专题二 基本理论
第四讲 物质结构与元素周期律
2016高考导航——适用于全国卷Ⅰ
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命题趋势
1.了解元素、核素和同位素的含义。
2.了解原子构成。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。
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.以第三周期为例，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族和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、非金属在元素周期表中的位置及其性质递变的规律。
8.了解化学键的定义。了解离子键、共价键的形成。
9.以上各部分知识的综合应用。
原子结构和化学键
2014·T10
2013·T9
1．高考对原子结构的考查常从以下角度进行：(1)构成原子的粒子及各粒子之间的关系，以及质子数、中子数、电子数与元素、原子、同位素、原子序数、质量数等概念之间的联系。(2)对1～18号元素的核外电子排布规律的考查，通常与元素的性质及其在周期表中的位置结合起来综合考查。
2．近几年高考试题中，本讲内容在选择题中出现的几率非常大，其考查形式一般为以元素在周期表中的相对位置、原子结构特点以及元素的某些特性为元素推断的起点，考查内容涉及元素周期律的主要内容，综合性较强。
元素周期律和元素周期表
2015·T12
2014·T10
元素的推断
2015·T12
2013·T9
,
考点一 原子结构和化学键
[学生用书P15]
1．元素、核素、同位素之间的关系
2．巧识10电子、18电子微粒
(1)10电子微粒
19
(2)18电子微粒
3．理解化学键与物质类别的关系
(1)当一个化合物中只存在离子键时，该化合物是离子化合物。
(2)当一个化合物中同时存在离子键和共价键时，该化合物是离子化合物。
(3)只有当化合物中只存在共价键时，该化合物才是共价化合物。
(4)在离子化合物中一般既含有金属元素又含有非金属元素(铵盐除外)；共价化合物一般只含有非金属元素，但个别含有金属元素，如AlCl3是共价化合物；只含有非金属元素的化合物不一定是共价化合物，如铵盐。
(5)非金属单质只有共价键(稀有气体除外，因其不含化学键)。
微粒的组成与结构
1．(化学用语判断类)(2015·高考江苏卷)下列有关氯元素及其化合物的表示正确的是( )
A．质子数为17、中子数为20的氯原子：Cl
B．氯离子(Cl－)的结构示意图：
C．氯分子的电子式：
D．氯乙烯分子的结构简式：H3C—CH2Cl
[破题关键] 核素的表示式 X中，左上角A表示质量数，左下角Z表示质子数；注意离子与原子的结构示意图的差异；在有机物的结构简式中要突出官能团。
解析：选C。A选项，氯原子符号左上角的数据应是质量数，其质量数为37，所以错误；B选项，氯离子的最外层电子数应为8，所以错误；C选项，电子式表示符合要求，所以正确；D选项，结构简式表示的是氯乙烷而不是氯乙烯，所以错误。
[互动拓展]
(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？
(2)核素、同位素、同素异形体描述的对象有何不同？
答案：(1)X表示一个质量数为A、质子数为Z的X原子，且A＝Z＋N(N表示中子数)；元素是具有相同质子数(核电荷数)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)核素是具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子，同位素是质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同原子，故它们描述的对象都是原子；同素异形体是同种元素形成的不同单质，描述对象是单质。
判断下列说法是否正确。
(1)NaHCO3、HCOONa均含有离子键和共价键。( )
19
(2)ⅠA族与ⅦA族元素间可形成共价化合物或离子化合物。( )
(3)CO2分子中的化学键为非极性键。( )
(4)(2014·高考山东卷)Cl与Cl得电子能力相同。( )
答案：(1)√ (2)√ (3)× (4)√
2．下列说法中正确的是( )
A．34S原子核内的中子数为16
B．1H和2H的化学性质相同
C．HO与HO互为同素异形体
D．Na和Na＋属于同种元素，且性质相同
解析：选B。34S原子核内的中子数为18，质子数为16；同素异形体是指同种元素形成的不同单质；Na和Na＋属于同种元素，但二者性质不同。
(1)同种元素，可以有若干种不同的核素，即核素种类远大于元素种类。
