2020届高考化学一轮复习物质结构与元素周期律学案(1)

2020届高考化学一轮复习物质结构与元素周期律学案(1)

物质结构与元素周期律 ‎【考纲解读】‎ ‎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。‎ ‎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规律。‎ ‎8．了解化学键的定义；了解离子键、共价键的形成。‎ ‎【重点、难点剖析】‎ 一、原子结构及其组成微粒间的关系 ‎1．粒子之间的关系 粒子种类 ‎ 符号 ‎ 粒子之间的关系 电性关系 质量关系 中性 原子 X 原子序数＝核电荷数＝‎ 核内质子数＝核外电子数 质量数＝质子 数＋中子数 阳离子 Xm＋‎ 原子序数＝核电荷数＝核 内质子数＝核外电子数＋m 阴离子 Xn－‎ 原子序数＝核电荷数＝核 内质子数＝核外电子数－n ‎2.1～20号元素原子的电子层结构特征：‎ ‎(1)最外层有1个电子的元素：H、Li、Na、K；‎ ‎(2)最外层电子数等于次外层电子数的元素：Be、Ar；‎ ‎(3)最外层电子数是次外层电子数2倍的元素：C；‎ ‎(4)最外层电子数是次外层电子数3倍的元素：O；‎ ‎(5)最外层电子数是内层电子数总数一半的元素：Li、P；‎ ‎(6)最外层电子数是次外层电子数4倍的元素：Ne；‎ ‎(7)次外层电子数是最外层电子数2倍的元素：Li、Si；‎ ‎(8)次外层电子数是其他各层电子总数2倍的元素：Li、Mg；‎ ‎(9)次外层电子数与其他各层电子总数相等的元素Be、S；‎ ‎(10)电子层数与最外层电子数相等的元素：H、Be、Al。‎ ‎3．元素、同位素、核素之间的联系和区别图解 二、元素周期表中“位、构、性”的关系及应用 ‎1．“位、构、性”之间的三角关系 ‎2．性质与位置互推问题是解题的关键 熟悉元素周期表中同周期、同主族元素性质的递变规律，主要包括：‎ ‎(1)元素的金属性、非金属性。‎ ‎(2)气态氢化物的稳定性。‎ ‎(3)最高价氧化物对应水化物的酸碱性。‎ ‎(4)金属与H2O或酸反应的难易程度。‎ ‎3．结构和性质的互推问题是解题的要素 ‎(1)原子结构决定元素原子得失电子的能力。‎ ‎(2)同主族元素最外层电子数相同，化学性质相似。‎ ‎(3)通过原子结构判断元素金属性和非金属性的强弱。‎ ‎【方法技巧】‎ ‎1．判断元素金属性和非金属性强弱的依据 金属 性 比较 本质 原子越易失去电子，金属性越强 判断 依据 ‎①在金属活动性顺序中位置越靠前，金属性越强 ‎②单质与水或非氧化性酸反应置换H2的能力越强，金属性越强 ‎③单质还原性越强或阳离子氧化性越弱，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比X金属性强 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单质与H2化合越容易，气态氢化物越稳定，非金属性越强 ‎②单质氧化性越强，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比A非金属性强 ‎2.比较单核微粒半径的方法 ‎(1)同周期元素的微粒 同周期元素的原子或最高价阳离子或最低价阴离子半径随核电荷数增大而逐渐减小(稀有气体元素除外)，如Na>Mg>Al>Si，Na＋>Mg2＋>Al3＋，S2－>Cl－。‎ ‎(2)同主族元素的微粒 同主族元素的原子或离子半径随核电荷数增大而逐渐增大，如LiF－>Na＋>Mg2＋>Al3＋。‎ ‎(4)同种元素形成的微粒 同种元素原子形成的微粒电子数越多，半径越大。如Fe3＋c>b>a B．4种元素中b的金属性最强 C．c的氧化物的水化物是强碱 D．d单质的氧化性比a单质的氧化性强 ‎【答案】B ‎【解析】a、b、c、d为原子序数依次增大的短周期主族元素，a原子核外电子总数与b原子次外层的电子数相同；c所在周期数与族数相同；d与a同族，因此a、b、c、d分别为O、Na或Mg、Al、S。一般电子层数越多，半径越大，同周期从左向右原子半径减小，因此半径大小顺序是Na(Mg)>Al>S>O，A错误；同周期从左向右金属性减弱，因此Na或Mg在4种元素中金属性最强，B正确；c的氧化物的水化物为氢氧化铝，为两性氢氧化物，C错误；同主族从上到下非金属性减弱，因此S的氧化性比氧气弱，D错误。‎ ‎【变式探究】(2016·课标全国Ⅰ，13)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－1r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(　　)‎ A．原子半径的大小WX>Y 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 答案　C ‎【变式探究】(2016·课标全国Ⅲ，12)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：WZ 解析　由题意可知X为Na，则Z为Cl，W、Y分别为O、S。A项，离子半径：Cl―>O2―>Na＋，即XS，故气态氢化物的热稳定性：H2O>H2S，即W>Y，错误；D项，元素的非金属性Y(S)Br C．碱性：NaOH>Mg(OH)2 ‎ D．热稳定性：Na2CO3>NaHCO3‎ 答案　D ‎【变式探究】(2015·江苏化学，5，2分)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　由于Y是非金属性最强的元素，则Y为氟元素；X原子最外层有6个电子，属于第ⅥA族元素，且原子序数小于9，则X为氧元素；由于Z在周期表中处于周期序数等于族序数的位置，且其原子序数大于9，则Z为铝元素；由于W的单质广泛用作半导体材料，则W为硅元素。