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优化方案 2012高考化学二轮专题复习广东专用 专题二 基础理论 第1讲 物质结构与元素周期律


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第1讲 物质结构与元素周期律 讲

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1.了解元素、核素和同位素的含义;了解化学键的 了解元素、核素和同位素的含义; 了解元素 定义以及离子键、共价键的形成。 定义以及离子键、共价键的形成。 2.了解原子的构成。 .了解原子的构成。 3.掌握元素周期律的实质,掌握同一周期内元素 .掌握元素周期律的实质, 性质的递变规律与原子结构的关系, 性质的递变规律与原子结构的关系,掌握同一主 族内元素性质的递变规律与原子结构的关系。 族内元素性质的递变规律与原子结构的关系。 4.了解金属、非金属在元素周期表中的位置及其 .了解金属、 性质递变的规律。 性质递变的规律。
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重点知识整合

一、原子结构和化学键 1.原子中基本微粒间的关系 . (1)质子数=核电荷数=核外电子数=原子序数 质子数= 质子数 核电荷数=核外电子数= (2)质量数=质子数+中子数 质量数= 质量数 质子数+ (3)质子数 阳离子的核外电子数+ (3)质子数=阳离子的核外电子数+阳离子所带 质子数= 电荷数 (4)质子数=阴离子的核外电子数-阴离子所带 质子数= 质子数 阴离子的核外电子数- 电荷数

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2.核外电子的排布 . (1)短周期元素原子的排布特征 短周期元素原子的排布特征 ①原子核中无中子的原子是H。 原子核中无中子的原子是 。 ②最外层有一个电子的原子是H、Li、Na。 最外层有一个电子的原子是 、 、 。 ③最外层有两个电子的原子是He、Be、Mg。 最外层有两个电子的原子是 、 、 。 ④最外层电子数等于次外层电子数的原子为Be、 最外层电子数等于次外层电子数的原子为 、 Ar。 。

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⑤最外层电子数是次外层电子数2倍的原子是 ; 最外层电子数是次外层电子数 倍的原子是C; 倍的原子是 最外层电子数是次外层电子数3倍的原子是 。 最外层电子数是次外层电子数 倍的原子是O。 倍的原子是 ⑥电子层数与最外层电子数相等的原子是H、 电子层数与最外层电子数相等的原子是 、 Be、Al。 、 。 倍的原子是Li、 ⑦次外层电子数是最外层电子数2倍的原子是 、 次外层电子数是最外层电子数 倍的原子是 Si。 。

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(2)核外电子数相同的微粒 核外电子数相同的微粒

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3.化学键 化学键 (1)离子键和共价键的比较 离子键和共价键的比较 比较 概念 离子键 阴、阳离 子间的静 电作用 阴、阳离 子间的相 互作用 共价键 极性键 非极性键 原子间通过共用电子 对而形成的相互作用 共用电子 共用电子 对偏向一 对不偏向 任何一方 方
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特点

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比 较

离子键 ①活泼非金属和 活泼金属元素的 原子通过得失电 子形成阴、 子形成阴、阳离 子 ②带正电荷的原 子团(如 子团 如NH)与带 与带 负电荷的阴离子 之间发生强烈的 相互作用

共价键 极性键 非极性键 ①不同非 金属元素 的原子间 ②非金属 元素与不 活泼的金 属元素之 间

形 成 条 件

同种元素 的原子间 通过共用 电子对结 合

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(2)物质中化学键的存在 物质中化学键的存在 ①离子化合物中一定有离子键,可能还有共价 离子化合物中一定有离子键, 键,如(NH4)2SO4、Na2O2等。 ②共价化合物中只有共价键,一定没有离子键, 共价化合物中只有共价键,一定没有离子键, 如CH4、CO2、H2SO4等。 ③在非金属单质中只有共价键,如Cl2、O2、金 在非金属单质中只有共价键, 刚石等。 刚石等。

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④构成稀有气体的单质分子,是单原子分子, 构成稀有气体的单质分子,是单原子分子, 分子中不存在化学键。 分子中不存在化学键。 非金属元素之间也可以形成离子键, ⑤非金属元素之间也可以形成离子键,如NH4Cl 中存在离子键。 中存在离子键。 ⑥活泼金属与活泼非金属形成的化合物不一定 含离子键, 为共价化合物。 含离子键,如AlCl3为共价化合物。 离子化合物熔融时可以导电, ⑦离子化合物熔融时可以导电,共价化合物熔 融时不导电。 融时不导电。

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二、元素的原子结构和性质的递变规律 1.递变规律 . 同周期 (从左至右 从左至右) 从左至右 原 核电荷数 逐渐增大 子 电子层数 相同 结 构 原子半径 逐渐减小 同主族 (从上至下 从上至下) 从上至下 逐渐增大 逐渐减多 逐渐增大

