物质结构和元素周期律.ppt

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1、专题二 基 本 理 论第1讲 物质结构和元素周期律,一、物质结构,有以下六种微粒：CNONa，其中：1.和互为_；和 之间具有相同的_。2.和可形成多种化合物，其中只含离子键的化学式为_，既含离子键又含共价键的化学式为_。3.、三种元素既可以形成共价化合物，又可形成离子化合物，各写出两个化学式：离子化合物_、_，共价化合物_、_。4.写出9个由、五种微粒单独或两两形成的十电子微粒的化学式：_、_、_、_、_、_、_、_、_。,同位素,质子数,Na2O,Na2O2,NH4NO3,NH4NO2,HNO3,NH3H2O,Na+,CH4,NH3,H2O,OH-,H3O+,O2-,N3-,二、元素周期律

2、、元素周期表,在1至20号元素中，其中(用元素符号或化学式填写)1.属于长周期的元素为_、_，该周期元素的种数是_。2.零族元素分别为_、_、_。3.原子半径最小的是_，原子半径最大的是_，形成的气态氢化物还原性最差的是_，最高价氧化物对应的水化物的酸性最强的是_，最高价氧化物对应的水化物显两性的是_。4.原子最外层电子数是电子层数的两倍的是_、_和_，最外层电子数是次外层电子数三倍的是_，次外层电子数等于核外电子总数的 的是_、_。5.第3周期元素形成的简单离子中，离子半径最小的是_。,K,Ca,18,He,Ne,Ar,H,K,HF,HClO4,Al(OH)3,He,C,S,O,Be,S,A

3、l3+,一、物质结构中的“三类关系”1.构成原子或离子的微粒间的数量关系（1）质子数=核电荷数=核外电子数=原子序数（2）质量数=质子数+中子数（3）质子数=阳离子的核外电子数+阳离子所带正电荷数（4）质子数=阴离子的核外电子数-阴离子所带负电荷数,2.元素、核素、同位素之间关系,同种元素的质子数：核素1=核素2=核素n同种元素的中子数：核素1核素2核素n,3.化学键与物质类型关系（1）离子化合物中一定存在离子键，可能存在共价键；共价化合物中一定不含离子键。（2）金属元素与非金属元素形成的化合物不一定都是离子化合物，如AlCl3；只由非金属元素形成的化合物不一定都是共价化合物，如铵盐。（3）分

4、子中不一定都有化学键，如稀有气体分子为单原子分子，不存在化学键。（4）化学键分为离子键和共价键，不仅对物质的化学性质有影响，有些情况下对物理性质也有影响，如熔点、硬度、溶解性等。,二、与元素周期律相关的两类比较1.元素金属性、非金属性强弱的比较（1）金属性强弱的比较。根据元素在周期表或金属活动性顺序中的位置；根据金属与盐溶液的置换反应；根据原电池的正负极；根据金属与H2O(或酸)反应置换出氢的难易；根据最高价氧化物对应的水化物的碱性强弱。,（2）非金属性强弱的比较。依据非金属之间的置换反应如2F2+2H2O=4HF+O2，则非金属性FO。依据非金属单质与H2化合的难易(或生成氢化物的稳定程度)

5、，如稳定性：HFHClHBrHI，非金属性：FClBrI。依据最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱，如酸性H2SiO3H3PO4H2SO4，非金属性SiPS。,2.微粒半径的大小比较（1）同周期元素的原子或最高价阳离子半径或简单阴离子半径从左至右逐渐减小(稀有气体元素除外)，如NaMgAlSi；Na+Mg2+Al3+；N3-O2-F-。（2）同主族元素的原子或离子半径从上到下逐渐增大，如LiF-Na+Mg2+Al3+。,（4）核电荷数相同(即同种元素)的微粒，电子数越多，半径越大，如Fe3+Fe2+，ClCl-。（5）电子层数和所带电荷都不同的，可选相近的离子参照比较，如：比较Al3+与S2-的

