1、专题五 物质结构和元素周期律 高频考点导悟考点一 原子或离子中微粒关系典例 1 已知：为纪念著名天文学家哥白尼，国际纯粹与应用化学联合会将 112 号元素的符号定为“Cn”，汉语名为“鎶”；合理利用核能符合“低碳经济”的要求，23592U 是核反应堆的重要原料；锂被誉为“高能金属”，制取锂的原料是 锂辉矿(主要成分是 LiAlSi2O6 和少量钙、镁杂质)。下列有关对上述表述涉及元素的说法正确的是()A277112Cn 的原子核内中子数与核外电子数之差为 55B23592U 和23592U 是同位素，核反应属于化学变化C40Ca2与 18O2-2 具有相同的电子数DSi2O4-6 中质子总数为
2、 80解析 277112Cn 的原子核内中子数和核外电子数分别为 165、112，两者之差为 53，A 错误；核反应是物理变化，B 错误；40Ca2和 18O2-2 的电子数都是 18，C 正确；Si2O4-6 中电子总数为80，质子总数为 76，D 错误。答案 C知识归纳1原子或离子中微粒关系：质量数(A)质子数(Z)阳离子核外电子总数阴离子核外电子总数2等电子数的微粒汇总(1)常见 10 电子微粒分子：Ne、HF、H2O、NH3、CH4离子：OH、H3O、NH+4、O2、F、Na、Mg2、Al3(2)常见 18 电子微粒分子：Ar、F2、HCl、H2S、PH3、H2O2、N2H4、CH3O
3、H、C2H6离子：K、Ca2、Cl、S2、HS、O2-2质子数（Z）中子数（N）原子核外电子数 核电荷数 原子序数 质子数 离子所带电荷数 质子数 离子所带电荷数 3在 1H、2H、16O、17O、18O2、16O3、1H182 O、2H162 O、T2O中，包含种元素种核素，其中互为同位素的是，互为同素异形体的是。1H和2H、16O和17O18O2和16O326命题猜想 1 下列各项表述中正确的是_。A在氮原子中，质子数为 7 而中子数不一定为 7B16O2 与 18O2 互为同分异构体C16O 与 18O 核外电子排布方式不同D通过化学变化可以实现 16O 与 18O 间的相互转化ED16
4、2 O 中，质量数之和是质子数之和的两倍思路点拨 同一元素的不同原子中，质子数相同但中子数一定不同；同分异构体指的是分子式相同而分子结构不同，不是指的原子结构不同；化学变化是指分子变化而不是原子变化。解析 A 项中不同的氮原子，中子数不同，不一定为 7，A正确；B 项中中子数不同而分子结构相同，不能称为同分异构体，B 错误；C 项中 16O 和 18O 的核外电子数相同，电子排布方式相同，C 错误；D 项化学变化不能实现原子核的改变，D 错误；E 项质量数之和为 221620，质子数之和为 12810，E 正确。答案 AE考点二 原子核外电子排布规律典例 2 短周期元素 W、X、Y、Z 的原子
5、序数依次增大，且W、X、Y、Z 的最外层电子数与其电子层数的比值依次为 2、3、4、2(不考虑零族元素)。下列关于这些元素的叙述错误的是()AX 和其他三种元素均可形成至少 2 种的二元化合物BW 和 X、Z 两种元素分别形成的二元化合物中，均有直线形分子CW、X 和 Y 三种元素可以形成碱性化合物DZ 和其他三种元素形成的二元化合物，其水溶液均呈酸性解析 W、X、Y、Z 四种元素原子序数依次增大，Y最外层电子数与其电子层数之比为 4，可以确定 Y 是 Na，再根据 W、X、Z 的最外层电子数与其电子层数之比，可以推测 W 是 C，X 是 O，Z 是 S；O 与 C、Na、S 可形成 CO、C
6、O2、Na2O、Na2O2、SO2、SO3；CO2、CS2 均是直线形分子；C、O、Na组成的 Na2CO3 溶液呈碱性；S 与 Na 组成的化合物水溶液呈碱性。答案 D规律总结短周期元素原子的结构特点总结(1)原子核中无中子的原子是 11H。(2)最外层有1个电子的元素是H、Li、Na。(3)最外层有2个电子的元素是He、Be、Mg。(4)最外层电子数等于次外层电子数的元素是Be、Ar。(5)最外层电子数是次外层电子数2倍的元素是C，是次外层电子数3倍的元素是O，是次外层电子数4倍的元素是Ne。(6)电子层数与最外层电子数相等的元素是H、Be、Al。(7)电子总数为最外层电子数2倍的元素是B
