1、第4讲物质结构和元素周期律真题试做1(2012安徽理综，25)X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的常见元素，其相关信息如下表：元素相关信息XX的基态原子L层电子数是K层电子数的2倍YY的基态原子最外层电子排布式为：nsnnpn2ZZ存在质量数为23，中子数为12的核素WW有多种化合价，其白色氢氧化物在空气中会迅速变成灰绿色，最后变成红褐色(1)W位于元素周期表第_周期第_族，其基态原子最外层有_个电子。(2)X的电负性比Y的_(填“大”或“小”)；X和Y的气态氢化物中，较稳定的是_(写化学式)。(3)写出Z2Y2与XY2反应的化学方程式，并标出电子转移的方向和数目：_。(4)在X的原子与氢原
2、子形成的多种分子中，有些分子的核磁共振氢谱显示有两种氢。写出其中一种分子的名称：_。氢元素、X、Y的原子也可共同形成多种分子和某种常见无机阴离子，写出其中一种分子与该无机阴离子反应的离子方程式：_。2(2011安徽理综，25部分)W、X、Y、Z是四种常见的短周期元素，其原子半径随原子序数变化如下图所示。已知W的一种核素的质量数为18，中子数为10；X和Ne原子的核外电子数相差1；Y的单质是一种常见的半导体材料；Z的电负性在同周期主族元素中最大。(1)X位于元素周期表中第_周期第_族；W的基态原子核外有_个未成对电子。(2)X的单质和Y的单质相比，熔点较高的是_(写化学式)；Z的气态氢化物和溴化
3、氢相比，较稳定的是_(写化学式)。(3)Y与Z形成的化合物和足量水反应，生成一种弱酸和一种强酸，该反应的化学方程式是_。3(2010课标全国理综，7)下列各项表达中正确的是()ANa2O2的电子式为NaNaB106 g的乙醇和丙醇混合液完全燃烧生成的CO2为112 L(标准状况)C在氮原子中，质子数为7而中子数不一定为7DCl的结构示意图为4(2011安徽理综，11)中学化学中很多“规律”都有其使用范围，下列根据有关“规律”推出的结论合理的是()A根据同周期元素的第一电离能变化趋势，推出Al的第一电离能比Mg大B根据主族元素最高正化合价与族序数的关系，推出卤族元素最高正价都是7C根据溶液的pH
4、与溶液酸碱性的关系，推出pH6.8的溶液一定显酸性D根据较强酸可以制取较弱酸的规律，推出CO2通入NaClO溶液中能生成HClO考向分析近几年所考查的热点：原子结构及其推断；离子化合物、共价化合物的判断及电子式的书写；金属性及非金属性强弱的判断；电子排布式、电离能、电负性及有关推断；晶体的类型及性质。近几年加大了对元素推断题的考查力度。热点例析热点一、原子结构【例1】(2012辽宁部分重点中学联考，15)X、Y、Z、W为短周期主族元素，原子序数依次增大，X原子的最外层电子数是第一层电子数的2倍，Y的气态氢化物与最高价氧化物的水化物可形成盐，Z的最外层电子数与其电子总数比为38，下列说法正确的是
5、()AX、Y、W的最高价含氧酸酸性顺序：YWXBZ、W可形成ZW2的化合物，属于离子化合物C离子半径：ZWD气态氢化物的稳定性：ZW思路点拨“规律学习是主线，特性特点往往是考点”，所以我们在学习中除要掌握原子核外电子排布规律外，还应掌握原子结构的一些特性。1规律：(1)构成原子或离子的微粒间的数量关系如在X中：质量数(A)质子数(Z)中子数(N)核电荷数质子数原子的核外电子数阳离子(Mn)：核电荷数质子数离子核外电子数十电荷数(n)阴离子(Rn)：核电荷数质子数离子核外电子数电荷数(n)(2)原子核外电子排布规律各层容纳的电子数最多为2n2个(n表示电子层数)；最外层电子数最多为8个；电子总是