6、半径大小，可选O2-为参照，可知：Al3+O2-、O2-S2-，故Al3+S2-。,三、有关元素周期表的“细部特征”和经验规律1.同周期相邻两主族元素原子序数差通常情况为1，但是同周期第A、A两主族的情况略微复杂，序数差为1、11、25三种情况。2.同主族相邻两周期元素原子序数差第A、A两主族同主族相邻两周期元素原子序数差等于上一周期元素种数，第A及以后各主族原子序数(包括零族)差等于下一周期元素种数。,3.零族元素原子序数的应用各周期零族元素原子序数分别为2、10、18、36、54、86，并推测第7周期的稀有气体元素原子序数为118。记住这些数据对推断已知原子序数的某元素在元素周期表中的位置

7、帮助很大。4.元素原子序数的奇偶性与族序数奇偶性的关系原子序数为奇数，元素原子最外层电子数目也为奇数，且处于奇数族(族除外)；反之，原子序数为偶数，元素原子最外层电子数目也为偶数，且处于偶数族(族、零族除外)。,5.对角线“法则”元素之间位置关系如图所示若如B、C右上左下对角线关系，则元素性质相差很大；若如A、D左上右下对角线关系，则元素性质相近或相似。,判断下列说法是否正确一、考查原子结构中的各微粒的数量关系高考频次：（1）(2012天津高考)是中子数不同，质子数相同的同种核素。（）分析：因对同位素和核素的概念理解不到位而造成判断错误,互为同位素，是质子数相同、中子数不同的两种不同的核素。,

8、（2）(2011福建高考)若M+和R2-的核外电子层结构相同，则原子序数：RM。（）分析：M和R属于相邻两周期且M在R的下一周期，故原子序数关系为RM。,二、考查分子结构、化学键高考频次：（3）(2012山东高考)非金属元素形成的化合物中只含有共价键。（）分析：有些非金属元素形成的化合物如硝酸铵等，既含共价键又含离子键。（4）(2012大纲版全国卷)单质分子中均不存在化学键。（）分析：多原子分子中各原子之间存在化学键。,三、考查“位、构、性”三者关系高考频次：（5）(2013天津高考)第二周期元素从左到右，最高正价从+1递增到+7。（）分析：第二周期元素O无最高正化合价，F无正化合价。（6）(

9、2013天津高考)同周期金属元素的化合价越高，其原子失电子能力越强。（）分析：同周期金属元素从左到右，元素化合价越高，其失电子能力越弱。,（7）(2012山东高考)第A族金属元素是同周期元素中金属性最强的元素。（）分析：第A族元素是同周期元素中最左端的元素，根据同周期元素性质的递变规律：自左向右金属性逐渐减弱，所以，第A族金属元素的金属性最强。（8）(2012北京高考)已知33As、35Br位于同一周期，原子半径：AsClP。（）分析：Cl、P同周期，P在Cl的前面，其半径关系为ClP。,热点考向 1 分子、原子、离子的组成与结构【典题训练】1.是常规核裂变产物之一，可以通过测定大气或水中 的

10、含量变化来检测核电站是否发生放射性物质泄漏。下列有关 的叙述中错误的是（）A 的化学性质与 相同B 的原子序数为53C 的原子核外电子数为78D 的原子核内中子数多于质子数,【解题指导】解答本题要明确以下三点：（1）核素符号 中A和Z的含义及关系。（2）在原子中各微粒数之间的关系。（3）同位素的物理性质存在差异，化学性质相同。【解析】选C。表示的是质子数为53，质量数为131的碘原子，其原子序数和核外电子数都为53，中子数=131-53=78，所以中子数多于质子数。和 互为同位素，其化学性质相同。,2.(2013三明一模)下列关于原子结构及微粒间的数量关系的说法不正确的是（）A.同种元素的原子

