1、专题二 基本理论第1讲 物质结构和元素周期律一、原子结构1.在1H、6Li、7Li、23Na、24Mg、14C、16O、14N 8种微粒中(1)以上8种微粒中包含_种元素,_种核素,其中互为同位素的是_,中子数相等的核素是_,质量数相等的是_。(2)写出由H、C、O、N、Na五种微粒单独或两两形成的10e-微粒的化学式为(写9种)_、_、_、_、_、_、_、_、_。786Li、7Li14C、14NNa+CH4NH3H2OOH-H3O+O2-N3-24Mg、23Na和14C、16O2.氯的原子结构示意图为_;镁离子结构示意图为_。3.A、B、C、D均为10电子微粒,若它们之间有如下转化:则该反应
2、的离子方程式一定是_。OH-NH3H2O=二、元素周期表与元素周期律1.在1至20号元素中,其中(用元素符号或化学式填写)(1)属于长周期的元素为_、_,该周期元素的种数是_。(2)0族元素分别为_、_、_。(3)原子半径最小的是_,原子半径最大的是_,形成的气态氢化物还原性最差的是_,最高价氧化物对应的水化物的酸性最强的是_,最高价氧化物对应的水化物显两性的是_。气态氢化物与最高价氧化物对应的水化物反应生成盐和水的化学方程式为_。KCa18HeNeArHKHFHClO4NH3+HNO3=NH4NO3+H2OAl(OH)3(4)原子最外层电子数是电子层数的2倍的是_、_和_,最外层电子数是次外
3、层电子数3倍的是_,次外层电子数等于核外电子总数的的是_、_。(5)第3周期元素形成的简单离子中,离子半径最小的是_。HeCSOBeSAl3+2.同主族元素性质的递变规律:(1)金属性:Na_K;单质与水反应的剧烈程度:Na_K;最高价氧化物对应水化物的碱性:NaOH_KOH。(2)非金属性:F_Cl;氢化物稳定性:HF_HCl;_和_没有最高价含氧酸。3.同周期元素性质的递变规律:(1)金属性Na_Mg;单质与水反应的剧烈程度:Na_Mg;最高价氧化物对应水化物的碱性:NaOH_Mg(OH)2。(2)非金属性:S_Cl;氢化物稳定性:H2S_HCl;最高价含氧酸的酸性H2SO4_HClO4。
4、FO4.元素周期表中元素化合价的变化规律:(1)主族元素的_等于主族序数,且等于主族元素原子的_。(2)主族元素的最高正化合价与最低负化合价的绝对值之和为_,二者的绝对值之差为0、2、4、6的主族元素分别位于_、_、_、_族。最高正化合价最外层电子数8AAAA5.微粒半径大小比较:(1)当电子层数不同时,电子层数越多,半径_。如r(Li)_r(Na)_r(K),r(O2-)_r(S2-)_r(Se2-),r(Na)_r(Na+),r(Fe)_r(Fe2+)。(2)当电子层数相同时,核电荷数越大,半径_。如r(Na)_r(Mg)_r(Al)_r(Si)_r(P)_r(S)_r(Cl),r(O2-
5、)_r(F-)_r(Na+)_r(Mg2+)_r(Al3+)。(3)当电子层数和核电荷数均相同时,核外电子数越多,半径_。如r(Cl-)_r(Cl),r(Fe2+)_r(Fe3+)。越大越小越大三、化学键与物质类型的关系对于下列物质:NaOHNa2O2Cl2NaClC2H6H2OArNH4Cl(1)只含离子键的有_,只含共价键的有_,不含化学键的有_。(2)既含离子键又含非极性键的有_,既含离子键又含极性键的有_。(3)属于共价化合物的有_,属于离子化合物的有_。(1)(2013天津高考)第二周期元素从左到右,最高正价从+1递增到+7。()分析:第二周期元素O无最高正化合价,F无正化合价。(2