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化合价

最高正价由+ 价升到 最高正价由+1价升到 最高正价、 最高正价、负价 +7价,最低负价从- 价 最低负价从- 相同(F无正价 无正价, 相同 无正价,O 4价升到-1价;(F无 价升到- 价 价升到 无 无最高正价) 无最高正价 正价; 无最高正价 无最高正价) 正价;O无最高正价 逐渐增强 逐渐减弱 氧化性减弱、 氧化性减弱、还 原性增强 碱性增强, 碱性增强,酸性 减弱 逐渐减弱

性质

失电子能力(金 失电子能力 金 逐渐减弱 属性) 属性 得电子能力(非 得电子能力 非 逐渐增强 金属性) 金属性 单质的氧化性、 氧化性增强、 单质的氧化性、 氧化性增强、还原性 还原性 减弱 最高价氧化物 碱性减弱, 对应水化物的 碱性减弱,酸性增强 酸碱性 气态氢化物的 逐渐增强 稳定性

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2.元素金属性和非金属性的强弱比较 元素金属性和非金属性的强弱比较 依据 金属性 非金属性

同周期元素,从左至右, 同周期元素,从左至右,金属性逐渐 周期表中 的位置 减弱, 减弱,非金属性逐渐增强 同主族元素,从上至下, 同主族元素,从上至下,金属性逐渐 增强, 增强,非金属性逐渐减弱

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依据

物 质 性 质

非金属性 越容易与氢气化合, 越容易与氢气化合,生成气态氢 越容易与水或酸反应置 化物的稳定性越强, 化物的稳定性越强,非金属性越 换出氢气, 换出氢气,金属性越强 强 最高价氧化物对应水化 最高价氧化物对应水化物的酸性 物的碱性越强, 物的碱性越强,金属性 越强, 越强,非金属性越强 越强 相互之间的置换反应, 相互之间的置换反应, 相互之间的置换反应, + b n+―→Mm++ 相互之间的置换反应,若A+B + + 若M+N + -―→Aa-+B,则非金属性 - ,则非金属性A>B N,则金属性 ,则金属性M>N 与同种金属越容易反应, 与同种非金属越容易反 与同种金属越容易反应,非金属 应,金属性越强 性越强 与变价金属化合时, 金属活动性顺序表中排 与变价金属化合时,产物中金属 元素的化合价越高, 在前面的金属比排在后 元素的化合价越高,对应元素的 面的金属的金属性强 非金属性越强
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金属性

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3.微粒半径大小的比较 微粒半径大小的比较 (1)同周期元素的原子或最高价阳离子半径从左 同周期元素的原子或最高价阳离子半径从左 至右逐渐减小(稀有气体元素除外 稀有气体元素除外), 至右逐渐减小 稀有气体元素除外 ,如: + + Na>Mg>Al>Si;Na+>Mg2+>Al3+。 ; (2)同主族元素的原子或离子半径从上到下逐渐 同主族元素的原子或离子半径从上到下逐渐 增大, 增大,如:Li<Na<K;F-<Cl-<Br-。 ; (3)电子层结构相同的离子半径随核电荷数的增 电子层结构相同的离子半径随核电荷数的增 - + + 加而减小, 加而减小,如:O2->F->Na+>Mg2+>Al3+。

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(4)核电荷数相同 即同种元素)的微粒,电子数 核电荷数相同(即同种元素 的微粒, 核电荷数相同 即同种元素 的微粒
+ + 越多,半径越大, 越多,半径越大,如:Fe3+<Fe2+,Cl<Cl-。

(5)电子层数和所带电荷都不同的,可选相近的 电子层数和所带电荷都不同的, 电子层数和所带电荷都不同的
2-的半径大小, 离子参照比较, 离子参照比较,如:比较Al3+与S2-的半径大小, 比较 3+ - - 可选O -为参照,可知: + 可选 2-为参照,可知:Al3+<O2-<S2-,故 + - Al3+<S2-。

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三、“位、构、性”之间的关系 位 之间的关系

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1.明确四个关系式 . (1)电子层数=周期序数 电子层数= 电子层数 (2)质子数=原子序数 质子数= 质子数 (3)最外层电子数=主族序数 最外层电子数= 最外层电子数 (4)主族元素的最高正价=主族序数(O、F除外 ; 主族元素的最高正价=主族序数 、 除外 除外); 主族元素的最高正价 最低负价=主族序数-8 最低负价=主族序数-

