高三化學二輪復(fù)習指導 第二部分 基本理論 專題一 物質(zhì)結(jié)構(gòu)、元素周期與元素周期律

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第二部分 基本理論 專題一 物質(zhì)結(jié)構(gòu)、元素周期與元素周期律 知識點 《高考考試說明》 對應(yīng)教材書內(nèi)容 原子結(jié)構(gòu) 了解元素、核素同位素的含義 必修2 第一章 第一節(jié) 依據(jù)原子構(gòu)成了解原子序數(shù)、核電荷數(shù)、質(zhì)子數(shù)、核外電子數(shù)的彼此關(guān)系和質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)、質(zhì)量數(shù)之間的相互關(guān)系 必修2 第一章 第二節(jié) 了解原子核外電子排布 化學鍵 通過離子鍵、共價鍵（極性鍵和非極性鍵）的形成過程認識化學鍵 必修2 第一章 第一、三節(jié) 元素周期律位置、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的關(guān)系 通過同一短周期或同一主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系，理解元素周期律的實質(zhì) 通過金屬、非金屬在元素周期表中的位置及其性質(zhì)遞變規(guī)律，理解元素的原子結(jié)構(gòu)、元素在周期表中的位置和元素性質(zhì)三者之間的相互關(guān)系 必修2 第一章 第二節(jié) 周期表的結(jié)構(gòu) 了解元素周期表的結(jié)構(gòu) 必修2 第一章 第一節(jié) 一、知識整理 物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論包括原子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)兩個部分，它是探索和研究微觀（核外電子排布、穩(wěn)定結(jié)構(gòu)、化學鍵的形成）的原子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)及其性質(zhì)的變化規(guī)律。物質(zhì)結(jié)構(gòu)的知識體系見下圖。 元素周期律和元素周期表是化學科學發(fā)展史上的里程碑，它是研究元素、單質(zhì)與化合物性質(zhì)遞變的主要規(guī)律。元素周期律是從大量的元素化合物知識中，分析、歸納、形成規(guī)律，經(jīng)過提出假設(shè)、推理和驗證，上升到理論。元素周期表是元素周期律的具體體現(xiàn)。高中化學要求根據(jù)元素周期律的理論，如何建立元素周期表以及掌握元素周期表的結(jié)構(gòu)；學習運用原子結(jié)構(gòu)、元素在周期表的位置和元素性質(zhì)三者的辯證關(guān)系，并指導元素化合物的研究。 元素周期表的結(jié)構(gòu) 二、重點知識解析 1．原子結(jié)構(gòu)、同位素、相對原子質(zhì)量 （1）原子：：質(zhì)量數(shù)（）=質(zhì)子數(shù)（）+中子數(shù)（） 質(zhì)子數(shù)=核電荷數(shù)=核外電子數(shù) （2）同位素：具有相同質(zhì)子數(shù)（）不同中子數(shù)（）的同一元素的不同種原子互稱同位素。 元素：具有相同質(zhì)子數(shù)（）的一類原子（包括離子）的總稱。 （3）相對原子質(zhì)量 ①核素相對原子質(zhì)量：以質(zhì)量的作為標準，某種核素的一個原子跟它相比較所得之數(shù)值（相對量），就是該種核素的相對原子質(zhì)量。例：需的相對原子質(zhì)量為34.969。 ②元素相對原子質(zhì)量：根據(jù)各種天然同位素相對原子質(zhì)量，按各種天然同位素原子所占的一定百分比算出的平均值。 2．化學鍵 （1）化學鍵：使離子或原子相結(jié)合的強烈的相互作用。該作用是微粒之間的靜電作用，包括靜電的引力（陰、陽離子或共用電子對與原子核之間）和靜電的斥力。 （2）分類： ①離子鍵：活潑金屬（Ⅰ、Ⅱ）與活潑非金屬（Ⅵ、Ⅶ）之間，通過得、失電子形成陰、陽離子，陰、陽離子間通過靜電作用形成的化學鍵。 ②共價鍵：原子間通過共用電子對（或電子云重疊）形成的化學鍵。 （3）表示方式： a．電子式： b．結(jié)構(gòu)（或結(jié)構(gòu)簡）式： c．球棍（或比例）模型： 3．