6、)(2013天津高考)同周期金属元素的化合价越高,其原子失电子能力越强。()分析:同周期金属元素从左到右,元素化合价越高,其失电子能力越弱。(3)(2012广东高考)中子数为20的氯原子()分析:质量数=质子数+中子数,正确的应为(4)(2012山东高考)同种元素的原子均含有相同的质子数和中子数。()分析:同种元素的原子的质子数相同,但中子数不同,如同种元素的不同核素的质子数相同、中子数不同。(5)(2012天津高考是中子数不同,质子数相同的同种核素。()分析:因对同位素和核素的概念理解不到位而造成判断错误；互为同位素,是质子数相同、中子数不同的两种不同的核素。(6)(2012海南高考)硫的原
7、子结构示意图:。()分析:要注意区分原子结构与离子结构中最外层电子数,此图为S2-的结构示意图。(7)(2012山东高考)A族元素的阴离子还原性越强,其最高价氧化物对应水化物的酸性越强。()分析:A族中元素非金属性越弱,其单质氧化性越弱,对应阴离子的还原性越强,其最高价氧化物对应水化物的酸性越弱。(8)(2012福建高考)最简单气态氢化物的热稳定性NH3PSi,则气态氢化物稳定性NH3PH3SiH4。(9)(2012山东高考)A族金属元素是同周期中金属性最强的元素。()分析:除第1周期外,同周期元素从左到右金属性逐渐减弱,各周期中A族金属元素的金属性最强。(10)(2012北京高考)热稳定性:
8、HClAsH3HBr。()分析:非金属性ClBrAs,热稳定性:HClHBrAsH3。(11)(2012北京高考)酸性:H3AsO4H2SO4H3PO4。()分析:非金属性SPAs,其最高价氧化物对应水化物的酸性是H2SO4H3PO4H3AsO4。(12)(2012江苏高考)原子半径的大小顺序为:r(S)r(Si)r(Mg)r(O)。()分析:同周期从左到右原子半径减小即r(Mg)r(Si)r(S),同主族从上到下原子半径增大即r(S)r(O),故正确的大小顺序为r(Mg)r(Si)r(S)r(O)。(13)(2012山东高考)非金属元素组成的化合物中只含共价键。()分析:铵盐(如NH4Cl)
9、仅由非金属元素组成,属于离子化合物,含有离子键。(14)(2012安徽高考)NaHCO3、HCOONa均含有离子键和共价键。()分析:NaHCO3、HCOONa均属于盐类,酸根离子和金属离子之间是离子键,酸根内部含共价键。热点考向 1 原子结构与基本粒子之间的关系【典例1】下列关于原子结构及微粒间的数量关系的说法不正确的是()A.同种元素的原子均有相同的质子数和中子数B.微粒Na+、Mg2+、O2-具有相同的电子层结构C.短周期第A与A族元素的原子间构成的分子,均满足原子最外层8电子结构D.的中子数比核外电子数多10【解题探究】(1)符号的含义是什么?A和Z之间有什么关系?决定元素种类的微粒是
10、什么?提示:表示一个质量数是A、质子数为Z的原子,且A=Z+N(N表示中子数);元素是具有相同质子数的同一类原子的总称,故质子数(核电荷数)决定了元素的种类。(2)“相同的电子层结构”含义是什么?提示:“相同的电子层结构”是指微粒核外电子层数相同且每一层上的电子数也相同。本题答案:【解析】选A。同种元素的不同核素之间质子数相同,中子数不相同,如1H、2H和3H质子数都是1,但中子数分别是0、1、2,A错误;微粒Na+、Mg2+、O2-核外都是10个电子,即核外都有2个电子层,电子数分别是2和8,B正确;A(用X表示)与A(用Y表示)形成的化合物为XY4,X形成4个共价键即4对共用电子对,最外层
