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专题七 原子结构 元素周期律
考点 原子结构与化学键 元素周期表与元素周期律
了解原子的构成及原子序数 核电荷数 质 了解元素周期表 长式 的结构 周期 族 及其应用
1. 、 、 1. ( ) ( 、 )
课 子数 中子数 核外电子数之间的关系 掌握元素周期律的实质
、 、 2.
标 了解原子核外电子排布规律 以第 周期为例 掌握同一周期内元素性质的递变规律与原子结构的
2. 3. 3 ,
解 解读 了解元素 核素和同位素的含义 关系
3. 、
读 了解化学键的定义 以 和 族为例 掌握同一主族内元素性质递变规律与原子结构
4. 4. ⅠA ⅦA ,
了解离子键 共价键的形成 的关系
5. 、
掌握电子式的书写方法 了解金属 非金属元素性质的递变规律以及在周期表中的位置
6. 5. 、
本专题知识在高考中的命题形式通常有两种 一种是通过观察 比较图表中数据的变化趋势 总结出有关规律 再运用于
考情分析 : 、 , ,
解题 另一种是以文字形式给出信息 先进行元素的推断 再以所得元素为载体进行考查
; , ,
备考指导 试题往往以原子结构或元素化合物性质为突破口进行元素推断 然后综合考查元素周期律 化学键 常见物质的性质等
, 、 、
命题思想 解题指导 拓展延伸
主要考查对元素 位 构 性 关系的分 分析近几年高考题可以发现 题干给出的 根据原子序数 元素的位置 原子结构来
“ — — ” , 、 、
析和解决化学问题的能力 利用原子结构 已知条件不再是单纯的原子结构特征 而 推断元素为解答的关键 侧重分析与应用
, , ,
模型 化学键模型分析解题 体现了证据 是添加了元素化合物的性质 并多以此为 能力的考查 注意规律性知识的应用 充
、 , , , ,
推理与模型认知的学科核心素养 解题的突破口 元素周期表的应用会结 分利用同主族元素性质的相似性和递变
。 。
合原子结构特征综合考查 性 熟练掌握离子化合物和共价化合物的
。 ,
判断方法 如只含非金属元素的化合物不
,
一定是共价化合物 铵盐是离子化合物
( )。
专题七 原子结构 元素周期律 3536 5年高考3年模拟 A版 高考化学
5化学键与物质类别的关系
.
考点一 原子结构与化学键
1原子的构成及各微粒之间的数量关系
.
原子的构成
(1)
ì {质子 Z个 决定元素的种类
ï原子核 ( ):
ï 中子 A Z 个 决定同位素的种类
原子 A í [( - ) ]:
(ZX)ï核外电子 Z个 最外层电子数决定元素的 特别提示 离子化合物中一定含有离子键,离子键只能
ï ( ): ①
î 化学性质 存在于离子化合物中。
(2)
各微粒间的数量关系 共价键可存在于离子化合物、共价化合物和单质中。
A ZX 表示质量数为A 、 质子数为Z的一个原子 。 ② 熔融状态下能导电的化合物是离子化合物,如 ;熔融
③ NaCl
a. 核电荷数 = 核内质子数 = 原子核外电子数 ; 状态下不能导电的化合物是共价化合物,如 。
HCl
b.
质量数
(
A
)=
质子数
(
Z
)+
中子数
(
N
);
6化学键的表示方法———电子式
.
离子所带电荷数 质子数 核外电子总数
c. =| - |。 概念 在元素符号周围用 或 来代表原子的最外层
2原子核外电子排布 : “·” “×”
电子 价电子 的式子
.
( ) 。
原子 ··
a. :Na Na×,Cl ·Cl · ·
··
3 . 元素、核素、同位素的概念及相互关系 b. 离子化合物 :MgCl2 [ · · · C · l · ·] - Mg 2+ [ · · · C · l · ·] -
·· ··
非金属单质及共价化合物
c. :N2 ∶ N︙︙N∶
·· ··
· · ·
H2O2 H·O··O··H
··
考点二 元素周期表与元素周期律
一、元素周期表
4离子键、共价键的比较
. 1元素周期表的结构
.