分子的物理性質(zhì) 組成和結(jié)構(gòu)相似、相對分子質(zhì)量越大——熔、沸點越高。 4．核外電子數(shù)相同的粒子 （1）核外電子總數(shù)為10個電子的粒子：、、、、、、、、、、、、、、等。 （2）核外電子總數(shù)為18個電子的粒子：、、、、、、、、、、、、、、、、等。 （3）核外電子總數(shù)及質(zhì)子總數(shù)均相同的離子有：、、；、、。 5．元素周期律、元素周期表 在總復(fù)習中必須從量變引起質(zhì)變的觀點來認識與理解元素周期律的實質(zhì)。 （1）元素周期律：元素的性質(zhì)隨著元素原子序數(shù)的遞增而呈周期性變化的規(guī)律。元素性質(zhì)的周期性變化是元素原子的核外電子排布呈現(xiàn)周期性變化的必然結(jié)果。 （2）元素周期表：元素周期表則是元素周期律的具體表現(xiàn)形式，它表現(xiàn)了元素之問相互聯(lián)系的規(guī)律。 ①元素周期表的建立：把已知的元素根據(jù)電子層結(jié)構(gòu)按原子序數(shù)遞增順序排列成表（橫行——具有相同電子層，縱列——具有相同最外層電子數(shù)）。 ②元素周期表的結(jié)構(gòu)： 周期：具有相同的電子層數(shù)的元素按原子序數(shù)遞增的順序排列的一個橫行。（括號內(nèi)為本周期的元素的種類） 短周期：一（2）、二（8）、三（8）； 長周期：四（18）、五（18）、六（32）、七（7）。 族：每一縱列元素稱為一族（括號內(nèi)為列數(shù)）。 主族：Ⅰ～Ⅶ（1、2、13、14、15、16、17）列； 副族：Ⅲ～Ⅶ （3、4、5、6、7）列、Ⅰ（11）列、Ⅱ（12）列； 第Ⅷ族：（8、9、10）列、0族：（18）列。 （3）元素周期表的位置與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系： ①周期序數(shù)：元素原子的核外電子層數(shù)； ②主族族序數(shù)=元素原子的最外層電子數(shù)=該元素最高正價數(shù)； ③原子序數(shù)：元素原子的核電荷數(shù)=元素原子的質(zhì)子數(shù)。 6．元素周期表中主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律 （1）元素的金屬性和非金屬性。 ①金屬性：單質(zhì)置換出水（或酸）中氫的能力，最高價氧化物對應(yīng)水化物的堿性強弱。 ②非金屬性：單質(zhì)跟氫氣生成氣態(tài)氫化物的難易（穩(wěn)定性），最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸陛強弱。 （2）主族元素性質(zhì)遞變規(guī)律參見下表： 主族元素性質(zhì)遞變規(guī)律 性 質(zhì) 同周期（從左→右） 同主族（從上→下） 原子半徑 逐漸減小 逐漸增大 電子層結(jié)構(gòu) 電子層數(shù)相同，最外層電子數(shù)漸多 電子層數(shù)遞增，最外層電子數(shù)相同 得、失電子能力 失電子能力逐漸減小 得電子能力逐漸增大 失電子能力逐漸增大 得電子能力逐漸減小 元素化學性質(zhì) 金屬性逐漸減弱 非金屬性逐漸增強 金屬性逐漸增強 非金屬性逐漸減弱 主要化合價 最高正價（）（、除外） 非金屬負價（族序數(shù)） 最高正價＝族序數(shù)（、除外） 非金屬負價（族序數(shù)） 最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸堿性 酸性逐漸增強、堿性逐漸減弱 酸性逐漸減弱、堿性逐漸增強 非金屬氣態(tài)氫化物 形成由難易，穩(wěn)定性逐漸增強 形成由易難，穩(wěn)定性逐漸減弱 7．“位、構(gòu)、性”的關(guān)系 原子結(jié)構(gòu)、元素周期表中位置和元素性質(zhì)關(guān)系見下圖。 三、典型例題解析 【例l】下列分子中所有原子都滿足最外層8電子結(jié)構(gòu)的是（ ） A．光氣（） B．二氯化鈹 C．四氟化氙 D．二氧化碳 【知識點】化學鍵與分子結(jié)構(gòu)、原子結(jié)構(gòu)知識的綜合 【能力層次】靈活判斷 【答案】A、D 【思路解析】試題考查對成鍵原子核外最外電子層8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的辯證認識。從化學式推斷其分子結(jié)構(gòu)，是一道逆向思維考查試題。本題通過分析化合物結(jié)構(gòu)，從而擴大知識面，有利于發(fā)展辯證思維能力。 