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物质结构 元素周期律 2019-5
一、2019考试说明
① 了解元素、核素和同位素的含义。② 了解原子的构成。了解原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数以及它 们之间的相互关系。③ 了解原子核外电子排布规律。④ 掌握元素周期律的实质。了解元素周期表(长式)的结构(周期、族)及其应用。⑤ 以第 3 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关系。⑥ 以ⅠA 和ⅦA 族为例,掌握同一主族内元素性质递变规律与原子结构的关系。
⑦ 了解金属、非金属元素在周期表中的位置及其性质递变规律。⑧ 了解化学键的定义。了解离子键、共价键的形成。
二、教材精要
(一)原子结构
1.原子的构成 2.符号中各数字的含义
3.构成原子或离子的微粒之间的数量关系
(1)质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N) (2)原子中:原子序数=质子数=核电荷数=核外电子数
(3)阳离子中:质子数=核电荷数=核外电子数+离子所带电荷数
(4)阴离子中:质子数=核电荷数=核外电子数-离子所带电荷数 ※有质子的微粒不一定有中子,如1H。
4. 原子核外电子排布规律 (1)能量最低原理:核外电子总是尽先排布在能量最低的电子层里,然后再由里往外排布在能量逐步升高的电子层里,即依次K→L→M→N顺序排列。
(2)各电子层最多容纳电子数为2n 2 个,即K层2个,L层8个,M层18个,N层32个等。
(3)最外层电子数不超过8个,次外层不超过18个,倒数第三层不超过32个。
【注意】以上三条规律是相互联系的,不能孤立理解其中某条。如M层不是最外层时,其电子数最多为18个,当其是最外层时,其中的电子数最多为8个。
※核外电子排布的特殊规律(短周期元素) (1)最外层有1个电子的元素:H、Li、Na。(2)最外层有2个电子的元素:Be、Mg、He。(3)最外层电子数等于次外层电子数的元素:Be、Ar。
(4)最外层电子数是次外层电子数2倍的元素:C;是次外层3倍的元素:O;是次外层4倍的元素:Ne。
(5)电子层数与最外层电子数相等的元素:H、Be、Al。(6)电子总数为最外层电子数2倍的元素:Be。
(7)次外层电子数是最外层电子数的2倍的元素:Li、Si。(8)内层电子总数是最外层电子数2倍的元素:Li、P。
※核外电子数相等的微粒
10电子微粒
①分子:CH4、NH3、H2O、HF、Ne
②阴离子:N3-、O2-、F-、OH-、NH
③阳离子:Na+、Mg2+、Al3+、H3O+、NH
18电子微粒
①分子:SiH4、PH3、H2S、HCl、Ar、F2、H2O2、N2H4、C2H6、CH3OH、CH3F等
②阴离子:S2-、Cl-、HS-、O
③阳离子:K+、Ca2+
核外电子总数和质子总数均相同的微粒
①Na+、NH、H3O+②F-、OH-、NH
③同位素如H、H
10电子间转化:NH+OH-NH3↑+H2O NH3+H3O+=NH+ H2O
10电子与18电子间转化:HS-+ OH-= S2-+H2O S2-+H2OHS-+ OH-
※五同区分:同位素、同素异形体、同系物、同分异构体、同一物质。
(二) 元素周期律、元素周期表
1.原子序数:人们按核电荷数由小到大给元素编号,这种编号叫原子序数。(原子序数=质子数=核电荷数)
2.元素周期律:元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性的变化,这一规律叫做元素周期律。
具体内容如下:随着原子序数的递增: 呈周期性变化的本质是元素的原子核外电子排布周期性变化
①原子核外最外层电子排布的周期性变化:最外层电子数从1→8个的周期性变化。②原子半径的周期性变化:同周期元素、随原子序数递增原子半径逐渐减小的周期性变化。③元素主要化合价的周期性变化:正价+1→+7,负价-4→
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-1的周期性变化。 ④元素的性质周期性变化:金属性和非金属性周期性变化【同周期和同主族】。
元素金属性判断:A单质和水及酸反应放H2的剧烈程度B元素最高价氧化物对应水化物碱性的强弱C表(两表:金属活动表和周期表)元素非金属性判断:A单质和H2化合的难易及生成气态氢化物的稳定性B元素最高价氧化物对应水化物酸性的强弱C表(两表:非金属活动表和周期表)
3. 元素周期表 (1)元素周期表的构成 结 构
周期(共7横行)短周期(一、二、三周期)长周期(四、五、六周期、七周期 目前已满118?)