共价键 {第一周期 种元素
离子键 :① 2
非极性键 极性键 短周期 第二周期 种元素
周期 ì ï :② 8
阴 阳离子通过静电 ï 第三周期 种元素
、 原子间通过共用电子对 电子云 个 í :③ 8
概念 作 学键 用所形成的化 重叠 ) 而形成的化学键 ( 元 ì ï ï ( 横 7 行 )î ï ï 长周期 ì í ï ï 第 第 四 五 周 周 期 期 : : ④ ⑤ 1 1 8 8 种 种 元 元 素 素
成键粒子 阴 阳离子 原子 素ïï ï第六周期 种元素
、 周í ï :⑥ 32
î第七周期 种元素
共用电子对 期ï :⑦ 32
共用电子对不 表ï ì主族 由长周期和短周期元素共同构成 共 个主族
成键实质 阴
、
阳离子的静电作用
偏向任何一方
偏
原子
向 一 方
î
ï族
个í
ï
ï副族
:
: 完全由长周期元素构成 , 共 ⑨ 7
,
个
⑧
副 族
7
(18 ï第 族 第 、 、 三个纵行
活泼金属元素与活 不同种元素 纵行 ï Ⅷ : ⑩ 8 9 10
同种元素原子 ) î 族 第 纵行
形成条件 泼非金属元素经电 原 子 之 间 0 : 18
之间成键 2元素原子最外层电子数与族的关系
子得失 形成离子键 成键 .
,
最外层电子数为 的元素 族 族 副族
非金属单质 某 共价化合物 (1) 1~2 :ⅠA 、ⅡA 、 、
; 族
形成的物质 离子化合物 些共价化合物 或 离 子 化 0 (He)。
最外层电子数在 之间的元素一定是主族元素
或离子化合物 合物 (2) 3~7 。
····
最外层电子数为 的元素 族 除外
(3) 8 :0 (He )。
纳米材料垃圾的危害 经济合作与发展组织近日称加强研究纳米材料垃圾可能给人类健
康和生态系统带来的风险已是当务之急。 纳米材料垃圾对皮肤和细胞的渗透性更强,已有研究显示,其侵
入机体有增大罹患肺癌和神经系统中毒风险的可能,并可能对生态系统造成一定影响。 现有的垃圾焚烧
炉、污水处理池等垃圾处理设备尚不具备处理纳米材料垃圾的能力,应对其类型、数量和潜在危害深入研
究,并探讨是否需对可能触及纳米材料垃圾的回收人员加强防护。
专题七 原子结构 元素周期律 37
二、元素周期律 续表
项目 同周期(左 右) 同主族(上 下) 项目 同周期(左 右) 同主族(上 下)
→ → → →
核电荷数 逐渐增大 逐渐增大 阳离子氧化性逐渐 阳离子氧化性逐渐
离子的氧化性 增强 减弱
电子层数 相同 逐渐增多 、
还原性 阴离子还原性逐渐 阴离子还原性逐渐
原子 原子半径 逐渐减小 ( 稀有气体 逐渐增大 减弱 增强
元素除外
结构 )
气态氢化物稳
阳离子逐渐减小 阴 逐渐增强 逐渐减弱
, 定性
离子半径 离子逐渐减小 r 阴 逐渐增大
, (
离子 )> r ( 阳离子 ) 性质 最高价氧化物
碱性逐渐减弱 碱性逐渐增强
对应的水化物
最高正化合价由 +1
的酸碱性
酸性逐渐增强 酸性逐渐减弱
除外 最 最高正化合价 主
化合价 →+7(O、F ), =
低负化合价 族序数 除外
=-(8- (O、F )
主族序数 呈增大趋势
) 第一电离能 (ⅡA、 逐渐减小
性质 族元素除外
ⅤA )
金属性逐渐减弱
元素的金属性 非金属性逐渐增强 金属性逐渐增强 电负性 逐渐增大 逐渐减小
和非金属性 稀有气体元素除 非金属性逐渐减弱
(
外
)
考点二
:①2 ②8 ③8 ④18 ⑤18 ⑥32 ⑦32 ⑧7 ⑨7
⑩8、9、10 18
超薄涂层敷料 日本科学家报道了一种最新开发的超薄涂层敷料,这种被称为纳米片的生
