1、- 1 -专题 04 物质结构和元素周期律（必修）一、物质结构考点一 原子结构及核外电子排布1.原子的组成：原子包括原子核和核外电子，原子核又分为质子和中子。2.原子的电性组成：质子带正点，中子不带电，所以原子核带正电；电子带负电，所以原子是电中性的。3.原子序数=质子数=核电荷数=核外电子数4.质量数（A）=质子数（Z）+中子数（N）5.电子在原子核外分层排布，第一层（K 层）最多排 2 个电子，第二层（L 层）最多排 8 个电子，第三层（M 层）最多排 18 个电子以此类推。最外层电子数不超过 8，倒数第二层电子数不超过 18，以此类推。考点二 原子或离子间的相互作用化学键1.化学键的本质
2、是相互作用。离子键是阴阳离子间的相互作用（包括静电吸引和静电排斥） ，共价键是原子之间的相互作用。共价键分为极性共价键（简称极性键，不同种原子形成的共价键）和非极性共价键（简称非极性键，同种原子形成的共价键） 。2.典型金属和典型非金属之间形成的化学键是离子键，非金属之间（除铵根）形成的化学键是共价键。3.含有离子键的化合物是离子化合物，只含有共价键的化合物是共价化合物。离子化合物中可以含有共价键，但是共价化合物中不含离子键。4.离子化合物溶于水破坏离子键（电离） ，离子化合物加热熔化破坏离子键，共价化合物中，由分子组成的物质，若和水反应，则溶于水破坏共价键，加热熔化不破坏共价键。考点三 电子
3、式1.电子式是用最外层电子表示物质组成的式子。2.离子化合物的电子式需要将阴离子（和铵根阳离子）用中括号括起来，表示电子得失，共价化合物不需要中括号，表示电子对的共用。3.电子式的写法：先按正确的方式书写原子的电子式，再将能成对的电子成对。考点四 分子间作用力和氢键1.分子间存在一种比化学键若得多的相互作用，叫做分子间作用力。分子间作用力普遍存在于分子之间。- 2 -2.由分子组成的物质，加热熔融时，破坏共价键。3.氨气、水、氟化氢分子中的氮、氧、氟，可以与另一分子的氢形成比分子间作用力强的相互作用，叫氢键。氢键的存在可以提高化合物的沸点。例 1. X、Y、Z、Q、R 是五种短周期元素，原子序
4、数依次增大。X、Y 两元素最高正价与最低负价之和均为 0；Q 与 X 同主族；Z、R 分别是地壳中含量最高的非金属元素和金属元素。(1)五种元素原子半径由大到小的顺序是(写元素符号)_。(2)X 与 Y 能形成多种化合物，其中既含极性键又含非极性键，且相对分子质量最小的物质是(写分子式)_。(3)由以上某些元素组成的化合物 A、B、C、D 有如下转化关系：A+C=B，B+D=A，其中，C 是溶于水显酸性的气体；D 是淡黄色固体。写出 C 的结构式：_；D 的电子式：_。如果 A、B 均由三种元素组成，B 为两性不溶物，则 A 的化学式为_；由 A 转化为 B 的离子方程式为_。如果 A 由三种
5、元素组成，B 由四种元素组成，A、B 溶液均显碱性。用离子方程式表示 A 溶液显碱性的原因：_。A、B 浓度均为 0.1 molL1 的混合溶液中，离子浓度由大到小的顺序是_；常温下，在该溶液中滴加稀盐酸至中性时，溶质的主要成分有_。【答案】(1)NaAlCOH(2)C2H2(3)O=C=O NaAlO 2 AlO 2H 2OCO 2=Al(OH)3HCO 或 2AlO 3H 2OCO 2=2Al(OH)3CO 2 3 223CO H 2OHCO OH 23 3c(Na )c(HCO )c(CO )c(OH )c(H ) 3 23NaCl、NaHCO 3、CO 2(或 H2CO3)- 3 -【
6、解析】例 2. X、Y、Z、W、M、N 为原子序数依次增大的六种短周期元素，常温下，六种元素的常见单质中三种为气体，三种为固体。X 与 M，W 与 N 分别同主族，在周期表中 X 是原子半径最小的元素，且 X 能与 Y、Z、W 分别形成电子数相等的三种分子，Z、W 的最外层电子数之和与 M的核外电子总数相等。试回答下列问题：(1)N 元素在周期表中的位置为_；Y 的简单气态氢化物的稳定性_(填“” “r(Y)r(X)r(W)CW 与 X 形成的化合物的熔、沸点高于 W 与 Z 形成的化合物的熔、沸点DX、Y、Z 三种元素形成的化合物，其水溶液一定呈碱性【答案】C- 7 -【解析】W、X、Y、Z