(2)元素有多少种核素，就有多少种原子。
(3)同位素是同一元素不同原子的互相称谓，不指具体原子。
(4)同一元素的不同原子，其质量数不同，核外电子层结构相同，其原子、单质及构成的化合物的化学性质几乎完全相同，只是某些物理性质略有差异。
微粒组成与化学键
1．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．含有极性键的分子一定是极性分子
D．含有共价键的化合物一定是共价化合物
解析：选A。离子化合物中一定含有离子键，共价化合物中一定只含有共价键；含有离子键的化合物一定是离子化合物，但含有共价键的化合物不一定为共价化合物，如NaOH、NH4Cl等。故A项正确，D项错误。化学键既可以存在于化合物中，也可以存在于双原子或多原子的单质分子中，如O2、O3，故B项错误。含有极性键的分子不一定是极性分子，若分子结构对称，则该分子为非极性分子，如CO2、CH4等为非极性分子，故C项错误。
2．(2014·高考安徽卷)CO2的资源化利用是解决温室效应的重要途径。以下是在一定条件下用NH3捕获CO2生成重要化工产品三聚氰酸的反应：
19
下列有关三聚氰酸的说法正确的是( )
A．分子式为C3H6N3O3
B．分子中既含极性键，又含非极性键
C．属于共价化合物
D．生成该物质的上述反应为中和反应
解析：选C。A.由三聚氰酸的结构简式可知其分子式为C3H3N3O3，A错误。B.分子中存在O—H、C—O、N—C、N==C 键，都属于极性键，所以分子中不存在非极性键，B错误。C.该化合物中只含有共价键，所以属于共价化合物，C正确。D.该反应不是酸与碱发生的反应，所以不是中和反应，D错误。
3．(2014·高考江苏卷改编)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。X原子的最外层电子数是其内层电子数的2倍，Y是地壳中含量最高的元素，Z2＋与Y2－具有相同的电子层结构，W与X同主族。下列说法正确的是( )
A．原子半径的大小顺序：r(W)＞r(Z)＞r(Y)＞r(X)
B．X分别与Y、W形成的化合物中化学键类型不同
C．X的最高价氧化物对应的水化物的酸性比W的弱
D．Y的气态简单氢化物的热稳定性比W的强
解析：选D。短周期主族元素X原子的最外层电子数是其内层电子数的2倍，则X为C元素；Y是地壳中含量最高的元素，则Y为O元素；Z2＋与Y2－具有相同的电子层结构，则Z为Mg元素；W与X同主族，则W为Si元素。
A．原子半径大小顺序为r(Mg)>r(Si)>r(C)>r(O)。
B．C与O元素形成共价键，C与Si元素也形成共价键，化学键类型相同。C.C元素的非金属性强于Si元素，则H2CO3的酸性强于H2SiO3。D.O元素的非金属性强于Si元素，则H2O的稳定性强于SiH4。
考点二 元素周期律和元素周期表
[学生用书P16]
1．强化认识元素周期表的结构
(1)记住元素周期表的结构
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(2)记住元素周期表的一些特点
①短周期只有前三周期；
②主族中只有 ⅡA 族元素全部为金属元素；
③ⅠA族元素不等同于碱金属元素，H元素不属于碱金属元素；
④元素周期表第18列是0族，不是ⅧA族，第 8、9、10三列是Ⅷ族，不是ⅧB族；
⑤长周期中每一周期不一定有18种元素，第六、七周期有32种元素。
2．元素周期表中的规律
(1)电子排布规律
最外层电子数为1或2的原子可以是ⅠA族或ⅡA族或副族或Ⅷ族元素的原子或0族的He原子；最外层电子数是3～7的原子一定是主族元素的原子，且最外层电子数等于主族的族序数。
(2)序数差规律
①同周期相邻主族元素原子的“序数差”规律
a．除第ⅡA族和第ⅢA族外，其余同周期相邻元素序数差为1。
b．同周期第ⅡA族和第ⅢA族原子序数差为第二、三周期时相差 1，第四、五周期时相差 11，第六、七周期时相差 25。
②同主族相邻元素的“序数差”规律
a．第二、三周期的同主族元素原子序数相差8。
b．第三、四周期的同主族元素原子序数相差有两种情况：第ⅠA族、第ⅡA族相差8，其他主族相差18。
c．第四、五周期的同主族元素原子序数相差18。
d．第五、六周期的同主族元素原子序数相差有两种情况：镧系之前的相差18，镧系之后的相差32。
e．第六、七周期的同主族元素原子序数相差32。
(3)半径大小比较规律
在中学化学要求的范畴内，可按“三看”规律来比较粒子半径的大小：
①“一看”电子层数：当电子层数不同时，电子层数越多，半径越大。
例如：r(Li)r(S)>r(Cl)；
r(O2－)>r(F－)>r(Na＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋)。
③“三看”核外电子数：当电子层数和核电荷数均相同时，核外电子数越多，半径越大。