物材料有黏性,不仅可黏附在平坦表面,也能不用黏合剂贴在凹凸不平的表面,弥补现有伤口敷料适于处
理相对平坦和范围较大的烧伤区域,但在人体的曲线、褶皱和隆起部位效果欠佳的不足。 他们把聚左旋乳
酸材料放入装有水的试管中快速旋转,使其破裂成小碎片,再将液体倒在一个平面上,小碎片交叠拼凑,干
燥后便成为一整张纳米片。
同一周期 稀有气体元素除外 非金属元素越靠右 其
(4) ( ), ,
非金属性越强 同一主族 非金属元素越靠上 其非金属性越强
; , , 。
非金属之间的置换反应 若 元素的单质能置换出
(5) , A B
一、元素金属性、非金属性强弱的比较 元素的单质 则 元素的非金属性强于 元素
, A B 。
1比较元素金属性强弱的方法 二、微粒半径大小的比较
.
金属与水 或非氧化性酸 的反应越容易 其对应元素 1微粒半径大小的比较规律
(1) ( ) , .
的金属性越强
。 同一周期 随着原子序数递增 原子半径逐渐减小 稀有气
最高价氧化物对应水化物的碱性越强 则对应金属元素 ① , , (
(2) , 体元素除外 如
的金属性越强 )。 :
。 原子 r (Na)> r (Mg)> r (Al)> r (Si)> r (P)> r (S)> r (Cl)
在金属活动性顺序中 金属元素的位置越靠前 其金属 同一主族 随着电子层数递增 原子半径逐渐增大 如
(3) , , 半径 ② , , 。 :
性越强 r r r r r
。 (Li)< (Na)< (K)< (Rb)< (Cs)
同一周期 金属元素越靠前 其金属性越强 同一主族 不同周期和主族 选参照进行比较 如 和 比较 因
(4) , , ; , ③ , 。 Rb Ca ,
金属元素越靠下 其金属性越强 r r r r 所以r r
, 。 (K)> (Ca),(Rb)> (K), (Rb)> (Ca)
金属与盐溶液的置换反应 若 元素的单质能置换出
(5) , A B
元素的单质 则 元素的金属性强于 元素 同种元素的粒子半径 阴离子大于原子 原子大于阳离子
, A B 。 ① : , ,
一般金属阳离子的氧化性越强 则对应金属元素的金属 低价阳离子大于高价阳离子 如 r - r r
(6) , 。 : (Cl )> (Cl), (Fe)>
性越弱 注 氧化性 3+ 2+ 2+ 金属性 r 2+ r 3+
。 ( : Fe >Cu >Fe , Fe>Cu) (Fe )> (Fe )
电化学原理 不同金属形成原电池时 通常作负极的金 电子层结构相同的离子 核电荷数越大 半径越小 如
(7) : , ② , , 。 :
属的金属性强 通常在电解池阴极上先析出的金属的金属性弱 r 2- r - r + r 2+ r 3+
; 。 离子 (O )> (F )> (Na )> (Mg )> (Al )
2比较元素非金属性强弱的方法 带相同电荷的离子 电子层数越多 半径越大 如 r +
. 半径 ③ , , 。 : (Li )<
非金属单质与 越易化合 则其对应元素的非金属性 r + r + r + r + r 2- r 2- r 2-
越强
(1) H2 ,
r
(Na
2-
)< (K )< (Rb )< (Cs ), (O )< (S )< (Se )<
(Te )
。 核电荷数 电子层数均不同的离子可选一种离子作为参照
形成的简单氢化物越稳定 则其对应元素的非金属性 ④ 、
越强 (2) , 进行比较 。 如比较r (K + ) 与r (Mg 2+ ) 可选 r (Na + ) 为参照 :
。 最高价氧化物对应水化物的酸性越强 其对应元素的非 r (K + )> r (Na + )> r (Mg 2+ )
