2019年高考化学二轮复习专题11物质结构元素周期律教案201903222101

专题11 物质结构元素周期律
物质结构推断题为高考常考题型，其除了考查基础知识以外，还能考查到学生推理能力和化学用语表达能力，能很好的与元素及化合物知识、反应热、电化学等知识进行结合。

其主要考查点有：原子结构、原子结构示意图、电子排布式、电子排布图，元素周期表及元素周期律，分子结构、晶体结构域性质，元素及化合物知识以及反应热、盖斯定律的应用等。

一、原子构成、同位素
（一）、熟记原子的构成
1．原子的构成粒子
2．原子中的4个数量关系
(1)质子数(Z)＝核电荷数＝核外电子数＝原子序数。

(2)质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。

(3)阳离子的核外电子数＝质子数－所带电荷数。

如Mg2＋的核外电子数是10。

(4)阴离子的核外电子数＝质子数＋所带电荷数。

如S2－的核外电子数是18。

3．一个信息丰富的符号
（二）、理清3个概念
1．元素、核素、同位素的关系
2．同位素的特征与应用
(1)同位素的特征
①电子层结构相同，化学性质几乎完全相同，物理性质不同。

②天然存在的同一元素各核素所占的原子百分数一般不变。

(2)常见的重要核素及其应用
[注意] (1)由于同位素的存在，故核素的种数远大于元素种数。

(2)不同核素可能具有相同的质子数，如2
1H 和3
1H ；也可能具有相同的中子数，如14
6C 和16
8O ；也可能具有相同的质量数，如14
6C 和14
7N 。

（三）、明辨“四同”概念的差别
1、有关概念辨析
例1．下列说法正确的是( )
A ．)235 g 核素235 92U 发生裂变反应：235 92U ＋10n ――→裂变
9038Sr ＋136 54Xe ＋1010n ，净产生的中子(1
0n)数为10N A
B ．35
17Cl 与37
17Cl 得电子能力相同
C ．中子数为146、质子数为92 的铀(U)原子：146
92U D ．235
92U 和238
92U 是中子数不同，质子数相同的同种核素
【答案】B
例2．下列叙述正确的是( )
A．40K和40Ca原子中的质子数和中子数都相等
B．某元素最外层只有一个电子，则它一定是金属元素
C．任何原子或离子的组成中都含有质子
D．同位素的不同核素的物理、化学性质完全相同
【答案】C
【解析】A项，40K的质子数是19，中子数是21；40Ca的质子数是20，中子数是20，错误；B项，最外层有一个电子的元素不一定是金属元素，如氢元素是非金属，错误；C项，原子是由原子核和核外电子构成的，原子核由质子和中子构成，原子变成离子，变化的是核外电子，但核内质子不变，所以任何原子或离子的组成中都含有质子，正确；D项，同位素的不同核素其核外电子数相同，电子层排布相同，所以化学性质相同，但物理性质不同，错误。

例8．A＋、B＋、C－、D、E五种粒子(分子或离子)中，每个粒子均有10个电子，已知：
①A＋＋C－===D＋E↑；②B＋＋C－===2D。

请回答：
(1)C－的电子式是______________________。

(2)分别写出A＋和D反应、B＋和E反应的离子方程式：________________________、________________________________________________________________________。

(3)除D、E外，请再写出两种含10个电子的分子的分子式__________________。

【答案】O－
(2)NH＋4＋H23·H2O＋H＋
H3O＋＋NH3===NH＋4＋H2O
(3)CH4、Ne
例9．若A、B、C、D均为10电子粒子，且它们之间存在以下转化：
则A为________、B为________、C为________、D为________。

【答案】NH＋4OH－NH3H2O
寻找“10电子”粒子和“18电子”粒子的方法
CH3—CH3、H2N—NH2、HO—OH、F—F、F—CH3、CH3—OH……
3、依据短周期元素原子结构特点推断元素
例10．X和Y均为短周期元素，X原子的最外层电子数是次外层电子数的2.5倍，Y位于X的前一周期，且最外层只有一个电子，则X和Y形成的化合物的分子式可表示为 ( ) A．XY B．XY2
C．XY3D．XY4
【答案】C
【解析】由题意知X是N，Y是H，C正确。