6、尽可能由内层排起，逐步往外层排，能量逐渐增大。2特性：最外层电子数是次外层电子数2倍的原子是C；3倍的是O；4倍的是Ne；倍的是Li、Si；短周期中，最外层电子数跟电子层数相等的原子有H、Be、Al；最外层电子数是电子层数2倍的原子是He、C、S；3倍的是O最外层电子数不是8的短周期元素的简单离子有Li、H等；气态密度最小，原子半径最小，原子核中只有质子没有中子，原子序数、电子层数、最外层电子数三者均相等的是H。3核外电子排布提醒：任一能层的能级总是从s能级开始，而且能级数等于该能层序数；以s、p、d、f排序的各能级可容纳的最多电子数依次为1、3、5、7的二倍；构造原理中存在着能级交错现象；我
7、们一定要记住前四周期的能级排布(能量从低到高依次为1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p)。书写核外电子排布式时，我们除了根据构造原理进行书写外，主族元素可以根据最外层电子数书写，如S的最外层电子数为6，其排布式为Ne3s23p4；副族从K开始数，数到多少，价电子数就是多少，如Fe，从钾开始数到铁为8，其排布式为Ar3d64s2。即时训练1(改编自2012江西重点中学协作体联考，12)短周期元素X、Y、Z、R、W五种元素原子序数依次增大，其中X与Z、Y与W分别为同族元素。原子半径XYWRZ，W原子的最外层电子数比内层电子总数少4，Z、R的核外电子数之和与Y、W核外电子数之和相等。下列说
8、法不正确的是()AY、Z、R的简单离子具有相同的电子层结构BX2Y属于共价化合物，各原子均满足8电子稳定结构CX、Z分别与Y均可形成A2B与A2B2型化合物，且A2B2均有较强的氧化性D由X、Y、Z形成的化合物能与X、Y、R形成的化合物发生反应热点二、“位构性”的规律及应用【例2】短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表中的相对位置如下图所示。下列说法正确的是()A元素X与元素Z的最高正化合价之和的数值等于8B原子半径的大小顺序为：rXrYrZrWrQC离子Y2和Z3的核外电子数和电子层数都不相同D元素W的最高价氧化物对应的水化物的酸性比Q的强规律方法1原子结构与位置、性质的关系内容同周期元素
9、(左右)同主族元素(上下)电子层数相同(周期数电子层数)增多最外层电子数由18相同(价电子数主族序数)化合价最高正价17(O、F除外)最高正价主族序数、负价绝对值8主族序数原子半径逐渐减小(0族除外)逐渐增大金属性与非金属性金属性减弱、非金属性增强金属性增强、非金属性减弱还原性与氧化性还原性减弱、氧化性增强还原性增强、氧化性减弱最高价氧化物对应水化物酸、碱性酸性：依次增强；碱性：依次减弱酸性：依次减弱；碱性：依次增强2常见元素的性质(1)地壳中含量最多的元素或氢化物呈液态的元素为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)空气中含量最多的元素或气态氢化物的水溶液显碱性
10、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百分数最高的元素是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。3元素金属性、非金属性强弱判断依据(1)非金属性的强弱：非金属单质和氢气化合的难易程度；气态氢化物的稳定性，如HCl的稳定性大于H2S；最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱(F除外)；非金属单质间的置换反应，如S2Cl2=S2Cl；非金属阴离子还原性强弱，如S2的还原性大于Cl的等。(2)金属性的强弱：单质与水或酸反应的难易；最高价氧化物对应的水化物的碱性强弱；金属单质间的置换反应；金属阳离子