11、均有相同的质子数和中子数B.微粒Na+、Mg2+、O2-具有相同的电子层结构C.短周期第A与A族元素的原子间构成的分子，均满足原子最外层8电子结构D.的中子数比核外电子数多10,【解题探究】（1）符号 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？提示：表示一个质量数是A、质子数为Z的原子，且A=Z+N（N表示中子数）；元素是具有相同质子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）“相同的电子层结构”含义是什么？提示：“相同的电子层结构”是指微粒核外电子层数相同且每一层上的电子数也相同。,【解析】选A。同种元素的不同核素之间质子数相同，中子数不相同，如1H

12、、2H和3H质子数都是1，但中子数分别是0、1、2，A错误；微粒Na+、Mg2+、O2-核外都是10个电子，即核外都有2个电子层，电子数分别是2和8，B正确；A(用X表示)与A(用Y表示)形成的化合物为XY4，X形成4个共价键即4对共用电子对，最外层共8个电子，每个Y形成1个共价键即1对共用电子对，加上未成键的6个电子，共有8个电子，C正确；的质量数是48，中子数为48-20=28，核外电子数是18，则中子数比核外电子数多10，D正确。,【方法总结】“四同”的判断方法：判断的关键是抓住描述的对象。（1）同位素原子，如（2）同素异形体单质，如O2、O3；（3）同系物化合物，如CH3CH3、CH3

13、CH2CH3；（4）同分异构体化合物，如正戊烷、新戊烷。,热点考向 2 元素周期表的结构特征和递变规律【典题训练】3.(2012广东高考改编)如图是部分短周期元素化合价与原子序数的关系图，下列说法正确的是（）,A.原子半径：ZYXB.气态氢化物的稳定性：RWC.WX3和水反应形成的化合物是离子化合物D.Y和Z两者最高价氧化物对应的水化物能相互反应【解题指导】解答本题时应先根据图示找到突破口，有负价而无正价的元素有O和F，然后一一推出各元素。从图示知：X为O，Y为Na，Z为Al，W为S，R为Cl。,【解析】选D。非金属性越强，对应气态氢化物就越稳定，所以HCl比H2S稳定，B项不正确；Y和Z的最

14、高价氧化物对应的水化物分别是NaOH和Al(OH)3，因Al(OH)3为两性氢氧化物，既能与酸反应又能与强碱溶液反应，所以D项正确；A项中应该是YZX，所以不正确；C项中硫酸为共价化合物，所以不正确。,4.(2012福建高考)短周期元素R、T、Q、W在元素周期表中的相对位置如图所示，其中T所处的周期序数与族序数相等。下列判断不正确的是（）A.最简单气态氢化物的热稳定性：RQB.最高价氧化物对应水化物的酸性：QQRD.含T的盐溶液一定显酸性,【解题指导】解答本题时应先找出突破口，然后根据它们在周期表中的相对位置，判断各元素是什么，结合选项综合判断。本题的突破口是“T所处的周期序数与族序数相等”。

15、,【解析】选D。短周期元素中周期序数与族序数相等的元素是H、Be和Al，根据T在周期表中的相对位置，它只能是第3周期的Al，据此可以判断出其他元素如表所示：,非金属性越强，最高价含氧酸的酸性和气态氢化物的稳定性就越强。氮元素的非金属性比硅的强，所以NH3比SiH4稳定，A选项正确；硫元素的非金属性比硅的强，所以H2SO4比H2SiO3的酸性强，B选项正确；同一周期随着原子序数的递增，原子半径逐渐减小，所以原子半径：AlSiP，同一主族随着原子序数的递增，原子半径逐渐增大，所以原子半径：PN，即AlSiN，C选项正确；若是铝盐如Al2(SO4)3溶液，由于铝离子水解显酸性，若是偏铝酸盐(如NaA

16、lO2)溶液水解显碱性，所以不能确定溶液显什么性，D选项错误。,【误区警示】关于元素周期律、元素周期表的错误认识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。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。忽视了也有相差11或25的情况。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