例18.能作为氯、溴、碘元素非金属性(原子得电子能力)递变规律的判断依据是________(填字母)。

a．Cl2、Br2、I2的熔点B．Cl2、Br2、I2的氧化性
c．HCl、HBr、HI的热稳定性d．HCl、HBr、HI的酸性
【答案】b、c
金属性和非金属性强弱的判断方法
元素周期表：金属性“右弱
例19.硼的最高价含氧酸的化学式不可能是( ) A ．HBO 2 B ．H 2BO 3 C ．H 3BO 3 D ．H 2B 4O 7
【答案】B
【解析】B 原子最外层电子数是3，其最高化合价是＋3价，根据化合物中正负化合价的代数和等于0可知，不可能是H 2BO 3，B 项符合题意。

例22.X 、Y 、Z 、W 在周期表中的相对位置如图所示；X 的单质在氧气中燃烧能生成两种无色气体，Y 的最简单气态氢化物的水溶液显碱性。

回答下列问题：
(1)元素X 在周期表中位于________族；W 和Z 的简单气态氢化物稳定性比较，其中较强的是________(填化学式)。

(2)W 的单质与水反应生成的含氧酸的电子式为________。

(3)在BaCl 2溶液中加入少量Y 的最高价氧化物对应水化物溶液，再通入ZO 2气体，能生成无色气体YO 和白色沉淀________(填化学式)；ZO 2和YO 还原性比较，其中较强的是________(填化学式)。

【答案】(1)第ⅣA HCl
O
Cl
(3)BaSO 4 SO 2
【解析】由Y 的最简单气态氢化物的水溶液显碱性，Y 为氮元素；由X 的原子序数小于氮元素的原子序数，且X 的单质在氧气中燃烧可生成两种无色气体，X 为碳元素，则Z 为硫元
素，W 为氯元素。

(2)氯元素的单质为氯气，与水反应生成的含氧酸为次氯酸。

(3)SO 2能被硝酸氧化为SO 2－
4，故产生的沉淀为BaSO 4。

该反应中SO 2为还原剂，NO 为还原产物，还原剂的还原性强于还原产物的还原性。

解答元素周期律(表)的“六大误区”
四、元素周期表及其应用 一、熟知元素周期表的结构 1．编排原则
2
．元素周期表的结构 (1)周期(7个横行，7个周期)
(2)族(18个纵行，16个族)
(3)元素周期表中的特殊位置
①过渡元素：元素周期表中从ⅢB族到ⅡB族10个纵列共60多种元素，这些元素都是金属元素。

②镧系：元素周期表第6周期中，57号元素镧到71号元素镥共15种元素。

③锕系：元素周期表第7周期中，89号元素锕到103号元素铹共15种元素。

④超铀元素：在锕系元素中，92号元素铀(U)以后的各种元素。

[注意] (1)第一张元素周期表是由俄国化学家门捷列夫绘制完成的。

(2)含元素种类最多的族是ⅢB族，共有32种元素。

(3)过渡元素包括7个副族和第Ⅷ族，全部是金属元素，原子最外层电子数不超过2个(1～2个)。

(4)最外层电子数为3～7个的原子一定属于主族元素，且最外层电子数即为主族的族序数。

二、明确元素周期表中元素的分区及3大应用
1．元素周期表中元素的分区
(1)分界线：如图所示，沿着元素周期表中铝、锗、锑、钋与硼、硅、砷、碲、砹的交界处画一条斜线，即为金属元素区和非金属元素区分界线(氢元素除外)。

(2)各区位置：分界线左下方为金属元素区，分界线右上方为非金属元素区。

(3)分界线附近元素的性质：既表现金属元素的性质，又表现非金属元素的性质。

2．元素周期表的三大应用
(1)科学预测：为新元素的发现及预测他们的原子结构和性质提供了线索。

(2)寻找新材料
(3)用于工农业生产
对探矿有指导意义的是地球化学元素的分布与它们在元素周期表中的位置关系，研制农药材料等。

[注意] (1)从元素周期表的分区中可以看出，非金属性最强的是F，金属性最强的是Cs(放射性元素除外)。

(2)金属元素和非金属元素分界线右侧都是非金属，但左侧的并不都是金属元素，如氢元素。

(3)过渡元素都是金属元素，金属元素只有正价，没有负价。

(4)处在金属元素和非金属元素分界线上下的元素单质并不一定是半导体，如Al是导体，B(硼)不导电。

三、必记元素周期表中的4个关系
1．常见的四组等量关系
(1)核电荷数＝质子数＝原子序数；
(2)核外电子层数＝周期序数；
(3)主族序数＝最外层电子数＝最高正价；
(4)非金属元素：最低负价＝最高正价－8。