例如：r(Cl－)>r(Cl)，r(Fe2＋)>r(Fe3＋)。
(4)元素金属性、非金属性强弱规律
金属性比较
本质
原子越易失电子，金属性越强
判断依据
①在金属活动性顺序表中位置越靠前，金属性越强
②单质与水或非氧化性酸反应越剧烈，金属性越强
③单质还原性越强或离子氧化性越弱，金属性越强
④最高价氧化物对应水化物的碱性越强，金属性越强
⑤若Xn＋＋Y―→X＋Ym＋，则Y的金属性比X强
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非金属性比较
本质
原子越易得电子，非金属性越强
判断依据
①与H2化合越容易或气态氢化物越稳定，非金属性越强
②单质氧化性越强或简单阴离子还原性越弱，非金属性越强
③最高价氧化物对应水化物的酸性越强，非金属性越强
④An－＋B―→Bm－＋A，则B的非金属性比A强
元素性质的递变规律
1．(元素性质判断类)(2015·高考全国卷Ⅰ，T12,6分)W、X、Y、Z均为短周期主族元素，原子序数依次增加，且原子核外L电子层的电子数分别为0、5、8、8，它们的最外层电子数之和为18。下列说法正确的是( )
A．单质的沸点：W>X
B．阴离子的还原性：W>Z
C．氧化物的水化物的酸性：YH2，A不正确。
B．Cl元素的非金属性强于H元素，元素得电子能力越强，其对应阴离子越不容易失去电子，故对应阴离子的还原性：Cl－r(Na＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋)。
(2015·高考山东卷)
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：XW
19
解析：选C。由X、Y、Z、W四种元素的相对位置关系和Y、W的原子序数之和是Z的3倍可推出：X是硅，Y是氮，Z是氧，W是氯。A.原子半径：X>Y>Z。B.气态氢化物的稳定性：XY(N)，故最高价氧化物对应水化物的酸性：W>Y。
2．(2015·高考江苏卷)短周期主族元素X、Y、Z、W 原子序数依次增大，X 原子最外层有6个电子，Y是至今发现的非金属性最强的元素，Z在周期表中处于周期序数等于族序数的位置，W的单质广泛用作半导体材料。下列叙述正确的是( )
A．原子最外层电子数由多到少的顺序：Y、X、W、Z
B．原子半径由大到小的顺序：W、Z、Y、X
C．元素非金属性由强到弱的顺序：Z、W、X
D．简单气态氢化物的稳定性由强到弱的顺序：X、Y、W
解析：选A。由“Y是至今发现的非金属性最强的元素”可知，Y为F；由X原子序数小于Y且“X原子最外层有6个电子”可知，X为O；由“Z在周期表中处于周期序数等于族序数的位置”可知，Z为Al；由“W的单质广泛用作半导体材料”可知，W是Si。A选项，原子最外层电子数由多到少的顺序：F、O、Si、Al，所以正确；B选项，原子半径由大到小的顺序：Z、W、X、Y，所以错误；C选项，元素非金属性由强到弱的顺序：X、W、Z，所以错误；D选项，简单气态氢化物的稳定性Y的最强，所以错误。
3．(2014·高考全国卷Ⅰ，T10,6分)X、Y、Z均为短周期元素，X、Y处于同一周期，X、Z的常见最低价离子分别为X2－和Z－ ，Y＋和Z－具有相同的电子层结构。下列说法正确的是( )
A．原子最外层电子数：X＞Y＞Z
B．单质沸点：X＞Y＞Z
C．离子半径：X2－＞Y＋＞Z－
D．原子序数：X＞Y＞Z
解析：选D。短周期元素X、Z形成的常见最低价离子为X2－、Z－，Y＋和Z－具有相同的电子层结构，则X、Y、Z三种元素分别处于第ⅥA、ⅠA、ⅦA族。又知X和Y处于同一周期，Y＋和Z－具有相同的电子层结构，从而推知X、Y、Z分别为S、Na和F。A.原子最外层电子数：F>S>Na。B.Na单质为金属晶体，S、F2为分子晶体，S为固体，F2为气体，显然沸点：Na>S>F2。C.具有相同电子层结构的离子，元素的原子序数越大，离子半径越小，Na＋、F－具有相同的电子层结构，则离子半径：F－>Na＋，S2－多一个电子层，所以S2－半径最大。D.三种元素的原子序数关系为S>Na>F。
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关于元素周期律和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、O无最高正价。
(2)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(第四、五周期)和25(第六、七周期)。
(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ⅣA族的某些元素。忽视了第ⅠA族的H的最高正价为＋1 价，最低负价为－1价。
“位一构一性”关系
1.