11、氧化性强弱，如Mg2的氧化性强于Na的；组成原电池的电极情况等。即时训练2已知短周期元素的离子：aA2、bB、cC3、dD都具有相同的电子层结构，则下列叙述正确的是()A原子半径：ABDCB原子序数：dcbaC离子半径：C3DBA2D单质的还原性：ABDC热点三、化学键与电子式【例3】下列关于元素的叙述正确的是_。金属元素与非金属元素能形成共价化合物氟化铵的电子式：NHCaCl2和CCl4中Cl的化合价均为1价，所以一个氯原子均得到一个电子H2O2的电子式为H2H第A族和第A族的元素形成的化合物一定是离子化合物离子化合物中可能含有共价键，但共价化合物中一定无离子键短周期元素形成的离子化合物中，
12、离子最外层电子数只能是8非金属元素可形成离子化合物Na2O2和NaOH化学键类型完全相同思路点拨1电子式的书写书写电子式时，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化合物，但要注意铵盐中没有金属也属于离子化合物如NH4Cl、NH4HCO3等。2典型等电子体微粒在记忆电子数相同的微粒时，我们一定要利用元素周期表这一化学工具。如：10电子的微粒在元素周期表中以10电子的Ne向后推有：Na、Mg2、Al3；向前推有HF、H2O、NH3、CH4、F、O2、N3、OH、NH、NH、H3O；18电子的微粒应以Ar向前后推，但不要忘记一
13、些相加类型，如：F2、H2O2、C2H6、CH3OH、CH3F、N2H4等。3化学键与物质类别的关系规律及特性只含非极性共价键的物质：非金属单质，如I2、N2、金刚石、晶体硅等。只含极性共价键的物质：不同元素之间构成的共价化合物，如HCl、NH3、SiO2、CO2等。既有极性键又有非极性共价键的物质：如H2O2、C2H4等。只含离子键的物质：活泼非金属与活泼金属元素形成的离子化合物，如Na2S、KCl、K2O等。既有离子键又有非极性共价键的物质：如Na2O2等。既有离子键又有极性共价键的物质：如NH4Cl、NaNO3等。无化学键的物质：稀有气体。热点四、电离能、电负性【例4】(2012安徽皖南
14、八校联考，7)某学生利用C、N、O三种原子拼接成了一种新型分子TetranitiBtoxycarbon(结构如图所示)，科学家经过研究发现，这种分子具有良好的贮能特性，一旦被合成完全可用于制造新的炸药。下列有关说法正确的是()A该分子的分子式为CNO3B分子中既含极性键又含非极性键CC、N的化合价分别为4、3DC、N、O的第一电离能依次增大思路点拨1依据元素周期律进行判断同一周期(从左往右)同一族(从上到下)第一电离能呈增大的趋势逐渐减小电负性逐渐增大逐渐减小注意：同周期主族元素，第A族(ns2)全充满、A族(np3)半充满，比较稳定，所以其第一电离能大于同周期相邻的A和A元素。常见的如：Be
15、B、NOC、MgAl、PSSi等。2依据化合价及物质类别判断电负性大小元素电负性越大，原子吸引电子的能力越强，此原子在反应中得电子成阴离子或电子对偏向它显负价，所以两种元素化合时显负价的元素电负性大。热点五、常见的四种类型晶体【例5】(2012安徽安庆二模，7)以色列化学家达尼埃尔谢赫特曼因为发现准晶体而获得2011年诺贝尔化学奖。准晶体原子里然排列顺序，但不具备普通晶体的长程平移对称性，而且原子位置之间有间隙(如下图)。图1晶体的平移对称性 图2准晶的旋转对称性下列说法不正确的是()A石墨是原子晶体，0.12 g石墨中约含6.021021个碳原子B与类似普通晶体比较，准晶体延展性较低C与类似
16、普通晶体比较，准晶体密度较小D普通玻璃属于非晶体，其成分中存在共价键思路点拨1四种晶体的比较与判断晶体类型离子晶体分子晶体原子晶体金属晶体晶体微粒阴、阳离子分子原子金属阳离子、自由电子微粒间相互作用离子键分子间作用力共价键金属键熔沸点较高很低很高无规律硬度较硬一般很软很硬无规律溶解性易溶于极性溶剂相似相溶难溶难溶(部分与水反应)导电情况晶体不导电，熔融状态下导电晶体和熔融状态下都不导电一般不导电晶体导电导热性不良不良不良良物质类别离子化合物多数非金属单质及其化合物金刚石、SiC、晶体硅、SiO2等少数非金属单质及其化合物金属单质2晶体熔点的比较，首先要判断晶体的类型，一般是原子晶体的熔点离子晶
