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专题4物质结构和元素周期律1．了解原子的结构及同位素的概念。理解原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数，以及质量数与质子数、中子数之间的相互关系。2．以第一、二、三周期的元素为例，了解原子核外电子排布规律。3．掌握元素周期律的实质。了解元素周期律(长式)的结构(周期、族)及其应用。4．以第三周期为例，常握同一周期内元素性质(如：原子半径、化合价、单质及化合物性质)的递变规律与原子结构的关系；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。5．理解离子键、共价键的含义。理解极性键和非极性键。1．(2011·新课标，13)短周期元素W、X、Y和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与氢形成的原子比为：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解析：首先分析题意，X原子的最外层电子数是内层电子数的2倍，是碳元素；Y是地壳中含量最丰富的金属元素，为铝元素。Z原子的最外层电子数是其电子层数的2倍，是短周期元素，且W、X、Y和Z的原子序数依次增大，Z为硫元素。W是制备一种高效电池的重要材料，是锂元素。A项，元素W、X的氯化物分别为LiCl、CCl4，LiCl中Li＋的最外层只有两个电子，不满足8电子稳定结构，A错误；B项元素X与氢形成的原子比为：1的化合物有C2H2、C6H6、C8H8等，B项正确；C项考查单质铝的性质，既能与氢氧化钠溶液反应产生氢气，又能与盐酸反应产生氢气，C项正确；硫和碳可以形成共价化合物。答案：A2．(2011·福建，7)依据元素周期表及元素周期律，下列推断正确的是()A．H3BO3的酸性比H2CO3的强B．Mg(OH)2的碱性比Be(OH)2的强C．HCl、HBr、HI的热稳定性依次增强D．若M＋和R2－的核外电子层结构相同，则原子序数：R＞M解析：根据元素周期律，B的非金属性小于C，故H3BO3的酸性比H2CO3的弱，A项错误；Mg的金属性强于Be，故Mg(OH)2的碱性比Be(OH)2的强，B项正确；HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱，C项错误；M＋和R2－的核外电子层结构相同，原子序数：RM，D项错误。答案：B3．(2011·山东，13)元素的原子结构决定其性质和在周期表中的位置。下列说法正确的是()A．元素原子的最外层电子数等于元素的最高化合价B．多电子原子中，在离核较近的区域内运动的电子能量较高C．P、S、Cl得电子能力和最高价氧化物对应的水化物的酸性均依次增强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过渡元素解析：主族元素原子的最外层电子数等于元素的最高化合价，但氧、氟元素除外，过渡元素，如Fe最外层有2个电子，但Fe的最高价为＋3价，A错误；根据核外电子排布规律，多电子原子中，能量低的电子在离核较近的区域内运动，能量高的电子在离核较远的区域内运动，B错误；元素的得电子能力越强，其最高价氧化物对应的水化物的酸性越强，故C正确；周期表中位于金属和非金属分界线附近的元素通常既显一定的金属性，又显一定的非金属性，而过渡元素是指副族和第Ⅷ族元素，D错误。答案：C4．(2011·天津，2)以下有关原子结构及元素周期律的叙述正确的是()A．第ⅠA族元素铯的两种同位素137Cs比133Cs多4个质子B．同周期元素(除0族元素外)从左到右，原子半径逐渐减小C．第ⅦA族元素从上到下，其氢化物的稳定性逐渐增强D．