(2015·高考福建卷)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
解析：选A。从元素周期表的局部图可知短周期元素X、Y、Z、W为二、三周期元素，W位于第三周期，W原子的质子数是其最外层电子数的三倍，故W是P元素，据此推出X、Y、Z分别是氮、氧、硅。根据四种元素在周期表中的位置关系可知，原子半径：Z>W>X>Y，A项错误；非金属性：O>N>P>Si，最高价氧化物对应水化物的酸性：HNO3>H3PO4>H2SiO3，即X>W>Z，氢化物的热稳定性：H2O>NH3>PH3>SiH4，即Y>X>W>Z，B、C项正确；主族元素除O、F外，其他元素最高化合价都等于其主族序数，D项正确。
2．(2015·高考广东卷改编)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( )
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A．丙与戊的原子序数相差28
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．丁单质可用于制造光导纤维
解析：选A。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，正确。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，错误。C.常温下，甲(Mg)与水反应缓慢，加热时反应较快，错误。D.丁(Si)的最高价氧化物SiO2可用于制造光导纤维，错误。
3．(2014·高考浙江卷改编)如表所示的五种元素中，W、X、Y、Z为短周期元素，这四种元素的原子最外层电子数之和为22。下列说法正确的是( )
X
Y
W
Z
T
A.X、Z、W三种元素最高价氧化物对应的水化物的酸性依次增强
B．由X、Y和氢三种元素形成的化合物中只有共价键
C．物质WY2、W3X4、WZ4均有熔点高、硬度大的特性
D．T元素的单质具有半导体的特性，T与Z元素可形成化合物TZ4
解析：选D。由W、X、Y、Z为短周期元素，这四种元素的原子最外层电子数之和为22，及W、X、Y、Z、T在元素周期表中的位置关系，确定这五种元素分别是X为氮、Y为氧、Z为氯、W为硅、T为锗。A项中，N、Cl、Si三种元素最高价氧化物对应的水化物依次为HNO3、HClO4、H2SiO3，酸性强弱顺序为HClO4＞HNO3＞H2SiO3，该项错误。B项中，由N、O、H三种元素形成的化合物NH4NO3中存在离子键，该项错误。C项中，SiO2、Si3N4、SiCl4中SiO2、Si3N4为原子晶体，熔点高、硬度大；SiCl4为分子晶体，熔点低、硬度小，该项错误。D项中，锗为半导体材料，与氯元素可以形成GeCl4，该项正确。
考点三 元素的推断及综合运用
[学生用书P18]
元素推断题是高考考查的热点，这类题往往将元素化合物的知识、物质结构理论、化学基础理论等知识串联起来，综合性较强，难度较大。解题的关键是正确推断元素。常用方法有：
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1．根据原子或离子的结构示意图推断
(1)已知原子结构示意图，可由下列等式推断元素在周期表中的位置和元素的种类：电子层数＝周期数，最外层电子数＝主族序数。
如果已知离子的结构示意图，则须将其转化为原子结构示意图来推断。
(2)电子层结构相同的微粒：阴离子对应的元素在具有相同电子层结构的稀有气体元素的前面，阳离子对应的元素在具有相同电子层结构的稀有气体元素的下一周期的左边位置，简称“阴前阳下”。
2．根据元素化合价的特征关系推断
(1)根据等式推断元素在周期表中的位置：最高正化合价数＝最外层电子数＝主族序数(O、F除外)。
(2)如果已知负化合价(或阴离子的符号)，则须用等式先求出最高正化合价：最高正化合价＝8－|负化合价|，再推断元素在周期表中的位置。
3．根据原子半径的递变规律推断
根据原子半径来推断元素的相对位置：同周期中左边元素的原子半径比右边元素的原子半径大，同主族中下边元素的原子半径比上边元素的原子半径大。
4．根据元素的原子结构特征或元素的特征推断
(1)利用元素的原子结构特征推断元素在周期表中的位置：①最外层电子数等于或大于3(小于8)的一定是主族元素。②最外层有1个或2个电子，则可能是ⅠA族元素或ⅡA族元素，还有可能是副族元素、Ⅷ族元素或0族元素氦。③次外层电子数是2的元素在第二周期；次外层电子数是8的元素在第三周期或第四周期的ⅠA族、ⅡA族；最外层电子数比次外层电子数多的元素一定位于第二周期。④某元素阴离子的最外层电子数与次外层电子数相同，该元素位于第三周期；若为阳离子，则对应元素位于第四周期。
(2)利用元素的特征来推断元素的位置：如根据“形成化合物最多的元素”、“空气中含量最多的元素”、“地壳中含量最多的元素”等特征来推断。
5．根据稀有气体的原子序数推断
各周期最后的元素都是稀有气体元素，其原子序数的数值实际上等于前几周期的元素种数之和。熟记这些原子序数，对推断某元素在周期表中的位置很有帮助。
元素推断与元素性质
1．(物质推断类)(2015·湖北黄冈模拟)短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大。元素W是制备一种高效电池的重要材料，X原子的最外层电子数是内层电子数的2倍，元素Y是地壳中含量最丰富的金属元素，Z原子的最外层电子数是其电子层数的2倍。下列说法错误的是( )
A．元素W、X的氯化物中，各原子均满足8电子的稳定结构
B．元素X与氢形成的原子个数比为1∶1的化合物有很多种
C．元素Y的单质与氢氧化钠溶液或盐酸反应均有氢气生成
D．元素Z可与元素X形成共价化合物XZ2
[破题关键] 现代最常用的高效电池是锂电池；最外层电子数是内层电子数的2倍，则内层只能为K层；最外层电子数是其电子层数的2倍的元素有He、C、S，再根据题意筛选出S。