11、共8个电子,每个Y形成1个共价键即1对共用电子对,加上未成键的6个电子,共有8个电子,C正确;的质量数是48,中子数为48-20=28,核外电子数是18,则中子数比核外电子数多10,D正确。【方法归纳】1.“四同”的判断方法判断的关键是抓住描述的对象。同位素原子,如同素异形体单质,如O2、O3;同系物化合物,如CH3CH3、CH3CH2CH3;同分异构体化合物,如正戊烷、新戊烷。2.常见的10电子和18电子微粒(电子数相同的微粒)具有相同核电荷数的微粒不一定是同一种元素,如Na+与等。10电子微粒18电子微粒电子数及质子数都相同的离子分子Ne、HF、H2O、NH3、CH4Ar、F2、HCl、H
12、2S、PH3、SiH4、CH3CH3、H2O2、CH3OH、N2H4阳离子K+、Ca2+阴离子P3-、S2-、Cl-、HS-或Cl-、HS-【变式训练】(2013烟台一模)关于原子结构、元素性质的说法正确的是()A.16O2与18O3互为同位素B.若两种不同的核素具有相同的中子数,则二者一定不属于同种元素C.若两种元素原子的最外层电子数相同,则元素最高正价一定相同D.电子层结构相同的微粒,其化学性质一定相似【解析】选B。16O2和18O3均为单质,二者互为同素异形体,A错误;两种不同的核素具有相同的中子数,质子数一定不相同,一定不属于同种元素,如23Na和24Mg中子数均为12,B正确;两种元
13、素原子的最外层电子数相同,如F和Cl,F无正价而Cl的最高正价为+7,C错误;电子层结构相同的微粒化学性质不一定相似,如S2-、Cl-和K+电子层结构相同但化学性质不同,D错误。热点考向 2 元素周期律“位构性”关系及应用【典例2】(双选)(2013广州质检)短周期金属元素(甲戊)或非金属元素(甲戊)在元素周期表中的相对位置如下表所示:下列判断正确的是()A.原子半径:丙丁丙C.氢氧化物碱性:丙丁戊D.最高价氧化物对应的水化物的酸性:丙丁戊甲 乙丙 丁 戊【解题探究】(1)同一周期中,原子半径最大的主族元素位于什么位置?提示:同周期从左到右,原子半径依次减小,原子半径最大的主族元素位于每周期的
14、A族。(2)元素最高价氧化物对应水化物的酸碱性与元素的金属性或非金属性有何关系?提示:金属元素的金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的碱性越强;非金属元素的非金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的酸性越强。本题答案:【解析】选B、C。A项,同一周期元素,原子半径从左到右逐渐减小;B项,同一主族元素,从上到下,其非金属性逐渐减弱,气态氢化物的热稳定性逐渐减弱;C项,元素金属性越强,对应的氢氧化物碱性越强;D项,元素非金属性越强,最高价氧化物对应的水化物的酸性越强。【易错警示】关于元素周期律、元素周期表的认识误区(1)误认为主族元素的最高正价一定等于族序数。但是F无正价。(2)误认为元素的非金属性
15、越强,其氧化物对应水化物的酸性就越强。但是HClO、H2SO3是弱酸,忽略了关键词“最高价”。(3)误认为同周期相邻两主族元素原子序数之差等于1。忽视了相差11(第4、5周期)和25(第6、7周期)。(4)误认为失电子难的原子得电子的能力一定强。但是碳原子、稀有气体元素的原子失电子难,得电子也难。(5)误认为得失电子多的原子,得失电子的能力一定强。其实不然,不能把得失电子数的多少与得失电子的能力混淆。(6)误认为最高正价和最低负价绝对值相等的元素只有第A族的某些元素。忽视了第A族的H的最高正价为+1价,最低负价为-1价。【变式训练】(2013山东高考)W、X、Y、Z四种短周期元素在元素周期表中