同主族元素从上到下，单质的熔点逐渐降低解析：A项中铯的同位素的质子数相同，质量数相差4，错误；B项符合同周期元素原子半径的变化规律，同周期元素(除0族元素外)从左到右，原子半径逐渐减小，B正确；C项第ⅦA族元素从上到下，其氢化物的稳定性逐渐减弱，C项错误；同主族元素从上到下，单质的熔点变化需要看该元素是金属元素还是非金属元素，如果ⅦA族元素从上到下，单质的熔点逐渐升高，D错误。答案：B5．(2011·江苏，5)短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表中的相对位置如图所示。下列说法正确的是()A．元素X与元素Z的最高正化合价之和的数值等于8B．原子半径的大小顺序为：rXrYrZrWrQC．离子Y2－和Z3＋的核外电子数和电子层数都不相同D．元素W的最高价氧化物对应的水化物的酸性比Q的强解析：该题以“周期表中元素的推断”为载体，考查学生对元素周期表的熟悉程度及其对表中各元素性质和相应原子结构的周期性递变规律的认识和掌握程度。考查了学生对物质结构与性质关系以及运用元素周期律解决具体化学问题的能力。推出的元素为：XN；YO；ZAl；WS；QCl，A项正确；同周期原子半径从左到右依次减小，同主族从上到下依次增大，B项错误；离子Y2－和Z3＋都为10电子微粒，核外电子数和电子层数都相同，C项错误；元素最高价氧化物对应的水化物的酸性是与非金属性一致的，因此酸性Q的强，D项错误。答案：A物质结构和元素周期律是每年必考的重点内容，主要是对原子结构、同位素等概念的考查；元素的“原子结构”、“在周期表中位置”、“基本性质”三者间的关系考查；化学键的考查层次较低，高考考查重点放在对概念的理解上。元素周期律与元素周期表内容丰富，规律性强，因此命题的空间极为广阔。预测今后高考中可能以短周期元素(或前20号元素)命题来考查同一周期、同一主族内元素性质(如原子半径、化合价、单质及化合物性质)的递变规律与原子结构的关系。元素“构”、“位”、“性”三者关系的题型会继续以元素及其化合物知识为载体，用物质结构理论，将解释现象、定性推断、归纳总结、定量计算相结合。考点1原子构成及各粒子的关系1.元素、同位素、核素、同素异形体之间的联系和区别元素同位素核素同素异形体概念具有相同核电荷数的同一类原子的总称质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子由同种元素组成的结构和性质不同的单质互称为同素异形体2.核外电子数相等的粒子(1)“10电子”的粒子分子离子一核10电子NeN3－、O2－、F－、Na＋、Mg2＋、Al3＋二核10电子HFOH－三核10电子H2ONH－2四核10电子NH3H3O＋五核10电子CH4NH＋4(2)“18电子”的粒子分子离子一核18电子ArK＋、Ca2＋、Cl－、S2－二核18电子F2、HClHS－、O2－2三核18电子H2S－分子离子四核18电子PH3、H2O2、NH2F－五核18电子SiH4、CH3F、NH2OH－六核18电子CH3OH－其他粒子C2H6、CH3NH2N2H＋5、N2H2＋6(3)其他等电子数的粒子①“9电子”的粒子：—F、—OH、—NH2、—CH3(取代基)；“14电子”的粒子：Si、N2、CO、C2H2；②“2电子”的粒子：He、H－、Li＋、Be2＋、H2。(4)质子数及核外电子总数均相等的粒子①Na＋、NH＋4、H3O＋；②HS－、Cl－；③F－、OH－、NH－2；④N2、CO、C2H2。[例1]不具有放射性的同位素称之为稳定同位素，稳定同位素分析法在近20年来植物生理学、生态学和环境科学研究中获得广泛应用。如在陆地生态系统研究中，2H、13C、15N、18O、34S等常用作环境分析指示物。下列有关说法正确的是()A．34S原子核内中子数为16B．1H162O和1H182O的相对分子质量不同C．13C和15N原子核内的质子数相差2D．2H＋结合OH－的能力比1H＋的更强解析：A项中34S的中子数为18，不正确；B项中H2O的相对分子质量由H和O的质量数决定，两个分子中O的质量数不同，故B项正确；C项中原子序数之差由质子数决定，应该为1，C项不正确；D中2H＋和1H＋化学性质相同，故D项不正确。答案：B变式训练1．