解析：选A。根据元素W是制备一种高效电池的重要材料，知W为Li元素；根据X原子的最外层电子数是内层电子数的2倍，确定X是C元素；根据元素Y是地壳中含量最丰富的金属元素，确定Y是Al元素；再根据原子序数依次增大，Z原子的最外层电子数是其电子层数的2倍，确定Z是S元素。W为Li元素，其氯化物为LiCl，Li原子不能满足8电子稳定结构，A错误。C元素和H元素形成的原子个数比为1∶1的有机物有多种，如苯、苯乙烯等，B正确。金属Al与氢氧化钠溶液和盐酸都发生反应产生氢气，C正确。S元素和C元素形成的CS2属于共价化合物，D正确。
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[互动拓展]
试归纳周期表中特殊位置和具有特殊性质的短周期元素。
(1)族序数等于周期数的元素：________；
(2)族序数等于周期数2倍的元素：________；
(3)族序数等于周期数3倍的元素：________；
(4)周期数是族序数2倍的元素：________；
(5)周期数是族序数3倍的元素：________；
(6)最高正价与最低负价代数和为零的元素：________；
(7)最高正价是最低负价绝对值3倍的元素：________。
答案：(1)H、Be、Al (2)C、S (3)O (4)Li
(5)Na (6)H、C、Si (7)S
W、X、Y、Z四种短周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Y
B．Z元素氧化物对应水化物的酸性一定强于W
C．X元素形成的单核阴离子还原性大于Y
D．Z元素单质在化学反应中只表现氧化性
解析：选A。W、X、Y、Z均为短周期元素，且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，则W为N元素，结合四种元素在周期表中的相对位置可知，X为O元素，Y为S元素，Z为Cl元素。B项，Cl元素的非金属性强于N元素，则Cl元素最高价氧化物对应水化物的酸性一定强于N元素最高价氧化物对应水化物的酸性，但Cl元素的低价态氧化物对应水化物的酸性不一定强于N元素，如HClO的酸性比HNO3的弱。C项，O元素的非金属性比S元素强，O2的氧化性强于S单质，则O2－的还原性比S2－弱。D项，Cl2中Cl元素为0价，处于中间价态，与强氧化剂(如酸性KMnO4溶液等)反应表现还原性，与强还原剂(如Fe、H2等)反应表现氧化性，Cl2与NaOH溶液的反应中，Cl2既表现氧化性又表现还原性。
2．
(2014·高考广东卷改编)甲～辛等元素在周期表中的相对位置如右表。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( )
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11
D．乙的单质在空气中燃烧生成只含离子键的化合物
解析：选B。由“戊的一种单质是自然界硬度最大的物质”可知戊为碳元素；由“甲与戊的原子序数相差3”可知，甲为锂元素。A.同主族元素从上到下金属性逐渐增强，即金属性：乙>甲，A错误。B.同主族元素从上到下原子半径逐渐增大，同周期元素从左到右原子半径逐渐减小，即原子半径大小顺序为庚>己>戊，辛>庚，因此原子半径大小顺序为辛>己>戊，B正确。C.根据元素周期表的结构可知丙和庚在第四周期中，排在ⅡA族和ⅢA族元素中间的是10种过渡金属元素，从而可知丙与庚的原子序数差为13，C错误。D.钠在空气中燃烧生成过氧化钠，其中的过氧根离子中存在共价键，D错误。
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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
①原子核中无中子的原子：H。
②最外层有1个电子的元素：H、Li、Na。
③最外层有2个电子的元素：He、Be、Mg。
④最外层电子数等于次外层电子数的元素：Be、Ar。
⑤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；是次外层电子数4倍的元素：Ne。
⑥最外层电子数是内层电子总数一半的元素：Li、P。
⑦电子层数与最外层电子数相等的元素：H、Be、Al。
⑧电子总数为最外层电子数2倍的元素：Be。
⑨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
①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简单气态氢化物中氢的质量分数最高的元素：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、氢化物沸点最高的元素或简单氢化物在通常情况下呈液态的元素：O。
④单质密度最小的元素：H；密度最小的金属单质：Li。
⑤单质在常温下呈液态的非金属元素：Br；单质在常温下呈液态的金属元素：Hg。
⑥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。
⑦元素的气态氢化物和它的最高价氧化物对应水化物能发生化合反应的元素：N；元素的气态氢化物和它的最高价氧化物对应水化物能发生氧化还原反应的元素：S。
⑧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、F、Na。
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元素周期表与元素周期律的综合应用
1．(2015·高考浙江卷)下表为元素周期表的一部分，其中X、Y、Z、W为短周期元素，W元素原子的核电荷数为X元素的2倍。下列说法正确的是( )
X
Y
Z
W
T
A.X、W、Z元素的原子半径及它们的气态氢化物的热稳定性均依次递增
B．Y、Z、W元素在自然界中均不能以游离态存在，它们的最高价氧化物的水化物的酸性依次递增
C．YX2晶体熔化、液态WX3气化均需克服分子间作用力
D．根据元素周期律，可以推测T元素的单质具有半导体特性，T2X3具有氧化性和还原性