7、e。(8)次外层电子数是最外层电子数2倍的元素是Li、Si。命题猜想2 短周期元素A、B、C、D的原子序数之和为32，且原子最外层电子数之和为10，它们的原子序数依次递增；A与C、B与D均为同主族元素，A、C原子的最外层电子数之和等于B原子的次外层电子数。下列叙述正确的是()A四种元素的原子半径：ABCDB最高价氧化物对应的水化物的酸性：DBCC元素处于元素周期表中第三周期第A族DB、D的最高价氧化物中，B、D与氧原子之间分别为双键和单键D考点三 元素周期表和元素周期律综合考查典例 3 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
8、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_。A元素 Y、Z、W 是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E元素 Z、W 的最高价氧化物的水化物的碱性 Z(OH)mW(OH)nF元素 X、Y、Z、W、R 的原子半径大小顺序为 ZWRYX解析 先推导出 5 种元素：由题给信息知，X 为 H，Y 为 O。由“R 与
9、 Y(O)同族”知 R 为 S，进而知 Z、W 处于第三周期，再从“Z、W 核外电子数之和等于 Y(O)、R(S)核外电子数之和”，可确定 Z 为 Na、W 为 Al。A 项中，O2、Na、Al3具有相同的电子层结构，但半径依次减小，A 项错；氢与氧可形成 H2O 和 H2O2 两种常见化合物，B 项错；C 项中，热稳定性是 XmY(H2O)XmR(H2S)，C项正确；D 项中，W、R 的最高价氧化物的水化物分别为Al(OH)3 和 H2SO4，Al(OH)3 不是强酸，D 项错；E 项的金属性 NaAl，故碱性 NaOHAl(OH)3，E 项正确；F 项中 Na、Al、S 在同周期，原子半径
10、 NaAlS，S 与 O 在同主族，原子半径 SO，H 原子半径最小，F 项正确。答案 CEF规律总结1元素金属性、非金属性的比较依据金属性非金属性比较单质的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，非金属性越强比较最高价氧化物对应水化物的酸碱性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，非金属性越强比较置换反应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比较与同种单质反应的条件与同种非金属越容易反应，金属性越强(1)与同种金属越容易反应，非金属性越强
11、(2)与变价金属化合时，产物中金属元素的化合价越高，对应元素的非金属性越强比较金属、非金属活动顺序金属活动性顺序表中，排在前面的金属的金属性强按 F、Cl、Br、I、S 的顺序，非金属性减弱 2.粒子半径比较方法(一般规律)(1)电子层数相同时，核电荷数越，半径越小。(2)电子层数不同时，电子层数越，半径越大。(3)电子层结构相同(核外电子排布相同)的离子半径(包括阴、阳离子)随核电荷数的增加而。(4)同种元素原子形成的微粒半径，随核外电子数的增多而。(5)电子数和核电荷数都不同的，可通过一种参照物进行比较。如比较 Al3与 S2的半径大小，可找出与 Al3电子数相同，与 S2同族的元素 O2