2．同主族元素的原子序数差的关系
(1)位于过渡元素左侧的主族元素，即第ⅠA、第ⅡA族，同主族、邻周期元素原子序数之差为上一周期元素所在周期所含元素种数；如钠、钾的原子序数之差为19－11＝8。

(2)位于过渡元素右侧的主族元素，即第ⅢA～第ⅦA族，同主族、邻周期元素原子序数之差为下一周期元素所在周期所含元素种数。

如氯和溴的原子序数之差为35－17＝18(溴所在第四周期所含元素的种数)。

3．同周期第ⅡA族和第ⅢA族元素原子序数差的关系
1
4．奇偶关系
(1)原子序数是奇数的主族元素，其所在主族序数必为奇数。

(2)原子序数是偶数的主族元素，其所在主族序数必为偶数。

1、元素周期表的结构
例24．根据中学化学教材中所附元素周期表判断，下列叙述不正确的是( )
A．两短周期元素原子序数相差8，则周期数一定相差1
B．L层电子为奇数的所有元素所在族的序数与该元素原子的L层电子数相等
C．所有主族元素的最高化合价与它的族序数数值相等
D．某元素原子的核电荷数为53，则该元素位于第五周期第ⅦA 族
【答案】C
【解析】氟元素没有正价，氧元素没有最高正价，C错误。

8电子结构的判断方法
(1)经验规律法
凡符合最外层电子数＋|化合价|＝8的皆为8电子结构。

(2)试写结构法
判断某化合物中的某原子最外层是否达到8电子稳定结构，应从其结构式或电子式结合原子最外层电子数进行判断，如①H2O中O最外层有8个电子，而H最外层只有2个电子，②N2中N原子最外层有5个电子，N与N之间形成3个共价键，所以N2中的N原子最外层达到8电子稳定结构。

六、化学键与物质类别的关系
（一）、离子化合物与共价化合物的比较和判断
1．离子化合物与共价化合物的比较
含有离子键的化合物只含有共价键的化合物
阴、阳离子分子或原子
一定含有离子键，
只含有共价键
可能含有共价键
2．离子化合物和共价化合物的判断
(1)根据化学键的类型判断
凡含有离子键的化合物，一定是离子化合物；只含有共价键的化合物，是共价化合物。

(2)根据化合物的类型来判断
大多数碱性氧化物、强碱和盐属于离子化合物；非金属氢化物、非金属氧化物、含氧酸属于共价化合物。

(3)根据化合物的性质来判断
溶于水后不能电离的化合物是共价化合物。

熔融状态下能导电的化合物是离子化合物，如NaCl；不能导电的化合物是共价化合物，如HCl。

（二）、理清化学键与物质类别的关系
除稀有气体中没有化学键外，其他物质都存在化
例35.如图中每条折线表示元素周期表中第ⅣA～第ⅦA族中的某一族元素氢化物的沸点变化。

每个小黑点代表一种氢化物，其中a点代表的是( )
A．H2S B．HCl
C．PH3D．SiH4
【答案】D
七、元素的综合推断
元素推断题是高考的热点题型，命题落脚点是借助元素周期表的片段、短周期元素的结构特点及这些元素形成重要化合物的特性推断元素。

利用“位—构—性”关系综合考查元素
及其化合物的性质和化学反应原理的相关内容。

此类试题的基本特点如图所示。

[解题模板] “两步”快速突破元素推断题
1．最外层电子规律
某元素阴离子最外层电子数与次外层相同，该元素位于第三周期。

若为阳离子，则位于第四周期。

如S2－与K＋的最外层和次外层电子数均相同，则S位于第三周期，K位于第四周期。

3．“阴上阳下”规律
电子层结构相同的离子，若电性相同，则位于同周期，若电性不同，则阳离子位于阴离子的下一周期——“阴上阳下”规律。

如O2－、F－、Na＋、Mg2＋、Al3＋电子层结构相同，则Na、Mg、Al位于O、F的下一周期。

例36.a、b、c、d为短周期元素，a的原子中只有1个电子，b2－和c＋离子的电子层结构相同，d和b同族。

下列叙述错误的是( )
A．a与其他三种元素形成的二元化合物中其化合价均为＋1
B．b与其他三种元素均可形成至少两种二元化合物
C．c的原子半径是这些元素中最大的
D．d与a形成的化合物的溶液呈弱酸性
[解题流程]
第一步：挖掘题干信息，确定元素名称
第二步：根据元素周期表、周期律，判断递变规律
例37.原子序数依次增大的元素a、b、c、d，它们的最外层电子数分别为1、6、7、1。

a －的电子层结构与氦相同，b和c的次外层有8个电子，c－和d＋的电子层结构相同。

下列叙述错误的是( )
A．元素的非金属性次序为c>b>a
B．a和其他3种元素均能形成共价化合物
C．d和其他3种元素均能形成离子化合物
D．元素a、b、c各自最高和最低化合价的代数和分别为0、4、6
【答案】B
例38.a、b、c、d为短周期元素，a的M电子层有1个电子，b的最外层电子数为内层电子数的2倍，c的最高化合价为最低化合价绝对值的3倍，c与d同周期，d的原子半径
小于c。