解析：选D。根据题意，X与W属于同族元素，且W的原子序数为X的2倍，可以得出在短周期元素中，X为氧元素，W为硫元素，由此可以推出Z为磷元素，Y为硅元素，T为砷元素。A项，X、W、Z元素的原子半径依次递增，但气态氢化物的热稳定性为X>W>Z，A项错误。B项，Y、Z元素在自然界中不能以游离态存在，但W元素(即硫)可以以单质形式存在，B项错误。C项，WX3(SO3)是分子晶体，气化时需克服分子间作用力，YX2(SiO2)是原子晶体，熔化时需要破坏共价键，C项错误。D项，As位于元素周期表中第四周期第ⅤA族，也是金属元素区与非金属元素区的交界处。根据同周期、同主族元素的金属性、非金属性递变规律，As的单质具有半导体特性。根据同周期元素最高、最低化合价递变规律，As的最高化合价是＋5，最低化合价是－3，As2O3中As的化合价是＋3，则As2O3具有氧化性和还原性，D项正确。
2．(2015·高考天津卷)随原子序数递增，八种短周期元素(用字母x等表示)原子半径的相对大小、最高正价或最低负价的变化如下图所示。
根据判断出的元素回答问题：
(1)f在周期表中的位置是________________。
(2)比较d、e常见离子的半径大小(用化学式表示，下同)：________>________；比较g、h的最高价氧化物对应水化物的酸性强弱：________。
(3)任选上述元素组成一种四原子共价化合物，写出其电子式：________________________________________________________________________。
(4)已知1 mol e的单质在足量d2中燃烧，恢复至室温，放出255.5 kJ热量，写出该反应的热化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)上述元素可组成盐R：zx4f(gd4)2。向盛有10 mL 1 mol·L－1 R 溶液的烧杯中滴加1 mol·L－1 NaOH溶液，沉淀物质的量随NaOH溶液体积的变化示意图如下：
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①R溶液中，离子浓度由大到小的顺序是________________________________________________________________________。
②写出m点反应的离子方程式：________________________________________________________________________。
③若在R溶液中改加20 mL 1.2 mol·L－1 Ba(OH)2溶液，充分反应后，溶液中产生沉淀的物质的量为________mol。
解析：根据图中八种短周期元素原子半径的相对大小，最高正价或最低负价的变化，判断出x是H，y是C，z是N，d是O，e是Na，f是Al，g是S，h是Cl。
(1)f是Al，在元素周期表中位于第三周期第ⅢA族。
(2)O2－和Na＋的核外电子排布相同，核电荷数越大，半径越小，故r(O2－)>r(Na＋)；元素的非金属性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越强，非金属性：Cl>S，故酸性：HClO4>H2SO4。
(3)八种短周期元素组成的四原子共价化合物有NH3、H2O2、C2H2等，它们的电子式分别为、。
(4)1 mol Na在O2中完全燃烧生成Na2O2放出热量为255.5 kJ，则该反应的热化学方程式为2Na(s)＋O2(g)===Na2O2(s) ΔH＝－511 kJ·mol－1。
(5)盐R的化学式为NH4Al(SO4)2。①因为Al(OH)3的碱性比NH3·H2O的碱性弱，故Al3＋的水解程度大于NH的水解程度，溶液呈酸性，离子浓度大小顺序为c(SO)>c(NH)>c(Al3＋)>c(H＋)>c(OH－)。②向NH4Al(SO4)2溶液中加入NaOH溶液，由图像分析，先发生Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，之后是NH＋OH－===NH3·H2O，最后是沉淀的溶解：Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O，故m点的离子反应为NH＋OH－===NH3·H2O。③因NH4Al(SO4)2的物质的量为0.01 L×1 mol·L－1＝0.01 mol，Ba(OH)2的物质的量为0.02 L×1.2 mol·L－1＝0.024 mol，产生沉淀的反应有两类，一是SO＋Ba2＋===BaSO4↓，n(SO)＝0.01 mol×2＝0.02 mol,0.02 molH2SO4
(3) 等其他合理答案均可)
(4)2Na(s)＋O2(g)===Na2O2(s) ΔH＝－511 kJ·mol－1
(5)①c(SO)>c(NH)>c(Al3＋)>c(H＋)>c(OH－) ②NH＋OH－===NH3·H2O ③0.022
元素推断的一般思路
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1．下列说法一定不正确的是( )
A．某些花岗石产生氡(Rn)，从而对人体产生伤害，Rn 的质量数是222
B．Se是人体必需的微量元素，Se和 Se互为同位素
C.U的浓缩一直被国际社会关注，U与 U是两种不同的核素
D.CNMR(核磁共振)可用于含碳化合物的结构分析，C的中子数为6
解析：选D。元素左上角的数字表示质量数，A正确；质子数相同而中子数不同的同一元素的不同核素互为同位素，B正确；核素是指具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子，C正确；质量数为13的碳原子，其中子数为7，D错误。
2．(2015·山东青岛一模)元素的原子结构决定其性质和在元素周期表中的位置。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三周期第ⅥA族
C．Be(OH)2的碱性比Mg(OH)2的碱性强
D．原子半径：Na>Si>O
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，过渡元素在副族和Ⅷ族中，A错误；该微粒是氯离子，氯元素在周期表中位于第三周期第ⅦA族，B错误；同主族中，Be的金属性比Mg的金属性弱，则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Na>Si>S，同主族中S>O，故原子半径Na>Si>O，D正确。
3.