原子間相互結(jié)合形成共價化合物時，都有一種傾向，形成稀有氣體元素原子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。中學所見的以8電子結(jié)構(gòu)為主，但這易形成思維定勢，認為所有的化合物分子中所有原子都滿足最外層8電子結(jié)構(gòu)。實際上中學學過的化合物中除了8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)外，還有兩類：一類是有氫元素參加的，其形成的化合物中氫原子形成2電子（與氦原子結(jié)構(gòu)相同）穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。另一一類如五氯化磷、三氟化硼等分子，由于中心原子最外層電子和其他元素原子形成的共用電子對數(shù)分別是5、3……因此形成10電子、6電子等非8電子結(jié)構(gòu)。 首先確定分子結(jié)構(gòu)，光氣分子結(jié)構(gòu)是碳酸分子中兩個羥基被氯原子取代；再判斷是否滿足最外層8電子結(jié)構(gòu)，在光氣分子中碳、氧和氯原子最外層都達到8電子結(jié)構(gòu)。二氧化碳分子中碳原子與每個氧原子形成兩對共用電子對，每個原子最外層均呈8電子結(jié)構(gòu)。在二氯化鈹分子（注意：是共價化合物）的結(jié)構(gòu)中，鈹原子分別與2個氯原子之間形成1個共價鍵，因此氯原子滿足最外層8電子結(jié)構(gòu)，而鈹原子最外層僅4電子結(jié)構(gòu)，但鈹和氯原子都達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。在四氟化氙分子的結(jié)構(gòu)中，氙原子分別與4個氟原子之間形成1個共價鍵，因此氟原子滿足最外層8電子結(jié)構(gòu)，而氙原子為最外層12電子結(jié)構(gòu)，但氟和氙原子都達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。 【例2】請寫出10個化學式，使每個分子中都含有18個電子。 【知識點】微粒的電子結(jié)構(gòu)、元素周期律知識的綜合運用 【能力層次】推理判斷 【答案】、、、、、、、、、、、 【思路解析】與該知識內(nèi)容相關(guān)的還有含有10電子、18電子結(jié)構(gòu)的微粒，它是從電子總數(shù)討論類似稀有氣體元素原子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。 10電子微粒的考查已有10多年了，從書本上學習、高考中考查，大約有17種以上（不妨練習寫寫）。而18電子的微粒也應(yīng)重視，本題僅從分子方面討論。首先可在稀有氣體元素中找出氬原子含有18電子，而稀有氣體分子由單原子組成，因此是第一個符合要求的化學式。依據(jù)在周期表的位置可以找其前一種元素的氫化物；再依據(jù)元素周期律規(guī)律找到、、。其次，可從含18個電子的雙原子分子中尋找，氟元素的原子含有9個電子，其分子恰好也是18個電子；再依據(jù)元素周期律規(guī)律找到、、。很明顯，上述分子數(shù)還不足10個，若從3原子分子中尋找，碳原子不成立，其他方面規(guī)律性也差。再從已有的分子分析，在上述后4種分子中皆為雙原子或雙原子團，它們一半的電子總數(shù)恰好是9個，相互組合可以組成18個電子的分子。因此又可找到、、（中學的教材中尚未涉及）、（已有報道）。 【例3】、、、、分別代表5種微粒，每種微粒中都含有18個電子。其中和都是由單原子形成的陰離子；、和都是分子；又知在水溶液中跟反應(yīng)可生成和；具有強氧化性。請回答： （1）用化學符號表示上述5種微粒： A__________， B__________， C__________， D__________， E__________。 （2）在水溶液中跟反應(yīng)的離子方程式是________________________________________。 【知識點】18電子微粒、離子反應(yīng)、氧化還原知識的綜合運用 【能力層次】應(yīng)用 【答案】（1）： ： ： ： ：（或） （2） 【思路解析】要熟悉常見的18電子微粒（如陽離子、陰離子和分子）及性質(zhì)，如具有氧化性的分子只有和，水溶液中能夠發(fā)生的反應(yīng)應(yīng)該是生成弱電解質(zhì)的反應(yīng)等。 【例4】下列關(guān)于氯的說法正確的是（ ） A．具有很強的氧化性，在化學反應(yīng)中只能作氧化劑 B．、為不同的核素，有不同的化學性質(zhì) C．