12、比较，Al3O2，且O2S2，故 Al3S2。大多减小增大命题猜想 3 某矿石由前 20 号元素中的 4 种组成，其化学式为 WmYnZpXq。X、Y、Z、W 分布在三个周期，原子序数依次增大，W、Y 为金属元素，X 原子的最外层电子数是次外层电子数的 3 倍，W 能与冷水剧烈反应，Y、Z 原子的最外层电子数之和与 X、W 原子的最外层电子数之和相等，Y、Z 位于同周期，Z 单质是一种良好的半导体。下列说法正确的是()A气态氢化物的稳定性：XZB含有 1 mol Y 的氯化物的水溶液中离子总数为 4 mol(不考虑水的电离)CW 位于第三周期第A 族，元素原子半径比其他元素的都大D2 mol
13、W 单质和 1 mol Y 单质投入足量的水中会产生2.5 mol 气体解析 X 原子的最外层电子数是次外层电子数的 3 倍，表明X 是 O 元素。Z 单质是良好的半导体，表明 Z 是 Si 元素。W 能与冷水剧烈反应，W 可能是 Na 或 K 元素，根据原子序数依次增大，可知 W 是 K 元素，进一步得出 Y 原子的最外层电子数为 3，且 Y 为金属，可知 Y 为 Al 元素。2 mol W 单质投入水中产生 1 mol 气体，1 mol Y 与足量的 KOH 反应产生 1.5 mol 气体，D 正确。答案 D考点四“位一 构一性”三者关系综合考查及应用典例4 下表为元素周期表的一部分，请参
14、照元素在表中的位置，用化学用语回答下列问题：(1)表中所示元素的最高价氧化物对应的水化物中酸性最强的是_(填化学式)，碱性最强的是_(填化学式)。(2)的最高价氧化物对应的水化物所含的化学键类型是_，与单质反应的离子方程式是_。(3)单质与浓的的最高价氧化物对应的水化物反应的方程式是_。(4)用单质作电极，单质、单质和浓 KOH 溶液组成原电池，其正极上的电极反应为_。(5)由表中部分元素组成甲、乙、丙 3 种物质，其转化关系为甲乙丙。已知甲、乙分子中分别含 10 个电子和 18 个电子，丙是离子化合物。向水中通入乙，恢复至原温度，则Kw_(填“增大”、“减小”或“不变”)；检验丙中阴离子的实
15、验方法是_。(6)已知：的单质各 1 mol 完全燃烧，分别放出热量 a kJ和 b kJ；单质能与的最高价氧化物发生置换反应。在298 K 时，若生成 3 mol的单质，则该置换反应的 H_。解析(1)表中所标注的元素分别是H、C、N、O、Na、Al、Cl，最高价氧化物对应的水化物酸性最强的是HClO4，碱性最强的是NaOH；(2)NaOH中既有离子键，又有共价键，铝既能与强酸反应，又能与强碱反应生成氢气；(3)碳单质与浓硝酸反应生成CO2、NO2、H2O；(4)碱性条件下氢氧燃料电池的电极反应：负极2H24e4OH=4H2O，正极O24e2H2O=4OH；(5)甲分子含有10个电子，可能是
16、CH4、NH3、H2O等，乙分子中含有18个电子，可能是HCl、C2H6等，但能反应生成离子化合物，只能是NH3和HCl反应生成NH4Cl，因Kw只受温度影响，温度不变，Kw则不变；(6)C(s)O2(g)=CO2(g)Ha kJmol1；4Al(s)3O2(g)=2Al2O3(s)H4b kJmol1，根据盖斯定律求算出4Al(s)3CO2(g)=2Al2O3(s)3C(s)H(4b3a)kJmol1。答案(1)HClO4 NaOH(2)离子键、共价键 2Al2OH2H2O=2AlO2 3H2(3)C4HNO3(浓)=CO24NO22H2O(4)O24e2H2O=4OH(5)不变 取少量样品
17、加入氢氧化钠溶液并加热，如产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，则可确定是铵根离子(6)(3a4b)kJmol1 或(4b3a)kJmol1(4)O24e2H2O=4OH(5)不变 取少量样品加入氢氧化钠溶液并加热，如产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，则可确定是铵根离子(6)(3a4b)kJmol1 或(4b3a)kJmol1命题猜想 4 有 X、Y、Z、W、M 五种短周期元素，其中 X、Y、Z、W 同周期，Z、M 同主族；X与 M2具有相同的电子层结构；离子半径：Z2W；Y 的单质晶体熔点高、硬度大，是一种重要的半导体材料。请完成下列问题(1)写出下列元素符号：Y：_、Z：_、M：_。(