7、 四种短周期元素的原子序数依次增大，W 的某种原子中无中子，则 W 为 H 元素；X、Y 可形成原子个数比为 11 的具有漂白性的物质，则 X 为 O 元素，Y 为 Na 元素；工业上常用电解熔融的 YZ 来获得 Y 的单质，则 Z 为 Cl 元素。A 项，X、Y 形成的原子个数比为 11的漂白性物质为 Na2O2，此化合物中既有离子键又有非极性共价键；B 项，四种元素的原子半径大小顺序为 r(Na)r(Cl)r(O)r(H)，即 r(Y)r(Z)r(X)r(W)；C 项，H 2O 分子间存在氢键，而 HCl 分子间没有氢键，则 H2O 的熔、沸点高于 HCl 的熔、沸点；D 项，X、Y、Z
8、三种元素形成的化合物如 NaClO4，其水溶液呈中性。8. .氢化钠(NaH)是一种离子化合物，遇水后放出氢气并生成一种碱，主要应用在有机合成和储氢材料方面。根据信息完成下列空白：(1)氢化钠的电子式为_。(2)氢化钠与水反应的化学方程式为_，反应的氧化剂为_。该反应过程中，被破坏的化学键有_(填序号，下同)，形成的化学键有_。离子键 极性共价键 非极性共价键.氮化钠(Na 3N)是科学家制备的一种重要的化合物，它与水作用可产生 NH3。(1)比较 Na3N 中两种微粒的半径 r(Na )_r(N3 )(填“” “”或“”)。(2)Na3N 与盐酸反应生成的两种盐的化学式为_。(3)写出化合物
9、 Na3N 的电子式：_。【答案】.(1) (2)NaHH 2O=NaOHH 2 水(或 H2O) .(1) (2)NH 4Cl、NaCl 【解析】.(1)电子层结构相同的离子，核电荷数越大离子半径越小，故离子半径 r(Na )- 8 -r(N3 )。(2)Na 3N 与盐酸反应生成两种盐为氯化铵与氯化钠。 (3)Na 3N 属于离子化合物，由钠离子与氮离子构成，电子式为 。9. (2018西安质检)在我国南方遭遇的冰雪灾害中，使用了一种融雪剂，其主要成分的化学式为 XY2，X、Y 为周期表前 20 号元素，其阳离子和阴离子的电子层结构相同，且 1 mol XY2含有 54 mol 电子。(1
10、)该融雪剂的化学式是_；X 与氢元素形成的化合物的电子式是_。(2)元素 D、E 原子的最外层电子数是其电子层数的 2 倍，D 与 Y 相邻，则 D 的离子结构示意图是_；D 与 E 能形成一种非极性分子，该分子的结构式为_；D所在族元素的氢化物中，沸点最低的是_。(3)元素 W 与 Y 同周期，其单质是原子晶体；元素 Z 的单质分子 Z2中有 3 个共价键；W 与 Z能形成一种新型无机非金属材料，其化学式是_。(4)元素 R 与 Y 同主族，其氢化物能用于刻蚀玻璃，R 2与 NaOH 溶液反应的产物之一是 OR2，该反应的离子方程式为_。【答案】(1)CaCl2 (2) S= =C=S H
11、2S (3)Si3N4(4)2F22OH =2F OF 2H 2O【解析】10. (2015廊坊模拟)X、Y、Z、W、P 为短周期的主族元素，其原子序数依次增大。Y、Z、W、P 位于同一周期。X 元素形成的单质是自然界中含量最多的气体，1 mol Y 的单质分别与足量盐酸和氢氧化钠溶液反应生成的气体在标准状况下均为 33.6 L。W 的原子最外层电子数与核外电子总数之比为 38，X 的原子序数是 Z 的原子序数的一半。(1)Z 的原子结构示意图为_，W 与 P 可形成原子个数比为 12 的化合物，其电子式为_。- 9 -(2)经测定，在 2.51.01105Pa 下，Y 与 P 形成的化合物的