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2.掌握由原子序数确定元素位置的方法 . 只要记住了稀有气体元素的原子序数(He 2、Ne 只要记住了稀有气体元素的原子序数 、 10、Ar 18、Kr 36、Xe 54、Rn 86),就可确定 、 、 、 、 , 主族元素的位置。 主族元素的位置。 (1)若原子序数比相应的稀有气体元素的原子序 若原子序数比相应的稀有气体元素的原子序 数多1或 则应处在下一周期的第 则应处在下一周期的第Ⅰ 族或第 族或第Ⅱ 数多 或2则应处在下一周期的第ⅠA族或第ⅡA 号元素88- = , 族,如88号元素 -86=2,则88号元素应在 号元素 号元素应在 第七周期第Ⅱ 族 第七周期第ⅡA族。

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(2)若原子序数比相应的稀有气体元素的原子序 若原子序数比相应的稀有气体元素的原子序 数少1~ 时 则应处在同周期的第Ⅶ 族 数少 ~5时,则应处在同周期的第ⅦA族~第 号元素, ⅢA族,如84号元素,应在第六周期第ⅥA族。 族 号元素 应在第六周期第Ⅵ 族 (3)若预测新元素,可与未发现的第七周期最后 若预测新元素, 若预测新元素 一种元素(118号)比较,按上述方法推测知:如 号 比较 按上述方法推测知: 比较, 一种元素 114号元素,应为第七周期第ⅣA族。 号元素,应为第七周期第Ⅳ 族 号元素

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3.掌握原子序数差的规律 . (1)同周期第ⅡA和第ⅢA族元素原子序数之间的 同周期第Ⅱ 和第 和第Ⅲ 族元素原子序数之间的 同周期第 关系 前三周期的所有元素中相邻元素的原子序数差 值为1;第四、五周期的差值为 ;第六、 值为 ;第四、五周期的差值为11;第六、七周 期的差值为25。 期的差值为 。

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(2)同主族的上下周期元素原子序数之间的关系 同主族的上下周期元素原子序数之间的关系 族的元素: ①若为第ⅠA,第ⅡA族的元素:则原子序数的 若为第Ⅰ , 族的元素 差值等于上一种元素所在周期所能够排列的元 素种类数。 素种类数。 族的元素: ②若为第ⅢA至0族的元素:则原子序数的差值 若为第Ⅲ 至 族的元素 等于下一种元素所在周期所能够排列的元素种 类数。 类数。

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命题热点演练

元素周期表中元素性质的递变 规律
例1 (2011年高考福建卷 依据元素周期表及元素 年高考福建卷)依据元素周期表及元素 年高考福建卷

周期律,下列推断正确的是 ) 周期律,下列推断正确的是( 的酸性比H A.H3BO3的酸性比 2CO3的强 . B.Mg(OH)2的碱性比 的碱性比Be(OH)2的强 . C.HCl、HBr、HI的热稳定性依次增强 . 、 、 的热稳定性依次增强 -的核外电子层结构相同, D.若M+和R2-的核外电子层结构相同,则原子 . 序数: 序数:R>M
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【解析】 解析】

C的非金属性比 强,故H2CO3的酸 的非金属性比B强 的非金属性比

项错误; 的金属性比 的金属性比Be强 性比H 性比 3BO3强,A项错误;Mg的金属性比 强, 项错误 的碱性比Be(OH)2强,B项正确; 项正确; 故Mg(OH)2的碱性比 项正确 HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱,C项错误; 、 的热稳定性依次减弱, 项错误 项错误; 、 的热稳定性依次减弱
-的核外电子层结构相同, M+和R2-的核外电子层结构相同,则M在R的下 在 的下

一周期,原子序数:M>R,D项错误。 一周期,原子序数: , 项错误。 项错误 【答案】 答案】 B

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变式训练1 变式训练

(2011年高考山东卷 某短周期非金 年高考山东卷)某短周期非金 年高考山东卷

属元素的原子核外最外层电子数是次外层电子 数的一半,该元素 数的一半,该元素( )

A.在自然界中以化合态的形式存在 . B.单质常用作半导体材料和光导纤维 . C.最高价氧化物不与酸反应 . D.气态氢化物比甲烷稳定 .