族(共18纵行,16个族)主族(ⅠA—ⅦA)(7个) 副族(ⅢB—ⅦB,ⅠB—ⅡB)(7个)Ⅷ族(8、9、10纵行)(1个)零族(稀有气体元素)(1个)
(2)原子结构、元素性质与元素周期表关系的规律
①原子序数=核内质子数 ②电子层数=周期数(电子层数决定周期数) ③主族元素最外层电子数=主族序数=最高正价数④负价绝对值=8-主族序数(限ⅣA~ⅦA)
⑤同一周期,从左到右,原子半径逐渐减小,元素的金属性逐渐减弱,非金属逐渐增强,则非金属元素单质的氧化性增强,形成的气态氧化物越稳定,形成的最高价氧化物对应水化物的酸性增强,其离子还原性减弱。
⑥同一主族,从上到下,原子半径逐渐增大,元素的金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱。则金属元素单质的还原性增强,形成的最高价氧化物对应水化物的碱性增强,其离子的氧化性减弱。
(3)“位”—“构”—“性”之间的关系
(4)判断微粒大小的方法
①同周期元素的原子或最高价离子半径从左到右渐小(稀有气体除外),如:Na>Mg>Al;Na+ >Mg2+ >Al3+ 。
②同主族元素的原子半径或离子半径从上到下渐大,如OW>Y D.Y、Z、W三种元素组成的化合物的水溶液可能显碱性
2.W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素,X的单质经常作为保护气,这四种元素可以组成阴阳离子个数比为1∶1的离子化合物。由Y、Z形成的一种化合物可与由W、Z 形成的化合物反应,生成淡黄色固体。下列说法中不正确的是
A.最简单气态氢化物的热稳定性:Y Z >W>X>Y
C.元素X与Y组成的化合物均能溶于水 D.Q氧化物对应水化物的酸性强于W氧化物对应水化物的酸性
4.X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素,X元素的一种原子不含中子,Y元素在大气中存在两种常见单质,Z与X处于同一主族,W原子最外层电子数是次外 层电子数的0.875倍。下列叙述正确的是
A.原子半径的大小顺序:r(W)>r(Z)>r(Y)>r(X) B.最简单氢化物的沸点:Y>W
C.化合物Z2Y2与X2Y2中化学键完全相同 D.由Y、Z、W三种元素组成的化合物的水溶液一定显中性
5.短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。X原子最外层比次外层多3个电子;Y、Z均为金属,Y是同周期中原子半径最大的元素,Z的简单离子半径在同周期元素中最小;W的最高价氧化物在无机含氧酸中酸性最强。下列说法正确的是 ( )
A.X的气态氢化物的热稳定性比O(氧)的强 B.元素Z、W的简单离子具有相同的电子层结构
C.Y、Z、W的最高价氧化物对应的水化物之间能相互反应
D.等质量的Y和Z单质分别与足量稀盐酸反应,前者产生的氢气多
6.短周期元素A、B、C、D最高价氧化物对应水化物分别为X、Y、Z、W,A是短周期中原子半径最大的元素,常温下X、Z、W均可与Y反应,A、C、D的原子序数及0.1mol/L X、Z、W溶液的pH如图所示(已知lg2=0.3).下列说法正确的是 ( )
A.A的离子半径小于B的离子半径 B.W、X两物质含有的化学键类型相同
C.D氢化物稳定性小于C氢化物稳定性 D.B的简单离子会影响水的电离平衡
【牛刀小试Ⅰ参考答案1D 2A 3A 4B 5C 6D】
例3.【2019说明能力培养样题1-2016-Ⅰ】短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加。m、p、r是由这些元素组成的二元化合物,n是元素Z的单质,通常为黄绿色气体,q的水溶液具有漂白性,0.01 mol·L-1 r溶液的pH为2,s通常是难溶于水的混合物。上述物质的转化关系如图所示。下列说法正确的是( )【 C】