12、熔点为 190 ，沸点为 180 ，则该化合物为_，属于_化合物(填“共价”或“离子”)。(3)Z、W、P 三种元素的气态氢化物稳定性由高到低的顺序是_ (填化学式)。(4)Y 与 W 形成的化合物遇水分解，发生反应的化学方程式为_。【答案】(1) (2)AlCl3 共价(3)HCl、H 2S、SiH 4(4)Al2S36H 2O=2Al(OH)33H 2S【解析】，因为氯最外层 7 个电子，因此需要共用 1 对电子，硫最外层有 6 个电子，需要共用 2 对，所以是一个硫和 2 个氯一边共用一对；(2)分子晶体是由分子构成，分子间的作用力很弱，具有较低的熔点、沸点、硬度小、易挥发等性质；(3)
13、气态氢化物中稳定性强弱取决于元素非金属性的强弱，元素的非金属性越强，对应气态氢化物越稳定；(4)铝离子和硫离子发生相互促进的水解反应，可以得到氢氧化铝和硫化氢。二、元素周期表和元素周期律考点一 元素周期表1.元素周期表横行叫周期，纵行叫族。2.现已排布 7 个周期，16 个族。前三周期叫短周期，4、5、6、7 周期叫长周期。第1、2、13、14、15、16、17 列分别为第至A 族，第 11、12、3、4、5、6、7 列分别为第至B 族，第 8、9、10 列为第族，第 18 列为 0 族。3.第 1 至第 7 周期排布的原子种数分别为 2、8、8、18、18、32、32。各周期 0 族元素原子
14、- 10 -序数分别为 2、10、18、36、54、86、118。4.第B 族所含元素种类数最多（包括镧系和锕系） ，第A 族所含元素组成的化合物种类最多（C 元素可以组成有机物） 。考点二 元素周期律1.元素的性质随着原子序数的递增呈现周期性变化，这个规律叫元素周期律。2.元素性质的周期性变化是元素原子核外电子排布呈周期性变化的必然结果。3.元素周期律的具体表现形式（常考点）：（1）同周期从左到右，原子半径逐渐减小；同主族从上到下，原子半径逐渐增大。（2）同周期从左到右，金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强；同周期从上到下，金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。4.微粒半径的大小比较方法：（1）原子
15、半径：按照元素周期律直接比较。（2）原子半径和相应离子半径：原子半径大于相应阳离子半径，原子半径小于相应阴离子半径。（3）离子半径：先看电子层数（电子层数多的半径大） ，再看原子序数（电子层数相同时，原子序数大的半径小） 。5.和金属性对应的性质：还原性、碱性、和氢离子反应的难易程度。和非金属性对应的性质：氧化性、酸性、和氢气反应的难易程度和气态氢化物的稳定性。例 1. 下表中的实线表示元素周期表的部分边界。分别表示元素周期表中对应位置的元素。(1)元素的氢化物的稳定性由强到弱的顺序是_ (用氢化物的化学式表示)。(2)元素一般在化合物中显_价，但在与_形成化合物时，所显示的价态正好- 11
16、-相反。(3)M、N 两种化合物均由四种元素组成，写出此两种化合物在水溶液中发生反应的离子方程式：_。(4)X、Y、Z 代表原子序数依次增大的三种短周期元素。在周期表中，Y 与 X 相邻，Y 与 Z 也相邻；X、Y 和 Z 三种元素原子的最外层电子数之和为 17；X、Y、Z 三种元素有的是上表中编号的元素，有的不是，请在上表中用元素符号标出不是元素的相应位置。(5)某同学受镧系、锕系元素排列方式的启发，将元素周期表设计成下列更简明的形式，把118 种元素全部排列在内，表中除 A、B、C、D 外每个位置只表示一种元素。则该表中的 A 位置包含_(填数字)种元素。C 位置中的元素是否全部是金属元素
17、_(填“是”或“否”)。【答案】(1)HFH 2OH 2S(2)负(或2) F(或氟或)(3)H HSO =SO2H 2O 3(4)在表中相应的位置写出“N”(5)11 是【解析】1(2017安徽淮北一模)短周期元素 W、X、Y、Z 的原子序数依次增大。其中 W 的原子核中只有 6 个质子；X 可与 W 形成两种常见的气体 WX 和 WX2；Y 是短周期主族元素中原子半径最大的元素；Z 与 Y 形成的化合物的水溶液呈中性。下列叙述正确的是( )- 12 -AY 位于第三周期A 族B单质沸点：WYC简单气态氢化物的稳定性：WZD离子半径：XNa，正确；C 项，元素非金属性越强，其简单气态氢化物的