17、体分子晶体。若有相同类型的晶体，则比较这些晶体中粒子间的作用力强弱。原子晶体熔化时打断的是共价键，原子半径越小，键长越短，键能越大，熔沸点越高；离子晶体熔化时打断的是晶格能，离子半径越小，离子电荷数越多，晶格能越大，熔沸点越高；分子晶体熔化时打断的是分子间作用力，分子间力越大，熔沸点越高，具有氢键的分子晶体，熔沸点反常的高；金属晶体熔化时打断的是金属键，金属离子半径越小，离子电荷数越多，金属键越强，熔沸点越高。误区警示1忽视氢原子的特殊性H原子核只有质子，没有中子；H属于非金属，不属于碱金属元素，所以A族元素不等同于碱金属元素。2在判断“8”电子稳定结构时，忽视了特殊原子15号元素H、He、L
18、i、Be、B与其他原子结合后，一定达不到“8”电子稳定结构，所以在判断最外层达到8电子结构时，一定要注意这几种原子。3混淆元素周期表的结构元素周期表第A族与第A族并不相邻，中间隔着副族，所以同一周期的A族与A族元素的原子序数之差可能为1、11、25。4混淆用酸性强弱比较非金属性强弱的条件判断元素非金属性强弱，若根据酸性强弱进行判断，一定要用其对应的最高价含氧酸(最高价氧化物的水化物)的酸性进行判断。5错误认为离子键的实质是阴阳离子的静电吸引力6误认为金属原子失去的电子数越多，金属性越强，非金属原子得到的电子数越多，非金属性越强，如Na与Mg、Cl与S等。7混淆化学键与化合物类型间的关系。离子化
19、合物一定含离子键，可能含共价键，如NaOH、Na2O2、CaC2、NH4Cl等；共价化合物一定含共价键，不含离子键。例如，H2O2、C2H2、CH3CH2CH3中，易误认为一种晶体只含一种化学键。8原子晶体的熔点不一定比离子晶体的熔点高，金属晶体的熔点不一定比分子晶体的熔点高。跟踪练习判断正误：(正确的打“”号，错误的打“”号)1BCl3、CF4中各原子最外层均达到8电子结构。2同一周期的A族与A族元素的原子序数之差不一定为3。3H2SO3的酸性大于H2CO3的酸性，所以非金属性SC。4任何物质中均含有化学键。5离子化合物中一定含有离子键。6金属M、N分别与氯气反应生成与MCl、NCl2，可知
20、M的金属性小于N。1(改编自2012湖南十二校联考，2)下列化学用语表达正确的是()AN2的电子式：BS2的结构示意图：C次氯酸的结构式：HOClDZr和Zr是同种核素2(2012安徽合肥一检，10)X、Y、Z、W为四种短周期元素，它们在周期表中位于连续的四个主族，如图所示。Z元素原子核外K层与M层电子数相等。下列说法中正确的是()XYZWAY元素最高价氧化物对应的水化物化学式为H3YO4BY最简单气态氢化物的水溶液显弱碱性C原子半径由小到大的顺序为：XZYWDX、Z两种元素的氧化物中所含化学键类型相同3下列有关说法正确的是()A同主族元素的原子序数可能相差16、26、36、46B由两种不同原
21、子组成的纯净物一定是化合物C任何化合物中都含有化学键，有化学键断裂的变化一定属于化学变化D镁、铝、铜、铁、钠五种金属元素中，铜和铁属于过渡元素4(2012河南豫南九校联考，11)分析如下残缺的反应：RO_6H=3R23H2O。下列叙述正确的是()AR的原子半径在同周期元素原子中最小BR一定是周期表中的第A族元素C上式中缺项所填物质在反应中作氧化剂DRO中的R元素在所有的反应中只能被还原5(改编自2012广东理综，22)如图是部分短周期元素化合价与原子序数的关系图，下列说法正确的是()A原子半径：ZYXB气态氢化物的稳定性：RWCWX3和水反应形成的化合物是离子化合物DY和Z两者最高价氧化物对应