A.原子半径的大小WY
C.Y的氢化物常温常压下为液态D.X的最高价氧化物的水化物为强酸
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【牛刀小试Ⅱ】
1.短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加。m、p、r是由这些元素组成的二元化合物。N 是元素Z 的单质,q是元素X的单质,s是元素Y的单质且常温下为淡黄色固体,m与r相遇会产生白烟。上述物质的转化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.单质沸点:W > X> Z B.原子半径:Y > Z > W
C.Y的氧化物对应的水化物酸性一定比Z的弱
D .W、X、Z三种元素组成的化合物一定是共价化合物
2.元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加。p、q、r是由这些元素组成的二元化合物。m、n分别是元素Y、Z的单质,n通常为深红棕色液体,0.01 mol/L r溶液的pH为2,p被英国科学家法拉第称为“氢的重碳化合物”,s通常是难溶于水、比水重的油状液体。上述物质的转化关系如图所示。下列说法错误的是( )
A.原子半径的大小W<X<Z B.W的氧化物常温常压下为液态
C.Y的氧化物可能呈黑色或红棕色 D.Z的氧化物的水化物一定为强酸
3.
4.短周期元素E、R、X、Y、Z的原子序数依次增大,它们组成的单质或化合物存在如下转化关系,甲、丁为二元化合物,乙、戊为单质,丙、己为三元化合物。已知25℃时,0.1 mol·L-1甲、丙两溶液的pH分别为1、13,丁、己两溶液混合时产生白色沉淀。下列说法正确的是
A.原子半径的大小Z>Y>X>R>E
B.X、Y、Z的最高价氧化物对应的水化物能相互反应
C.E、R、Z三种元素不可能存在于同一种共价化合物中
D.Z的阴离子夺取质子的能力较R的阴离子强
【牛刀小试Ⅱ参考答案1B 2D 3C 4.B】
例4 甲~辛等元素在周期表中的相对位置如下表,甲与戊的原子序数相差3,戊的一种单质是自然界硬度最大的物质,丁与辛属同周期元素。下列判断正确的是【B】
A.金属性:甲>乙>丁B.原子半径:辛>己>戊
C.丙与庚的原子核外电子数相差15
D.乙的单质在空气中燃烧生成只含离子键的化合物
例5五种短周期元素A、B、C、D、E的原子序数依次增大,A和C同族,B和D
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同族,C离子和B离子具有相同的电子层结构。A和B、D、E均能形成共价型化合物。A和B形成的化合物在水中呈碱性,C和E形成的化合物在水中呈中性。回答下列问题:
(1)五种元素中,原子半径最大的是 ,非金属性最强的是 (填元素符号);
(2)由A和B、D、E所形成的共价型化合物中,热稳定性最差的是 (用化学式表示);
(3)A和E形成的化合物与A和B形成的化合物反应,产物的化学式为 ,其中存在的化学键类型为 ;
(4)D最高价氧化物的水化物的化学式为 ;
(5)单质D在充足的单质E中燃烧,反应的化学方程式为 ;D在不充足的E中燃烧,生成的主要产物的化学式为 ;
(6)单质E与水反应的离子方程式为 。
【答案】(1)Na Cl (2)PH3 (3)NH4Cl ;离子键和共价键(4)H3PO4
(5)2P+5Cl22PCl5 ; PCl3(6)Cl2+H2O=H++Cl-+HClO
【牛刀小试Ⅲ】
W
X
Y
Z