下列叙述错误的是( )
A．d元素的非金属性最强
B．它们均存在两种或两种以上的氧化物
C．只有a与其他元素生成的化合物都是离子化合物
D．b、c、d分别与氢形成的化合物中化学键均为极性共价键
【答案】D
【解析】短周期元素中M层电子数是1，则a的核外电子排布是2、8、1，a是Na元素；b的最外层电子数为内层电子数的2倍，则b核外电子排布是2、4，b是C元素；c的最高化合价为最低化合价绝对值的3倍，则c是S元素；c、d的原子处于同一周期，d的原子半径小于c，根据元素周期律可知d是Cl元素。

A.在上述元素中非金属性最强的元素是Cl元素，正确；B.Na可以形成Na2O、Na2O2两种氧化物，C可以形成CO、CO2两种氧化物，S可以形成SO2、SO3两种氧化物，而Cl元素则可以形成Cl2O、ClO2、ClO3等多种价态的氧化物，正确；C.Na是金属元素，可以与非金属元素C、S、Cl形成离子化合物，正确；D.C元素可以与H元素形成乙烷，该分子中含有非极性键，错误。

八、依据元素周期表的“片段结构”推断元素
1．元素周期表中短周期的特殊结构的应用
(1)元素周期表中第一周期只有两种元素H和He，H元素所在的第ⅠA族为元素周期表的左侧边界，第ⅠA族左侧无元素分布。

(2)He为0族元素，0族元素为元素周期表的右侧边界，0族元素右侧没有元素分布。

利用这个关系可以确定元素所在的周期和族。

2．元素的位置关系和原子序数关系的应用
(1)同一周期中元素的原子序数比左边元素原子序数大1，比右边元素的原子序数小1。

(2)同主族上下周期元素的原子序数关系
①若在ⅠA族或ⅡA族，原子序数之差为上周期所包含的元素种数。

②若在ⅢA～ⅦA族，原子序数之差为下周期所包含的元素种数。

如第三和第四周期的同族相邻元素，若在ⅠA或ⅡA族，原子序数之差为8，若在ⅢA～ⅦA族，原子序数之差为18。

3．熟悉主族元素在周期表中的特殊位置
①族序数等于周期数的元素：H、Be、Al。

②族序数等于周期数2倍的元素：C、S。

③族序数等于周期数3倍的元素：O。

④周期数是族序数2倍的元素：Li、Ca。

⑤周期数是族序数3倍的元素：Na、Ba。

⑥最高正价与最低负价代数和为零的短周期元素：H、C、Si。

⑦最高正价是最低负价绝对值3倍的短周期元素：S。

⑧除H 外，原子半径最小的元素：F 。

⑨最高正价不等于族序数的短周期元素：O(F 无正价)。

例39.短周期元素X 、Y 、Z 、W 在元素周期表中的相对位置如右所示。

已知Y 、W 的原子序数之和是Z 的3倍，下列说法正确的是( )
A ．原子半径：X ＜Y ＜Z
B ．气态氢化物的稳定性：X ＞Z
C ．Z 、W 均可与Mg 形成离子化合物
D ．最高价氧化物对应水化物的酸性：Y ＞W
[解题流程]
第一步：挖掘题干信息，确定元素名称
第二步：根据元素周期表、周期律，判断递变规律
例40.短周期元素X 、Y 、Z 、W 在元素周期表中的相对位置如右所示，其中W 原子的质子数是其最外层电子数的三倍。

下列说法不正确的是( )
A ．原子半径：W ＞Z ＞Y ＞X
B．最高价氧化物对应水化物的酸性：X＞W＞Z
C．最简单气态氢化物的热稳定性：Y＞X＞W＞Z
D．元素X、Z、W的最高化合价分别与其主族序数相等
【答案】A
例41.甲～庚等元素在周期表中的相对位置如下表，己的最高价氧化物对应水化物有强脱水性，甲和丁在同一周期，甲原子最外层与最内层具有相同电子数。