17、绝对值相等的元素只有第A族的某些元素。忽视了第A族的H的最高正价为+1价，最低负价为-1价。7.元素周期表的特殊部位把握不准，如金属与非金属的分界线、过渡元素的位置等。8.误认为元素周期表有9个横行，也即9个周期。实际上镧系和锕系分别属于第6、7两个周期。,热点考向 3 元素周期表应用及元素的推断【典题训练】5.(2013福建高考)四种短周期元素在周期表中的位置如图，其中只有M为金属元素。下列说法不正确的是（）A.原子半径ZMB.Y的最高价氧化物对应水化物的酸性比X的弱C.X的最简单气态氢化物的热稳定性比Z的小D.Z位于元素周期表中第2周期、第A族,【解题指导】（1）切入点：由四种短周期元素在

18、周期表中的位置确定四种元素在第2、3周期的右侧。由“只有M为金属元素”推知M为Al，则X、Y、Z分别为Si、N、O。（2）关注点：根据元素在周期表中的位置，结合元素周期律推测性质。,【解析】选B。根据各元素在周期表中的相对位置及只有M为金属元素，可知M为Al，X为Si，Y为N，Z为O。同一周期随着原子序数的递增，原子半径逐渐减小，同一主族随着原子序数的递增，原子半径逐渐增大，所以原子半径：ZM，A项正确；Y最高价氧化物对应的水化物是HNO3，X最高价氧化物对应的水化物是H2SiO3，HNO3酸性更强，B项错误；Si的非金属性比O弱，所以Si的气态氢化物的热稳定性比O的小，C项正确；Z是氧元素，

19、位于元素周期表中第2周期、第A族，D项正确。,6.(2012新课标全国卷)短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，其中W的阴离子的核外电子数与X、Y、Z原子的核外内层电子数相同。X的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代，工业上采用液态空气分馏方法来生产Y的单质，而Z不能形成双原子分子。根据以上叙述，下列说法中正确的是(）A.上述四种元素的原子半径大小为WXYZB.W、X、Y、Z原子的核外最外层电子数的总和为20C.W与Y可形成既含极性共价键又含非极性共价键的化合物D.由W与X组成的化合物的沸点总低于由W与Y组成的化合物的沸点,【解题指导】解答本题时应注意四种元素都是短周期元素，碳元素常

20、用于考古时鉴定文物年代，工业上常采用分馏液态空气制取氮气和氧气。【解析】选C。因为Y的内层电子数为2，所以X、Y、Z都是第2周期元素，W为H，X为C，Y为N或O，Z为Ne。氢与氧可以生成过氧化氢，既含极性键又含非极性键，C项符合题意；A项，因为半径N或O都比C小，由此判断A不正确；B项四种元素原子的最外层电子数总和应该为1+4+5+8=18或1+4+6+8=19，因此B项不正确；D项氢、碳形成的烃中，如果碳原子数较大的时候，形成的烃为液态或固态，D项错误。,【方法总结】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（2）最外层有1个电子的元素：H、Li、Na。

21、（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。,2.1号20号元素中某些元素的性质的特殊性（1）原子半径最大的是K，最小的是H。（2）单质硬度最大的，熔、沸点最高的，形成化合物品种最多的，正负化合价代数和为零且气态氢化物

22、中含氢百分率最高的元素多是指C。（3）单质密度最小的，原子核中只有质子没有中子的，原子序数、电子层数、最外层电子数三者均相等的都是H。（4）气态氢化物最稳定且只有负价而无正价的是F。,（5）最高价氧化物的水化物酸性最强的是Cl，碱性最强的是K。（6）气态氢化物在水中的溶解度最大，其水溶液呈碱性的是N。（7）单质和其最高价氧化物都是原子晶体的是Si。（8）具有两性的元素是Al、Be。（9）最轻的金属是Li。,1.下列说法中肯定不正确的是（）某原子K层上只有1个电子某原子M层上的电子数为L层上电子数的4倍某离子M层上和L层上的电子数均为K层的4倍某离子的核电荷数与最外层电子数相等A.B.C.D.【