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解析:选A。短周期中最外层电子数是次外层电 解析: 。 子数一半的有Li: 子数一半的有 :???和Si:?? ,属于非 : 金属的是硅。 金属的是硅。硅在自然界中全部以化合态形式 存在, 正确; 存在,故A正确;做光导纤维是二氧化硅而不是 正确 单质硅, 单质硅,故B错;二氧化硅能与氢氟酸反应,故 错 二氧化硅能与氢氟酸反应, C错;非金属性C>Si,故气态氢化物的稳定性 错 非金属性 , CH4>SiH4,D错。 错
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“位、构、性”三者之间的关系
例2

(2011年高考新课标全国卷 短周期元素 、 年高考新课标全国卷)短周期元素 年高考新课标全国卷 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 、 和 的原子序数依次增大。元素 是制备一 的原子序数依次增大 种高效电池的重要材料, 原子的最外层电子数是 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 是地壳中含量最丰富的 内层电子数的 倍,元素Y是地壳中含量最丰富的 金属元素, 原子的最外层电子数是其电子层数的 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( 倍 下列说法错误的是 )
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A.元素W、X的氯化物中,各原子均满足8电 .元素 、 的氯化物中,各原子均满足 电 的氯化物中 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 .元素 与氢形成的原子比为 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 .元素 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 形成共价化合物 2 .元素 可与元素 形成共价化合物XZ 可与元素X形成共价化合物
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【解析】 X原子的最外层电子数是内层电子数 解析】 原子的最外层电子数是内层电子数 的2倍,可推知 为C;元素 是地壳中含量最丰 倍 可推知X为 ;元素Y是地壳中含量最丰 富的金属元素, 富的金属元素,则Y为Al;Z原子的最外层电子 为 ; 原子的最外层电子 数是其电子层数的2倍 的原子序数大于Al, 数是其电子层数的 倍,且Z的原子序数大于 , 的原子序数大于 故Z为S;元素 是制备一种高效电池的重要材 为 ;元素W是制备一种高效电池的重要材 且原子序数小于C,可推知W为 。 项 料,且原子序数小于 ,可推知 为Li。A项, LiCl中,锂原子是2电子的稳定结构,错;B项, LiCl中 锂原子是2电子的稳定结构 电子的稳定结构, B项 C与H可形成 2H2、C6H6等多种原子比为 ∶1 可形成C 等多种原子比为1∶ 与 可形成 的化合物,正确; 项 的化合物,正确;C项,Al与NaOH溶液或盐酸 与 溶液或盐酸 反应均有H 生成,正确; 项 反应均有 2生成,正确;D项,S与C可形成共 与 可形成共 价化合物CS 正确。 价化合物 2,正确。 答案】 【答案】 A
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变式训练2 (2010年高考上海卷 几种短周期元 年高考上海卷)几种短周期元 变式训练 年高考上海卷 素的原子半径及主要化合价如下表: 素的原子半径及主要化合价如下表: 元素代号 原子半径 /pm 主要化合价 X Y Z W 66

160 143 70 +2

+3 +5、+ 、-3 -2 、+3、- 、+ 、-

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下列叙述正确的是( 下列叙述正确的是

)

A.X、Y元素的金属性 . 、 元素的金属性 元素的金属性X<Y B.一定条件下,Z单质与 的常见单质直接生 .一定条件下, 单质与 单质与W的常见单质直接生 成ZW2 C.Y的最高价氧化物对应的水化物能溶于稀氨 . 的最高价氧化物对应的水化物能溶于稀氨 水 D.一定条件下,W单质可以将 单质从其氢化 .一定条件下, 单质可以将 单质可以将Z单质从其氢化 物中置换出来
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解析: 为第Ⅱ 族金属 解析:选D。由化合价可知,X为第ⅡA族金属 。由化合价可知, 为第 元素, 为第 为第Ⅲ 族金属元素 族金属元素, 为第 为第Ⅴ 族非金 元素,Y为第ⅢA族金属元素,Z为第ⅤA族非金 属元素, 为第 为第Ⅵ 族非金属元素 族非金属元素; 和 的原 属元素,W为第ⅥA族非金属元素;X和Y的原 子半径相近, 和 的原子半径相近 的原子半径相近, 子半径相近,Z和W的原子半径相近,但Z、W 、 的原子半径远远小于X、 的原子半径 的原子半径, 的原子半径远远小于 、Y的原子半径,由此可 推断出Z和 是位于第二周期的非金属元素 是位于第二周期的非金属元素, 推断出 和W是位于第二周期的非金属元素,X Y是位于第三周期的金属元素 所以X是Mg, 是位于第三周期的金属元素。 和Y是位于第三周期的金属元素。所以X是Mg, Y是Al,其金属性 项错误; 是 , 是 是 ,其金属性X>Y,A项错误;W是O,Z是 , 项错误 N,两者的单质反应直接生成 项错误; ,两者的单质反应直接生成NO,B项错误;Y , 项错误 的最高价氧化物的水化物是氢氧化铝, 的最高价氧化物的水化物是氢氧化铝,不溶于 氨水, 项错误 一定条件下, 项错误; 氨水,C项错误;一定条件下,氧气可以和氨气 反应生成水和氮气, 项正确 项正确。 反应生成水和氮气,D项正确。
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知能优化训练

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专题针对训练

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