22、的水化物能相互反应6(2012安徽安庆一中模拟，25)A、B、C、D、E五种元素原子序数依次增大，A是原子半径最小的元素，B、D原子L层均有两个未成对的p电子，E的原子序数是D原子序数的3倍。请回答下列问题：(1)E原子的核外电子排布式为_；B、C、D三种元素的第一电离能从大到小的顺序是_(用元素符号表示)。(2)B、C两种元素可形成一种硬度比金刚石还大的化合物F。在化合物F中，A、B原子间以单键相结合，且每个原子的最外层均达到8个电子的稳定结构。则F的化学式为_，F晶体的熔点比金刚石熔点_(填“高”或“低”)。(3)下图是一定温度和压强下A2(g)和C2(g)反应生成1 mol CA3(l)
23、过程中能量变化示意图，已知：CA3(l)=CA3(g)Hc kJmol1，请写出工业合成CA3(g)的热化学反应方程式_。(H的数值用含字母a、b、c的代数式表示)(4)已知C2A4与CA3具有相似的性质，C2A4通过炽热黑色的氧化铜粉末，黑色的粉末变为红色，且产物对大气无污染，写出该化学反应方程式_。参考答案命题调研明晰考向真题试做1答案：(1)四2(2)小H2O(3)或(4)丙烷(其他合理答案均可)CH3COOHHCO=CH3COOH2OCO2(其他合理答案均可)解析：X的基态原子L层电子数是K层电子数的2倍，则X应为碳元素；Y的基态原子最外层电子排布式为nsnnpn2，则n2，所以Y应为
24、氧元素；由Z的质量数和中子数可得其质子数为11，所以Z为钠元素；W的白色氢氧化物在空气中迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，则W应为铁元素。(1)Fe位于第四周期第族，其基态原子最外层有2个电子。(2)O的电负性大于C，所以X的电负性比Y的小。二者的气态氢化物中较稳定的是H2O。(3)Na2O2与CO2反应的化学方程式为2Na2O22CO2=2Na2CO3O2，该反应中Na2O2既是氧化剂又是还原剂，生成1 mol O2时转移2 mol电子。(4)核磁共振氢谱显示有两种氢，则说明该种分子中含有两种氢原子，可以是丙烷或丙炔或正丁烷或2-甲基丙烯或1,2,4，5-四甲基苯等；H、C、O形成的一种分子与
25、一种无机阴离子反应的离子方程式可能为CH3COOHHCO=CH3COOCO2H2O。2答案：(1)三A2(2)SiHCl(3)SiCl43H2O=H2SiO34HCl解析：“W的一种核素的质量数为18，中子数为10”，则其质子数为8，是O；“X和Ne的核外电子数相差1”，且半径比O的大，故X只能是Na；“Y的单质是一种常见的半导体材料”，则Y是Si；“Z的电负性在同周期主族元素中最大”，则Z元素应为Cl。(1)Na在周期表中位于第三周期，第A族；O的基态原子核外电子为1s22s22p4，有两个未成对电子。(2)Si单质的晶体是原子晶体，其熔点比金属晶体Na高得多；氯的非金属性比溴强，故其气态氢
26、化物的稳定性要强。(3)根据信息可知反应方程式为：SiCl43H2O=H2SiO34HCl。3C解析：Na2O2是离子化合物，其电子式为Na2Na，A错误；106 g乙醇完全燃烧生成CO2的体积(标准状况下)为222.4 Lmol1103 L,106 g丙醇完全燃烧生成CO2的体积(标准状况下)为322.4 Lmol1118.7 L，所以混合物燃烧生成的CO2体积范围为103118.7 L，B错误；氮元素存在同位素，所以氮原子的质子数一定为7，而中子数不一定为7；Cl得到电子形成Cl，其离子结构示意图为。4D解析：本题综合考查化学反应原理中的共性与特性。同一周期内元素的第一电离能在总体增大的趋