18、2)Z 在周期表中的位置为_，其非金属性比 W 的非金属性_(填“强”或“弱”)。(3)X、Z、W 的原子半径大小顺序为_(填元素符号)。(4)Y、W 的最高正价分别为_、_，最低负价分别为_、_。(5)W的单质与X的最高价氧化物的水化物反应的离子方程式为_。答案(1)Si S O(2)第三周期A 族 弱(3)NaSCl(4)4 7 4 1(5)Cl22OH=ClClOH2O解析 本题的突破口是 Y 单质的熔点高、硬度大，是一种重要半导体材料，可确定 Y 为 Si，然后根据位置关系和离子所带的电荷数及离子半径大小可确定位置(见思路点拨)，进而确定 X、Z、W、M 分别为 Na、S、Cl、O。然
19、后根据“位构性”的关系完成各小题。高考模拟导练1不具有放射性的同位素称之为稳定同位素，稳定同位素分析法在近 20 年来植物生理学、生态学和环境科学研究中获得广泛应用。如在陆地生态系统研究中，2H、13C、15N、18O、34S 等常用作环境分析指示物。下列有关说法正确的是()A34S 原子核内中子数为 16B1H162 O 和 1H182 O 的相对分子质量不同C13C 和 15N 原子核内的质子数相差 2D2H结合 OH的能力比 1H的更强解析 A 项中 34S 的中子数为 18，不正确；B 项中 H2O 的相对分子质量由 H 和 O 的质量数决定，两个分子中 O 的质量数不同，故 B 项正
20、确；C 项中原子序数之差由质子数决定，应该为 1，C 项不正确；D 中 2H和 1H化学性质相同，故 D项不正确。答案 B2(2010四川理综，8)下列说法正确的是()A原子最外层电子数为 2 的元素一定处于周期表A 族B主族元素 X、Y 能形成 XY2 型化合物，则 X 与 Y 的原子序数之差一定为 5C从 HF、HCl、HBr、HI 酸性递增的事实，推出 F、Cl、Br、I 的非金属性递增的规律DNa、K、Rb 均为A 族元素，次外层电子数都是 8解析 He 原子最外层电子数为 2，元素周期表副族中某些元素原子最外层电子数也是 2，A 错；形成 XY2 型化合物的 X、Y 可以分别是A 族
21、和A 族，如 MgCl2，此时原子序数相差 5，X、Y 也可以分别是A 族和A 族，如 CO2，此时原子序数相差 2，B 不正确；元素的非金属性强弱可以根据其最高价氧化物对应的水化物(最高价含氧酸而不是无氧酸)的酸性强弱比较，C 项错误；Na、K、Rb 的次外层电子数均为8，D 正确。答案 D3根据表中信息，判断以下叙述正确的是()部分短周期元素的原子半径及主要化合价元素代号LMQRT原子半径/nm0.1660.1430.1120.1040.066主要化合价2326、22A氢化物的沸点为H2TH2RB单质与稀盐酸反应的速率为LQCM与T形成的化合物具有两性DL2与R2的核外电子数相等解析 由信
22、息表中的原子半径和主要化合价可以判断出 T 为O，R 为 S，Q 为 Be，M 为 Al，L 为 Mg，H2O 的沸点比 H2S的沸点高，Mg 的金属性比 Be 强，Al2O3 是两性氧化物，Mg2、S2的核外电子数分别为 10、18。答案 C4(2011山东理综，13)元素的原子结构决定其性质和在周期表中的位置。下列说法正确的是()A元素原子的最外层电子数等于元素的最高化合价B多电子原子中，在离核较近的区域内运动的电子能量较高CP、S、Cl 得电子能力和最高价氧化物对应水化物的酸性均依次增强D元素周期表中位于金属和非金属分界线附近的元素属于过渡元素解析 A 项，对于主族元素来说，元素原子的最