23、解析】选B。原子M层上有电子，说明L层是填满电子的，此时L层上有8个电子，若M层上的电子数为L层上电子数的4倍，则M层上有32个电子，超过了M层最多电子数18，故说法不正确。,2.(2013山东高考)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YB.Z元素氧化物对应水化物的酸性一定强于YC.X元素形成的单核阴离子还原性大于YD.Z元素单质在化学反应中只表现氧化性,【解析】选A。W的气态氢化物可与其最高价含氧酸形成离子化合物，故其气态氢化物具有碱性，为NH3，故W为N，根

24、据四种元素在周期表中的位置关系，可推知X为O，Y为S，Z为Cl。四种元素的非金属性强弱顺序为SH2SO4H2SO3HClO，B项错误；硫元素的非金属性小于氧元素，故还原性O2-S2-，C项错误；Cl2中氯元素化合价为中间价态，可以表现出氧化性或还原性，D项错误。,3.X、Y、Z、T四种原子序数递增的短周期元素，其部分性质或结构如下：,下列说法正确的是（）A.原子半径大小顺序：TZYXB.Y、Z分别形成的氢化物的还原性：ZYC.T的单质与Y的最高价氧化物对应水化物的稀溶液能反应D.由X、Y和Z三种元素构成的强电解质，对水电离均起抑制作用,【解析】选C。X形成的简单阳离子核外无电子，说明X是氢元素

25、；Y的气态氢化物和它的最高价氧化物对应的水化物能发生化合反应，可断定Y为氮元素；Z的原子序数比氮大，族序数等于周期序数的3倍，只可能是氧元素；T的原子序数比氧大，且可形成简单阳离子，初步判断为第3周期金属元素，半径最小的为铝离子。原子半径大小顺序：AlNOH，故A项不正确；N、O分别形成的氢化物为NH3、H2O，其还原性：NH3H2O，故B项不正确；Al可以和稀硝酸反应，故C项正确；由H、N和O三种元素构成的强电解质有HNO3、NH4NO3等，前者抑制水电离，而后者促进水电离，故D项不正确。,4.已知A、B、D为中学常见的单质，甲、乙、丙、丁、戊为短周期元素组成的化合物。其中，丙是一种能使湿润

26、的红色石蕊试纸变蓝的无色气体；丁是一种高能燃料，其组成元素与丙相同，1 mol丁分子中不同原子的数目比为12，且含有18 mol电子；戊是一种难溶于水的白色胶状物质，既能与强酸反应，也能与强碱反应，具有净水作用。各物质间的转化关系如图所示(某些条件已略去)。,请回答：（1）单质B的组成元素在周期表中的位置是。（2）戊的化学式为；戊与强碱反应的离子方程式为。（3）丙中所包含的化学键类型有(填字母序号)。a.离子键 b.极性共价键 c.非极性共价键（4）反应的化学方程式为。（5）反应中，0.5 mol NaClO参加反应时，转移1 mol电子，其化学方程式为。（6）写出反应的化学方程式。,【解析】

27、能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的无色气体丙是NH3；组成元素与丙相同，1 mol分子中不同原子的数目比为12，且含有18 mol电子的丁是N2H4；难溶于水的白色胶状物质，既能与强酸反应，也能与强碱反应，具有净水作用的戊是氢氧化铝，乙为氧化铝；据此推断A、B、D三种单质分别为Al、N2、H2。（1）氮元素在周期表中第2周期第A族。（2）氢氧化铝与强碱溶液反应的离子反应方程式为Al(OH)3+OH-=+2H2O（3）NH3分子中只有极性共价键。,（4）反应为工业合成氨的反应，其反应方程式为N2+3H2 2NH3。（5）反应中，0.5 mol NaClO参加反应时，转移1 mol电子，说明NaClO被还原为NaCl，其化学方程式为2NH3+NaClO=N2H4+NaCl+H2O。（6）反应为铝热反应，化学方程式为4Al+3TiO22Al2O3+3Ti。,答案：（1）第2周期第A族（2）Al(OH)3Al(OH)3+OH-=Al+2H2O（3）b（4）N2+3H2 2NH3（5）2NH3+NaClO=N2H4+NaCl+H2O（6）4Al+3TiO2 2Al2O3+3Ti,