實驗室制備，可用排飽和食鹽水集氣法收集 D．含有個質(zhì)子（Ⅳ表示阿伏加德羅常數(shù)） 【答案】C 【思路解析】氯氣與水反應(yīng)時既是氧化劑也是還原劑；同一元素的不同核素化學性質(zhì)幾乎完全相同；中提到氣體體積必須指明標準狀況。 【例5】下表是元素周期表的一部分，有關(guān)說法正確的是（ ） 族 周期 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ 2 3 A．的氫化物比的氫化物穩(wěn)定 B．、、三種元素的原子半徑： C．六種元素中，元素單質(zhì)的化學性質(zhì)最活潑 D．、、的最高價氧化物對應(yīng)的水化物的酸性依次增強 【答案】D 【知識點】金屬、非金屬在元素周期表中的位置及其性質(zhì)遞變規(guī)律 四、反饋練習 1．與羥基具有相同質(zhì)子數(shù)和電子數(shù)的微粒是（ ） A． B． C． D． 2．下列分子中所有原子都滿足最外層8電子結(jié)構(gòu)的是（ ） A．水分子 B．六氟化硫 C．二氯化鈹 D．光氣（） 3．下列各組物質(zhì)中都屬于含非極性鍵的共價化合物分子的是（ ） A．， B．， C．， D．， 4．下列指定粒子的個數(shù)比為1：l的是（ ） A．中的質(zhì)子和電子 B．原子中的中子和質(zhì)子 C．晶體中的陽離子和陰離子 D．固體中的陰離子和陽離子 5．甲、乙、丙、丁4種物質(zhì)分別含2種或3種元素，它們的分子中各含18個電子。甲是氣態(tài)氫化物，在水中分步電離出兩種陰離子。下列推斷合理的是（ ） A．若某鈉鹽溶液含甲電離出的陰離子，則該溶液顯堿性，只能與酸反應(yīng) B．若乙與氧氣的摩爾質(zhì)量相同，則乙一定含有極性鍵和非極性鍵 C．若丙中含有第2周期第ⅣA族的元素，則丙一定是甲烷的同系物 D．丁和甲中各元素質(zhì)量比相同，則丁中一定含有一1價的元素 6．已知短周期元素的離子、、、都具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，則下列敘述正確的是（ ） A．原子半徑 B．原子序數(shù) C．離子半徑 D．單質(zhì)的還原性 7．某元素只存在兩種天然同位素，且在自然界它們的含量相近，其相對原子質(zhì)量為152.0，原子核外的電子數(shù)為63。下列敘述中錯誤的是（ ） A．它是副族元素 B．它是第六周期元素 C．它的原子核內(nèi)有63個質(zhì)子 D．它的一種同位素的核內(nèi)有89個中子 8．同一主族的兩種元素的原子序數(shù)之差不可能是（ ） A．10 B．36 C．40 D．50 9．元素在周期表中的位置，反映了元素的原子結(jié)構(gòu)和元素的性質(zhì)，下列說法正確的是（ ） A．同一元素不可能既表現(xiàn)金屬性，又表現(xiàn)非金屬性 B．第三周期元素的最高正化合價等于它所處的主族序數(shù) C．短周期元素形成離子后，最外層電子都達到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu) D．同一主族元素的原子，最外層電子數(shù)相同，化學性質(zhì)完全相同 10．幾種短周期元素的原子半徑及主要化合價如下表： 元素代號 原子半徑 160 143 70 66 主要化合價 、、 下列敘述正確的是（ ） A．、元素的金屬性 B．一定條件下，單質(zhì)與的常見單質(zhì)直接生成 C．的最高價氧化物對應(yīng)的水化物能溶于稀氨水 D．一定條件下，單質(zhì)可以將單質(zhì)從其氫化物中置換出來 11．表中黑線是表示元素周期表中金屬元素與非金屬元素的分界線。 （1）以下說法正確的是__________（填序號） a．可在分界線附近找到制半導體材料的元素 b．可在表的右上角尋找制造農(nóng)藥的元素 c．除氫元素外，非金屬元素原子的最外層電子數(shù)大于其電子層數(shù) （2）元素周期表共有__________列，其中Ⅴ族在第__________列。 （3）已知從上到下，稀有氣體元素的原子序號分別是2、10、18、36、54、86，試推測若發(fā)現(xiàn)117號元素，它應(yīng)位于元素周期表的第__________周期第__________族，根據(jù)金屬元素與非金屬元素的分界線走勢，推測該元素是__________（填“金屬”、“非金屬”）元素。 （4）有人認為金屬元素的最高價氧化物的水化物可分為堿性和兩性氫氧化物兩大類，你認為這種看法__________（填“合理”、“不合理”），舉一例說明______________________________（答案“合理”，此空可不填）。 