16、的相对位置如图所示,W的气态氢化物可与其最高价含氧酸反应生成离子化合物,由此可知()A.X、Y、Z中最简单氢化物稳定性最弱的是YB.Z元素氧化物对应水化物的酸性一定强于YC.X元素形成的单核阴离子还原性大于YD.Z元素单质在化学反应中只表现氧化性W XY Z【解析】选A。W的气态氢化物可与其最高价含氧酸形成离子化合物,故其气态氢化物具有碱性,为NH3,故W为N,根据四种元素在周期表中的位置关系,可推知X为O,Y为S,Z为Cl。四种元素的非金属性强弱顺序为SClNH2SO4H2SO3HClO,B项错误;硫元素的非金属性小于氧元素,故还原性O2-S2-,C项错误;Cl2中氯元素化合价为中间价态,可
17、以表现出氧化性或还原性,D项错误。热点考向 3 元素周期表的应用和元素推断【典例3】(双选)(2013广东高考)元素R、X、T、Z、Q在元素周期表中的相对位置如下表所示,其中R单质在暗处与H2剧烈化合并发生爆炸。则下列判断正确的是()A.非金属性:ZTXB.R与Q的电子数相差26C.气态氢化物稳定性:RTQ【解题探究】(1)怎样判断元素金属性、非金属性的相对强弱?提示:金属性强弱的判断依据有:与水(或酸)反应的难易。金属与盐溶液的置换反应。金属阳离子的氧化性强弱。最高价氧化物对应水化物的碱性强弱。非金属性强弱的判断依据有:非金属单质与氢气化合的难易及氢化物的稳定性。非金属的置换反应。非金属阴离
18、子的还原性强弱。最高价氧化物对应水化物的酸性强弱(O、F除外)。(2)元素金属性和非金属性与氧化性和还原性有何关系?提示:元素的金属性指元素的原子失去电子能力的性质,与该元素原子失电子数目的多少无关。一般情况下,元素的金属性越强,该元素原子失去电子能力越强,单质的还原性越强,其阳离子的氧化性越弱。元素的非金属性指元素的原子得到电子能力的性质,与该元素原子得电子数目的多少无关。一般来说,元素的非金属性越强,元素的原子就越易得到电子,其单质的氧化性就越强,其阴离子的还原性越弱。本题答案:【解析】选B、D。由R单质在暗处与H2剧烈化合并发生爆炸,可知R为F,由周期表的相对位置可以确定X为S、T为Cl
19、、Z为Ar、Q为Br。由于Z(Ar)为稀有气体,不能比较其非金属性,A错误;R的电子数(即原子序数)为9,Q的电子数(即原子序数)为35,35-9=26,B正确;氟、氯、溴三种元素位于同主族,同主族元素从上到下非金属性依次减弱,氢化物的稳定性依次减弱,最高价氧化物对应水化物酸性依次减弱,C错误,D正确。【方法归纳】元素推断题的常见突破口(1)短周期元素的原子结构的特殊性:原子核中无中子的原子:最外层有1个电子的元素:H、Li、Na。最外层有2个电子的元素:He、Be、Mg。最外层电子数等于次外层电子数的元素:Be、Ar。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
20、次外层电子数4倍的元素:Ne。最外层电子数是内层电子总数一半的元素:Li、P。电子层数与最外层电子数相等的元素:H、Be、Al。电子总数为最外层电子数2倍的元素:Be。次外层电子数是最外层电子数2倍的元素:Li、Si。(2)常见元素及其化合物的特性:形成化合物种类最多的元素、单质是自然界中硬度最大的物质的元素或气态氢化物中氢的质量分数最高的元素:C。空气中含量最多的元素或气态氢化物的水溶液呈碱性的元素:N。地壳中含量最多的元素、氢化物沸点最高的元素或氢化物在通常情况下呈液态的元素:O。单质最轻的元素:H;最轻的金属单质:Li。单质在常温下呈液态的非金属元素:Br;金属元素:Hg。最高价氧化物及