(2015·山东淄博高三模拟)如图为元素周期表中短周期的一部分，下列说法正确的是( )
A．非金属性：Y>Z>M
B．离子半径：M－>Z2－>Y－
C．ZM2分子中各原子的最外层均满足8电子稳定结构
D．四种元素中，Y的最高价氧化物对应的水化物酸性最强
解析：选C。根据短周期元素的周期表的结构可知，X为氦元素，Y为氟元素，Z为硫元素，M为氯元素。非金属性：Y>M>Z，A项错误；离子半径：Z2－>M－>Y－，B项错误；ZM2为SCl2
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，各原子的最外层均满足8电子稳定结构，C项正确；氟元素无对应的含氧酸，D项错误。
4．(2015·湖北八市高三联考)根据原子结构及元素周期律的知识，下列叙述正确的是( )
A．由于相对分子质量：HCl>HF，故沸点：HCl>HF
B．硅处于金属与非金属的交界处，硅可用作半导体材料
C．由于氮元素的最低化合价为－3价，故NH5这种物质不可能存在
D．Cl－、S2－、Ca2＋、K＋的半径逐渐减小
解析：选B。HF分子间存在氢键，则沸点：HClrX>rQ>rW
B．X、Y的最高价氧化物的水化物之间不能发生反应
C．Z的氢化物稳定性大于W的氢化物稳定性
D．Q和Z能形成QZ2型的共价化合物
解析：选D。根据题干信息可知X为钠元素，Q为碳元素，W为氧元素，Z为硫元素，Y为铝元素。根据微粒半径的比较方法得rX>rY>rQ>rW，A项错误；X、Y的最高价氧化物的水化物分别是氢氧化钠和氢氧化铝，两者能发生反应，B项错误；O的非金属性强于S，则W的氢化物稳定性大于Z的氢化物稳定性，C项错误；Q和Z能形成共价化合物CS2，D项正确。
6．(2015·湖北七市高三联考)X、Y、Z、R、W是原子序数依次增大的五种短周期元素。Y和R同主族，可组成共价化合物RY2，Y和Z最外层电子数之和与W的最外层电子数相同。25 ℃时，0.1 mol/L X和W形成的化合物的水溶液pH＝1。下列说法正确的是( )
A．Z与Y、Z与W形成的化合物的化学键完全相同
B．Y、Z、W三种元素组成的化合物的水溶液可能显碱性
C．简单离子的半径：Z>R>W>Y
D．因非金属性Y>R，所以X与Y组成的化合物的沸点低于X与R组成的化合物
解析：选B。根据题意推导可知X、Y、Z、R、W依次为H、O、Na、S、Cl。O和Na可形成Na2O和Na2O2，与NaCl中的化学键可能完全相同也可能不完全相同，A项错误；O、Na、Cl三种元素可能形成化合物NaClO，它是强碱弱酸盐，水溶液呈碱性，B项正确；依据微粒半径的比较方法得离子半径大小顺序为S2－>Cl－>O2－>Na＋，C项错误；因为水分子间存在氢键，故H2O的沸点高于H2S，D项错误。
7．(2015·福建漳州八校第三次联考)如图是部分短周期主族元素原子半径与原子序数的关系图。则下列说法正确的是( )
A．Y、R两种元素的气态氢化物及其最高价氧化物的水化物均为强酸
B．简单离子的半径：X>Z>M
C．由X与N两种元素组成的化合物不能与任何酸反应，但能与强碱反应
D．Z单质能从M与R元素构成的盐溶液中置换出单质M
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解析：选B。从题图分析所给两组元素为第二、三周期元素，X、Y、Z、M、N、R依次为O、F、Na、Al、Si、Cl。HF为弱酸且F没有对应的含氧酸，A项错误；Z和M是第三周期的金属元素，形成阳离子时核外都有两个电子层，X为第二周期元素，形成阴离子时核外也有两个电子层，X、Z、M随原子序数的增加离子半径逐渐减小，B项正确；X与N两种元素组成的SiO2能与HF(氢氟酸)反应，C项错误；钠不能从AlCl3溶液中置换出金属铝，D项错误。
8．(2015·浙江六校联考)A、B、C、D、E、X是中学常见的无机物，存在下图所示转化关系(部分生成物和反应条件略去)；已知A由短周期非金属元素组成，B具有漂白性且光照易分解。
(1)若A为单质，且常温下0.1mol·L－1C溶液的pH为1，请回答以下问题：
①组成单质A的元素在元素周期表中的位置为________________________________________________________________________。
②A与H2O反应的离子方程式为________________________________________________________________________。
③X可能为________(填序号)。
a．NaOH b．AlCl3 c．Na2CO3 d．NaAlO2
(2)若A为两种元素形成的化合物，且E与水反应生成的G的浓溶液遇C有白烟产生，则：
①A的电子式为__________________。
②A与H2O反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
解析：具有漂白性且光照易分解，则B为HClO。(1)中C为盐酸，则A为Cl2。(2)中C到E的变化过程及C与G生成白烟的现象符合NH4NO3的生成，故C为NH3，D为NO，E为NO2，G为HNO3，则A为NCl3。
答案：(1)①第三周期第ⅦA族 ②Cl2＋H2O H＋＋Cl－＋HClO ③cd
(2)①
②NCl3＋3H2O===NH3↑＋3HClO
9．短周期元素Q、R、T、W在元素周期表中的位置如图所示，其中T所处的周期序数与主族序数相等。
(1)T的原子结构示意图是________。用化学方程式表示工业上常用于冶炼T单质的原理：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)与W同主族的某元素，其氢化物分子中含有18个电子，该分子中的共价键类型是________________________________________________________________________。