12．用、、、、、、和分別表示含有18個電子的8種微粒（離子或分子），請回答： （1）元素是__________、元素是__________、元素是__________（用元素符號表示，下同）。 （2）是由兩種元素組成的雙原子分子，其分子式是__________。 （3）是所有含18個電子的微粒中氧化能力最強的分子，其分子式是__________。 （4）是由兩種元素組成的三原子分子，其分子式是__________，電子式是__________。 （5）分子中含有4個原子，其分子式是__________。 （6）分子中含有8個原子，其分子式是__________。 13．、、、、、為原子序數(shù)依次增大的同一短周期主族元素。已知：、、三種原子的最外層共有11個電子，且這三種元素的最高價氧化物的水化物之間兩兩皆能反應(yīng)，均生成鹽和水；元素原子的最外層電子數(shù)比次外層電子數(shù)少4；元素原子次外層電子數(shù)比最外層電子數(shù)多3。 （1）寫出下列元素的符號：__________；__________；__________。 （2）的單質(zhì)在的單質(zhì)中燃燒的現(xiàn)象是__________，化學方程式是____________________。 （3）、兩種元素最高價氧化物對應(yīng)水化物反應(yīng)的離子方程式是____________________。 14．、、、、五種元素的原子序數(shù)依次增大。、、、是組成蛋白質(zhì)的基礎(chǔ)元素，是地殼中含量最高的金屬元素。 回答下列問題： （1）的元素符號為__________；在元素周期表中的位置為__________；五種元素的原子半徑從大到小的順序是__________（用元素符號表示）。 （2）、兩元素按原子數(shù)目比和構(gòu)成分子和，的電子式為__________，的結(jié)構(gòu)式為__________。 （3）硒（）是人體必需的微量元素，與同一主族，原子比原子多兩個電子層，則的原子序數(shù)為__________，其最高價氧化物對應(yīng)的水化物化學式為__________。該族2～5周期元素單質(zhì)分別與反應(yīng)生成氣態(tài)氫化物的反應(yīng)熱如下，表示生成硒化氫反應(yīng)熱的是__________（填字母代號）。 a． b． C． d． （4）用單質(zhì)作陽極，石墨作陰極，溶液作電解液進行電解，生成難溶物，受熱分解生成化合物。寫出陽極生成的電極反應(yīng)式：__________；由生成的化學方程式為____________________。 15．制冷劑是一種易被壓縮、液化的氣體，液化后在管內(nèi)循環(huán)，蒸發(fā)時吸收熱量，使環(huán)境溫度降低，達到制冷的目的。人們曾采用過乙醚、氨、一氯甲烷等作制冷劑，但它們不是有毒，就是易燃，于是科學家根據(jù)元素性質(zhì)的遞變規(guī)律來開發(fā)新的制冷劑。據(jù)現(xiàn)有知識，某些元素化合物的易燃性、毒性變化趨勢如下： （1）氫化物的易燃性：第二周期__________>__________>>。 第三周期>>__________>__________。 （2）化合物的毒性：>，__________；__________，__________（選填“>”“<”或“=”）。 于是科學家們開始把注意力集中在含、的化合物上。 （3）已知的沸點為76.8℃，的沸點為℃，新制冷劑的沸點范圍應(yīng)介于其間。經(jīng)過較長時間反復(fù)試驗，一種新的制冷劑氟利昂終于誕生了，其他類似的還可以是__________。 （4）然而，這種制冷劑造成當今的某一環(huán)境問題是________________________________________。但求助于周期表中元素及其化合物的__________（填序號）變化趨勢來開發(fā)制冷劑的科學思維方法是值得借鑒的。 ①毒性 ②沸點 ③易燃性 ④水溶性 ⑤顏色 【反饋練習答案】 1．C 2．D 3．D 4．D 5．D 6。C 7．D 8．C 9．B 10．D 11．（1） （2）18 15 （3）七 Ⅶ金屬 （4）不合理，如三氧化鉻對應(yīng)的水化物是酸 12．（1） （2） （3） （4） （5）（或） （6） 13．（1） （2）產(chǎn)生白色的煙 （3） 14．（1） 第三周期第Ⅲ族 （2） （3）34 （4）， 15．（1） （2）> > > （3）、 （4）使大氣的臭氧層出現(xiàn)空洞 ①②③