(3) ,
金属性越强
。
38 5年高考3年模拟 A版 高考化学
2“三看”法快速判断简单粒子半径大小 越小
. 。
一看电子层数 最外层电子数相同时 电子层数越多 半径 三看核外电子数 当核电荷数相同时 核外电子数越多 半
: , , : , ,
越大 径越大
。 。
二看核电荷数 当电子层结构相同时 核电荷数越大 半径
: , ,
地沟油变生物柴油 生物柴油指由动植物油脂经化学反应后制成可代替石化柴油的再生
性柴油燃料。 生物柴油的性质与普通石化柴油相似,具有含氧量高、润滑性好、使用安全等优点。 用地沟
油等废弃油脂制造生物柴油不仅可以为柴油产品升级提供一种清洁、可再生的添加剂,降低机动车排放对
环境的污染,也为合理处理地沟油,防止其回流餐桌,开辟了一条新的道路。
元素“位—构—性”的关系及应用
电子微粒 以 为核心 推断同周期的非金属元素形
1常见元素及其单质或化合物的特性 ②18 : Ar ,
. 成的微粒和下一周期的主族金属元素形成的微粒等
。
物质特性 元素
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 气态氢化物中氢的质量分数最大的
、 C
元素
空气中含量最多的元素 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 气态氢化物的沸点最高的元
、 其他等电子数的微粒
素 氢化物在通常情况下呈液态的元素 O (2)
、 电子 的微粒 取代基
单质最易着火的非金属元素 “9 ” :—F、—OH、—NH2、—CH3( )
P 电子 的微粒
焰色呈黄色的元素 Na “ “ 2 14 电子 ” ” 的微粒 : : H S e i 、 、 H N - 2 、 、 L C i O + 、 、 B C e 2H 2+ 2 、H2
焰色呈紫色 透过蓝色钴玻璃观察 的元素 质子数及核外电子总数均相等的微粒
( ) K (3)
+ + + - - - - -
单质密度最小的元素 ①Na 、NH4、H3O ;②HS 、Cl ;③F 、OH 、NH2;④N2、CO、
H 等
单质密度最小的金属元素
C2H2 。
Li 例 (2020山东等级考模拟,6) 为原子序数
X、Y、Z、W
2依据主族元素在周期表中的特殊位置推断元素(前20号 依次增大的四种短周期主族元素 为上述四种元素
. ,A、B、C、D、E
元素) 中的两种或三种所组成的化合物 已知 的相对分子质量为
。 A
族序数等于周期数的元素 分子中含有 个电子 五种化合物间的转化关系如图所
(1) :H、Be、Al 28,B 18 ,
族序数等于周期数 倍的元素 示 下列说法错误的是
(2) 2 :C、S 。 ( )
族序数等于周期数 倍的元素
(3) 3 :O
周期数是族序数 倍的元素
(4) 2 :Li、Ca
周期数是族序数 倍的元素
(5) 3 :Na
最高正价与最低负价代数和为零的短周期元素
(6) :H、C、Si 组成化合物的沸点一定比 组成化合物的沸点低
最高正价是最低负价绝对值 倍的短周期元素 A.X、Y X、Z
(7) 3 :S 的最高价氧化物的水化物为弱酸
除 外 原子半径最小的元素 B.Y
(8) H , :F 组成的分子可能为非极性分子
3根据元素在周期表中位置,确定其化合物的化学式 C.Y、Z
. 是所在周期中原子半径最小的元素
知道元素在周期表中的主族序数后 根据化合价规律就可 D.W
, 解题导引 本题以化合物之间的转化为载体 综合考查了
以写出它的化合物的化学式 例如 用 代表元素 ,