(3)元素的非金属性：Q________W(填“强于”或“弱于”)，结合化学方程式简述其原因：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)甲是R的氧化物，通常状况下呈红棕色。现有一试管甲，欲使元素R全部转化为其最高价氧化物对应的水化物，实验步骤：将盛有甲的试管倒扣在水槽中，________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
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解析：观察图中所给元素在元素周期表中的位置关系可知，T位于第三周期，又由于其所处的周期序数与主族序数相等，所以可判断出T是Al。则Q、R、W分别是C、N、S。(1)工业上，电解熔融的氧化铝冶炼铝。(2)S位于第ⅥA族，该族某元素的氢化物中含有18个电子，则该元素是O，氢化物是H2O2，其结构式为H—O—O—H，分子中含有H—O极性键和O—O非极性键。(3)元素的非金属性越强，其最高价含氧酸的酸性越强。根据CO能发生水解反应而SO不发生水解反应可知，H2CO3是弱酸而H2SO4是强酸，从而说明碳的非金属性比硫的弱。也可以根据Na2CO3与H2SO4能发生复分解反应来说明。(4)将NO2通入水中，发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，生成的NO不溶于水。向其中通入氧气，发生反应：2NO＋O2===2NO2。将两个方程式合并可得：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3。因此，向试管中缓缓通入足量氧气，可使NO2完全转化为HNO3。
答案：(1)
2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑
(2)极性键和非极性键
(3)弱于 CO＋H2O HCO＋OH－，CO发生水解，而SO不发生水解，即H2CO3是弱酸而H2SO4是强酸(或Na2CO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋CO2↑，即强酸制弱酸)(答案合理即可)
(4)向试管中缓缓通入足量氧气
10．阅读下表中短周期主族元素的相关信息。
元素
相关信息
A
A的单质能与冷水剧烈反应，得到强碱性溶液
B
B的原子最外层电子数是其内层电子数的3倍
C
在第三周期元素中，C的简单离子半径最小
D
A、B、D组成的36电子的化合物X是家用消毒剂的主要成分
E
所有有机物中都含有E元素
(1)E在元素周期表中的位置是________________________________________________________________________；
C的简单离子的结构示意图是______________。
(2)X的化学式为________。
(3)A、B、C三种元素形成的简单离子的半径由大到小的顺序为____________(用离子符号表示)。
(4)A在真空高压下能与由元素D、E组成的化合物ED4反应生成两种固体物质，其中一种是自然界中硬度最大的物质，此反应在科学上有“稻草变黄金”的美称。写出该反应的化学方程式：________________________________________________________________________。
解析：A、B、C、D、E均为短周期主族元素，A和冷水反应生成强碱性物质，则A是Na；由题意易推知B是O；C是Al；D是Cl；E是C。
(1)碳元素在第二周期第ⅣA族；金属铝由原子变成离子，变化的是核外电子，不变的是核内质子。
(2)含有Na、O和Cl的36电子的家用消毒剂是NaClO。
(3)电子层结构相同的离子半径随着原子序数的增大而减小，离子半径的大小顺序是O2－>Na＋>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真空、高压,4NaCl＋C。
答案：(1)第二周期第ⅣA族
(2)NaClO (3)O2－>Na＋>Al3＋
(4)4Na＋CCl4真空、高压,4NaCl＋C
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11．A、B、C、D、E、F六种短周期主族元素，它们的原子序数依次增大。已知：A元素的原子半径最小，B元素原子的最外层电子数是内层电子数的2倍，C元素的最高价氧化物对应的水化物与其氢化物反应能生成盐，D与E同主族，E元素原子的最外层电子数比次外层电子数少2。请回答：
(1)C元素在周期表中的位置是______________。
(2)D元素的单质与金属钠反应生成的化合物可作潜水面具中的供氧剂，这种化合物与水反应的离子方程式为
________________________________________________________________________。
(3)D和E两种元素相比较，其原子得电子能力较强的是________(写名称)。以下说法中，可以证明上述结论的是________(写编号)。
a．比较这两种元素的常见单质的沸点
b．二者形成的化合物中，D元素的原子显负价
c．比较这两种元素的气态氢化物的稳定性
d．比较这两种元素氢化物的水溶液的酸性
(4)元素A、D、E与钠元素可形成两种酸式盐(均含有该四种元素)，这两种酸式盐在水溶液中反应的离子方程式是________________________________________________________________________。
(5)由元素A、B、D组成的一元酸X为日常生活中的调味剂，元素A、F组成的化合物为Y。在等体积、等pH的X、Y的溶液中分别加入等质量的锌粉，反应后若最后仅有一份溶液中存在锌粉，则反应过程中两溶液中反应速率的大小关系是X________(填“>”、“＝”或“ (6)12
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