A项，Y、X、W、Z的原子最外层电子数分别为7、6、4、3，正确；B项，原子半径由大到小的顺序为Al、Si、O、F，错误；C项，非金属性由强到弱的顺序为：F、O、Si、Al，错误；D项，简单气态氢化物的稳定性由强到弱的顺序：F、O、Si，错误。 ‎ 答案　C 题型三　元素“位—构—性”三者的关系 元素周期表(律)的综合应用的考查，主要集中在在元素推断的基础上，结合元素化合物、化学反应原理的知识进行综合判断，以“位—构—性”关系的形式考查较为常见，但也可能出现新的命题角度，属于有一定难度的中档题。‎ ‎【方法技巧】元素推断与物质推断融合题的解答思路 ‎(1)审：审清题意，题干→问题→框图，迅速浏览一遍，尽量在框图中把相关信息表示出来，明确求解要求。‎ ‎(2)找：找“题眼”，即找到解题的突破口。‎ ‎(3)析(推)：从“题眼”出发，联系新信息及所学知识，大胆猜测，应用正、逆向思维、发散收敛思维、横向纵向思维等，进行综合分析、推理，初步得出结论。‎ ‎(4)验：验证确认，将结果放入原题检验，完全符合条件才算正确。‎ ‎(5)答：按题目的要求写出答案。‎ 例2．(2018·全国卷Ⅰ)主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加，且均不大于20。W、X、Z最外层电子数之和为10；W与Y同族；W与Z形成的化合物可与浓硫酸反应，其生成物可腐蚀玻璃。下列说法正确的是(　　)‎ A．常温常压下X的单质为气态 B．Z的氢化物为离子化合物 C．Y和Z形成的化合物的水溶液呈碱性 D．W与Y具有相同的最高化合价 ‎【答案】B　‎ ‎【解析】可腐蚀玻璃的物质是HF。根据题意可推知，W是氟、X是钠、Y是氯、Z是钙。常温常压下Na是固态，A项错误；CaH2是离子化合物，B项正确；CaCl2是强酸强碱盐，水溶液呈中性，C项错误；氯有最高化合价为＋7，氟无正价，D项错误。 ‎ ‎【变式探究】 (2016·课标全国Ⅱ，9)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与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 答案　A ‎【变式探究】(2016·浙江理综，9)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，X原子核外最外层电子数是其电子层数的2倍，X、Y的核电荷数之比为3∶4。W－的最外层为8电子结构。金属单质Z在空气中燃烧生成的化合物可与水发生氧化还原反应。下列说法正确的是(　　)‎ A．X与Y能形成多种化合物，一般条件下都能与Z的最高价氧化物的水化物发生反应 B．原子半径大小：X＜Y，Z＞W C．化合物Z2Y和ZWY3都只存在离子键 D．Y、W的某些单质或两元素之间形成的某些化合物可作水的消毒剂 解析　据题意得，X原子核外最外层电子数是其电子层数的2倍，可知X为碳元素；X、Y的核电荷数之比为3∶4，则Y为8号元素，应为氧元素；金属单质Z在空气中燃烧生成的化合物可与水发生氧化还原反应，则Z为钠元素；又W－的最外层为8电子结构，结合四种元素原子序数依次增大，故W为氯元素。A项，碳和氧形成的化合物主要为CO、CO2，其中CO不能与氢氧化钠反应，错误；B项，原子半径：C＞O，Na＞Cl，错误；C项，化合物Na2O中只存在离子键，而NaClO3存在离子键和共价键，错误；D项，O3、Cl2、Cl2O等可用作水的消毒剂，正确。‎ 答案　D ‎【变式探究】(2015·广东理综，23，6分)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(双选)(　　)‎ 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　AD ‎【变式探究】(2015·浙江理综，9，6分)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　由于W元素原子的核电荷数为X元素的2倍，故X为氧元素，W为硫元素，结合题中各元素的相对位置，可推断出Y为硅元素，Z为磷元素，T为砷元素。A项，根据同周期和同主族元素原子半径和性质的变化规律可知，原子半径的大小顺序为P＞S＞O，气态氢化物的热稳定性顺序为：H2O＞H2S＞PH3，错误；B项，硫元素在自然界中能以游离态存在，如存在于火山喷口附近或地壳的岩层中，错误；C项，SiO2为原子晶体，熔化时克服的是共价键，而液态SO3气化克服的是分子间作用力，错误；D项，根据“对角线”规则，砷的单质与硅的单质有相似性，可做半导体材料，As2O3中砷元素显＋3价，处于中间价态，既有氧化性又有还原性。 ‎ 答案　D ‎【举一反三】(2015·天津理综，7，14分)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－1R溶液的烧杯中滴加1 mol·L－1NaOH溶液，沉淀物质的量随NaOH溶液体积的变化示意图如下：‎ ‎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－1Ba(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　由题中图示及同周期、同主族元素的原子半径、主要化合价的变化规律可推出八种短周期元素如下 x y z d e f g h H C N O Na Al S Cl 答案　(1)第三周期 ⅢA族 ‎(2)r(O2－)＞r(Na＋)　HClO4＞H2SO4‎ ‎(3) (或、H∶C⋮⋮C∶H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