(2011·海南，4)13153I是常规核裂变产物之一，可以通过测定大气或水中13153I的含量变化来监测核电站是否发生放射性物质泄漏。下列有关13153I的叙述中错误的是()A.13153I的化学性质与12753I相同B.13153I的原子序数为53C.13153I的原子核外电子数为78D.13153I的原子核内中子数多于质子数解析：13153I该核素的质子数为53，中子数为78，核外电子数为53，故C项正确。答案：C2．(模拟原题)美国科学家曾发表论文，宣布发现了铝的“超级原子”结构——Al13和Al14。已知这类“超级原子”的最外层电子数之和为40时处于相对稳定状态。下列说法正确的是()A．Al13和Al14互为同位素B．Al13中铝原子间通过离子键结合C．Al14最外层电子数之和为42，与第ⅡA族元素的性质相似D．Al13和Al14都具有较强的还原性，容易失去电子生成阳离子解析：A项，Al13和Al14应是两种单质；B项，金属原子之间靠金属键结合；D项，Al13的最外层电子数之和为39，易得1个电子形成稳定结构，故具有较强的氧化性，Al14的最外层电子数之和为42，易失去2个电子形成稳定结构，表现出第ⅡA族元素的性质。答案：C考点2元素周期表的结构及元素周期律规律内容相同电子层结构稀有气体元素的原子与同周期非金属元素形成的阴离子以及下一周期金属元素形成的阳离子具有相同的电子层结构规律内容由原子序数确定元素位置的规律(1)若某元素原子序数比相应稀有气体元素多1或2，则该元素处于该稀有气体元素所在周期的下一周期的ⅠA族或ⅡA族；若比相应稀有气体元素少1～5，则该元素处于稀有气体元素所在周期的ⅦA～ⅢA族(2)预测新元素位置时，可利用原子序数较为接近的稀有气体元素，依据上述方法进行推测规律内容同周期主族元素原子序数差的关系(1)短周期元素原子序数差＝族序数差(2)两元素分布在过渡元素同侧时，原子序数差＝族序数差。两元素分布在过渡元素的两侧时，第四或第五周期元素原子序数差＝族序数差＋10，第六周期元素原子序数差＝族序数差＋24规律内容同主族相邻周期元素原子序数差的关系(1)ⅠA族元素随电子层数的增加，原子序数依次相差2、8、8、18、18、32(2)ⅡA族和0族元素随电子层数的增加，原子序数依次相差8、8、18、18、32(3)ⅢA～ⅦA族元素，随电子层数的增加，原子序数依次相差8、18、18、32元素周期表中元素性质的递变规律内容同周期元素(左→右)同主族元素(上→下)电子层数相同增多最外层电子数由1个→8个相同原子半径逐渐减小(0族除外)增大内容同周期元素(左→右)同主族元素(上→下)元素的主要化合价最高正价＋1→＋7(ⅠA→ⅦA)|最低负价|＋最高正价＝8最高正价＝族序数金属性与非金属性金属性减弱非金属性增强金属性增强非金属性减弱内容同周期元素(左→右)同主族元素(上→下)还原性与氧化性还原性减弱氧化性增强还原性增强氧化性减弱非金属元素气态氢化物生成由难到易，稳定性由弱到强生成由易到难，稳定性由强到弱得失电子能力失：大→小；得：小→大得：大→小；失：小→大[例2](2010·山东理综，11)下列说法正确的是()A．形成离子键的阴阳离子间只存在静电吸引力B．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性和还原性均依次减弱C．第三周期非金属元素含氧酸的酸性从左到右依次增强D．元素周期律是元素原子核外电子排布周期性变化的结果解析：形成离子键的阴阳离子间存在静电作用，该静电作用既包括静电吸引，也包括静电排斥；同主族元素，从上至下，氢化物的还原性依次增强；第三周期非金属元素最高价含氧酸的酸性从左到右依次增强，但稀有气体除外；由于元素原子核外电子排布的周期性变化，引起原子最外层电子排布出现周期性变化，则元素性质出现周期性变化。答案：D规律总结：元素金属性、非金属性的比较依据金属性非金属性1.比较单质的性质越容易与水或酸反应置换出氢气，金属性越强越容易与氢气化合，生成气态氢化物的稳定性越强，非金属性越强2.比较最高价氧化