21、其水化物既能与强酸反应,又能与强碱反应的元素:Al。元素的气态氢化物和它的最高价氧化物的水化物能发生化合反应的元素:N;能发生氧化还原反应的元素:S。元素的单质在常温下能与水反应放出气体的短周期元素:Li、Na、F。【变式训练】(2013汕尾质检)下表是元素周期表的一部分,有关说法不正确的是()A.a、b、d、f四种元素的离子半径:fdabB.元素b的单质不能与酸性氧化物发生化学反应C.元素c的氧化物既能与酸反应,又能与碱反应D.a、c、e的最高价氧化物对应的水化物之间能够相互反应【解析】选B。根据元素在周期表中的位置可知a为钠、b为镁、c为铝、d为氧、e为硫、f为氯,A项正确;镁可与CO2反
22、应,B项错误;氧化铝是两性氧化物,既能与酸反应,又能与碱反应,C项正确;NaOH、Al(OH)3、H2SO4之间能够相互反应,D项正确。物质类别与化学键类型的判断【典例】(2013江西重点中学联考)X、Y、Z、R、W是五种短周期元素,原子序数依次增大;它们可组成离子化合物Z2Y和共价化合物RY3、XW4;已知Y、R同主族,Z、R、W同周期。下列说法错误的是()A.原子半径:ZRWB.气态氢化物稳定性:HWH2RC.XW4分子中各原子均满足8电子结构D.Y、Z、R三种元素组成的化合物水溶液一定显碱性【解析】选D。根据“Y、R同主族,可形成共价化合物RY3”及原子序数关系,可以推知Y、R分别是O和
23、S,则W只能是Cl,则不难推出X和Z分别是C和Na。同周期从左到右原子半径逐渐减小,A正确;非金属性ClS,气态氢化物稳定性HClH2S,B正确;CCl4中C形成4个共价键是8电子结构,每个Cl形成一个共价键,加上6个未成键电子也是8电子结构,C正确;O、Na、S容易形成Na2SO4和Na2SO3,前者水溶液呈中性而后者水溶液呈碱性,D错误。【方法归纳】物质中化学键的存在(1)离子化合物中一定有离子键,可能还有共价键。如(NH4)2SO4、Na2O2等。(2)共价化合物中只有共价键,一定没有离子键,如CH4、CO2、H2SO4等。(3)在非金属单质中只有共价键,如Cl2、O2、金刚石等。(4)
24、分子中不一定都有化学键,如稀有气体是单原子分子。(5)只有非金属元素形成的化合物不一定都是共价化合物,如NH4Cl中存在离子键。(6)活泼金属与活泼非金属形成的化合物不一定含离子键,如AlCl3为共价化合物。(7)离子化合物熔融时可以导电,共价化合物熔融时不导电。(8)化学键被破坏的变化不一定是化学变化。如HCl溶于水,NaCl熔化属于物理变化。【变式训练】下列有关化学键的叙述,正确的是()A.离子化合物中一定含有离子键B.单质分子中均不存在化学键C.共价化合物中可能存在离子键D.含有共价键的化合物一定是共价化合物【解析】选A。单质分子(如Cl2)分子中存在共价键,B错误;含有离子键的化合物一
25、定是离子化合物,一定不是共价化合物,C错误;含有共价键的化合物不一定是共价化合物,如Na2O2,D错误。1.(2013海南高考)重水(D2O)是重要的核工业原料,下列说法错误的是()A.氘(D)原子核外有1个电子B.1H与D互称同位素C.H2O与D2O互称同素异形体D.1H218O与D216O的相对分子质量相同【解析】选C。氘()是氢元素的一种核素,含有一个质子、一个中子和一个电子,与1H互为同位素,A项、B项正确;由同种元素形成的不同单质之间互称为同素异形体,C项错误;1H218O与D216O的相对分子质量均为20,D项正确。2.依据元素周期表及元素周期律,下列推断正确的是()A.同一周期元