18、稳定性越强，即稳定性：HClCH 4，错误；D 项，核外电子排布相同，原子序数越大，其离子半径越小，即 O2 Na ，错误。2. 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、ZB原子半径由大到小的顺序：W、Z、Y、XC元素非金属性由强到弱的顺序：Z、W、XD简单气态氢化物的稳定性由强到弱的顺序：X、Y、W【答案】A【解析】3. (2017天津市红桥区重点中学八校高三 4 月联考).几
19、种短周期元素的原子半径及主要化合价如下表：已知 X 是短周期中最活泼的金属，且与 R 同周期。(请用化学用语答题)元素代号 X Y Z M R原子半径/nm 0.186 0.102 0.075 0.074 0.143主要化合价 1 6 2 5 3 2 3- 13 -(1)R 的元素符号为_； M 在元素周期表中的位置为_。(2)X 与 Y 按原子个数比 11 构成的物质的电子式为_；所含化学键类型_。(3)X 、 Y 2 、M 2 离子半径大小顺序为_。(4)将 YM2通入 FeCl3溶液中的离子方程式：_。.如下图转化关系A X B X C(1)若 B 为白色胶状不溶物，则 A 与 C 反应
20、的离子方程式为_。(2)若向 B 溶液中滴加铁氰化钾溶液会产生特征蓝色沉淀，则 A 与 C 反应的离子方程式为_。【答案】.(1)Al 第二周期A 族(2) 离子键、共价键(3)S2 O2 Na(4)SO22Fe 3 2H 2O=2Fe2 SO 4H 24.(1)Al 3 3AlO 6H 2O=4Al(OH)3 2(2)Fe2Fe 3 =3Fe2【解析】物质 Na2S2，其电子式为 ；所含化学键类型为离子键和非极性共价键。.(1)B 是白色胶状不溶物，则 B 为 Al(OH)3，X 可能为强酸或强碱，如 X 为强酸，则 A 含有AlO ，C 含有 Al3 ，如 X 为强碱，则 A 含有 Al3
21、 ，C 含有 AlO ，A 和 C 混合，溶液中 AlO 2 2和 Al3 发生互促水解，离子方程式为 Al3 3AlO 6H 2O=4Al(OH)3；(2)若向 B 溶液 2 2- 14 -中滴加铁氰化钾溶液会产生特征蓝色沉淀，即说明 B 溶液中含有 Fe2 ，则 X 为强氧化性酸，A 为过量 Fe 与少量强氧化性酸(如 HNO3)反应生成 Fe2 ，Fe 2 再被强氧化性酸(如 HNO3)氧化为 Fe3 ，故 A 和 C 溶液反应的离子方程式为 Fe2Fe 3 =3Fe2 。4. 某校化学实验小组的学生为验证非金属元素氯的氧化性强于硫和氮，设计了一套实验装置(部分夹持装置已略去)：(1)写
22、出 A 中反应的离子方程式：_。(2)B 中出现黄色浑浊现象，产生此现象的离子方程式：_。(3)试从原子结构角度解释氯的氧化性强于硫的原因：_。(4)D 中干燥管中出现的现象及化学方程式： _。(5)有同学认为 D 中的现象并不能说明氯的氧化性大于氮，需要在 C 之前加装洗气装置，请画出其装置图(并注明盛装试剂)。(6)还有什么其他方法能证明非金属性 ClS，用一种相关事实说明：_。【答案】(1)MnO24H 2Cl Mn2 Cl 22H 2O= = = = = (2)Cl2S 2 =S2Cl (3)氯原子最外层电子数比硫原子多一个，Cl 得电子能力强，故 Cl2的氧化性强于 S(4)产生大量白烟；8NH 33Cl 2=6NH4ClN 2(5)(6)2Fe3Cl 2 2FeCl3、FeS FeS(或相同温度下相同状态的= = = = = = = = = = HCl 的稳定性大于 H2S 或最高价氧化物对应的水化物的酸性 HClO4 大于 H2SO4)【解析】- 15 -(6)非金属性强弱比较的一般规律是由对应氢化物的稳定性判断：氢化物越稳定，非金属性越强；由最高价氧化物对应水化物的酸性来判断：酸性越强，非金属性越强(除氟元素之外)；非金属单质与具有可变价金属的反应，能生成高价金属化合物的，其非金属性强，据此可以验证。