1.【2017-Ⅲ】短周期元素W、X、Y和Z在周期表中的相对位置如表所示,这四种元素原子的最外层电子数之和为21。下列关系正确的是
A.氢化物沸点:WW
C.化合物熔点:Y2X3X
B.v能抑制水的电离而u能促进水的电离
C.粘有q的试管可用酒精洗涤
D.Z分别与Y、W组成的化合物中化学健类型可能相同
6.前20号元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,且分列四个不同周期和四个不同主族。其中A为Y元素组成的单质;甲、乙、丙、丁、戊为上述四种元素组成的二元或三元化合物;常温下乙为液体。下列说法正确的是
A.简单离子半径:Z>Y B.反应①为吸热反应
C.反应②为工业上制备漂白粉的反应原理
D.X、Y分别与Z形成的化合物中,化学键类型一定相同
7.已知X、Y、Z、W、M 均为短周期元素。25℃时,其最高价氧化物对应的水化物(浓度均为0.01mol/L)溶液的pH和原子半径的关系如图所示。下列说法不正确的是
A.X、M 简单离子半径大小顺序:X>M
B.X、Y、Z、W、M 五种元素中只有一种是金属元素
C.Z 的最高价氧化物的化学式为ZO3
D.X、Z的最简单气态氢化物反应有白烟生成
8.X、Y、Z、W是原子序数依次增大的常见短周期元素,X的某种氢化物能使湿润的红色石蕊试纸变蓝.Y的一种核素质量数为18,中子数为10.在同周期元素中Z的简单离子半径最小,W的单质是良好的半导体材料。下列说法中正确的是
A.简单气态氢化物稳定性:W >X B.Y元素的相对原子质量为18
C.X2H4的分子中极性键和非极性键数目比为4:l D.电解Z的熔融氯化物可以冶炼单质Z
9.短周期主族元素X、Y、Z、W的原子半径依次增大,且原子最外层电子数之和为15,Y是地壳中含量最高的元素,Y与Z同主族,Z与W同周期。下列说法正确的是
A.简单氢化物的还原性:Y>Z B.Z的简单离子与W的具有相同的电子层结构
C.化合物WX2中既存在离子键,又存在共价键 D.X与Y形成的化合物可能使酸性KMnO4溶液褪色
10.短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,W、X与Y最外层电子数依次相差1,装满XY2气体的小试管倒扣水槽中充分反应,试液面上升2/3,Z的单质及其某种氧化物均可做自来水消毒剂。下列关于这四种元素的说法不正确的是
A.W的简单氢化物在标准状况下的密度约为0.714g/L B.氧化物水化物的酸性可能存在:W>Z
C.W、X、Y均可形成10电子微粒和18电子微粒 D.氢化物的沸点一定是:Y>W
11.短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,它们的原子最外层电子数为互不相等的奇数,且X、Y、W原子最外层电子数之和恰好等于Z元素的核电荷数,X与W的最高化合价之和为8.常见元素Z的单质是目前使用量最大的主族金属元素单质,下列说法中不正确的是
A.Y、Z形成的一种化合物强度高,热膨胀系数小,是良好的耐热冲击材料,该化合物属于原子晶体
B.化合物YW3遇水能强烈水解,产物之一具有强氧化性
C.离子化合物YX5假如存在。该物质与水反应必然生成气体X2,同时得到一种弱碱溶液
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D.因为Z的氧化物熔点很高。不适宜于电解,故工业上常用电解Z与W的化合物的方法制取单质Z
【牛刀小试Ⅳ参考答案】
1.B 2.A 3.D 4.D5.D 6.C 7.C 8.C 9.D 10.D11.D
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