26、素的原子,半径越小越容易失去电子B.A族元素的金属性比A族元素的金属性强C.若M+和R2-的核外电子层结构相同,则原子序数:RMD.主族元素的最高正化合价等于该元素原子的最外层电子数【解析】选D。同一周期元素的原子,从左到右原子半径逐渐减小,越来越容易得到电子,A错误;A族的氢元素没有金属性,B错误;M+和R2-的核外电子层结构相同,说明在周期表中的相对位置关系为则原子序数M R,C错误;主族元素的最高正价数等于主族序数,且等于主族元素原子的最外层电子数(注意氟无正价),D正确。R2-M+3.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.元素周期表中位于金属和非金属分界线
27、附近的元素属于过渡元素B.某微粒的结构示意图为,则该元素在周期表中位于第3周期、A族C.Be(OH)2的碱性比Mg(OH)2的碱性强D.原子半径:NaSiO【解析】选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半导体元素,过渡元素在副族中,A错误;该微粒是氯离子,氯元素在周期表中位于第3周期、A族,B错误;同主族中,金属性Be比Mg弱,Be(OH)2的碱性比Mg(OH)2的碱性弱,C错误;同周期中原子半径NaSiS,同主族中SO,故原子半径NaSiO,D正确。4.(2013日照一模)短周期元素X、Y、Z、W、Q在周期表中的位置如图所示:下列说法不正确的是()A.元素的非金属性YQ,但其
28、同浓度氢化物水溶液的酸性HYHQB.形成简单离子的半径从小到大的顺序是YQWC.Z的最高价氧化物可溶于水,也能溶于强碱溶液D.X的气态氢化物浓溶液可用于检验管道氯气的泄漏XYZWQ【解析】选C。根据元素在周期表中的位置,推出X、Y、Z、W、Q分别是N、F、Si、S、Cl。HF是弱酸,HCl是强酸,同浓度氢化物水溶液的酸性HFHCl,A正确;同主族中离子半径F-Cl-,同周期中离子半径Cl-S2-,即半径F-Cl-S2-,B正确;硅酸难溶于水但可以与强碱溶液反应,C错误;X的气态氢化物浓溶液为氨水,氨气可以和氯气反应生成氯化铵产生白烟,D正确。5.(双选)(2013广州一模)短周期元素的X、Y、
29、Z、W原子序数依次增大,X原子最外层电子数是电子层数的三倍,Y与X可形成Y2X2和Y2X两种离子化合物,Z原子的核外电子数比Y原子多1,W与X同主族,则()A.原子半径:YZZC.气态氢化物的稳定性:XWD.Y和Z两者最高价氧化物对应的水化物能相互反应【解析】选B、C。根据题目信息X原子最外层电子数是电子层数的三倍,为O,Y为Na,Z为Mg,W为S。原子半径NaMgS,A项错误;单质的还原性NaMg,B项正确;元素非金属性越强,气态氢化物越稳定,C项正确;Y和Z两者最高价氧化物对应的水化物分别为NaOH、Mg(OH)2,二者不反应,D项错误。6.(双选)(2013揭阳一模)下图是部分短周期主族元素原子半径与原子序数的关系图,下列说法正确的是()A.非金属性:XNB.气态氢化物的稳定性:MNC.X和Y形成的化合物中只可能含离子键D.化合物MX2能与碱反应,不能与任何酸反应【解析】选A、B。根据短周期主族元素原子半径与原子序数的关系图可推知:X为O,Y为Na,Z为Al,M为Si,N为Cl。O和Cl相比,二者易形成ClO2化合物,由此可知Cl的非金属性小于O,A项正确;Si的非金属性小于Cl,所以气态氢化物稳定性:SiCl,B项正确;Na2O2中既有离子键又有共价键,C项错误;SiO2可与氢氟酸反应,D项错误。