23、外层电子数等于元素的最高化合价(O、F 除外)，故 A 错误；B 项，在离核较近的区域内运动的电子能量较低，故 B 错误；C 项，非金属性：PSCl，故得电子能力、最高价氧化物对应水化物的酸性依次增强，故 C 正确；D 项，位于金属与非金属分界线附近的元素既有金属性又有非金属性，而过渡元素包括所有的副族元素和第族元素，故 D 错误。答案 C5(2010山东理综，11)下列说法正确的是()A形成离子键的阴、阳离子间只存在静电吸引力BHF、HCl、HBr、HI 的热稳定性和还原性从左到右依次减弱C第三周期非金属元素含氧酸的酸性从左到右依次增强D元素周期律是元素原子核外电子排布周期性变化的结果D6(
24、2011新课标全国卷，13)短周期元素 W、X、Y 和 Z 的原子序数依次增大。元素 W 是制备一种高效电池的重要材料，X 原子的最外层电子数是内层电子数的 2 倍，元素 Y是地壳中含量最丰富的金属元素，Z 原子的最外层电子数是其电子层数的 2 倍。下列说法错误的是()A元素 W、X 的氯化物中，各原子均满足 8 电子的稳定结构B元素 X 与氢形成的原子比为 11 的化合物有很多种C元素 Y 的单质与氢氧化钠溶液或盐酸反应均有氢气生成D元素 Z 可与元素 X 形成共价化合物 XZ2解析 首先根据题中条件确定各元素：根据 W 是制备一种高效电池的重要材料，确定 W 为 Li 元素；根据 X 原子
25、的最外层电子数是内层电子数的 2 倍，确定 X 是 C 元素；根据 Y是地壳中含量最丰富的金属元素，确定 Y 是 Al 元素，再根据原子序数依次增大，Z 原子的最外层电子数是其电子层数的 2 倍，确定 Z 是 S 元素。W 为 Li 元素，其氯化物为 LiCl，电子式为，显然 Li 原子不能满足 8 电子稳定结构，A 错误。C 元素和 H 元素形成的原子个数比为 11 的有机物有多种，如苯、苯乙烯等，B 正确。金属 Al 与氢氧化钠溶液或盐酸都能反应产生氢气，C 正确。S 元素和 C 元素形成的 CS2 属于共价化合物，D 正确。答案 A7下表为元素周期表的一部分，请参照元素在表中的位置，用化
26、学用语回答下列问题：(1)、的原子半径由大到小的顺序是_。(2)、的最高价含氧酸的酸性由强到弱的顺序是_。(3)、三种元素形成的化合物中化学键类型：_。(4)和形成的化合物与和形成的化合物之间发生氧化 还 原 反 应，写 出 该 反 应 的 化 学 方 程 式：_。(5)由表中元素可以组成多种漂白剂，试写出其中两种常用漂白剂的化学式：_。(6)由表中两种元素的原子按 11 组成的常见液态化合物的稀溶液易被催化分解，可使用的催化剂为(填序号)_。aMnO2 bFeCl3 cNa2SO3 dKMnO4(7)由表中元素形成的常见物质 X、Y、Z、M、N 可发生以下反应：X 溶液与 Y 溶液反应的离子
27、方程式为_。N的单质的化学方程式为_。常温下，为使 0.1 molL1 M 溶液中由 M 电离的阴、阳离子浓度相等，应向溶液中加入一定量的 Y 溶液至_。解析 根据各元素在周期表中的位置，推出各元素依次为H、C、N、O、Na、Al、Si、Cl。(1)Na、Al 是第三周期元素，O 在第二周期，所以原子半径：NaAlO。(2)因为非金属性：NCSi，所以酸性：HNO3H2CO3H2SiO3。(3)NaOH中含有离子键、共价键(或极性共价键)。(6)该液态物质是H2O2，MnO2、FeCl3可以作H2O2分解的催化剂。(7)的单质是Al，逆推得N为Al2O3，Z为Al(OH)3；因为M是仅含非金属元素的盐，所以M是铵盐，由此推出X、Y对应的物质是氨水和铝盐，铝盐可能是AlCl3或Al(NO3)3。M可能是NH4Cl或NH4NO3，NH+4可以水解，要使其溶液中M电离的阴、阳离子浓度相等，则根据电荷守恒得c(OH)c(H)，即溶液应为中性。答案(1)NaAlO(2)HNO3H2CO3H2SiO3(3)离子键、共价键(或极性共价键)(4)2Na2O22CO2=2Na2CO3O2(5)NaClO、HClO、H2O2、Na2O2(任写两种即可)(6)ab(7)Al33NH3H2O=Al(OH)33NH+42Al2O3(熔融)=电解冰晶石4Al3O2 溶液的pH等于7返回