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)_、_、_、_、_、_、_、_、_。76Li、7Li24Mg、23Na和14C、16O14C、14NNa+CH4NH3H2OOH-H3O+O2-N3-82.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
2、该反应的离子方程式一定是_。=OHNH3H2O 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_。KCa18HeNeArHKHFHClO4Al(OH)3NH3+HNO3=NH4NO3+H2O(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
3、是次外层电子数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_HCl
4、O4。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(
5、O2-)_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+)。越小越大越大三、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)(2011福建高考)若M+和R2-的核外电子层结构相同,则原子序数：RM。()分析：M原子失去1个电子和R原子得到2个电
6、子后所含电子数相同,M的原子序数应大于R。(2)(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。(3)(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。(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)和是中子数不同，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
7、；和互为同位素，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。(7)(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。(8)(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。(9)(2011福建高考)HCl、HBr、HI的热稳定性依次增强。()分析：
8、非金属性ClBrI,热稳定性HClHBrHI。(10)(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。(11)(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)。(12)(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)仅由非金属元素组成,属于离子化合物,含有
9、离子键。热点考向 1原子结构与基本粒子之间的关系【典例1】(2013三明一模)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(1)符号 X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什么?提示：X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：
10、“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】
11、1.常见的10电子和18电子微粒(电子数相同的微粒)：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、H2S、PH3、SiH4、CH3CH3、H2O2、CH3OH、N2H4阳离子Na+、Mg2+、Al3+、H3O+K+、Ca2+Na+、N 、H3O+阴离子N3-、O2-、F-、OH-、P3-、S2-、Cl-、HS-F-、OH-、N 或Cl-、HS-具有相同核电荷数的微粒不一定是同一种元素,如Na+与N 等。2.“四同”的判断方法：判断的关键是抓住描述的对象。(1)同位素原子,如(2)同素异形体单质,如O2、O3;(3)同系物化合物,如
12、CH3CH3、CH3CH2CH3;(4)同分异构体化合物,如正戊烷、新戊烷。【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
13、+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】(2013潍坊一模)A、B、C、D、E、F六种短周期元素,其原子序数依次增大,其中B与C同周期,D与E和F同周期,A与D同主族,C与F同主族,C元素的原子最外层电子数是次外层电子数的三倍,D是所在周期原子半径最大的主族元素。又知六种元素所形成的常见单质在常温常压下有三种是气体,三种是固体。请回答下列问题：(1)元素D在周期表中的位置。(2)C、D、F三种元素形成的简单离子的半径由大到小的顺序是(用离子符号表示)。(3)由A、B、C
14、三种元素以原子个数比423形成化合物X,X中所含化学键类型有。(4)若E是金属元素,其单质与氧化铁反应常用于焊接钢轨,请写出反应的化学方程式：,E和D最高价氧化物对应的水化物的碱性关系是(用化学式表示)。若E是非金属元素,其单质在电子工业中有重要应用,请写出其氧化物溶于强碱溶液的离子方程式：。(5)F和C的气态氢化物中更稳定(填化学式),写出一个可以证明你的结论的化学方程式。【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A族。(2)短周期元素中所形成的常见单质在常温常压下是气体的有几种?常见的固体呢?
15、提示：常见气体有H2、He、N2、O2、F2、Ne、Cl2、Ar;常见固体有C、Na、Mg、Al、Si、P、S等。(3)如何比较具有相同电子层结构的简单离子的半径大小?提示：具有相同电子层结构的简单离子,核电荷数越大,离子半径越小;如r(O2-)r(F-)r(Na+)r(Mg2+)r(Al3+)。【解析】A、B、C、D、E、F六种短周期元素,其原子序数依次增大,C元素的原子最外层电子数是次外层电子数的三倍,C是氧元素;C与F同主族,且是短周期元素,则F是硫元素;D与E和F同周期,D是所在周期原子半径最大的主族元素,所以D是钠元素;又知六种元素所形成的常见单质在常温常压下有三种是气体,三种是固体
16、,E处于钠和硫之间,一定是固体,则只能是元素A和B形成的单质是气体,A的原子序数小于B,A与D同主族,则A是氢元素,B是氮元素。(1)Na位于第3周期第A族。(2)离子的电子层数越多离子半径越大,相同电子层结构的离子半径随着原子序数的增大而减小,则离子半径大小顺序是S2-O2-Na+。(3)由A、B、C三种元素以原子个数比423形成化合物X是NH4NO3,硝酸铵中含有离子键、共价键。(4)若E是金属元素,其单质与氧化铁反应常用于焊接钢轨,说明E是铝元素,高温下,反应方程式为2Al+Fe2O3 Al2O3+2Fe;E和D最高价氧化物对应的水化物分别是Al(OH)3和NaOH,二者的碱性NaOHA