27、势中有些曲折，特例是第A族元素的第一电离能大于第A族的，第A族元素的第一电离能大于第A族，故A错；一般规律是主族元素的最高正化合价与族序数相等，但F无正价，故B错；在室温下，pH7的溶液显酸性，但如果不是在室温下，pH7就不一定显酸性，故C错。精要例析聚焦热点热点例析【例1】C解析：由X原子的最外层电子数是第一层电子数的2倍可知X可能为C、Si，Y为N，Z的最外层电子数为3或6,3不符合题意，所以Z只能为S；W为Cl，结合原子序数依次增大，可知X只能为C。非金属性最强的元素为Cl，所以A、D选项错误；SCl2属于共价化合物，B错误；S2、Cl的电子排布相同，根据“同层比核”(核电荷数越大离子半
28、径越小)可知C选项正确。【即时训练1】B解析：W为S，Y与W同族，Y为O；X原子半径最小，X为H，Z、R的核外电子数之和为24，X与Z为同族，Z的原子序数只能为11，所以R为13号元素Al。O2、Na、Al3具有相同的电子层结构，A正确；H2O中的H原子最外层电子数为2，B错误；X、Z分别与Y可形成H2O2、H2O、Na2O2、Na2O，C选项正确；由NaOH与Al(OH)3能发生反应可知D选项正确。【例2】A解析：由表可知X、Y、Z、W、Q分别为N、O、Al、S、Cl。X、Z分别位于A族、A族，最高价分别为5、3，A正确；Z的原子半径最大，B错误；Y2和Z3的核外电子数均为10，电子层数都为
29、2，C错误；同一周期从左到右非金属性逐渐增强，所以最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐增强，D错误。【即时训练2】C解析：根据“阴上阳下”规律可推出A、B、C、D的大致位置：，原子半径：BACD，原子序数：abdc；离子半径可根据“同层比核”来判断，C项正确；单质的还原性：BACD，D错误。【例3】答案：解析：金属性弱的金属元素和非金属性弱的非金属元素形成的是共价化合物，如AlCl3等，正确；未写出铵根离子的电子式错误；CCl4是共价化合物，是共用电子对的偏移使Cl显1价，错误；由H2O2是共价化合物可知错误；由HCl是共价化合物可知错误；由Li最外层为2个电子可知错误；由NH4Cl可知正确；由N
30、a2O2含有离子键和非极性共价键，而NaOH中含有离子键和极性共价键可知错误。【例4】B解析：A中该分子的分子式为C2N2O6；C中碳元素的化合价为3价；D中C、N、O的第一电离能大小依次为NOC。【例5】A解析：石墨是混合型晶体。误区警示【跟踪练习】答案：解析：1BCl3中B的最外层电子数为6，错误；2第四周期相差的是13，正确；H2SO3不是最高价含氧酸，3错误；稀有气体中无化学键，故4错误。创新模拟预测演练1C解析：N2的电子式丢掉了4个电子，B项是S原子的结构示意图，D项是两种不同的核素，只有C选项正确。2B解析：由已知，Z元素为Mg，Y元素为N，Y的最高价氧化物对应的水化物化学式为H
31、YO3；原子半径由小到大的顺序为：YXWZ；X元素为C，X、Z两种元素的氧化物中所含化学键类型分别为共价键和离子键，只有B正确。3D解析：同主族元素的原子序数相差的数值可能是2、8、8、18、18、32或以上相邻几个数值的和，46不可能，A错误；由1H、2H组成的氢气单质，可知B错误；HCl溶于水断裂HCl键是物理变化，C错误。4A解析：由电荷守恒配平方程式为RO5R6H=3R23H2O，所以R的最低负价为1，R属于A族元素，A正确，B错误；RO中的R化合价不是最高价，所以既可以作氧化剂也可以作还原剂。5D解析：抓住“短周期元素”、“原子序数逐渐增大”，从图可知有两种元素既有4价，又有4价，故前一种元素是碳，后一种元素是硅；由化合价可知：X为O，Y为Na，Z为Al，W为S，R为Cl。A项，原子半径应为：YZX，错误；B项气态氢化物稳定性HClH2S，错误；C项，硫酸为共价化合物，错误；D项，NaOH与Al(OH)3能发生反应生成NaAlO2和H2O，正确。6答案：(1)1s22s22p63s23p63d54s1NOC(2)C3N4高(3)3A2(g)C2(g)2CA3(g)H2(ba)2ckJmol1(4)N2H42CuO2CuN22H2O12
