键,二者化学键类型不同,B 项错误;H2CO3 的酸性比 H2SiO3的酸性强,C 项错误;H2O 的热稳定性比 CH4 强,CH4 的热稳定性比 SiH4 强,故 H2O的热稳定性比 SiH4 的强,D 项正确。答案 解析 关闭D-44-12343.元素的性质主要表现在原子半径、主要化合价、元素的金属性、元素的非金属性等方面。下列有关
21、元素性质的说法中正确的是()A.同一周期元素形成的简单离子的半径从左到右依次减小 B.主族元素的最高正价均等于其族序数 C.元素的非金属性、金属性与元素原子在氧化还原反应中得失电子数目的多少无关 D.元素的非金属性越强,其气态氢化物的还原性越弱,其气态氢化物的酸性也越弱 答案 解析 解析 关闭同一周期元素形成的简单离子有阳离子、阴离子,同周期元素形成的阴离子半径均比同周期元素形成的阳离子半径大,A项错误;氧、氟元素无正价,B项错误;元素的非金属性、金属性与元素原子得失电子能力的大小有关,与得失电子数目的多少无关,C项正确;元素的非金属性越强,其气态氢化物的还原性越弱,但其气态氢化物的酸性不一定
22、越弱,如非金属性ClS,酸性HClH2S,D项错误。答案 解析 关闭C-45-12344.元素在元素周期表中的位置如表所示,请回答下列问题:族周期 A A A A A A A 0 1 2 3 (1)、的原子半径由大到小的顺序为 。(用元素符号表示)(2)和的最高价含氧酸的酸性强弱为 (用化学式表示)。-46-1234(3)、两种元素按原子个数之比为11组成的常见液态化合物,在酸性溶液中能将Fe2+氧化,写出该反应的离子方程式:。(4)由表中元素形成的物质可发生如图所示的反应,其中B、C、G是单质,B为黄绿色气体,D溶液显碱性。写出D溶液与G反应的化学方程式:;写出检验A溶液中溶质的阴离子的方法
23、:;-47-1234常温下,若电解1 L 0.1 molL-1的A溶液,一段时间后测得溶液pH为12(忽略溶液体积变化),则该电解过程中转移电子的物质的量为 ;若上图中各步反应均恰好完全进行,则混合物X中含有的物质除水外还有 (填化学式)。-48-1234答案(1)NaClF(2)HClO4H2SO4(3)H2O2+2Fe2+2H+2Fe3+2H2O(4)2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2 取少量 A 溶液于试管中,滴加几滴稀硝酸酸化的硝酸银溶液,有白色沉淀生成 0.01 mol NaCl、Al(OH)3-49-1234解析 根据表中位置可知是氢元素、是氧元素、是氟元素、是钠元
24、素、是铝元素、是硫元素、是氯元素。(1)根据三种元素原子结构可以判断原子半径大小顺序是NaClF。(2)两元素位于同周期,同周期元素从左到右,非金属元素最高价含氧酸的酸性逐渐增强。(3)氢、氧两种元素按原子个数之比为11组成的常见液态化合物是H2O2,具有氧化性,在酸性溶液中能将Fe2+氧化为Fe3+。-50-1234(4)根据图示和题干信息可知:B 是氯气,D 是氢氧化钠,C 是氢气,A 是氯化钠,G 是单质铝,F 是偏铝酸钠。单质铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式是 2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2;检验氯离子的方法是取少量 A 溶液于试管中,向其中滴加几滴稀硝酸酸化的硝酸银溶液,有白色沉淀生成;pH 为 12,c(OH-)=0.01 molL-1,n(OH-)=1L0.01 molL-1=0.01 mol,由 2H2O+2e-2OH-+H2可知转移 0.01mol 电子;假设电解 10 L 0.1 molL-1 的 A 溶液,则产生 1 mol NaOH和 0.5 mol H2、0.5 mol Cl2,而 1 mol NaOH 与铝反应生成 1 molNaAlO2,0.5 mol H2 与 0.5 mol Cl2 反应生成 1 mol HCl,1 mol HCl 与 1mol NaAlO2 正好完全反应生成 NaCl、Al(OH)3。