17、l(OH)3;若E是非金属元素,其单质在电子工业中有重要应用,则E是硅,二氧化硅和强碱反应生成硅酸盐和水,离子方程式为SiO2+2OH-=Si +H2O。(5)O的非金属性大于S,则气态氢化物中H2O比H2S更稳定,可以用反应2H2S+O2=2S+2H2O证明。高温=答案：(1)第3周期第A族(2)S2-O2-Na+(3)离子键、共价键(4)2Al+Fe2O3 Al2O3+2FeNaOHAl(OH)3SiO2+2OH-=Si +H2O(5)H2O2H2S+O2=2S+2H2O高温=【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)
18、误认为元素的非金属性越强,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
19、期元素在元素周期表中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WXYZ【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
20、价为中间价态,可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】(2013福建高考)四种短周期元素在周期表中的位置如图,其中只有M为金属元素。下列说法不正确的是()A.原子半径ZMB.Y的最高价氧化物对应水化物的酸性比X的弱C.X的最简单气态氢化物的热稳定性比Z的小D.Z位于元素周期表中第2周期、第A族【解题指南】(1)切入点：由四种短周期元素在周期表中的位置确定四种元素在第2、3周期的右侧。由“只有M为金属元素”推知M为Al,则X、Y、Z分别为Si、N、O。(2)关注点：根据元素在周期表中的位置,结合元素周期律推测性质。本题答案：【解析】选B。根据各元素在周
21、期表中的相对位置及只有M为金属元素,可知M为Al,X为Si,Y为N,Z为O。同一周期随着原子序数的递增,原子半径逐渐减小,同一主族随着原子序数的递增,原子半径逐渐增大,所以原子半径：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本题答案：【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
22、,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)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
23、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
24、.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(H)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.(2013青岛一模)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)
25、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。3.(2013南平质检)如图是部分短周期元素原子半径与原子序数的关系图,下列说法不正确的是()A.离子半径：NZB.氢化物的稳定性：MZD.单质的氧化性：NNa+,非金属性SiCl,故氢化物稳定性：SiH4Li,单质氧化性F2Cl2,故选C。4.短周
26、期元素X、Y、Z、W、Q在周期表中的位置如右图所示：下列说法不正确的是()A.元素的非金属性YQ,但其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【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
27、以和氯气反应生成氯化铵产生白烟,D正确。5.短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,其中W的阴离子的核外电子数与X、Y、Z原子的核外内层电子数相同。X的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代,工业上采用液态空气分馏方法来生产Y的单质,而Z不能形成双原子分子。根据以上叙述,下列说法中正确的是()A.上述四种元素的原子半径大小为WXYNa+Al3+。(4)根据题目信息可知,钠和四氯化碳反应生成氯化钠和金刚石,则反应方程式为4Na+CCl4 4NaCl+C。答案：(1)第2周期第A族(2)NaClO(3)O2-Na+Al3+(4)4Na+CCl4 4NaCl+C8.有M、A、B、D、N、E六种
28、短周期元素,原子序数依次增大。M元素的单质是自然界最轻的气体,N元素的原子半径是所在周期除稀有气体元素外原子半径最大的。A、B、D、E分别在表(周期表的一部分)中占有相应的位置,它们的原子序数之和为37。试回答：(1)在B、D、E三种元素的最简单氢化物中,最稳定的是_(填化学式)。M、D、E、N形成的简单离子的半径由大到小的关系是(用离子符号表示)。(2)A、B、D、M可组成多种18电子分子,请写出2种具有18电子的有机物的结构简式(用结构简式表示)、。(3)由A、D、N三种元素组成的无机物(相对分子质量为106),其水溶液呈碱性,用离子方程式表示其原因。(4)BM3与元素D单质一定条件下发生
29、置换反应,在该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为。(5)已知,B2M4+D2 B2+M2D的反应可以释放能量。请写出B2M4、D2与KOH溶液组成的碱性电池的负极反应式;该电池中OH-移向极。【解析】M的单质为最轻气体,可见M为氢元素;根据A、B、D、E在周期表中相对位置关系,设A的原子序数为a,则有a+a+1+a+2+a+2+8=37,解得a=6,即A为碳元素,B为氮元素,D为氧元素,E为硫元素;另由题意可推知,N为钠元素。(1)在NH3、H2O、H2S中,H2O最为稳定,H+、O2-、S2-、Na+的半径关系为S2-O2-Na+H+。(2)C、N、O、H首先可组成多种9电子自由基：CH3
30、、NH2、OH,两个自由基可组合为18电子分子,其中为有机物的有：CH3CH3、CH3OH、CH3NH2等。(3)C、O、Na组成的无机物相对分子质量为106,其水溶液呈碱性,则物质是Na2CO3,呈碱性的原因是C 水解：C +H2OHC +OH-。(4)NH3与O2发生置换反应的化学方程式为4NH3+3O2=2N2+6H2O,氧化剂与还原剂物质的量之比为34。(5)N2H4、O2与KOH溶液可组成燃料电池,其负极上N2H4被氧化失去电子,电极反应式为N2H4+4OH-4e-=N2+4H2O。OH-向负极移动。答案：(1)H2OS2-O2-Na+H+(2)CH3OHCH3CH3(其他合理答案也可)(3)C +H2O HC +OH-(4)34(5)N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O 负