, ( R ): 元素推断 电子微粒 最高价含氧酸的酸性强弱 分子极性的
、18 、 、
ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 判断和原子半径的大小比较等知识点 需要有较高的接受 吸收
, 、
氢化物 和整合化学信息的能力 以及分析和解决化学问题的能力 考查
RH4 RH3 H2R HR , ,
了变化观念与平衡思想 证据推理与模型认知的学科核心素养
最高价氧化物 、 。
RO2 R2O5 RO3 R2O7 解析 由转化关系及 的相对分子质量为 和 分子含
最高价含氧酸 或 或 A 28 B
H4RO4 H2RO3 H3RO4 HRO3 H2RO4 HRO4 个电子推知: 为乙烯、 为氯化氢、 为氯乙烷、 为水、 为
18 A B C D E
4电子数相等的微粒的确定方法 乙醇; 、 、 、 分别对应的元素为 、 、 、 。 项, 、 组成
. X Y Z W H C O Cl A X Y
寻找 电子和 电子微粒的方法 的化合物为烃类物质,沸点可能高于 、 组成的化合物,错误;
(1) 10 18 X Z
电子微粒 以 为核心 推断同周期的非金属元素形 项, 的最高价氧化物的水化物为 ,属于弱酸,正确;
①10 : Ne , B Y H2CO3
成的微粒和下一周期的金属元素形成的微粒 项, 、 组成的分子可能为非极性分子,如 ,正确; 项,
。 C Y Z CO2 D W
是 ,是第三周期中原子半径最小的元素,正确。
Cl
答案 A
专题七 原子结构 元素周期律 39
解析 为 、 为 、 为 、 为 。 项,
W H X B Y N Z Na A
H H
元素推断之未来考查趋势
[
H B N N
]-中
H
、
B
、
N
之间均为共价键,正确;
B
项,
Na
既
元素推断题主要考查元素周期表中 位 构 性 三者之间
“ — — ” H H H
的关系及利用物质结构和性质进行综合推断的能力 体现了证 可与水反应,也可与甲醇反应,正确; 项, ( )的最高价氧化
, C Y N
据推理与模型认知 科学态度与社会责任的核心素养 在高考 物的水化物为 ,属于强酸,正确; 项, 中, 个 原子
、 。 HNO3 D BF3 1 B
中根据图表 数据等所给背景材料 分析有关现象的变化规律常 与 个 原子形成 个共价键, 不满足 电子稳定结构,错误。
、 , 3 F 3 B 8
受命题者的青睐 在元素推断题中 高考考查就有此趋势 从 答案 D
。 , 。
最初单一的元素推断 衍变到融合物质转化考查元素推断 融合
, 、 趋势二 融合坐标图像考查元素推断
元素周期表考查元素推断 融合化学实验考查元素推断等 为
、 。 图像题一直都是高考化学中比较常见的一种化学题型 图
创新命题形式 出现了融合物质结构考查元素推断的试题 今后 ,
, , 像是知识最直观的体现之一 可以通过图像进行推理得出题目
的高考中 可能会继续延用这种命题形式 融合物质结构信息 ,
, , 、 中隐含信息 元素推断题融合图像 更能考查学生的思维能力
图像信息等 试题题眼常常隐藏于物质结构或图像信息中 解答 。 , ,
, , 常用的坐标参数有 原子半径 最外层电子数 原子序数 化
此类试题可以采用如下思维模型 : 、 、 、pH、
: 合价 溶液或气体体积等
、 。
例2 为四种短周期元素 它们的最高价氧化
X、Y、Z、W ,
物对应的水化物分别为甲 乙 丙 丁 常温下甲 丙 丁均可与
、 、 、 。 、 、
乙反应生成盐和水 的原子序数及 -1甲 丙
,X、Z、W 0.1 mol·L 、 、