下列判断正确的是( )
A．丙与戊的原子序数相差18
B．气态氢化物的稳定性：庚＜己＜戊
C．常温下，甲和乙的单质均能与水剧烈反应
D．丁的最高价氧化物可用于制造光导纤维
【答案】D
【解析】己的最高价氧化物对应水化物有强脱水性，则己为S；由元素在周期表中的相对位置可推断：丙为B、丁为Si、庚为F；因甲和丁在同一周期，且甲原子最外层与最内层具有相同电子数，则甲为Mg，乙为Ca。

A.丙为B，原子序数为5，而戊位于P的下方，其原子序数比P的原子序数大18，即戊的原子序数为33，则丙与戊的原子序数相差28，错误；B.同周期元素自左向右，元素的非金属性逐渐增强，同主族元素自上而下，元素的非金属性逐渐减弱，因此元素的非金属性：庚＞己＞戊，元素的非金属性越强，其气态氢化物的稳定性越强，故氢化物稳定性：庚＞己＞戊；C.常温下，甲(Mg)与水反应缓慢，加热时反应较快；D.丁(Si)的最高价氧化物为SiO2，可用于制造光导纤维，正确。

九、依据元素及其化合物性质推断
常见元素及其化合物的特性
(1)形成化合物种类最多、单质是自然界中硬度最大、气态氢化物中氢的质量分数最大的元素：C。

(2)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。

(3)地壳中含量最多的元素或气态氢化物的沸点最高的元素或氢化物在通常情况下呈液态
的元素：O。

(4)地壳中含量最多的金属元素：Al。

(5)最活泼的非金属元素或无正价的元素或无含氧酸的非金属元素或无氧酸(气态氢化物)可腐蚀玻璃的元素或气态氢化物最稳定的元素或阴离子的还原性最弱的元素：F。

(6)最活泼的金属元素或最高价氧化物对应水化物碱性最强的元素或阳离子的氧化性最弱的元素：Cs(放射性元素除外)。

(7)最易着火的非金属元素的单质，其元素是P。

(8)焰色反应呈黄色的元素：Na。

(9)焰色反应呈紫色(透过蓝色钴玻璃观察)的元素：K。

(10)单质密度最小的元素：H，密度最小的金属元素：Li。

(11)常温下单质呈液态的非金属元素：Br；金属元素：Hg。

(12)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：Al。

(13)元素的气态氢化物和它的最高价氧化物对应水化物发生化合反应的元素：N，能发生氧化还原反应的元素：S。

(14)元素的气态氢化物能和它的氧化物在常温下反应生成该元素单质的元素：S。

(15)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。

(16)常见的一种元素存在几种单质的元素：C、P、O、S，其中一种同素异形体易着火的元素：P。

例42.四种短周期主族元素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：W＜X＜Z
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：W＜Y
D．最高价氧化物的水化物的酸性：Y＞Z
[解题流程]
第一步：挖掘题干信息，确定元素名称
第二步：根据元素周期表、周期律，判断递变规律
例43.已知A、B、C、D、E是短周期中原子序数依次增大的5种主族元素，其中元素A、E 的单质在常温下呈气态，元素B的原子最外层电子数是其电子层数的2倍，元素C在同周期的主族元素中原子半径最大，元素D是地壳中含量最多的金属元素。

下列说法正确的是( ) A．B元素在自然界只有一种核素
B．元素C、D、E的简单离子的半径依次减小
C．在5种元素中E元素的单质氧化性最强
D．化合物AE与CE含有相同类型的化学键
【答案】C
例44.短周期元素X 、Y 、Z 、M 的原子序数依次增大，元素X 的一种高硬度单质是宝石，Y 2＋
电子层结构与氖相同，Z 的质子数为偶数，室温下M 单质为淡黄色固体，回答下列问题：
(1)M 元素位于周期表中的第________周期、________族。

(2)Z 元素是________，其在自然界中常见的二元化合物是________。

(3)X 与M 的单质在高温下反应的化学方程式为________________________________，产物分子为直线形，其化学键属________共价键(填“极性”或“非极性”)。

(4)四种元素中的________可用于航空航天合金材料的制备，其单质与稀盐酸反应的化学方程式为______________________________。

【答案】(1)三 ⅥA
(2)Si SiO 2
(3)C ＋2S =====高温 CS 2 极性
(4)Mg Mg ＋2HCl===MgCl 2＋H 2↑。