丁溶液的 如图所示 已知 下列说法正确的是
pH ( lg2=0.3)。
( )
趋势一 融合物质结构考查元素推断
融合物质结构的元素推断题 通常在物质结构中隐含解题
,
突破口 首先必须挖掘物质结构中的信息 在试题中物质结构信
, ,
息可能以如下形式出现 物质的结构式 电子式 球棍模型 比例
: 、 、 、
模型 简易晶胞构型 物质的空间构型等
、 、 。
例1 (2020 课标Ⅱ,13,6 分)一种由短周期主族元素
组成的化合物 如图所示 具有良好的储氢性能 其中元素
( ), , W、 简单阴离子的还原性
的原子序数依次增大 且总和为 下列有关叙述错误 A. :Z<W
X、Y、Z 、 24。 的简单离子都会影响水的电离平衡
的是 B.Y、Z
( ) 乙固体中加入甲的溶液或浓氨水 固体都能溶解
C. ,
W W 分别与 形成的化合物皆为离子化合物
D.X、Y W
+ - 解题导引 根据题干内容 整合信息 题干信息
Z [W X Y Y] , 。 :X、Y、Z、
为四种短周期元素 甲 丙 丁均可与乙反应生成盐和水 图
W 、 、 、 ;
该化合物中 之
W
间均
W
为共
W
价键
像信息 -1甲 丙 丁溶液的
:0.1 mol·L 、 、 pH。
A.
的单质既能
,W
与
、
水
X、
反
Y
应 也可与甲醇反应
确定元素
:
由图像信息得
0.1 mol·L
-1甲溶液的
pH=13,
甲
B.Z
的最高化合价氧化物
,
的水化物为强酸
为强碱 结合 为短周期元素 可确定 为 -1丙
, X , X Na;0.1 mol·L
C.Y
的氟化物 中原子均为 电子稳定结构
溶液的
pH=0.7,
则丙为二元强酸
,
可确定
Z
为
S;0.1 mol·L
-1丁
D.X XF3 8 溶液的 则丁为一元强酸 可确定 为 再由 常温下
解题导引 根据题干内容 整合信息 题干信息 短周期主 pH=1, , W Cl; “
, 。 : 甲 丙 丁均可与乙反应生成盐和水 确定 为 则甲 乙
族元素 元素 的原子序数依次增大且总和为 物质 、 、 ”, Y Al。 、 、
、 W、X、Y、Z 24; 丙 丁分别为
结构信息 只形成 个共价键 可形成 个共价键 为 、 NaOH、Al(OH)3、H2SO4、HClO4。
价阳离子 :W 1 、 Y 3 、 Z +1 解析 A 项,还原性: S 2- >Cl -,错误。 B 项, Y ( Al )、 Z ( S )的
确定元 。 素 由 只形成 个共价键 确定 为 由 可形 简单离子 3+、 2-都能水解,都会促进水的电离,正确。 项,
Al S C
成 个共价键 : 确定 W 为 1 由 为 价 , 阳离 W 子 确 H 定 ; Y 为 ( ) 溶于 溶液,不溶于氨水,错误。 项, 为离
由元 3 素 , 的 Y 原子序 N; 数依 Z 次增 +1 大且总和为 , 确 Z 定 N 的 a; A 子 l 化 O 合 H 物 3 , Na 为 O 共 H 价化合物,错误。 D NaCl
W、X、Y、Z 24, X
AlCl3
原子序数 为 答案 B
=24-11-1-7=5,X B。
弯曲纳米石墨烯 名古屋大学以由 个碳原子形成的六角形分子为基本单位,利用“交叉
6
耦合”法,在六角形分子之间又增加五角形和七角形的碳分子,使不同分子结合在一起形成了一种高
0.6
纳米、宽 纳米,呈黄色的弯曲纳米石墨烯。 碳分子间有大量微小空间,易溶解于乙醇等有机溶剂中,易
1.3
应用到电子基板上,可用于制造太阳能电池和电子元件等。 向溶有该新型分子的溶液照射紫外线,能发出
绿色的荧光,可用于生物成像领域。